JPH0442895A - 薄膜超電導体の製造方法 - Google Patents
薄膜超電導体の製造方法Info
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- JPH0442895A JPH0442895A JP2148232A JP14823290A JPH0442895A JP H0442895 A JPH0442895 A JP H0442895A JP 2148232 A JP2148232 A JP 2148232A JP 14823290 A JP14823290 A JP 14823290A JP H0442895 A JPH0442895 A JP H0442895A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen
- plasma
- thin film
- manufacturing
- film superconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明（よ 薄膜超電導体 特に複合化合物薄膜超電導
体の製造方法に関するものである。
体の製造方法に関するものである。
従来の技術
超電導転移温度Ｔｃか３０〜４０Ｋを示すＢａ−Ｌａ−
Ｃｕ−０系の高温超電導体［Ｊ、Ｇ、へ’）’ｚルブ（
Ｂｅｄｎｏｒｚ）ａｎｄ Ｋ、Ａ、ミューラー（Ｍａｌ
ｌｅｒ）、 ツアイト シュリフトフェア フィジー
ク（Ｚｅｉｔｓｈｒｉｆｔ ｆｆ１ｒ ｐｈｙｓｉｋ
Ｂ）Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔｔｅｒ ６４．１８９
−１９３ （１９８６）］が発見されて以ＩＴｃが９０
ＫをこえるＹ−Ｂａ７Ｃｕ−０系材粁 まｆ、ＴＣが１
００ＫをこえるＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−〇系材粁 そ
してＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系材料が相次いで発見
された この種の材料の超電導機構の詳細は明かではない力（転
移温度がさらに高くなる可能性があり、また新しいデバ
イスの実現等の有望な応用が期待される。
Ｃｕ−０系の高温超電導体［Ｊ、Ｇ、へ’）’ｚルブ（
Ｂｅｄｎｏｒｚ）ａｎｄ Ｋ、Ａ、ミューラー（Ｍａｌ
ｌｅｒ）、 ツアイト シュリフトフェア フィジー
ク（Ｚｅｉｔｓｈｒｉｆｔ ｆｆ１ｒ ｐｈｙｓｉｋ
Ｂ）Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔｔｅｒ ６４．１８９
−１９３ （１９８６）］が発見されて以ＩＴｃが９０
ＫをこえるＹ−Ｂａ７Ｃｕ−０系材粁 まｆ、ＴＣが１
００ＫをこえるＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−〇系材粁 そ
してＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系材料が相次いで発見
された この種の材料の超電導機構の詳細は明かではない力（転
移温度がさらに高くなる可能性があり、また新しいデバ
イスの実現等の有望な応用が期待される。
こうした酸化物超電導材料をデバイス等に応用する場合
、薄膜化することが強く望まれる。薄膜形成手法として
は スパッタリング嵐 反応性蒸着ｍｃＶＤ（化学気相
成長）法 レーザ・アブレーション法等が用いられてい
る。しかしなが板形成された複合化合物被膜は配向性の
良好な膜であっても膜中の構成元素である酸素の含有量
によりその超電導特性が変化する。すなわ叛 酸素含有
量が少ない場合、超電導特性は示さないかもしくは良好
でなＩ、％ これは 膜形成時に酸素を十分に取り込
んでいないためであム こうした課題を解決するたぬ 従来（よ 形成された複
合化合物被膜を８００℃以上の高温における酸素雰囲気
中で熱処理する力＼ あるい（よ 酸素プラズマ中にて
プラズマ処理［Ｈ，タムラ（Ｔａｍｕｒａ）。
、薄膜化することが強く望まれる。薄膜形成手法として
は スパッタリング嵐 反応性蒸着ｍｃＶＤ（化学気相
成長）法 レーザ・アブレーション法等が用いられてい
る。しかしなが板形成された複合化合物被膜は配向性の
良好な膜であっても膜中の構成元素である酸素の含有量
によりその超電導特性が変化する。すなわ叛 酸素含有
量が少ない場合、超電導特性は示さないかもしくは良好
でなＩ、％ これは 膜形成時に酸素を十分に取り込
んでいないためであム こうした課題を解決するたぬ 従来（よ 形成された複
合化合物被膜を８００℃以上の高温における酸素雰囲気
中で熱処理する力＼ あるい（よ 酸素プラズマ中にて
プラズマ処理［Ｈ，タムラ（Ｔａｍｕｒａ）。
Ａ、 ヨシタ゛（Ｙｏｓｈｉｄａ）、 Ｓ、モＣＩＡ
シ（Ｍｏｒｏｈａｓｈｉ） ａｎｄ Ｓ、Ａスオ（
Ｈａｓｕｏ）、 アプライド フィジックス レター（
Ａｐｐｉ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、） ５３．
６１８ （１９８８） または Ｓ、ミノモ（Ｍ
ｉｎｏｍｏ）、 Ｍ、タニクゝチ（Ｔａｎｉｇｕｃｈ
ｉ）、 Ｙ、イシタ″’（Ｉｓｈｉｄａ）Ｍｕキ”ヨ
（Ｓｕｇｉｙｏ）、Ｔ、タカハシ（Ｔａｋａｈａｓｈｉ
）、 Ｍ、）ノウチ（Ｔｏｎｏｕｃｈｉ）、 Ｓ、
キタ（Ｋｉｔａ） ａｎｄ Ｔ、コへ’ヤシ（Ｋｏ
ｂａｙａｓｈｉ）。
シ（Ｍｏｒｏｈａｓｈｉ） ａｎｄ Ｓ、Ａスオ（
Ｈａｓｕｏ）、 アプライド フィジックス レター（
Ａｐｐｉ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、） ５３．
６１８ （１９８８） または Ｓ、ミノモ（Ｍ
ｉｎｏｍｏ）、 Ｍ、タニクゝチ（Ｔａｎｉｇｕｃｈ
ｉ）、 Ｙ、イシタ″’（Ｉｓｈｉｄａ）Ｍｕキ”ヨ
（Ｓｕｇｉｙｏ）、Ｔ、タカハシ（Ｔａｋａｈａｓｈｉ
）、 Ｍ、）ノウチ（Ｔｏｎｏｕｃｈｉ）、 Ｓ、
キタ（Ｋｉｔａ） ａｎｄ Ｔ、コへ’ヤシ（Ｋｏ
ｂａｙａｓｈｉ）。
ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライドフィジッ
クス （Ｊｐｎ、 Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、）
２７． Ｌ４１１（１９８８）］を行なうことにより被
膜中の酸素含有量を補ってい九 発明が解決しようとする課題 上述のように複合化合物被膜を炉等により酸素雰囲気中
で熱処理する場合ζ友 超電導の良好な特性を得ること
ができるものへ その条件設定が難しく、処理時間に長
時間を要し さらには８００℃以上の高温プロセスを必
要とする問題があもまた 上述のような酸素プラズマ処
理、こおいて（よ 比較的低温で酸化処理を行なうこと
ができるものへ プラズマ自体は高々５０〜１００ｅＶ
のエネルギーでしかないたべ 被膜の表面層のみしか処
理ができなり℃ 課題を解決するための手段 本発明の薄膜超電導体の製造方法は 複合化合物被膜に
対し 酸素イオンあるいは酸素プラズマを照射する際に
前記酸素イオンあるいは酸素プラズマに印加する直流
電圧を時間的に断続変化させることにより超電導特性を
実現して形成するというものである。
クス （Ｊｐｎ、 Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、）
２７． Ｌ４１１（１９８８）］を行なうことにより被
膜中の酸素含有量を補ってい九 発明が解決しようとする課題 上述のように複合化合物被膜を炉等により酸素雰囲気中
で熱処理する場合ζ友 超電導の良好な特性を得ること
ができるものへ その条件設定が難しく、処理時間に長
時間を要し さらには８００℃以上の高温プロセスを必
要とする問題があもまた 上述のような酸素プラズマ処
理、こおいて（よ 比較的低温で酸化処理を行なうこと
ができるものへ プラズマ自体は高々５０〜１００ｅＶ
のエネルギーでしかないたべ 被膜の表面層のみしか処
理ができなり℃ 課題を解決するための手段 本発明の薄膜超電導体の製造方法は 複合化合物被膜に
対し 酸素イオンあるいは酸素プラズマを照射する際に
前記酸素イオンあるいは酸素プラズマに印加する直流
電圧を時間的に断続変化させることにより超電導特性を
実現して形成するというものである。
また 他の薄膜超電導体の製造方法（よ 複合化合物被
膜に対し 酸素イオンあるいは酸素プラズマを照射する
際に 前記酸素イオンあるいは酸素プラズマに印加する
直流電圧を時間的に連続変化させることにより超電導特
性を実現して形成するというものである。
膜に対し 酸素イオンあるいは酸素プラズマを照射する
際に 前記酸素イオンあるいは酸素プラズマに印加する
直流電圧を時間的に連続変化させることにより超電導特
性を実現して形成するというものである。
作用
本発明者等はこの種の材料が酸化物であり、酸素原子量
の精密制御によりその超電導特性が制御できると考え
酸素イオンや酸素プラズマの照射効果を研究し これに
基づいて新規な複合化合物薄膜超電導体の製造方法を発
明しな 本発明にかかる薄膜超電導体の製造方法において（よ
複合化合物被膜に対し 酸素イオンや酸素プラズマを照
射する際へ 前記酸素イオンや酸素プラズマに印加する
直流電圧を時間的に断続変化させるために そのエネル
ギーの大きさに応じた深さく その位置を中心としたガ
ウシアン分布に近い形で酸素が注入され 前記被膜の深
さ方向にほぼ均一に酸化処理を行なうことが可能であム
また 照射時間により、膜中の酸素原子量が制御でき、
その結果 膜の超電導特性を制御することができも さ
らに ５００℃以下という低温プロセスで短時間処理に
て薄膜超電導体を形成することが可能であも 本発明にかかる他の薄膜超電導体の製造方法においては
複合化合物被膜に対し 酸素イオンや酸素プラズマを
照射する際へ 前記酸素イオンや酸素プラズマに印加す
る直流電圧を時間的に連続変化させるため凶 前記被膜
の深さ方向＆へ 均一に酸化処理を行なうことが可能で
あム また 上記発明と同様へ 照射時間により、膜中
の酸素原子量が制御でき、その結果 膜の超電導特性を
制御することができム さらく ５００℃以下という低
温プロセスで短時間処理にて薄膜超電導体を形成するこ
とが可能であも 実施例 本発明における実施例を図面を用いて説明すも第１図に
おいて、複合化合物被膜１２（よ 基体１１上に例えば
スパッタリング法で形成すも さらく 被膜１２の表面
１３に対して、イオン加速用の直流電圧を断続的に変化
させつつ酸素イオンあるいは酸素プラズマを照射すも
また 本発明の別の製造方法においてζよ 被膜１２の
表面１３に対して、イオン加速用の直流電圧を連続的に
変化させつつ酸素イオンあるいは酸素プラズマを照射す
も これらの場合、酸素イオンあるいは酸素プラズマは
少なくとも酸素を含むガスの真空槽内での放電により生
成し 生成した酸素イオンあるいはプラズマと、被膜１
２を設置した試料台との間に２ｋＶ以下の直流の加速電
圧を、第１の発明においては断続的に 第２の発明にお
いては連続的に変化させなから印加すム 本発明者らは上記２種類の過程によりそれぞれ独自に被
膜１２が良好な超電導特性を示すことを確認しへ これ
はそれぞれの方法とも酸素のイオンあるいはプラズマの
作用により、膜中の金属原子が酸化されているものと考
えられる。しかＬ酸素のイオンやプラズマに印加する直
流電界を断続的あるいは連続的に変化させるた敦 それ
に応じて照射される酸素イオンのエネルギーがそれぞれ
断続的あるいは連続的に変化し そのエネルギーの大き
さに応じた深さに酸素が注入され 深さ方向に均一に酸
化されるものと考えられも また照射される酸素イオン
あるいは酸素プラズマの濃度によって超電導特性が制御
できることを本発明者らは確認した 酸素イオンあるいは酸素プラズマにより処理する場合、
基体１３を加熱することにより超電導特性が改善される
ことを見いだした 最適の加熱温度は室温〜５００℃で
あった これ以Ｅの温度になると、照射により入ってく
る酸素量よりＬ 膜内部からの熱脱離により出ていく酸
素量が上回り、膜中の酸素含有量が減少すム 従って、
抵抗率が高くなるとともに 被膜の特性が不安定になり
、急峻な超電導特性を示さなｌ、Ｘ。
の精密制御によりその超電導特性が制御できると考え
酸素イオンや酸素プラズマの照射効果を研究し これに
基づいて新規な複合化合物薄膜超電導体の製造方法を発
明しな 本発明にかかる薄膜超電導体の製造方法において（よ
複合化合物被膜に対し 酸素イオンや酸素プラズマを照
射する際へ 前記酸素イオンや酸素プラズマに印加する
直流電圧を時間的に断続変化させるために そのエネル
ギーの大きさに応じた深さく その位置を中心としたガ
ウシアン分布に近い形で酸素が注入され 前記被膜の深
さ方向にほぼ均一に酸化処理を行なうことが可能であム
また 照射時間により、膜中の酸素原子量が制御でき、
その結果 膜の超電導特性を制御することができも さ
らに ５００℃以下という低温プロセスで短時間処理に
て薄膜超電導体を形成することが可能であも 本発明にかかる他の薄膜超電導体の製造方法においては
複合化合物被膜に対し 酸素イオンや酸素プラズマを
照射する際へ 前記酸素イオンや酸素プラズマに印加す
る直流電圧を時間的に連続変化させるため凶 前記被膜
の深さ方向＆へ 均一に酸化処理を行なうことが可能で
あム また 上記発明と同様へ 照射時間により、膜中
の酸素原子量が制御でき、その結果 膜の超電導特性を
制御することができム さらく ５００℃以下という低
温プロセスで短時間処理にて薄膜超電導体を形成するこ
とが可能であも 実施例 本発明における実施例を図面を用いて説明すも第１図に
おいて、複合化合物被膜１２（よ 基体１１上に例えば
スパッタリング法で形成すも さらく 被膜１２の表面
１３に対して、イオン加速用の直流電圧を断続的に変化
させつつ酸素イオンあるいは酸素プラズマを照射すも
また 本発明の別の製造方法においてζよ 被膜１２の
表面１３に対して、イオン加速用の直流電圧を連続的に
変化させつつ酸素イオンあるいは酸素プラズマを照射す
も これらの場合、酸素イオンあるいは酸素プラズマは
少なくとも酸素を含むガスの真空槽内での放電により生
成し 生成した酸素イオンあるいはプラズマと、被膜１
２を設置した試料台との間に２ｋＶ以下の直流の加速電
圧を、第１の発明においては断続的に 第２の発明にお
いては連続的に変化させなから印加すム 本発明者らは上記２種類の過程によりそれぞれ独自に被
膜１２が良好な超電導特性を示すことを確認しへ これ
はそれぞれの方法とも酸素のイオンあるいはプラズマの
作用により、膜中の金属原子が酸化されているものと考
えられる。しかＬ酸素のイオンやプラズマに印加する直
流電界を断続的あるいは連続的に変化させるた敦 それ
に応じて照射される酸素イオンのエネルギーがそれぞれ
断続的あるいは連続的に変化し そのエネルギーの大き
さに応じた深さに酸素が注入され 深さ方向に均一に酸
化されるものと考えられも また照射される酸素イオン
あるいは酸素プラズマの濃度によって超電導特性が制御
できることを本発明者らは確認した 酸素イオンあるいは酸素プラズマにより処理する場合、
基体１３を加熱することにより超電導特性が改善される
ことを見いだした 最適の加熱温度は室温〜５００℃で
あった これ以Ｅの温度になると、照射により入ってく
る酸素量よりＬ 膜内部からの熱脱離により出ていく酸
素量が上回り、膜中の酸素含有量が減少すム 従って、
抵抗率が高くなるとともに 被膜の特性が不安定になり
、急峻な超電導特性を示さなｌ、Ｘ。
酸素は比較的軽元素であり、 ２ｋＶ以下の低加速電圧
で加速して照射してもかなり均一性の良好な処理が可能
であるので、本発明は薄膜に大きな損傷を与えないとい
う利点を有すも 以下本発明の内容の理解をさらに深めるためＬ具体的な
実施例を示す。
で加速して照射してもかなり均一性の良好な処理が可能
であるので、本発明は薄膜に大きな損傷を与えないとい
う利点を有すも 以下本発明の内容の理解をさらに深めるためＬ具体的な
実施例を示す。
（具体実施例）
酸化マグネシウム（１００）面を基体１１として用１．
Ｘ、高周波ブレナーマグネトロンスバッタにより、焼結
したＧｄ＋ＢａｔＣｕ４．ｓＱｘターゲットをＡｒと０
２の混合ガス雰囲気でスパッタリング蒸着して薄膜形成
を行なっ九 この場合、基体温度を６００℃とし トー
タルガス圧力３Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ、 スパッタリン
グ電力１６０Ｗの条件のもとで、約１時間スパッタリン
グ蒸着することにより、膜厚的０．６ μｍの薄膜が得
られた 形成された膜の組成を調べたとこへ 金属元素
の比率はＧｄ：Ｂ ａ ：Ｃｕ ＝ １ ：１．９８：
３．０７とほぼ１ ：２ ：３の化学量論比になってい
た また 薄膜の結晶構造（よＸ線回折法によりＣ軸が
基体に垂直に配向した結晶構造であることがわかっ九
しかしなが叙 形成された膜ζよ 超電導の兆候を示す
オンセット温度が９４にで、ゼロ抵抗温度は６２にと超
電導を示すものの低い値であった そこで、形成された
Ｇｄ−Ｂａ−Ｃｕ−０化合物被膜１２を３００℃に加熱
して酸素イオン・プラズマ処理を行った 処理は酸素分
圧２ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒの真空槽内で酸素イオン／
プラズマに印加する加速電圧を１．５．１．２．０．９
．０．６．０．３ ｋ Ｖ、 ５０Ｖと断続的に変化さ
せ、各々５旅 トータル照射時間３０分で行なっ九 こ
のようにして得られた被膜の超電導転移温度はオンセッ
ト温度９４Ｋ、ゼロ抵抗温度８４にであつ九 ゼロ抵抗
温度が処理前より２２に向上していも 酸素イオン・プ
ラズマ処理前後の抵抗率の温度依存性の様子を第２図に
示す。
Ｘ、高周波ブレナーマグネトロンスバッタにより、焼結
したＧｄ＋ＢａｔＣｕ４．ｓＱｘターゲットをＡｒと０
２の混合ガス雰囲気でスパッタリング蒸着して薄膜形成
を行なっ九 この場合、基体温度を６００℃とし トー
タルガス圧力３Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ、 スパッタリン
グ電力１６０Ｗの条件のもとで、約１時間スパッタリン
グ蒸着することにより、膜厚的０．６ μｍの薄膜が得
られた 形成された膜の組成を調べたとこへ 金属元素
の比率はＧｄ：Ｂ ａ ：Ｃｕ ＝ １ ：１．９８：
３．０７とほぼ１ ：２ ：３の化学量論比になってい
た また 薄膜の結晶構造（よＸ線回折法によりＣ軸が
基体に垂直に配向した結晶構造であることがわかっ九
しかしなが叙 形成された膜ζよ 超電導の兆候を示す
オンセット温度が９４にで、ゼロ抵抗温度は６２にと超
電導を示すものの低い値であった そこで、形成された
Ｇｄ−Ｂａ−Ｃｕ−０化合物被膜１２を３００℃に加熱
して酸素イオン・プラズマ処理を行った 処理は酸素分
圧２ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒの真空槽内で酸素イオン／
プラズマに印加する加速電圧を１．５．１．２．０．９
．０．６．０．３ ｋ Ｖ、 ５０Ｖと断続的に変化さ
せ、各々５旅 トータル照射時間３０分で行なっ九 こ
のようにして得られた被膜の超電導転移温度はオンセッ
ト温度９４Ｋ、ゼロ抵抗温度８４にであつ九 ゼロ抵抗
温度が処理前より２２に向上していも 酸素イオン・プ
ラズマ処理前後の抵抗率の温度依存性の様子を第２図に
示す。
次番ミ 本発明の別の製造方法の具体実施例を示す。
上記と同様にして得られたＣ軸配向性で、オンセット温
度９４に１ ゼロ抵抗温度６２にのＧｄ−ＢａＣｕ−０
薄膜を、 ３００℃に加熱して酸素イオン・プラズマ処
理を行っｔ４ 照射処理は酸素分圧２ｘｌＯ”’Ｔｏ
ｒｒの真空槽内で酸素イオン／プラズマに印加する加速
電圧を３０分間で１．５ ｋ Ｖから５０Ｖまで連続的
に変化させながら行なった このようにして得られた被
膜の超電導転移温度はオンセット温度９４に１ ゼロ抵
抗温度８５にであっ九 ゼロ抵抗温度が処理前より２３
に向上していも上述のような酸素イオンあるいはプラズ
マの照射方法として第３医 第４図に示すような構成の
装置を用い九 まず、第３図のイオン源３１に少なくとも酸素を含むガ
スを導入し このガスをはさんで対向した電極３２．３
３に高周波信号を印加してプラズマを発生させも この
プラズマ中に磁場を形成するための磁場発生源３４を配
置し 効率よく発生させた酸素イオンおよびプラズマを
、複合化合物被膜を形成した基体１１を配置した基板台
３５と上記イオン源のプラズマの間に直流電圧源３７に
より電界を印加することにより、酸素イオンをイオン源
より引き出し 被膜１２に照射すム この啄 プラズマ
と基板台３５の間に印加する直流電圧（よ 第１の発明
においては断続的番ミ 第２の発明においては連続的
に変化させも この場合、いずれの発明においても印加
する電圧が２ｋＶ以下の場合には被膜１２の表面１３は
わずかにスパッタリングされる力丈 被膜内部に対して
効果的にまた深さ方向に対し均一に構成金属原子の酸化
処理が行えることを確認した また 酸素処理時の基板
加熱はヒータ３６により行なう。
度９４に１ ゼロ抵抗温度６２にのＧｄ−ＢａＣｕ−０
薄膜を、 ３００℃に加熱して酸素イオン・プラズマ処
理を行っｔ４ 照射処理は酸素分圧２ｘｌＯ”’Ｔｏ
ｒｒの真空槽内で酸素イオン／プラズマに印加する加速
電圧を３０分間で１．５ ｋ Ｖから５０Ｖまで連続的
に変化させながら行なった このようにして得られた被
膜の超電導転移温度はオンセット温度９４に１ ゼロ抵
抗温度８５にであっ九 ゼロ抵抗温度が処理前より２３
に向上していも上述のような酸素イオンあるいはプラズ
マの照射方法として第３医 第４図に示すような構成の
装置を用い九 まず、第３図のイオン源３１に少なくとも酸素を含むガ
スを導入し このガスをはさんで対向した電極３２．３
３に高周波信号を印加してプラズマを発生させも この
プラズマ中に磁場を形成するための磁場発生源３４を配
置し 効率よく発生させた酸素イオンおよびプラズマを
、複合化合物被膜を形成した基体１１を配置した基板台
３５と上記イオン源のプラズマの間に直流電圧源３７に
より電界を印加することにより、酸素イオンをイオン源
より引き出し 被膜１２に照射すム この啄 プラズマ
と基板台３５の間に印加する直流電圧（よ 第１の発明
においては断続的番ミ 第２の発明においては連続的
に変化させも この場合、いずれの発明においても印加
する電圧が２ｋＶ以下の場合には被膜１２の表面１３は
わずかにスパッタリングされる力丈 被膜内部に対して
効果的にまた深さ方向に対し均一に構成金属原子の酸化
処理が行えることを確認した また 酸素処理時の基板
加熱はヒータ３６により行なう。
第４図はプラズマ生成室４１内に少なくとも酸。
素を含むガスを導入し このガスに対し マイクロ波電
源４２で発生させたマイクロ波を導波管４３を介して導
入して放電させることにより酸素プラズマを発生させも
その酸素プラズマに磁場発生源３４により磁場を印加
して酸素イオンのイオン化効率を上げたものをイオン源
として用いたものである。この場合、通常マイクロ波源
４２には２．４５ ＧＨｚのマイクロ波を使用し磁場
強度を８７５ガウス程度にすると電子のサイクロトロン
共鳴が生じるので酸素のイオン化効率が上がる。
源４２で発生させたマイクロ波を導波管４３を介して導
入して放電させることにより酸素プラズマを発生させも
その酸素プラズマに磁場発生源３４により磁場を印加
して酸素イオンのイオン化効率を上げたものをイオン源
として用いたものである。この場合、通常マイクロ波源
４２には２．４５ ＧＨｚのマイクロ波を使用し磁場
強度を８７５ガウス程度にすると電子のサイクロトロン
共鳴が生じるので酸素のイオン化効率が上がる。
プラズマ生成室４Ｉと試料室４４との間に絶縁部４５を
介して直流電圧を印加することにより、制御性良く酸素
イオンを試料室４４内の基板台３５上に設置された複合
化合物被膜１２に照射する構造になっていも この場合
、印加する直流電圧ｔＬ第１の発明においては断続的に
第２の発明においては連続的に変化させも いずれの
場合でＬ印加する電圧が２ｋＶ以下の場合には被膜内部
に対して効果的に また深さ方向に対し均一に構成金属
原子の酸化処理が行えることを確認した処理装置につい
て（よ これ以外にも真空槽内に少なくとも酸素を含む
ガスを導入し このガスに高周波を平行電極に印加して
放電させ、この放電プラズマ中に化合物被膜を配置して
、プラズマと化合物被膜を設置した試料台との間に直流
電界を印加し 印加電圧を断続的Ｃ，−あるいは連続的
に変化させつつ酸素処理することもできも酸素イオンお
よびプラズマの発生源としてはこれらの装置を組合せる
ことも可能でこの場合はさらに制御性が向上するという
利点があ４次＆ミ 酸素を含むガスとして、オゾン（０
３）や亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）を用いた場合について説明
すも ０３は０２をオゾナイザ−により５％濃度で発生
させたものを用い九 〇３やＮ２Ｏと酸素のみとの違い
Ｇ友 例えば イオン・プラズマ発生源として、電子
サイクロトロン共鳴を利用したマイクロ波プラズマ源を
用いた場合 そのマイクロ波電力力丈 より低電力でイ
オン化効率の高い酸素プラズマを発生させることが可能
であることということ七あａ 但り、Ｎ２Ｏ を用いた
場合、４００Ｗ以上のマイクロ波電力で（よ 窒素の活
性なプラズマやイオンによる物理的損傷の影響がみられ
もしかり、 １５０〜３００Ｗの比較的低電力ではプ
ラズマ分光の結果より、活性な酸素のプラズマやイオン
の方が多く、本発明の２方法とも超電導特性の向上に効
果的であることを確認し九発明の効果 本発明の製造方法により、良質で高性能な薄膜超電導体
を再現性よく得ることが可能となった酸素イオンあるい
は酸素プラズマによる照射効果は制御性がよく、また低
エネルギーであるたべ膜に大きな損傷を与えることなく
、しかも５００℃以下という条件下で処理が簡単に行え
も とりわ仇 膜の深さ方向に対してほぼ均一に酸化処
理が行えも 従って、非常に容易にそして低温でダメー
ジの少ない薄膜超電導体が実現されも
介して直流電圧を印加することにより、制御性良く酸素
イオンを試料室４４内の基板台３５上に設置された複合
化合物被膜１２に照射する構造になっていも この場合
、印加する直流電圧ｔＬ第１の発明においては断続的に
第２の発明においては連続的に変化させも いずれの
場合でＬ印加する電圧が２ｋＶ以下の場合には被膜内部
に対して効果的に また深さ方向に対し均一に構成金属
原子の酸化処理が行えることを確認した処理装置につい
て（よ これ以外にも真空槽内に少なくとも酸素を含む
ガスを導入し このガスに高周波を平行電極に印加して
放電させ、この放電プラズマ中に化合物被膜を配置して
、プラズマと化合物被膜を設置した試料台との間に直流
電界を印加し 印加電圧を断続的Ｃ，−あるいは連続的
に変化させつつ酸素処理することもできも酸素イオンお
よびプラズマの発生源としてはこれらの装置を組合せる
ことも可能でこの場合はさらに制御性が向上するという
利点があ４次＆ミ 酸素を含むガスとして、オゾン（０
３）や亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）を用いた場合について説明
すも ０３は０２をオゾナイザ−により５％濃度で発生
させたものを用い九 〇３やＮ２Ｏと酸素のみとの違い
Ｇ友 例えば イオン・プラズマ発生源として、電子
サイクロトロン共鳴を利用したマイクロ波プラズマ源を
用いた場合 そのマイクロ波電力力丈 より低電力でイ
オン化効率の高い酸素プラズマを発生させることが可能
であることということ七あａ 但り、Ｎ２Ｏ を用いた
場合、４００Ｗ以上のマイクロ波電力で（よ 窒素の活
性なプラズマやイオンによる物理的損傷の影響がみられ
もしかり、 １５０〜３００Ｗの比較的低電力ではプ
ラズマ分光の結果より、活性な酸素のプラズマやイオン
の方が多く、本発明の２方法とも超電導特性の向上に効
果的であることを確認し九発明の効果 本発明の製造方法により、良質で高性能な薄膜超電導体
を再現性よく得ることが可能となった酸素イオンあるい
は酸素プラズマによる照射効果は制御性がよく、また低
エネルギーであるたべ膜に大きな損傷を与えることなく
、しかも５００℃以下という条件下で処理が簡単に行え
も とりわ仇 膜の深さ方向に対してほぼ均一に酸化処
理が行えも 従って、非常に容易にそして低温でダメー
ジの少ない薄膜超電導体が実現されも
第１図は本発明の一実施例の薄膜超電導体の基本概念断
面図 第２図は本発明により実現された薄膜超電導体の
電気抵抗の温度依存の特性図 第３＠ 第４図は本発明
の薄膜超電導体の製造方法の実施に用いる酸素処理装置
の概略構成を示す断面図であム １１・・・基体 １２・・・複合化合物液ＩＵ １３
・・・表眠３１・・・イオン爪３２．３３・・・電機
３４・・・磁場発生爪３５・・・基板台 ３６・・・ヒ
ー久 ３７・・・直流電圧淑４１・・・プラズマ生成室
４２・・・マイクロ波電淑４３・・・導波管、４４・
・・試料室 ４５・・・絶縁悉代理人の氏名 弁理士
粟野重孝 はか１名第１図 第２図 眉 ｒｖ （Ｋ）
面図 第２図は本発明により実現された薄膜超電導体の
電気抵抗の温度依存の特性図 第３＠ 第４図は本発明
の薄膜超電導体の製造方法の実施に用いる酸素処理装置
の概略構成を示す断面図であム １１・・・基体 １２・・・複合化合物液ＩＵ １３
・・・表眠３１・・・イオン爪３２．３３・・・電機
３４・・・磁場発生爪３５・・・基板台 ３６・・・ヒ
ー久 ３７・・・直流電圧淑４１・・・プラズマ生成室
４２・・・マイクロ波電淑４３・・・導波管、４４・
・・試料室 ４５・・・絶縁悉代理人の氏名 弁理士
粟野重孝 はか１名第１図 第２図 眉 ｒｖ （Ｋ）
Claims (11)
- （１）複合化合物被膜に対し、酸素イオンあるいは酸素
プラズマを照射する際に、前記酸素イオンあるいは酸素
プラズマに印加する直流電圧を時間的に断続変化させて
形成することを特徴とする薄膜超電導体の製造方法。 - （２）複合化合物被膜に対し、酸素イオンあるいは酸素
プラズマを照射する際に、前記酸素イオンあるいは酸素
プラズマに印加する直流電圧を時間的に連続変化させて
形成することを特徴とする薄膜超電導体の製造方法。 - （３）酸素イオンあるいは酸素プラズマ照射時の複合化
合物被膜を加熱することを特徴とする請求項１または請
求項２記載の薄膜超電導体の製造方法。 - （４）酸素イオンあるいは酸素プラズマ源として、少な
くとも酸素を含むガスの真空槽内での放電により生成し
たプラズマを用いることを特徴とする請求項１または請
求項２記載の薄膜超電導体の製造方法。 - （５）酸素イオンあるいは酸素プラズマ源装置として、
マイクロ波を用いたプラズマ分解によるプラズマ処理装
置を用いることを特徴とする請求項４記載の薄膜超電導
体の製造方法。 - （６）酸素イオンあるいは酸素プラズマ源装置として、
電子サイクロトロン共鳴吸収条件を満たすように磁界を
印加する方法を用いることを特徴とする請求項５記載の
薄膜超電導体の製造方法。 - （７）酸素イオンあるいは酸素プラズマ照射時の複合化
合物被膜を５００℃以下の所定の温度に保持して加熱す
ることを特徴とする請求項３記載の薄膜超電導体の製造
方法。 - （８）少なくとも酸素を含むガスに高周波電圧を印加し
て生成したプラズマと複合化合物被膜を設置した試料台
との間に電位を任意に設定することが可能な電極を設置
して酸素イオンを照射することを特徴とする請求項４記
載の薄膜超電導体の製造方法。 - （９）イオン加速電圧として２ｋＶ以下の直流可変電圧
を印加することを特徴とする請求項１または請求項２記
載の薄膜超電導体の製造方法。 - （１０）少なくとも酸素を含むガスに高周波電圧を印加
して生成したプラズマ中に複合化合物被膜を設置するこ
とを特徴とする請求項４記載の薄膜超電導体の製造方法
。 - （１１）少なくとも酸素を含むガスとして、酸素、オゾ
ン（Ｏ＿３）、亜酸化窒素（Ｎ＿２Ｏ）ガスの少なくと
も一種類のガスを用いることを特徴とする請求項４記載
の薄膜超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2148232A JPH0442895A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2148232A JPH0442895A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0442895A true JPH0442895A (ja) | 1992-02-13 |
Family
ID=15448222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2148232A Pending JPH0442895A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0442895A (ja) |
-
1990
- 1990-06-05 JP JP2148232A patent/JPH0442895A/ja active Pending
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