JP2001230460A - 超伝導ｘ線検出素子のトンネル酸化膜形成方法 - Google Patents
超伝導ｘ線検出素子のトンネル酸化膜形成方法Info
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- JP2001230460A JP2001230460A JP2000034833A JP2000034833A JP2001230460A JP 2001230460 A JP2001230460 A JP 2001230460A JP 2000034833 A JP2000034833 A JP 2000034833A JP 2000034833 A JP2000034833 A JP 2000034833A JP 2001230460 A JP2001230460 A JP 2001230460A
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- tunnel oxide
- tunnel
- aluminum material
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- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高品質なトンネル酸化膜をバルクの超伝導体
表面に作製すること。 【解決手段】 バルクのアルミニウム材料を陽極酸化
し、その後酸素イオンを照射することによってトンネル
酸化膜を作製する。
表面に作製すること。 【解決手段】 バルクのアルミニウム材料を陽極酸化
し、その後酸素イオンを照射することによってトンネル
酸化膜を作製する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＸ線のエネルギース
ペクトルを測定するためのＸ線検出器に使用する超伝導
トンネル接合型Ｘ線検出素子のトンネル酸化膜形成方法
に関するものである。
ペクトルを測定するためのＸ線検出器に使用する超伝導
トンネル接合型Ｘ線検出素子のトンネル酸化膜形成方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の超伝導トンネル接合を用いたＸ線
検出素子は、図２のように基板４上に形成した第１の超
伝導体薄膜５の表面にトンネル酸化膜（図示せず）を形
成し、さらにその上に第２の超伝導体薄膜６を設けた構
造である。
検出素子は、図２のように基板４上に形成した第１の超
伝導体薄膜５の表面にトンネル酸化膜（図示せず）を形
成し、さらにその上に第２の超伝導体薄膜６を設けた構
造である。
【０００３】従来のトンネル酸化膜形成方法としては、
第１の超伝導体薄膜５を形成直後に、真空チャンバーに
酸素を含むガスを導入し、室温付近で一定時間放置して
第１の超伝導体薄膜５を酸化する方法がある。
第１の超伝導体薄膜５を形成直後に、真空チャンバーに
酸素を含むガスを導入し、室温付近で一定時間放置して
第１の超伝導体薄膜５を酸化する方法がある。
【０００４】また酸素を含むガス中でプラズマを発生さ
せて酸化を行う場合もある。
せて酸化を行う場合もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の構造では、第１
の超伝導体薄膜５はスパッタ膜または蒸着膜なので、そ
の厚さは最大でも１μｍ程度である。Ｘ線は透過力が大
きいため、この厚さでは充分なＸ線吸収効率が得られ
ず、Ｘ線検出素子としての検出効率が充分ではなかっ
た。
の超伝導体薄膜５はスパッタ膜または蒸着膜なので、そ
の厚さは最大でも１μｍ程度である。Ｘ線は透過力が大
きいため、この厚さでは充分なＸ線吸収効率が得られ
ず、Ｘ線検出素子としての検出効率が充分ではなかっ
た。
【０００６】例えば、よく分析対象となる鉄原子の蛍光
Ｘ線のエネルギーにおける厚さ１μmのアルミニウムの
Ｘ線吸収効率は約３％にすぎない。
Ｘ線のエネルギーにおける厚さ１μmのアルミニウムの
Ｘ線吸収効率は約３％にすぎない。
【０００７】第１の超伝導体薄膜５をバルクの超伝導体
に置き換えて、充分なＸ線吸収効率を確保することは従
来から試みられてきたが、高品質なトンネル酸化膜をバ
ルクの超伝導体表面に形成することはできなかった。
に置き換えて、充分なＸ線吸収効率を確保することは従
来から試みられてきたが、高品質なトンネル酸化膜をバ
ルクの超伝導体表面に形成することはできなかった。
【０００８】トンネル酸化膜は、数ｎｍの厚さで均一に
被覆されている必要がある。
被覆されている必要がある。
【０００９】均一性は表面粗さを測定して評価すること
ができ、平均面粗さＲａ値が膜厚と同程度以下であるこ
とが必要である。
ができ、平均面粗さＲａ値が膜厚と同程度以下であるこ
とが必要である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】バルクのアルミニウム材
料の表面を陽極酸化した後、酸素イオンを照射してトン
ネル酸化膜を形成した。
料の表面を陽極酸化した後、酸素イオンを照射してトン
ネル酸化膜を形成した。
【００１１】
【作用】バルクのアルミニウム材料表面に陽極酸化を行
うと、アルミニウムに近い領域にはバリアー型酸化被膜
と呼ばれる無定型な酸化アルミニウム層が形成される。
うと、アルミニウムに近い領域にはバリアー型酸化被膜
と呼ばれる無定型な酸化アルミニウム層が形成される。
【００１２】この表面に０．５〜１０keV程度のエネル
ギーをもつ酸素イオンを照射すると、エッチングと同時
に、酸素イオンが数ｎｍの深さに注入される。
ギーをもつ酸素イオンを照射すると、エッチングと同時
に、酸素イオンが数ｎｍの深さに注入される。
【００１３】自然酸化膜のような欠陥の多い酸化膜では
なく、均一な無定型のバリヤー型酸化皮膜が陽極酸化に
よって形成されており、均一なエッチングが起こる。
なく、均一な無定型のバリヤー型酸化皮膜が陽極酸化に
よって形成されており、均一なエッチングが起こる。
【００１４】陽極酸化によって形成された無定型のバリ
ヤー型酸化皮膜の酸素イオンによるエッチングが終了す
ると、アルミニウム中に注入された酸素イオンによるト
ンネル酸化膜の形成とエッチングが同時に進行する。
ヤー型酸化皮膜の酸素イオンによるエッチングが終了す
ると、アルミニウム中に注入された酸素イオンによるト
ンネル酸化膜の形成とエッチングが同時に進行する。
【００１５】エッチングされているのは無定型な酸化ア
ルミニウムであり、バルクのアルミニウム材料の結晶粒
の配向、結晶粒界、数ｎｍ以下の欠陥の影響を受け難い
ため、均一なエッチングが可能である。
ルミニウムであり、バルクのアルミニウム材料の結晶粒
の配向、結晶粒界、数ｎｍ以下の欠陥の影響を受け難い
ため、均一なエッチングが可能である。
【００１６】０．５〜１０keV程度のエネルギーをもつ
酸素イオンを照射した場合の平衡する酸化膜の厚さは数
ｎｍであり、トンネル酸化膜として適当な厚さと一致す
る。
酸素イオンを照射した場合の平衡する酸化膜の厚さは数
ｎｍであり、トンネル酸化膜として適当な厚さと一致す
る。
【００１７】エッチングを不活性ガスイオン、例えばア
ルゴンイオンで行った場合には均一なエッチングは不可
能である。
ルゴンイオンで行った場合には均一なエッチングは不可
能である。
【００１８】また、自然酸化膜で覆われたバルクのアル
ミニウム材料を酸素イオンでエッチングしても、薄い自
然酸化膜中の欠陥のために均一なエッチングは困難であ
る。
ミニウム材料を酸素イオンでエッチングしても、薄い自
然酸化膜中の欠陥のために均一なエッチングは困難であ
る。
【００１９】電解研磨による表面平滑化の後で、バリア
ー型陽極酸化被膜を形成しても作用は同一である。
ー型陽極酸化被膜を形成しても作用は同一である。
【００２０】無定型なバリアー型陽極酸化被膜を形成す
る方法は、アルミニウム電解コンデンサーの製造工程と
してよく知られている。
る方法は、アルミニウム電解コンデンサーの製造工程と
してよく知られている。
【００２１】バリアー型陽極酸化被膜は絶縁性が優れて
おり、酸素イオンを収束してバリアー型陽極酸化被膜に
照射すれば、トンネル接合領域の形成とトンネル酸化膜
の形成が同時に可能である。
おり、酸素イオンを収束してバリアー型陽極酸化被膜に
照射すれば、トンネル接合領域の形成とトンネル酸化膜
の形成が同時に可能である。
【００２２】
【実施例】（実施例１）図１に本発明による実施例の断
面図を示す。
面図を示す。
【００２３】バルクのアルミニウム材料１の表面を脱脂
した後、加工傷を無くすために電解研磨によって平滑化
する。
した後、加工傷を無くすために電解研磨によって平滑化
する。
【００２４】電解研磨液は燐酸ナトリウム（５０ｇ/
ｌ）−無水炭酸ナトリウム（１５０ｇ/ｌ）溶液を使用
し、電圧１０Ｖ、温度は７５℃で電解研磨を行った。
ｌ）−無水炭酸ナトリウム（１５０ｇ/ｌ）溶液を使用
し、電圧１０Ｖ、温度は７５℃で電解研磨を行った。
【００２５】次に陽極酸化をホウ酸アンモニウム溶液
（０．０５mol/ｌ）中で、電圧１００Ｖ、室温で行う。
（０．０５mol/ｌ）中で、電圧１００Ｖ、室温で行う。
【００２６】本実施例の条件では、約０．１μmのバリ
ヤー型酸化皮膜２が形成される。
ヤー型酸化皮膜２が形成される。
【００２７】硫酸のようなポーラス型酸化皮膜を形成す
る電解液を使用しても、アルミニウム近傍ではバリヤー
型酸化皮膜が形成されているため効果は同様である。
る電解液を使用しても、アルミニウム近傍ではバリヤー
型酸化皮膜が形成されているため効果は同様である。
【００２８】次にバルクの超伝導体の表面に酸素イオン
３を照射する。酸素イオン３の照射には二次イオン質量
分析装置用の酸素イオン銃を用いた。
３を照射する。酸素イオン３の照射には二次イオン質量
分析装置用の酸素イオン銃を用いた。
【００２９】酸素イオン３のエネルギーは２．５keV、
電流は２０ｎＡ、ビーム径２５μmとした。
電流は２０ｎＡ、ビーム径２５μmとした。
【００３０】酸素イオン３のエネルギーは０．５〜５ke
V程度が適当であるが、このエネルギー範囲であれば酸
素ガスを導入したスパッタリング装置の基板エッチング
機能の他、活性ガス対応のイオンビームエッチング装置
も利用できる。
V程度が適当であるが、このエネルギー範囲であれば酸
素ガスを導入したスパッタリング装置の基板エッチング
機能の他、活性ガス対応のイオンビームエッチング装置
も利用できる。
【００３１】二次イオン質量分析装置用の酸素イオン銃
を上記の条件で使用した場合に、表面粗さ約２ｎｍ、酸
化膜の厚さが数ｎｍの高品質のトンネル酸化膜が得られ
た。
を上記の条件で使用した場合に、表面粗さ約２ｎｍ、酸
化膜の厚さが数ｎｍの高品質のトンネル酸化膜が得られ
た。
【００３２】Ｘ線検出素子として使用するためには、さ
らに上部電極としてアルミニウムを蒸着する。
らに上部電極としてアルミニウムを蒸着する。
【００３３】本実施例では絶縁性の大きいバリヤー型酸
化皮膜を形成し、二次イオン質量分析装置用の酸素イオ
ン銃を使用して、収束された酸素イオンビームを利用し
たので、絶縁膜で周囲を囲んだトンネル接合領域の形成
とトンネル酸化膜の作製を同時に行うことができた。
化皮膜を形成し、二次イオン質量分析装置用の酸素イオ
ン銃を使用して、収束された酸素イオンビームを利用し
たので、絶縁膜で周囲を囲んだトンネル接合領域の形成
とトンネル酸化膜の作製を同時に行うことができた。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、バルクのアルミニウム
材料の表面を陽極酸化した後、酸素イオンを照射するこ
とによって高品質なトンネル酸化膜を作製できるので、
検出素子のＸ線吸収体としてバルクのアルミニウム材料
が使用でき、Ｘ線吸収効率が大きく、検出効率の大きい
Ｘ線検出素子が得られる。
材料の表面を陽極酸化した後、酸素イオンを照射するこ
とによって高品質なトンネル酸化膜を作製できるので、
検出素子のＸ線吸収体としてバルクのアルミニウム材料
が使用でき、Ｘ線吸収効率が大きく、検出効率の大きい
Ｘ線検出素子が得られる。
【００３５】また、陽極酸化後に形成したバリアー型陽
極酸化被膜を絶縁膜として、その上に収束した酸素イオ
ンビームを照射することによりトンネル接合領域の形成
と高品質なトンネル酸化膜の形成を同時に行うことがで
きる。
極酸化被膜を絶縁膜として、その上に収束した酸素イオ
ンビームを照射することによりトンネル接合領域の形成
と高品質なトンネル酸化膜の形成を同時に行うことがで
きる。
【図１】本発明の実施例を説明するための断面図であ
る。
る。
【図２】従来の技術によるＸ線検出素子の断面図であ
る。
る。
１ バルクのアルミニウム材料 ２ バリヤー型酸化皮膜 ３ 酸素イオン ４ 基板 ５ 第１の超伝導体薄膜 ６ 第２の超伝導体薄膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｌ 21/316 Ｈ０１Ｌ 21/316 Ｔ Ｆターム(参考） 2G088 FF03 FF15 GG22 JJ37 KK01 4K057 DA01 DA04 DA11 DB05 DD05 DE20 DG15 DN01 4M113 AA03 AA13 AA25 AC24 BB07 BB13 BC04 BC27 CA12 5F058 BA20 BB05 BC03 BF70 BH03 BJ10
Claims (3)
- 【請求項１】 バルクのアルミニウム材料を陽極酸化
し、その後酸素イオンを照射することによってトンネル
酸化膜を形成するトンネル酸化膜形成方法。 - 【請求項２】 バルクのアルミニウム材料を電解研磨
後、バリアー型酸化被膜を形成する陽極酸化を行い、そ
の後酸素イオンを照射することによってトンネル酸化膜
を形成するトンネル酸化膜形成方法。 - 【請求項３】 バルクのアルミニウム材料表面に陽極酸
化によるバリアー型酸化被膜を形成して絶縁膜とし、そ
の上に収束した酸素イオンビームを照射することによ
り、トンネル接合領域の形成とトンネル酸化膜の形成を
同時に行うトンネル酸化膜形成方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000034833A JP2001230460A (ja) | 2000-02-14 | 2000-02-14 | 超伝導ｘ線検出素子のトンネル酸化膜形成方法 |
| US09/778,462 US6379986B1 (en) | 2000-02-14 | 2001-02-07 | Method of forming tunnel oxide film for superconducting X-ray sensor element |
| EP01301088A EP1126532A3 (en) | 2000-02-14 | 2001-02-07 | Method of forming tunnel oxide film |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000034833A JP2001230460A (ja) | 2000-02-14 | 2000-02-14 | 超伝導ｘ線検出素子のトンネル酸化膜形成方法 |
| US09/778,462 US6379986B1 (en) | 2000-02-14 | 2001-02-07 | Method of forming tunnel oxide film for superconducting X-ray sensor element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001230460A true JP2001230460A (ja) | 2001-08-24 |
Family
ID=26585278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000034833A Pending JP2001230460A (ja) | 2000-02-14 | 2000-02-14 | 超伝導ｘ線検出素子のトンネル酸化膜形成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6379986B1 (ja) |
| EP (1) | EP1126532A3 (ja) |
| JP (1) | JP2001230460A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7697988B2 (en) * | 2005-03-31 | 2010-04-13 | Medtronic, Inc. | Methods and apparatus for reducing spurious signals in implantable medical devices caused by x-ray radiation |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4535343A (en) * | 1983-10-31 | 1985-08-13 | Hewlett-Packard Company | Thermal ink jet printhead with self-passivating elements |
| EP0314484B1 (en) * | 1987-10-27 | 1994-07-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconductor element and method of manufacturing the same |
| US6073559A (en) * | 1998-09-11 | 2000-06-13 | Presstek, Inc. | Lithographic imaging with constructions having inorganic oleophilic layers |
-
2000
- 2000-02-14 JP JP2000034833A patent/JP2001230460A/ja active Pending
-
2001
- 2001-02-07 US US09/778,462 patent/US6379986B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-07 EP EP01301088A patent/EP1126532A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1126532A2 (en) | 2001-08-22 |
| EP1126532A3 (en) | 2003-10-22 |
| US6379986B1 (en) | 2002-04-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040303 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040526 |