JP2001152324A - 多結晶薄膜とその製造方法およびこれを用いた酸化物超電導導体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 結晶配向性に優れた多結晶薄膜Ｂ、特に、化
学反応安定性が高く、高温等の加熱処理においても、結
晶配向性が乱れることのない安定な多結晶薄膜Ｂを得、
優れた臨界電流密度の高い酸化物超電導層を備えた酸化
物超電導導体を得る。 【解決手段】 基材Ａの成膜面と平行な面に沿う多結晶
粒の同一結晶軸が構成する粒界傾角が、３０度以下に形
成されてなる酸化ハフニウムの多結晶薄膜Ｂを提供す
る。また、酸化ハフニウムを主構成成分とする結晶体を
ターゲットとし、このターゲットから発生させた粒子
を、イオンソースから発生させたイオンビームを基材の
成膜面の法線に対して５０〜６０度の入斜角度で斜め方
向から照射しながら、多結晶体の金属からなる基材Ａ上
に堆積させて成膜する多結晶薄膜の製造方法を提供す
る。さらに、上記多結晶薄膜を中間層に用いた酸化物超
電導導体を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１ 】

【発明の属する技術分野】本発明は結晶方位の整った多
結晶薄膜、特に、化学反応安定性の高く、高温における
加熱処理にも安定な多結晶薄膜およびその製造方法と、
これを用いた臨界電流密度の高い酸化物超電導導体に関
する。

【０００２ 】

【従来の技術】近年になって発見された酸化物超電導体
は、液体窒素温度を超える臨界温度を示す優れた超電導
体であるが、現在、この種の酸化物超電導体を実用的な
超電導体として使用するためには、種々の解決するべき
問題点が存在している。その問題点の１つが、酸化物超
電導体の臨界電流密度が低いという問題である。

【０００３ 】前記酸化物超電導体の臨界電流密度が低
いという問題は、酸化物超電導体の結晶自体に電気的な
異方性が存在することが大きな原因となっており、特に
酸化物超電導体はその結晶軸のａ軸方向とｂ軸方向には
電気を流し易いが、ｃ軸方向には電気を流しにくいこと
が知られている。このような観点から酸化物超電導体を
基材上に形成してこれを超電導導体として使用するため
には、基材上に結晶配向性の良好な状態の酸化物超電導
層を形成し、しかも、電気を流そうとする方向に酸化物
超電導層の結晶のａ軸あるいはｂ軸を配向させ、その他
の方向に酸化物超電導体のｃ軸を配向させる必要があ
る。

【０００４ 】従来、基板や金属テープ等の基材上に結
晶配向性の良好な酸化物超電導層を形成するために種々
の手段が試みられてきた。その１つの方法として、酸化
物超電導体と結晶構造の類似したＭｇＯあるいはＳｒＴ
ｉＯ₃ などの単結晶基材を用い、これらの単結晶基材上
にスパッタリングなどの成膜法により酸化物超電導層を
形成する方法が実施されている。前記ＭｇＯやＳｒＴｉ
Ｏ₃の単結晶基板を用いてスパッタリングなどの成膜法
を行なえば、酸化物超電導層の結晶が単結晶基板の結晶
を基に結晶成長するために、その結晶配向性を良好にす
ることが可能であり、これらの単結晶基板上に形成され
た酸化物超電導層は、数１０万Ａ／ｃｍ²程度の十分に
高い臨界電流密度を発揮することが知られている。

【０００５ 】

【発明が解決しようとする課題】ところで、酸化物超電
導体を導電体として使用するためには、テープ状などの
長尺の基材上に結晶配向性の良好な酸化物超電導層を形
成する必要がある。ところが、金属テープなどの基材上
に酸化物超電導層を直接形成すると、金属テープ自体が
多結晶体でその結晶構造も酸化物超電導体と大きく異な
るために、結晶配向性の良好な酸化物超電導層は到底形
成できないものである。

【０００６ 】そこで本発明者らは、図１０に示すよう
な、基材１上にイットリウム安定化ジルコニア（以下、
ＹＳＺと略称する）からなる多結晶薄膜２を形成し、こ
の多結晶薄膜２上に酸化物超電導層３を形成すること
で、超電導特性の優れた酸化物超電導導体４を製造する
試みを種々行っている。そして、このような試みの中か
ら本発明者らは先に、特開平４−３２９８６５号（特願
平３−１２６８３６号）、特開平４−３３１７９５号
（特願平３−１２６８３７号）、特開平４−９００２５
号（特願平２−２０５５５１号）、特開平６−３９３６
８号（特願平４−１３４４３号）、特開平６−１４５９
７７号（特願平４−２９３４６４号）などにおいて、結
晶配向性に優れた多結晶薄膜、およびそれを利用した酸
化物超電導導体の特許出願を行っている。

【０００７ 】これらの特許出願に記載された技術は、
基材上にＹＳＺの粒子を堆積させる際に、基材の斜め方
向からイオンビームを照射すると、結晶配向性に優れた
多結晶薄膜を形成することができるものである。また、
前記の特許出願に並行して本発明者らは、長尺または大
面積の多結晶薄膜および酸化物超電導導体を製造するた
めの研究を行なっているが、結晶配向性において更に優
れた多結晶薄膜を製造する方法、および、多結晶薄膜上
に超電導層を形成した場合に従来よりも更に優れた超電
導特性を得ることを課題として研究を進めている。

【０００８ 】このような酸化物超伝導体４における酸
化物超電導層３の形成は、スパッタリング等の成膜法に
より形成される。通常、このような成膜法においては、
結晶性の良好な薄膜を得るために、成膜雰囲気を高温
度、たとえば、７００〜８００℃前後に保ちながら成膜
されることある。また、酸化物超電導層３の形成後に、
高温における酸化処理を施して、成膜を完了する場合も
ある。しかしながら、ＹＳＺからなる多結晶薄膜２を、
このような高温域で加熱処理をする場合には、ＹＳＺ
は、高温（特に、７００℃以上長時間）における化学反
応安定性が比較的低いことから、基材１あるいは酸化物
超電導層３との界面において、ＹＳＺが化学反応を起こ
し、このために、酸化物超電導層３の結晶構造が乱れ、
結果、酸化物超電導導体の超電導特性が劣化するという
問題が生じてしまう場合が考えられる。

【０００９ 】本発明はこのような背景に基づき、前記
特許出願の技術を発展させるとともに、前記課題を有効
に解決するためになされたもので、基材の成膜面に対し
て直角向きに結晶軸のｃ軸を配向させることができると
同時に、成膜面と平行な面に沿って結晶粒の結晶軸のａ
軸およびｂ軸をも揃えることができ、結晶配向性に優れ
た多結晶薄膜、特に、化学反応安定性が高く、高温等の
加熱処理においても、結晶配向性が乱れることのない安
定な多結晶薄膜を得、優れた臨界電流密度の高い酸化物
超電導層を備えた酸化物超電導導体を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、第１の発明においては、多結晶体からなる
金属基材上に形成された多数の結晶粒が結晶粒界を介し
て結合されてなる酸化ハフニウムの多結晶薄膜であっ
て、基材の成膜面と平行な面に沿う多結晶粒の同一結晶
軸が構成する粒界傾角が、３０度以下に形成されてなる
多結晶薄膜を提供する。第２の発明においては、上記酸
化ハフニウムの一部が、希土類元素に置換されてなる第
１の発明に記載の多結晶薄膜を提供する。

【００１１ 】第３の発明においては、ターゲットから
発生させた粒子を多結晶体の金属からなる基材上に堆積
させ、この基材上にターゲットの構成元素からなる多結
晶薄膜を形成する方法において、前記ターゲットとし
て、酸化ハフニウムを主構成成分とする結晶体を用い、
このターゲットの構成粒子を基材上に堆積させる際に、
イオンソースから発生させたイオンビームを基材の成膜
面の法線に対して５０〜６０度の入斜角度で斜め方向か
ら照射しながら、前記粒子を基材上に堆積させて成膜す
る多結晶薄膜の製造方法を提供する。第４の発明におい
ては、第３の発明において、上記ターゲットが、酸化ハ
フニウムと、希土類酸化物との焼結体からなる多結晶薄
膜の製造方法を提供する。

【００１２ 】そして、第５の発明においては、多結晶
体からなるテープ状の金属基材上に多数の結晶粒が結合
されてなる多結晶薄膜が形成され、この多結晶薄膜上に
酸化超伝導体からなる酸化超電導層が形成されてなる酸
化物超電導導体であって、上記多結晶薄膜が、第１また
は第２の発明の多結晶薄膜である酸化物超電導導体を提
供する。

【００１３ 】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は本発明の酸化ハフニ
ウム（ＨｆＯ₂）からなる多結晶薄膜を、多結晶体から
なる金属基材上に形成したもの一構造例を示すものであ
り、図１において、Ａはテープ状の基材、Ｂは基材Ａの
上面に形成された多結晶薄膜を示している。前記基材Ａ
は、この例ではテープ状のものを用いているが、例え
ば、板材、線材、条体などの種々の形状のものを用いる
ことができ、基材Ａは、銀、白金、ステンレス鋼、銅、
ハステロイ等のニッケル合金などの各種金属材料などか
らなるものである。

【００１４ 】前記多結晶薄膜Ｂは、微細な結晶粒２０
が、多数、相互に結晶粒界を介して接合一体化されてな
り、各結晶粒２０の結晶軸のｃ軸は基材Ａの上面（成膜
面）に対して直角に向けられ、各結晶粒２０の結晶軸の
ａ軸どうしおよびｂ軸どうしは、互いに同一方向に向け
られて面内配向されている。そして、各結晶粒２０のａ
軸（またはｂ軸）どうしは、それらのなす角度（図２に
示す粒界傾角Ｋ）を３５度以内にして接合一体化されて
いる。

【００１５ 】上記結晶粒２０は、その主構成成分がＨ
ｆＯ₂ であり、この酸化物結晶中の一部のＨｆが、希土
類元素に置換されてなるものであることが好ましい。前
記希土類元素としては、スカンジウム（Ｓｃ）、イット
リウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、
プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウ
ム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅ
ｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｄ）、ジ
スプロシウム（Ｇｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウ
ム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙ
ｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）が挙げられる。また、その置
換度としては、３〜１５％であることが望ましい。この
範囲であれば、結晶配向性に優れた多結晶薄膜Ｂとな
る。

【００１６ 】このようなＨｆＯ₂ からなる多結晶薄膜
Ｂにおいては、反応安定性が高く、この多結晶薄膜Ｂ
を、高温にて加熱処理したとしても、その結晶配向性が
崩れることがなく安定している。よって、この多結晶薄
膜Ｂ上には、配向結晶性に優れた酸化物超電導導体層を
形成することができ、超伝導体特性に優れた超電導導体
を得ることができる。また、そのＨｆＯ₂ の結晶中のＨ
ｆの一部が希土類元素により置換されているものであれ
ば、よりＨｆＯ₂ の結晶粒２０の面内配向が良好とな
り、結晶配向性に優れた多結晶薄膜Ｂとなる。これは、
ＨｆＯ₂ の結晶が、単斜晶であるため、これ単独では結
晶配向性を制御するのに、各条件を設定するのが難しい
が、その一部が希土類元素に置換されることによって、
その結晶構造が立方晶系の構造となり、以下に説明する
製造方法による結晶配向制御が容易となるためであると
考えられる。

【００１７ 】次に、上記多結晶薄膜Ｂの製造方法につ
いて説明する。図３は、本発明の多結晶薄膜の製造方法
の実施に好適に用いられる多結晶薄膜の製造装置の一例
を示す図である。この例の多結晶薄膜Ｂの製造装置は、
テープ状の基材Ａを支持するとともに所望温度に加熱ま
たは冷却することができるブロック状の基材ホルダ２３
と、基材ホルダ２３上にテープ状の基材Ａを送り出すた
めの基材送出ボビン（送出装置）２４と、多結晶薄膜Ｂ
が形成されたテープ状の基材Ａを巻き取るための基材巻
取ボビン（巻取装置）２５と、前記基材ホルダ２３の斜
め上方に所定間隔をもって対向配置された板状のターゲ
ット３６と、このターゲット３６の斜め上方においてタ
ーゲット３６の下面に向けて配置されたスパッタビーム
照射装置（スパッタ手段）３８と、前記基材ホルダ２３
の側方に所定間隔をもって対向され、かつ、前記ターゲ
ット３６と離間して配置されたイオンソース３９と、冷
却装置Ｒが、真空排気可能な真空チャンバ（成膜処理容
器）４０に設けられた構成とされている。

【００１８ 】前記基材ホルダ２３は、通電により抵抗
発熱する金属線等からなる加熱ヒータ２３ａを内蔵して
構成され、基材ホルダ２３の上に送り出されたテープ状
の基材Ａを必要に応じて所望の温度に加熱できるように
なっている。このような基材ホルダ２３は、成膜処理容
器４０内のイオンソース３９から照射されるイオンビー
ムの最適照射領域に配設されている。また、この基材ホ
ルダ２３が側面三角型の基台６０に装着されて設けら
れ、この基台６０が成膜処理容器４０の外壁４０ａを貫
通して設けられた冷媒導入管６１により成膜処理容器４
０の中央部に支持され、基台６０と冷媒導入管６１を主
体として冷却装置Ｒが構成されている。

【００１９ 】この形態の基台６０は、図５に示すよう
に断面三角型の中空の金属ブロック製とされ、その上面
６０ａは後述するイオンビームの基材に対する入射角度
を５０〜６０度の範囲にできるように傾斜面とされてい
る。また、基台６０の背面６０ｂに冷媒導入管６１が接
続されるとともに、冷媒導入管６１は、内部の往管６２
とその外部を覆う戻管６３とからなる２重構造とされて
いて、往管６２と戻管６３がいずれもチャンバ内部で基
台６０の内部空間に連通されているとともに、これらが
いずれもほぼ水平に延出されて成膜処理容器４０の外壁
４０ａを貫通して外部に導出され、外部において両管が
上方に湾曲されているとともに、往管６２の先端部に戻
管６３の先端部よりも若干上方に突出した注入部６４が
形成されていて、更に注入部６４に漏斗状の注入部材６
５が装着されて構成されている。

【００２０】そして、往管６２の基台６０側の先端部と
戻管６３の基台６０側の先端部はいずれも基台６０の背
面６０ｂの接続孔に気密に接合されているので、成膜処
理容器４０の内部を減圧した場合においても基台６０の
内部を成膜処理容器外部の大気圧状態とすることがで
き、前述の注入部材６５の内部に液体窒素などの液体冷
媒、あるいは冷却空気などの気体冷媒等を送り込み、基
台６０の内部を冷媒で満たすことができるように構成さ
れている。

【００２１ 】また、往管６２と戻管６３を設けたの
は、往管６２のみで冷媒導入管６１を構成すると注入部
材６５に液体窒素を投入して往管６２から基台６０に液
体窒素を送入しようとしても、先に送入している液体窒
素または蒸発した窒素ガスが基台６０の内部に滞留し、
新たな液体窒素を基台６０に供給できなくなることを防
止するためである。この点において戻管６３を設けてあ
るならば、基台６０内に滞留している古い液体窒素や気
化した窒素ガスを戻管６３を介して大気中に排出するこ
とが容易にできるので、基台６０に常に新鮮な液体窒素
を供給して基台６０を十分に冷却することができ、冷却
能力を高めることができる。更に、往管６２の外部を戻
管６３で覆う２重構造を採用するならば、戻管６３を通
過している冷媒や窒素ガスで往管６２を覆うことができ
る構成であるので、戻管６３の内部の冷媒で往管６２を
冷却することができ、往管６２の内部において冷媒の温
度を不要に高めてしまうことを防止できる。

【００２２ 】更に、冷媒供給管６１はフランジ板６６
を貫通して設けられ、このフランジ板６６は成膜処理容
器４０の外壁４０ａに形成された取付孔４０ｂを塞いで
外壁４０ａにネジ止め等の固定手段により着脱自在に固
定されている。また、前記フランジ板６６には、基台６
０の温度計測用の温度計測装置６７が冷媒供給管６１に
隣接するように装着され、この温度計測装置６７に接続
された温度センサ６８により基材ホルダ２３の温度を計
測できるように構成されている。即ち、基台６０の上面
６０ａ上に図５の２点鎖線の如く基材ホルダ２３をセッ
トした場合にこの温度センサ６８を基材ホルダ２３に接
触させておくことで基材ホルダ２３の温度を計測できる
ように構成されている。

【００２３ 】以上のことから、前記加熱ヒータ２３ａ
により常温よりも高い温度に基材ホルダ２３を加熱して
基材Ａを加熱するか、基台６０により基材Ａを冷却する
ことにより、基材Ａを所望の温度、例えば＋５００℃〜
−１９６℃の範囲の温度に調節できるように構成されて
いる。即ち、ヒータ加熱により、常温〜５００℃程度ま
では容易に加熱調整することができ、更に、ヒータを停
止して冷却用の媒体として液体窒素などの冷媒を用いて
上述の冷却装置により７７Ｋ（約−１９６℃）程度まで
容易に冷却することができる。

【００２４ 】なお、ここで用いる冷却装置Ｒは図５に
示す構成のものに限らないので、クーラー等の通常の冷
却装置に用いられるフロン等のフッ素系ガスやアンモニ
アを用いた冷却装置で−３０℃程度に冷却できる装置を
設けても良いのは勿論である。また、成膜の際に基材Ａ
にはターゲットからの高熱粒子の飛来により自然加熱さ
れるので、例えば、常温で成膜して基材ホルダに一切加
熱や冷却を行わない場合に基材Ａは１００℃程度に加熱
されることになる。また、液体窒素で冷却しながら成膜
する場合、基材Ａを供給する基材ホルダ２３の材質や厚
さを調節することで、基台６０から基材Ａを冷却する能
力を調整できる。例えば、薄く、熱伝導性に優れた基材
ホルダ２３を用い、冷媒導入管６１からの液体窒素の供
給量を充分に確保した場合は成膜時の発熱を差し引いて
も−１５０℃程度まで容易に冷却することができ、逆に
基材ホルダ２３を厚い金属材料で形成することで基台６
０からの冷却能力を低く抑えることができ、このように
した場合に液体窒素冷媒を用いても基材Ａの温度を、−
１５０〜−５０℃程度まで容易に調整することができ
る。

【００２５ 】この例の多結晶薄膜Ｂの製造装置におい
ては、前記基材送出ボビン２４から基材ホルダ２３上に
テープ状の基材Ａを連続的に送り出し、前記最適照射領
域を通過させた後に基材Ａを基材巻取ボビン２５で巻き
取ることで基材Ａ上に多結晶薄膜Ｂを連続成膜すること
ができるようになっている。

【００２６ 】前記ターゲット３６は、目的とする多結
晶薄膜Ｂを形成するためのものであり、目的の組成の多
結晶薄膜Ｂと同一組成あるいは近似組成のものなどを用
いることができる。このようなターゲット３６は、ピン
等によりターゲット支持体３６ａに回動自在に取り付け
られており、傾斜角度を調整できるようになっている。
前記スパッタビーム照射装置（スパッタ手段）３８は、
容器の内部に、ガスを導入し、引き出し電圧をかけるた
めのグリッドを備えて構成されているものであり、ター
ゲット３６に対してイオンビームを照射してターゲット
３６の構成粒子を基材Ａに向けて叩き出すことができる
ものである。

【００２７ 】前記イオンソース３９は、スパッタビー
ム照射装置３８と略同様の構成のものであり、引き出し
電圧をかけるためのグリッドを備えて構成されている。
そして、前記蒸発源から発生した原子または分子の一部
をイオン化し、そのイオン化した粒子をグリッドで発生
させた電界で制御してイオンビームとして照射する装置
である。粒子をイオン化するには直流放電方式、高周波
励起方式、フィラメント式などの種々のものがある。フ
ィラメント式はタングステン製のフィラメントに通電加
熱して熱電子を発生させ、高真空中でガス粒子と衝突さ
せてイオン化する方法である。

【００２８ 】この形態の多結晶薄膜の製造装置におい
ては、図４に示す構成の内部構造のイオンソース３９を
用いる。このイオンソース３９は、筒状のイオン室４５
の内部にグリッド４６とフィラメント４７とＡｒガスな
どの導入管４８とを備えて構成され、イオン室４５の先
端のビーム口４９からイオンをビーム状に略平行に放射
できるものである。このイオンソース３９の設置位置
は、変更できるようになっており、また、ビーム口４９
の口径ｄも変更できるようになっている。

【００２９ 】前記イオンソース３９は、図３に示すよ
うにその中心軸線Ｓを基材Ａの成膜面に対して入射角度
θ（基材Ａの垂線（法線）Ｈと中心線Ｓとのなす角度）
でもって傾斜させて対向されている。従ってイオンソー
ス３９は、基材Ａの成膜面の法線Ｈに対してある入射角
度θでもってイオンビームを照射できるように配置され
ている。

【００３０】また、前記イオンソース３９は、これから
放射されるイオンビームの広がり角度Δθが下記式
（Ｉ） Δθ≦２ｔａｎ^-1（ｄ／２Ｌ） ・・・（Ｉ） （式中、Δθはイオンビームの広がり角度、ｄはイオン
ソース３９のビーム口径（ｃｍ）、Ｌはイオンソース３
９のビーム口４９と基材Ａとの距離であるイオンビーム
の搬送距離（ｃｍ）を表す。）により計算できるため、
目的とする多結晶薄膜Ｂの結晶配向性に応じてイオンビ
ームの搬送距離Ｌとビーム口径ｄが設定されている。こ
のイオンビームの広がり角度Δθは５度以下が好まし
く、より好ましくは３度以下の範囲である。例えば、Ｌ
＝４０ｃｍの場合、ｄ≦３.４９ｃｍ とすればΔθ≦５
゜に制御することができ、ｄ≦２.０９ｃｍとすれば、
Δθ≦３ ゜に制御することができる。

【００３１】また、前記成膜処理容器４０には、この成
膜処理容器４０内を真空などの低圧状態にするためのロ
ータリーポンプ５１およびクライオポンプ５２と、ガス
ボンベなどの雰囲気ガス供給源がそれぞれ接続されてい
て、成膜処理容器４０の内部を真空などの低圧状態で、
かつ、アルゴンガスあるいはその他の不活性ガス雰囲気
または酸素を含む不活性ガス雰囲気にすることができる
ようになっている。さらに、前記成膜処理容器４０に
は、この成膜処理容器４０内のイオンビームの電流密度
を測定するための電流密度計測装置５４と、前記容器４
０内の圧力を測定するための圧力計５５が取り付けられ
ている。

【００３２】なお、この形態の多結晶薄膜の製造装置に
おいて、イオンソース３９の支持部分に角度調整機構を
取り付けてイオンソース３９の傾斜角度を調整し、イオ
ンビームの入射角度を調整するようにしても良く、角度
調整機構は種々の構成のものを採用することができるの
は勿論である。また、イオンソース３９の設置位置を変
更することにより、イオンビームの搬送距離Ｌを変更で
きるようにしたが、基材ホルダ２３の支持体２３ａの長
さを調整できるようにして、イオンビームの搬送距離Ｌ
を変更できるようにしても良い。

【００３３】次に、前記構成の製造装置を用いてテープ
状の基材Ａ上に本発明の多結晶薄膜Ｂを形成する場合に
ついて説明する。本実施形態における多結晶薄膜Ｂの製
造方法において使用するターゲット３６としては、主構
成成分がＨｆＯ₂ である結晶体を用い、目的の多結晶薄
膜に見合うものを適宜用いればよく、なかでも、ＨｆＯ
₂ と希土類酸化物との焼結体であるものを用いることが
好ましい。

【００３４】このような焼結体は、ＨｆＯ₂ からなる粉
末と、希土類酸化物からなる粉末とを混ぜ合わせ、焼結
して一体化することにより得ることができる。このとき
の焼結体における、ＨｆＯ₂と希土類酸化物との混合比
は、ＨｆＯ₂に対して希土類酸化物が、３〜１５％程度
となるようにされることが好ましい。この場合、混合比
が３％未満であると、多結晶薄膜Ｂを形成する際に、Ｈ
ｆＯ₂ の結晶配向性が整わず、１５％を超えると、目的
とする結晶構造が得られず、不都合となる。

【００３５】また上記希土類酸化物としては、Ｓｃ
₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｃｅ₂Ｏ₃、Ｐｒ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂
Ｏ₃、Ｐｍ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｅｕ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｔｄ₂
Ｏ₃、Ｇｙ ₂Ｏ₃、Ｈｏ₂Ｏ₃、Ｅｒ₂Ｏ₃、Ｔｍ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂
Ｏ₃、Ｌｕ₂Ｏ₃が挙げられ、この中でもＹｂ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ
₃等が好適に用いられる。

【００３６】このようなターゲット３６を設置し、つい
で、基材Ａを収納している成膜処理容器４０の内部を真
空引きして減圧雰囲気とするとともに、基材送出ボビン
２４から基材ホルダ２３に基材Ａを所定の速度で送り出
し、さらにイオンソース３９とスパッタビーム照射装置
３８を作動させる。そして、スパッタビーム照射装置３
８からターゲット３６に対してイオンビームを照射す
る。このときのスパッタビーム装置３８から照射するイ
オンビームとしては、例えば、Ｈｅ⁺、Ａｒ⁺、Ｘｅ⁺、
Ｋｒ⁺などの希ガスのイオンビーム、あるいは、これら
のイオンと酸素イオンとの混合イオンビーム等が用いら
れる。このように、イオンビームをターゲット３６に照
射すれば、ターゲット３６の構成粒子がイオンビームに
よって叩き出されて基材Ａ上に飛来して堆積する。そし
て、所望の厚みの多結晶薄膜Ｂを成膜し、成膜後のテー
プ状の基材Ａを基材巻取ボビン２５に巻き取る。

【００３７】そして、このときイオンソース３９からイ
オンビームを、入射角度θが５０〜６０度の範囲となる
ように、より好ましくは５５〜６０度の範囲となるよう
に、最も好ましくは５５度となるように照射することと
が好ましい。ここでθを９０度とすると、多結晶薄膜の
ｃ軸は基材Ａ上の成膜面に対して直角に配向するもの
の、基材Ａの成膜面上に（１１１）面が立つので好まし
くない。 また、θを３０度とすると、多結晶薄膜Ｂは
ｃ軸配向すらしなくなる。前記のような好ましい範囲の
入射角度でイオンビーム照射するならば多結晶薄膜Ｂの
結晶の（１００）面が立つようになる。このような入射
角度でイオンビーム照射を行ないながらスパッタリング
を行なうことで、基材Ａ上に形成されるＨｆＯ₂の多結
晶薄膜の結晶軸のａ軸どうしおよびｂ軸どうしは互いに
同一方向に向けられて基材Ａの上面（成膜面）と平行な
面に沿って面内配向する。なお、イオンビームの入射角
度の調整は、基台６０の上面６０ａの傾斜角度の異なる
ものを複数用意しておき、適宜所望角度のものを交換し
てから成膜処理を行うことで実現できる。

【００３８】このイオンソース３９から照射するイオン
ビームには、Ｈｅ⁺、Ａｒ⁺、Ｘｅ⁺、Ｋｒ⁺などの希ガス
のイオンビーム、あるいは、これらのイオンと酸素イオ
ンとの混合イオンビーム等が用いられる。

【００３９】また、基材ホルダ２３に付設した加熱ヒー
タあるいは冷却装置Ｒを作動させて基材ホルダ２３に接
する基材Ａの温度を３００℃以下の所望の温度に調節す
ることが好ましい。３００℃以下に成膜温度を設定する
場合、常温において基材Ａを基材ホルダ２３で特に加熱
しない場合の基材温度を示す１００℃以下の温度範囲が
好ましく、冷媒として安価に多用できる液体窒素により
容易に冷却できる−１５０℃以上の温度範囲がより好ま
しい設定温度となる。

【００４０】ところで、液体窒素を注入部材６５に投入
し、ここから往管６２を介して基台６０の内部空間に液
体窒素を満たす場合に、堆積する粒子による加熱状態あ
るいは成膜処理容器４０に設けた他の装置からの熱輻射
等により、液体窒素を用いてできるだけ薄い基材ホルダ
を採用しても基材Ａの温度は−１５０℃程度に冷却する
ことが限界であるので、これ以上低温に冷却する場合
は、液体ヘリウム等の他の冷媒を用いることになる。

【００４１】この実施形態の多結晶薄膜Ｂの製造方法に
あっては、ターゲット３６として、ＨｆＯ₂ と希土類酸
化物との焼結体を用い、このターゲット３６の構成粒子
をスパッタリングにより叩き出して基材Ａ上に堆積させ
る際に、イオンソース３９から発生させたイオンビーム
を基材Ａの成膜面の法線Ｈに対して入射角度５０〜６０
度で照射しつつ堆積させるので、粒界傾角が３５〜８度
程度に精度良く揃えられた結晶配向性の良好な多結晶薄
膜Ｂを製造することができる。

【００４２】図６は、本発明の酸化物超伝導導体の一例
を示したものである。この酸化物超電導導体２２は、前
述のようにして形成された多結晶薄膜Ｂ上にスパッタリ
ングやレーザ蒸着法などの成膜法により酸化物超電導層
Ｃを積層することにより得ることができる。この酸化物
超電導層Ｃは、多結晶薄膜Ｂの上面に被覆されたもので
あり、その結晶粒２３のｃ軸は多結晶薄膜Ｂの上面に対
して直角に配向され、その結晶粒２３…のａ軸とｂ軸は
先に説明した多結晶薄膜Ｂと同様に基材上面と平行な面
に沿って面内配向し、結晶粒２３どうしが形成する粒界
傾角が小さな値に形成されている。

【００４３】この酸化物超電導層Ｃを構成する酸化物超
電導体は、Ｙ₁ Ｂa₂ Ｃｕ ₃Ｏ_7-x、Ｙ₂Ｂa₄ Ｃｕ₈Ｏ_y、
Ｙ₃Ｂa₃ Ｃｕ₆Ｏ_yなる組成、あるいは（Ｂｉ,Ｐｂ）₂Ｃ
ａ ₂Ｓｒ₂Ｃ ｕ₃Ｏ_y、（Ｂｉ,Ｐｂ）₂Ｃａ₂Ｓｒ₃Ｃｕ₄
Ｏ_yなる組成、あるいは、Ｔｌ ₂ Ｂａ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_y、
Ｔｌ₁Ｂａ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_y、Ｔｌ₁Ｂａ₂Ｃａ₃Ｃｕ₄Ｏ_yな
る組成な どに代表される臨界温度の高い酸化物超電導
体である。

【００４４】ここで前述のようにして粒界傾角が３５〜
８度程度に精度良く揃えられた多結晶薄膜Ｂ上にスパッ
タリングやレーザ蒸着法などの成膜法により酸化物超電
導層Ｃを形成するならば、この多結晶薄膜Ｂ上に積層さ
れる酸化物超電導層Ｃも多結晶薄膜Ｂの配向性に整合す
るようにエピタキシャル成長して結晶化する。よって前
記多結晶薄膜Ｂ上に形成された酸化物超電導層Ｃは、結
晶配向性に乱れが殆どなく、この酸化物超電導層Ｃを構
成する結晶粒の１つ１つにおいては、基材Ａの厚さ方向
に電気を流しにくいｃ軸が配向し、基材Ａの長さ方向に
ａ軸どうしあるいはｂ軸どうしが配向している。従って
得られた酸化物超電導層Ｃは、結晶粒界における量子的
結合性に優れ、結晶粒界における超電導特性の劣化が殆
どないので、基材Ａの長さ方向に電気を流し易くなり、
ＭｇＯやＳｒＴＯ₃の単結晶基板上に形成して得られる
酸化物超電導層と同じ程度の十分に高い臨界電流密度が
得られる。

【００４５】また、このような酸化物超電導導体２２に
おいては、中間層として形成された多結晶薄膜Ｂが、Ｈ
ｆＯ₂からなるものであるので、高温における加熱処理
においても、基材Ａおよび酸化物超電導層Ｃと、多結晶
薄膜Ｂとの界面で化学反応による結晶配向性の乱れが生
じるということがなく、安定したものとすることができ
る。

【００４６】以上説明の如く、多結晶薄膜ＢをＨｆＯ₂
により構成することにより、結晶配向性に優れ、臨界電
流特性に優れた酸化物超電導導体２２を得ることができ
る。また、この例で得られる酸化物超電導導体はフレキ
シブル性に優れた長尺のテープ状とすることが容易であ
り、超電導マグネットの巻線等への応用が期待できる。

【００４７】なお、前述のＨｆＯ₂ からなる多結晶薄膜
Ｂの結晶配向性が整う要因として本発明らは、以下のこ
とを想定している。ＨｆＯ₂ の結晶構造は、それ単独で
は単斜晶であるが、その一部が希土類元素に置換される
ことにより、立方晶となる。これは、希土類元素が、Ｈ
ｆよりもイオン半径が大きく、この希土類元素が一部の
Ｈｆに置き換わることにより、その酸化物の結晶構造が
変化して立方晶になると考えられる。

【００４８】このような立方晶のＨｆＯ₂ からなる多結
晶薄膜Ｂの結晶格子においては、基板法線方向が＜１０
０＞軸であり、他の＜０１０＞軸と＜００１＞軸はいず
れも他の方向となる。これらの方向に対し、基板法線に
対して斜め方向から入射するイオンビームを考慮する
と、単位格子の原点に対して単位格子の対角線方向、即
ち＜１１１＞軸に沿って入射する場合に、基板法線に対
する入射角度は、５４ .７度となる。

【００４９】図９は、イオンビームの入射角度に応じて
得られるＨｆＯ₂ の多結晶薄膜Ｂの結晶配向性を示す半
値全幅（ＦＷＨＭ）の値を示したものである。この図９
によれば、ＦＷＨＭの値は、イオンビームの入射角度が
５５〜６０度の範囲で極小値を示す。ここで前記のよう
に入射角度５０〜６０度の範囲で良好な結晶配向性を示
すことは、イオンビームの入射角度が前記５４.７度と
一致するかその前後になった場合、イオンチャンネリン
グが最も効果的に起こり、基材Ａ上に堆積している結晶
において、基材Ａの上面で前記角度に一致する配置関係
になった原子のみが選択的に残り易くなり、その他の乱
れた原子配列のものはイオンビームのスパッタ効果によ
りスパッタされて除去される結果、配向性の良好な原子
の集合した結晶のみが選択的に残って堆積してゆくもの
と推定している。

【００５０】なおこの際に、イオンビーム のＨｆＯ₂の
多結晶薄膜Ｂに対する照射効果として、基材Ａに垂直
にＨｆＯ₂の（１００）面を立てる効果と面内方位を整
える効果の２つを奏するが、本発明者としては、基材に
垂直に正確に（１００）面を立てる効果が主要であるも
のと推定している。それは、基材Ａに垂直にＨｆＯ₂の
（１００）を立てる効果が不十分であると、必然的に面
内配向性も乱れるためである。

【００５１】次に、イオンビームを成膜面の法線に対し
て５０〜６０度の入射角度で照射しながら成膜する場合
に温度制御を行うと多結晶薄膜Ｂの粒界傾角Ｋの値が良
好になる理由、換言すると、多結晶薄膜Ｂの結晶配向性
が良好になる理由について本願発明者は以下のように推
定している。通常のスパッタ、レーザ蒸着等の成膜法に
おいて結晶性の良好な薄膜を得るためには、成膜雰囲気
を高温度、例えば４００〜６００℃程度、あるいはそれ
以上の温度に加熱しながら成膜することが常識的な知見
である。このような高温度に加熱しつつ成膜することで
一般的に結晶性の高い膜を得ていることは、成膜温度と
結晶化との間に密接な関係が存在することを意味し、薄
膜の製造分野において成膜温度が低い場合はアモルファ
ス性に富む膜が生成し易いものと理解されている。

【００５２】しかしながら、本願発明に係る技術である
イオンビーム照射に伴う成膜技術を用いる場合は、イオ
ンビームにより結晶を整える効果が極めて大きいため
に、成膜温度は逆にできるだけ低い温度が好ましい。こ
れは、低い温度の方が結晶を構成する原子の運動や振動
がそれだけ少なくなり、イオンビーム照射に伴う結晶を
揃える効果がより効果的に発揮される結果として、結晶
配向性に優れた多結晶薄膜Ｂが生成し易くなるものと推
定している。

【００５３】即ち、本発明の技術によれば、低温になる
ほど[１００]軸が安定した多結晶薄膜Ｂを得ることがで
き、それに伴って[１１１]軸の角度が一意的に決まるこ
と、および、結晶を構成する原子の熱振動によりディチ
ャネリング（dechanneeling） が起こらなくなり、[１
１１]軸に沿ったイオンの衝突断面積が減少して効果的
な配向制御が可能になることによって結晶配向性が良く
なるものと思われる。なお、成膜温度が低温になるほど
結晶配向性の高い多結晶薄膜Ｂを得ることができ、１０
０℃以下の温度で多結晶薄膜Ｂを成膜した場合により優
れた結晶配向性の多結晶薄膜Ｂが得られるという事実
は、一般の成膜技術において高温度に加熱しながら成膜
しなくては結晶性の高い膜を得ることが難しいという知
見とは相反するものであり、この点においてイオンビー
ムを斜めから照射しながら成膜する技術の特異性を知る
ことができる。

【００５４】また、本発明者らは、上述の理由に加え
て、ＨｆＯ₂ により多結晶薄膜を構成することにより結
晶配向性に優れたものが得られる理由として、次のよう
なことを推測している。スパッタリングによる成膜方法
において、イオン照射されながら膜が形成されていく場
合、照射されるイオンビームによって、結晶構造が破壊
される可能性がある。このために、通常前記イオンビー
ムの照射エネルギーを３００ｅＶ程度に抑えて照射して
いる。このようなイオンビームによる結晶破壊は、膜を
形成する結晶のボンディングの強さに関係すると考えら
れる。すなわち、結晶のボンディングが弱いものほど、
結晶が破壊されやすく、結果、形成される多結晶薄膜の
結晶配向性が乱れる可能性がある。

【００５５】ＨｆＯ₂ のような酸化物材料における結晶
は、通常、イオン結晶とみなせるため、ボンディングの
強さは正負のイオンエネルギーの総和とみなすことがで
き、その値は、格子エネルギーと呼ばれ、おおよその値
を算出することができる。実際に、算出したものを下記
表１に参考までに示す。この表１に示す値は、Ｂｏｒｎ
-ｈａｒｂｅｒ ｃｙｃｌｅを用いたものであり、化学便
覧 基礎編 日本化学会編纂を参考にしたものである。
また、算出の際の酸素の２電子親和力については、マー
デリング常数から計算したＭｇＯの格子エネルギー値か
ら換算した値を用いた。（２ｅ-＋Ｏ→Ｏ^2- −６４９.
６ｋＪ/ｍｏｌ）

【００５６】

【表１】

【００５７】この結果から、ＨｆＯ₂ のボンディングの
強さは、他の似た構造の酸化物よりも高いことがわか
る。よって、ＨｆＯ₂ からなる多結晶薄膜においては、
その製造時に、イオンビームの照射によル結晶の破壊が
少なく、イオンビームによる結晶配向性制御効果を大き
くすることができるので、結晶配向性が良好となると考
えられる。

【００５８】

【実施例】以下、本発明における実施例を示す。図３〜
図５に示す構成の装置を使用し、イオンビーム照射を伴
うスパッタリングを行って、ＨｆＯ₂の多結晶薄膜を金
属テープ上に成膜した。図３に示す装置を収納した真空
容器内を真空ポンプで真空引きして３ .０×１０^-4Torr
に減圧するとともに、真空容器内にＡｒ＋Ｏ₂ のガスを
Ａｒにおいては１６.０ｓｃｃｍ、Ｏ₂ガスにおいては、
８.０ｓｃｃｍの割合で供給した。基材として、表面を
鏡面加工した幅１０ｍｍ、厚さ０.５ｍｍ、長さ数ｍの
ハステロイＣ２７６テープを使用した。ターゲットは、
ＨｆＯ₂とＹｂ₂Ｏ₃ とを、Ｙｂ₂Ｏ₃がＨｆＯ₂に対して
１５ｍｏｌ％となるように混合した焼結体を用いた。そ
して、Ａｒ⁺イオンをイオンガンからターゲットに照射
してスパッタ するとともに、イオンガンからのイオン
ビームの入射角度を基材ホルダ上の基材テープの成膜面
の法線に対して入射角５５度に設定し、Ａｒ⁺ のイオン
ビームのエネルギーを３００ｅＶ、イオン電流密度を２
００μＡ／ｃｍ²に設定して 基材上にレーザ蒸着と同時
にイオンビーム照射を行ない、基材テープを基材ホルダ
に沿って一定速度で移動させながら基材テープ上に厚さ
１１００ｎｍのＨｆＯ₂ からなる多結晶薄膜を形成し
た。なお、前記の成膜の際に、基材ホルダの加熱ヒータ
を作動させ、成膜時の基材および多結晶薄膜の温度を３
００℃にそれぞれ制御した。

【００５９】得られた各試料におけるＸ線による（１１
１）極点図を求めた結果を図８に示す。図８に示す結果
から、形成したＨｆＯ₂ からなる多結晶薄膜の配向性が
優れた状態（[１００]配向状態）であることを確認する
ことができた。

【００６０】次に、前記のようにｃ軸配向された試料に
おいて、ＨｆＯ₂ 多結晶薄膜のａ軸あるいはｂ軸が配向
しているか否かを測定した。その測定のためには、図７
に示すように、基材Ａ上に形成されたＹＳＺの多結晶薄
膜にＸ線を角度θで照射するとともに、入射Ｘ線を含む
鉛直面において、入射Ｘ線に対して２θ（５８.７度）
の角度の位置にＸ線カウンター５８を設置し、入射Ｘ線
を含む鉛直面に対する水平角度φの値を適宜変更して、
即ち、基材Ａを図７において矢印に示すように回転角φ
だけ回転させることにより得られる回折強さを測定する
ことにより多結晶薄膜Ｂのａ軸どうしまたはｂ軸どうし
の配向性を計測した。

【００６１】さらに、得られたＨｆＯ₂ の多結晶薄膜の
各結晶粒における結晶配向性を試験した。この試験では
図７を基に先に説明した方法でＸ線回折を行なう場合、
φの角度を−２０度〜２０度まで１度刻みの値に設定し
た際の回折ピークを測定した。そして、そのピーク値が
±何度の範囲で現れ、±何度の範囲では消失しているか
否かにより面内配向性を求めた。

【００６２】更にこれらの多結晶薄膜上にイオンビーム
スパッタ装置を用いて酸化物超電導層を形成した。ター
ゲットとして、Ｙ_0.7Ｂａ_1.7Ｃｕ_3.0Ｏ_7-xなる組成の酸
化物超電導体からなるターゲットを用いた。また、蒸着
処理室の内部を１×１０^-6トールに減圧し、スパッタリ
ングを行なった。その後、４００゜Ｃで６０分間、酸素
雰囲気中において熱処理した。得られた酸化物超電導テ
ープ導体は、幅１０.０ｍｍ、長さ１ｍのものである。
この酸化物超電導テープ導体を液体窒素により冷却し、
中央部の幅１０ｍｍ、長さ１０ｍｍの部分について４端
子法により臨界温度と臨界電流密度の測定を行なった結
果を求めた。

【００６３】この結果、上記ＨｆＯ₂ の多結晶薄膜にお
ける面内配向性は、２８°であり、得られた酸化物超電
導層ＨｆＯ₂の臨界電流密度は、２.０×１０⁵Ａ／ｃｍ²
であった。このように、ＨｆＯ₂ からなる多結晶薄膜の
結晶配向性も良好になり、この多結晶薄膜を中間層に用
いた酸化物超電導導体においては、臨界電流密度も高い
ものが得られた。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、多結晶体からなる金属基材上に形成された多数
の結晶粒が結晶粒界を介して結合されてなるＨｆＯ₂ の
多結晶薄膜であって、基材の成膜面と平行な面に沿う多
結晶粒の同一結晶軸が構成する粒界傾角が、３０度以下
に形成されてなるものであるので、基材の成膜面に対し
てｃ軸配向性に加えてａ軸配向性とｂ軸配向性が良好
で、粒界傾角３５度以下の結晶配向性に優れ、また反応
安定性に優れ、例えば、高温における加熱処理にもその
界面が結晶配向性が乱れることのない、安定な多結晶薄
膜を得ることができる。また、請求項２のＨｆＯ₂の一
部が希土類酸化物である多結晶薄膜によれば、より、結
晶配向性に優れた多結晶薄膜を得ることができる。

【００６５】また、請求項３の多結晶薄膜の製造方法に
よれば、ターゲットから発生させた粒子を、多結晶体の
金属からなる基材上に堆積させ、この基材上にターゲッ
トの構成元素からなる多結晶薄膜を形成する方法におい
て、前記ターゲットとして、ＨｆＯ₂ を主構成成分とす
る結晶体を用い、このターゲットの構成粒子を基材上に
堆積させる際に、イオンソースから発生させたイオンビ
ームを基材の成膜面の法線に対して５０〜６０度の入斜
角度で斜め方向から照射しながら、前記粒子を基材上に
堆積させて成膜するので、基材の成膜面に対してｃ軸配
向性に加えてａ軸配向性とｂ軸配向性をも向上させた粒
界傾角３５度以下の結晶配向性に優れ、かつ反応安定性
に優れたＨｆＯ₂の多結晶薄膜を確実に得ることができ
る。

【００６６】さらに、請求項４の多結晶薄膜の製造方法
においては、請求項３の製造方法において、上記ターゲ
ットにＨｆＯ₂と希土類酸化物との焼結体からなるもの
を用いているので、成膜工程におけるＨｆＯ₂の結晶配
向制御が容易となり、より結晶配向性の優れたＨｆＯ₂
からなる多結晶薄膜を製造することができる。

【００６７】また、請求項５の酸化物超電導導体は、テ
ープ基材上に、上記請求項１または２の結晶配向性の良
好な多結晶薄膜が中間層として形成され、その上に酸化
超伝導体からなる酸化超電導層が形成されてなる酸化物
超電導導体であるので、結晶配向性の良好な酸化物超電
導層を得ることができ、これにより臨界電流密度の高い
超電導特性の良好な酸化物超電導導体を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のＨｆＯ₂の多結晶薄膜の一例を示
す断面図である。

【図２】 図１に示すＨｆＯ₂多結晶薄膜の結晶粒と
その結晶軸方向および粒界傾角を示す拡大平面図であ
る。

【図３】 本発明方法を実施して基材上に多結晶薄膜
を製造するための装置の一例を示す構成図である。

【図４】 図３に示す装置に設けられるイオンガンの
一例を示す断面図である。

【図５】 図３に示す装置に設けられる冷却装置の一
例を示す断面図である。

【図６】 本発明の酸化物超電導導体の一例を示す断
面図である。

【図７】 多結晶薄膜の結晶配向性を測定するための
Ｘ線装置の配置図である。

【図８】 実施例の多結晶薄膜の極点図である。

【図９】 イオンビームと入射角度と得られた多結晶
薄膜の半値全幅との関係を示すグラフである。

【図１０】 従来の多結晶薄膜の一例を示した断面図で
ある。

【符号の説明】

Ａ…基材、Ｂ…多結晶薄膜、Ｃ…酸化物超電導層、Ｋ…
粒界傾角、θ…入射角度、φ…回転角、２０、２１…結
晶粒、２２…酸化物超電導導体、２３…基材ホルダ、２
４・・・基材送出ボビン(送出装置)、２５・・・基材巻取ボビ
ン(巻取装置)、３６…ターゲット、３８…イオンガン、
３９・・・イオンソース、４０…成膜処理容器、Ｒ・・・冷却
装置、６０・・・基台、６１・・・冷媒導入管、６２・・・往
管、６３・・・戻管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯島 康裕 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 木村 真理子 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 斎藤 隆 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 Ｆターム(参考） 4K029 AA02 BA43 BA50 BB02 BB07 BB08 BC04 CA05 CA15 DC05 DC09 DC37 4M113 AD35 AD36 AD68 BA04 CA34 CA35 CA36

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多結晶体からなる金属基材上に形成され
   た多数の結晶粒が結晶粒界を介して結合されてなる酸化
   ハフニウムの多結晶薄膜であって、基材の成膜面と平行
   な面に沿う多結晶粒の同一結晶軸が構成する粒界傾角
   が、３０度以下に形成されてなることを特徴とする多結
   晶薄膜。
2. 【請求項２】 上記酸化ハフニウムの一部が、希土類元
   素に置換されてなることを特徴とする請求項１に記載の
   多結晶薄膜。
3. 【請求項３】 ターゲットから発生させた粒子を、多結
   晶体の金属からなる基材上に堆積させ、この基材上にタ
   ーゲットの構成元素からなる多結晶薄膜を形成する方法
   において、前記ターゲットとして、酸化ハフニウムを主
   構成成分とする結晶体を用い、このターゲットの構成粒
   子を基材上に堆積させる際に、イオンソースから発生さ
   せたイオンビームを基材の成膜面の法線に対して５０〜
   ６０度の入斜角度で斜め方向から照射しながら、前記粒
   子を基材上に堆積させて成膜することを特徴とする多結
   晶薄膜の製造方法。
4. 【請求項４】 上記ターゲットが、酸化ハフニウムと、
   希土類酸化物との焼結体からなることを特徴とする請求
   項３に記載の多結晶薄膜の製造方法。
5. 【請求項５】 テープ状の多結晶体の金属からなる基材
   上に多数の結晶粒が結合されてなる多結晶薄膜が形成さ
   れ、この多結晶薄膜上に酸化超伝導体からなる酸化超電
   導層が形成されてなる酸化物超電導導体であって、上記
   多結晶薄膜が請求項１または２に記載の多結晶薄膜であ
   ることを特徴とすることを特徴とする酸化物超電導導
   体。