JPH04311565A - 複合酸化物超電導薄膜の成膜方法 - Google Patents
複合酸化物超電導薄膜の成膜方法Info
- Publication number
- JPH04311565A JPH04311565A JP3104654A JP10465491A JPH04311565A JP H04311565 A JPH04311565 A JP H04311565A JP 3104654 A JP3104654 A JP 3104654A JP 10465491 A JP10465491 A JP 10465491A JP H04311565 A JPH04311565 A JP H04311565A
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- JP
- Japan
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- thin film
- oxide superconducting
- superconducting thin
- film
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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】本発明は酸化物超電導薄膜の成膜
方法に関する。より詳細には、本発明は、レーザ蒸着法
による複合酸化物超電導薄膜の成膜法の改良に関する。
方法に関する。より詳細には、本発明は、レーザ蒸着法
による複合酸化物超電導薄膜の成膜法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導現象は、液体ヘリウムによる冷却
が必須な極低温における固有の現象であると考えられて
いた。しかしながら、１９８６年にベドノーツ、ミュー
ラー等によって、３０Ｋで超電導状態を示す［Ｌａ，Ｂ
ａ］２ＣｕＯ４ が発見されて以来、１９８７年にはチ
ュー等によって９０Ｋ台の超電導臨界温度Ｔｃ を有す
るＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ が発見され、続いて、１９８８
年には前田等によって １００Ｋ以上の臨界温度を示す
所謂Ｂｉ系の複合酸化物系超電導材料が発見された。こ
れらの一連の複合酸化物系超電導材料は、廉価な液体窒
素による冷却で超電導現象を実現することができるので
、超電導技術の実用的な応用の可能性が俄に取り沙汰さ
れるようになった。
が必須な極低温における固有の現象であると考えられて
いた。しかしながら、１９８６年にベドノーツ、ミュー
ラー等によって、３０Ｋで超電導状態を示す［Ｌａ，Ｂ
ａ］２ＣｕＯ４ が発見されて以来、１９８７年にはチ
ュー等によって９０Ｋ台の超電導臨界温度Ｔｃ を有す
るＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ が発見され、続いて、１９８８
年には前田等によって １００Ｋ以上の臨界温度を示す
所謂Ｂｉ系の複合酸化物系超電導材料が発見された。こ
れらの一連の複合酸化物系超電導材料は、廉価な液体窒
素による冷却で超電導現象を実現することができるので
、超電導技術の実用的な応用の可能性が俄に取り沙汰さ
れるようになった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】当初、これらの複合酸
化物系超電導材料は、固相反応法による焼結体として合
成されていたが、その後の研究の進捗により、今日では
、薄膜として作製することにより、極めて品質の高いも
のが得られるようになってきた。但し、酸化物超電導薄
膜は複雑な結晶構造を有し、特定の相を形成している場
合にのみ有効な超電導特性を発揮する。従って、酸化物
超電導薄膜の特性はその成膜条件によって大きく変化す
る。
化物系超電導材料は、固相反応法による焼結体として合
成されていたが、その後の研究の進捗により、今日では
、薄膜として作製することにより、極めて品質の高いも
のが得られるようになってきた。但し、酸化物超電導薄
膜は複雑な結晶構造を有し、特定の相を形成している場
合にのみ有効な超電導特性を発揮する。従って、酸化物
超電導薄膜の特性はその成膜条件によって大きく変化す
る。
【０００４】そこで、本発明は、より膜特性の高い複合
酸化物超電導薄膜を再現性良く成膜することができる新
規な成膜方法を提供することをその目的としている。
酸化物超電導薄膜を再現性良く成膜することができる新
規な成膜方法を提供することをその目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、複合酸
化物超電導薄膜を成膜する方法であって、ターゲットと
基板との間を横切るような磁界を印加しながらＥＣＲプ
ラズマを発生させ、該ＥＣＲプラズマの存在下で基板に
対するレーザ蒸着処理を行うことを特徴とする複合酸化
物超電導薄膜の成膜方法が提供される。
化物超電導薄膜を成膜する方法であって、ターゲットと
基板との間を横切るような磁界を印加しながらＥＣＲプ
ラズマを発生させ、該ＥＣＲプラズマの存在下で基板に
対するレーザ蒸着処理を行うことを特徴とする複合酸化
物超電導薄膜の成膜方法が提供される。
【０００６】
【作用】本発明に係る酸化物超電導薄膜の成膜方法は、
基板とターゲットとの間を横切るような磁界を印加しな
がら発生させたＥＣＲプラズマの存在下でレーザ蒸着法
により成膜することをその主要な特徴としている。
基板とターゲットとの間を横切るような磁界を印加しな
がら発生させたＥＣＲプラズマの存在下でレーザ蒸着法
により成膜することをその主要な特徴としている。
【０００７】通常のレーザ蒸着法は、有効な超電導特性
の得られる複合酸化物薄膜を成膜後の処理なしに成膜す
ることができる方法のひとつとして知られている。しか
しながら、この方法においては、成膜時に ７００℃程
度の基板温度が必要であり、使用する基板の材料によっ
ては基板材料原子の薄膜中への拡散が無視し得ないもの
となる。すなわち、酸化物超電導薄膜中に他の原子が拡
散した場合、酸化物超電導薄膜の超電導特性は著しく劣
化し、甚だしい場合は全く超電導特性を示さなくなる。
の得られる複合酸化物薄膜を成膜後の処理なしに成膜す
ることができる方法のひとつとして知られている。しか
しながら、この方法においては、成膜時に ７００℃程
度の基板温度が必要であり、使用する基板の材料によっ
ては基板材料原子の薄膜中への拡散が無視し得ないもの
となる。すなわち、酸化物超電導薄膜中に他の原子が拡
散した場合、酸化物超電導薄膜の超電導特性は著しく劣
化し、甚だしい場合は全く超電導特性を示さなくなる。
【０００８】これに対して、本発明に係る成膜方法は、
ＥＣＲプラズマの存在下で成膜を行う。また、このＥＣ
Ｒプラズマは、ターゲットと基板との間を横切るような
磁界を印加しながら発生される。このような条件で発生
されたＥＣＲプラズマはイオン化率が高いので低圧力下
でも薄膜を効率良く酸化させることができる。また、経
験的に得られた Ｈａｍｍｏｎｄ等のグラフに基づいて
成膜条件を低圧力にすることにより、低温度域で高品質
な酸化物超電導薄膜を作製することができる。
ＥＣＲプラズマの存在下で成膜を行う。また、このＥＣ
Ｒプラズマは、ターゲットと基板との間を横切るような
磁界を印加しながら発生される。このような条件で発生
されたＥＣＲプラズマはイオン化率が高いので低圧力下
でも薄膜を効率良く酸化させることができる。また、経
験的に得られた Ｈａｍｍｏｎｄ等のグラフに基づいて
成膜条件を低圧力にすることにより、低温度域で高品質
な酸化物超電導薄膜を作製することができる。
【０００９】以上のような独特の作用により、本発明に
係る方法では、成膜時に基板の成膜面上のプラズマ密度
が高くなると共に、磁場勾配が小さいのでイオンエネル
ギーが抑圧され、成膜面に対するイオン衝撃が緩和され
る。従って、本発明に従う方法では、成膜時の基板温度
を低くしても、膜特性の良好な酸化物超電導薄膜を高い
成膜速度で成膜することができる。即ち、この方法によ
って成膜された複合酸化物超電導薄膜は、結晶構造に欠
陥が少なく、その表面性状も優れている。
係る方法では、成膜時に基板の成膜面上のプラズマ密度
が高くなると共に、磁場勾配が小さいのでイオンエネル
ギーが抑圧され、成膜面に対するイオン衝撃が緩和され
る。従って、本発明に従う方法では、成膜時の基板温度
を低くしても、膜特性の良好な酸化物超電導薄膜を高い
成膜速度で成膜することができる。即ち、この方法によ
って成膜された複合酸化物超電導薄膜は、結晶構造に欠
陥が少なく、その表面性状も優れている。
【００１０】尚、本発明の好ましい態様に従うと、成膜
時の酸素分圧は１０−５〜１０−３Ｔｏｒｒ、印加する
マイクロ波電力は５０Ｗ以上とすることが好ましい。そ
の理由は、酸素分圧が上記範囲よりも低くなると薄膜の
酸化が不十分になる一方、酸素分圧が上記範囲よりも高
くなるとプラズマを発生するためのＥＣＲ条件が満たさ
れなくなるからである。また、印加するマイクロ波電力
が上記範囲よりも低い場合は、酸素の励起が不十分にな
る。
時の酸素分圧は１０−５〜１０−３Ｔｏｒｒ、印加する
マイクロ波電力は５０Ｗ以上とすることが好ましい。そ
の理由は、酸素分圧が上記範囲よりも低くなると薄膜の
酸化が不十分になる一方、酸素分圧が上記範囲よりも高
くなるとプラズマを発生するためのＥＣＲ条件が満たさ
れなくなるからである。また、印加するマイクロ波電力
が上記範囲よりも低い場合は、酸素の励起が不十分にな
る。
【００１１】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明するが、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎず
、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。
に説明するが、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎず
、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。
【００１２】
【実施例】〔実施例〕図１は、本発明に係る成膜方法を
実施するために使用することができる成膜装置の構成例
を示す図である。
実施するために使用することができる成膜装置の構成例
を示す図である。
【００１３】同図に示すように、この装置は、真空槽１
内に配置された、基板２を保持する基板ホルダ３と、タ
ーゲット４を保持するターゲットホルダ５と、基板２お
よびターゲット４により画成された空間の側方に配置さ
れた１対のマグネット６ａ、６ｂとを備えている。マグ
ネット６ａ、６ｂは、基板２とターゲット４との間を横
切るような磁界を発生することができるように配置され
ている。また、真空槽１の側方には石英窓８が設けられ
ており、マグネット６ａ、６ｂの形成する磁界と平行に
、マイクロ波導波管７からマイクロ波を入力することが
できるように構成されている。更に、真空槽１には、透
明な窓１ａが設けられており、真空槽１の外部に配置さ
れたレーザ装置９が発生したレーザビームを、真空槽１
内のターゲット４の表面に照射することができるように
構成されている。
内に配置された、基板２を保持する基板ホルダ３と、タ
ーゲット４を保持するターゲットホルダ５と、基板２お
よびターゲット４により画成された空間の側方に配置さ
れた１対のマグネット６ａ、６ｂとを備えている。マグ
ネット６ａ、６ｂは、基板２とターゲット４との間を横
切るような磁界を発生することができるように配置され
ている。また、真空槽１の側方には石英窓８が設けられ
ており、マグネット６ａ、６ｂの形成する磁界と平行に
、マイクロ波導波管７からマイクロ波を入力することが
できるように構成されている。更に、真空槽１には、透
明な窓１ａが設けられており、真空槽１の外部に配置さ
れたレーザ装置９が発生したレーザビームを、真空槽１
内のターゲット４の表面に照射することができるように
構成されている。
【００１４】以上のように構成された成膜装置では、１
対のリングマグネット６ａ、６ｂにより、基板２とター
ゲット４との間を横切るような磁界が発生している。こ
の状態で、マイクロ波導波管７から電子のサイクロトロ
ン周波数にに一致した周波数のマイクロ波を注入すると
、電子のサイクロトロン運動とマイクロ波との共鳴が起
こり、この領域には高密度のプラズマが発生する。更に
、このプラズマが発生している状態で、レーザ装置９か
らターゲット４にレーザビームを照射することにより、
本発明に係る方法を実施することができる。
対のリングマグネット６ａ、６ｂにより、基板２とター
ゲット４との間を横切るような磁界が発生している。こ
の状態で、マイクロ波導波管７から電子のサイクロトロ
ン周波数にに一致した周波数のマイクロ波を注入すると
、電子のサイクロトロン運動とマイクロ波との共鳴が起
こり、この領域には高密度のプラズマが発生する。更に
、このプラズマが発生している状態で、レーザ装置９か
らターゲット４にレーザビームを照射することにより、
本発明に係る方法を実施することができる。
【００１５】〔作製例１〕図１に示した成膜装置を使用
して、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ複合酸化物超電導薄膜の試料
を作製した。
して、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ複合酸化物超電導薄膜の試料
を作製した。
【００１６】基板２としてはＳｒＴｉＯ３ 単結晶の（
１００）基板を使用し、ターゲット４としてはＹＢａ２
Ｃｕ３Ｏｙ なる組成を有する複合酸化物焼結体を使用
した。成膜条件は表１に示す。
１００）基板を使用し、ターゲット４としてはＹＢａ２
Ｃｕ３Ｏｙ なる組成を有する複合酸化物焼結体を使用
した。成膜条件は表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】更に、図１に示した成膜装置からマグネッ
ト６ａ、６ｂを取り外し、マイクロ波を印加せずに、同
じ成膜条件でＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ複合酸化物超電導薄膜
の比較試料を作製した。比較試料の成膜は、ＥＣＲプラ
ズマを用いなかったことと成膜時のガス圧力を４×１０
−１Ｔｏｒｒとしたこと以外は表１に示した成膜条件で
行った。
ト６ａ、６ｂを取り外し、マイクロ波を印加せずに、同
じ成膜条件でＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ複合酸化物超電導薄膜
の比較試料を作製した。比較試料の成膜は、ＥＣＲプラ
ズマを用いなかったことと成膜時のガス圧力を４×１０
−１Ｔｏｒｒとしたこと以外は表１に示した成膜条件で
行った。
【００１９】以上のようにして作製した酸化物超電導薄
膜の試料の臨界温度Ｔｃ と７７Ｋにおける臨界電流密
度Ｊｃ とを測定した。測定結果を表２に併せて示す。 又、各試料の表面性状の観察結果についても表２に示す
。
膜の試料の臨界温度Ｔｃ と７７Ｋにおける臨界電流密
度Ｊｃ とを測定した。測定結果を表２に併せて示す。 又、各試料の表面性状の観察結果についても表２に示す
。
【００２０】
【表２】
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る成膜
方法によれば、酸化物超電導薄膜の成膜プロセスを低温
化することができ、膜特性並びに超電導特性の優れた酸
化物超電導薄膜を再現性良く安定に成膜することが可能
になる。
方法によれば、酸化物超電導薄膜の成膜プロセスを低温
化することができ、膜特性並びに超電導特性の優れた酸
化物超電導薄膜を再現性良く安定に成膜することが可能
になる。
【図１】本発明に係る方法を実施するための装置の具体
的な構成例を示す図である。
的な構成例を示す図である。
１ 真空槽、
２ 基板、
３ 基板ホルダ、
４ ターゲット、
５ ターゲットホルダ、
６ａ、６ｂ マグネット、
７ マイクロ波導波管、
８ 石英窓、
９ レーザ装置
Claims (1)
- 【請求項１】複合酸化物超電導薄膜を成膜する方法であ
って、ターゲットと基板との間を横切るような磁界を印
加しながらＥＣＲプラズマを発生させ、該ＥＣＲプラズ
マの存在下で基板に対するレーザ蒸着処理を行うことを
特徴とする複合酸化物超電導薄膜の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3104654A JPH04311565A (ja) | 1991-04-10 | 1991-04-10 | 複合酸化物超電導薄膜の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3104654A JPH04311565A (ja) | 1991-04-10 | 1991-04-10 | 複合酸化物超電導薄膜の成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04311565A true JPH04311565A (ja) | 1992-11-04 |
Family
ID=14386452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3104654A Withdrawn JPH04311565A (ja) | 1991-04-10 | 1991-04-10 | 複合酸化物超電導薄膜の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04311565A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100389511B1 (ko) * | 2000-07-19 | 2003-06-27 | 김상옥 | 레이저를 이용하여 균일한 특성과 두께를 갖는 대면적박막 증착 장치 |
| JP2006137619A (ja) * | 2004-11-10 | 2006-06-01 | Nippon Steel Corp | 超電導バルク体 |
-
1991
- 1991-04-10 JP JP3104654A patent/JPH04311565A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100389511B1 (ko) * | 2000-07-19 | 2003-06-27 | 김상옥 | 레이저를 이용하여 균일한 특성과 두께를 갖는 대면적박막 증착 장치 |
| JP2006137619A (ja) * | 2004-11-10 | 2006-06-01 | Nippon Steel Corp | 超電導バルク体 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980711 |