JP2003063817A - ホウ化物超伝導体薄膜の作製方法 - Google Patents
ホウ化物超伝導体薄膜の作製方法Info
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- JP2003063817A JP2003063817A JP2001255904A JP2001255904A JP2003063817A JP 2003063817 A JP2003063817 A JP 2003063817A JP 2001255904 A JP2001255904 A JP 2001255904A JP 2001255904 A JP2001255904 A JP 2001255904A JP 2003063817 A JP2003063817 A JP 2003063817A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】精度よくホウ化物薄膜を作製する。
【解決手段】超高真空中で、ＭｇおよびＢを電子ビーム
照射により蒸発させ、４００℃以下の成長温度で、Ｍｇ
Ｂ2で示されるホウ化物薄膜を作製することを特徴とす
る。 【効果】低い成長温度でホウ化物薄膜を電子ビーム法に
より作製するため、マグネシウムが蒸発しにくく、作製
されるホウ化物薄膜の構造変化を抑制でき、精度よく所
望のホウ化物薄膜を作製できるという利点がある。ま
た、前記ホウ化物薄膜の成長を超高真空中で行うので、
マグネシウムの酸化を抑制することが可能で、同様に構
造変化が抑制された良好なホウ化物超伝導体薄膜を作製
できるという利点がある。
照射により蒸発させ、４００℃以下の成長温度で、Ｍｇ
Ｂ2で示されるホウ化物薄膜を作製することを特徴とす
る。 【効果】低い成長温度でホウ化物薄膜を電子ビーム法に
より作製するため、マグネシウムが蒸発しにくく、作製
されるホウ化物薄膜の構造変化を抑制でき、精度よく所
望のホウ化物薄膜を作製できるという利点がある。ま
た、前記ホウ化物薄膜の成長を超高真空中で行うので、
マグネシウムの酸化を抑制することが可能で、同様に構
造変化が抑制された良好なホウ化物超伝導体薄膜を作製
できるという利点がある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はジョセフソン接合、超伝
導線材利用等へ応用可能なホウ化物超伝導体薄膜の作製
方法に関するものである。
導線材利用等へ応用可能なホウ化物超伝導体薄膜の作製
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および課題】従来、ホウ化物超伝導体薄膜
を作製するには、マグネシウムが揮発性が高いため、ボ
ロンもしくはマグネシウムを含有したボロンにより構成
されるボロンベースの前駆体薄膜を、マグネシウムとと
もに石英管等に封入し、数気圧以上のマグネシウム蒸気
中で６００℃以上の高温の焼成過程を経て結晶化させる
必要があった。さらに、不純物として反応管の中に存在
する酸素や水等の酸素源とマグネシウムが反応しやす
く、マグネシウムが酸化されやすい問題もあった。この
ように基板温度が６００℃以上と高いので、ホウ化物薄
膜中のマグネシウム蒸発による構造の変化を生じ、また
マグネシウムが酸化されやすいことから、同様に構造の
変化を生じるという欠点があり、超伝導デバイスの構成
および線材への応用などの点に課題を生じていた。
を作製するには、マグネシウムが揮発性が高いため、ボ
ロンもしくはマグネシウムを含有したボロンにより構成
されるボロンベースの前駆体薄膜を、マグネシウムとと
もに石英管等に封入し、数気圧以上のマグネシウム蒸気
中で６００℃以上の高温の焼成過程を経て結晶化させる
必要があった。さらに、不純物として反応管の中に存在
する酸素や水等の酸素源とマグネシウムが反応しやす
く、マグネシウムが酸化されやすい問題もあった。この
ように基板温度が６００℃以上と高いので、ホウ化物薄
膜中のマグネシウム蒸発による構造の変化を生じ、また
マグネシウムが酸化されやすいことから、同様に構造の
変化を生じるという欠点があり、超伝導デバイスの構成
および線材への応用などの点に課題を生じていた。
【０００３】本発明は上述の課題を解決するためなされ
たものであり、超高真空中でボロンとマグネシウムを電
子ビーム蒸着法により蒸発させ、成長温度が４００℃以
下という低温で、ホウ化物超伝導体薄膜を作製する方法
を提供することを目的としている。
たものであり、超高真空中でボロンとマグネシウムを電
子ビーム蒸着法により蒸発させ、成長温度が４００℃以
下という低温で、ホウ化物超伝導体薄膜を作製する方法
を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明によるホウ化物超伝導体薄膜の作製方法は、
超高真空中で、ＭｇおよびＢを電子ビーム照射により蒸
発させ、４００℃以下の成長温度で、ＭｇＢ2で示され
るホウ化物薄膜を作製することを特徴としている。
め、本発明によるホウ化物超伝導体薄膜の作製方法は、
超高真空中で、ＭｇおよびＢを電子ビーム照射により蒸
発させ、４００℃以下の成長温度で、ＭｇＢ2で示され
るホウ化物薄膜を作製することを特徴としている。
【０００５】本発明によれば、低い成長温度でホウ化物
薄膜を電子ビーム法により作製するため、マグネシウム
が蒸発しにくく、作製されるホウ化物薄膜の構造変化を
抑制でき、精度よく所望のホウ化物薄膜を作製できると
いう利点がある。また、前記ホウ化物薄膜の成長を超高
真空中で行うので、マグネシウムの酸化を抑制すること
が可能で、同様に構造変化が抑制された良好なホウ化物
超伝導体薄膜を作製できるという利点がある。すなわ
ち、超高真空中で、蒸着を行うことにより、マグネシウ
ムが真空容器の中で他の原子と衝突することなく高エネ
ルギー状態で基板に突入するためボロンと効率的に反応
するという利点を生じる。
薄膜を電子ビーム法により作製するため、マグネシウム
が蒸発しにくく、作製されるホウ化物薄膜の構造変化を
抑制でき、精度よく所望のホウ化物薄膜を作製できると
いう利点がある。また、前記ホウ化物薄膜の成長を超高
真空中で行うので、マグネシウムの酸化を抑制すること
が可能で、同様に構造変化が抑制された良好なホウ化物
超伝導体薄膜を作製できるという利点がある。すなわ
ち、超高真空中で、蒸着を行うことにより、マグネシウ
ムが真空容器の中で他の原子と衝突することなく高エネ
ルギー状態で基板に突入するためボロンと効率的に反応
するという利点を生じる。
【０００６】本発明をさらに詳しく説明すると、本発明
は、超高真空中で、ＭｇおよびＢを電子ビーム照射によ
り蒸発させ、４００℃以下の成長温度でＭｇＢ2で示さ
れるホウ化物薄膜を成長させるものである。具体的に
は、電子ビームにより蒸発させたＭｇおよびＢを基板上
に蒸着させる（この場合、成長温度は基板温度とな
る）。
は、超高真空中で、ＭｇおよびＢを電子ビーム照射によ
り蒸発させ、４００℃以下の成長温度でＭｇＢ2で示さ
れるホウ化物薄膜を成長させるものである。具体的に
は、電子ビームにより蒸発させたＭｇおよびＢを基板上
に蒸着させる（この場合、成長温度は基板温度とな
る）。
【０００７】上述の成長温度が４００℃を越えると、マ
グネシウムの蒸散が激しくなり所望組成のホウ化物超伝
導体薄膜を作製するのが困難になる。最も好ましくは、
１５０〜３２０℃の範囲である。１５０℃未満である
と、ホウ化物超伝導体薄膜の作製が困難になる恐れがあ
り、３２０℃を越えると、Ｍｇが蒸発し、ＭｇとＢの反
応が困難になる恐れがある。
グネシウムの蒸散が激しくなり所望組成のホウ化物超伝
導体薄膜を作製するのが困難になる。最も好ましくは、
１５０〜３２０℃の範囲である。１５０℃未満である
と、ホウ化物超伝導体薄膜の作製が困難になる恐れがあ
り、３２０℃を越えると、Ｍｇが蒸発し、ＭｇとＢの反
応が困難になる恐れがある。
【０００８】本発明においては、前記ホウ化物薄膜の成
長は、超高真空中で行う。Ｍｇの酸化を防止でき、制御
性よく、良質のホウ化物超伝導体薄膜を作製できるから
である。このような超高真空状態は、真空度が１０-7Ｔ
ｏｒｒ以下であるのがよい。１０-7Ｔｏｒｒを越える
と、Ｍｇが酸化される恐れを生じ、所望の構造のホウ化
物薄膜を形成するのが困難になるからである。すなわ
ち、ＭｇとＢの反応を妨げる酸素、水を極力排除した超
高真空（≦１０-7Ｔｏｒｒ）中で成膜を行うことによ
り、成長温度を著しく低下させることが可能となる。
長は、超高真空中で行う。Ｍｇの酸化を防止でき、制御
性よく、良質のホウ化物超伝導体薄膜を作製できるから
である。このような超高真空状態は、真空度が１０-7Ｔ
ｏｒｒ以下であるのがよい。１０-7Ｔｏｒｒを越える
と、Ｍｇが酸化される恐れを生じ、所望の構造のホウ化
物薄膜を形成するのが困難になるからである。すなわ
ち、ＭｇとＢの反応を妨げる酸素、水を極力排除した超
高真空（≦１０-7Ｔｏｒｒ）中で成膜を行うことによ
り、成長温度を著しく低下させることが可能となる。
【０００９】このようなホウ化物薄膜を成長させる基板
としては、４００℃、好ましくは３２０℃で溶解等の劣
化を起こさない基板であれば基本的に限定されるもので
はない。Ｓｉ（１１１）、ＳｒＴｉＯ3（００１）、サ
ファイアＲ、サファイアＣ面などのほかに、金属線、テ
ープ等であってもよい。特にＭｇＢ2と格子整合の良好
な基板を使用することにより、低い温度でホウ化物薄膜
を成長させることができる。
としては、４００℃、好ましくは３２０℃で溶解等の劣
化を起こさない基板であれば基本的に限定されるもので
はない。Ｓｉ（１１１）、ＳｒＴｉＯ3（００１）、サ
ファイアＲ、サファイアＣ面などのほかに、金属線、テ
ープ等であってもよい。特にＭｇＢ2と格子整合の良好
な基板を使用することにより、低い温度でホウ化物薄膜
を成長させることができる。
【００１０】このように、ホウ化物薄膜成長の低温化に
より、基板との界面反応を低減できる。また、ジョセフ
ソン接合作製に当って、超伝導層と絶縁層もしくは金属
層の界面反応を抑制できるという利点も生じる。
より、基板との界面反応を低減できる。また、ジョセフ
ソン接合作製に当って、超伝導層と絶縁層もしくは金属
層の界面反応を抑制できるという利点も生じる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明のホウ化物超伝導体薄膜につい
て実施例に基づいて、具体的に説明する。
て実施例に基づいて、具体的に説明する。
【００１２】
【実施例１】電子ビーム共蒸着法により、Ｍｇ、Ｂを真
空容器内（蒸着前の真空容器の背圧は１０-8Ｔｏｒｒ以
下）で蒸着させ、基板上に５０〜１５０ｎｍの厚さで堆
積させた。蒸着中の真空容器のガス圧は１０-7Ｔｏｒｒ
以下に調整し、Ｍｇの蒸発量と基板温度を様々に変化さ
せることにより薄膜中のＭｇの蒸着量を制御した。本実
施例では基板材料として、Ｓｉ（１１１）、ＳｒＴｉＯ
3（００１）、サファイアＲ、サファイアＣ面を用い
た。基板温度(成長温度）は１５０℃〜３２０℃とし
た。
空容器内（蒸着前の真空容器の背圧は１０-8Ｔｏｒｒ以
下）で蒸着させ、基板上に５０〜１５０ｎｍの厚さで堆
積させた。蒸着中の真空容器のガス圧は１０-7Ｔｏｒｒ
以下に調整し、Ｍｇの蒸発量と基板温度を様々に変化さ
せることにより薄膜中のＭｇの蒸着量を制御した。本実
施例では基板材料として、Ｓｉ（１１１）、ＳｒＴｉＯ
3（００１）、サファイアＲ、サファイアＣ面を用い
た。基板温度(成長温度）は１５０℃〜３２０℃とし
た。
【００１３】図１に、基板温度(成長温度）３２０℃で
サファイアＲ面上に作製したＭｇＢ2薄膜の電気抵抗率
の温度変化を示す。なお、挿入図は超伝導転移温度（Ｔ
c）付近の拡大図である。ＭｇＢ2薄膜の電気抵抗は３６
Ｋ付近で落ち始め、３４．７Ｋで零となり、この試料が
超伝導を示していることが確認された。
サファイアＲ面上に作製したＭｇＢ2薄膜の電気抵抗率
の温度変化を示す。なお、挿入図は超伝導転移温度（Ｔ
c）付近の拡大図である。ＭｇＢ2薄膜の電気抵抗は３６
Ｋ付近で落ち始め、３４．７Ｋで零となり、この試料が
超伝導を示していることが確認された。
【００１４】他の基板材料を用いた場合にも、超伝導転
移が観察された。ＭｇＢ2とさらに格子整合の良い基板
（Ｓｉ（１１１））を用いることにより基板温度(成長
温度）１５０℃で超伝導転移（超伝導転移温度：Ｔc＝
１２．２Ｋ）を示すＭｇＢ2薄膜の作製に成功した（図
２）。なお、図２中、挿入図は超伝導転移温度（Ｔc）
付近の拡大図である。
移が観察された。ＭｇＢ2とさらに格子整合の良い基板
（Ｓｉ（１１１））を用いることにより基板温度(成長
温度）１５０℃で超伝導転移（超伝導転移温度：Ｔc＝
１２．２Ｋ）を示すＭｇＢ2薄膜の作製に成功した（図
２）。なお、図２中、挿入図は超伝導転移温度（Ｔc）
付近の拡大図である。
【００１５】実施例１では基板材料をＳｉ（１１１）、
ＳｒＴｉＯ3（００１）、サファイアＲ、サファイアＣ
面の市販の薄膜堆積用基板材料を用いたが、本発明によ
れば金属線、テープ等４００℃で溶解等の劣化を起こさ
ない基板であれば超伝導薄膜の成膜が可能である。
ＳｒＴｉＯ3（００１）、サファイアＲ、サファイアＣ
面の市販の薄膜堆積用基板材料を用いたが、本発明によ
れば金属線、テープ等４００℃で溶解等の劣化を起こさ
ない基板であれば超伝導薄膜の成膜が可能である。
【００１６】
【発明の効果】本発明により、ホウ化物超伝導体薄膜
を、高温焼成過程を省略し、低温（４００℃以下）で、
かつ真空容器中で直接に超伝導薄膜の作製が可能とな
る。このため超伝導デバイス及び線材応用に画期的な進
展をもたらすと考える。
を、高温焼成過程を省略し、低温（４００℃以下）で、
かつ真空容器中で直接に超伝導薄膜の作製が可能とな
る。このため超伝導デバイス及び線材応用に画期的な進
展をもたらすと考える。
【図１】本発明により作製されたホウ化物超伝導体の電
気抵抗率の温度変化を示す図（挿入図は超伝導転移温度
（Ｔc）付近の拡大図）。
気抵抗率の温度変化を示す図（挿入図は超伝導転移温度
（Ｔc）付近の拡大図）。
【図２】１５０℃の成長温度でＳｉ（１１１）上に作製
したＭｇＢ2薄膜の電気抵抗率の温度変化を示す図（挿
入図は超伝導転移温度（Ｔc）付近の拡大図）。
したＭｇＢ2薄膜の電気抵抗率の温度変化を示す図（挿
入図は超伝導転移温度（Ｔc）付近の拡大図）。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4G047 JA03 JC16 KE01 LB02
4K029 AA02 AA04 AA06 AA07 AA24
AA25 BA53 BC04 DB21 EA03
EA08
4M113 AD36 BA12 CA39 CA43
5G321 AA98 BA07 CA21 CA24 DB35
DB36
Claims (3)
- 【請求項１】 超高真空中で、ＭｇおよびＢを電子ビー
ム照射により蒸発させ、４００℃以下の成長温度で、Ｍ
ｇＢ2で示されるホウ化物薄膜を作製することを特徴と
するホウ化物超伝導体薄膜の作製方法。 - 【請求項２】 前記超高真空は、真空度が１０ー7Ｔｏ
ｒｒ以下であることを特徴とする請求項１記載のホウ化
物超伝導体薄膜の作製方法。 - 【請求項３】 前記成長温度は１５０〜３２０℃である
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項記載
のホウ化物超伝導体薄膜の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001255904A JP3897550B2 (ja) | 2001-08-27 | 2001-08-27 | ホウ化物超伝導体薄膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001255904A JP3897550B2 (ja) | 2001-08-27 | 2001-08-27 | ホウ化物超伝導体薄膜の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003063817A true JP2003063817A (ja) | 2003-03-05 |
| JP3897550B2 JP3897550B2 (ja) | 2007-03-28 |
Family
ID=19083802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001255904A Expired - Fee Related JP3897550B2 (ja) | 2001-08-27 | 2001-08-27 | ホウ化物超伝導体薄膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3897550B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006147619A (ja) * | 2004-11-16 | 2006-06-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導体積層構造及びその作製方法 |
| WO2006101255A1 (ja) * | 2005-03-25 | 2006-09-28 | Incorporated National University Iwate University | 超伝導硼化マグネシウム薄膜及びその製造方法 |
| JP2006265049A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Gunma Univ | 二ホウ化マグネシウムの製造方法 |
| JP2007521397A (ja) * | 2003-12-01 | 2007-08-02 | スーパーコンダクター・テクノロジーズ・インコーポレイテッド | 反応性蒸発による現場での薄膜の生長 |
-
2001
- 2001-08-27 JP JP2001255904A patent/JP3897550B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007521397A (ja) * | 2003-12-01 | 2007-08-02 | スーパーコンダクター・テクノロジーズ・インコーポレイテッド | 反応性蒸発による現場での薄膜の生長 |
| JP2006147619A (ja) * | 2004-11-16 | 2006-06-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導体積層構造及びその作製方法 |
| JP2006265049A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Gunma Univ | 二ホウ化マグネシウムの製造方法 |
| WO2006101255A1 (ja) * | 2005-03-25 | 2006-09-28 | Incorporated National University Iwate University | 超伝導硼化マグネシウム薄膜及びその製造方法 |
| US7985713B2 (en) | 2005-03-25 | 2011-07-26 | Incorporated National University Iwate University | Superconducting magnesium boride thin-film and process for producing the same |
| JP5055554B2 (ja) * | 2005-03-25 | 2012-10-24 | 国立大学法人岩手大学 | 超伝導硼化マグネシウム薄膜の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3897550B2 (ja) | 2007-03-28 |
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