DE69218665T2

DE69218665T2 - Verfahren zum Herstellen eines Substrats für supraleitende Mikrowellen-Komponenten

Info

Publication number: DE69218665T2
Application number: DE69218665T
Authority: DE
Inventors: Kenjiro Higaki; Hideo Itozaki; Takashi Matsuura
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1991-05-20
Filing date: 1992-05-20
Publication date: 1997-11-27
Anticipated expiration: 2012-05-21
Also published as: DE69218665D1; EP0517560B1; EP0517560A2; JPH04342487A; EP0517560A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats für supraleitende Mikrowellen-Komponenten, und insbesondere ein neuartiges Verfahren zum Herstellen eines Substrats, das bei der Fertigung einer Mikrowellen-Komponente geeignet verwendet werden kann, die einen Leiter aufweist, der aus einer oxidischen supraleitenden Dünnschicht gebildet ist. "Mikrowellen" oder "Millimeterwellen" genannte elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge im Bereich von wenigen zehn Zentimetern bis wenigen Millimetern können theoretisch als lediglich einen Teil eines elektromagnetischen Wellenspektrums bildend bezeichnet werden, sie müssen jedoch aus dem Gesichtspunkt der Elektrotechnik als spezielles unabhängiges Gebiet elektromagnetischer Wellen betrachtet werden, weil spezielle und einzigartige Verfahren und Einrichtungen zum Handhaben dieser elektromagnetischen Wellen entwickelt wurden.
Andererseits berichteten Bednorz und Müller 1986, daß (La,Ba)&sub2;CuO&sub4; bei einer Temperatur von 30 K einen supraleitenden Zustand besitzen. Chu berichtete 1988, daß YBa&sub2;Cu&sub3;O&sub7; eine supraleitende kritische Temperatur in der Größenordnung von 90 K besitzt, und Maeda berichtete, daß ein sogenanntes supraleitendes Wismuth(Bi)-Verbundoxid eine supraleitende kritische Temperatur oberhalb von 100 K besitzt. Diese supraleitenden Verbundoxide können durch Kühlen unter Verwendung kostengünstigen flüssigen Stickstoffs supraleitend werden. Infolge davon ist die Möglichkeit einer tatsächlichen Anwendung der Supraleitertechnik diskutiert und untersucht worden.
Das der Supraleitung innewohnende Phänomen kann vorteilhafterweise in unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt werden, und Mikrowellen-Komponenten bilden keine Ausnahmen. Beispielsweise weist eine Mikrostreifenleitung einen Abschwächungskoeffizienten auf, der auf eine Widerstandskomponente des Leiters zurückzuführen ist. Dieser Abschwächungskoeffizient, der auf die Widerstandskomponente zurückzuführen ist, nimmt proportional zur Wurzel aus der Frequenz zu. Andererseits nimmt der dielektrische Verlust proportional zur Erhöhung der Frequenz zu. Der Verlust einer aktuellen Mikrostreifenleitung, insbesondere in dem Bereich nicht größer als 10 GHz ist im wesentlichen auf den Widerstand des Leiters zurückzuführen, weil die dielektrischen Materialien in jüngster Zeit verbessert wurden. Wenn der Widerstand des Leiters in der Streifenleitung verringert werden kann, ist es deshalb möglich, das Leistungsvermögen der Mikrostreifenleitung deutlich zu erhöhen.
Die Mikrostreifenleitung kann, wie bestens bekannt, als einfache Signalübertragungsleitung verwendet werden. Wenn jedoch eine geeignete Strukturierung angewendet wird, kann die Mikrostreifenleitung als andere Mikrowellen-Komponenten, einschließlich Induktoren, Filtern, Resonatoren und Verzögerungsleitungen, verwendet werden. Eine Verbesserung der Mikrostreifenleitung führt deshalb direkt zu einer Verbesserung der Eigenschaften dieser Mikrowellen-Komponenten. Unter diesen Umständen sind verschiedene Mikrowellen-Einrichtungen mit einer Leiterleitung oder mit -leitungen, die auf oxidischen Supraleitern gebildet sind, vorgeschlagen worden.
Eine Mikrowellen-Übertragungsleitung zum Leiten der elektromagnetischen Wellen im Mikrowellenband besteht üblicherweise aus Leitern, die voneinander durch ein Dielektrikum getrennt sind, wobei ein Leiter des Leiterpaars auf Masse gelegt ist.
Ein Substrat, das bei der Herstellung der vorstehend genannten Mikrowellen-Übertragungsleitung geeigneterweise verwendet werden kann, wird aus einem dielektrischen Substrat als Basissubstrat und einem Paar von oxidischen supraleitenden Dünnschichten gebildet, die auf einer Oberseite bzw. einer Unterseite des Basissubstrats gebildet sind. Wenn dieses Substrat vorliegt oder verfügbar ist, können unterschiedliche supraleitende Mikrowellen-Komponenten durch geeignete Strukturierung von einem des Paars von oxidischen supraleitenden Dünnschichten problemlos hergestellt werden, die auf der Ober- bzw. der Unterseite des Basissubstrats gebildet sind.
Beim Bilden des vorstehend genannten Substrats für die Mikrowellen-Komponente besteht jedoch das Problem, daß eine oxidische supraleitende Dünnschicht auf einer Oberfläche eines dielektrischen Substrats abgeschieden werden muß, woraufhin eine weitere oxidische supraleitende Dünnschicht auf der anderen Oberfläche des dielektrischen Substrats abgeschieden werden muß.
Der Grund hierfür ist folgender: Erstens kann die oxidische supraleitende Dünnschicht nur dann erhalten werden, wenn eine Dünnschicht aus einem oxidischen Supraleiter auf einem speziellen Substrat unter einer speziellen Abscheidungsbedingung abgeschieden wird. Da als Zweites der in dem oxidischen Supraleiter enthaltene Sauerstoff instabil ist, ändert sich der Sauerstoffgehalt, wenn der abgeschiedene oxidische Supraleiter erwärmt wird. Bei dem Vorgang des aufeinanderfolgenden Abscheidens einer oxidischen supraleitenden Dünnschicht auf einer oder einer ersten Oberfläche des dielektrischen Substrats und daraufhin auf der anderen oder zweiten Oberfläche des dielektrischen Substrats werden deshalb die supraleitenden Eigenschaften der oxidischen supraleitenden Dünnschicht, die auf der ersten Oberfläche des dielektrischen Substrats abgeschieden ist, beeinträchtigt oder gehen verloren, wenn die oxidische supraleitende Dünnschicht auf der zweiten Oberfläche des dielektrischen Substrats abgeschieden wird. Aufgrund dessen ist es als schwierig erachtet worden, ein Substrat für eine Mikrowellen-Komponente bereitzustellen, die auf gegenüberliegenden Oberfläche des dielektrischen Substrats eine supraleitende Dünnschicht mit gleichmäßigen Eigenschaften aufweist.
In Applied Physics Letters, Band 57, Nr. 8, 20. August 1990, S. 825-827, ist ein Verfahren zum Herstellen von passiven Niedrigverlust-Mikrowellen-Einrichtungen vorgeschlagen worden, aufweisend die Schritte: Bilden einer epitaktischen Tl-Ba-Ca-Cu-O- Dünnschicht auf einer Oberfläche eines chemisch polierten einkristallinen LaAlO&sub3;-Niedrigverlust-Mikrowellensubstrats und Glühen der Dünnschicht für mehrere Minuten bei hoher Temperatur (830 bis 900ºC) unter gesteuertem Thallium-Sauerstoff-Druck.
Die Druckschrift gehört nicht zur Technik zur Erzeugung eines Substrats für eine supraleitende Mikrowellen-Komponente, die zwei gegenüberliegende Oxid-Dünnschichten auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen eines Basissubstrats aufweist, und die Druckschrift schlägt keine Glühbehandlung vor, die auf ein derartiges Substrat mit zwei gegenüberliegenden supraleitenden oxidischen Dünnschichten anwendbar wäre.
Im Japanese Journal of Applied Physics, Band 30, Nr. 4B, April 1991, S. L700-702, ist eine Mikrostreifenleitung beschrieben und gezeigt, die eine supraleitende Bi-Sr-Ca-Cu-O-Leitung und eine Masseebene aufweist, die auf einem dielektrischen MgO- Substrat gebildet ist. Es wird davon ausgegangen, daß die Phase hoher Tc von Bi-Sr-Ca-Cu-O mehrere Vorteile im Vergleich zu anderen Materialien aufweist, wie etwa einem auf Yttrium basierenden Material.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats für supraleitende Mikrowellen-Komponenten bereitzustellen, das die Probleme des vorstehend genannten Standes der Technik überwindet.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine supraleitende Mikrowellen-Komponente mit oxidischen supraleitenden Dünnschichten, die auf gegenüberliegenden Oberflächen eines Basissubstrats gebildet sind, zu schaffen, welche Komponente wirksame supraleitende Eigenschaften bereitstellen kann.
Die vorstehend genannten sowie weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats für supraleitende Mikrowellen-Komponenten, wobei das Substrat aus einem Basissubstrat (1) mit einer dielektrischen Schicht und einem Paar von supraleitenden Oxid-Dünnschichten (2a, 2b) auf der oberen bzw. der unteren Oberfläche des Basissubstrates gebildet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Ausbilden einer ersten Dünnschicht (2a) eines Tl-Ba-Ca- Cu-O-Verbundoxids auf einer Oberfläche des Basissubstrats (1), Ausbilden einer zweiten Dünnschicht (2b) aus einem Tl-Ba-Ca-Cu- O-Verbundoxid auf der anderen Oberfläche des Basissubstrats (1) und Glühen des Basissubstrats (1) mit den zwei mit den genannten Dünnschichten (2a, 2b) aus dem Tl-Ba-Ca-Cu-O-Verbundoxid bedeckten Oberflächen in einer Sauerstoffatmosphäre, die nicht weniger als 5 Molprozent Thallium enthält, für eine Zeit im Bereich von einer bis drei Stunden inklusiv, bei einer Temperatur im Bereich zwischen 850ºC bis 900ºC inklusiv, um dadurch die supraleitenden Eigenschaften der ersten, auf der einen Oberfläche des Basissubstrats (1) abgeschiedenen ersten Dünnschicht (2a) aus oxidischem Supraleiter wiederherzustellen, die verschlechtert wurden oder verlorengingen, als die zweite oxidische supraleitende Dünnschicht (2b) auf der anderen Oberfläche des Basissubstrats (1) abgeschieden wurde, und auch um dadurch die erste und zweite Dünnschicht (2a, 2b) aus Tl-Ba-Ca- Cu-O-Verbundoxid so zu beeinflussen, daß sie im wesentlichen die gleichen supraleitenden Eigenschaften haben.
Wie aus Vorstehendem hervorgeht, ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Substrats einer supraleitenden Mikrowellen-Komponente dadurch gekennzeichnet, daß, nachdem die Tl-Verbundoxid-Dünnschichten auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Basissubstrats gebildet sind, die gebildeten Tl- Verbundoxid-Dünnschichten in der Thalliumatmosphäre geglüht werden.
Wie vorstehend erläutert, ist bei dem herkömmlichen Verfahren zum aufeinanderfolgenden Abscheiden einer oxidischen supraleitenden Dünnschicht auf einer ersten Oberfläche eines Basissubstrats, gefolgt von einem Abscheiden auf der zweiten Oberfläche des Basissubstrats, die Beeinträchtigung der supraleitenden Eigenschaften der oxidischen supraleitenden Dünnschicht, die auf der ersten Oberfläche des Basissubstrats abgeschieden wird, beim Schritt des Abscheidens der oxidischen supraleitenden Dünnschicht auf der zweiten Oberfläche des Basissubstrats unvermeidlich.
Da andererseits bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Tl-Verbundoxid als oxidisches Supraleitermaterial verwendet wird, ist es möglich, den Prozeß zum endgültigen Rückgewinnen der Eigenschaften des Paars von oxidischen supraleitenden Dünnschichten durchzuführen.
Es ist insbesondere möglich, die oxidischen supraleitenden Tl- Dünnschichten bei extrem niedriger Substrattemperatur in der Größenordnung einer Raumtemperatur abzuscheiden. In dem Fall, daß eine oxidische supraleitende Dünnschicht auf einer Oberfläche des Basissubstrats und daraufhin auf der anderen Oberfläche des Basissubstrats gebildet wird, kann die Beeinträchtigung der zuerst abgeschiedenen Dünnschicht minimiert werden.
Wenn die abgeschiedene oxidische supraleitende Tl-Dünnschicht in der Thalliumatmosphäre geglüht wird, kann außerdem die Qualität der Dünnschicht verbessert werden.
Nachdem die oxidischen supraleitenden Tl-Dünnschichten auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Basissubstrats abgeschieden sind, kann, wenn die abgeschiedenen oxidischen supraleitenden Tl-Dünnschichten in der Thalliumatmosphäre geglüht werden, nicht nur die Qualität des Paars von oxidischen supraleitenden Tl-Dünnschichten verbessert werden, sondern auch die Schichteigenschaften des Paars von Dünnschichten können im wesentlichen in Übereinstimmung gebracht werden.
Das Glühen wird in einer Sauerstoffatrnosphäre durchgeführt, die nicht weniger als 5 Molprozent Thallium enthält. Wenn der Gehalt an Thallium geringer als 5 Molprozent ist, kann eine wirksame Verbesserung der Dünnschichtqualität aufgrund des Glühens nicht erzielt werden. In diesem Zusammenhang wird bemerkt, daß dann, wenn das Thallium in der Glühsauerstoffatmosphäre enthalten ist, das Thallium in Form von Thalliumoxid vorliegt.
Die Glühtemperatur liegt im Bereich von 850ºC bis 900ºC einschließlich. Wenn die Glühtemperatur niedriger als dieser Temperaturbereich ist, kann ein gültiger bzw. wirksamer Glüheffekt nicht erzielt werden. Wenn die Glühtemperatur höher als dieser Temperaturbereich ist, wird die Schichtqualität der Dünnschicht aufgrund der Glühhitze eher verschlechtert.
Die Glühzeitperiode liegt im Bereich von einer Stunde bis drei Stunden einschließlich. Wenn die Glühzeit kürzer als dieser Bereich ist, kann ein gültiger bzw. wirksamer Glüheffekt nicht erzielt werden. Wenn die Glühzeit länger als dieser Bereich ist, wird die Schichtqualität der Dünnschicht aufgrund der Glühhitze eher verschlechtert.
Das Basissubstrat sollte aus einem dielektrischen Material gebildet sein, das einen geringen dielektrischen Verlust aufweist und es ermöglicht, die oxidische supraleitende Dünnschicht darauf in gutem Zustand abzuscheiden. Beispiele hierfür sind LaAlO&sub3;, NdGaO&sub3; und MgO. Außerdem ist es bevorzugt, ein Substrat zu verwenden, das dadurch erhalten wird, daß auf gegenüberliegenden Oberflächen einer dielektrischen Platte, wie etwa eines Saphirs und SiO&sub2;, mit extrem geringen elektrischen Verlust, eine Pufferschicht gebildet wird, die es ermöglicht, den oxidischen Supraleiter in gutem Zustand abzuscheiden.
Die vorstehend genannten sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in bezug auf die beiliegenden Zeichnungen. Die nachfolgenderläuterten Beispiele dienen jedoch ausschließlich zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung; es versteht sich deshalb, daß die vorliegende Erfindung in keinster Weise auf die folgenden Beispiele beschränkt ist.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Grundaufbaus des Substrats für die supraleitende Mikrowellen-Komponente.
Wie in Fig. 1 gezeigt, weist das Substrat für die supraleitende Mikrowellen-Komponente ein dielektrisches Basissubstrat 1 und ein Paar von oxidischen supraleitenden Dünnschichten 2a und 2b auf, die auf gegenüberliegenden Oberflächen des Basissubstrats 1 abgeschieden sind.

Beispiel 1

Das supraleitende Mikrowellen-Komponentensubstrat mit dem vorstehend erläuterten Aufbau wurde in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.
Ein LaAlO&sub3;-Substrat mit einer Dicke von 0,5 mm, einer Breite von 15 mm und einer Länge von 15 mm wurde als dielektrisches Substrat verwendet. Eine oxidische supraleitende Dünnschicht wurde durch Zerstäuben abgeschieden. Die Abscheidungsbedingung war wie folgt:
Target : Tl&sub2;Ba&sub2;Ca2,5Cu&sub3;Oy
Zerstäubungsgas : Ar, enthaltend 20 Molprozent O&sub2;
Gasdruck : 6,7 Pa (50 mTorr)
Substrattemperatur : 50ºC
Dicke der Dünnschicht : 10000 Å
Ein Paar von oxidischen supraleitenden Dünnschichten wurde kontinuierlich auf gegenüberliegenden Oberflächen des dielektrischen Substrats in derselben Abscheidungskammer abgeschieden, ohne das Substrat aus der Abscheidungskammer zu entnehmen.
Daraufhin wurde das Substrat, dessen gegenüberliegende Oberflächen mit den oxidischen supraleitenden Dünnschichten beschichtet war, jeweils in einer Thalliumatmosphäre geglüht. Die Glühbedingung war wie folgt:
Atmosphäre : O&sub2;-Gas, enthaltend 10 Molprozent Tl
Gasdruck : 10&sup5; Pa (1 atm)
Glühtemperatur : 870ºC
Glühzeit : 1 Stunde
Bei dem derart gebildeten Substrat für Mikrowellen-Komponenten wurden die Eigenschaften der oxidischen supraleitenden Dünnschicht, die auf jeder der gegenüberliegenden Oberflächen gebildet ist, gemessen. Das Ergebnis der Messung ist im folgenden dargestellt:
Wie aus Vorstehendem hervorgeht, weisen in dem Substrat für Mikrowellen-Komponenten, das in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, die oxidischen supraleitenden Dünnschichten, die jeweils auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Basissubstrats gebildet sind, im wesentlichen gleichmäßige supraleitende Eigenschaften auf. Die kritische Stromdichte wurde bei 77 K gemessen.

Vergleichsbeispiel 1

Zum Vergleich wurde ein weiteres Substrat für Mikrowellen-Komponenten unter Verwendung desselben dielektrischen Substrats wie im Beispiel 1 hergestellt und unter Verwendung einer oxidischen supraleitenden Y-Ba-Cu-O-Verbundoxid-Dünnschicht. Die supraleitende Y-Ba-Cu-O-Verbundoxid-Dünnschicht wurde durch Zerstäuben abgeschieden. Die Abscheidungsbedingung war wie folgt:
Target : Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;Oy
Zerstäubungsgas : Ar, enthaltend 20 Molprozent O&sub2;
Gasdruck : 66,6 Pa (0,5 Torr)
Substrattemperatur : 620ºC
Dicke der Dünnschicht : 4000 Å
Bei dem derart gebildeten Vergleichsbeispiel für das Substrat für Mikrowellen-Komponenten wurde die Eigenschaft der oxidischen supraleitenden Dünnschicht, die auf jeder der gegenüberliegenden Oberflächen gebildet ist, gemessen. Das Ergebnis der Messung ist im folgenden dargestellt:
Wie aus Vorstehendem hervorgeht, war in dem Vergleichsbeispiel die oxidische supraleitende Dünnschicht, die auf der ersten Oberfläche des Basissubstrats gebildet ist, bezüglich ihrer Eigenschaft deutlich verschlechtert. Die kritische Stromdichte wurde bei 77 K gemessen.

Vergleichsbeispiel 2

Aus Vergleichszwecken wurde ein Substrat für Mikrowellen-Komponenten in demselben Prozeß wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch ohne die Glühbedingung.
Das derart hergestellte Substrat wurde daraufhin in einer Thalliumatmosphäre unter der folgenden Glühbedingung geglüht:
Atmosphäre : O&sub2;-Gas, enthaltend 10 Molprozent Tl
Gasdruck : 10&sup5; Pa (1 atm)
Glühtemperatur : 950ºC
Glühzeit : 2 Stunden
Bei dem derart gebildeten Substrat für Mikrowellen-Kornponenten wurde die Eigenschaft der oxidischen supraleitenden Dünnschicht, die auf jeder der gegenüberliegenden Oberflächen gebildet ist, gemessen. Die kritische Stromdichte wurde bei 77 K gemessen. Das Ergebnis der Messung ist im folgenden dargestellt:
Es wird davon ausgegangen, daß die vorstehend angeführte Verschlechterung der Eigenschaft darauf beruht, daß das in den oxidischen supraleitenden Dünnschichten enthaltene Thallium verdampft ist.

Vergleichsbeispiel 3

Aus Vergleichszwecken wurde ein Substrat für Mikrowellen-Komponenten im selben Prozeß wie im Beispiel 1 ohne die Glühbedingung hergestellt.
Das derart hergestellte Substrat wurde daraufhin in einer Thalliumatmosphäre unter der folgenden Glühbedingung geglüht:
Atmosphäre : O&sub2;-Gas, enthaltend 10 Molprozent Tl
Gasdruck : 10&sup5; Pa (1 atm)
Glühtemperatur : 800ºC
Glühzeit : 2 Stunden
Bei dem derart gebildeten Substrat für Mikrowellen-Komponenten wurden die Eigenschaften der oxidischen supraleitenden Dünnschicht, die auf jeder der gegenüberliegenden Oberfläche gebildet ist, gemessen. Die kritische Stromdichte wurde bei 77 K gemessen. Das Ergebnis der Messung ist im folgenden gezeigt:
Es wird davon ausgegangen, daß die vorstehend angeführte Verschlechterung der Eigenschaft darauf zurückzuführen ist, daß die oxidischen supraleitenden Dünnschichten nicht ausreichend kristallisiert sind.

Vergleichsbeispiel 4

Aus Vergleichszwecken wurde ein Substrat für Mikrowellen-Komponenten in demselben Prozeß wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch ohne die Glühbedingung.
Das derart hergestellte Substrat wurde daraufhin in einer Thalliumatrnosphäre unter der folgenden Glühbedingung geglüht:
Atmosphäre : O&sub2;-Gas, enthaltend 10 Molprozent Tl
Gasdruck : 10&sup5; Pa (1 atm)
Glühtemperatur : 900ºC
Glühzeit : 5 Stunden
Bei dem derart gebildeten Substrat für Mikrowellen-Komponenten wurde die Eigenschaft der oxidischen supraleitenden Dünnschicht, die auf jeder der gegenüberliegenden Oberflächen gebildet ist, gemessen. Die kritische Stromdichte wurde bei 77 K gemessen. Das Ergebnis der Messung ist im folgenden dargestellt:
Es wird davon ausgegangen, daß die vorstehend angeführte Verschlechterung der Eigenschaft darauf beruht, daß das in den oxidischen supraleitenden Dünnschichten enthaltene Thallium verdampft ist.

Vergleichsbeispiel 5

Aus Vergleichszwecken wurde ein Substrat für Mikrowellen-Komponenten in selben Prozeß wie im Beispiel 1 ohne die Glühbedingung hergestellt.
Das derart hergestellte Substrat wurde daraufhin in einer Thalliumatmosphäre unter der folgenden Glühbedingung geglüht:
Atmosphäre : O&sub2;-Gas, enthaltend 10 Molprozent Tl
Gasdruck : 10&sup5; Pa (1 atm)
Glühtemperatur : 900ºC
Glühzeit : 0,5 Stunden
Bei dem derart gebildeten Substrat für Mikrowellen-Komponenten wurde die Eigenschaft der oxidischen supraleitenden Dünnschicht, die auf jeder der gegenüberliegenden Oberfläche gebildet ist, gemessen. Die kritische Stromdichte wurde bei 77 K gemessen. Das Ergebnis der Messung ist im folgenden gezeigt:
Es wird davon ausgegangen, daß die vorstehend angeführte Verschlechterung der Eigenschaft darauf zurückzuführen ist, daß die oxidischen supraleitenden Dünnschichten nicht ausreichend kristallisiert sind.

Vergleichsbeispiel 6

Aus Vergleichszwecken wurde ein Substrat für Mikrowellen-Komponenten in demselben Prozeß wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch ohne die Glühbedingung.
Das derart hergestellte Substrat wurde daraufhin in einer Thalliumatmosphäre unter der folgenden Glühbedingung geglüht:
Atmosphäre : O&sub2;-Gas, enthaltend 4 Molprozent Tl
Gasdruck : 10&sup5; Pa (1 atm)
Glühtemperatur : 870ºC
Glühzeit : 1 Stunde
Bei dem derart gebildeten Substrat für Mikrowellen-Komponenten wurde die Eigenschaft der oxidischen supraleitenden Dünnschicht, die auf jeder der gegenüberliegenden Oberflächen gebildet ist, gemessen. Die kritische Stromdichte wurde bei 77 K gemessen. Das Ergebnis der Messung ist im folgenden dargestellt:
Es wird davon ausgegangen, daß die vorstehend angeführte Ver- schlechterung der Eigenschaft darauf beruht, daß das in den oxidischen supraleitenden Dünnschichten enthaltene Thallium verdampft ist.
Wie aus Vorstehendem hervorgeht, ist es in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, ein Substrat für supraleitende Mikrowellen-Komponenten mit einem Paar von guten oxidischen supraleitenden Dünnschichten herzustellen, die auf gegenüberliegenden Oberflächen eines einzigen dielektrischen Substrats gebildet sind und im wesentlichen dieselben supraleitenden Eigenschaften aufweisen.
Das in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Substrat kann zum Herstellen unterschiedlicher Mikrowellen-Komponenten verwendet werden, indem eines des Paars von guten oxidischen supraleitenden Dünnschichten geeignet strukturiert wird. Die derart erhaltenen Mikrowellen-Komponenten haben einen Leiter, der auf dem Supraleiter gebildet ist, weshalb diese Komponenten einen geringen Ausbreitungsverlust und ein Frequenzband für eine breite Anwendung aufweisen.
Die Erfindung ist in bezug auf spezielle Ausführungsformen dargestellt und erläutert worden. Es wird bemerkt, daß die vorliegende Erfindung jedoch in keinster Weise auf die Einzelheiten der dargestellten Strukturen beschränkt ist, sondern vielmehr Änderungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der beiliegenden Ansprüche zugänglich ist.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Substrats für supraleitende Mikrowellen-Komponenten, wobei das Substrat aus einem Basissubstrat (1) mit einer dielektrischen Schicht und einem Paar von supraleitenden Oxid- Dünnschichten (2a, 2b) auf der oberen bzw. der unteren Oberfläche des Basissubstrates gebildet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Ausbilden einer ersten Oxid-Dünnschicht (2a) einer Tl-Ba-Ca-Cu-O-Verbindung auf einer Oberfläche des Basissubstrates, Ausbilden einer zweiten Oxid-Dünnschicht einer Tl-Ba-Ca-Cu-O- Verbindung auf der anderen Oberfläche des Basissubstrates und Glühen des Basissubstrates mit den zwei mit den genannten Oxid-Dünnschichten (2a, 2b) der Tl-Ba-Ca-Cu- O-Verbindung bedeckten Oberflächen in einer Sauerstoffatmosphäre, die nicht weniger als 5 Molprozent Thallium enthält, für eine Zeit im Bereich von einer bis drei Stunden inklusiv bei einer Temperatur im Bereich zwischen 850ºC bis 900ºC inklusiv, um dadurch die supraleitenden Eigenschaften der ersten, auf der einen Oberfläche des Basissubstrates abgelegten supraleitenden Oxid-Dünnschicht (2a) wiederherzustellen, die verschlechtert wurden oder verloren gingen, als die zweite supraleitende Oxid-Dünnschicht (2b) auf der anderen Oberfläche des Basissubstrates abgelegt wurde, und auch um dadurch die erste und zweite Oxid-Dunnschicht (2a, 2b) der Tl-Ba-Ca-Cu-O-Verbindung so zu beeinflussen, daß sie im wesentlichen die gleichen supraleitenden Eigenschaften haben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basissubstrat (1) aus einem Material gebildet ist, das aus der Gruppe aus LaAlO&sub3;, NdGaO&sub3; und MgO ausgewählt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basissubstrat aus einem Material gebildet ist, das aus der Gruppe aus Saphir und SiO&sub2; ausgewählt ist, wobei das Basissubstrat (1) auf gegenüberliegenden Oberflächen eine Pufferschicht aufweist, welche es möglich macht, das supraleitende Oxidmaterial in gutem Zustand abzulegen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Oxid-Dünnschicht (2a) der Tl-Ba-Ca-Cu-O- Verbindung, die auf der ersten Oberfläche des Basissubstrates ausgebildet ist, und die zweite Oxid- Dünnschicht (2b) der Tl-Ba-Ca-Cu-O-Verbindung, die auf der zweiten Oberfläche des Basissubstrates (1) ausgebildet ist, kontinuierlich durch Sputtern bei einer extrem niedrigen Substrattemperatur in der gleichen Beschichtungskarnmer aufgebracht werden, ohne das Basissubstrat aus der Beschichtungskammer herauszunehmen.