JP2524827B2 - 積層薄膜体及びその製造法 - Google Patents
積層薄膜体及びその製造法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、90K近傍で超電導を示すものとして注目さ
れているYBa2Cu3O7-X薄膜の面上に、MgOの超薄膜を形成
してなる積層薄膜体及びこの積層薄膜体の製造に適切な
方法に関するものである。
れているYBa2Cu3O7-X薄膜の面上に、MgOの超薄膜を形成
してなる積層薄膜体及びこの積層薄膜体の製造に適切な
方法に関するものである。
YBa2Cu3O7-Xに限らず超電導体は、ジョセフソントン
ネル型素子などとして、新しい応用が考えられている。
ネル型素子などとして、新しい応用が考えられている。
ジョセフソントンネル型素子には、超電導体をトンネ
ル接合するために30Å以下の絶縁用超薄膜が必要とさ
れ、このような接合を形成するためには、表面の平滑性
の優れた超電導薄膜や接合のための絶縁用超薄膜の作製
が必要である。接合に使用する絶縁用超薄膜の厚さは超
電導薄膜のコヒーレンスの長さによって限界がある。
（001）面に垂直な方向のコヒーレンス長さは４〜７Å
程度、平行な方向のそれは15〜30Åといわれている。
ル接合するために30Å以下の絶縁用超薄膜が必要とさ
れ、このような接合を形成するためには、表面の平滑性
の優れた超電導薄膜や接合のための絶縁用超薄膜の作製
が必要である。接合に使用する絶縁用超薄膜の厚さは超
電導薄膜のコヒーレンスの長さによって限界がある。
（001）面に垂直な方向のコヒーレンス長さは４〜７Å
程度、平行な方向のそれは15〜30Åといわれている。
従って接合に使用する絶縁用超薄膜の厚さは、被接合
体となる超電導体としてどのようなものを使用するかに
よって異なることとなり、超電導体の（001）面に垂直
な方向が絶縁用超薄膜の厚み方向となる関係において
は、絶縁用超薄膜の厚さは10Å以下でなければならな
い。
体となる超電導体としてどのようなものを使用するかに
よって異なることとなり、超電導体の（001）面に垂直
な方向が絶縁用超薄膜の厚み方向となる関係において
は、絶縁用超薄膜の厚さは10Å以下でなければならな
い。
これに対し、超伝導体の（001）面に平行な方向が絶
縁用超薄膜の厚み方向となる関係においては、絶縁用超
薄膜の厚さは数10Åでもよいこととなり、トンネル接合
を形成するには好都合である。
縁用超薄膜の厚み方向となる関係においては、絶縁用超
薄膜の厚さは数10Åでもよいこととなり、トンネル接合
を形成するには好都合である。
本発明は、上記のうち前者に関係のあるものであり、
詳しくは、（001）面が膜面に平行になした単結晶状のY
Ba2Cu3O7-X薄膜の面上に、途切れのない10Å以下のMgO
超薄膜をエピタキシャルに成長させてなる積層薄膜体及
びこの積層薄膜体の製造に適切な方法に関するものであ
る。
詳しくは、（001）面が膜面に平行になした単結晶状のY
Ba2Cu3O7-X薄膜の面上に、途切れのない10Å以下のMgO
超薄膜をエピタキシャルに成長させてなる積層薄膜体及
びこの積層薄膜体の製造に適切な方法に関するものであ
る。
（001）面が膜面に平行をなした単結晶状のYBa2Cu3O
7-X薄膜自体の製造法は、既に本発明者等の成果として
出願済みである。
7-X薄膜自体の製造法は、既に本発明者等の成果として
出願済みである。
一方、（110）NbBaCuO上への（110）MgOのスパッタリ
ングによるエピタキシャルな成長の研究成果は、昭和63
年秋季第49回応用物理学会学術講演会予稿集第１分冊第
106頁に発表されている。
ングによるエピタキシャルな成長の研究成果は、昭和63
年秋季第49回応用物理学会学術講演会予稿集第１分冊第
106頁に発表されている。
しかしながら、高温超電導薄膜上への絶縁用超薄膜の
形成は極めて困難で、従来は数拾Åオーダーの絶縁用薄
膜であっても、これを完全に途切れのない膜として得る
ことはできなかった。
形成は極めて困難で、従来は数拾Åオーダーの絶縁用薄
膜であっても、これを完全に途切れのない膜として得る
ことはできなかった。
これは、ひとつには、下地となる高温超電導薄膜自体
も実質的に単結晶といえるものを提供し難く、その上へ
の絶縁用超薄膜のエピタキシャルな成長は望みにくかっ
たという事情があったためであるが、高温超電導薄膜に
関するこの問題については、本発明者らの提案する方法
によって既にほぼ解決された。
も実質的に単結晶といえるものを提供し難く、その上へ
の絶縁用超薄膜のエピタキシャルな成長は望みにくかっ
たという事情があったためであるが、高温超電導薄膜に
関するこの問題については、本発明者らの提案する方法
によって既にほぼ解決された。
ところが、その後も高温超電導薄膜上への絶縁用超薄
膜の形成については、幾多の研究がなされているにもか
かわらず、途切れのない絶縁用超薄膜の形成は成功に到
っていない。
膜の形成については、幾多の研究がなされているにもか
かわらず、途切れのない絶縁用超薄膜の形成は成功に到
っていない。
即ち、前述した（110）NbBaCuO上への（110）MgOのス
パッタリングによるエピタキシャルな成長の例もそうで
あるが、従来は、絶縁用薄膜がエピタキシャルに成長し
ているとはいっても、それは微視的にみればのはなしで
あり、実際は結晶が島状に点在した状態で成長するにす
ぎないものであったために、薄膜が超薄膜となればなる
程、島状の成長した結晶の裾野の部分で膜の連続しない
部分が随所にできたのである。
パッタリングによるエピタキシャルな成長の例もそうで
あるが、従来は、絶縁用薄膜がエピタキシャルに成長し
ているとはいっても、それは微視的にみればのはなしで
あり、実際は結晶が島状に点在した状態で成長するにす
ぎないものであったために、薄膜が超薄膜となればなる
程、島状の成長した結晶の裾野の部分で膜の連続しない
部分が随所にできたのである。
本発明者等は以上に鑑み、（001）面が膜面に平行を
なした単結晶状のYBa2Cu3O7-X薄膜の上に、MgOからなる
絶縁用超薄膜を一原子層ずつ順に成長させ、これによっ
て途切れのない超薄膜をも提供できるようにすることを
目標にして、鋭意研究の結果本発明に到達したものであ
る。
なした単結晶状のYBa2Cu3O7-X薄膜の上に、MgOからなる
絶縁用超薄膜を一原子層ずつ順に成長させ、これによっ
て途切れのない超薄膜をも提供できるようにすることを
目標にして、鋭意研究の結果本発明に到達したものであ
る。
〔課題を解決するための手段〕と〔作用〕 即ち本発明は、 （001）面が膜面に平行をなした単結晶状のYBa2Cu3O
7-X薄膜の面上に、（001）面が膜面に平行をなした、途
切れのない10Å以下の厚さのMgO超薄膜が形成されてい
ることを特徴とする積層薄膜体。
7-X薄膜の面上に、（001）面が膜面に平行をなした、途
切れのない10Å以下の厚さのMgO超薄膜が形成されてい
ることを特徴とする積層薄膜体。
MgO超薄膜が単結晶状のものとして形成されているこ
とを特徴とする上記記載の積層薄膜体。
とを特徴とする上記記載の積層薄膜体。
真空蒸着槽内の蒸着基板上に形成した、（001）面が
膜面に平行をなした単結晶状のYBa2Cu3O7-X薄膜の面上
に、微量酸素の存在下、蒸着基板の温度を500℃未満と
して、２Å/sec以下のの速度でMgを蒸発させ、MgO薄膜
を形成させることを特徴とする積層薄膜体の製造法。
膜面に平行をなした単結晶状のYBa2Cu3O7-X薄膜の面上
に、微量酸素の存在下、蒸着基板の温度を500℃未満と
して、２Å/sec以下のの速度でMgを蒸発させ、MgO薄膜
を形成させることを特徴とする積層薄膜体の製造法。
上記の乃至の発明の関係は、簡単に述べると次の
とおりである。
とおりである。
即ち、及びの発明は、前述したジョセフソントン
ネル型素子としての利用に際し、前段階として必要と考
えられる積層薄膜体に関するものであり、の発明は、
YBa2Cu3O7-X面上へMgOを原子層単位で徐々に成長させる
ことを可能とし、ひいては、途切れのないMgO超薄膜
や、表面の平滑性に優れたMgO薄膜の形成をも可能とす
る方法発明に関するものである。
ネル型素子としての利用に際し、前段階として必要と考
えられる積層薄膜体に関するものであり、の発明は、
YBa2Cu3O7-X面上へMgOを原子層単位で徐々に成長させる
ことを可能とし、ひいては、途切れのないMgO超薄膜
や、表面の平滑性に優れたMgO薄膜の形成をも可能とす
る方法発明に関するものである。
ここにおいて上記総ての発明に共通する、（001）面
が膜面に平行をなした単結晶状のYBa2Cu3O7-X薄膜の製
造法は、先に出願したとおりであり、基本的には次の
（イ）又は（ロ）の方法によっている。
が膜面に平行をなした単結晶状のYBa2Cu3O7-X薄膜の製
造法は、先に出願したとおりであり、基本的には次の
（イ）又は（ロ）の方法によっている。
（イ）真空蒸着槽内の蒸着基板の表面に、その近傍から
酸素ガスを噴射し、蒸着基板付近にだけ比較的高い圧力
の酸素雰囲気をつくり、Y,Ba,Cuの各金属を別々の蒸発
源からY:Ba:Cuの原子比がおよそ1:2:3となるように制御
しつつ基板上へ同時に蒸発させる方法。
酸素ガスを噴射し、蒸着基板付近にだけ比較的高い圧力
の酸素雰囲気をつくり、Y,Ba,Cuの各金属を別々の蒸発
源からY:Ba:Cuの原子比がおよそ1:2:3となるように制御
しつつ基板上へ同時に蒸発させる方法。
（ロ）真空蒸着槽内の蒸着基板の表面に、その近傍から
酸素ガスを噴射し、蒸着基板付近にだけ比較的高い圧力
の酸素雰囲気をつくる一方、真空蒸着槽内にプラズマを
発生させ、Y,Ba,Cuの各金属を別々の蒸発源からY:Ba:Cu
の原子比がおよそ1:2:3となるように制御しつつ基板上
へ同時に蒸発させる方法。
酸素ガスを噴射し、蒸着基板付近にだけ比較的高い圧力
の酸素雰囲気をつくる一方、真空蒸着槽内にプラズマを
発生させ、Y,Ba,Cuの各金属を別々の蒸発源からY:Ba:Cu
の原子比がおよそ1:2:3となるように制御しつつ基板上
へ同時に蒸発させる方法。
上記した（イ）又は（ロ）の方法で生成するYBa2Cu3O
7-X薄膜を、（001）面が膜面に平行をなした単結晶とし
て得るには、蒸着基板として既知のSrTiO3,MgO,C0O,NiO
等の単結晶を用い、且つこの単結晶をその（001）面が
基板表面となるように用いる。
7-X薄膜を、（001）面が膜面に平行をなした単結晶とし
て得るには、蒸着基板として既知のSrTiO3,MgO,C0O,NiO
等の単結晶を用い、且つこの単結晶をその（001）面が
基板表面となるように用いる。
この様に、YBa2Cu3O7-Xの単結晶薄膜を、その（001）
面が膜面に平行をなすものとして得るには、少なくとも
蒸着基板として、その表面が（001）面となっている単
結晶を用いる必要があるが、その外、YBa2Cu3O7-X薄膜
を全体として実質的に単結晶のものとして得るために
は、500℃以上、更に望ましくは520℃以上に加熱した蒸
着基板上に金属を蒸発させることが必要である。
面が膜面に平行をなすものとして得るには、少なくとも
蒸着基板として、その表面が（001）面となっている単
結晶を用いる必要があるが、その外、YBa2Cu3O7-X薄膜
を全体として実質的に単結晶のものとして得るために
は、500℃以上、更に望ましくは520℃以上に加熱した蒸
着基板上に金属を蒸発させることが必要である。
更に、YBa2Cu3O7-Xの単結晶薄膜の製造にあたって
は、次の様な操作をなす。
は、次の様な操作をなす。
第１に、真空蒸着槽は、当初、例えば10-6Torr程度の
高真空となし、次いで蒸着基板の近傍から同基板の表面
に向けて微量の酸素ガスを継続的に噴射させ、同基板の
表面近傍のみ酸素ガス圧力を10-2〜10-1Torrと高くする
一方，真空蒸着槽の適宜箇所から同槽内の気体を継続的
に排気し、蒸着基板の近傍を除く大部分の真空蒸着槽内
の酸素ガス圧力を10-5〜10-3Torrにする。
高真空となし、次いで蒸着基板の近傍から同基板の表面
に向けて微量の酸素ガスを継続的に噴射させ、同基板の
表面近傍のみ酸素ガス圧力を10-2〜10-1Torrと高くする
一方，真空蒸着槽の適宜箇所から同槽内の気体を継続的
に排気し、蒸着基板の近傍を除く大部分の真空蒸着槽内
の酸素ガス圧力を10-5〜10-3Torrにする。
この第１の手段で真空蒸着槽内の蒸着基板近傍以外の
部分の酸素ガス圧力の上限を10-3Torrとしたのは、同槽
内にある蒸発源中のY,Ba,Cuを劣化させることなく、そ
の蒸発をスムーズにおこなわせる為である。一方、下限
の10-5Torrは、プラズマを発生させる場合に必要なガス
圧力の下限であり、プラズマを利用しない場合には、特
に技術的な意味はない。
部分の酸素ガス圧力の上限を10-3Torrとしたのは、同槽
内にある蒸発源中のY,Ba,Cuを劣化させることなく、そ
の蒸発をスムーズにおこなわせる為である。一方、下限
の10-5Torrは、プラズマを発生させる場合に必要なガス
圧力の下限であり、プラズマを利用しない場合には、特
に技術的な意味はない。
また第１の手段で、蒸着基板付近のみ酸素ガス圧力を
高くしたのは、CuをCu2+〜Cu3+にまで酸化するためであ
り、10-3Torr以下の酸素ガス圧力では、CuをCu2〜Cu3に
まで酸化できないからである。
高くしたのは、CuをCu2+〜Cu3+にまで酸化するためであ
り、10-3Torr以下の酸素ガス圧力では、CuをCu2〜Cu3に
まで酸化できないからである。
尚、プラズマは、蒸発源と蒸着基板との間に高周波コ
イルを置き、真空蒸着槽の器壁との間で高周波発振させ
ることにより発生させることができるが、このプラズマ
の発生は、蒸発金属の反応活性を向上させる意味で望ま
しい反面、その発生が強いと、生成中の目的物を攻撃す
る等して弊害が生ずるので、プラズマ発生に使用する電
力は、50W〜500W、望ましくは100W前後とする。
イルを置き、真空蒸着槽の器壁との間で高周波発振させ
ることにより発生させることができるが、このプラズマ
の発生は、蒸発金属の反応活性を向上させる意味で望ま
しい反面、その発生が強いと、生成中の目的物を攻撃す
る等して弊害が生ずるので、プラズマ発生に使用する電
力は、50W〜500W、望ましくは100W前後とする。
第２にY,Ba,Cuの蒸発には、Ｙ及びBaの場合は電子ビ
ーム、Cuの場合は電気抵抗加熱を採用すればよい。
ーム、Cuの場合は電気抵抗加熱を採用すればよい。
そして、これら蒸発手段による金属の蒸発に際して
は、実施に先だっておこなう前記真空蒸着槽内での予備
実験によって決定した電力によって、Y:Ba:Cuの蒸発量
を、およそ1:2:3となるように設定すればよい。
は、実施に先だっておこなう前記真空蒸着槽内での予備
実験によって決定した電力によって、Y:Ba:Cuの蒸発量
を、およそ1:2:3となるように設定すればよい。
即ち、実施に先だっておこなう予備実験により、Y,B
a,Cuの各金属が、蒸発源に加えた電力量条件下において
単位時間当たりにどの程度蒸発してY2O3,BaO,CuOの蒸着
膜を形成するかを、真空蒸着槽内の蒸着基板付近に設置
した膜厚計によって金属毎に測定し、実施時の蒸発量を
蒸発源に加える電力量によって決定すればよい。
a,Cuの各金属が、蒸発源に加えた電力量条件下において
単位時間当たりにどの程度蒸発してY2O3,BaO,CuOの蒸着
膜を形成するかを、真空蒸着槽内の蒸着基板付近に設置
した膜厚計によって金属毎に測定し、実施時の蒸発量を
蒸発源に加える電力量によって決定すればよい。
以上の様にして製造した、（001）面が膜面に平行を
なした単結晶状のYBa2Cu3O7-X薄膜の面上に、MgOをエピ
タキシャルに形成するには、YBa2Cu3O7-Xと同一の条件
下でMgを蒸発させることが考えられる。
なした単結晶状のYBa2Cu3O7-X薄膜の面上に、MgOをエピ
タキシャルに形成するには、YBa2Cu3O7-Xと同一の条件
下でMgを蒸発させることが考えられる。
しかしながら、本発明者等の実験によれば、MgO薄膜
の形成に当たり、蒸着基板温度を500℃以上、更に好ま
しくは520℃以上としてYBa2Cu3O7-Xがエピタキシャルに
成長し易い蒸着基板温度と同様にしたのでは、原子層単
位でのMgOの均一な成長は望めないことが判明したので
あり、上記条件下ではMgOは従来の場合と同様に島状に
成長しやすく、せいぜい30Å前後の薄膜にしなければ膜
に途切れた部分が生じることが判った。
の形成に当たり、蒸着基板温度を500℃以上、更に好ま
しくは520℃以上としてYBa2Cu3O7-Xがエピタキシャルに
成長し易い蒸着基板温度と同様にしたのでは、原子層単
位でのMgOの均一な成長は望めないことが判明したので
あり、上記条件下ではMgOは従来の場合と同様に島状に
成長しやすく、せいぜい30Å前後の薄膜にしなければ膜
に途切れた部分が生じることが判った。
本発明でMgO薄膜の形成に当たり蒸着基板温度を500℃
未満としたのは、上記理由によるものであり、後記実施
例からも明らかなように、蒸着基板温度が適切であれ
は、２乃至３原子層という驚くべき薄さにおいても途切
れのないMgOの薄膜の形成ができるのである。しかも、
このMgOの超薄膜は、その（001）面が膜面に平行を成し
ているだけでなく、全体として単結晶をなしたものに近
いため、更にこのMgO超薄膜の面上に、（001）面が膜面
に平行をなした良質のYBa2Cu3O7-Xをエピタキシャルに
成長させるにも極めて都合の良いものである。
未満としたのは、上記理由によるものであり、後記実施
例からも明らかなように、蒸着基板温度が適切であれ
は、２乃至３原子層という驚くべき薄さにおいても途切
れのないMgOの薄膜の形成ができるのである。しかも、
このMgOの超薄膜は、その（001）面が膜面に平行を成し
ているだけでなく、全体として単結晶をなしたものに近
いため、更にこのMgO超薄膜の面上に、（001）面が膜面
に平行をなした良質のYBa2Cu3O7-Xをエピタキシャルに
成長させるにも極めて都合の良いものである。
尚、MgO薄膜の形成に当たって、Mgを蒸着基板に向か
って２Å/sec以下の速度で蒸発させることとしたのは、
蒸発速度が速すぎるとMgOが島状に結晶成長し易いから
であり、MgO薄膜を超薄膜とした場合には膜に途切れを
生じやすいからである。
って２Å/sec以下の速度で蒸発させることとしたのは、
蒸発速度が速すぎるとMgOが島状に結晶成長し易いから
であり、MgO薄膜を超薄膜とした場合には膜に途切れを
生じやすいからである。
蒸発したMgは、真空蒸着槽内の酸素と結合しMgOとし
て蒸着基板に蒸着するが、Mgの酸化に当たっては、先の
Cuの酸化の場合の如く部分的に高い酸素濃度を必要とし
ないため、真空蒸着内全体を10-4Torr程度の酸素圧とす
ればよい。
て蒸着基板に蒸着するが、Mgの酸化に当たっては、先の
Cuの酸化の場合の如く部分的に高い酸素濃度を必要とし
ないため、真空蒸着内全体を10-4Torr程度の酸素圧とす
ればよい。
真空蒸着槽（750φ×1000h）を10-6Torrまで油拡散ポ
ンプによって排気する。
ンプによって排気する。
薄膜を成長させる蒸着基板として、表面を研磨したSr
TiO3単結晶を、その表面が（001）面（10mm×10mm）と
なるようにして用い、これをＷ線ヒーターにより650℃
まで加熱しこの温度に保持する。
TiO3単結晶を、その表面が（001）面（10mm×10mm）と
なるようにして用い、これをＷ線ヒーターにより650℃
まで加熱しこの温度に保持する。
蒸着基板の外周縁をとり囲むドーナツ状の酸素拡散室
に酸素ガスを噴射ノズルを差し込み、酸素ノズルからの
噴出酸素が、酸素拡散室で一旦拡散し、その後、酸素拡
散室の内周面に設けた間隙から蒸着基板表面に沿って薄
層状に噴出するようにする。この際ガス圧は蒸着基板付
近だけ10-2〜10-1Torrにまで上昇するが、蒸着基板から
離れた蒸発源付近では10-4Torrまでにしかなっていな
い。
に酸素ガスを噴射ノズルを差し込み、酸素ノズルからの
噴出酸素が、酸素拡散室で一旦拡散し、その後、酸素拡
散室の内周面に設けた間隙から蒸着基板表面に沿って薄
層状に噴出するようにする。この際ガス圧は蒸着基板付
近だけ10-2〜10-1Torrにまで上昇するが、蒸着基板から
離れた蒸発源付近では10-4Torrまでにしかなっていな
い。
金属Y,Ba,Cuをそれぞれ独立した蒸発源から蒸着基板
上で原子比で1:2:3になるような蒸発速度（例えば、Ｙ
・・・１Å/sec,Ba・・・2.3Å/sec,Cu・・・1.7Å/se
c）で蒸発させる。さらに蒸発源と蒸着基板の間に高周
波コイルを置いて100Wで高周波発振させ酸素プラズマを
発生させて蒸発金属を活性化させることにより蒸着基板
上での反応を促進させる。
上で原子比で1:2:3になるような蒸発速度（例えば、Ｙ
・・・１Å/sec,Ba・・・2.3Å/sec,Cu・・・1.7Å/se
c）で蒸発させる。さらに蒸発源と蒸着基板の間に高周
波コイルを置いて100Wで高周波発振させ酸素プラズマを
発生させて蒸発金属を活性化させることにより蒸着基板
上での反応を促進させる。
以上の様にして膜厚1000ÅのYBa2Cu3O7-Xの薄膜を得
た。
た。
次いで、蒸着基板の温度を305℃に下げ、蒸着基板表
面への酸素を供給を止めて真空蒸着槽内を10-4Torr台の
酸素圧となした後、上記で得たYBa2Cu3O7-Xの薄膜の上
に、Mgを蒸発速度１Å/secで蒸発させ、膜厚を増加させ
ていった。
面への酸素を供給を止めて真空蒸着槽内を10-4Torr台の
酸素圧となした後、上記で得たYBa2Cu3O7-Xの薄膜の上
に、Mgを蒸発速度１Å/secで蒸発させ、膜厚を増加させ
ていった。
上記実施に当っては膜厚1000ÅのYBa2Cu3O7-X薄膜の
反射電子回折像及びその上に形成されていくMgO薄膜の
反射電子回折像を、膜厚３Å,6Å,9Å,21Åの時点でと
り、YBa2Cu3O7-Xの（001）面が膜面に平行をなしてエピ
タキシャルに成長し、実質的に単結晶となっているこ
と、及びMgOが10Å以下の膜厚においても島状に成長す
ることなく均一に、しかも（001）面が膜面に平行をな
してエピタキシャルに成長し、単結晶に近いものとなっ
ていることを確認した。
反射電子回折像及びその上に形成されていくMgO薄膜の
反射電子回折像を、膜厚３Å,6Å,9Å,21Åの時点でと
り、YBa2Cu3O7-Xの（001）面が膜面に平行をなしてエピ
タキシャルに成長し、実質的に単結晶となっているこ
と、及びMgOが10Å以下の膜厚においても島状に成長す
ることなく均一に、しかも（001）面が膜面に平行をな
してエピタキシャルに成長し、単結晶に近いものとなっ
ていることを確認した。
また、上記MgO薄膜の上へのYBa2Cu3O7-X薄膜の形成を
前述した同薄膜と同様の条件で試み、当該薄膜が、その
（001）面を膜面に平行をなしてエピタキシャルに成長
し、実質的に単結晶膜となることも確認した。
前述した同薄膜と同様の条件で試み、当該薄膜が、その
（001）面を膜面に平行をなしてエピタキシャルに成長
し、実質的に単結晶膜となることも確認した。
尚、蒸発源としてはY,Baについては電子ビーム蒸発、Cu
については抵抗加熱蒸発をそれぞれ用いた。また、Mgに
ついては電子ビーム蒸発を用いた。
については抵抗加熱蒸発をそれぞれ用いた。また、Mgに
ついては電子ビーム蒸発を用いた。
次に各々について蒸発方法を述べる。
Ｙ :50gの金属インゴット（99.9％）を用い、これを水
冷したルツボに入れ電子線を加速電圧5KV,フィラメント
電流400mAとして、金属にあて蒸発させた。
冷したルツボに入れ電子線を加速電圧5KV,フィラメント
電流400mAとして、金属にあて蒸発させた。
Ba:Yと同様に50gの金属インゴット（99.9％）を用い、
加速電圧5KV,フィラメント電流100mAとして蒸発させ
た。
加速電圧5KV,フィラメント電流100mAとして蒸発させ
た。
Cu:抵抗加熱蒸発源としてアルミナルツボをタングステ
ンフィラメントで巻いたものを用い、アルミナルツボの
中に金属Cuの粒（２〜3mm,99.9999％）を10g入れ、フィ
ラメントに10V,30Aの電流を流して蒸発させた。
ンフィラメントで巻いたものを用い、アルミナルツボの
中に金属Cuの粒（２〜3mm,99.9999％）を10g入れ、フィ
ラメントに10V,30Aの電流を流して蒸発させた。
Mg:30gの金属Mg（99.9％）を用い、これを水冷したルツ
ボに入れ電子線を加速電圧5KV,フィラメント電流10mAと
して、金属にあて蒸発させた。
ボに入れ電子線を加速電圧5KV,フィラメント電流10mAと
して、金属にあて蒸発させた。
本発明方法によれば、（001）面が膜面に平行をなし
た単結晶状のYBa2Cu3O7-X薄膜の表面を、従来殆ど不可
能に近いとされていた僅か数Å程度のMgOの超薄膜で均
一に覆うことが可能である。しかも、この方法を適用し
て製造したMgO超薄膜は（001）面が膜面に平行をなして
エピタキシャルに成長しているものであるため、その表
面に再度、（001）面が膜面に平行をなした超電導性に
も優れた単結晶状YBa2Cu3O7-X薄膜をエピタキシャルに
形成し、ジョセフソントンネル型素子としての利用が期
待できるものである。
た単結晶状のYBa2Cu3O7-X薄膜の表面を、従来殆ど不可
能に近いとされていた僅か数Å程度のMgOの超薄膜で均
一に覆うことが可能である。しかも、この方法を適用し
て製造したMgO超薄膜は（001）面が膜面に平行をなして
エピタキシャルに成長しているものであるため、その表
面に再度、（001）面が膜面に平行をなした超電導性に
も優れた単結晶状YBa2Cu3O7-X薄膜をエピタキシャルに
形成し、ジョセフソントンネル型素子としての利用が期
待できるものである。
更に、上記MgO超薄膜を実質的に単結晶のものとして
提供するこも可能であり、その場合には表面により良質
な超電導性薄膜が形成できるため、ジョセフソントンネ
ル型素子としての利用がより大きく期待できる。
提供するこも可能であり、その場合には表面により良質
な超電導性薄膜が形成できるため、ジョセフソントンネ
ル型素子としての利用がより大きく期待できる。
第１図は、実施例で得た膜厚1000ÅのYBa2Cu3O7-Xの薄
膜の反射電子回折像を、また第２図、第３図、第４図、
第５図は、同薄膜の上に形成したMgO薄膜の反射電子回
折像を、膜厚３Å,6Å,9Å,21Åの時点でとったものを
順に表すものであり、いずれも薄膜の結晶構造を表す図
面代用写真である。
膜の反射電子回折像を、また第２図、第３図、第４図、
第５図は、同薄膜の上に形成したMgO薄膜の反射電子回
折像を、膜厚３Å,6Å,9Å,21Åの時点でとったものを
順に表すものであり、いずれも薄膜の結晶構造を表す図
面代用写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 39/02 ＺＡＡ Ｈ０１Ｌ 39/02 ＺＡＡＤ 39/24 ＺＡＡ 39/24 ＺＡＡＪ // Ｃ０４Ｂ 41/87 ＺＡＡ Ｃ０４Ｂ 41/87 ＺＡＡＦ (72)発明者 平田 和人 京都府京都市北区上賀茂桜井町103―３ 第一メゾンナカジマ406号 (72)発明者 坂東 尚周 滋賀県大津市向陽町８―15 (56)参考文献 特開 昭64−54770（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−205577（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】（001）面が膜面に平行をなした単結晶状
のYBa2Cu3O7-X薄膜の面上に、（001）面が膜面に平行を
なした、途切れのない10Å以下の厚さのMgO超薄膜が形
成されていることを特徴とする積層薄膜体。 - 【請求項２】MgO超薄膜が単結晶状のものとして形成さ
れていることを特徴とする請求項記載の積層薄膜体。 - 【請求項３】真空蒸着槽内の蒸着基板上に形成した、
（001）面が膜面に平行をなした単結晶状のYBa2Cu3O7-X
薄膜の面上に、微量酸素の存在下、蒸着基板の温度を50
0℃未満として、２Å/sec以下のの速度でMgを蒸発さ
せ、MgO薄膜を形成させることを特徴とする積層薄膜体
の製造法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63302510A JP2524827B2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 積層薄膜体及びその製造法 |
| US07/442,988 US5061687A (en) | 1988-11-29 | 1989-11-29 | Laminated film and method for producing the same |
| EP89122007A EP0371481B1 (en) | 1988-11-29 | 1989-11-29 | Laminated film and method for producing the same |
| DE68925568T DE68925568T2 (de) | 1988-11-29 | 1989-11-29 | Laminierter Film und Methode zu dessen Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63302510A JP2524827B2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 積層薄膜体及びその製造法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02149495A JPH02149495A (ja) | 1990-06-08 |
| JP2524827B2 true JP2524827B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=17909831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63302510A Expired - Lifetime JP2524827B2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 積層薄膜体及びその製造法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0371481B1 (ja) |
| JP (1) | JP2524827B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| EP0459906B1 (en) * | 1990-05-30 | 1997-09-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for preparing superconducting junction of oxide superconductor |
| US5292718A (en) * | 1990-05-30 | 1994-03-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for preparing superconducting junction of oxide superconductor |
| JP2580859B2 (ja) * | 1990-09-10 | 1997-02-12 | 財団法人国際超電導産業技術研究センター | Ｂｉ―Ｓｒ―Ｃａ―Ｃｕ―Ｏ系超電導超薄膜の製造方法 |
| CA2051778C (en) * | 1990-09-19 | 1997-05-06 | Takao Nakamura | Method for manufacturing superconducting device having a reduced thickness of oxide superconducting layer and superconducting device manufactured thereby |
| EP0494830B1 (en) * | 1991-01-10 | 1997-06-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for manufacturing tunnel junction type josephson device composed of compound oxide superconductor material |
| EP0502787B1 (en) * | 1991-03-04 | 1996-08-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | A thin film of oxide superconductor possessing locally different crystal orientations and a processes for preparing the same |
| EP0506573B1 (en) * | 1991-03-28 | 1997-10-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for cleaning a surface of thin film of oxide superconductor |
| CA2064428A1 (en) * | 1991-03-28 | 1992-09-29 | So Tanaka | Process for preparing layered thin films |
| DE69219192T2 (de) * | 1991-03-28 | 1997-09-11 | Sumitomo Electric Industries | Verfahren zur Herstellung einer Schichtstruktur mit mindestens einer dünnen Schicht aus Supraleiteroxyd |
| US5514484A (en) * | 1992-11-05 | 1996-05-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Oriented ferroelectric thin film |
| JPH06302872A (ja) * | 1993-04-14 | 1994-10-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導薄膜上に上層の薄膜を積層する方法 |
| US6221563B1 (en) | 1999-08-12 | 2001-04-24 | Eastman Kodak Company | Method of making an organic electroluminescent device |
| JP4727029B2 (ja) | 1999-11-29 | 2011-07-20 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Ｅｌ表示装置、電気器具及びｅｌ表示装置用の半導体素子基板 |
| EP1640946A3 (en) * | 2004-09-24 | 2008-05-14 | Pioneer Corporation | Plasma display apparatus |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60169175A (ja) * | 1984-02-13 | 1985-09-02 | Rikagaku Kenkyusho | 弱結合ジョセフソン接合素子 |
| SG26394G (en) * | 1987-07-17 | 1995-09-01 | Sumitomo Electric Industries | A superconducting thin film and a method for preparing the same |
| FR2626715B1 (fr) * | 1988-02-02 | 1990-05-18 | Thomson Csf | Dispositif en couches minces de materiau supraconducteur et procede de realisation |
-
1988
- 1988-11-29 JP JP63302510A patent/JP2524827B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-11-29 US US07/442,988 patent/US5061687A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-29 EP EP89122007A patent/EP0371481B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-29 DE DE68925568T patent/DE68925568T2/de not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP0371481A3 (en) | 1990-08-22 |
| EP0371481A2 (en) | 1990-06-06 |
| DE68925568D1 (de) | 1996-03-14 |
| EP0371481B1 (en) | 1996-01-31 |
| JPH02149495A (ja) | 1990-06-08 |
| US5061687A (en) | 1991-10-29 |
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