JPH04310521A - 酸化物薄膜生成方法 - Google Patents
酸化物薄膜生成方法Info
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- JPH04310521A JPH04310521A JP3352019A JP35201991A JPH04310521A JP H04310521 A JPH04310521 A JP H04310521A JP 3352019 A JP3352019 A JP 3352019A JP 35201991 A JP35201991 A JP 35201991A JP H04310521 A JPH04310521 A JP H04310521A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0661—Processes performed after copper oxide formation, e.g. patterning
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は酸化物薄膜生成方法に関
し、特に１００ 〔°Ｋ〕及びそれ以上の温度で超電導
特性を示す組成物について、このような組成物の単相薄
膜を生成する方法に適用して好適なものである。
し、特に１００ 〔°Ｋ〕及びそれ以上の温度で超電導
特性を示す組成物について、このような組成物の単相薄
膜を生成する方法に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】１２０ 〔°Ｋ〕の高さの温度で抵抗が
ゼロになるバルク超電導体は、タリウム（Ｔｌ）、カル
シウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）及び銅（Ｃｕ）の酸
化物から種々の処理条件を用いて生成される。高いＴｃ
を有する少なくとも４つの相の存在が知られており、
それらのＴｌ：Ｃａ：Ｂａ：Ｃｕの比率は２：２：２：
３、１：２：２：３、２：１：２：２及び１：１：２：
２である。このようなタリウムをベースとするバルク超
電導材料の生成を記述した論文には次のようなものがあ
る。 １９８８年発行「ネイチヤ（Ｎａｔｕｒｅ）」第３２２
巻、１３８ 〜１３９ 頁、１９８８年発行「フイジ
カル・レビユー・レターズ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖ
ｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ ）」第６０巻、第１６号、１６
５７〜１６６０頁、１９８８年発行「サイエンス（Ｓｃ
ｉｅｎｃｅ）第２４０ 号、６３１ 〜６３３ 頁、１
９８８年４月２１日発行「超電導」１〜２０頁、１９８
８年４月発行「新しい科学者」２８頁、「ネイチヤ（Ｎ
ａｔｕｒｅ）」第３３４ 巻、５１０ 〜５１１頁、１
９８９年発行「ソリツド・ステート・コミユニケーシヨ
ンズ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔ
ｉｏｎｓ）」第６９巻、第３号、２０９ 〜２１１ 頁
及び１９８８年発行「アプライド・フイジツクス・レタ
ーズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ）」５３（１５）、１４３４〜１４３６頁。さらに、
米国特許第４，８７０，０５２号はタリウムをベースに
した安定なバルク超電導体を生成する方法を開示してい
る。
ゼロになるバルク超電導体は、タリウム（Ｔｌ）、カル
シウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）及び銅（Ｃｕ）の酸
化物から種々の処理条件を用いて生成される。高いＴｃ
を有する少なくとも４つの相の存在が知られており、
それらのＴｌ：Ｃａ：Ｂａ：Ｃｕの比率は２：２：２：
３、１：２：２：３、２：１：２：２及び１：１：２：
２である。このようなタリウムをベースとするバルク超
電導材料の生成を記述した論文には次のようなものがあ
る。 １９８８年発行「ネイチヤ（Ｎａｔｕｒｅ）」第３２２
巻、１３８ 〜１３９ 頁、１９８８年発行「フイジ
カル・レビユー・レターズ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖ
ｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ ）」第６０巻、第１６号、１６
５７〜１６６０頁、１９８８年発行「サイエンス（Ｓｃ
ｉｅｎｃｅ）第２４０ 号、６３１ 〜６３３ 頁、１
９８８年４月２１日発行「超電導」１〜２０頁、１９８
８年４月発行「新しい科学者」２８頁、「ネイチヤ（Ｎ
ａｔｕｒｅ）」第３３４ 巻、５１０ 〜５１１頁、１
９８９年発行「ソリツド・ステート・コミユニケーシヨ
ンズ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔ
ｉｏｎｓ）」第６９巻、第３号、２０９ 〜２１１ 頁
及び１９８８年発行「アプライド・フイジツクス・レタ
ーズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ）」５３（１５）、１４３４〜１４３６頁。さらに、
米国特許第４，８７０，０５２号はタリウムをベースに
した安定なバルク超電導体を生成する方法を開示してい
る。
【０００３】タリウムを含むバルク超電導体を得たこと
に関する最も早い成果報告に続いて、このような材料の
薄膜を生成する方法を種々の研究者が提案している。９
６〜９７〔°Ｋ〕の範囲の温度で抵抗がゼロになるタリ
ウムをベースにした膜はマルチ・ターゲツト・マグネト
ロン・スパツタ法及び電子ビーム蒸着法の両方によつて
生成される。さらに、連続的な熱蒸着法もまた報告され
ている。１９８９年発行「アプライド・フイジツクス・
レターズ」第５４巻、第７号、６６０ 〜６６２ 頁に
おいては連続蒸着法によつて生成された膜はきめが粗く
多孔質構造を示すことが報告されている。また、周知の
ように、タリウム成分は非常に蒸発し易くてアニール中
に薄膜から簡単に除去されてしまうことが報告されてい
る。これはタリウムがその後膜内に取込まれることを示
唆している。米国特許第４，９００，７１０号において
は、高温銅酸化物超電導体の特性を改善する目的でアル
カリ金属層を表面に堆積させることを示唆している。
に関する最も早い成果報告に続いて、このような材料の
薄膜を生成する方法を種々の研究者が提案している。９
６〜９７〔°Ｋ〕の範囲の温度で抵抗がゼロになるタリ
ウムをベースにした膜はマルチ・ターゲツト・マグネト
ロン・スパツタ法及び電子ビーム蒸着法の両方によつて
生成される。さらに、連続的な熱蒸着法もまた報告され
ている。１９８９年発行「アプライド・フイジツクス・
レターズ」第５４巻、第７号、６６０ 〜６６２ 頁に
おいては連続蒸着法によつて生成された膜はきめが粗く
多孔質構造を示すことが報告されている。また、周知の
ように、タリウム成分は非常に蒸発し易くてアニール中
に薄膜から簡単に除去されてしまうことが報告されてい
る。これはタリウムがその後膜内に取込まれることを示
唆している。米国特許第４，９００，７１０号において
は、高温銅酸化物超電導体の特性を改善する目的でアル
カリ金属層を表面に堆積させることを示唆している。
【０００４】米国特許第４，９００，７１０号において
は、（１９８８年発行「アプライド・フイジツクス・レ
ターズ」、５３（４）、３２９ 〜３３１ 頁において
）タリウムをベースとする約１２０ 〔°Ｋ〕の高さの
Ｔｃ を有する薄膜の生成について以前に報告されてい
る。一対の同一ターゲツトを使用して対称形の高周波ダ
イオードスパツタリング装置内において、周囲温度によ
りＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ３ 及びイツトリウムによつて安
定化されたＺｒＯ２ 基板上にタリウムをベースとする
膜が堆積される。この堆積システムの構造を図１に示す
が、これは約２５〔ｍｍ〕の間隔を置いて真正面に向き
合うように配置されたターゲツト１０及び１２を含む。 基板１４はターゲツト１０及び１２の中心線に対して平
行に位置決めされるが、しばしば観察された再スパツタ
リングの影響を最小にするため基板１４は放電領域の外
に配置される。
は、（１９８８年発行「アプライド・フイジツクス・レ
ターズ」、５３（４）、３２９ 〜３３１ 頁において
）タリウムをベースとする約１２０ 〔°Ｋ〕の高さの
Ｔｃ を有する薄膜の生成について以前に報告されてい
る。一対の同一ターゲツトを使用して対称形の高周波ダ
イオードスパツタリング装置内において、周囲温度によ
りＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ３ 及びイツトリウムによつて安
定化されたＺｒＯ２ 基板上にタリウムをベースとする
膜が堆積される。この堆積システムの構造を図１に示す
が、これは約２５〔ｍｍ〕の間隔を置いて真正面に向き
合うように配置されたターゲツト１０及び１２を含む。 基板１４はターゲツト１０及び１２の中心線に対して平
行に位置決めされるが、しばしば観察された再スパツタ
リングの影響を最小にするため基板１４は放電領域の外
に配置される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】堆積させたままの膜は
超電導ではなく、従つてこれらを超電導にするには７７
５〜９００ 〔℃〕におけるポストアニールのステツプ
が必要である。これらの膜のポストアニールは３つの異
なる方法により実行される。（１）開放した容器内にお
ける７７５ 〜８００ 〔℃〕のフラツシユアニール。 （２）蓋の付いたアルミナのるつぼ内における９００
〔℃〕、１〜２０分間のフラツシユアニール。（３）密
封された石英管内における８８０ 〜９００ 〔℃〕、
最高３時間のアニール。その際、冷却及び加熱の速度は
毎分５〜３０〔℃〕の範囲とする。以上の３つである。
超電導ではなく、従つてこれらを超電導にするには７７
５〜９００ 〔℃〕におけるポストアニールのステツプ
が必要である。これらの膜のポストアニールは３つの異
なる方法により実行される。（１）開放した容器内にお
ける７７５ 〜８００ 〔℃〕のフラツシユアニール。 （２）蓋の付いたアルミナのるつぼ内における９００
〔℃〕、１〜２０分間のフラツシユアニール。（３）密
封された石英管内における８８０ 〜９００ 〔℃〕、
最高３時間のアニール。その際、冷却及び加熱の速度は
毎分５〜３０〔℃〕の範囲とする。以上の３つである。
【０００６】開放るつぼ内におけるアニールは相当な量
のＴｌを膜から失う結果を招き、あらゆる場合にＴｃ
ウエルは１００ 〔°Ｋ〕を下回る。蓋をしたアルミナ
のるつぼ内において膜のアニールをすることによりタリ
ウムの損失はかなり減少し、密封した石英管内において
膜のアニールをすることによつてさらに減少する。後者
の場合、１００ 〔°Ｋ〕以上のＴｃ を有する膜を生
成するにはスパツタリング用のターゲツトに使用するの
と同一の材料によつて構成されるペレツトをそれぞれる
つぼ又は管に充填することが必要なことが分かる。しか
し、上述のアニール方法ではタリウム含有量が幅広く変
化することが分かる。一般に、Ｔｃ はタリウム含有量
が増加すると共に増加する。スパツタリング用のターゲ
ツトと同一の材料によつて構成されるペレツトを使用し
ても、タリウム含有量の変動が多くなり、多相を含む膜
になる。
のＴｌを膜から失う結果を招き、あらゆる場合にＴｃ
ウエルは１００ 〔°Ｋ〕を下回る。蓋をしたアルミナ
のるつぼ内において膜のアニールをすることによりタリ
ウムの損失はかなり減少し、密封した石英管内において
膜のアニールをすることによつてさらに減少する。後者
の場合、１００ 〔°Ｋ〕以上のＴｃ を有する膜を生
成するにはスパツタリング用のターゲツトに使用するの
と同一の材料によつて構成されるペレツトをそれぞれる
つぼ又は管に充填することが必要なことが分かる。しか
し、上述のアニール方法ではタリウム含有量が幅広く変
化することが分かる。一般に、Ｔｃ はタリウム含有量
が増加すると共に増加する。スパツタリング用のターゲ
ツトと同一の材料によつて構成されるペレツトを使用し
ても、タリウム含有量の変動が多くなり、多相を含む膜
になる。
【０００７】従つて本発明の目的はタリウムをベースと
するＴｃ の高い膜を生成する方法を提供することであ
る。
するＴｃ の高い膜を生成する方法を提供することであ
る。
【０００８】本発明の他の目的はタリウムの含有量を綿
密に制御し得る、タリウムをベースとするＴｃ の高い
超電導膜を生成するための方法を改善することである。
密に制御し得る、タリウムをベースとするＴｃ の高い
超電導膜を生成するための方法を改善することである。
【０００９】本発明のさらに他の目的は単相でＴｃ が
高い特性を示す、タリウムをベースとする超電導膜を生
成する方法を提供することである。
高い特性を示す、タリウムをベースとする超電導膜を生
成する方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、Ｔｌ、Ｃａ、Ｂａ及びＣｕの構成
要素からなるＴｃ の高い酸化物薄膜を生成する方法を
提案する。当該方法は以下の各ステツプを含む。Ｔｌ成
分が高温によつて失なわれないような雰囲気条件下によ
り、上記構成要素を含有する酸化物薄膜を支持基板上に
非晶質薄膜として堆積するステツプと、この薄い非晶質
層を密閉した環境内において以前に膜のアニール工程に
使用されたことがないＴｌ含有ペレツトと並置するステ
ツプと、加熱によりこの非晶質薄膜をアニールして上記
構成要素の単相を生成するステツプとを含み、上記相は
高いＴｃ を示し、それによりＴｌ含有ペレツトが薄膜
からのＴｌ成分の損失を防止する。
め本発明においては、Ｔｌ、Ｃａ、Ｂａ及びＣｕの構成
要素からなるＴｃ の高い酸化物薄膜を生成する方法を
提案する。当該方法は以下の各ステツプを含む。Ｔｌ成
分が高温によつて失なわれないような雰囲気条件下によ
り、上記構成要素を含有する酸化物薄膜を支持基板上に
非晶質薄膜として堆積するステツプと、この薄い非晶質
層を密閉した環境内において以前に膜のアニール工程に
使用されたことがないＴｌ含有ペレツトと並置するステ
ツプと、加熱によりこの非晶質薄膜をアニールして上記
構成要素の単相を生成するステツプとを含み、上記相は
高いＴｃ を示し、それによりＴｌ含有ペレツトが薄膜
からのＴｌ成分の損失を防止する。
【００１１】
【作用】基板をバルク状の一対のペレツトの間に挟み、
このサンドイツチ構造を金箔で包んで石英管内に載置し
た後、この石英管に約１気圧の酸素を密封し、それぞれ
の相を有する各膜についてアニール処理を行うことによ
り、タリウムをベースとするＴｃ の高い膜を生成する
ことができる。
このサンドイツチ構造を金箔で包んで石英管内に載置し
た後、この石英管に約１気圧の酸素を密封し、それぞれ
の相を有する各膜についてアニール処理を行うことによ
り、タリウムをベースとするＴｃ の高い膜を生成する
ことができる。
【００１２】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
する。
【００１３】図３はＴｌ２ −Ｃａ２ −Ｂａ２ −Ｃ
ｕ３ 酸化物ターゲツトを使用した対称形の高周波ダイ
オードスパツタリング装置を示す。このスパツタリング
装置によつて、上述の組成を含む非晶質膜を基板１４上
に堆積させる。このような堆積は、堆積中におけるタリ
ウムの減損を防止し膜内のいかなる結晶化をも阻止する
ような雰囲気（ほぼ４５℃）において生ずるのが好まし
い。図３に示すターゲツト１０及びターゲツト１２は米
国特許第４，８７０，０５２号に開示されているように
して生成されるものであり、この特許の内容はここに参
考として組込まれる。
ｕ３ 酸化物ターゲツトを使用した対称形の高周波ダイ
オードスパツタリング装置を示す。このスパツタリング
装置によつて、上述の組成を含む非晶質膜を基板１４上
に堆積させる。このような堆積は、堆積中におけるタリ
ウムの減損を防止し膜内のいかなる結晶化をも阻止する
ような雰囲気（ほぼ４５℃）において生ずるのが好まし
い。図３に示すターゲツト１０及びターゲツト１２は米
国特許第４，８７０，０５２号に開示されているように
して生成されるものであり、この特許の内容はここに参
考として組込まれる。
【００１４】図１には、膜１６が基板１４上に堆積され
た後、基板１４（及び膜１６）が一対のペレツト１８及
び２０間にサンドイツチされたところを示す。各ペレツ
ト１８及び２０は、図３のターゲツト１０及び１２を生
成する際に使用されるのと同一の方法を用いて生成され
る。かくして、ペレツト１８及び２０はバルク状であり
、Ｔｌ−Ｃａ−Ｂａ−Ｃｕ−ＯのＴｃ が高い相によつ
て構成される。各ペレツトは２：２：２：３の出発組成
を有する粉末の混合物を８８０ 〔℃〕で３時間アニー
ルすることによつて得られる。
た後、基板１４（及び膜１６）が一対のペレツト１８及
び２０間にサンドイツチされたところを示す。各ペレツ
ト１８及び２０は、図３のターゲツト１０及び１２を生
成する際に使用されるのと同一の方法を用いて生成され
る。かくして、ペレツト１８及び２０はバルク状であり
、Ｔｌ−Ｃａ−Ｂａ−Ｃｕ−ＯのＴｃ が高い相によつ
て構成される。各ペレツトは２：２：２：３の出発組成
を有する粉末の混合物を８８０ 〔℃〕で３時間アニー
ルすることによつて得られる。
【００１５】ペレツト１８及び２０を基板１４の傍らに
置いた後、このサンドイツチ構造を金箔２２で包む。そ
の結果ペレツト１８及び２０は基板１４及び膜１６に対
して強固に保持されるばかりでなく、金箔膜２２はペレ
ツト１８、２０又は膜１６のいずれかから逃げるタリウ
ムの減損を完全に防止する。基本的に金箔膜２２は、そ
の後に行われるアニール工程の間に、内蔵のタリウムリ
ツチ領域を膜１６に設ける。必要ならば、単一のペレツ
トをこのサンドイツチ構造内に設けてもよいが、その場
合、ペレツトは薄膜１６に面して載置されなければなら
ない。
置いた後、このサンドイツチ構造を金箔２２で包む。そ
の結果ペレツト１８及び２０は基板１４及び膜１６に対
して強固に保持されるばかりでなく、金箔膜２２はペレ
ツト１８、２０又は膜１６のいずれかから逃げるタリウ
ムの減損を完全に防止する。基本的に金箔膜２２は、そ
の後に行われるアニール工程の間に、内蔵のタリウムリ
ツチ領域を膜１６に設ける。必要ならば、単一のペレツ
トをこのサンドイツチ構造内に設けてもよいが、その場
合、ペレツトは薄膜１６に面して載置されなければなら
ない。
【００１６】ペレツト１８及び２０がそれ以前に膜アニ
ール工程を受けていない場合以外は、Ｔｃ が高い所望
の膜１６の相を容易に入手できない（少なくともタリウ
ムの含有量に関する限り）ことが判つた。従つて、新し
いアニール工程を行うごとに新鮮なペレツトを使用する
のが好ましい。これにより、単相の膜が生ずることが保
証される。
ール工程を受けていない場合以外は、Ｔｃ が高い所望
の膜１６の相を容易に入手できない（少なくともタリウ
ムの含有量に関する限り）ことが判つた。従つて、新し
いアニール工程を行うごとに新鮮なペレツトを使用する
のが好ましい。これにより、単相の膜が生ずることが保
証される。
【００１７】このサンドイツチ構造が金箔２２で包まれ
ると、サンドイツチ構造は石英管２４内に載置され、そ
の後この石英管に約１気圧の酸素を充填してこれを密封
する。次にこの石英管はそれぞれの相を有する各膜につ
いて下記の条件に従つてアニール処理を受ける。
ると、サンドイツチ構造は石英管２４内に載置され、そ
の後この石英管に約１気圧の酸素を充填してこれを密封
する。次にこの石英管はそれぞれの相を有する各膜につ
いて下記の条件に従つてアニール処理を受ける。
【００１８】実験手順
以下で述べる各膜は、図３に示す対称形高周波ダイオー
ドスパツタリング装置を用いて２：２：２：３粉末混合
物から作られた一対の超電導ターゲツトからスパツタに
よつて堆積される。当該ターゲツトは米国特許第４，８
７０，０５２号に開示されているプロセスを使用して作
られる。０．５ 〜５〔ミクロン〕の範囲の厚さをもつ
薄膜がほぼ４５〔℃〕の周囲温度で種々の基板上に堆積
される。
ドスパツタリング装置を用いて２：２：２：３粉末混合
物から作られた一対の超電導ターゲツトからスパツタに
よつて堆積される。当該ターゲツトは米国特許第４，８
７０，０５２号に開示されているプロセスを使用して作
られる。０．５ 〜５〔ミクロン〕の範囲の厚さをもつ
薄膜がほぼ４５〔℃〕の周囲温度で種々の基板上に堆積
される。
【００１９】２：２：２：３膜
ＭｇＯ基板が使用された場合、新しく焼結した２：２：
２：３のペレツトが使用され、アニール工程では石英管
２４が約２５分間ほぼ９００ 〔℃〕の温度にされる。 加熱速度は毎分５〔℃〕であり冷却速度は毎分３〔℃〕
である。アニールの間、密封された石英管がタリウムの
減損を最小とし、試料近傍におけるタリウムの十分な圧
力を維持した金箔及び含まれているペレツトが単相膜の
生成を保証する。同様の膜が新しく焼結した２：２：２
：３ペレツトを伴なつたＺｒＯ２ 基板又はＬａＡｌＯ
３ 基板上に設けられた場合、４５分ないし１０時間あ
らゆる場所で約９００ 〔℃〕のアニール温度を保持す
ることができ、これによつてさらに所望の単相の２：２
：２：３膜を得ることができる。アニールを行う時間は
２．５ 時間が望ましい。後者の基板すなわち、ＬａＡ
ｌＯ３ 基板の場合にはかなり高めの加熱速度及び冷却
速度を使用することができ、この場合の好適な速度は毎
分３０〔℃〕である。この加熱速度がかなり遅くされた
場合には、結果として得られた膜の中に混合相が見られ
る。ＬａＡｌＯ３ 基板上に堆積された単相膜はＭｇＯ
又はＺｒＯ２ 上に堆積されたいずれの膜よりも優れた
形態を示すことが判る。これは、先ず９００ 〔℃〕で
２時間含水酸素流内においてＬａＡｌＯ３ 基板をアニ
ールし、次に膜をこの上に堆積させることによつて達成
される。
２：３のペレツトが使用され、アニール工程では石英管
２４が約２５分間ほぼ９００ 〔℃〕の温度にされる。 加熱速度は毎分５〔℃〕であり冷却速度は毎分３〔℃〕
である。アニールの間、密封された石英管がタリウムの
減損を最小とし、試料近傍におけるタリウムの十分な圧
力を維持した金箔及び含まれているペレツトが単相膜の
生成を保証する。同様の膜が新しく焼結した２：２：２
：３ペレツトを伴なつたＺｒＯ２ 基板又はＬａＡｌＯ
３ 基板上に設けられた場合、４５分ないし１０時間あ
らゆる場所で約９００ 〔℃〕のアニール温度を保持す
ることができ、これによつてさらに所望の単相の２：２
：２：３膜を得ることができる。アニールを行う時間は
２．５ 時間が望ましい。後者の基板すなわち、ＬａＡ
ｌＯ３ 基板の場合にはかなり高めの加熱速度及び冷却
速度を使用することができ、この場合の好適な速度は毎
分３０〔℃〕である。この加熱速度がかなり遅くされた
場合には、結果として得られた膜の中に混合相が見られ
る。ＬａＡｌＯ３ 基板上に堆積された単相膜はＭｇＯ
又はＺｒＯ２ 上に堆積されたいずれの膜よりも優れた
形態を示すことが判る。これは、先ず９００ 〔℃〕で
２時間含水酸素流内においてＬａＡｌＯ３ 基板をアニ
ールし、次に膜をこの上に堆積させることによつて達成
される。
【００２０】２：１：２：２膜
２：２：２：３相膜を得る工程と同様、この工程もまた
２２２３ペレツトを使用する。しかしながらこの場合、
ＭｇＯ基板が使用されたときのアニール条件としては、
約８７５ 〔℃〕以下の温度を約１５分間加えることを
必要とする。ＺｒＯ２ 基板及びＬａＡｌＯ３ 基板の
場合の好適なアニール温度の範囲は８１０ 〔℃〕から
８７５ 〔℃〕の間であり、これは約３０分間加えられ
た。各基板に対し２：２：２：３相膜を得るために上述
したのと同じ加熱及び冷却速度を使用して、２：１：２
：２相膜を得る。
２２２３ペレツトを使用する。しかしながらこの場合、
ＭｇＯ基板が使用されたときのアニール条件としては、
約８７５ 〔℃〕以下の温度を約１５分間加えることを
必要とする。ＺｒＯ２ 基板及びＬａＡｌＯ３ 基板の
場合の好適なアニール温度の範囲は８１０ 〔℃〕から
８７５ 〔℃〕の間であり、これは約３０分間加えられ
た。各基板に対し２：２：２：３相膜を得るために上述
したのと同じ加熱及び冷却速度を使用して、２：１：２
：２相膜を得る。
【００２１】１：２：２：３膜
Ｔｃ が高い１：２：２：３相膜を生成するために必要
な工程は、ペレツト１８及び２０がバルク１：２：２：
３相の材料によつて構成される点以外は、２：２：２：
３相膜について述べたところと同じである。
な工程は、ペレツト１８及び２０がバルク１：２：２：
３相の材料によつて構成される点以外は、２：２：２：
３相膜について述べたところと同じである。
【００２２】図２はＭｇＯ上に堆積された２：２：２：
３膜を（ａ）８７０ 〔℃〕、（ｂ）８８０ 〔℃〕、
及び（ｃ）８９０ 〔℃〕で１５分間アニールした場合
並びに（ｄ）８９５ 〔℃〕で２０分間アニールした場
合の抵抗及び温度の関係を示すものであり、その際の加
熱速度及び冷却速度はそれぞれ毎分５〔℃〕及び毎分３
〔℃〕である。アニールの後、２：２：２：３膜に対し
て最も高いＴｃ を与えるのは曲線ｄであることが判る
。
３膜を（ａ）８７０ 〔℃〕、（ｂ）８８０ 〔℃〕、
及び（ｃ）８９０ 〔℃〕で１５分間アニールした場合
並びに（ｄ）８９５ 〔℃〕で２０分間アニールした場
合の抵抗及び温度の関係を示すものであり、その際の加
熱速度及び冷却速度はそれぞれ毎分５〔℃〕及び毎分３
〔℃〕である。アニールの後、２：２：２：３膜に対し
て最も高いＴｃ を与えるのは曲線ｄであることが判る
。
【００２３】上述の工程は、種々の基板上に単相の２：
２：２：３、１：２：２：３及び１：２：２：２膜を作
るための一連のＴｌをベースとする超電導膜の堆積及び
アニールの手順を説明したものである。これらの膜は対
向ターゲツトスパツタ装置内で周囲温度においてスパツ
タされ、新鮮なペレツトに囲まれ金箔に包まれて、密封
した石英管内においてアニールされる。
２：２：３、１：２：２：３及び１：２：２：２膜を作
るための一連のＴｌをベースとする超電導膜の堆積及び
アニールの手順を説明したものである。これらの膜は対
向ターゲツトスパツタ装置内で周囲温度においてスパツ
タされ、新鮮なペレツトに囲まれ金箔に包まれて、密封
した石英管内においてアニールされる。
【００２４】その結果得られた膜は単相であり、安定し
ており、しかも１００〔°Ｋ〕を超える高いＴｃ を示
す。
ており、しかも１００〔°Ｋ〕を超える高いＴｃ を示
す。
【００２５】上述の通り本発明をその最適な実施例に基
づいて特定的に図示、説明したが、本発明の精神及び範
囲から脱することなく形式及び詳細構成の双方について
種々の変更を加えても良い。
づいて特定的に図示、説明したが、本発明の精神及び範
囲から脱することなく形式及び詳細構成の双方について
種々の変更を加えても良い。
【００２６】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、基板をバ
ルク状の一対のペレツトの間に挟み、このサンドイツチ
構造を金箔で包んで石英管内に載置した後、この石英管
に約１気圧の酸素を充填して密封し、それぞれの相を有
する各膜についてアニール処理を行うことにより、タリ
ウムをベースとするＴｃ の高い膜を生成することがで
きる。
ルク状の一対のペレツトの間に挟み、このサンドイツチ
構造を金箔で包んで石英管内に載置した後、この石英管
に約１気圧の酸素を充填して密封し、それぞれの相を有
する各膜についてアニール処理を行うことにより、タリ
ウムをベースとするＴｃ の高い膜を生成することがで
きる。
【図１】図１はタリウムをベースとするペレツト及びタ
リウムをベースとする超電導膜を含む密封された挿入物
を有する石英管の概略を示す略線図である。
リウムをベースとする超電導膜を含む密封された挿入物
を有する石英管の概略を示す略線図である。
【図２】図２はＭｇＯ上に膜として堆積され種々の温度
でアニールされた２：２：２：３膜の抵抗及び温度を示
す略線図である。
でアニールされた２：２：２：３膜の抵抗及び温度を示
す略線図である。
【図３】図３は従来技術の薄膜スパツタリング装置の概
略を示す略線図である。
略を示す略線図である。
１０、１２……ターゲツト、１４……基板、１６……膜
、１８、２０……ペレツト、２２……金箔膜、２４……
石英管。
、１８、２０……ペレツト、２２……金箔膜、２４……
石英管。
Claims (16)
- 【請求項１】構成要素Ｔｌ、Ｃａ、Ｂａ及びＣｕによつ
て構成されるＴｃ の高い酸化物超電導体薄膜を生成す
る方法において、（Ａ）雰囲気条件下において支持基板
上に上記構成要素の非晶質酸化物薄膜を堆積させるステ
ツプと、（Ｂ）密封した環境内において以前に膜アニー
ル工程に使用されたことのない上記Ｔｌ含有ペレツトを
上記非晶質酸化物薄膜に密着させてペレツト／膜構造を
作るステツプと、（Ｃ）上記ステツプ（Ｂ）のペレツト
／膜構造を高温にして上記非晶質薄膜のアニールを行い
、上記構成要素の高いＴｃ を示す単相を生成し、上記
アニールを行う間、上記Ｔｌ含有ペレツトは上記薄膜か
らのＴｌの損失を防止するステツプとを具えることを特
徴とする酸化物薄膜生成方法。 - 【請求項２】上記ステツプ（Ｂ）の上記ペレツト／膜構
造はＴｌを浸透させない包囲手段によつて密接に取り囲
まれるようになされていることを特徴とする請求項１に
記載の酸化物薄膜生成方法。 - 【請求項３】上記包囲手段は上記ペレツト／膜構造の周
囲を包む金箔を構成することを特徴とする請求項２に記
載の酸化物薄膜生成方法。 - 【請求項４】さらに、上記ペレツト／膜構造は約１気圧
の内部酸素圧を有するガラス状の管内に載置されること
を特徴とする請求項３に記載の酸化物薄膜生成方法。 - 【請求項５】上記支持基板はＭｇＯによつて構成され、
上記Ｔｌ含有ペレツトは２：２：２：３の比率により上
記構成要素の出発粉末混合物から生成されることを特徴
とする請求項１に記載の酸化物薄膜生成方法。 - 【請求項６】上記ステツプ（Ｃ）は上記並置構造を９０
０ 〔℃〕の温度で約２５分間加熱し、その際毎分約５
〔℃〕の加熱速度及び毎分約３〔℃〕の冷却速度を使用
することを特徴とする請求項５に記載の酸化物薄膜生成
方法。 - 【請求項７】上記支持基板はＺｒＯ２ 及びＬａＡｌＯ
３ によつて構成されるクラスから選択され、上記Ｔｌ
含有ペレツトは２：２：２：３の比率により上記構成要
素の出発粉末混合物から生成されることを特徴とする請
求項１に記載の酸化物薄膜生成方法。 - 【請求項８】上記ＬａＡｌＯ３ 基板は上記膜の堆積に
先立つて、含水酸素流内において約９００ 〔℃〕で２
時間アニールされることを特徴とする請求項７に記載の
酸化物薄膜生成方法。 - 【請求項９】上記ステツプ（Ｃ）は上記並置構造を約９
００ 〔℃〕の温度でほぼ４５分間ないし１０時間加熱
し、その際毎分約３０〔℃〕の加熱及び冷却速度を使用
することを特徴とする請求項７に記載の酸化物薄膜生成
方法。 - 【請求項１０】上記ステツプ（Ｃ）は上記ペレツト／膜
構造を約８７５ 〔℃〕の温度で約１５分間加熱し、そ
の際毎分約５〔℃〕の加熱速度及び毎分約３〔℃〕の冷
却速度を使用することを特徴とする請求項５に記載の酸
化物薄膜生成方法。 - 【請求項１１】上記ステツプ（Ｃ）は上記ペレツト／膜
構造を８１０ 〔℃〕ないし８７５ 〔℃〕の範囲の温
度で約３０分間加熱することを特徴とする請求項７に記
載の酸化物薄膜生成方法。 - 【請求項１２】上記支持基板はＭｇＯによつて構成され
、上記Ｔｌ含有ペレツトは１：２：２：３の比率により
上記構成要素の単相を示すことを特徴とする請求項１に
記載の酸化物薄膜生成方法。 - 【請求項１３】上記ステツプ（Ｃ）は上記ペレツト／膜
構造を９００ 〔℃〕の温度で約２５分間加熱し、その
際毎分約５〔℃〕の加熱速度及び毎分約３〔℃〕の冷却
速度を使用することを特徴とする請求項１２に記載の酸
化物薄膜生成方法。 - 【請求項１４】上記支持基板はＺｒＯ２ 及びＬａＡｌ
Ｏ３ によつて構成されるクラスから選択され、上記Ｔ
ｌ含有ペレツトは１：２：２：３の比率により上記構成
要素の単相を示すことを特徴とする請求項１に記載の酸
化物薄膜生成方法。 - 【請求項１５】上記ステツプ（Ｃ）は上記ペレツト／膜
構造を約９００ 〔℃〕の温度で約４５分間ないし１０
時間加熱し、その際毎分約３０〔℃〕の加熱及び冷却速
度を使用することを特徴とする請求項１４に記載の酸化
物薄膜生成方法。 - 【請求項１６】上記堆積ステツプ（Ａ）は対向する超電
導ターゲツトを有するスパツタ装置によつて行われ、上
記各ターゲツトは２：２：２：３の比率により上記構成
要素の混合物から生成されることを特徴とする請求項１
に記載の酸化物薄膜生成方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US64738291A | 1991-01-29 | 1991-01-29 | |
| US07/647382 | 1991-01-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04310521A true JPH04310521A (ja) | 1992-11-02 |
Family
ID=24596774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3352019A Pending JPH04310521A (ja) | 1991-01-29 | 1991-12-13 | 酸化物薄膜生成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0497503B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04310521A (ja) |
| DE (1) | DE69203620T2 (ja) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01286921A (ja) * | 1988-02-25 | 1989-11-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導材料の製造方法 |
| JPH01286977A (ja) * | 1988-05-11 | 1989-11-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超電導体の製造方法 |
| JPH0238302A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-07 | Hitachi Ltd | 超電導薄膜形成方法 |
| JPH0286014A (ja) * | 1988-06-17 | 1990-03-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法 |
| JPH02133320A (ja) * | 1988-11-14 | 1990-05-22 | Hitachi Ltd | 超電導薄膜の作成方法 |
| JPH02175612A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-07-06 | Superconductor Technol Inc | 超伝導体及びマイクロ波又はミリ波装置 |
| JPH035321A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5139998A (en) * | 1988-08-31 | 1992-08-18 | Superconductor Technologies, Inc. | Controlled thallous oxide evaporation for thallium superconductor films and reactor design |
| US5096881A (en) * | 1990-03-15 | 1992-03-17 | The University Of Arkansas | Preparation of a superconducting Tl2 Ca2 Ba2 Cu3 O.sub.x2 O3 vapor |
-
1991
- 1991-12-13 JP JP3352019A patent/JPH04310521A/ja active Pending
-
1992
- 1992-01-23 DE DE69203620T patent/DE69203620T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-01-23 EP EP92300584A patent/EP0497503B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01286921A (ja) * | 1988-02-25 | 1989-11-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導材料の製造方法 |
| JPH01286977A (ja) * | 1988-05-11 | 1989-11-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超電導体の製造方法 |
| JPH0286014A (ja) * | 1988-06-17 | 1990-03-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法 |
| JPH0238302A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-07 | Hitachi Ltd | 超電導薄膜形成方法 |
| JPH02175612A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-07-06 | Superconductor Technol Inc | 超伝導体及びマイクロ波又はミリ波装置 |
| JPH02133320A (ja) * | 1988-11-14 | 1990-05-22 | Hitachi Ltd | 超電導薄膜の作成方法 |
| JPH035321A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69203620T2 (de) | 1996-03-14 |
| EP0497503A3 (en) | 1992-12-30 |
| EP0497503B1 (en) | 1995-07-26 |
| DE69203620D1 (de) | 1995-08-31 |
| EP0497503A2 (en) | 1992-08-05 |
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