JPH0499078A - 薄膜形成方法およびこれを用いた超伝導装置の製造方法 - Google Patents
薄膜形成方法およびこれを用いた超伝導装置の製造方法Info
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- JPH0499078A JPH0499078A JP2207893A JP20789390A JPH0499078A JP H0499078 A JPH0499078 A JP H0499078A JP 2207893 A JP2207893 A JP 2207893A JP 20789390 A JP20789390 A JP 20789390A JP H0499078 A JPH0499078 A JP H0499078A
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- 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
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は超伝導薄膜の形成方法およびこれを用いた超伝
導装置の製造方法にかかり、特に異方向同時成膜に関す
る。
導装置の製造方法にかかり、特に異方向同時成膜に関す
る。
（従来の技術）
超電導現象は、物質の示すさまざまな電磁気的性質の中
で最も特異な性質であるといわれており、完全導電性、
完全反磁性、磁束の量子化等、夫々の性質を利用し応用
面での今後の発展が期待されている。
で最も特異な性質であるといわれており、完全導電性、
完全反磁性、磁束の量子化等、夫々の性質を利用し応用
面での今後の発展が期待されている。
このような超伝導現象を利用した電子デバイスとしては
、高速スイッチ、高感度検波素子、高感度磁束計をはじ
め、広範囲の応用が期待されている。
、高速スイッチ、高感度検波素子、高感度磁束計をはじ
め、広範囲の応用が期待されている。
従来の超伝導デバイスによく用いられる超伝導体として
は、例えば基板上にプラズマスパッター法により形成し
たＮｂ３ Ｇｅ薄膜がある。この臨界温度は高々２３°
にであり、液体ヘリウム温度でしか使用てきないもので
ある。しかしながら、液体ヘリウムの使用は、液化・冷
却付帯設備の必要性に伴う冷却コストおよび技術的負担
の増大、更には、ヘリウム資源が極めて少ないことなど
の理由から、産業および民生分野での超電導体の実用化
をはばむ大きな問題となっていた。
は、例えば基板上にプラズマスパッター法により形成し
たＮｂ３ Ｇｅ薄膜がある。この臨界温度は高々２３°
にであり、液体ヘリウム温度でしか使用てきないもので
ある。しかしながら、液体ヘリウムの使用は、液化・冷
却付帯設備の必要性に伴う冷却コストおよび技術的負担
の増大、更には、ヘリウム資源が極めて少ないことなど
の理由から、産業および民生分野での超電導体の実用化
をはばむ大きな問題となっていた。
そこで、高臨界温度の超電導体を得るためにさまざまな
試みがなされており、特に、酸化物超伝導薄膜の最近の
研究はめざましく、超伝導臨界温度は７７＠Ｋを上まわ
り、安価な液体窒素を冷媒として動作させることが可能
となった。
試みがなされており、特に、酸化物超伝導薄膜の最近の
研究はめざましく、超伝導臨界温度は７７＠Ｋを上まわ
り、安価な液体窒素を冷媒として動作させることが可能
となった。
このため、超伝導薄膜を用いた超伝導素子の研究が急速
に進められている。
に進められている。
典型的な超伝導素子として、Ｓ Ｉ Ｓ （Ｓｕｐｃｒ
ｃｏｎｄｕｃＬｏｒ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ ５ｕｐｅｒ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ） ＨＩＩ造と呼ばれる一トンネ
ルバリアとしての絶縁膜を超伝導薄膜の間に挟み、ジョ
セフソントンネル接合を形成した構造の素子がある。
ｃｏｎｄｕｃＬｏｒ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ ５ｕｐｅｒ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ） ＨＩＩ造と呼ばれる一トンネ
ルバリアとしての絶縁膜を超伝導薄膜の間に挟み、ジョ
セフソントンネル接合を形成した構造の素子がある。
このような超伝導素子においては、特性の良好な超伝導
薄膜を用いることの他に、絶縁膜の膜質が大きな問題と
なる。
薄膜を用いることの他に、絶縁膜の膜質が大きな問題と
なる。
従来、酸化物超伝導体を用いたジョゼフソントンネル接
合には酸化マグネシウム（ＭｇＯ）や酸化アルミニウム
（Ａｊ！２０３）が用いられているが、これらはいずれ
も酸化物超伝導体に対し格子定数のずれか約１０２６あ
るいはそれ以上ある。
合には酸化マグネシウム（ＭｇＯ）や酸化アルミニウム
（Ａｊ！２０３）が用いられているが、これらはいずれ
も酸化物超伝導体に対し格子定数のずれか約１０２６あ
るいはそれ以上ある。
例えば、高臨界温度の酸化物超伝導体としては、ＬｎＢ
ａ２Ｃｕｓ Ｏ７，（δ−０〜ｌ、Ｌｎ：Ｙｂ、Ｅｒ、
Ｙ、Ｈｏ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｄｙ） 、Ｂ１−５ ｒ−Ｃａ
−Ｃｕ−０系の酸化物薄膜、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−
０系の酸化物薄膜など、多くの酸化物が報告されている
。
ａ２Ｃｕｓ Ｏ７，（δ−０〜ｌ、Ｌｎ：Ｙｂ、Ｅｒ、
Ｙ、Ｈｏ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｄｙ） 、Ｂ１−５ ｒ−Ｃａ
−Ｃｕ−０系の酸化物薄膜、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−
０系の酸化物薄膜など、多くの酸化物が報告されている
。
そして、これらの酸化物の格子定数ａおよびｂは全て３
．７６〜３．９２人の範囲にある。また、座標系を４５
°回転させてみれば、Ｊ２ａおよびＪ２ｂを基本格子と
もみることができ、この場合は格子定数ａおよびｂは５
．３２〜５．５４人と表現されている。
．７６〜３．９２人の範囲にある。また、座標系を４５
°回転させてみれば、Ｊ２ａおよびＪ２ｂを基本格子と
もみることができ、この場合は格子定数ａおよびｂは５
．３２〜５．５４人と表現されている。
これに対して、現在広く使用されている基板材料である
酸化マグネシウム（Ｍ ｇ Ｏ）は、ａ−４。
酸化マグネシウム（Ｍ ｇ Ｏ）は、ａ−４。
２０３八であり、格子定数の差は７〜１１％にも達し、
良好なエピタキシャル成長膜を得るのは極めて困難であ
った。これは、サファイア、ｙｓｚ。
良好なエピタキシャル成長膜を得るのは極めて困難であ
った。これは、サファイア、ｙｓｚ。
シリコン、砒化ガリウム、Ｌ １Ｎｂｏａ 、ＧＧＧに
ついても同様であった。
ついても同様であった。
このため、接合界面に格子歪が発生し、膜質が低下する
という問題があった。
という問題があった。
絶縁膜を超伝導薄膜の間に挟む場合、超伝導薄膜上に絶
縁膜を堆積しさらにこの上に超伝導薄膜を形成しなけれ
ばならないため、両界面での格子歪が問題となる。
縁膜を堆積しさらにこの上に超伝導薄膜を形成しなけれ
ばならないため、両界面での格子歪が問題となる。
超伝導素子で用いる絶縁膜は、２０ｎａ程度以下と極め
て薄い膜であるため、この界面での歪に起因して、均一
でかつ絶縁効果の高い絶縁膜を得ることはできなかった
。
て薄い膜であるため、この界面での歪に起因して、均一
でかつ絶縁効果の高い絶縁膜を得ることはできなかった
。
また、特定の条件で用いられるため、使用時において顕
在化して（る問題点も少なくなかった。
在化して（る問題点も少なくなかった。
このように、超伝導臨界電流（Ｊ ｃ）を安定して大き
くすることができ、また超伝導臨界温度（Ｔｃ）の安定
な超伝導素子を得るためには優れた超伝導薄膜を優れた
エピタキシャル膜で形成する必要がある。
くすることができ、また超伝導臨界温度（Ｔｃ）の安定
な超伝導素子を得るためには優れた超伝導薄膜を優れた
エピタキシャル膜で形成する必要がある。
また、素子の異なる超薄膜を多層に積層した超格子薄膜
は磁束のピンニング性をもっことから、この超格子構造
を用いたデバイスも提案されている。
は磁束のピンニング性をもっことから、この超格子構造
を用いたデバイスも提案されている。
しかしながら、この場合も、組成の異なる薄膜を界面で
の歪がないように積層形成するのは極めて困難であった
。
の歪がないように積層形成するのは極めて困難であった
。
（発明が解決しようとする課題）
このように、従来の超伝導素子においては絶縁膜の膜質
が素子の特性および歩留まりを大きく左右しており、優
れた絶縁膜の形成が望まれていた。
が素子の特性および歩留まりを大きく左右しており、優
れた絶縁膜の形成が望まれていた。
また、超伝導超格子を用いたデバイスがのぞまれながら
、すぐれた超伝導超格子構造を得ることができないとい
う問題があった。
、すぐれた超伝導超格子構造を得ることができないとい
う問題があった。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、特性が良
好で信頼性の高い超伝導素子を提供することを目的とす
る。
好で信頼性の高い超伝導素子を提供することを目的とす
る。
（課題を解決するための手段）
そこで本発明の第１では、基板上に、面内に温度勾配を
形成するような条件下で超伝導ＫＭを形成することによ
り、低温側でＣ軸（ＯＯｌ）配向のＬ ｎ ２−ｘ Ｃ
ｅ ｗ Ｃｕ ０４（０≦ｘ≦０．２．Ｌｎ：Ｎｄ、Ｓ
ｍ、Ｐｒ）超伝導薄膜パターンを形成する一方高温側で
（１１０）配向のＬｎ２−１ｃｅｓＣｕ０４超伝導薄膜
パターンを形成するようにし、配向性の異なる超伝導薄
膜パターンを同時に形成するようにしている。
形成するような条件下で超伝導ＫＭを形成することによ
り、低温側でＣ軸（ＯＯｌ）配向のＬ ｎ ２−ｘ Ｃ
ｅ ｗ Ｃｕ ０４（０≦ｘ≦０．２．Ｌｎ：Ｎｄ、Ｓ
ｍ、Ｐｒ）超伝導薄膜パターンを形成する一方高温側で
（１１０）配向のＬｎ２−１ｃｅｓＣｕ０４超伝導薄膜
パターンを形成するようにし、配向性の異なる超伝導薄
膜パターンを同時に形成するようにしている。
また本発明の第２では、基板上にストライブ状に低温領
域と高温領域とを交互に形成した状態で、超伝導薄膜を
形成し、基板面に垂直な方向にＣ軸（００ｌ）配向のＬ
ｎ２−、Ｃｅｔ ＣｕＯ＋ （０≦ｘ≦０．２ 、Ｌ
ｎ ： Ｎｄ、Ｓｍ、Ｐ ｒ）超伝導薄膜と（１１０）
配向のＬｎ２−ｔ Ｃｅｘ ＣｕＯ４超伝導薄膜とが交
互に積層された超伝導超格子を形成するようにしている
。
域と高温領域とを交互に形成した状態で、超伝導薄膜を
形成し、基板面に垂直な方向にＣ軸（００ｌ）配向のＬ
ｎ２−、Ｃｅｔ ＣｕＯ＋ （０≦ｘ≦０．２ 、Ｌ
ｎ ： Ｎｄ、Ｓｍ、Ｐ ｒ）超伝導薄膜と（１１０）
配向のＬｎ２−ｔ Ｃｅｘ ＣｕＯ４超伝導薄膜とが交
互に積層された超伝導超格子を形成するようにしている
。
さらに本発明の第３では、基板表面を低温領域と高温領
域とに分割した状態で、超伝導薄膜を形成し、基板面内
にＣ軸（００ｌ）配向のＬ ｎ ２−ＷＣｅ、ＣａＯ２
（０≦ｘ≦０．２ 、 Ｌｎ ： Ｎｄ、 Ｓｍ、Ｐ
ｒ）超伝導薄膜と（１１０）配向のＬ ｎ ２−−ｘＣ
ｅｘＣｕＯ４超伝導薄膜とを有するバイメタル構造体を
形成するようにしている。
域とに分割した状態で、超伝導薄膜を形成し、基板面内
にＣ軸（００ｌ）配向のＬ ｎ ２−ＷＣｅ、ＣａＯ２
（０≦ｘ≦０．２ 、 Ｌｎ ： Ｎｄ、 Ｓｍ、Ｐ
ｒ）超伝導薄膜と（１１０）配向のＬ ｎ ２−−ｘＣ
ｅｘＣｕＯ４超伝導薄膜とを有するバイメタル構造体を
形成するようにしている。
（作用）
スパッタ法、あるいは電子ビーム蒸着源を用いたＭＢＥ
法でＬｎ２−ｙ Ｃｅｘ ＣａＯ２（０≦ｘ≦０．２
、Ｌｎ ： Ｎｄ、Ｓｍ、Ｐ ｒ）超伝導薄膜を形成す
る場合・、基板としてＳ ｉ Ｔ ｉ Ｏａの（１００
）方向に配向性をもつものを用いた場合には、Ｃ軸配向
の超伝導薄膜が成長するとの報告がある。
法でＬｎ２−ｙ Ｃｅｘ ＣａＯ２（０≦ｘ≦０．２
、Ｌｎ ： Ｎｄ、Ｓｍ、Ｐ ｒ）超伝導薄膜を形成す
る場合・、基板としてＳ ｉ Ｔ ｉ Ｏａの（１００
）方向に配向性をもつものを用いた場合には、Ｃ軸配向
の超伝導薄膜が成長するとの報告がある。
本発明者は、種々の実験の結果、基板温度を制御するこ
とにより、基板の配向性に依存することなく、成長する
薄膜の配向性を選択することができることを発見し、本
発明はこれに着目してなされたものである。
とにより、基板の配向性に依存することなく、成長する
薄膜の配向性を選択することができることを発見し、本
発明はこれに着目してなされたものである。
すなわち上記構成では、基板上に、面内に温度勾配を形
成するような条件下で超伝導薄膜を形成することにより
、低温側でＣ軸（ＯＯＪ）配向の超伝導薄膜パターンを
形成する一方高温側で（１１０）配向の超伝導薄膜パタ
ーンを形成するようにし、配向性の異なる超伝導薄膜パ
ターンを同時に形成することができる。従って、粒界の
形成位置を制御することができ、境界面を絶縁したジョ
ゼフソン接合を形成し歪みのない極めて良好なジョゼフ
ソン素子を得ることができる。また、粒界に磁束のピン
ニングの役割を果たさせることもできる。
成するような条件下で超伝導薄膜を形成することにより
、低温側でＣ軸（ＯＯＪ）配向の超伝導薄膜パターンを
形成する一方高温側で（１１０）配向の超伝導薄膜パタ
ーンを形成するようにし、配向性の異なる超伝導薄膜パ
ターンを同時に形成することができる。従って、粒界の
形成位置を制御することができ、境界面を絶縁したジョ
ゼフソン接合を形成し歪みのない極めて良好なジョゼフ
ソン素子を得ることができる。また、粒界に磁束のピン
ニングの役割を果たさせることもできる。
また本発明の第２では、基板上にストライブ状に低温領
域と高温領域とを交互に形成した状態で、超伝導薄膜を
形成し、基板面に垂直な方向にＣ軸（００ｌ）配向の超
伝導薄膜と（１１０）配向の超伝導薄膜とが交互に積層
された超伝導超格子を形成するようにしているため、積
層方向と垂直な方向に界面が形成される。
域と高温領域とを交互に形成した状態で、超伝導薄膜を
形成し、基板面に垂直な方向にＣ軸（００ｌ）配向の超
伝導薄膜と（１１０）配向の超伝導薄膜とが交互に積層
された超伝導超格子を形成するようにしているため、積
層方向と垂直な方向に界面が形成される。
さらに本発明の第３では、基板表面を低温領域と高温領
域とに分割した状態で、超伝導薄膜を形成し、基板面内
にＣ軸（００，ｔ’）配向の超伝導薄膜と（１１０）配
向の超伝導薄膜とを有するバイメタル構造体を容易に形
成することが可能となる。
域とに分割した状態で、超伝導薄膜を形成し、基板面内
にＣ軸（００，ｔ’）配向の超伝導薄膜と（１１０）配
向の超伝導薄膜とを有するバイメタル構造体を容易に形
成することが可能となる。
（実施例）
以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。
に説明する。
実施例１
第１図は本発明の第１の実施例のパイクリスタルを示す
図である。
図である。
このパイクリスタルは、異方向同時成膜法により（００
１）Ｓ ｒＴ ｉ Ｏａ基板１表面の左半分にＣ軸（０
０ｌ）配向のＮｄ２Ｃｕ０４膜２を形成すると共に右半
分に（１１０）配向のＮｄ２Ｃｕ０４膜３を形成したも
のである。
１）Ｓ ｒＴ ｉ Ｏａ基板１表面の左半分にＣ軸（０
０ｌ）配向のＮｄ２Ｃｕ０４膜２を形成すると共に右半
分に（１１０）配向のＮｄ２Ｃｕ０４膜３を形成したも
のである。
形成に際しては、第２図に示すように、線幅の細い発熱
抵抗体の形成された高温部Ｈと線幅の太い発熱抵抗体の
形成された低温部りとからなる基板ヒータを、基板の裏
面に接触せしめ、高温部Ｈは８００℃に基板を加熱する
と共に、低温部りは６５０℃に基板を加熱するようにな
っている。
抵抗体の形成された高温部Ｈと線幅の太い発熱抵抗体の
形成された低温部りとからなる基板ヒータを、基板の裏
面に接触せしめ、高温部Ｈは８００℃に基板を加熱する
と共に、低温部りは６５０℃に基板を加熱するようにな
っている。
そして、酸素分圧５ Ｘ １０−５Ｔｏｒｒ、ネオジム
（Ｎｄ）の蒸気圧：銅（Ｃｕ）の蒸気圧−８＝１となる
ようにクヌーセンセル（Ｋセル）内に材料を充填し、電
子ビーム蒸着法により、３０分成膜を行い、（００１）
ＳｒＴｉ０３基板表面の左半分にＣ軸（００ｌ）配向の
Ｎｄ２Ｃｕ０４膜１を形成すると共に右半分に（１１０
）配向のＮｄ２Ｃｕ０４膜２を形成する。そして９００
℃１時間の大気アニールを行う。このとき膜厚は１００
０八であった。
（Ｎｄ）の蒸気圧：銅（Ｃｕ）の蒸気圧−８＝１となる
ようにクヌーセンセル（Ｋセル）内に材料を充填し、電
子ビーム蒸着法により、３０分成膜を行い、（００１）
ＳｒＴｉ０３基板表面の左半分にＣ軸（００ｌ）配向の
Ｎｄ２Ｃｕ０４膜１を形成すると共に右半分に（１１０
）配向のＮｄ２Ｃｕ０４膜２を形成する。そして９００
℃１時間の大気アニールを行う。このとき膜厚は１００
０八であった。
このようにして形成されたパイクリスタルは第３図およ
び第４図にそれぞれＣ軸（００ｌ）配向のＮｄ２Ｃｕ０
４膜１および（１１０）配向のＮｄ２ｃｕ０４膜２のＸ
線回折データを示すように、極めて配向性の良好な膜が
形成されており良好な特性を得ることができる。
び第４図にそれぞれＣ軸（００ｌ）配向のＮｄ２Ｃｕ０
４膜１および（１１０）配向のＮｄ２ｃｕ０４膜２のＸ
線回折データを示すように、極めて配向性の良好な膜が
形成されており良好な特性を得ることができる。
実施例２
次に本発明の第２の実施例としてジョゼフソントンネル
素子について説明する。
素子について説明する。
このジョゼフソントンネル素子は、第５図に示すように
、Ｓ ｒ、−Ｌａ、−Ｇａ＋−ｏ４−Ｗ（−０，０５＜
ｘ ＜０．０５．−０．０５ ＜ｙ ＜０．０５．−０
．０５ ＜ｚ ＜０．０５ −０．２＜Ｗ ＜０．２
）ストロンチウム−ランタン−ガリウム系酸化物単結
晶基板１１上に、Ｃ軸（００ｌ）配向のＮｄ２−ｘＣｅ
ｘＣｕＯ４（０，１≦Ｘ≦０．２ 、 ｘ 〜０．１５
）膜１２と（１１０）配向のＮ ｄ ２−＊ Ｃｅ ｔ
Ｃｕ ０４膜１３とが、基板面に垂直に接合面を有す
るように形成されており、この界面Ｂが絶縁膜としては
たらき、ジョゼフソントンネル素子を構成している。な
おここでは電極は省略した。
、Ｓ ｒ、−Ｌａ、−Ｇａ＋−ｏ４−Ｗ（−０，０５＜
ｘ ＜０．０５．−０．０５ ＜ｙ ＜０．０５．−０
．０５ ＜ｚ ＜０．０５ −０．２＜Ｗ ＜０．２
）ストロンチウム−ランタン−ガリウム系酸化物単結
晶基板１１上に、Ｃ軸（００ｌ）配向のＮｄ２−ｘＣｅ
ｘＣｕＯ４（０，１≦Ｘ≦０．２ 、 ｘ 〜０．１５
）膜１２と（１１０）配向のＮ ｄ ２−＊ Ｃｅ ｔ
Ｃｕ ０４膜１３とが、基板面に垂直に接合面を有す
るように形成されており、この界面Ｂが絶縁膜としては
たらき、ジョゼフソントンネル素子を構成している。な
おここでは電極は省略した。
製造に際しては、ストロンチウム−ランタン−ガリウム
系酸化物単結晶基板１１上に、波長５３２ｎｍ出力０．
ＩＪ／ＣＩ＃のレーザ光を回折格子およびマスクを介し
て照射し、基板を第６図に示すように高温部りと低温部
ｌのパターンを形成するようにして加熱しつつ、ＭＢＥ
法により薄膜形成を行う。ここでも高温部りは８００℃
に基板を加熱すると共に、低温部ｌは６５０℃に基板を
加熱するようになっている。
系酸化物単結晶基板１１上に、波長５３２ｎｍ出力０．
ＩＪ／ＣＩ＃のレーザ光を回折格子およびマスクを介し
て照射し、基板を第６図に示すように高温部りと低温部
ｌのパターンを形成するようにして加熱しつつ、ＭＢＥ
法により薄膜形成を行う。ここでも高温部りは８００℃
に基板を加熱すると共に、低温部ｌは６５０℃に基板を
加熱するようになっている。
このようにして形成されたジョゼフソントンネル素子は
、従来のように絶縁膜を介在させること無くトンネル接
合を形成することができる。
、従来のように絶縁膜を介在させること無くトンネル接
合を形成することができる。
なお、この例では、Ｓ／Ｉ／Ｓのトンネル接合を用いた
ジョゼフソントンネル素子について説明したが、超伝導
薄膜パターンのうち一方のみを超伝導領域温度で使用し
た、Ｓ ／ Ｉ ／ Ｎ （ＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃＬ
ｏｒ／１ｎｓｕｌａＬｏｒ／ Ｎｏｒｍａｌ）型のトン
ネル接合素子等、他の超伝導素子にも適用可能である。
ジョゼフソントンネル素子について説明したが、超伝導
薄膜パターンのうち一方のみを超伝導領域温度で使用し
た、Ｓ ／ Ｉ ／ Ｎ （ＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃＬ
ｏｒ／１ｎｓｕｌａＬｏｒ／ Ｎｏｒｍａｌ）型のトン
ネル接合素子等、他の超伝導素子にも適用可能である。
実施例３
次に、本発明の第３の実施例として、超格子構造の形成
方法について説明する。
方法について説明する。
この超伝導超格子は、第７図に示すように、（１１０）
配向のＭｇＯ基板２１面に垂直な方向にＣ軸（００ｉＰ
）配向のＳｍ−ｘＣｅｘＣｕＯ４膜２２と（１１０）配
向のＳｍＣｅＣｕＯ４膜２３とが交互に積層されたもの
である。
配向のＭｇＯ基板２１面に垂直な方向にＣ軸（００ｉＰ
）配向のＳｍ−ｘＣｅｘＣｕＯ４膜２２と（１１０）配
向のＳｍＣｅＣｕＯ４膜２３とが交互に積層されたもの
である。
製造に際しては、（１１０）ＭｇＯ基板２１上に、波長
５３２ｎｓ＋出力０．ＩＪ／ｃ−のレーザ光を回折格子
を介して照射し、基板を第８図に示すように高温部りと
低温部ｌのストライブ状パターンを形成するようにして
加熱しつつ、ＭＢＥ法により薄膜形成を行う。ここでも
高温部りは８００℃に基板を加熱すると共に、低温部ｌ
は６５０℃に基板を加熱するようになっている。成膜条
件についても実施例１および実施例２と同様である。
５３２ｎｓ＋出力０．ＩＪ／ｃ−のレーザ光を回折格子
を介して照射し、基板を第８図に示すように高温部りと
低温部ｌのストライブ状パターンを形成するようにして
加熱しつつ、ＭＢＥ法により薄膜形成を行う。ここでも
高温部りは８００℃に基板を加熱すると共に、低温部ｌ
は６５０℃に基板を加熱するようになっている。成膜条
件についても実施例１および実施例２と同様である。
このようにして形成された超伝導超格子は、従来例の素
子のように、組成の差による格子不整合に起因した結晶
歪が生じたりすることもなく、良好な素子を得ることが
可能となる。
子のように、組成の差による格子不整合に起因した結晶
歪が生じたりすることもなく、良好な素子を得ることが
可能となる。
なお、これらの実施例に限定されることなく、他の酸化
物超伝導薄膜の形成にも適用可能である。
物超伝導薄膜の形成にも適用可能である。
また、前記実施例では、超電導酸化物薄膜を形成するに
際し、ＭＢＥ法を用いたが、この他、ＲＦマグネトロン
スパッタ法、ＡＲＥ法、レーザアブレーション法、多元
レーザアブレーション法、多元イオンクラスタービーム
法、真空蒸希法、多元蒸着（ＭＳＤ）法、分子線エピタ
キシー（ＭＢＥ法）、ＣＶＤ法等を用いてもよい。
際し、ＭＢＥ法を用いたが、この他、ＲＦマグネトロン
スパッタ法、ＡＲＥ法、レーザアブレーション法、多元
レーザアブレーション法、多元イオンクラスタービーム
法、真空蒸希法、多元蒸着（ＭＳＤ）法、分子線エピタ
キシー（ＭＢＥ法）、ＣＶＤ法等を用いてもよい。
以上説明してきた・ように、本発明によれば、基板面内
で基板温度を制御することにより、同一面内でＣ軸（０
０ｌ）配向のＬ ｎ 、−ｔ Ｃｅ 、 Ｃｕ ０４（
０≦ｘ≦０．２ 、 Ｌｎ ： Ｎｄ、 Ｓｍ、 Ｐ
ｒ）超伝導薄膜と（１１０）配向のＬｎ２−＊ Ｃｅｘ
Ｃｕ０４膜とが混在した、特性が良好で信頼性の高い
超伝導素子を得ることが可能となる。
で基板温度を制御することにより、同一面内でＣ軸（０
０ｌ）配向のＬ ｎ 、−ｔ Ｃｅ 、 Ｃｕ ０４（
０≦ｘ≦０．２ 、 Ｌｎ ： Ｎｄ、 Ｓｍ、 Ｐ
ｒ）超伝導薄膜と（１１０）配向のＬｎ２−＊ Ｃｅｘ
Ｃｕ０４膜とが混在した、特性が良好で信頼性の高い
超伝導素子を得ることが可能となる。
第１図は、本発明の第１の実施例のパイクリスタルを示
す図、第２図は同素子の形成に際して用いられる基板ヒ
ータ資示す図、第３図および第４図は第１の実施例のＣ
軸（００ｌ）配向のＬｎ２−Ｗ Ｃｅ ＊ Ｃｕ Ｏ４
（０≦ｘ≦０．２．Ｌｎ：Ｎｄ。 Ｓｍ、Ｐｒ）超伝導薄膜と（１１０）配向のＬｎ２−ｘ
−ｘＣｅｘＣｕＯ４膜とのＸ線回折データを示す図、
第５図は本発明の第２の実施例のジョゼフソントンネル
接合素子を示す図、第６図は同素子の形成に際して用い
られる基板ヒータを示す図、第７図は本発明の第３の実
施例の超伝導超格子を示す図、第８図は同素子の形成に
際して用いられる基板ヒータを示す図である。 １・５ｒＴｉ０３基板、２−Ｃ軸（００ｌ）配向のＮｄ
２Ｃｕ０４膜、３−（１１０）配向のＮｄ２ｃｕｏ４膜
３．１１・・・ストロンチウム−ランタン−ガリウム系
酸化物単結晶基板、１２・・・Ｃ軸（００ｌ）配向のＮ
ｄ２Ｃｕ０４膜、１３．（１１０）配向のＮｄ２Ｃｕ０
４膜、２１ ・Ｍ ｇ Ｏ基板、２２−Ｃ軸（ＯＯＪり
配向のＳｍＣｅＣｕＯ４膜、２：３・ （１１０）配向
のＳｍＣｅＣｕＯ４膜。 第７図 第８図 第３ 図 第４図
す図、第２図は同素子の形成に際して用いられる基板ヒ
ータ資示す図、第３図および第４図は第１の実施例のＣ
軸（００ｌ）配向のＬｎ２−Ｗ Ｃｅ ＊ Ｃｕ Ｏ４
（０≦ｘ≦０．２．Ｌｎ：Ｎｄ。 Ｓｍ、Ｐｒ）超伝導薄膜と（１１０）配向のＬｎ２−ｘ
−ｘＣｅｘＣｕＯ４膜とのＸ線回折データを示す図、
第５図は本発明の第２の実施例のジョゼフソントンネル
接合素子を示す図、第６図は同素子の形成に際して用い
られる基板ヒータを示す図、第７図は本発明の第３の実
施例の超伝導超格子を示す図、第８図は同素子の形成に
際して用いられる基板ヒータを示す図である。 １・５ｒＴｉ０３基板、２−Ｃ軸（００ｌ）配向のＮｄ
２Ｃｕ０４膜、３−（１１０）配向のＮｄ２ｃｕｏ４膜
３．１１・・・ストロンチウム−ランタン−ガリウム系
酸化物単結晶基板、１２・・・Ｃ軸（００ｌ）配向のＮ
ｄ２Ｃｕ０４膜、１３．（１１０）配向のＮｄ２Ｃｕ０
４膜、２１ ・Ｍ ｇ Ｏ基板、２２−Ｃ軸（ＯＯＪり
配向のＳｍＣｅＣｕＯ４膜、２：３・ （１１０）配向
のＳｍＣｅＣｕＯ４膜。 第７図 第８図 第３ 図 第４図
Claims (3)
- （１）基板上に、超伝導薄膜を形成するに際し、面内に
温度勾配を形成するような条件下で 成長を行うことにより、 低温側でＣ軸（００ｌ）配向のＬｎ＿２＿−＿ｘＣｅ＿
ｘＣｕＯ＿４（０≦ｘ≦０．２、Ｌｎ：Ｎｄ、Ｓｍ、Ｐ
ｒ）超伝導薄膜パターンを形成する一方 高温側で（１１０）配向のＬｎ＿２＿−＿ｘＣｅ＿ｘＣ
ｕＯ＿４超伝導薄膜パターンを形成するようにし、配向
性の異なる超伝導薄膜パターンを同時 に形成するようにしたことを特徴とする薄膜形成方法。 - （２）基板上に、超伝導薄膜パターンを含む構造体を形
成した超伝導装置の製造方法において、基板上にストラ
イプ状に低温領域と高温領 域とを交互に形成した状態で、超伝導薄膜を形成し、 基板面に垂直な方向にＣ軸（００ｌ）配向 のＬｎ＿２＿−＿ｘＣｅ＿ｘＣｕＯ＿４（０≦ｘ≦０．
２、Ｌｎ：Ｎｄ、Ｓｍ、Ｐｒ）超伝導薄膜と（１１０）
配向のＬｎ＿２＿−＿ｘＣｅ＿ｘＣｕＯ＿４超伝導薄膜
とが交互に積層された超伝導超格子を形成する工程を含
むことを特徴とする超伝導装置の製造方法。 - （３）基板上に、超伝導薄膜パターンを含む構造体を形
成した超伝導装置の製造方法において、基板表面を低温
領域と高温領域とに分割し た状態で、超伝導薄膜を形成し、 基板面内にＣ軸（００ｌ）配向のＬｎ＿２＿−＿ｘＣｅ
＿ｘＣｕＯ＿４（０≦ｘ≦０．２、Ｌｎ：Ｎｄ、Ｓｍ、
Ｐｒ）超伝導薄膜と（１１０）配向のＬｎ＿２＿−＿ｘ
Ｃｅ＿ｘＣｕＯ＿４超伝導薄膜とを有するバイメタル構
造体を形成する工程を含むことを特徴とする超伝導装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2207893A JPH0499078A (ja) | 1990-08-06 | 1990-08-06 | 薄膜形成方法およびこれを用いた超伝導装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2207893A JPH0499078A (ja) | 1990-08-06 | 1990-08-06 | 薄膜形成方法およびこれを用いた超伝導装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0499078A true JPH0499078A (ja) | 1992-03-31 |
Family
ID=16547317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2207893A Pending JPH0499078A (ja) | 1990-08-06 | 1990-08-06 | 薄膜形成方法およびこれを用いた超伝導装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0499078A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005079350A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Japan Science & Technology Agency | 高臨界電流超電導素子 |
| CN110265191A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-20 | 清华大学 | SrTiO3多晶界衬底及其制备方法 |
-
1990
- 1990-08-06 JP JP2207893A patent/JPH0499078A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005079350A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Japan Science & Technology Agency | 高臨界電流超電導素子 |
| CN110265191A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-20 | 清华大学 | SrTiO3多晶界衬底及其制备方法 |
| CN110265191B (zh) * | 2019-06-14 | 2021-09-14 | 清华大学 | 具有原子级平整表面的SrTiO3多晶界衬底及其制备方法 |
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