JPH0597589A - Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜及びその製造方法 - Google Patents
Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜及びその製造方法Info
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- JPH0597589A JPH0597589A JP3255206A JP25520691A JPH0597589A JP H0597589 A JPH0597589 A JP H0597589A JP 3255206 A JP3255206 A JP 3255206A JP 25520691 A JP25520691 A JP 25520691A JP H0597589 A JPH0597589 A JP H0597589A
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ジョセフソン接合デバイス、三端子デバイス
等の作製に好適な、基板面に対して（１１９）面を選択
的に成長配向させたＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電
導膜及びその製造方法を提供する。 【構成】 ペロブスカイト構造を持ったＡＢＯ3 型酸化
物の［１１０］単結晶よりなる基板に、成膜されたＢｉ
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜であって、基板面に
対して（１１９）面が選択的に成長しているＢｉ−Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜。上記基板に、化学的気相
成長法により成膜する。 【効果】 化学的気相成長法によりジョセフソン接合デ
バイス、三端子デバイス等に極めて有効なＢｉ−Ｓｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜が提供される。
等の作製に好適な、基板面に対して（１１９）面を選択
的に成長配向させたＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電
導膜及びその製造方法を提供する。 【構成】 ペロブスカイト構造を持ったＡＢＯ3 型酸化
物の［１１０］単結晶よりなる基板に、成膜されたＢｉ
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜であって、基板面に
対して（１１９）面が選択的に成長しているＢｉ−Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜。上記基板に、化学的気相
成長法により成膜する。 【効果】 化学的気相成長法によりジョセフソン接合デ
バイス、三端子デバイス等に極めて有効なＢｉ−Ｓｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜が提供される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−Ｏ系超電導膜及びその製造方法に係り、特に、基板面
に対して（１１９）面（ｃ軸が基板面に対し約４８度傾
斜）が選択配向した超電導薄膜であって、ジョセフソン
接合デバイス、三端子デバイス等に極めて有効なＢｉ−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜及びその製造方法に関
する。
−Ｏ系超電導膜及びその製造方法に係り、特に、基板面
に対して（１１９）面（ｃ軸が基板面に対し約４８度傾
斜）が選択配向した超電導薄膜であって、ジョセフソン
接合デバイス、三端子デバイス等に極めて有効なＢｉ−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜及びその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】酸化物系超電導薄膜は超電導臨界温度
（Ｔｃ）が高く、トランジスタ、ジョセフソン接合デバ
イス等の電子デバイスへの応用が期待されている。酸化
物高温超電導体をこれらの各種デバイスに利用する場
合、基板上に超電導体／絶縁体／超電導体のように順次
積層した構造とする必要がある。一般に、ジョセフソン
接合デバイス、三端子デバイス等のような積層構造デバ
イスを作製する場合、超電導物性のひとつであるコヒー
レンス長（ξ）が大きいほど、デバイス作製が容易であ
ることが知られている。即ち、コヒーレンス長の長いａ
ｂ結晶面に電流が流せる構造のデバイスにすることが、
得られるデバイスの特性面から有利であり、そのために
は基板面に対して膜がａ軸又はｂ軸に配向していること
が重要である。
（Ｔｃ）が高く、トランジスタ、ジョセフソン接合デバ
イス等の電子デバイスへの応用が期待されている。酸化
物高温超電導体をこれらの各種デバイスに利用する場
合、基板上に超電導体／絶縁体／超電導体のように順次
積層した構造とする必要がある。一般に、ジョセフソン
接合デバイス、三端子デバイス等のような積層構造デバ
イスを作製する場合、超電導物性のひとつであるコヒー
レンス長（ξ）が大きいほど、デバイス作製が容易であ
ることが知られている。即ち、コヒーレンス長の長いａ
ｂ結晶面に電流が流せる構造のデバイスにすることが、
得られるデバイスの特性面から有利であり、そのために
は基板面に対して膜がａ軸又はｂ軸に配向していること
が重要である。
【０００３】ところで、従来、酸化物系超電導薄膜を製
造する方法としては、スパッタリング法等の物理的気相
成長法（ＰＶＤ法）及び化学的気相成長法（ＣＶＤ法）
が知られている。これらのうち、ＰＶＤ法では成膜速度
の下限が比較的ＣＶＤ法における下限より大きく、ＰＶ
Ｄ法で速度を小さくすると成膜速度及び成膜組成が一定
しないという欠点がある。一方、ＣＶＤ法はＰＶＤ法に
比べ、製造装置に要する経費、大型化への容易性、高い
スループット等の多くの有利な特長を持っている。
造する方法としては、スパッタリング法等の物理的気相
成長法（ＰＶＤ法）及び化学的気相成長法（ＣＶＤ法）
が知られている。これらのうち、ＰＶＤ法では成膜速度
の下限が比較的ＣＶＤ法における下限より大きく、ＰＶ
Ｄ法で速度を小さくすると成膜速度及び成膜組成が一定
しないという欠点がある。一方、ＣＶＤ法はＰＶＤ法に
比べ、製造装置に要する経費、大型化への容易性、高い
スループット等の多くの有利な特長を持っている。
【０００４】このようなことから、酸化物系超電導薄膜
は、ＣＶＤ法により製造するのが工業的に有利である。
は、ＣＶＤ法により製造するのが工業的に有利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述の如く、酸化物系
超電導薄膜を各種デバイスに利用する場合、基板面に対
して膜の配向がａ軸又はｂ軸、もしくは、それらに準じ
た配向であることが望ましいが、酸化物系超電導薄膜は
その結晶構造の大きな異方性から、ｃ軸配向し易く、特
にＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜はｃ軸配向
し易かった。即ち、酸化物高温超電導体の大きな異方性
のために、酸化物高温超電導体のコヒーレンス長は、ａ
ｂ軸方向に長く、ｃ軸方向に短いという特性を持ってい
る。これがｃ軸配向膜を使って積層構造にしたデバイス
の特性向上にとって大きな問題点となっていた。従っ
て、積層構造にしたデバイスに流す超電導電流がコヒー
レンス長の長いａｂ軸方向に流れるように配向した酸化
物高温超電導薄膜及びその製造技術が望まれていた。
超電導薄膜を各種デバイスに利用する場合、基板面に対
して膜の配向がａ軸又はｂ軸、もしくは、それらに準じ
た配向であることが望ましいが、酸化物系超電導薄膜は
その結晶構造の大きな異方性から、ｃ軸配向し易く、特
にＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜はｃ軸配向
し易かった。即ち、酸化物高温超電導体の大きな異方性
のために、酸化物高温超電導体のコヒーレンス長は、ａ
ｂ軸方向に長く、ｃ軸方向に短いという特性を持ってい
る。これがｃ軸配向膜を使って積層構造にしたデバイス
の特性向上にとって大きな問題点となっていた。従っ
て、積層構造にしたデバイスに流す超電導電流がコヒー
レンス長の長いａｂ軸方向に流れるように配向した酸化
物高温超電導薄膜及びその製造技術が望まれていた。
【０００６】しかして、従来において、スパッタリング
法によりａ軸又はｂ軸が優先的に配向したＢｉ−Ｓｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜を形成した例、或いは、ス
パッタリング法や蒸着法により（１１９）面や（１１
７）面が優先的に配向したＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
系超電導薄膜を形成した例はあるが、そのいずれもｃ軸
配向成分が混在しており、完全な配向膜とはいえなかっ
た。また、Ｔｃ、結晶性等に関しても、デバイスに適し
た特性とは言えなかった。
法によりａ軸又はｂ軸が優先的に配向したＢｉ−Ｓｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜を形成した例、或いは、ス
パッタリング法や蒸着法により（１１９）面や（１１
７）面が優先的に配向したＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
系超電導薄膜を形成した例はあるが、そのいずれもｃ軸
配向成分が混在しており、完全な配向膜とはいえなかっ
た。また、Ｔｃ、結晶性等に関しても、デバイスに適し
た特性とは言えなかった。
【０００７】このようなことから、Ｔｃ、結晶性等の特
性に優れ、かつ選択的にａ軸又はｂ軸配向した薄膜、或
いは選択的に（１１９）又は（１１７）配向した薄膜、
及びその製造技術が望まれていた。
性に優れ、かつ選択的にａ軸又はｂ軸配向した薄膜、或
いは選択的に（１１９）又は（１１７）配向した薄膜、
及びその製造技術が望まれていた。
【０００８】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
もので、ジョセフソン接合デバイス、三端子デバイス等
の作製に極めて好適な、基板面に対して選択的に（１１
９）面が配向し、かつ、Ｔｃ、結晶性等の特性に優れた
Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜およびその製
造方法を提供することを目的とする。
もので、ジョセフソン接合デバイス、三端子デバイス等
の作製に極めて好適な、基板面に対して選択的に（１１
９）面が配向し、かつ、Ｔｃ、結晶性等の特性に優れた
Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜およびその製
造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１のＢｉ−Ｓｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜は、ペロブスカイト構造を
持ったＡＢＯ3 型酸化物の［１１０］単結晶よりなる基
板に成膜されたＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄
膜であって、該基板面に対して（１１９）面が選択的に
成長していることを特徴とする。
Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜は、ペロブスカイト構造を
持ったＡＢＯ3 型酸化物の［１１０］単結晶よりなる基
板に成膜されたＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄
膜であって、該基板面に対して（１１９）面が選択的に
成長していることを特徴とする。
【００１０】請求項２のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系
超電導薄膜は、請求項１のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
系超電導薄膜において、前記基板面が［１１０］に対し
て＜１１０＞方向に２〜１０度傾斜していることを特徴
とする。
超電導薄膜は、請求項１のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
系超電導薄膜において、前記基板面が［１１０］に対し
て＜１１０＞方向に２〜１０度傾斜していることを特徴
とする。
【００１１】請求項３のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系
超電導薄膜は、請求項１又は請求項２のＢｉ−Ｓｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜において、前記ＡＢＯ3 型酸
化物として、特に、ＳｒＴｉＯ3 ，ＮｄＧａＯ3 ，Ｌａ
ＡｌＯ3 又はＹＡｌＯ3 を選択することを特徴とする。
超電導薄膜は、請求項１又は請求項２のＢｉ−Ｓｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜において、前記ＡＢＯ3 型酸
化物として、特に、ＳｒＴｉＯ3 ，ＮｄＧａＯ3 ，Ｌａ
ＡｌＯ3 又はＹＡｌＯ3 を選択することを特徴とする。
【００１２】請求項４のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系
超電導薄膜の製造方法は、ペロブスカイト構造を持った
ＡＢＯ3 型酸化物の［１１０］単結晶よりなる基板に、
化学的気相成長法により該基板面に対して（１１９）面
を選択的に成長させることを特徴とする。
超電導薄膜の製造方法は、ペロブスカイト構造を持った
ＡＢＯ3 型酸化物の［１１０］単結晶よりなる基板に、
化学的気相成長法により該基板面に対して（１１９）面
を選択的に成長させることを特徴とする。
【００１３】請求項５のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系
超電導薄膜の製造方法は、請求項４の方法において、化
学的気相成長法における成膜温度が６００〜８２０℃で
あることを特徴とする。
超電導薄膜の製造方法は、請求項４の方法において、化
学的気相成長法における成膜温度が６００〜８２０℃で
あることを特徴とする。
【００１４】以下に本発明を詳細に説明する。
【００１５】本発明のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超
電導膜を構成するＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導
体としては、例えば、 Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ1 Ｃｕ2 Ｏx Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏy 等の化学組成を有するものが挙げられる。また、Ｔｃ
（臨界温度）を向上させるために、上記組成に更にＰｂ
が一部含まれたものであっても良い。
電導膜を構成するＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導
体としては、例えば、 Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ1 Ｃｕ2 Ｏx Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏy 等の化学組成を有するものが挙げられる。また、Ｔｃ
（臨界温度）を向上させるために、上記組成に更にＰｂ
が一部含まれたものであっても良い。
【００１６】しかして、このような本発明のＢｉ−Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜は、面指数［１１０］のペ
ロブスカイト構造酸化物（ＡＢＯ3 型）の単結晶基板上
に、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）により成膜される。
−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜は、面指数［１１０］のペ
ロブスカイト構造酸化物（ＡＢＯ3 型）の単結晶基板上
に、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）により成膜される。
【００１７】本発明で使用されるペロブスカイト構造の
基板としては、高品質の薄膜を製造するには、ＳｒＴｉ
Ｏ3 ，ＮｄＧａＯ3 ，ＬａＡｌＯ3 ，ＹＡｌＯ3 などが
好適である。より高品質な薄膜を得るためには（１１
０）から＜１１０＞方向に２〜１０度傾斜した結晶面で
あることが望ましい。なお、本明細書において＜１１０
＞の下線は、数字の上の線を示す。
基板としては、高品質の薄膜を製造するには、ＳｒＴｉ
Ｏ3 ，ＮｄＧａＯ3 ，ＬａＡｌＯ3 ，ＹＡｌＯ3 などが
好適である。より高品質な薄膜を得るためには（１１
０）から＜１１０＞方向に２〜１０度傾斜した結晶面で
あることが望ましい。なお、本明細書において＜１１０
＞の下線は、数字の上の線を示す。
【００１８】以下に本発明のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｏ系超電導薄膜の製造方法について説明する。
Ｏ系超電導薄膜の製造方法について説明する。
【００１９】本発明のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超
電導薄膜は、化学組成に従った夫々の原料ガス、キャリ
アガス、酸化性ガスを用いて、前述のペロブスカイト構
造を持ったＡＢＯ3 型酸化物の［１１０］単結晶上に薄
膜を堆積するＣＶＤ法によって製造する。
電導薄膜は、化学組成に従った夫々の原料ガス、キャリ
アガス、酸化性ガスを用いて、前述のペロブスカイト構
造を持ったＡＢＯ3 型酸化物の［１１０］単結晶上に薄
膜を堆積するＣＶＤ法によって製造する。
【００２０】本発明で用いる原料ガスとしては、Ｂｉ，
Ｓｒ，Ｃａ，Ｃｕ，等の各々の有機金属錯体が挙げられ
る。有機金属錯体の有機部分、即ち、錯体の配位子とし
ては、アセチルアセトン（以下、「ａｃａｃ」と略
記）、ジピバロイルメタン（以下、「ＤＰＭ」と略
記）、シクロペンタジエン、その他下記構造式で示され
る化合物が挙げられる。
Ｓｒ，Ｃａ，Ｃｕ，等の各々の有機金属錯体が挙げられ
る。有機金属錯体の有機部分、即ち、錯体の配位子とし
ては、アセチルアセトン（以下、「ａｃａｃ」と略
記）、ジピバロイルメタン（以下、「ＤＰＭ」と略
記）、シクロペンタジエン、その他下記構造式で示され
る化合物が挙げられる。
【００２１】Ｒ−ＣＯ−ＣＨ2 −ＣＯ−Ｃ（ＣＨ3 ）3 （式中、Ｒは炭素数１〜４のフッ素化低級アルキル基を
示す。）これらの配位子を用いた場合には、金属錯体の
合成及び単離が容易であるため、原料ガスの調製に極め
て有利である。また有機金属錯体自体の蒸気圧が低いた
め、比較的高いため、ＣＶＤ用原料ガスとして最適であ
る。その他、配位子としては、フェニル基（以下、「ｐ
ｈ」と略記）、メチル基（以下、「Ｍｅ」と略記）、エ
チル基（以下、「Ｅｔ」と略記）等のアルキル基、アリ
ール基も適用可能である。なお、上記構造式中Ｒで示さ
れるフッ素化低級アルキル基としては、具体的にはトリ
フルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基（以下、
「ＰＰＭ」と略記）、ヘプタフルオロプロピル基等が挙
げられる。
示す。）これらの配位子を用いた場合には、金属錯体の
合成及び単離が容易であるため、原料ガスの調製に極め
て有利である。また有機金属錯体自体の蒸気圧が低いた
め、比較的高いため、ＣＶＤ用原料ガスとして最適であ
る。その他、配位子としては、フェニル基（以下、「ｐ
ｈ」と略記）、メチル基（以下、「Ｍｅ」と略記）、エ
チル基（以下、「Ｅｔ」と略記）等のアルキル基、アリ
ール基も適用可能である。なお、上記構造式中Ｒで示さ
れるフッ素化低級アルキル基としては、具体的にはトリ
フルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基（以下、
「ＰＰＭ」と略記）、ヘプタフルオロプロピル基等が挙
げられる。
【００２２】原料ガスとして用いられる具体的な有機金
属錯体としては、次のものを挙げることができる。 Ｂｉ（ｐｈ）3 ，Ｂｉ（ＤＰＭ）3 ，ＢｉＭｅ3 ，Ｂｉ
Ｅｔ3 ，Ｂｉアルコラート，Ｓｒ（ＤＰＭ）2 ，Ｓｒ
（ＰＰＭ）2 ，Ｃａ（ＤＰＭ）2 ，Ｃａ（ＰＰＭ）2 ，
Ｃｕ（ＤＰＭ）2 ，Ｃｕ（ＰＰＭ）2 ，Ｃｕ（ａｃａ
ｃ）2 本発明で原料ガスを反応器に供給するのに用いられるキ
ャリアガスとしては、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ等の不活性ガ
ス、その他Ｎ2 等が挙げられる。
属錯体としては、次のものを挙げることができる。 Ｂｉ（ｐｈ）3 ，Ｂｉ（ＤＰＭ）3 ，ＢｉＭｅ3 ，Ｂｉ
Ｅｔ3 ，Ｂｉアルコラート，Ｓｒ（ＤＰＭ）2 ，Ｓｒ
（ＰＰＭ）2 ，Ｃａ（ＤＰＭ）2 ，Ｃａ（ＰＰＭ）2 ，
Ｃｕ（ＤＰＭ）2 ，Ｃｕ（ＰＰＭ）2 ，Ｃｕ（ａｃａ
ｃ）2 本発明で原料ガスを反応器に供給するのに用いられるキ
ャリアガスとしては、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ等の不活性ガ
ス、その他Ｎ2 等が挙げられる。
【００２３】また、本発明で用いられる酸化性ガスとし
ては、Ｏ2 ，Ｏ3 ，Ａｉｒ，Ｎ2 Ｏ，ＮＯ，ＮＯ2 等が
挙げられる。更に、酸化力を高めるために、レーザーや
ランプを光源とする可視光や紫外光を酸化性ガスと併用
することや、上記酸化性ガスをプラズマ化することも可
能である。これらの酸化性ガスの全ガス中の分圧は、
０．０１〜７６０ｔｏｒｒ、特に１〜１００ｔｏｒｒと
するのが好ましい。
ては、Ｏ2 ，Ｏ3 ，Ａｉｒ，Ｎ2 Ｏ，ＮＯ，ＮＯ2 等が
挙げられる。更に、酸化力を高めるために、レーザーや
ランプを光源とする可視光や紫外光を酸化性ガスと併用
することや、上記酸化性ガスをプラズマ化することも可
能である。これらの酸化性ガスの全ガス中の分圧は、
０．０１〜７６０ｔｏｒｒ、特に１〜１００ｔｏｒｒと
するのが好ましい。
【００２４】成膜温度は３００〜９００℃、特にＴｃ、
結晶性の向上の観点から、６００〜８２０℃とするのが
好ましい。成膜温度が３００℃未満では原料ガスの分解
が困難となり、また、９００℃を超えると薄膜の溶融が
起こるため、薄膜の品質の劣化を招き好ましくない。成
膜速度は特に制限はないが、１００〜０．１ｎｍ／ｍｉ
ｎとするのが好ましい。
結晶性の向上の観点から、６００〜８２０℃とするのが
好ましい。成膜温度が３００℃未満では原料ガスの分解
が困難となり、また、９００℃を超えると薄膜の溶融が
起こるため、薄膜の品質の劣化を招き好ましくない。成
膜速度は特に制限はないが、１００〜０．１ｎｍ／ｍｉ
ｎとするのが好ましい。
【００２５】このようにして得られる本発明のＢｉ−Ｓ
ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜の膜厚は、通常の場合、
１０〜１０００ｎｍ程度とするのが好ましい。
ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜の膜厚は、通常の場合、
１０〜１０００ｎｍ程度とするのが好ましい。
【００２６】このような本発明のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｏ系超電導膜は、一般にＴｃが５０〜１００Ｋの高
特性超電導体であり、基板面に対して（１１９）面が選
択的に成長しているため、各種デバイスに極めて有用で
ある。
ｕ−Ｏ系超電導膜は、一般にＴｃが５０〜１００Ｋの高
特性超電導体であり、基板面に対して（１１９）面が選
択的に成長しているため、各種デバイスに極めて有用で
ある。
【００２７】
【作用】ペロブスカイト構造を持ったＡＢＯ3 型酸化物
の［１１０］単結晶よりなる基板を用いることにより、
ＣＶＤ法により容易に、基板面に対して（１１９）面が
選択的に成長したＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導
薄膜を得ることができる。
の［１１０］単結晶よりなる基板を用いることにより、
ＣＶＤ法により容易に、基板面に対して（１１９）面が
選択的に成長したＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導
薄膜を得ることができる。
【００２８】特に、請求項２、請求項３及び請求項５に
よれば、より一層高品質のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
系超電導薄膜が得られる。
よれば、より一層高品質のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
系超電導薄膜が得られる。
【００２９】
【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的
に説明する。なお、以下において、ガス流量はｃｃ／ｍ
ｉｎを１ａｔｍ，２５℃に換算した値ｓｃｃｍで示す。
に説明する。なお、以下において、ガス流量はｃｃ／ｍ
ｉｎを１ａｔｍ，２５℃に換算した値ｓｃｃｍで示す。
【００３０】実施例１ 原料ガスとして下記表１のものを用い、表２に示す基板
及び成膜条件でＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜
の製造を行なった。
及び成膜条件でＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜
の製造を行なった。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】その結果、約６時間の成膜で約１９００Å
（１９０ｎｍ）厚さの膜を形成することができた。得ら
れたＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜の物性は下
記の通りであった。
（１９０ｎｍ）厚さの膜を形成することができた。得ら
れたＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜の物性は下
記の通りであった。
【００３４】 化学組成 ：Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ1 Ｃｕ2 Ｏx 臨界温度（Ｔｃ）：約６３Ｋ ＸＲＤスペクトル：図１に示す如く、（１１９）の面指
数に対応するピークのみ。
数に対応するピークのみ。
【００３５】図２に得られたＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｏ系超電導薄膜の抵抗−温度特性を示す。図中、（ａ）
は＜１００＞方向に電流を流した場合、（ｂ）は、＜１
１０＞方向に電流を流した場合で、いずれもＴｃが約６
３Ｋであることがわかる。しかも、選択的に（１１９）
配向しているために、電流の流す方向（（ａ）と
（ｂ））が変わると、常電導状態での電気抵抗に約５倍
の差が認められる。
Ｏ系超電導薄膜の抵抗−温度特性を示す。図中、（ａ）
は＜１００＞方向に電流を流した場合、（ｂ）は、＜１
１０＞方向に電流を流した場合で、いずれもＴｃが約６
３Ｋであることがわかる。しかも、選択的に（１１９）
配向しているために、電流の流す方向（（ａ）と
（ｂ））が変わると、常電導状態での電気抵抗に約５倍
の差が認められる。
【００３６】図３には得られたＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−Ｏ系超電導薄膜の表面の走査型電子顕微鏡写真を示
す。約４８度傾斜した板状の結晶粒のみが認められ、選
択的に（１１９）配向していることがわかる。
−Ｏ系超電導薄膜の表面の走査型電子顕微鏡写真を示
す。約４８度傾斜した板状の結晶粒のみが認められ、選
択的に（１１９）配向していることがわかる。
【００３７】実施例２ ［１１０］から＜１１０＞方向に約５度傾斜した表面を
持つＳｒＴｉＯ3 基板を用いたこと以外は実施例１と同
様にして成膜を行ない、得られたＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｏ系超電導薄膜のＸＲＤスペクトルを図４に、抵抗
−温度特性を図５に、走査型電子線顕微鏡写真を図６に
それぞれ示す。
持つＳｒＴｉＯ3 基板を用いたこと以外は実施例１と同
様にして成膜を行ない、得られたＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｏ系超電導薄膜のＸＲＤスペクトルを図４に、抵抗
−温度特性を図５に、走査型電子線顕微鏡写真を図６に
それぞれ示す。
【００３８】これらの結果から、次のことが明らかであ
る。即ち、図４に示すように、ＸＲＤスペクトルでは
（１１９）の面指数に対応したピークのみで、ピーク強
度は実施例１で作製した薄膜より約７倍強くなってい
た。これは、図６の走査型電子線顕微鏡写真に示すよう
に、各結晶粒のサイズが大きくなり、しかも結晶粒の面
内での結晶方位がそろったためであることがわかる。即
ち、ＳｒＴｉＯ3 基板表面を［１１０］から＜１１０＞
方向に約５度傾斜したために、基板表面に原子レベルの
ステップが＜１１０＞方向に形成され、これが結晶性の
改善によい影響を及ぼしたためであろう。
る。即ち、図４に示すように、ＸＲＤスペクトルでは
（１１９）の面指数に対応したピークのみで、ピーク強
度は実施例１で作製した薄膜より約７倍強くなってい
た。これは、図６の走査型電子線顕微鏡写真に示すよう
に、各結晶粒のサイズが大きくなり、しかも結晶粒の面
内での結晶方位がそろったためであることがわかる。即
ち、ＳｒＴｉＯ3 基板表面を［１１０］から＜１１０＞
方向に約５度傾斜したために、基板表面に原子レベルの
ステップが＜１１０＞方向に形成され、これが結晶性の
改善によい影響を及ぼしたためであろう。
【００３９】図５において、（ａ）は＜１００＞方向に
電流を流した場合で、（ｂ）は＜１１０＞方向に電流を
流した場合の特性である。Ｔｃはどちらの方向でも６３
Ｋであった。しかも、常電導状態における電気抵抗の異
方性は２０倍となっており、実施例１のＢｉ−Ｓｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜に比べて大きくなっていた。
これは実施例１のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導
薄膜に比べ、結晶性が向上したためである。
電流を流した場合で、（ｂ）は＜１１０＞方向に電流を
流した場合の特性である。Ｔｃはどちらの方向でも６３
Ｋであった。しかも、常電導状態における電気抵抗の異
方性は２０倍となっており、実施例１のＢｉ−Ｓｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜に比べて大きくなっていた。
これは実施例１のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導
薄膜に比べ、結晶性が向上したためである。
【００４０】実施例３ ［１１０］から＜１１０＞方向に約５度傾斜した表面を
持つＳｒＴｉＯ3 基板を用い、成膜温度８００℃で作製
したこと以外は実施例１と同様にして成膜を行なった。
得られたＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜の抵
抗−温度特性を図７に示す。なお、ＸＲＤスペクトル、
薄膜の表面形状は実施例２のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｏ系超電導薄膜と同様であった。
持つＳｒＴｉＯ3 基板を用い、成膜温度８００℃で作製
したこと以外は実施例１と同様にして成膜を行なった。
得られたＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜の抵
抗−温度特性を図７に示す。なお、ＸＲＤスペクトル、
薄膜の表面形状は実施例２のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｏ系超電導薄膜と同様であった。
【００４１】図７に示すように、本実施例のＢｉ−Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜は、その抵抗−温度特性
が向上していることがわかる。即ち、臨界温度Ｔｃは、
＜１００＞方向に電流を流した場合（（ａ））には約７
０Ｋで、＜１１０＞方向に電流を流した場合（（ｂ））
には約６５Ｋであった。しかも、常電導状態における電
気抵抗の異方性は約２００倍であった。
−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜は、その抵抗−温度特性
が向上していることがわかる。即ち、臨界温度Ｔｃは、
＜１００＞方向に電流を流した場合（（ａ））には約７
０Ｋで、＜１１０＞方向に電流を流した場合（（ｂ））
には約６５Ｋであった。しかも、常電導状態における電
気抵抗の異方性は約２００倍であった。
【００４２】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のＢｉ−Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜及びその製造方法によれ
ば、各種デバイス材料として有用な、基板面に対して
（１１９）面が選択的に成長したＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｏ系超電導膜が、酸化物系超電導薄膜の成膜方法と
して工業的に有利なＣＶＤ法により提供される。
−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導膜及びその製造方法によれ
ば、各種デバイス材料として有用な、基板面に対して
（１１９）面が選択的に成長したＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｏ系超電導膜が、酸化物系超電導薄膜の成膜方法と
して工業的に有利なＣＶＤ法により提供される。
【００４３】特に、請求項２、請求項３及び請求項５に
よれば、より一層高品質のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
系超電導薄膜が得られる。
よれば、より一層高品質のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
系超電導薄膜が得られる。
【図１】実施例１で得られたＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｏ系超電導薄膜のＸＲＤスペクトル線図である。
Ｏ系超電導薄膜のＸＲＤスペクトル線図である。
【図２】実施例１で得られた抵抗−温度特性を示すグラ
フである。
フである。
【図３】実施例１で得られたＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｏ系超電導薄膜の結晶構造を示す電子顕微鏡写真（３万
倍）である。
Ｏ系超電導薄膜の結晶構造を示す電子顕微鏡写真（３万
倍）である。
【図４】実施例２で得られたＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｏ系超電導薄膜のＸＲＤスペクトル線図である。
Ｏ系超電導薄膜のＸＲＤスペクトル線図である。
【図５】実施例２で得られた抵抗−温度特性を示すグラ
フである。
フである。
【図６】実施例２で得られたＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｏ系超電導薄膜の結晶構造を示す電子顕微鏡写真（３万
倍）である。
Ｏ系超電導薄膜の結晶構造を示す電子顕微鏡写真（３万
倍）である。
【図７】実施例３で得られた抵抗−温度特性を示すグラ
フである。
フである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩原 融 東京都江東区東雲１丁目14番３号 財団法 人国際超電導産業技術研究センター超電導 工学研究所内 (72)発明者 杉本 常実 東京都江東区東雲１丁目14番３号 財団法 人国際超電導産業技術研究センター超電導 工学研究所内 (72)発明者 久保田 伸彦 東京都江東区東雲１丁目14番３号 財団法 人国際超電導産業技術研究センター超電導 工学研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 ペロブスカイト構造を持ったＡＢＯ3 型
酸化物の［１１０］単結晶よりなる基板に成膜されたＢ
ｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜であって、該基
板面に対して（１１９）面が選択的に成長しているＢｉ
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜。 - 【請求項２】 前記基板面が［１１０］に対して＜１１
０＞方向に２〜１０度傾斜していることを特徴とする請
求項１に記載のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄
膜。 - 【請求項３】 前記ＡＢＯ3 型酸化物がＳｒＴｉＯ3 ，
ＮｄＧａＯ3 ，ＬａＡｌＯ3 又はＹＡｌＯ3 であること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＢｉ−Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜。 - 【請求項４】 ペロブスカイト構造を持ったＡＢＯ3 型
酸化物の［１１０］単結晶よりなる基板に、化学的気相
成長法により該基板面に対して（１１９）面を選択的に
成長させることを特徴とするＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｏ系超電導薄膜の製造方法。 - 【請求項５】 前記化学的気相成長法における成膜温度
が６００〜８２０℃であることを特徴とする請求項４に
記載のＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜の製造
方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3255206A JP2606025B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜及びその製造方法 |
| US07/950,127 US5342826A (en) | 1991-10-02 | 1992-09-24 | Bi-Sr-Ca-Cu-O superconducting thin film |
| DE69228035T DE69228035T2 (de) | 1991-10-02 | 1992-10-01 | Dünne, supraleitende Schicht aus Bi-Sr-Ca-Cu-O-Typ-Oxid |
| EP92116834A EP0535676B1 (en) | 1991-10-02 | 1992-10-01 | Bi-Sr-Ca-Cu-O system superconducting thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3255206A JP2606025B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0597589A true JPH0597589A (ja) | 1993-04-20 |
| JP2606025B2 JP2606025B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=17275499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3255206A Expired - Fee Related JP2606025B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導薄膜及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2606025B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH059100A (ja) * | 1991-06-28 | 1993-01-19 | Nec Corp | 酸化物超電導薄膜合成方法 |
-
1991
- 1991-10-02 JP JP3255206A patent/JP2606025B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH059100A (ja) * | 1991-06-28 | 1993-01-19 | Nec Corp | 酸化物超電導薄膜合成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2606025B2 (ja) | 1997-04-30 |
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