DE69115775T2 - Prozess zur Abscheidung einer anderen Dünnschicht auf einen oxydischen Supraleiter - Google Patents

Prozess zur Abscheidung einer anderen Dünnschicht auf einen oxydischen Supraleiter

Info

Publication number
DE69115775T2
DE69115775T2 DE69115775T DE69115775T DE69115775T2 DE 69115775 T2 DE69115775 T2 DE 69115775T2 DE 69115775 T DE69115775 T DE 69115775T DE 69115775 T DE69115775 T DE 69115775T DE 69115775 T2 DE69115775 T2 DE 69115775T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thin film
oxide superconductor
oxide
superconductor
laser beam
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69115775T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69115775D1 (de
Inventor
Michitomo Iiyama
Mitsuchika Saitoh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Application granted granted Critical
Publication of DE69115775D1 publication Critical patent/DE69115775D1/de
Publication of DE69115775T2 publication Critical patent/DE69115775T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/01—Manufacture or treatment
    • H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0661—Processes performed after copper oxide formation, e.g. patterning
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/01—Manufacture or treatment
    • H10N60/0884—Treatment of superconductor layers by irradiation, e.g. ion-beam, electron-beam, laser beam or X-rays
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/01—Manufacture or treatment
    • H10N60/0912—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices
    • H10N60/0941—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices comprising high-Tc ceramic materials
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
    • Y10S505/725—Process of making or treating high tc, above 30 k, superconducting shaped material, article, or device
    • Y10S505/73—Vacuum treating or coating
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
    • Y10S505/725—Process of making or treating high tc, above 30 k, superconducting shaped material, article, or device
    • Y10S505/73—Vacuum treating or coating
    • Y10S505/731—Sputter coating
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
    • Y10S505/725—Process of making or treating high tc, above 30 k, superconducting shaped material, article, or device
    • Y10S505/73—Vacuum treating or coating
    • Y10S505/732—Evaporative coating with superconducting material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Description

    Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung einer Dünnschicht auf einer Dünnschicht aus einem oxidischen Supraleiter und insbesondere ein Verfahren zur Verbesserung der Kristallinität der Oberfläche der Dünnschicht aus dem oxidischen Supraleiter, so daß eine weitere Dünnschicht epitaktisch auf der Oberfläche des oxidischen Supraleiters aufwächst.
    • Beschreibung des verwandten Gebietes
  • Ein supraleitendes Verbundoxid aus (La, Sr)&sub2;CUO&sub4;, welches bei 30 K Supraleitung zeigt, wurde 1986 von Bednorz und Müller entdeckt (Z. Phys. B64, 1986 Seite 189). Ein weiteres supraleitendes Material aus YBa&sub2;Cu&sub3;O7-δ mit einer kritischen Temperatur von ungefährt 90 K wurde 1987 von C.W. Chu et al. entdeckt (Physical Review letters, Vol. 58 Nr. 9, Seite 908), während Maeda et al. das supraleitende Material vom sogenannten Wismuth-Typ aus Bi-Sr-Ca-Cu-O entdeckte (Japanese Journal of Applied Physics. Vol. 27, Nr. 2, Seiten 1209 bis 1210). Es wurden auch weitere Hochtemperatur-Verbundoxidsysteme beschrieben.
  • Von diesen supraleitenden Verbundoxiden wird angenommen, daß sie in elektronischen Bauteilen, wie z.B. Josephson- Bauelementen oder supraleitenden Transistoren aufgrund ihrer hohen kritischen Temperatur Tc eingesetzt werden können. Zur Verwirklichung derartiger elektronischer Bauteile ist es unabdingbar, eine Vielzahl von Dünnschichten aus oxidischem Supraleiter nacheinander auf einem Substrat abzuscheiden. So müssen z. B. im Falle des sogenannten Josephson-Tunnelübergangs mit einem Schichtaufbau aus Supraleiter/Nicht-Supraleiter/Supraleiter wenigstens drei Schichten nacheinander auf einem Substrat aufgebracht werden, und zwar eine erste supraleitende Dünnschicht, eine nicht-supraleitende Dünnschicht und eine weitere Dünnschicht aus einem zweiten Supraleiter. Beim Josephson-Tunnelübergang wird die Dicke der nicht- supraleitenden Schicht bestimmt von der Kohärenzlänge des verwendeten Supraleilers. Im Falle einer Dünnschicht aus einem oxidischen Supraleiter muß jedoch die Dicke der nicht-supraleitenden Schicht im Bereich von einigen Nanometern (nm) liegen, da die Kohärenzlänge des oxidischen Supraleiters sehr klein ist, so daß es erforderlich ist, eine äußerst dünne nicht-supraleitende Schicht herzustellen.
  • Um einen Josephson-Übergang mit hoher Leistungsfähigkeit zu erhalten, muß eine derartig dünne, nicht-supraleitende Schicht eine Kristallinität sehr hoher Qualität aufweisen. Aus der Sicht der Leistungsfähigkeit elektronischer Bauteile ist es vorteilhaft, wenn alle die Dünnschichten des Aufbaus aus Supraleiter/Nicht-Supraleiter/Supraleiter eine hochqualitative Kristallinität aufweisen und vorzugsweise aus Einkristallen bestehen. Sollte nämlich eine der Dünnschichten aus einer polykristallinen oder amorphen Schicht bestehen, so sinkt die Leistungsfähigkeit eines damit hergestellten Josephson-Übergangs auf geringe Werte ab und kann sogar im schlimmsten Fall völlig ausfallen.
  • Dünnschichten mit hochqualitativer Kristallinität werden auch in Verfahren zur Herstellung supraleitender Transistoren benötigt, in denen ein Supraleiter mit einem Halbleiter kombiniert wird.
  • Es ist jedoch schwierig, einen Schichtaufbau aus Supraleiter/Nicht-Supraleiter/Supraleiter herzustellen, bei dem alle Schichten eine hochqualitative Kristallinität aufweisen, ohne die supraleitende Eigenschaft in den supraleitenden Schichten bei Verwendung der herkömmlichen Verfahren zu beeinträchtigen und zwar aus folgendem Grund:
  • Wird eine erste Dünnschicht aus einem oxidischen Supraleiter abgeschieden und Luft ausgesetzt, so wird sowohl die Supraleitfähigkeit als auch die Kristallinität beeinträchtigt bzw. zerstört bis zu einer Tiefe von ungefähr 1 nm an der Oberfläche der ersten Dünnschicht. Gemäß dem Stand der Technik wird die abgeschiedene erste Dünnschicht aus einem oxidischen Supraleiter unvermeidlich Luft ausgesetzt, da die Abscheidung der ersten Dünnschicht aus dem oxidischen Supraleiter (beispielsweise durch ein Zerstäubungsverfahren) und die Abscheidung einer weiteren darauf anzubringenden Dünnschicht (z. B. durch Vakuumverdampfung) in verschiedenen Kammern durchgeführt werden, so daß die erste Dünnschicht aus dem oxidischen Supraleiter notwenigerweise während des Transportes von einer Kammer zur anderen Kammer mit Luft in Berührung gelangt.
  • Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde gemäß dem Stand der Technik die erste Dünnschicht aus oxidischen Supraleiter bei ungefähr 700ºC in einem Ultrahoch-Vakuum von ungefähr 133 x 10&supmin;&sup9; Pa (1 x 10&supmin;&sup9; Torr) wärmebehandelt, bevor eine weitere Dünnschicht darauf abgeschieden wurde. Es wurde festgestellt, daß diese Wärmebehandlung die Kristallinität der Oberfläche der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter verbessert, So daß die darauf abzuscheidene obere Dünnschicht epitaktisch aufwachsen kann.
  • Eine derartige in einem Ultrahoch-Vakuum durchzuführende Wärmebehandlung weist jedoch noch den Nachteil auf, daß Sauerstoffatome, welche Bestandselemente der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter sind, verloren gehen, wodurch die supraleitende Eigenschaft der ersten Dünnschicht beeinträchtigt wird und im schlimmsten Fall verschwindet.
  • Die supraleitende Eigenschaft kann aufrecht erhalten werden, wenn die Wärmebehandlung in einer Sauerstoffathmosphäre durchgeführt wird. In diesem Fall wird jedoch die Kristallinität der Oberfläche der ersten Dünnschicht aus dem oxidischen Supraleiter nicht verbessert, sondern im Gegenteil verschlechtert.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung diese Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren zur Verbesserung der Kristallinität der Oberfläche der ersten Dünnschicht aus einem oxidischen Supraleiter zu schaffen, auf der eine weitere Dünnschicht abgeschieden werden kann, ohne daß die supraleitende Eigenschaft der ersten Dünnschicht beeinträchtigt wird.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Abscheidung einer weiteren Dünnschicht auf einer ersten Dünnschicht aus einem oxidischen Supraleiter, welche vorher auf einem Substrat abgeschieden worden ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter zur Verbesserung der Kristallinität der Oberfläche dieser ersten Dünnschicht mit Laserstrahlpulsen bestrahlt wird in einem Hochvakuum, das niedriger ist als 133 x 10&supmin;&sup6; Pa (1 x 10&supmin;&sup6; Torr) und vorzugsweise niedriger ist als 133 x 10&supmin;&sup8; Pa (1 x 10&supmin;&sup8; Torr) bevor die weitere Dünnschicht darauf abgeschieden wird.
  • Erfindungsgemäß soll die Wärmebehandlung durchgeführt werden in einem Vakuum, das niedriger ist als 133 x 10&supmin;&sup6; Pa (1 x 10&supmin;&sup6; Torr) . Beträgt das Vakuum nicht weniger als 133 x 10&supmin;&sup6; Pa (1 x 10&supmin;&sup6; Torr) wird keine Verbesserung der Kristallinität der Dünnschicht aus dem oxidischen Supraleiter erzielt.
  • Laserstrahlpulse gemäß der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise Hochleistungs-Laserstrahlpulse, wobei jeder Puls während einer sehr kurzen Zeit ausgesandt wird, wie es z. B. bei Excimer-Lasern der Fall ist. Erfindungsgemäß wird die Oberfläche der Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter zusammen mit der Bestrahlung durch die Laserpulse erwärmt und danach abgekühlt innerhalb sehr kurzer Zeit. Der Ausdruck "Erwärmung" bedeutet dabei eine beliebige Energiezufuhr zur Dünnschicht.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Kristallinität der Oberfläche der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter in der gleichen Weise wie gemäß dem Stand der Technik verbessert, wobei jedoch, im Gegensatz zum Stand der Technik, der in der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter enthaltene Sauerstoff nicht ausdiffundiert und nscht verloren geht, da die Erwärmung plötzlich innerhalb sehr kurzer Zeit erfolgt. Dies bedeutet, daß die behandelte dünne Sicht aus oxidischem Supraleiter ihre gute supraleitende Eigenschaft beibehält sowie eine verbesserte Kristallinität. Dies bedeutet ferner, daß eine weitere Dünnschicht, z. B. eine nicht- supraleitende Schicht, die auf der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter abgeschieden werden soll, auf dieser epitaktisch aufwachsen kann.
  • Die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Laserstrahlpulse weisen vorzugsweise eine Energiedichte pro Puls von 0,01 bis 0,1 J/cm auf. Eine Energiedichte pro Puls von nicht mehr als 0,01 J/cm² ist zu gering, um eine Verbesserung der Kristallinität der Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter zu bewirken. Eine Energiedichte pro Puls von mehr als 0,1 J/cm² hingegen führt zu einer Beschädigung der Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter.
  • Die Anzahl der Laserpulse, welche auf die Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter gerichtet werden, wird als Funktion verschiedener Faktoren festgelegt, einschließlich der Energiedichte, des Auftreffwinkels und der Oberflächenbeschaffenheit der zu behandelnen Dünnschicht. Liegt die Energiedichte pro Puls innerhalb der o. a. Bereichs, so wird die Anzahl der pro Fleck auf die Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter gerichteten Laserpulse vorzugsweise zwischen 100 Pulsen und einem Puls gewählt. In der Praxis wird die Bestrahlung mittels der Laserpulse vorzugsweise durch Überwachung einer bestrahlten Fläche der Dünnschicllt aus oxidischem Supraleiter eingestellt, z. B. mit Hilfe der Elektronenbeugungsanalyse mit hochenergetischen Elektronen (RHEED) oder der Elektronenbeugungsanalyse mit niedrigenergetischen Elektronen (LEED) oder dgl. Wird eine Vielzahl von Laserpulsen auf eine Stelle der Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter gerichtet, So sollte die Bestrahlung nicht kontinuierlich nach einem kurzen Zeitraum wiederholt werden, um zu verhindern, daß die Temperatur einer bestrahlten Stelle der Dünnschicht auf einen derartig hohen Wert ansteigt, daß Sauerstoff aus dem Kristall austreten kann.
  • Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren oxidischen Supraleiter für die erste und die zweite Dünnschicht können beliebige bekannte oxidische Supraleiter sein, einschließlich einer Y-Ba-cu-O-Verbindung, wie z. B. Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-x ( x = ± 1), einer Bi-Sr-Ca-Cu-O-Verbindung, wie z. B. Bi&sub2;Sr&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;Ox (x ungefähr 10) und einer Tl-Ba-Ca-Cu- O-Verbindung, wie z. B. Tl&sub2;Ba&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;Ox (x ungefähr 10). Von diesen Verbindungen wird Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-x bevorzugt, da daraus stabile Dünnschichten mit hoher Qualität herstellbar sind und auch Tl&sub2;Ba&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;Ox bevorzugt aufgrund der hohen kritischen Temperatur Tc. Sowohl die ersten Dünnschicht als auch die zweite Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter und die nicht-supraleitende Schicht können durch Zerstäubungsverfahren hergestellt werden. Die Arbeitsbedingungen für das Zerstäuben sind bekannt.
  • Die Dicke der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter ist nicht streng begrenzt, sondern liegt vorteilhafterweise zwischen 20 und 3000 Å und insbesondere zwischen 100 und 2000 Å. Ist die Dicke nicht größer als 20 Å ist es schwierig, eine gleichförmige Dünnschicht herzustellen. Bei einer Schicht, die dicker ist als 3000 Å lassen sich die Eigenschaften der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter kaum verbessern; sie kann zusätzlich die Ursache einer gegenseitigen Diffusion zwischen dem Substratmaterial und dem oxidischen Supraleiter sein.
  • Die oben erwähnte weitere Dünnschicht kann aus einem beliebigen nicht-supraleitenden Material bestehen, und weist vorzugsweise eine Kristallstruktur und/oder Gitterkonstanten auf, welche ähnlich demjenigen des oxidischen Supraleiters sind aus dem die ersten und die zweite Dünnschicht bestehen. So kann z. B. die nicht- supraleitende Schicht aus BaF&sub2; oder Oxiden, wie z. B. MgO, SrTiO&sub3; oder dgl. bestehen.
  • Die Dicke der nicht-supraleitenden Schicht hängt von der Kohärenzlänge des verwendeten oxidischen Supraleiters ab und liegt in der Größenordnung von einigen Nanometern (nm).
  • Im Falle eines Josephson-Übergangs wird eine zweite Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter auf der nichtsupraleitenden Dünnschicht abgeschieden. Die zweite Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter kann in gleicher Weise wie die ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter hergestellt werden. Die zweite Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter kann epitaktisch auf der nicht-supraleitenden Dünnschicht aufwachsen, welche durch die vorliegende Erfindung hergestellt worden ist, da diese Dünnschicht eine gute Kristallinität aufweist.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine nichtsupraleitende Dünnschicht mit guter Kristallinität auf einer Dünnschicht aus einem oxidischem Supraleiter hergestellt werden, und damit Josephson- Tunnelübergangseinrichtungen aus oxidischen Hochtemperatur- Supraleitern.
    • Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen beschrieben, ohne daß sie darauf beschränkt ist.
    • Beispiel 1
  • Ein Josephson-Übergang wurde auf einem Substrat aus MgO hergestellt, durch Abscheidung einer ersten Dünnschicht aus einem oxidischem Supraleiter, einer nicht-supraleitenden Dünnschicht aus BaF&sub2; und einer zweiten Dünnschicht aus dem gleichen oxidischen Supraleiter wie die erste Dünnschicht und zwar nacheinander und in dieser Reihenfolge.
  • Zuerst wurde die erste Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter aus Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-x (X ungefähr ± 1) mit einer ähnlichen Kristallstruktur wie ein Einkristall mit c- Achsausrichtung auf der (100)-Ebene eines Einkristalis aus MgO mittels eines Zerstäubungsverfahrens abgeschieden, wobei dessen Abmessung 8 mm x 10 mm betrug.
  • Die Betriebsbedingungen zur Herstellung der ersten Dünnschicht aus dem oxidischem Supraleiter wurden wie folgt gewählt:
  • Zusammensetzung des Targets: Y:Ba:Cu = 1:2:3 (Atomverhältnis);
  • Substrattemperatur: 700ºC für eine Schicht mit c-Achsausrichtung
  • Zerstäubungsgas: Ar: 90 %
  • O&sub2;: 10 %
  • Gasdruck: 399 x 10&supmin;² Pa
  • (3 x 10&supmin;² Torr)
  • Dicke der ersten Schicht: 300 nm
  • Das so erhaltene Substrat mit der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter wurde von der Zerstäubungskammer zu einer Vakuum-Verdampfungskammer befördert, wonach die Oberfläche der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter mit Laserpulen unter den folgenden Bedingungen bestrahlt wurde:
  • Gasdruck in der Kammer: 133 x 10&supmin;&sup9; Pa
  • (1 x 10&supmin;&sup9; Torr)
  • verwendeter Laser: KrF-Excimer-Laser
  • Wellenlänge: 248 nm
  • Energiedichte: 0,02 J/cm² (auf der Oberfläche der Dünnschicht)
  • Pulszahl: 3 bis 5 Pulse pro Fleck
  • Bei dieser Oberflächenbehandlung wurde der Laserstrahl derart geführt, daß die Laserstrahlpulse auf verschiedene Stellen auf der Oberfläche der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter gerichtet wurden. Die Anzahl der Laserpulse wurde bestimmt durch Überwachung der Oberfläche mittels des LEED-Verfahrens und zwar derart, daß die erste Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter eine gute Kristallinität aufwies.
  • Nachdem die Substrattemperatur auf 200ºC erhöht wurde, wurde eine nicht-supraleitende dünne Zwischenschicht aus BaF&sub2; auf der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter durch ein Vakuum-Verdampfungsverfahren abgeschieden. Die Betriebsbedingungen bei der Herstellung der Dünnschicht aus BaF&sub2; wurden wie folgt gewählt:
  • Substrattemperatur: 200ºC
  • Gasdruck (Vakuum) : (1 x 10&supmin;&sup9; Torr)
  • Dicke der BaF&sub2;-Schicht: 5 nm
  • Es wurde bestätigt durch das LEED-Verfahren, daß die Dünnschicht aus BaF&sub2; beinah die gute Qualität eines Einkristalls aufwies.
  • Zur Bestimmung der kritischen Temperatur Tc der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter wurde die Dünnschicht teilweise entfernt und Elektroden mit Silberpaste angelötet. Die kritische Temperatur Tc der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter wurde mit der herkömmlichen Vier-Proben-Methode zu 85 K bestimmt.
    • Beispiel 2
  • Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß die Dicke der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter statt 300 nm nun 200 nm betrug und daß die Dicke der nicht- supraleitenden Dünnschicht aus BaF&sub2; anstelle von 5 nm nun 3 nm betrug und daß der folgende Verfahrensschritt durchgeführt wurde:
  • Nach der Abscheidung der Dünnschicht aus BaF&sub2; wurde die zweite Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter aus Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-x auf der erhaltenen Dünnschicht aus BaF&sub2; mittels eines Excimer-Laser-Abscheideverfahrens in der gleichen Kammer abgeschieden. Die Betriebsbedingungen zur Herstellung der zweiten Dünnschicht wurden wie folgt gewählt:
  • Substrattemperatur: 700ºC
  • Gasdruck (Vakuum) : 399 x 10&supmin;&sup9; Pa (3 x 10&supmin;&sup9; Torr)
  • Dicke der BaE&sub2;-Schicht: 200 nm
  • Die kritische Temperatur Tc der zweiten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter wurde mit dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 zu 80 K bestimmt.

Claims (15)

1. Verfahren zur Abscheidung einer weiteren Dünnschicht auf einer ersten Dünnschicht aus einem oxidischen Supraleiter, welche vorher auf einem Substrat abgeschieden worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter zur Verbesserung der Kristallinität der Oberfläche dieser ersten Dünnschicht mit Laserstrahlpulsen bestrahlt wird in einem Hochvakuum von weniger als 1,33 x 10&supmin;&sup4; Pa (1 x 10&supmin;&sup6; Torr), bevor die weitere Dünnschicht darauf abgeschieden wird.
2 Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die weitere Dünnschicht aus einem nicht-supraleitenden Material besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die weitere Dünnschicht aus einem nicht-supraleitenden Material besteht mit einer Kristallstruktur und/oder Gitterkonstanten, die ähnlich sind denjenigen des oxidischen Supraleiters, aus dem die erste Dünnschicht besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die weitere Dünnschicht aus BaF&sub2; besteht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die weitere Dünnschicht eine Dicke von mehreren Nanometern (nm) aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die weitere Dünnschicht durch Vakuumverdampfung hergestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem jeder der Laserstrahlpulse eine Energiedichte von 0,01 bis 0,1 J/cm² aufweist.
8 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Anzahl der Laserstrahlpulse, die auf die erste Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter gerichtet werden, zwischen 1 Puls und 100 Pulsen liegt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Laserstrahlpulse von einem Exzimer-Laser erzeugt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Bestrahlung mit den Laserstrahipulsen eingestellt wird durch Überwachung einer bestrahlten Fläche der Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter mittels eines in Reflexion arbeitenden Hochenergie-Elektronen-Beugungs- Analysegerätes (RHEED) oder eines mit niedriger Energiedichte arbeitenden Beugungs-Analysegerätes (LEED).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die erste Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter ein supraleitendes Oxid ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend eine Y-Ba-Cu-O-Verbindung, eine Bi-Sr- Ca-Cu-O-Verbindung und eine Tl-Ba-Ca-Cu-O-Verbindung.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Dicke der ersten Dünnschicht aus oxidischem Supraleiter zwischen 20 und 3000 Å liegt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die erste Dünnschicht aus oxidische Supraleiter durch Zerstäuben hergestellt wird.
14 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem das Substrat ein Einkristall-Substrat aus einem Oxid ist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Substrat ein Einkristall-Substrat aus einem Oxid ist, ausgewählt aus der Gruppe umfassend MgO, SrTiO&sub3;, LaAlO&sub3;, LaGaO&sub3; und mit Yttrium stabilisiertes Zirkondioxid (YSZ).
DE69115775T 1990-07-12 1991-07-12 Prozess zur Abscheidung einer anderen Dünnschicht auf einen oxydischen Supraleiter Expired - Fee Related DE69115775T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18486790 1990-07-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69115775D1 DE69115775D1 (de) 1996-02-08
DE69115775T2 true DE69115775T2 (de) 1996-09-05

Family

ID=16160702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69115775T Expired - Fee Related DE69115775T2 (de) 1990-07-12 1991-07-12 Prozess zur Abscheidung einer anderen Dünnschicht auf einen oxydischen Supraleiter

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5234901A (de)
EP (1) EP0466607B1 (de)
CA (1) CA2047001C (de)
DE (1) DE69115775T2 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6399569B1 (en) 1991-03-11 2002-06-04 Curis, Inc. Morphogen treatments for limiting proliferation of epithelial cells
DE19634118A1 (de) * 1996-08-23 1998-02-26 Forschungszentrum Juelich Gmbh Schichtenfolge sowie eine solche enthaltendes Bauelement
US6221812B1 (en) 1998-07-20 2001-04-24 Board Of Regents, The University Of Texas System Jc in high magnetic field of bi-layer and multi-layer structures for high temperature superconductive materials
US6974501B1 (en) * 1999-11-18 2005-12-13 American Superconductor Corporation Multi-layer articles and methods of making same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63283086A (ja) * 1987-05-14 1988-11-18 Furukawa Electric Co Ltd:The 超電導薄膜の製造方法
JP2584003B2 (ja) * 1988-09-26 1997-02-19 松下電器産業株式会社 超電導素子及びその製造方法
EP0392437B1 (de) * 1989-04-11 1996-08-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Methode zum Ausheilen eines Dünnschichtsupraleiters

Also Published As

Publication number Publication date
EP0466607A2 (de) 1992-01-15
EP0466607A3 (en) 1992-05-20
EP0466607B1 (de) 1995-12-27
CA2047001A1 (en) 1992-01-13
US5234901A (en) 1993-08-10
CA2047001C (en) 1996-07-23
DE69115775D1 (de) 1996-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE68926087T2 (de) Methode zur Bildung eines Schwach-Kopplungs-Josephson-Übergangs und supraleitende Einrichtung, welche diesen Übergang benutzt
DE69324633T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines einkristallinen Dünnfilmes
DE3889989T2 (de) Supraleitende Dünnschicht und Verfahren zu deren Herstellung.
DE69027005T2 (de) Eine supraleitende Dünnschicht
DE3889024T2 (de) Verfahren zum Herstellen einer supraleitenden Dünnschicht.
DE3855305T2 (de) Schichten von Supraleiteroxyden mit hohem Tc und Verfahren zu deren Herstellung
DE69125425T2 (de) Verfahren zum Herstellen einer supraleitenden Einrichtung aus supraleitendem Material und dadurch hergestellte supraleitende Einrichtung
DE69103054T2 (de) Verfahren zum Herstellen orientierter polykristalliner supraleitender keramischer Oxide.
DE69032845T2 (de) Josephsoneffektbauelement des Typs mit Tunnelverbindung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69115957T2 (de) Verfahren zum Herstellen hochtemperatursupraleitender Dünnschichten
DE69016283T2 (de) Substrat mit einer supraleitenden Schicht.
DE69112520T2 (de) Supraleitende Dünnschicht-Oxydverbindung und Verfahren zu deren Herstellung.
DE69017112T2 (de) Supraleitende Dünnschicht aus Oxid und Verfahren zu deren Herstellung.
DE3810243A1 (de) Supraleitende duennfilme und verfahren zu ihrer herstellung
DE69218835T2 (de) Laserablationprozess zum Herstellen supraleitender Dünnschichten aus oxydisch supraleitendem Verbindungsmaterial und Gerät zur Durchführung des Prozesses
DE69117378T2 (de) Supraleitende Einrichtung mit geschichteter Struktur, zusammengesetzt aus oxidischem Supraleiter und Isolatordünnschicht und deren Herstellungsmethode
DE69115775T2 (de) Prozess zur Abscheidung einer anderen Dünnschicht auf einen oxydischen Supraleiter
DE68921253T2 (de) Verfahren zur Abscheidung einer dünnen Supraleiterschicht.
DE69205911T3 (de) Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Dünnschicht aus Oxydverbindungen.
DE68928256T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Dünnenschicht des Perovskit-Typs
DE69328537T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Dünnschicht aus hoch-temperatur-supraleitenden-Oxid
DE68914921T2 (de) Prozess zur Herstellung thalliumartiger supraleitender Dünnfilme.
DE3886429T2 (de) Verfahren zum Herstellen einer supraleitenden Dünnschicht.
DE69315736T2 (de) Verfahren zur Herstellung von supraleitenden dünnen Schichten aus supraleitendem Oxidmaterial
DE3885153T2 (de) Methode zur Herstellung einer supraleitenden Dünnschicht.

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee