JPH0465320A - 超電導薄膜およびその製造方法 - Google Patents
超電導薄膜およびその製造方法Info
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- JPH0465320A JPH0465320A JP2173488A JP17348890A JPH0465320A JP H0465320 A JPH0465320 A JP H0465320A JP 2173488 A JP2173488 A JP 2173488A JP 17348890 A JP17348890 A JP 17348890A JP H0465320 A JPH0465320 A JP H0465320A
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- Japan
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- film
- superconducting thin
- superconducting
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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
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (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
本発明は ８０に以上の高臨界温度が期待されるビスマ
スを含む超電導薄膜およびその製造方法に関する。
スを含む超電導薄膜およびその製造方法に関する。
従来の技術
高温超電導体として、Ａ１５型二元系化合物の窒化ニオ
ブ（ＮｂＮ）やゲルマニウムニオブ（ＮｂｓＧｅ）など
が知られている力丈 これらの材料の超電導転移温度は
たかだか２３にである。−人ペロブスカイト系化合物（
よ さらに高い転移温度が期待され Ｂａ−Ｌａ−Ｃｕ
−○系の高温超電導体が提案された［Ｊ、Ｇ、Ｂｅｄｎ
ｏｒｚ ａｎｄ Ｋ、ＡｌＭｕｌｌｅｒ、ツァイトシヱ
リフト・７ユア・フィシゝ−り（Ｚｅｔｓｈｒｉｆｔ
Ｆｕｒ Ｐｈｙｓｉｋ Ｂ）−Ｃｏｎｄｅｎｓｅ
ｄ Ｍａｔｔｅｒ Ｖｏｌ、６４，１８９−１９３
（１９８６）Ｌさらに Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系
の材料か８０に以上の転移温度を示すことも発見された
［Ｈ，Ｍａｅｄａ、Ｙ、Ｔａｎａｋａ、Ｍ、Ｆｕｋｕｔ
ｏｍｉ ａｎｄ Ｔ、Ａｓａｎｏ、シ１ヤバニース
゛・シゝヤーナル・オフゞ・アプライじ・フィシ？７ク
スＤａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐ
ｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）Ｖｏｌ、２７．Ｌ２０
９−２１０（１９８８）Ｌ この種の材料の超電導機
構の詳細は明らかではない力＼ 転移温度か室温以上に
高くなる可能性があり、高温超電導体として従来の二２
元系化合物より、より有望な特性が期待される。
ブ（ＮｂＮ）やゲルマニウムニオブ（ＮｂｓＧｅ）など
が知られている力丈 これらの材料の超電導転移温度は
たかだか２３にである。−人ペロブスカイト系化合物（
よ さらに高い転移温度が期待され Ｂａ−Ｌａ−Ｃｕ
−○系の高温超電導体が提案された［Ｊ、Ｇ、Ｂｅｄｎ
ｏｒｚ ａｎｄ Ｋ、ＡｌＭｕｌｌｅｒ、ツァイトシヱ
リフト・７ユア・フィシゝ−り（Ｚｅｔｓｈｒｉｆｔ
Ｆｕｒ Ｐｈｙｓｉｋ Ｂ）−Ｃｏｎｄｅｎｓｅ
ｄ Ｍａｔｔｅｒ Ｖｏｌ、６４，１８９−１９３
（１９８６）Ｌさらに Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系
の材料か８０に以上の転移温度を示すことも発見された
［Ｈ，Ｍａｅｄａ、Ｙ、Ｔａｎａｋａ、Ｍ、Ｆｕｋｕｔ
ｏｍｉ ａｎｄ Ｔ、Ａｓａｎｏ、シ１ヤバニース
゛・シゝヤーナル・オフゞ・アプライじ・フィシ？７ク
スＤａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐ
ｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）Ｖｏｌ、２７．Ｌ２０
９−２１０（１９８８）Ｌ この種の材料の超電導機
構の詳細は明らかではない力＼ 転移温度か室温以上に
高くなる可能性があり、高温超電導体として従来の二２
元系化合物より、より有望な特性が期待される。
さらに超電導体と非超電導体とを交互に積層することに
より、より高い臨界電流密度およびより高い臨界磁場が
従来から期待されていも発明が解決しようとする課題 Ｂ ｉ−３ｒ −Ｃａ−Ｃｕ−０系の材料は 現在の技
術では主として焼結という過程でしか形成できないた敦
セラミックの粉末あるいはブロックの形状でしか得ら
れなＬ％ −人 この種の材料を実用化する場合、
薄膜状に加工することが強く要望されている力（従来の
技術で（よ 良好な超電導特性を有する薄膜作製は難し
いものであっｔ島 すなわｆｘ Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−０系には超電導転移温度の異なるいくつかの相が
存在することが知られている力（特に転移温度が１００
Ｋ以上の相を薄膜の形態で達成するのは非常に困難とさ
れていた また 従来このＢｉ系において良好な超電導特性を示す
薄膜を形成するためには少なくとも７００℃以上の熱処
理あるいは形成時の加熱が必要であり、そのため高い臨
界電流密度、高い臨界磁場が期待される非超電導薄膜と
の周期的な積層構造を得ることは極めて困難と考えられ
またこの構造を利用した集積化デバイスを構成するこ
ともたいへん困難であるとされてい九 さらに 優れた超電導性を有するＢｉ系超電導薄膜と非
超電導薄膜との積層構造膜を製造する暇両者の界面での
原子の拡散等の整合性が大きな課題となってい九 本発明はこのような従来の課題を解決するもので、優れ
た超電導性を有するＢ１系超電導薄膜とその製造方法の
提供を目的とする。
より、より高い臨界電流密度およびより高い臨界磁場が
従来から期待されていも発明が解決しようとする課題 Ｂ ｉ−３ｒ −Ｃａ−Ｃｕ−０系の材料は 現在の技
術では主として焼結という過程でしか形成できないた敦
セラミックの粉末あるいはブロックの形状でしか得ら
れなＬ％ −人 この種の材料を実用化する場合、
薄膜状に加工することが強く要望されている力（従来の
技術で（よ 良好な超電導特性を有する薄膜作製は難し
いものであっｔ島 すなわｆｘ Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−０系には超電導転移温度の異なるいくつかの相が
存在することが知られている力（特に転移温度が１００
Ｋ以上の相を薄膜の形態で達成するのは非常に困難とさ
れていた また 従来このＢｉ系において良好な超電導特性を示す
薄膜を形成するためには少なくとも７００℃以上の熱処
理あるいは形成時の加熱が必要であり、そのため高い臨
界電流密度、高い臨界磁場が期待される非超電導薄膜と
の周期的な積層構造を得ることは極めて困難と考えられ
またこの構造を利用した集積化デバイスを構成するこ
ともたいへん困難であるとされてい九 さらに 優れた超電導性を有するＢｉ系超電導薄膜と非
超電導薄膜との積層構造膜を製造する暇両者の界面での
原子の拡散等の整合性が大きな課題となってい九 本発明はこのような従来の課題を解決するもので、優れ
た超電導性を有するＢ１系超電導薄膜とその製造方法の
提供を目的とする。
課題を解決するための手段
上記の目的を達成するために本発明の超電導薄膜ｉ＆Ｂ
ｉ、Ｃｕおよびアルカリ土類（ＩＩａ族）を主成分とす
る層状酸化物超電導薄膜と、Ｂｉ、Ｃｕアルカリ土類（
ＩＩａ族）および希土類を主成分とする層状酸化物薄膜
が交互に積層された構造とし九 ここでアルカリ土類は ＩＩａ族元素のうちの一種以上
の元聚 希土類はＰｍをのぞくランタノイド元素および
ＩＩＩａ族のＳｃ、Ｙのうちの一種以上の元素てあ４ さらに本発明の超電導薄膜の製造方法（表 基板上にＢ
ｉとＣｕおよびアルカリ土類（Ｉ Ｉ ａ族）を主成分
とする酸化物を周期的に積層させて形成する層状酸化物
超伝導薄膜と、Ｂ１、Ｃｕおよびアルカリ土類（ＩＩａ
族）および希土類を主成分とする層状酸化物薄膜を周期
的に積層させて形成する層状酸化物薄膜を、二種以上の
蒸発源を用いて蒸発法で交互に積層させるものであムこ
こでアルカリ土類１よ ＩＩａ族元素のうちの一種以上
の元素 希土類はＰｍをのぞくランタノイド元素および
ＩＩＩａ族のＳｃ、Ｙのうちの一種以上の元素である。
ｉ、Ｃｕおよびアルカリ土類（ＩＩａ族）を主成分とす
る層状酸化物超電導薄膜と、Ｂｉ、Ｃｕアルカリ土類（
ＩＩａ族）および希土類を主成分とする層状酸化物薄膜
が交互に積層された構造とし九 ここでアルカリ土類は ＩＩａ族元素のうちの一種以上
の元聚 希土類はＰｍをのぞくランタノイド元素および
ＩＩＩａ族のＳｃ、Ｙのうちの一種以上の元素てあ４ さらに本発明の超電導薄膜の製造方法（表 基板上にＢ
ｉとＣｕおよびアルカリ土類（Ｉ Ｉ ａ族）を主成分
とする酸化物を周期的に積層させて形成する層状酸化物
超伝導薄膜と、Ｂ１、Ｃｕおよびアルカリ土類（ＩＩａ
族）および希土類を主成分とする層状酸化物薄膜を周期
的に積層させて形成する層状酸化物薄膜を、二種以上の
蒸発源を用いて蒸発法で交互に積層させるものであムこ
こでアルカリ土類１よ ＩＩａ族元素のうちの一種以上
の元素 希土類はＰｍをのぞくランタノイド元素および
ＩＩＩａ族のＳｃ、Ｙのうちの一種以上の元素である。
作用
本発明は上記した構成によって、Ｂｉ系超電導薄膜とＢ
ｉ系酸化物薄膜が安定なり１２０３酸化膜層またはこれ
を主体とした層により覆われた結晶構造となっているた
取 超電導薄膜と非超電導薄膜との間で相互拡散の少な
い積層が可能となる。
ｉ系酸化物薄膜が安定なり１２０３酸化膜層またはこれ
を主体とした層により覆われた結晶構造となっているた
取 超電導薄膜と非超電導薄膜との間で相互拡散の少な
い積層が可能となる。
さらに本発明においては 上記構造の超伝導薄膜を二種
以上の蒸発源を用いてスパッタリング法で交互に積層さ
せて分子レベルの制御によって薄膜を製造するので、Ｂ
ｉ系超電導薄膜とＢｉ系酸化物薄膜との積層薄膜を再現
性良く製造することができも 実施例 以下、本発明の一実施例について説明すもまず、本発明
者らはＢｉ系超電導薄膜と非超電導薄膜との周期的な積
層構造を実現するたへＢｉ系超電導薄膜と種々の非超電
導薄膜との界面での相互作用について検討した 通象 Ｂ１系超電導薄膜は５００〜７００℃に加熱した
基板上に蒸着して得る。蒸着後、そのままでも薄膜は超
電導特性を示す力（その後８００〜９５０℃の熱処理を
施し 超電導特性を向上させもしかしながぺ 基板温度
が高い時に非超電導薄膜をＢｉ系超電導薄膜に続いて積
層したり、非超電導薄膜を形成後熱処理を行った場合、
超電導薄膜と非超電導薄膜との間で、元素の相互拡散が
起こり超電導特性が大きく劣化することが判明した相互
拡散を起こさないために（よ 超電導薄膜 非超電導薄
膜の結晶性が優れていること、超電導薄膜・非超電導薄
膜間で結晶格子の整合性が優れていること、非超電導薄
膜が８００〜９５０℃の熱処理に対して安定であること
が不可欠と考えられる。
以上の蒸発源を用いてスパッタリング法で交互に積層さ
せて分子レベルの制御によって薄膜を製造するので、Ｂ
ｉ系超電導薄膜とＢｉ系酸化物薄膜との積層薄膜を再現
性良く製造することができも 実施例 以下、本発明の一実施例について説明すもまず、本発明
者らはＢｉ系超電導薄膜と非超電導薄膜との周期的な積
層構造を実現するたへＢｉ系超電導薄膜と種々の非超電
導薄膜との界面での相互作用について検討した 通象 Ｂ１系超電導薄膜は５００〜７００℃に加熱した
基板上に蒸着して得る。蒸着後、そのままでも薄膜は超
電導特性を示す力（その後８００〜９５０℃の熱処理を
施し 超電導特性を向上させもしかしながぺ 基板温度
が高い時に非超電導薄膜をＢｉ系超電導薄膜に続いて積
層したり、非超電導薄膜を形成後熱処理を行った場合、
超電導薄膜と非超電導薄膜との間で、元素の相互拡散が
起こり超電導特性が大きく劣化することが判明した相互
拡散を起こさないために（よ 超電導薄膜 非超電導薄
膜の結晶性が優れていること、超電導薄膜・非超電導薄
膜間で結晶格子の整合性が優れていること、非超電導薄
膜が８００〜９５０℃の熱処理に対して安定であること
が不可欠と考えられる。
種々の検討を行った結果 本発明者らホＢ１−８ ｒ−
Ｌｎ−Ｃｕ−０薄膜が非超電導薄膜として適しているこ
とを見いだした ここでＬｎは希土類元素である。この
理由としては主たる構成元素が同じであり、結晶構造が
同類であるためと考えられも このた＆Ｂｉ系超電導体
との結晶格子の整合性がきわめて優れており２ また高
温の熱処理においても、 Ｂｌ系超電導体との界面が非
常に安定であると考えられる。
Ｌｎ−Ｃｕ−０薄膜が非超電導薄膜として適しているこ
とを見いだした ここでＬｎは希土類元素である。この
理由としては主たる構成元素が同じであり、結晶構造が
同類であるためと考えられも このた＆Ｂｉ系超電導体
との結晶格子の整合性がきわめて優れており２ また高
温の熱処理においても、 Ｂｌ系超電導体との界面が非
常に安定であると考えられる。
実施例１
第１図を用いて具体的な実施例について説明する。
第１図（よ 本実施例で用いた高周波二元マグネトロン
スパッタ装置内部の構成図であり、 １１はＢ１−３ｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−０ターゲツ ト、 ｌ ２はＢ１−３ｒ
−Ｙ−Ｃｕ−０ターゲツト、 １３はシャッター １４
はアパーチャー、 １５は基板、 １６は基板加熱用ヒ
ーターを示す。焼結体をプレス成形加工して作製した２
個のターゲット１１、１２を用し＼ 第１図に示すよう
に配置させ通 すなわ％ Ｍｇ０（１００）からなる
基板１５に焦点を結ぶように各ターゲットが約３０”傾
いて設置されている。ターゲットの前方には回転するシ
ャッター１３があり、その中にはアパーチャー１４が設
けられている。シャッター１３の回転をパルスモータ−
で制御することにより、アパーチャー１４をＢ１−３ｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−０ターゲツトまたはＢ１−３ｒ−Ｙ−Ｃ
ｕ−０ターゲツト上に停止させることができる。 この
ようにして、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０−＋ Ｂ１−
３ｒ−ＹＣｕ−０−Ｂ ｉ −３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０−
＊ Ｂ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０−＋ Ｂ １−３ｒ−Ｃ
ａＣｕ−０のサイクルでスパッタ蒸着を行なうことがで
きる。Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏｌｌ Ｂ１−３ｒ
−Ｙ−Ｃｕ−０膜の積層の様子を概念的に第２図に示す
。第２図において、２１はＢ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０層
状酸化物薄罠 ２２はＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０層状
酸化物超電導薄膜を示す。ターゲラ）１１、１２への入
力電力 およびそれぞれのターゲットのスパッタ時間を
制御することにより、基板１５上に蒸着するＢ１−８ｒ
−Ｙ−Ｃｕ−０膜とＢ１−３ｒ−ＣａＣｕ−０膜の膜厚
を変えることができる。基板１５をヒーター１６で約７
００℃に加熱し アルゴン・酸素（１： １）混合雰
囲気０．５Ｐａのガス中で各ターゲットのスパッタリン
グを行なっ九 薄膜製造後は酸素雰囲気中において、８
００℃の熱処理を２時間施した 本実施例でζよ 各タ
ーゲットのスパッタ電力を、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０： １５０ Ｗ、 Ｂ１−８ｒ−ＹＣｕ−０： １
００ Ｗとし ターゲット１１，１２のスパッタ時間を
制御した Ｂ１−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜の元素の組成
比率がＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：ｌ：２．
Ｂ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０膜の元素の組成比率がＢｉ：
Ｓｒ：Ｙ：Ｃｕ＝２：２：１：２になるよう、ターゲッ
ト１１、１２の元素の組成比率を調整しｔ、、 Ｂ１
−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜をＢ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０
膜と積層せずに基板１５上に形成した場合、すなわちＢ
１−３ｒ−ＣａＣｕ−０膜そのものの特性＋１ ８０に
で超電導転移を起こＬ ７８にで抵抗がゼロになるも
のてあっ總 またＢｉ２５ｒ２ＹＣｕ２０＊膜だけを成
膜し電気特性を測定したとこ４ バルクで報告されてい
るのと同様に絶縁体であッ九 ま？、：、 ＢＢ１
２５ｒ２ＹＣｕ２０膜およびＢｊ２ＳｒａＣａＣｕ２０
ｖ膜を単独で成膜したとき、膜厚がそれぞれ６０Å以上
のとき結晶性の薄膜かえられることがわがッな そこ
で、Ｂｉ２５ｒｐＣａＣｕ２０ｖ膜において、膜厚と電
気特性との関係を調べ旭 第３図に膜厚を３０ 人、
１００ 人、 ２００ 人、 ３００ 人、
１０００人としたときの抵抗率の温度依存性を示す、膜
厚が３００Å以上で（よ 超電導転移温度（オンセット
温度）（ヨ バルクで報告されているのと同じ８０に
であッｆＱ、 この膜厚でＢｉ２５ｒ２ＹＣｕ２０ｓ
を２００人積層重ても超電導転移温度はかわらなかっ九
ま１． 第３図より明らかなように 膜厚が減少す
ると超電導性は劣化し膜厚３０人では４．２Ｋまで温度
をさげても超電導転移は見られなかった Ｂｉ２５ｒ２
ＹＣｕａ Ｏｓ 層状酸化物薄膜２１の膜厚を６０人と
してＢｉ２５ｒ２ＹａＣｕ２０Ｖ層状酸化物超電導薄膜
２２の膜厚が６０人、１２０人、２４０人、繰り返し回
数を２０としたときの電気抵抗の温度依存性をそれぞれ
第４図において示す。
スパッタ装置内部の構成図であり、 １１はＢ１−３ｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−０ターゲツ ト、 ｌ ２はＢ１−３ｒ
−Ｙ−Ｃｕ−０ターゲツト、 １３はシャッター １４
はアパーチャー、 １５は基板、 １６は基板加熱用ヒ
ーターを示す。焼結体をプレス成形加工して作製した２
個のターゲット１１、１２を用し＼ 第１図に示すよう
に配置させ通 すなわ％ Ｍｇ０（１００）からなる
基板１５に焦点を結ぶように各ターゲットが約３０”傾
いて設置されている。ターゲットの前方には回転するシ
ャッター１３があり、その中にはアパーチャー１４が設
けられている。シャッター１３の回転をパルスモータ−
で制御することにより、アパーチャー１４をＢ１−３ｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−０ターゲツトまたはＢ１−３ｒ−Ｙ−Ｃ
ｕ−０ターゲツト上に停止させることができる。 この
ようにして、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０−＋ Ｂ１−
３ｒ−ＹＣｕ−０−Ｂ ｉ −３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０−
＊ Ｂ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０−＋ Ｂ １−３ｒ−Ｃ
ａＣｕ−０のサイクルでスパッタ蒸着を行なうことがで
きる。Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏｌｌ Ｂ１−３ｒ
−Ｙ−Ｃｕ−０膜の積層の様子を概念的に第２図に示す
。第２図において、２１はＢ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０層
状酸化物薄罠 ２２はＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０層状
酸化物超電導薄膜を示す。ターゲラ）１１、１２への入
力電力 およびそれぞれのターゲットのスパッタ時間を
制御することにより、基板１５上に蒸着するＢ１−８ｒ
−Ｙ−Ｃｕ−０膜とＢ１−３ｒ−ＣａＣｕ−０膜の膜厚
を変えることができる。基板１５をヒーター１６で約７
００℃に加熱し アルゴン・酸素（１： １）混合雰
囲気０．５Ｐａのガス中で各ターゲットのスパッタリン
グを行なっ九 薄膜製造後は酸素雰囲気中において、８
００℃の熱処理を２時間施した 本実施例でζよ 各タ
ーゲットのスパッタ電力を、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０： １５０ Ｗ、 Ｂ１−８ｒ−ＹＣｕ−０： １
００ Ｗとし ターゲット１１，１２のスパッタ時間を
制御した Ｂ１−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜の元素の組成
比率がＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：ｌ：２．
Ｂ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０膜の元素の組成比率がＢｉ：
Ｓｒ：Ｙ：Ｃｕ＝２：２：１：２になるよう、ターゲッ
ト１１、１２の元素の組成比率を調整しｔ、、 Ｂ１
−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜をＢ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０
膜と積層せずに基板１５上に形成した場合、すなわちＢ
１−３ｒ−ＣａＣｕ−０膜そのものの特性＋１ ８０に
で超電導転移を起こＬ ７８にで抵抗がゼロになるも
のてあっ總 またＢｉ２５ｒ２ＹＣｕ２０＊膜だけを成
膜し電気特性を測定したとこ４ バルクで報告されてい
るのと同様に絶縁体であッ九 ま？、：、 ＢＢ１
２５ｒ２ＹＣｕ２０膜およびＢｊ２ＳｒａＣａＣｕ２０
ｖ膜を単独で成膜したとき、膜厚がそれぞれ６０Å以上
のとき結晶性の薄膜かえられることがわがッな そこ
で、Ｂｉ２５ｒｐＣａＣｕ２０ｖ膜において、膜厚と電
気特性との関係を調べ旭 第３図に膜厚を３０ 人、
１００ 人、 ２００ 人、 ３００ 人、
１０００人としたときの抵抗率の温度依存性を示す、膜
厚が３００Å以上で（よ 超電導転移温度（オンセット
温度）（ヨ バルクで報告されているのと同じ８０に
であッｆＱ、 この膜厚でＢｉ２５ｒ２ＹＣｕ２０ｓ
を２００人積層重ても超電導転移温度はかわらなかっ九
ま１． 第３図より明らかなように 膜厚が減少す
ると超電導性は劣化し膜厚３０人では４．２Ｋまで温度
をさげても超電導転移は見られなかった Ｂｉ２５ｒ２
ＹＣｕａ Ｏｓ 層状酸化物薄膜２１の膜厚を６０人と
してＢｉ２５ｒ２ＹａＣｕ２０Ｖ層状酸化物超電導薄膜
２２の膜厚が６０人、１２０人、２４０人、繰り返し回
数を２０としたときの電気抵抗の温度依存性をそれぞれ
第４図において示す。
特性４１．４２においてはゼロ抵抗温度がそれぞれ５に
、２５にと低い力＼ 特性４３において！；Ｌ Ｂｉ
２５ｒａ ＹＣｕａ Ｏｓ膜との周期的な積層なしに基
板１５上につけたときのＢｉａＳｒ２ＣａＣｕ２０．膜
本来の超電導特性とほとんど同じであっ九 次に 磁場
を印加した状態における電気抵抗の温度依存性を第５図
に示す。
、２５にと低い力＼ 特性４３において！；Ｌ Ｂｉ
２５ｒａ ＹＣｕａ Ｏｓ膜との周期的な積層なしに基
板１５上につけたときのＢｉａＳｒ２ＣａＣｕ２０．膜
本来の超電導特性とほとんど同じであっ九 次に 磁場
を印加した状態における電気抵抗の温度依存性を第５図
に示す。
Ｂｉ２５ｒ２ＹＣｕ２０ｅｐを積層していない膜と比較
すると積層膜においては磁場による超電導転移温度領域
の広がりが小さくなっている。これは上部臨界磁場の向
上を意味していも 上部臨界磁場ｉｔ Ｂｉ２５ｒａ
ｃａｃｕ２０ν膜本来のものより約２０％向上し九 ４
．２Ｋにおいて、 Ｃ軸に平行方向に磁場を加えたとき
の値は２０テスラ、またＣ軸に垂直方向では４００テス
ラであった また 臨界電流密度はＢｉ２５ｒ２Ｙｃｕ
ｚｏａ膜を積層していない膜と比較して約３０％向上し
、 ７７にで３２０万人／ｃｍ２となるのを見いだした
現在 これらの効果の詳細な理由については未だ不明
である力丈 薄いＢｉ２５ｒ２ＹＣｕ２０ｓ膜２２を介
して複数のＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２１を積層す
ることによりＢｊ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２０ｙ膜２２におい
て超電導機構になんらかの変化が引き起こされたことが
考えられる。
すると積層膜においては磁場による超電導転移温度領域
の広がりが小さくなっている。これは上部臨界磁場の向
上を意味していも 上部臨界磁場ｉｔ Ｂｉ２５ｒａ
ｃａｃｕ２０ν膜本来のものより約２０％向上し九 ４
．２Ｋにおいて、 Ｃ軸に平行方向に磁場を加えたとき
の値は２０テスラ、またＣ軸に垂直方向では４００テス
ラであった また 臨界電流密度はＢｉ２５ｒ２Ｙｃｕ
ｚｏａ膜を積層していない膜と比較して約３０％向上し
、 ７７にで３２０万人／ｃｍ２となるのを見いだした
現在 これらの効果の詳細な理由については未だ不明
である力丈 薄いＢｉ２５ｒ２ＹＣｕ２０ｓ膜２２を介
して複数のＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２１を積層す
ることによりＢｊ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２０ｙ膜２２におい
て超電導機構になんらかの変化が引き起こされたことが
考えられる。
な耘 本発明者らはターゲットＩＩ、 もしくは１２に
鉛（Ｐｂ）を添加してスパッタしたとき、基板１５の温
度が上記実施例よりも約１００℃低くてｋ 上記実施例
と同等な結果が得られることを見いだした さらに本発明者らｉ＆Ｂｉの酸化物と、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃ
ｕの酸化物を異なる蒸発源から真空中で別々に蒸発させ
、基板上にＢ１−０−＊５ｒ−Ｃｕ−０−＋Ｃａ−Ｃｕ
Ｏ→５ｒ−Ｃｕ−０→Ｂ１−０の順で周期的に積層させ
た場合、さらにＹ−Ｃｕターゲットを用い真空中で蒸発
さ、せ、積層させた場合、実施例１に示した積層構造作
製方法より極めて制御性良く、安定した膜質αしかも膜
表面が極めて平坦なり１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０超電導
薄膜およびＢ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０薄膜か得られるこ
とを見いだした 実施例２ さらに本発明者らｉ４ Ｂ１−０．５ｒ−Ｃｕ−０、
Ｃａ−Ｃｕ−０，Ｂ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０を別々の蒸
発源から蒸発させ、Ｂ１−３ｒＣａ−Ｃｕ−０超電導薄
膜とＢ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０薄膜を周期的に積層した
啄 極めて制御性良＜ ｍ （Ｂｉ−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０） −ｎ （Ｂｉ−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０）の周期
構造を持つ薄膜を形成できることを見いだし九 ここで
ｍ、ｎはそれぞれ１以上の正の整数を示す。さらく こ
のｍ （Ｂｉ−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０） ・ｎ （Ｂ
ｉ−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０）薄膜は実施例１に示したＢ１
−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０を同時に蒸着して得る超電導薄
膜と、Ｂ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０を同時に蒸着して得る
酸化物薄膜とを周期的に積層して得た薄膜に比べてはる
かに結晶性が優れ 臨界電流密度および上部臨界磁場の
特性において勝っていることも併せて見いだした さら
に本発明者ら（上 上記の方法で製造したＢ１−３ｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−０超電導薄膜とＢ１５ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０薄
膜はともに薄膜表面が極めて平坦であることを見いだし
總 これらのこと（上 異なる元素を別々に順次積層してい
くことにより、基板表面に対し平行な面内だけで積層さ
れた蒸着元素が動くだけで、基板表面に対し垂直方向へ
の元素の移動がないことによるものと考えられる。
鉛（Ｐｂ）を添加してスパッタしたとき、基板１５の温
度が上記実施例よりも約１００℃低くてｋ 上記実施例
と同等な結果が得られることを見いだした さらに本発明者らｉ＆Ｂｉの酸化物と、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃ
ｕの酸化物を異なる蒸発源から真空中で別々に蒸発させ
、基板上にＢ１−０−＊５ｒ−Ｃｕ−０−＋Ｃａ−Ｃｕ
Ｏ→５ｒ−Ｃｕ−０→Ｂ１−０の順で周期的に積層させ
た場合、さらにＹ−Ｃｕターゲットを用い真空中で蒸発
さ、せ、積層させた場合、実施例１に示した積層構造作
製方法より極めて制御性良く、安定した膜質αしかも膜
表面が極めて平坦なり１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０超電導
薄膜およびＢ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０薄膜か得られるこ
とを見いだした 実施例２ さらに本発明者らｉ４ Ｂ１−０．５ｒ−Ｃｕ−０、
Ｃａ−Ｃｕ−０，Ｂ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０を別々の蒸
発源から蒸発させ、Ｂ１−３ｒＣａ−Ｃｕ−０超電導薄
膜とＢ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０薄膜を周期的に積層した
啄 極めて制御性良＜ ｍ （Ｂｉ−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０） −ｎ （Ｂｉ−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０）の周期
構造を持つ薄膜を形成できることを見いだし九 ここで
ｍ、ｎはそれぞれ１以上の正の整数を示す。さらく こ
のｍ （Ｂｉ−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０） ・ｎ （Ｂ
ｉ−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０）薄膜は実施例１に示したＢ１
−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０を同時に蒸着して得る超電導薄
膜と、Ｂ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０を同時に蒸着して得る
酸化物薄膜とを周期的に積層して得た薄膜に比べてはる
かに結晶性が優れ 臨界電流密度および上部臨界磁場の
特性において勝っていることも併せて見いだした さら
に本発明者ら（上 上記の方法で製造したＢ１−３ｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−０超電導薄膜とＢ１５ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０薄
膜はともに薄膜表面が極めて平坦であることを見いだし
總 これらのこと（上 異なる元素を別々に順次積層してい
くことにより、基板表面に対し平行な面内だけで積層さ
れた蒸着元素が動くだけで、基板表面に対し垂直方向へ
の元素の移動がないことによるものと考えられる。
さらに 良好な超電導特性を得るに必要な基板の温度、
熱処理温度舷 従来より低いことを見いだした Ｂ１−０．５ｒ−Ｃｕ−０，Ｃａ−Ｃｕ−０，Ｂ１−３
ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０を周期的に積層させる方法として（ミ
いくつか考えられる。
熱処理温度舷 従来より低いことを見いだした Ｂ１−０．５ｒ−Ｃｕ−０，Ｃａ−Ｃｕ−０，Ｂ１−３
ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０を周期的に積層させる方法として（ミ
いくつか考えられる。
一般Ｅ、ＭＢＥ装置あるいは多元のＥＢ蒸着装置で蒸発
源の前を開閉シャッターで制御したり、気相成長法で作
製する際にガスの種類を切り替えたりすることにより、
周期的積層を達成することができも しかしこの種の非
常に薄い層の積層には従来スパッタリング蒸着は不向き
とされてい通その理由（ｉ 成膜中のガス圧の高さに
起因する不純物の混入およびエネルギーの高い粒子によ
るダメージと考えられていも しかしなか教 本発明者
ら（よ このＢｌ系酸化物超電導薄膜に対してスパッタ
リングにより異なる薄い層の積層を行なったとこへ 意
外にも良好な積層膜の製造か可能なことを発見した ス
パッタ中の高い酸素ガス圧およびスパッタ放電力＜、Ｂ
ｉ系の１００に以上の臨界温度を持つ相の形恋 および
Ｂ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０薄膜の形成に都合がよいため
ではなかろうかと考えられも スパッタ蒸着で異なる物質を積層させる方法としては
組成分布を設けた１ケのスパッタリングターゲットの放
電位置を周期的に制御するという方法がある力交 組成
の異なる複数個のターゲットのスパッタリングという方
法を用いると比較的簡単に達成することができる。この
場合、複数個のターゲットの各々のスパッタ量を周期的
に制御したり、あるいはターゲットの前にシャッターを
設けて周期的に開閉したりして、周期的積層膜を製造す
ることができる。また基板を周期的に運動させて各々タ
ーゲットの上を移動させる方法でも製造が可能である。
源の前を開閉シャッターで制御したり、気相成長法で作
製する際にガスの種類を切り替えたりすることにより、
周期的積層を達成することができも しかしこの種の非
常に薄い層の積層には従来スパッタリング蒸着は不向き
とされてい通その理由（ｉ 成膜中のガス圧の高さに
起因する不純物の混入およびエネルギーの高い粒子によ
るダメージと考えられていも しかしなか教 本発明者
ら（よ このＢｌ系酸化物超電導薄膜に対してスパッタ
リングにより異なる薄い層の積層を行なったとこへ 意
外にも良好な積層膜の製造か可能なことを発見した ス
パッタ中の高い酸素ガス圧およびスパッタ放電力＜、Ｂ
ｉ系の１００に以上の臨界温度を持つ相の形恋 および
Ｂ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０薄膜の形成に都合がよいため
ではなかろうかと考えられも スパッタ蒸着で異なる物質を積層させる方法としては
組成分布を設けた１ケのスパッタリングターゲットの放
電位置を周期的に制御するという方法がある力交 組成
の異なる複数個のターゲットのスパッタリングという方
法を用いると比較的簡単に達成することができる。この
場合、複数個のターゲットの各々のスパッタ量を周期的
に制御したり、あるいはターゲットの前にシャッターを
設けて周期的に開閉したりして、周期的積層膜を製造す
ることができる。また基板を周期的に運動させて各々タ
ーゲットの上を移動させる方法でも製造が可能である。
レーザースパッタあるいはイオンビームスパッタを用い
た場合に（よ 複数個のターゲットを周期運動させてビ
ームの照射するタゲットを周期的に変えれ（Ｌ 周期的
積層膜か実現されも このように複数個のターゲットを
用いたスパッタリングにより比較的簡単にＢｌ系酸化物
の周期的積層が製造可能となる。
た場合に（よ 複数個のターゲットを周期運動させてビ
ームの照射するタゲットを周期的に変えれ（Ｌ 周期的
積層膜か実現されも このように複数個のターゲットを
用いたスパッタリングにより比較的簡単にＢｌ系酸化物
の周期的積層が製造可能となる。
実施例３
次に第６図を用いて他の実施例について説明すム
同図は四元マグネトロンスパッタ装置の構成図を示す。
同図において、 ６１はＢ１ターゲット、６２はＳ ｒ
Ｃｕ合金ターゲット、６３はＣａＣｕ合金ターゲット、
６４はＹ−Ｃｕターゲット、 ６５はシャッター ６
６はアパーチャー ６７はＭｇ０（１００）は基板、
６８は基板加熱用ヒーターを示す。計４個のターゲット
６１、６２、６３．６４は第１図に示すのと同様に配置
させた 即顎ＭｇＯ（ｌ ｏ ｏ）基板６７に焦点を結
ぶように各ターゲットが約３０°傾いて設置されている
。ターゲットの前方には回転するシャッター６５があり
、パルスモータで駆動することによりその中に設けられ
たアパーチャー６６の回転が制御され各ターゲットのサ
イクルおよびスパッタ時間を設定することができる。Ｍ
ｇ０（１００）基板６７をヒーター６８で約６００℃に
加熱し アルゴン・酸素（５： １）混合雰囲気３Ｐ
ａのガス中で各ターゲットのスパッタリングを行なっ九
各ターゲットのスパッタ電流を、Ｂｉ：３０ ｍＡ、
５ｒＣｕ：８０ ｍＡ、 ＣａＣｕ：３００ ｍＡ、
ＹＣｕ： ３００ ｍＡにして成膜を行ッｆ−。
Ｃｕ合金ターゲット、６３はＣａＣｕ合金ターゲット、
６４はＹ−Ｃｕターゲット、 ６５はシャッター ６
６はアパーチャー ６７はＭｇ０（１００）は基板、
６８は基板加熱用ヒーターを示す。計４個のターゲット
６１、６２、６３．６４は第１図に示すのと同様に配置
させた 即顎ＭｇＯ（ｌ ｏ ｏ）基板６７に焦点を結
ぶように各ターゲットが約３０°傾いて設置されている
。ターゲットの前方には回転するシャッター６５があり
、パルスモータで駆動することによりその中に設けられ
たアパーチャー６６の回転が制御され各ターゲットのサ
イクルおよびスパッタ時間を設定することができる。Ｍ
ｇ０（１００）基板６７をヒーター６８で約６００℃に
加熱し アルゴン・酸素（５： １）混合雰囲気３Ｐ
ａのガス中で各ターゲットのスパッタリングを行なっ九
各ターゲットのスパッタ電流を、Ｂｉ：３０ ｍＡ、
５ｒＣｕ：８０ ｍＡ、 ＣａＣｕ：３００ ｍＡ、
ＹＣｕ： ３００ ｍＡにして成膜を行ッｆ−。
Ｂｉ−＋ ５ｒＣｕ−＋ ＣａＣｕ−＋ ５ｒＣｕ−＋
Ｂｉのサイクルでスパッタ１、、 Ｂ１−３ｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−０膜の元素の組成比率がＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：
Ｃｕ−２：２：１：２となるように各ターゲットのスパ
ッタ時間を調整し 上記サイクルを２０周期行った結Ｒ
ｌｌｏＫ以上の臨界温度を持つ相を製造することができ
九 このままの状態でもこのＢ１−３ｒＣａ−Ｃｕ−０
薄膜は８０に以上の超電導転移を示した力丈さらに酸素
中で６００ｔ、 １時間の熱処理を行なうと非常に再
現性よくなり、超電導転移温度は８２Ｋ、抵抗がゼロに
なる温度は７９Ｋになっｔ島超電導転移温度が１００
Ｋを超す相は金属元素がＢＩＳｒ−Ｃｕ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｃａ−Ｃｕ−３ｒ−Ｂｉの順序で並んだ酸化物の層から
成り立っているきも言われており、本発明の製造方法が
この構造を作るのに非常に役たっているのではないかと
考えられる。
Ｂｉのサイクルでスパッタ１、、 Ｂ１−３ｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−０膜の元素の組成比率がＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：
Ｃｕ−２：２：１：２となるように各ターゲットのスパ
ッタ時間を調整し 上記サイクルを２０周期行った結Ｒ
ｌｌｏＫ以上の臨界温度を持つ相を製造することができ
九 このままの状態でもこのＢ１−３ｒＣａ−Ｃｕ−０
薄膜は８０に以上の超電導転移を示した力丈さらに酸素
中で６００ｔ、 １時間の熱処理を行なうと非常に再
現性よくなり、超電導転移温度は８２Ｋ、抵抗がゼロに
なる温度は７９Ｋになっｔ島超電導転移温度が１００
Ｋを超す相は金属元素がＢＩＳｒ−Ｃｕ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｃａ−Ｃｕ−３ｒ−Ｂｉの順序で並んだ酸化物の層から
成り立っているきも言われており、本発明の製造方法が
この構造を作るのに非常に役たっているのではないかと
考えられる。
また 本発明者らはＢ１−８ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０を単独で
成膜したとき膜厚が少なくとも３０Å以上で結晶構造を
とることを見いたしｔミ 本発明者らはＢｉ→５ｒＣｕ→ＣａＣｕ −５ｒＣｕの
積層を１周期としてｎ周期積層しその上にＢ１−３ｒ−
Ｙ−Ｃｕ−０を膜厚ｄ（入）になるよう各ターゲットを
スパッタしｎ （Ｂｉ−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０） ・
ｄ （Ｂｉ−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０）薄膜をＭｇＯ（１
００）基板６７上に製造し九 ここでｎは１以上の正の
整数を示す。本発明者らはｎ１０のとき、Ｂ１−３ｒ−
Ｙ−Ｃｕ−０薄膜の膜厚ｄを変化させて積層して得た膜
の超電導特性を調べへ このときＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−０薄膜／ Ｂ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０薄膜の積層繰
り返し回数は１０とし１． 第７図にｄ＝６０人、
１２０人、 ２４０人のときに得た多層膜の抵抗の温度
変化をそれぞれ特性７１．７２、７３に示す。第７図に
おいて、 ｄ＝６０人のとき、最も高い超電導転移温度
およびゼロ抵抗温度が得られ九 超電導転移温度、ゼロ
抵抗温度はＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜本来のそれら
の値と同等であっ九 臨界電流密度は７７Ｋにおいて、
３６０万Ａ ／ ｃｍ２となり、Ｂ ｉ２ｓ ｒ２Ｙ
ｃｕ２０ｇ膜を積層していない薄膜の値より４５％高く
なった また 上部臨界磁場はＢ１−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０膜本来のものより約３０％向上した ４．２Ｋにお
いて、 Ｃ軸に平行方向に磁場を加えたときの値は２３
テスラ、またＣ＃Ｉに垂直方向では４４０テスラであっ
た この効果の詳細な理由については未だ不明である力
丈 本実施例に示した方法でＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０膜とＢ１−８ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０膜とを周期的に積層す
ることによって、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−ＯｐとＢ１
−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０膜がエピタキシャル成長している
ことにより積層界面での元素の相互拡散の影響がなく、
かつ結晶性に優れた薄いＢ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０膜を
介して同じく結晶性に優れたＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０膜を積層することによりＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０
膜において超電導機構になんらかの変化が引き起こされ
たことが考えられも さらに 本発明者らはターゲット６１、もしくは６４に
鉛（Ｐｂ）を添加してスパッタしたとき、ＭｇＯ（１０
０）基板６７の温度が上記実施例よりも約１００℃低く
てＬ 上記実施例と同等な結果が得られることを見いだ
した な耘 蒸発法として実施例ではスパッタリング法で説明
したバ 他にＭＢＥｎ ＥＢ法を用いても同等な効果
が得られる。
成膜したとき膜厚が少なくとも３０Å以上で結晶構造を
とることを見いたしｔミ 本発明者らはＢｉ→５ｒＣｕ→ＣａＣｕ −５ｒＣｕの
積層を１周期としてｎ周期積層しその上にＢ１−３ｒ−
Ｙ−Ｃｕ−０を膜厚ｄ（入）になるよう各ターゲットを
スパッタしｎ （Ｂｉ−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０） ・
ｄ （Ｂｉ−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０）薄膜をＭｇＯ（１
００）基板６７上に製造し九 ここでｎは１以上の正の
整数を示す。本発明者らはｎ１０のとき、Ｂ１−３ｒ−
Ｙ−Ｃｕ−０薄膜の膜厚ｄを変化させて積層して得た膜
の超電導特性を調べへ このときＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−０薄膜／ Ｂ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０薄膜の積層繰
り返し回数は１０とし１． 第７図にｄ＝６０人、
１２０人、 ２４０人のときに得た多層膜の抵抗の温度
変化をそれぞれ特性７１．７２、７３に示す。第７図に
おいて、 ｄ＝６０人のとき、最も高い超電導転移温度
およびゼロ抵抗温度が得られ九 超電導転移温度、ゼロ
抵抗温度はＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜本来のそれら
の値と同等であっ九 臨界電流密度は７７Ｋにおいて、
３６０万Ａ ／ ｃｍ２となり、Ｂ ｉ２ｓ ｒ２Ｙ
ｃｕ２０ｇ膜を積層していない薄膜の値より４５％高く
なった また 上部臨界磁場はＢ１−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０膜本来のものより約３０％向上した ４．２Ｋにお
いて、 Ｃ軸に平行方向に磁場を加えたときの値は２３
テスラ、またＣ＃Ｉに垂直方向では４４０テスラであっ
た この効果の詳細な理由については未だ不明である力
丈 本実施例に示した方法でＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０膜とＢ１−８ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０膜とを周期的に積層す
ることによって、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−ＯｐとＢ１
−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０膜がエピタキシャル成長している
ことにより積層界面での元素の相互拡散の影響がなく、
かつ結晶性に優れた薄いＢ１−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０膜を
介して同じく結晶性に優れたＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０膜を積層することによりＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０
膜において超電導機構になんらかの変化が引き起こされ
たことが考えられも さらに 本発明者らはターゲット６１、もしくは６４に
鉛（Ｐｂ）を添加してスパッタしたとき、ＭｇＯ（１０
０）基板６７の温度が上記実施例よりも約１００℃低く
てＬ 上記実施例と同等な結果が得られることを見いだ
した な耘 蒸発法として実施例ではスパッタリング法で説明
したバ 他にＭＢＥｎ ＥＢ法を用いても同等な効果
が得られる。
発明の効果
以上のように本発明の超電導薄膜は 従来のＢｉ系超電
導薄膜より臨界電流密度、臨界Ｆａ場などの超電導性の
優れたものであり、その製造方法は従来より低温で製造
でき、デバイス等の製造にも応用できるので、本発明の
工業的価値は犬きｌ、％
導薄膜より臨界電流密度、臨界Ｆａ場などの超電導性の
優れたものであり、その製造方法は従来より低温で製造
でき、デバイス等の製造にも応用できるので、本発明の
工業的価値は犬きｌ、％
第１図は本発明の実施例における超電導薄膜の製造方法
を実施するための装置の概略構成久 第２図は本発明の
超電導薄膜の構造概念は 第３皿第４図は第１図の装置
により製造した超電導薄膜の抵抗の温度特性匁 第５図
は第１図の装置により製造した超電導薄膜の外部磁場下
における抵抗の温度特性云 第６図は本発明の他の実施
例における超電導薄膜の製造方法を実施するための装置
の概略構成医 第７図は第６図の装置により製造した超
電導薄膜の抵抗の温度特性図である。 １１ ・・・・・Ｂ ｉ−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０ターゲ
ツト、 １２・・・・・Ｂ ｉ−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０タ
ーゲツト、 １ ５ −−・−・基板、 ２
１ ・・ ・・・ Ｂ ｉ−８ｒ −Ｙ −
Ｃｕ−０層状酸化物薄ｙＩＬ ２２・・・・・Ｂ１−５
ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０層状酸化物超電導薄風 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝はか１名＠ｌ＠ ｒ ｆ３ｉ−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０ターケソト第 図 基 伝 Ｒ／Ｒ （，７００に） 圀 電気Ａ詰２ Ｒ／Ｒ（３ｏｏｒ、） Ｒ／Ｒ（３００に） 号 第 図 Ｒ／ （３００に）
を実施するための装置の概略構成久 第２図は本発明の
超電導薄膜の構造概念は 第３皿第４図は第１図の装置
により製造した超電導薄膜の抵抗の温度特性匁 第５図
は第１図の装置により製造した超電導薄膜の外部磁場下
における抵抗の温度特性云 第６図は本発明の他の実施
例における超電導薄膜の製造方法を実施するための装置
の概略構成医 第７図は第６図の装置により製造した超
電導薄膜の抵抗の温度特性図である。 １１ ・・・・・Ｂ ｉ−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０ターゲ
ツト、 １２・・・・・Ｂ ｉ−３ｒ−Ｙ−Ｃｕ−０タ
ーゲツト、 １ ５ −−・−・基板、 ２
１ ・・ ・・・ Ｂ ｉ−８ｒ −Ｙ −
Ｃｕ−０層状酸化物薄ｙＩＬ ２２・・・・・Ｂ１−５
ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０層状酸化物超電導薄風 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝はか１名＠ｌ＠ ｒ ｆ３ｉ−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０ターケソト第 図 基 伝 Ｒ／Ｒ （，７００に） 圀 電気Ａ詰２ Ｒ／Ｒ（３ｏｏｒ、） Ｒ／Ｒ（３００に） 号 第 図 Ｒ／ （３００に）
Claims (2)
- （１）ビスマス（Ｂｉ）、銅（Ｃｕ）およびアルカリ土
類（ＩＩａ族）を主成分とする層状酸化物超電導薄膜と
、Ｂｉ、Ｃｕ、アルカリ土類（ＩＩａ族）および希土類
を主成分とする層状酸化物薄膜が交互に積層された超電
導薄膜。 ここでアルカリ土類はＩＩａ族元素のうちの一種以上の
元素、希土類はプロメチウム（Ｐｍ）をのぞくランタノ
イド元素およびＩＩＩａ族のスカンジウム（Ｓｃ）、イ
ットリウム（Ｙ）のうちの一種以上の元素である。 - （２）基板上に、Ｂｉ、Ｃｕおよびアルカリ土類（ＩＩ
ａ族）を主成分とする酸化物を周期的に積させて形成す
る層状酸化物超電導薄膜と、Ｂｉ、Ｃｕ、アルカリ土類
（ＩＩａ族）および希土類を主成分とする層状酸化物薄
膜を周期的に積層させて形成する層状酸化物薄膜を、二
種以上の蒸発源を用いて蒸発法で交互に積層させる超電
導薄膜の製造方法 ここでアルカリ土類は、ＩＩａ族元素のうちの一種以上
の元素、希土類はＰｍをのぞくランタノイド元素および
ＩＩＩａ族のＳｃ、Ｙのうちの一種以上の元素である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2173488A JPH0465320A (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 超電導薄膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2173488A JPH0465320A (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 超電導薄膜およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0465320A true JPH0465320A (ja) | 1992-03-02 |
Family
ID=15961439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2173488A Pending JPH0465320A (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 超電導薄膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0465320A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04170322A (ja) * | 1990-11-05 | 1992-06-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超伝導薄膜およびその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0350122A (ja) * | 1988-04-08 | 1991-03-04 | Toshiba Corp | 絶縁性組成物 |
| JPH046108A (ja) * | 1990-04-21 | 1992-01-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 絶縁体および絶縁薄膜の製造方法と、超伝導薄膜および超伝導薄膜の製造方法 |
-
1990
- 1990-06-29 JP JP2173488A patent/JPH0465320A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0350122A (ja) * | 1988-04-08 | 1991-03-04 | Toshiba Corp | 絶縁性組成物 |
| JPH046108A (ja) * | 1990-04-21 | 1992-01-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 絶縁体および絶縁薄膜の製造方法と、超伝導薄膜および超伝導薄膜の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04170322A (ja) * | 1990-11-05 | 1992-06-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超伝導薄膜およびその製造方法 |
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