JP2003158307A - 超伝導材料の製造方法 - Google Patents
超伝導材料の製造方法Info
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- 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
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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Abstract
(57)【要約】
【課題】超伝導材料の製造方法に関し，ＭｇとＢの同時
スパッタリングにより，ａｓ−ｇｒｏｗｎ膜としてＭｇ
Ｂ2 膜を生成することにより，アニールすることなく超
伝導特性を示す超伝導材料の製造方法を提供する。 【解決手段】気体中に基板と，該基板に対向してマグネ
シウムターゲットおよびホウ素ターゲットを配置し，該
基板とマグネシウムターゲット，および該基板とホウ素
ターゲットの間に電圧を印加し，気体放電により生じる
該マグネシウムとホウ素の同時スパッタリングにより，
ＭｇＢ2 のみのマグネシウムとホウ素の化合物の膜，も
しくはＭｇＢ2 と組成比の異なるマグネシウムとホウ素
の化合物もしくは単体Ｍｇもしくは単体Ｂのうちの少な
くとも一つとＭｇＢ2 を含むマグネシウムとホウ素の化
合物の膜を基板に生成し，アニールすることなく該化合
物の超伝導膜を生成する。
スパッタリングにより，ａｓ−ｇｒｏｗｎ膜としてＭｇ
Ｂ2 膜を生成することにより，アニールすることなく超
伝導特性を示す超伝導材料の製造方法を提供する。 【解決手段】気体中に基板と，該基板に対向してマグネ
シウムターゲットおよびホウ素ターゲットを配置し，該
基板とマグネシウムターゲット，および該基板とホウ素
ターゲットの間に電圧を印加し，気体放電により生じる
該マグネシウムとホウ素の同時スパッタリングにより，
ＭｇＢ2 のみのマグネシウムとホウ素の化合物の膜，も
しくはＭｇＢ2 と組成比の異なるマグネシウムとホウ素
の化合物もしくは単体Ｍｇもしくは単体Ｂのうちの少な
くとも一つとＭｇＢ2 を含むマグネシウムとホウ素の化
合物の膜を基板に生成し，アニールすることなく該化合
物の超伝導膜を生成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，超伝導材料の製造
方法に関するものであり，特にマグネシウム（Ｍｇ）と
ホウ素（Ｂ）の化合物を同時スパッタリングにより製造
する超伝導材料の製造方法に関するものである。
方法に関するものであり，特にマグネシウム（Ｍｇ）と
ホウ素（Ｂ）の化合物を同時スパッタリングにより製造
する超伝導材料の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超伝導材料としてＭｇＢ2 は超伝導転移
温度が高いことで注目されている。また，ＭｇＢ2 膜は
集積化が可能であり薄膜デバイス等のエレクトロニクス
分野での応用が期待されている。
温度が高いことで注目されている。また，ＭｇＢ2 膜は
集積化が可能であり薄膜デバイス等のエレクトロニクス
分野での応用が期待されている。
【０００３】ＭｇＢ2 のコヒーレント長はξ（０）＝５
４Å，磁場侵入長は１４０−１８０ｎｍが報告されてい
る。ＭｇＢ2 の製造方法としては，ＭｇＢ2 の単結晶の
粉末を圧縮成型する方法，あるいはＰＬＤ（パルスレー
ザデポジション）等によりＭｇＢ2 膜を生成し，さらに
６００°Ｃ〜１２００°Ｃのアニールをすることにより
超伝導材料にする製造方法が知られている。ＰＬＤ法
は，Ｂターゲットにレーザビームを照射し，Ｂの原子を
基板に被着させ，その基板をＭｇ蒸気中においてＭｇと
Ｂを反応させ，ＭｇＢ2 の膜として，高温アニールする
ことにより超伝導特性をもたせる方法である。あるい
は，パルスレーザデポジションにより基板にＭｇとＢを
被着させ，その基板をＭｇの蒸気中におくことにより，
ＭｇとＢを反応させ，ＭｇＢ2 の膜とし，さらに高温ア
ニールすることにより超伝導特性をもたせる方法であ
る。
４Å，磁場侵入長は１４０−１８０ｎｍが報告されてい
る。ＭｇＢ2 の製造方法としては，ＭｇＢ2 の単結晶の
粉末を圧縮成型する方法，あるいはＰＬＤ（パルスレー
ザデポジション）等によりＭｇＢ2 膜を生成し，さらに
６００°Ｃ〜１２００°Ｃのアニールをすることにより
超伝導材料にする製造方法が知られている。ＰＬＤ法
は，Ｂターゲットにレーザビームを照射し，Ｂの原子を
基板に被着させ，その基板をＭｇ蒸気中においてＭｇと
Ｂを反応させ，ＭｇＢ2 の膜として，高温アニールする
ことにより超伝導特性をもたせる方法である。あるい
は，パルスレーザデポジションにより基板にＭｇとＢを
被着させ，その基板をＭｇの蒸気中におくことにより，
ＭｇとＢを反応させ，ＭｇＢ2 の膜とし，さらに高温ア
ニールすることにより超伝導特性をもたせる方法であ
る。
【０００４】しかし，ＭｇとＢの同時スパッタリングに
よりａｓ−ｇｒｏｗｎ膜としてＭｇＢ2 を生成し，アニ
ールすることなく超伝導特性をもつＭｇＢ2 を製造する
方法はいままで知られていない。
よりａｓ−ｇｒｏｗｎ膜としてＭｇＢ2 を生成し，アニ
ールすることなく超伝導特性をもつＭｇＢ2 を製造する
方法はいままで知られていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のＭｇＢ2 膜の製
造方法はいずれも６００°Ｃ〜１２００°Ｃの高温アニ
ールを必要としたので，薄膜集積回路等のデバイス化が
困難であった。
造方法はいずれも６００°Ｃ〜１２００°Ｃの高温アニ
ールを必要としたので，薄膜集積回路等のデバイス化が
困難であった。
【０００６】本発明は，高温アニールをすることなく超
伝導特性をもつ超伝導材料の製造方法を提供することを
目的とする。
伝導特性をもつ超伝導材料の製造方法を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は，Ｍｇ（マグネ
シウム）とＢ（ホウ素）の同時スパッタリングによりａ
ｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜として，ＭｇＢ2 の膜，もしくはＭ
ｇＢ2 と組成の異なるマグネシウムとホウ素の化合物と
単体のＭｇと単体のＢの少なくとも一つとＭｇＢ2 を含
むマグネシウムとホウ素の化合物の膜を生成し，アニー
ルすることなく超伝導特性をもつホウ素とマグネシウム
の化合物を製造するようにした。
シウム）とＢ（ホウ素）の同時スパッタリングによりａ
ｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜として，ＭｇＢ2 の膜，もしくはＭ
ｇＢ2 と組成の異なるマグネシウムとホウ素の化合物と
単体のＭｇと単体のＢの少なくとも一つとＭｇＢ2 を含
むマグネシウムとホウ素の化合物の膜を生成し，アニー
ルすることなく超伝導特性をもつホウ素とマグネシウム
の化合物を製造するようにした。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の製造方法の
製造装置を示す図である。
製造装置を示す図である。
【０００９】図１カルーセルスパッタリング装置の平面
での断面図を示すものである。図１において１は反応室
である。２は超伝導材料を生成する基板であって，例え
ば，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，ＳｉＯ2 等である。３はＭｇ
（純度９９．９％）のターゲットである。４はＢ（純度
９９．５％）のターゲットである。５，６はアルゴン
（Ａｒ）ガスを供給するパイプである。７はイオンビー
ムソースであって，Ａｒイオンを生成して基板に照射す
るものであり，基板表面を清浄にするものである。８は
予備室であって，反応室１の真空を維持した状態で基板
を取り出すために設けられたものである。９はランプヒ
ータであって，基板２を加熱するものである。１０，１
１は真空ポンプである。１２，１３はロータリポンプで
ある。１５はＡｌターゲットである。１６’はＮｂター
ゲットである。
での断面図を示すものである。図１において１は反応室
である。２は超伝導材料を生成する基板であって，例え
ば，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，ＳｉＯ2 等である。３はＭｇ
（純度９９．９％）のターゲットである。４はＢ（純度
９９．５％）のターゲットである。５，６はアルゴン
（Ａｒ）ガスを供給するパイプである。７はイオンビー
ムソースであって，Ａｒイオンを生成して基板に照射す
るものであり，基板表面を清浄にするものである。８は
予備室であって，反応室１の真空を維持した状態で基板
を取り出すために設けられたものである。９はランプヒ
ータであって，基板２を加熱するものである。１０，１
１は真空ポンプである。１２，１３はロータリポンプで
ある。１５はＡｌターゲットである。１６’はＮｂター
ゲットである。
【００１０】図１のカルーセルスパッタリング装置によ
り，本発明のＭｇＢ2 膜を製造する方法について説明す
る。Ａｌターゲット１５とＮｂターゲット１６’はＭｇ
Ｂ2の生成には使用しない。
り，本発明のＭｇＢ2 膜を製造する方法について説明す
る。Ａｌターゲット１５とＮｂターゲット１６’はＭｇ
Ｂ2の生成には使用しない。
【００１１】図２は平面図であり，基板２は紙面に垂直
な方向で図示のように基板ホルダーに保持される。図１
では基板２は６枚用意されている。基板２を保持するホ
ルダーは６面体の円筒であり，各面に基板２が保持さ
れ，円筒は紙面に垂直方向にある円筒の中心軸を中心に
回転する。Ｍｇターゲット３とＢターゲット４は図１に
示すように紙面に垂直な面に保持され，それぞれのター
ゲットは基板２に対向するように保持される。
な方向で図示のように基板ホルダーに保持される。図１
では基板２は６枚用意されている。基板２を保持するホ
ルダーは６面体の円筒であり，各面に基板２が保持さ
れ，円筒は紙面に垂直方向にある円筒の中心軸を中心に
回転する。Ｍｇターゲット３とＢターゲット４は図１に
示すように紙面に垂直な面に保持され，それぞれのター
ゲットは基板２に対向するように保持される。
【００１２】反応室１は真空ポンプ１０，１１とロータ
リポンプ１２，１３により真空にされ，Ａｒガスが反応
室１に供給される。
リポンプ１２，１３により真空にされ，Ａｒガスが反応
室１に供給される。
【００１３】Ｍｇターゲット３と基板２およびＢターゲ
ット４と基板２には，Ｍｇターゲット３およびＢターゲ
ット４が正，基板２が負になるように高電圧を印加し，
それぞれのターゲットと基板の間でＡｒガスを気体放電
させる。それぞれのターゲットと基板の間において，同
時にかつ独立して放電させることが可能である。また基
板２はランプヒータ９によって加熱される。
ット４と基板２には，Ｍｇターゲット３およびＢターゲ
ット４が正，基板２が負になるように高電圧を印加し，
それぞれのターゲットと基板の間でＡｒガスを気体放電
させる。それぞれのターゲットと基板の間において，同
時にかつ独立して放電させることが可能である。また基
板２はランプヒータ９によって加熱される。
【００１４】Ｍｇターゲット３と基板２の間は直流電圧
を印加し，直流放電とする。Ｂターゲット４と基板２の
間は高周波電圧を印加し，高周波放電とする。各ターゲ
ットと基板の間でＡｒガスが放電し，プラズマ状にな
り，ＡｒイオンがＭｇターゲット３およびＢターゲット
４に衝突する。その結果，Ｍｇターゲット３およびＢタ
ーゲット４からＡｒイオンのスパッタリングによりＭｇ
およびＢの原子もしくはイオンが叩き出される。Ｍｇと
Ｂを同時にスパッタリングすることにより，反応室にお
いてＭｇとＢが反応してＭｇとＢの化合物が高速で回転
している基板２に被着される。あるいは回転している基
板２に被着したＭｇとＢが反応しＭｇとＢの化合物が基
板上に生成される。
を印加し，直流放電とする。Ｂターゲット４と基板２の
間は高周波電圧を印加し，高周波放電とする。各ターゲ
ットと基板の間でＡｒガスが放電し，プラズマ状にな
り，ＡｒイオンがＭｇターゲット３およびＢターゲット
４に衝突する。その結果，Ｍｇターゲット３およびＢタ
ーゲット４からＡｒイオンのスパッタリングによりＭｇ
およびＢの原子もしくはイオンが叩き出される。Ｍｇと
Ｂを同時にスパッタリングすることにより，反応室にお
いてＭｇとＢが反応してＭｇとＢの化合物が高速で回転
している基板２に被着される。あるいは回転している基
板２に被着したＭｇとＢが反応しＭｇとＢの化合物が基
板上に生成される。
【００１５】このようにして生成された膜は，通常，多
結晶であり，ＭｇＢ2 のみのＭｇとＢの化合物の膜，も
しくはＭｇＢ2 のＭｇとＢの化合物の膜に単体のＭｇも
しくはＢを含む膜である。もしくは，ＭｇＢ2 の他にそ
れとＭｇとＢの組成比の異なるＭｇとＢの化合物を含む
膜である。あるいは，ＭｇＢ2 およびＭｇＢ2 と組成比
の異なるＭｇとＢの化合物を含む膜にさらに単体のＭｇ
もしくは単体のＢを含む膜である。本実施の形態のＭｇ
とＢの化合物の膜はこのような膜であるが，以下におい
ては単にＭｇＢ2 膜として説明する。
結晶であり，ＭｇＢ2 のみのＭｇとＢの化合物の膜，も
しくはＭｇＢ2 のＭｇとＢの化合物の膜に単体のＭｇも
しくはＢを含む膜である。もしくは，ＭｇＢ2 の他にそ
れとＭｇとＢの組成比の異なるＭｇとＢの化合物を含む
膜である。あるいは，ＭｇＢ2 およびＭｇＢ2 と組成比
の異なるＭｇとＢの化合物を含む膜にさらに単体のＭｇ
もしくは単体のＢを含む膜である。本実施の形態のＭｇ
とＢの化合物の膜はこのような膜であるが，以下におい
ては単にＭｇＢ2 膜として説明する。
【００１６】本実施の形態で使用した基板は，Ａｌ2 Ｏ
3 ，ＭｇＯ，ＳｉＯ2 である。また，基板温度は２５０
°Ｃ〜４００°Ｃとした。Ａｒガスの純度は９９．９９
９９％である。成膜圧力は２〜５ｍＴｏｒｒである。基
板の回転速度は５０ｒｐｍとした。ホウ素の投入電力は
６００Ｗの高周波電力である。Ｍｇの投入電力は３００
Ｗの直流電力である。成膜時間は１０〜６０分とした。
3 ，ＭｇＯ，ＳｉＯ2 である。また，基板温度は２５０
°Ｃ〜４００°Ｃとした。Ａｒガスの純度は９９．９９
９９％である。成膜圧力は２〜５ｍＴｏｒｒである。基
板の回転速度は５０ｒｐｍとした。ホウ素の投入電力は
６００Ｗの高周波電力である。Ｍｇの投入電力は３００
Ｗの直流電力である。成膜時間は１０〜６０分とした。
【００１７】図２は図１のカルーセルスパッタリング装
置の同時スパッタリングにより生成したＭｇＢ2 膜の温
度−抵抗特性の例である。基板はＡｌ2 Ｏ3 （１１０
２）であり，成膜条件は基板温度３８０°Ｃ，Ｂの投入
電力は８００Ｗの高周波電力，Ｍｇの投入電力は３００
Ｗの直流電力，成膜圧力は５ｍＴｏｒｒ（Ａｒガスの圧
力）である。
置の同時スパッタリングにより生成したＭｇＢ2 膜の温
度−抵抗特性の例である。基板はＡｌ2 Ｏ3 （１１０
２）であり，成膜条件は基板温度３８０°Ｃ，Ｂの投入
電力は８００Ｗの高周波電力，Ｍｇの投入電力は３００
Ｗの直流電力，成膜圧力は５ｍＴｏｒｒ（Ａｒガスの圧
力）である。
【００１８】上記の条件でａｓ−ｇｒｏｗｎ膜としてＭ
ｇＢ2 膜が基板上に得られ，アニールなしに図示のよう
な温度−抵抗特性が示された。臨界温度Ｔｃは，ほぼ２
８Ｋであり，高温超伝導性をもつことが確認された。
ｇＢ2 膜が基板上に得られ，アニールなしに図示のよう
な温度−抵抗特性が示された。臨界温度Ｔｃは，ほぼ２
８Ｋであり，高温超伝導性をもつことが確認された。
【００１９】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は，抵抗−温
度特性の基板温度依存性の例を示す。基板温度をパラメ
ータとして，抵抗−温度特性を求めたものである。図１
のカルーセルスパッタリング装置の同時スパッタリング
により成膜したものであり，基板温度３２０°Ｃ，３５
０°Ｃ，３８０°Ｃにより成膜したそれぞれのＭｇＢ 2
膜について，アニールすることなく測定した抵抗−温度
特性を示すものである。
度特性の基板温度依存性の例を示す。基板温度をパラメ
ータとして，抵抗−温度特性を求めたものである。図１
のカルーセルスパッタリング装置の同時スパッタリング
により成膜したものであり，基板温度３２０°Ｃ，３５
０°Ｃ，３８０°Ｃにより成膜したそれぞれのＭｇＢ 2
膜について，アニールすることなく測定した抵抗−温度
特性を示すものである。
【００２０】基板はＡｌ2 Ｏ3 （１１０２）である。Ｂ
の投入電力は８００Ｗの高周波電力，Ｍｇの投入電力は
３００Ｗの直流電力，成膜圧力は２ｍＴｏｒｒ（Ａｒ）
である。いずれも，ａｓ−ｇｒｏｗｎ膜として生成した
ＭｇＢ2 のみ，もしくはＭｇＢ2 膜をアニールすること
なく得られた材料についてのものである。ＲＲＲ（Ｒｅ
ｓｉｄｕａｌ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）は
３００Ｋの抵抗／４０Ｋの抵抗であり，膜の良否を表す
ものである。ＲＲＲが大きい程完全な単結晶に近いもの
である。また，ＲＲＲが大きい程，比抵抗も小さく金属
に近いことが知られている。
の投入電力は８００Ｗの高周波電力，Ｍｇの投入電力は
３００Ｗの直流電力，成膜圧力は２ｍＴｏｒｒ（Ａｒ）
である。いずれも，ａｓ−ｇｒｏｗｎ膜として生成した
ＭｇＢ2 のみ，もしくはＭｇＢ2 膜をアニールすること
なく得られた材料についてのものである。ＲＲＲ（Ｒｅ
ｓｉｄｕａｌ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）は
３００Ｋの抵抗／４０Ｋの抵抗であり，膜の良否を表す
ものである。ＲＲＲが大きい程完全な単結晶に近いもの
である。また，ＲＲＲが大きい程，比抵抗も小さく金属
に近いことが知られている。
【００２１】図３（ａ）は基板温度が３２０°Ｃの場合
であり，ａｓ−ｇｒｏｗｎ膜として生成したＭｇＢ2 膜
をアニールすることなく，臨界温度Ｔｃがほぼ９Ｋであ
り，ＲＲＲ＝０．９９のＭｇＢ2 膜が得られていること
が示されている。図３（ｂ）は基板温度が３５０°Ｃの
場合であり，ａｓ−ｇｒｏｗｎ膜として生成したＭｇＢ
2 膜をアニールすることなく，臨界温度Ｔｃがほぼ１９
Ｋであり，ＲＲＲ＝１．１０のＭｇＢ2 膜が得られるこ
とが示されている。図３（ｃ）は基板温度が３８０°Ｃ
の場合であり，ａｓ−ｇｒｏｗｎ膜として生成したＭｇ
Ｂ2 膜をアニールすることなく，臨界温度Ｔｃがほぼ２
５．６Ｋ，ＲＲＲ＝１．１４であるＭｇＢ2 膜が得られ
ることが示されている。
であり，ａｓ−ｇｒｏｗｎ膜として生成したＭｇＢ2 膜
をアニールすることなく，臨界温度Ｔｃがほぼ９Ｋであ
り，ＲＲＲ＝０．９９のＭｇＢ2 膜が得られていること
が示されている。図３（ｂ）は基板温度が３５０°Ｃの
場合であり，ａｓ−ｇｒｏｗｎ膜として生成したＭｇＢ
2 膜をアニールすることなく，臨界温度Ｔｃがほぼ１９
Ｋであり，ＲＲＲ＝１．１０のＭｇＢ2 膜が得られるこ
とが示されている。図３（ｃ）は基板温度が３８０°Ｃ
の場合であり，ａｓ−ｇｒｏｗｎ膜として生成したＭｇ
Ｂ2 膜をアニールすることなく，臨界温度Ｔｃがほぼ２
５．６Ｋ，ＲＲＲ＝１．１４であるＭｇＢ2 膜が得られ
ることが示されている。
【００２２】図４は，本発明の製造方法における臨界温
度と残留抵抗比の基板温度依存性を示す。基板温度をパ
ラメータとして臨界温度および残留抵抗比を求めたもの
である。成膜条件は図３における場合と同じ条件による
ものである。図４における黒の二重丸は基板温度と臨界
温度の関係を示し，黒丸のみのものは残留抵抗比（ＲＲ
Ｒ）を示す。同一基板温度の臨界温度と残留抵抗比は同
じＭｇＢ2 膜のものである。基板温度が３００°Ｃで
は，金属となり，超伝導性は示されなかった。３００°
Ｃでの残留抵抗比は他の基板温度のものより高いが，こ
れは基板付近でのＭｇの割合が高いことによるものと考
えられる。
度と残留抵抗比の基板温度依存性を示す。基板温度をパ
ラメータとして臨界温度および残留抵抗比を求めたもの
である。成膜条件は図３における場合と同じ条件による
ものである。図４における黒の二重丸は基板温度と臨界
温度の関係を示し，黒丸のみのものは残留抵抗比（ＲＲ
Ｒ）を示す。同一基板温度の臨界温度と残留抵抗比は同
じＭｇＢ2 膜のものである。基板温度が３００°Ｃで
は，金属となり，超伝導性は示されなかった。３００°
Ｃでの残留抵抗比は他の基板温度のものより高いが，こ
れは基板付近でのＭｇの割合が高いことによるものと考
えられる。
【００２３】基板温度が約３２０°Ｃ〜３８０°Ｃの範
囲で，臨界温度Ｔｃが１３Ｋ〜２６Ｋの高温超伝導特性
をもつことが示されている。また，残留抵抗比は１．０
〜１．７である。
囲で，臨界温度Ｔｃが１３Ｋ〜２６Ｋの高温超伝導特性
をもつことが示されている。また，残留抵抗比は１．０
〜１．７である。
【００２４】上記において説明したように，カルーセル
スパッタリング装置により基板を高速回転させてａｓ−
ｇｒｏｗｎ膜として生成させたＭｇＢ2 膜はアニールす
ることなく超伝導特性をもち，しかも臨界温度の高い高
温超伝導特性をもつものである。しかし，本発明者は，
基板を回転することなく静止させたまま同時スパッタリ
ングすることによってａｓ−ｇｒｏｗｎ膜として生成し
たＭｇＢ2 膜も，アニールすることなく超伝導特性をも
つことを確認した。
スパッタリング装置により基板を高速回転させてａｓ−
ｇｒｏｗｎ膜として生成させたＭｇＢ2 膜はアニールす
ることなく超伝導特性をもち，しかも臨界温度の高い高
温超伝導特性をもつものである。しかし，本発明者は，
基板を回転することなく静止させたまま同時スパッタリ
ングすることによってａｓ−ｇｒｏｗｎ膜として生成し
たＭｇＢ2 膜も，アニールすることなく超伝導特性をも
つことを確認した。
【００２５】図５は本発明の実施の形態２の製造方法に
よるＭｇＢ2 膜の抵抗−温度特性を示す。図５（ｂ）は
図５（ａ）の横軸が０〜５０Ｋの拡大図である。本発明
の製造方法の実施の形態２は，基板を回転させずに静止
させたままでａｓ−ｇｒｏｗｎ膜としてＭｇＢ2 膜を生
成させるものである。図５（ａ），（ｂ）は図１のカー
ルセル型同時スパッタリング装置で基板２を回転させな
いで，基板２上にＭｇＢ2 膜を生成させたものについて
の温度−抵抗特性を示すものである。
よるＭｇＢ2 膜の抵抗−温度特性を示す。図５（ｂ）は
図５（ａ）の横軸が０〜５０Ｋの拡大図である。本発明
の製造方法の実施の形態２は，基板を回転させずに静止
させたままでａｓ−ｇｒｏｗｎ膜としてＭｇＢ2 膜を生
成させるものである。図５（ａ），（ｂ）は図１のカー
ルセル型同時スパッタリング装置で基板２を回転させな
いで，基板２上にＭｇＢ2 膜を生成させたものについて
の温度−抵抗特性を示すものである。
【００２６】ＭｇＢ2 膜の生成に使用した基板はＡｌ2
Ｏ3 （１１０２）である。成膜条件は，基板温度３４０
°Ｃ，Ｂの投入電力は８００Ｗの高周波，Ｍｇの投入電
力は３００Ｗの直流電力である。成膜圧力は５．０ｍＴ
ｏｒｒ（Ａｒ）である。成膜時間は２０分である。
Ｏ3 （１１０２）である。成膜条件は，基板温度３４０
°Ｃ，Ｂの投入電力は８００Ｗの高周波，Ｍｇの投入電
力は３００Ｗの直流電力である。成膜圧力は５．０ｍＴ
ｏｒｒ（Ａｒ）である。成膜時間は２０分である。
【００２７】図５（ａ），（ｂ）からわかるように，本
発明の実施の形態２のＭｇＢ2 膜の製造方法によりａｓ
−ｇｒｏｗｎ膜としてＭｇＢ2 膜を生成でき，アニール
することなく超伝導特性をもつものである。
発明の実施の形態２のＭｇＢ2 膜の製造方法によりａｓ
−ｇｒｏｗｎ膜としてＭｇＢ2 膜を生成でき，アニール
することなく超伝導特性をもつものである。
【００２８】図６本発明の実施の形態２の製造装置を示
す。図５の説明では，基板を回転させないでＭｇＢ2 膜
を生成する方法として，カルーセル型同時スパッタリン
グ装置を使用し，基板を回転させないで成膜するように
した。しかし，カルーセル型スパッタリング装置でな
く，静止型の同時スパッタリング装置を使用することも
できる。
す。図５の説明では，基板を回転させないでＭｇＢ2 膜
を生成する方法として，カルーセル型同時スパッタリン
グ装置を使用し，基板を回転させないで成膜するように
した。しかし，カルーセル型スパッタリング装置でな
く，静止型の同時スパッタリング装置を使用することも
できる。
【００２９】図６は静止型同時スパッタリング装置の構
造の概略を示す。図６において，１は反応室である。２
は基板である。３はＭｇターゲットである。４はＢター
ゲットである。５はＡｒガスを供給するパイプである。
８は予備室である。１０，１１は真空ポンプである。１
２，１３はロータリポンプである。１４は試料搬送棒で
ある。１５’はサンプルホルダーの軸であって，基板２
を基板平面内で基板を回転させるものである。１６はシ
ャッタであって，スパッタリングによるＭｇを遮蔽し，
膜厚を制御するものである。１７はシャッタであって，
スパッタリングによる原子を遮蔽し，膜厚を制御するも
のである。１７’は基板を加熱するヒータである。
造の概略を示す。図６において，１は反応室である。２
は基板である。３はＭｇターゲットである。４はＢター
ゲットである。５はＡｒガスを供給するパイプである。
８は予備室である。１０，１１は真空ポンプである。１
２，１３はロータリポンプである。１４は試料搬送棒で
ある。１５’はサンプルホルダーの軸であって，基板２
を基板平面内で基板を回転させるものである。１６はシ
ャッタであって，スパッタリングによるＭｇを遮蔽し，
膜厚を制御するものである。１７はシャッタであって，
スパッタリングによる原子を遮蔽し，膜厚を制御するも
のである。１７’は基板を加熱するヒータである。
【００３０】図６の構成において，反応室１にＡｒガス
を導入する。基板２とＭｇターゲット３の間に高電圧を
印加し，Ａｒガスを放電させる。同様に，基板２とＭｇ
ターゲット４の間に高電圧を印加しＡｒガスを放電させ
る。Ｍｇターゲット３と基板２およびＢターゲット４と
基板２の間での放電は独立に行なうことができるもので
あるが，本発明では，同時に放電させ，Ｍｇターゲット
３とＢターゲット４とを同時スパッタリングする。Ａｒ
イオンがＭｇターゲット３とＢターゲット４に衝突し，
それぞれのターゲットからＭｇとＢの原子もしくはＭｇ
イオンが叩きだされ，空中で反応したＭｇＢ2 が基板に
被着し，ＭｇＢ2 膜が生成される。あるいは，基板にＭ
ｇおよびＢの原子もしくはイオンが被着し，基板にＭｇ
Ｂ2 膜が生成される。このようにしてａｓ−ｇｒｏｗｎ
膜としてＭｇＢ2 膜を生成することができる。
を導入する。基板２とＭｇターゲット３の間に高電圧を
印加し，Ａｒガスを放電させる。同様に，基板２とＭｇ
ターゲット４の間に高電圧を印加しＡｒガスを放電させ
る。Ｍｇターゲット３と基板２およびＢターゲット４と
基板２の間での放電は独立に行なうことができるもので
あるが，本発明では，同時に放電させ，Ｍｇターゲット
３とＢターゲット４とを同時スパッタリングする。Ａｒ
イオンがＭｇターゲット３とＢターゲット４に衝突し，
それぞれのターゲットからＭｇとＢの原子もしくはＭｇ
イオンが叩きだされ，空中で反応したＭｇＢ2 が基板に
被着し，ＭｇＢ2 膜が生成される。あるいは，基板にＭ
ｇおよびＢの原子もしくはイオンが被着し，基板にＭｇ
Ｂ2 膜が生成される。このようにしてａｓ−ｇｒｏｗｎ
膜としてＭｇＢ2 膜を生成することができる。
【００３１】上記の説明において，多結晶のＭｇＢ2 膜
について本発明を説明したが，ＭｇとＢの同時スパッタ
リングにより生成した単結晶のＭｇＢ2 もしくはアモル
ファスのＭｇＢ2 膜について，アニールすることなく超
伝導材料を生成する場合にも，本発明は含まれるもので
ある。
について本発明を説明したが，ＭｇとＢの同時スパッタ
リングにより生成した単結晶のＭｇＢ2 もしくはアモル
ファスのＭｇＢ2 膜について，アニールすることなく超
伝導材料を生成する場合にも，本発明は含まれるもので
ある。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば，超伝導特性を示すＭｇ
Ｂ2 膜を同時スパッタリングにより生成することができ
る。本発明の製造方法により生成したＭｇＢ2 膜はアニ
ールすることなく超伝導特性を示す。臨界温度は約６．
０Ｋである。従って，本発明の超伝導材料の製造方法
は，超伝導集積回デバイスの製造に応用してできるもの
である。
Ｂ2 膜を同時スパッタリングにより生成することができ
る。本発明の製造方法により生成したＭｇＢ2 膜はアニ
ールすることなく超伝導特性を示す。臨界温度は約６．
０Ｋである。従って，本発明の超伝導材料の製造方法
は，超伝導集積回デバイスの製造に応用してできるもの
である。
【図１】本発明の実施の形態１の製造方法の製造装置を
示す図である。
示す図である。
【図２】本発明の超伝導材料の抵抗温度特性の例１を示
す図である。
す図である。
【図３】本発明の超伝導材料の抵抗−温度特性の基板温
度依存性の例を示す図である。
度依存性の例を示す図である。
【図４】本発明の超伝導材料の抵抗温度特性の例２を示
す図である。
す図である。
【図５】本発明の製造方法における臨界温度，残留抵抗
比の基板依存性を示す図である。
比の基板依存性を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２の製造装置を示す図であ
る。
る。
１：反応室
２：基板
３：Ｍｇターゲット
４：Ｂターゲット
５，６：Ａｒガスの供給パイプ
７：イオンビームソース
８；予備室
１０，１１：真空ポンプ
１２，１３：ロータリポンプ
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）
Ｃ２３Ｃ 14/34 Ｃ２３Ｃ 14/34 Ｓ
Ｈ０１Ｌ 39/12 Ｈ０１Ｌ 39/12 Ａ
(72)発明者 島影 尚
東京都小金井市貫井北町４−２−１ 独立
行政法人通信総合研究所内
(72)発明者 王 鎮
東京都小金井市貫井北町４−２−１ 独立
行政法人通信総合研究所内
Ｆターム(参考） 4G047 JA03 JC16 KE04
4K029 AA07 AA08 BA53 BA64 BB08
BC04 CA05 DC03 DC27 EA08
JA02
4M113 AD36 AD37 BA04 BA09 CA16
CA19
Claims (5)
- 【請求項１】 気体中に基板と，該基板に対向してマグ
ネシウムターゲットおよびホウ素ターゲットを配置し，
該基板とマグネシウムターゲット，および該基板とホウ
素ターゲットの間に電圧を印加し，気体放電により生じ
る該マグネシウムとホウ素の同時スパッタリングによ
り，ＭｇＢ2 のみのマグネシウムとホウ素の化合物の
膜，もしくはＭｇＢ2 と組成比の異なるマグネシウムと
ホウ素の化合物もしくは単体Ｍｇもしくは単体Ｂのうち
の少なくとも一つとＭｇＢ2 を含むマグネシウムとホウ
素の化合物の膜を基板に生成し，アニールすることなく
該化合物の超伝導膜を生成することを特徴とする超伝導
材料の製造方法。 - 【請求項２】 該マグネシウムとホウ素の化合物は該基
板の温度が３００°Ｃ〜３９０°Ｃ程度の低温によるａ
ｓ−ｇｒｏｗｎ膜として生成することを特徴とする請求
項１に記載の超伝導材料の製造方法。 - 【請求項３】基板は，それぞれのターゲットの面に対向
する円筒面上を回転させながら該マグネウシムとホウ素
の化合物を生成することを特徴とする請求項１叉は２に
記載の超伝導材料の製造方法。 - 【請求項４】 該マグネシウムとホウ素の化合物の臨界
温度がほぼ１９Ｋ〜２９Ｋであることを特徴とする請求
項１乃至３に記載の超伝導材料の製造方法。 - 【請求項５】 基板を静止させたまま該マグネシウムと
ホウ素の化合物を生成することを特徴とする請求項１又
は２に記載の超伝導材料の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001356802A JP4296256B2 (ja) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | 超伝導材料の製造方法 |
| US10/235,788 US6835696B2 (en) | 2001-11-22 | 2002-09-06 | Method of forming a superconductor film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001356802A JP4296256B2 (ja) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | 超伝導材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003158307A true JP2003158307A (ja) | 2003-05-30 |
| JP4296256B2 JP4296256B2 (ja) | 2009-07-15 |
Family
ID=19168256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001356802A Expired - Lifetime JP4296256B2 (ja) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | 超伝導材料の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6835696B2 (ja) |
| JP (1) | JP4296256B2 (ja) |
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| JP2005286245A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Japan Science & Technology Agency | 超伝導素子、それを用いた中性子検出装置及び超伝導素子の製造方法 |
| JP2006237384A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | National Institute Of Information & Communication Technology | 積層型全ＭｇＢ２ＳＩＳ接合および積層型全ＭｇＢ２ＳＩＳ接合方法 |
| 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 |
| JP2007314362A (ja) * | 2006-05-24 | 2007-12-06 | Hitachi Ltd | 二ホウ化マグネシウム超電導薄膜の作製方法および二ホウ化マグネシウム超電導薄膜 |
| JPWO2005098081A1 (ja) * | 2004-04-09 | 2008-02-28 | 株式会社アルバック | 成膜装置および成膜方法 |
| CN103469157A (zh) * | 2013-09-18 | 2013-12-25 | 大连理工常州研究院有限公司 | 一种非晶基B-C-Mg三元薄膜及其制备方法 |
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| US7058007B1 (en) | 2000-01-18 | 2006-06-06 | Cisco Technology, Inc. | Method for a cable modem to rapidly switch to a backup CMTS |
| US6839829B1 (en) | 2000-01-18 | 2005-01-04 | Cisco Technology, Inc. | Routing protocol based redundancy design for shared-access networks |
| US7881208B1 (en) | 2001-06-18 | 2011-02-01 | Cisco Technology, Inc. | Gateway load balancing protocol |
| DE10341914B4 (de) * | 2003-09-11 | 2008-08-14 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Einrichtung zur Herstellung dünner Schichten und Verfahren zum Betreiben der Einrichtung |
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| US7439208B2 (en) * | 2003-12-01 | 2008-10-21 | Superconductor Technologies, Inc. | Growth of in-situ thin films by reactive evaporation |
| DE102004046280A1 (de) * | 2004-09-23 | 2006-04-13 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Drehbarer Substrathalter |
| US7615385B2 (en) | 2006-09-20 | 2009-11-10 | Hypres, Inc | Double-masking technique for increasing fabrication yield in superconducting electronics |
| KR20100133994A (ko) * | 2008-03-30 | 2010-12-22 | 힐스 인크. | 초전도 와이어 및 케이블, 초전도 와이어 및 케이블을 제조하기 위한 방법 |
| CN106011765A (zh) * | 2016-07-12 | 2016-10-12 | 广东振华科技股份有限公司 | 一种磁控溅射真空镀膜设备 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS60107814A (ja) * | 1983-11-16 | 1985-06-13 | Hitachi Ltd | 保護膜の形成方法 |
| KR100388497B1 (ko) * | 2001-06-01 | 2003-06-25 | 한국전자통신연구원 | 초전도 에피택셜 박막 및 그 제조 방법 |
-
2001
- 2001-11-22 JP JP2001356802A patent/JP4296256B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-09-06 US US10/235,788 patent/US6835696B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US20030096711A1 (en) | 2003-05-22 |
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