JP2546730B2 - 酸化物薄膜形成用基板 - Google Patents
酸化物薄膜形成用基板Info
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 （発明の産業上利用分野） 本発明は酸化物薄膜形成用基板、さらに詳細にはSi上
に高品位の酸化物薄膜を得るために必要な高品質の基板
に関するものである。
に高品位の酸化物薄膜を得るために必要な高品質の基板
に関するものである。
（従来技術） 電子デバイスの高性能化、微細化に伴い、酸化物薄膜
の単結晶薄膜化は現在重要な課題となっている。
の単結晶薄膜化は現在重要な課題となっている。
例えば、MOS（Metal Oxide Semiconducter）デバイス
や３次元構造を持ったLSI形成のために酸化物の絶縁体
材料を用いたSOI（Silicon on Insulator）の研究や、
不揮発性メモリーなどへの応用のために強誘電体材料で
あるPbTiO3、BaTiO3の研究が行なわれている。
や３次元構造を持ったLSI形成のために酸化物の絶縁体
材料を用いたSOI（Silicon on Insulator）の研究や、
不揮発性メモリーなどへの応用のために強誘電体材料で
あるPbTiO3、BaTiO3の研究が行なわれている。
また、近年超伝導転移温度Tc〜90Kを有するLnBa2Cu3O
7-y系（Ln:Yあるいはランタノイド系元素）、Tc〜110K
を有するLnBiSrCaCuO系、Tc〜120Kを有するTlBaCaCuOの
ように、超伝導転移温度が液体窒素の沸点を越えた酸化
物超伝導体が相次いで発見され、電子デバイスへの応用
をめざし高臨界温度Tc、高臨界電流密度Jcを持った薄膜
形成のための研究が行なわれている。
7-y系（Ln:Yあるいはランタノイド系元素）、Tc〜110K
を有するLnBiSrCaCuO系、Tc〜120Kを有するTlBaCaCuOの
ように、超伝導転移温度が液体窒素の沸点を越えた酸化
物超伝導体が相次いで発見され、電子デバイスへの応用
をめざし高臨界温度Tc、高臨界電流密度Jcを持った薄膜
形成のための研究が行なわれている。
（発明が解決する問題点） これらの材料のエレクトロニクス分野への応用を考え
た場合、材料自身の持つ特性を反映した薄膜の実現が必
要であり、そのためには単結晶の薄膜形成が必須となる
（ヘテロエピタキシャル成長）。
た場合、材料自身の持つ特性を反映した薄膜の実現が必
要であり、そのためには単結晶の薄膜形成が必須となる
（ヘテロエピタキシャル成長）。
ヘテロエピタキシャル成長の条件は堆積させる基板の
結晶性と格子定数の整合性である。この観点から見た場
合、結晶性が良好であり、安価であり、半導体材料であ
るSiを基板として使用することは、絶縁体、強誘電体、
超伝導体と半導体とを組み合わせた将来の電子デバイス
を考える上で望ましいことである。
結晶性と格子定数の整合性である。この観点から見た場
合、結晶性が良好であり、安価であり、半導体材料であ
るSiを基板として使用することは、絶縁体、強誘電体、
超伝導体と半導体とを組み合わせた将来の電子デバイス
を考える上で望ましいことである。
しかし、強誘電体薄膜はSi上への薄膜形成が困難であ
り、酸化物超伝導体はSiと容易に反応（構成元素のSi中
への拡散）する。
り、酸化物超伝導体はSiと容易に反応（構成元素のSi中
への拡散）する。
上記欠点を回避する目的で、LnGaO3、MgAl2O4、MgO、Y
SZなどの絶縁体の酸化物をバッファ層として薄膜形成が
行なわれているが、酸化物の蒸着は酸素雰囲気中で行な
うため（酸素分圧を低くすると薄膜中の酸素が欠損）、
Si表面と雰囲気中の酸素が反応して自然酸化膜（アモル
ファスSiO2）を形成しバッファ層薄膜の結晶性を劣化さ
せるため該酸化物薄膜は多結晶体となる。すなわち、従
来の技術ではSi上への酸化物の単結晶薄膜の形成は困難
となっている。
SZなどの絶縁体の酸化物をバッファ層として薄膜形成が
行なわれているが、酸化物の蒸着は酸素雰囲気中で行な
うため（酸素分圧を低くすると薄膜中の酸素が欠損）、
Si表面と雰囲気中の酸素が反応して自然酸化膜（アモル
ファスSiO2）を形成しバッファ層薄膜の結晶性を劣化さ
せるため該酸化物薄膜は多結晶体となる。すなわち、従
来の技術ではSi上への酸化物の単結晶薄膜の形成は困難
となっている。
（発明の目的） 本発明の目的は、Si基板表面の酸化という問題を解決
し、高品質な酸化物薄膜を形成するために必要となる基
板を提供することにある。
し、高品質な酸化物薄膜を形成するために必要となる基
板を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 従来、Si基板上へのバッファ層としては、酸化物材料
が用いられてきたが、Si基板表面の酸化などの理由によ
ってバッファ層の単結晶化が困難であった。
が用いられてきたが、Si基板表面の酸化などの理由によ
ってバッファ層の単結晶化が困難であった。
本発明は、Si単結晶基板上に金属のハロゲン化物、リ
ン化物、イオウ化物、窒化物、砒素化物、セレン化物お
よび金属シリサイドから選択された１種の第１のバッフ
ァ層と、該第１のバッファ層上にLnGaO3、LnAlO3、SrLnGa
O4から選択された１種の単結晶薄膜の第２のバッファ層
が設けてあることを特徴とする。
ン化物、イオウ化物、窒化物、砒素化物、セレン化物お
よび金属シリサイドから選択された１種の第１のバッフ
ァ層と、該第１のバッファ層上にLnGaO3、LnAlO3、SrLnGa
O4から選択された１種の単結晶薄膜の第２のバッファ層
が設けてあることを特徴とする。
本発明では、第１層目に酸化物以外の材料からなるバ
ッファ層が形成されているため、酸化物形成過程の基板
表面の酸化が原因となる薄膜の結晶性の劣化を防ぐこと
ができる。また、第２層目に酸化物からなるバッファ層
が形成されているため、Si上に形成した酸化物の構成元
素である酸素の拡散による酸化物薄膜の特性の劣化を防
ぐことができ、高品質の酸化物単結晶薄膜を提供するこ
とができる。
ッファ層が形成されているため、酸化物形成過程の基板
表面の酸化が原因となる薄膜の結晶性の劣化を防ぐこと
ができる。また、第２層目に酸化物からなるバッファ層
が形成されているため、Si上に形成した酸化物の構成元
素である酸素の拡散による酸化物薄膜の特性の劣化を防
ぐことができ、高品質の酸化物単結晶薄膜を提供するこ
とができる。
以下本発明をさらに詳しく説明する。
第１図は第１の実施例で本発明の基本構成を示す概念
図である。Si単結晶基板１上に、１層目のバッファ層２
として薄膜形成時にSi基板の表面酸化による薄膜の結晶
性の劣化が起こらないような材料、すなわち、酸化物以
外の材料による単結晶薄膜が形成されており、２層目の
バッファ層３として酸化物単結晶薄膜５の構成元素であ
る酸素の拡散による特性の劣化（特に酸化物超伝導体の
場合酸素の微量な変化で超伝導特性が大きく変化）を防
ぐために酸化物材料による単結晶薄膜が形成されてい
る。これらSi単結晶基板１、バッファ層２、バッファ層
３とにより酸化物薄膜形成用基板４が構成されている。
酸化物形成基板４上にはSiとの格子定数の不整合性が12
％以内である酸化物単結晶薄膜５が形成されている。
図である。Si単結晶基板１上に、１層目のバッファ層２
として薄膜形成時にSi基板の表面酸化による薄膜の結晶
性の劣化が起こらないような材料、すなわち、酸化物以
外の材料による単結晶薄膜が形成されており、２層目の
バッファ層３として酸化物単結晶薄膜５の構成元素であ
る酸素の拡散による特性の劣化（特に酸化物超伝導体の
場合酸素の微量な変化で超伝導特性が大きく変化）を防
ぐために酸化物材料による単結晶薄膜が形成されてい
る。これらSi単結晶基板１、バッファ層２、バッファ層
３とにより酸化物薄膜形成用基板４が構成されている。
酸化物形成基板４上にはSiとの格子定数の不整合性が12
％以内である酸化物単結晶薄膜５が形成されている。
第１バッファ層２、第２バッファ層３の材料系をヘテ
ロエピタキシャル成長の条件から明確にする。ヘテロエ
ピタキシャル成長を考える場合の基本条件の一つに格子
定数の整合性がある。この観点から、バッファ層に対す
る条件を以下に示す。Siの格子定数はａ＝5.431Åであ
る。一般に格子の対角線を副格子としてみなすことがで
きるため、副格子はa0＝a/√２＝5.431Å／√２＝3.84
Åとなる。
ロエピタキシャル成長の条件から明確にする。ヘテロエ
ピタキシャル成長を考える場合の基本条件の一つに格子
定数の整合性がある。この観点から、バッファ層に対す
る条件を以下に示す。Siの格子定数はａ＝5.431Åであ
る。一般に格子の対角線を副格子としてみなすことがで
きるため、副格子はa0＝a/√２＝5.431Å／√２＝3.84
Åとなる。
したがって、バッファ層２、バッファ層３の格子定数
としては、5.431Åあるいは3.84ÅのものがSiの格子定
数と完全に整合（格子不整号０％）する。
としては、5.431Åあるいは3.84ÅのものがSiの格子定
数と完全に整合（格子不整号０％）する。
しかしながら、以下の理由でヘテロエピタキシャル成
長が可能な格子不整合の条件は一般に緩和される。つま
りSi上へのGaAs成長において、格子の不整合が４％ある
にもかかわらず結晶性の良い良質の単結晶薄膜が得られ
ている。よって、本発明において許容されうる格子不整
合率は４％以下とする。
長が可能な格子不整合の条件は一般に緩和される。つま
りSi上へのGaAs成長において、格子の不整合が４％ある
にもかかわらず結晶性の良い良質の単結晶薄膜が得られ
ている。よって、本発明において許容されうる格子不整
合率は４％以下とする。
すなわち許容される格子定数の範囲は、第１バッファ
層２において3.687Å〜3.994Åまたは5.214Å〜5.648
Å、第２バッファ層３において3.540Å〜4.154Åまたは
5.005Å〜5.874Å、酸化物薄膜５は3.398Å〜4.320Åま
たは4.850Å〜6.109Åまで拡大される。
層２において3.687Å〜3.994Åまたは5.214Å〜5.648
Å、第２バッファ層３において3.540Å〜4.154Åまたは
5.005Å〜5.874Å、酸化物薄膜５は3.398Å〜4.320Åま
たは4.850Å〜6.109Åまで拡大される。
＜第１バッファ層＞ つまり第１バッファ層２は、Si単結晶基板１の格子定
数との不整合率が４％以内である酸化物以外の材料、第
２バッファ層３はバッファ層２の格子定数と酸化物薄膜
５の格子定数との不整合性が４％以内である酸化物材料
となる。したがって、バッファ層２はSi基板上へ形成時
のSi表面の酸化による影響を受けずエピタキシャル成長
し、バッファ層３もバッファ層２上へエピタキシャル成
長し、Si上に２層の単結晶薄膜が形成されている酸化物
単結晶薄膜形成用基板４が構成される。この酸化物単結
晶薄膜形成用基板４によって、この上にエピタキシャル
成長させた酸化物単結晶薄膜５の酸素の拡散による特性
の劣化を防ぐことができる。
数との不整合率が４％以内である酸化物以外の材料、第
２バッファ層３はバッファ層２の格子定数と酸化物薄膜
５の格子定数との不整合性が４％以内である酸化物材料
となる。したがって、バッファ層２はSi基板上へ形成時
のSi表面の酸化による影響を受けずエピタキシャル成長
し、バッファ層３もバッファ層２上へエピタキシャル成
長し、Si上に２層の単結晶薄膜が形成されている酸化物
単結晶薄膜形成用基板４が構成される。この酸化物単結
晶薄膜形成用基板４によって、この上にエピタキシャル
成長させた酸化物単結晶薄膜５の酸素の拡散による特性
の劣化を防ぐことができる。
上述のように、Si単結晶基板上に形成される第１層目
のバッファ層２は基本的にはSiとの格子定数の不整合が
４％以下の酸化物以外の材料であればよい。しかしなが
ら、より良い結晶性を持つ単結晶バッファ層２を実現す
るためには、熱による薄膜表面の平坦性の欠如、構成元
素の拡散、分解による結晶性の劣化、大気による表面状
態の変化が起こらないような材料、すなわち熱的、化学
的に安定であり、かつ大気中でも安定である材料が好ま
しい。
のバッファ層２は基本的にはSiとの格子定数の不整合が
４％以下の酸化物以外の材料であればよい。しかしなが
ら、より良い結晶性を持つ単結晶バッファ層２を実現す
るためには、熱による薄膜表面の平坦性の欠如、構成元
素の拡散、分解による結晶性の劣化、大気による表面状
態の変化が起こらないような材料、すなわち熱的、化学
的に安定であり、かつ大気中でも安定である材料が好ま
しい。
これらの条件を満たす材料としてハロゲン化物、リン
化物、イオウ化物、窒化物、砒素化物、セレン化物を挙
げることができる。たとえばハロゲン化物としては、MF
2（ＭはCa、Cd、Hgのうちいずれか一つ）、MCl（ＭはA
g、Na、Cuのうちいずれか一つ）、KF、LiBr、NaYF4、NaM
F3（ＭはZn、Mg、Ni、Coのうちいずれか一つ）、リン化
物としては、M2P（ＭはIr、Rhのうちいずれか一つ）、M
P（ＭはGa、Ho、Zrのうちいずれか一つ）、イオウ化物
としては、MS（ＭはHo、Mn、Zn、Zr、Tbのうちいずれか
一つ）、窒化物としては、LaN、砒素化物としてはMAs
（ＭはAl、Ga、Scのうちいずれか一つ）、セレン化物と
してはMSe（ＭはZn、Mn、Mg）の中からバッファ層２と
して１種の材料を選択することができる。つまりバッフ
ァ層２は格子定数の不整合率が４％以内であり熱的、化
学的、大気中でも安定なハロゲン化物、リン化物、イオ
ウ化物、窒化物、砒素化物、セレン化物とすることがで
きる。
化物、イオウ化物、窒化物、砒素化物、セレン化物を挙
げることができる。たとえばハロゲン化物としては、MF
2（ＭはCa、Cd、Hgのうちいずれか一つ）、MCl（ＭはA
g、Na、Cuのうちいずれか一つ）、KF、LiBr、NaYF4、NaM
F3（ＭはZn、Mg、Ni、Coのうちいずれか一つ）、リン化
物としては、M2P（ＭはIr、Rhのうちいずれか一つ）、M
P（ＭはGa、Ho、Zrのうちいずれか一つ）、イオウ化物
としては、MS（ＭはHo、Mn、Zn、Zr、Tbのうちいずれか
一つ）、窒化物としては、LaN、砒素化物としてはMAs
（ＭはAl、Ga、Scのうちいずれか一つ）、セレン化物と
してはMSe（ＭはZn、Mn、Mg）の中からバッファ層２と
して１種の材料を選択することができる。つまりバッフ
ァ層２は格子定数の不整合率が４％以内であり熱的、化
学的、大気中でも安定なハロゲン化物、リン化物、イオ
ウ化物、窒化物、砒素化物、セレン化物とすることがで
きる。
したがって、Si基板上へ形成時のSi基板表面の酸化や
反応による影響を受けずにエピタキシャル成長したバッ
ファ層２の単結晶薄膜を得ることができる。
反応による影響を受けずにエピタキシャル成長したバッ
ファ層２の単結晶薄膜を得ることができる。
これらの材料の格子定数を第１表に示す。
さらに、本発明においてはバッファ層２をシリサイド
で形成することもできる。
で形成することもできる。
Siの格子定数との不整合率が４％以下のシリサイドと
しては、例えばCoSi2（ａ＝5.356Å）、NiSi2（ａ＝5.3
95Å）などがある。
しては、例えばCoSi2（ａ＝5.356Å）、NiSi2（ａ＝5.3
95Å）などがある。
シリサイドは、Si上へ対象となる金属を蒸着しアニー
ルを行ない、固相エピタキシャル成長によって得ること
ができる。固相エピタキシャル成長は構成元素の拡散に
よって成長が進むため、より急峻な原子層レベルの界面
を持った単結晶薄膜を実現でき、また、上記で具体的に
示した異種材料のヘテロエピタキシャル成長の場合に問
題になる熱膨張率の違いによる薄膜のそりやクラックの
発生、界面強度、化学的な安定性を解決でき、さらに結
晶性の良い高品質な単結晶のバッファ層２を得ることが
できる。
ルを行ない、固相エピタキシャル成長によって得ること
ができる。固相エピタキシャル成長は構成元素の拡散に
よって成長が進むため、より急峻な原子層レベルの界面
を持った単結晶薄膜を実現でき、また、上記で具体的に
示した異種材料のヘテロエピタキシャル成長の場合に問
題になる熱膨張率の違いによる薄膜のそりやクラックの
発生、界面強度、化学的な安定性を解決でき、さらに結
晶性の良い高品質な単結晶のバッファ層２を得ることが
できる。
＜第２バッファ層＞ 第２層目のバッファ層３は基本的には第１バッファ層
２および酸化物単結晶薄膜５との格子定数の不整合が４
％以下の酸化物の材料であればよい。しかしながら、酸
化物単結晶薄膜５を実際のデバイスとして用いる場合に
は、界面にトラップ準位の無いより急峻な界面を持った
酸化物単結晶薄膜５が好ましく、そのためにはバッファ
層３と酸化物薄膜５の結晶構造が類似していることがよ
り好ましい。したがってバッファ層３を酸化物単結晶薄
膜５と結晶構造が有為時した酸化物とする。つまり、バ
ッファ層３はバッファ層２および酸化物単結晶薄膜５と
の格子定数の不整合率が４％以下であり、酸化物単結晶
薄膜５の結晶構造と類似した結晶構造を持つ酸化物材料
となる。
２および酸化物単結晶薄膜５との格子定数の不整合が４
％以下の酸化物の材料であればよい。しかしながら、酸
化物単結晶薄膜５を実際のデバイスとして用いる場合に
は、界面にトラップ準位の無いより急峻な界面を持った
酸化物単結晶薄膜５が好ましく、そのためにはバッファ
層３と酸化物薄膜５の結晶構造が類似していることがよ
り好ましい。したがってバッファ層３を酸化物単結晶薄
膜５と結晶構造が有為時した酸化物とする。つまり、バ
ッファ層３はバッファ層２および酸化物単結晶薄膜５と
の格子定数の不整合率が４％以下であり、酸化物単結晶
薄膜５の結晶構造と類似した結晶構造を持つ酸化物材料
となる。
たとえば、基板に形成されるべき酸化物単結晶薄膜５
を酸化物超伝導体としたとき、第２バッファ層３として
は、酸化物超伝導体と結晶構造が類似した複合酸化物、
LnGaO3、LnAlO3、SrLnGaO4（Ln:ランタノイド系元素）で
ある。
を酸化物超伝導体としたとき、第２バッファ層３として
は、酸化物超伝導体と結晶構造が類似した複合酸化物、
LnGaO3、LnAlO3、SrLnGaO4（Ln:ランタノイド系元素）で
ある。
今までに述べてきたように、バッファ層２は薄膜形成
時のSi基板表面の酸化による薄膜の結晶性の劣化や、熱
による薄膜表面の平坦性の欠如、構成元素の拡散、分解
による結晶性の劣化、大気による表面状態の変化が起こ
らない材料として、Si基板との格子定数の不整合率が４
％以内であり熱的、化学的、大気中でも安定な酸化物以
外の材料であるハロゲン化物、リン化物、イオウ化物、
窒化物、砒素化物、セレン化物、シリサイドの一種を使
用することができる。
時のSi基板表面の酸化による薄膜の結晶性の劣化や、熱
による薄膜表面の平坦性の欠如、構成元素の拡散、分解
による結晶性の劣化、大気による表面状態の変化が起こ
らない材料として、Si基板との格子定数の不整合率が４
％以内であり熱的、化学的、大気中でも安定な酸化物以
外の材料であるハロゲン化物、リン化物、イオウ化物、
窒化物、砒素化物、セレン化物、シリサイドの一種を使
用することができる。
また、酸化物単結晶薄膜５の構成元素である酸素の拡
散による特性の劣化（特に酸化物超伝導体の場合酸素の
微量な変化で超伝導特性が大きく変化）を防ぐため、お
よび界面準位のないより急峻な界面を持った酸化物単結
晶薄膜５を得るために、第２バッファ層３は酸化物単結
晶薄膜５と結晶構造が類似し、バッファ層２の格子定数
と酸化物単結晶薄膜５の格子定数との不整合が４％以内
である酸化物材料とする。つまり、第１バッファ層２は
Si基板上へエピタキシャル成長し、第２バッファ層３も
第１バッファ層２上へエピタキシャル成長し、Si上に２
層の単結晶薄膜が形成されている酸化物単結晶薄膜形成
用基板４が構成される。この酸化物単結晶薄膜形成用基
板４によって、この上にエピタキシャル成長させた酸化
物単結晶薄膜５の酸素の拡散による特性の劣化を防げ、
さらに急峻な界面を持った酸化物単結晶薄膜５を得るこ
とができる。
散による特性の劣化（特に酸化物超伝導体の場合酸素の
微量な変化で超伝導特性が大きく変化）を防ぐため、お
よび界面準位のないより急峻な界面を持った酸化物単結
晶薄膜５を得るために、第２バッファ層３は酸化物単結
晶薄膜５と結晶構造が類似し、バッファ層２の格子定数
と酸化物単結晶薄膜５の格子定数との不整合が４％以内
である酸化物材料とする。つまり、第１バッファ層２は
Si基板上へエピタキシャル成長し、第２バッファ層３も
第１バッファ層２上へエピタキシャル成長し、Si上に２
層の単結晶薄膜が形成されている酸化物単結晶薄膜形成
用基板４が構成される。この酸化物単結晶薄膜形成用基
板４によって、この上にエピタキシャル成長させた酸化
物単結晶薄膜５の酸素の拡散による特性の劣化を防げ、
さらに急峻な界面を持った酸化物単結晶薄膜５を得るこ
とができる。
（実施例） 第１図を使って具体的に説明する。
LnBa2Cu3O7-系酸化物超伝導体の単結晶薄膜形成を目
的として、第１図に示したSi単結晶基板１上に、真空蒸
着、MBE、CVD、スパッタ法のいずれかの方法を用いてバ
ッファ層２としてフッ化物、リン化物、シリサイドの中
からCaF2の薄膜を形成した。CaF2とSi単結晶との格子整
合度は0.6％と極めて小さくエピタキシャル成長した。
的として、第１図に示したSi単結晶基板１上に、真空蒸
着、MBE、CVD、スパッタ法のいずれかの方法を用いてバ
ッファ層２としてフッ化物、リン化物、シリサイドの中
からCaF2の薄膜を形成した。CaF2とSi単結晶との格子整
合度は0.6％と極めて小さくエピタキシャル成長した。
第２バッファ層３として選択する材料は、熱による薄
膜表面の平坦性の欠如、構成元素の拡散、分解による結
晶性の劣化、大気による表面状態の変化が起こらないよ
うな材料、すなわち熱的、化学的に安定であって、かつ
大気中でも安定である酸化物材料が適当であるが、急峻
な界面を持った酸化物薄膜５を得るために酸化物薄膜５
と結晶構造の類似した材料を選択する方がより好まし
い。したがって、第１バッファ層２上に第２バッファ層
３として、酸化物超伝導体の結晶構造であるペロウスカ
イト型と同じ結晶構造を持つ複合酸化物であるNdGaO3を
選択し薄膜を形成した。
膜表面の平坦性の欠如、構成元素の拡散、分解による結
晶性の劣化、大気による表面状態の変化が起こらないよ
うな材料、すなわち熱的、化学的に安定であって、かつ
大気中でも安定である酸化物材料が適当であるが、急峻
な界面を持った酸化物薄膜５を得るために酸化物薄膜５
と結晶構造の類似した材料を選択する方がより好まし
い。したがって、第１バッファ層２上に第２バッファ層
３として、酸化物超伝導体の結晶構造であるペロウスカ
イト型と同じ結晶構造を持つ複合酸化物であるNdGaO3を
選択し薄膜を形成した。
NdGaO3の格子定数は擬立方晶でとった場合3.851Åで
あり、第１のバッファ層２のCaF2の副格子（3.863Å）
との格子不整合度も0.3％と極めて小さくエピタキシャ
ル成長し、NdGaO3／CaF2/Siの構造を持つ酸化物薄膜形
成用基板４が構成された。酸化物薄膜形成用基板４上
に、レーザ蒸着法によって酸化物超伝導体によって構成
される酸化物単結晶薄膜５を形成した。LnBa2Cu3O7-系
酸化物超伝導体は斜方晶系であり、その格子定数はａ＝
3.82Å、ｂ＝3.88ÅでありNdGaO3との格子不整合度は0.
8％と極めて小さく、さらに結晶構造がともにペロウス
カイト型であるため、いわゆる理想的なエピタキシャル
成長の関係になり、急峻な界面を持った高品質の薄膜が
形成された。
あり、第１のバッファ層２のCaF2の副格子（3.863Å）
との格子不整合度も0.3％と極めて小さくエピタキシャ
ル成長し、NdGaO3／CaF2/Siの構造を持つ酸化物薄膜形
成用基板４が構成された。酸化物薄膜形成用基板４上
に、レーザ蒸着法によって酸化物超伝導体によって構成
される酸化物単結晶薄膜５を形成した。LnBa2Cu3O7-系
酸化物超伝導体は斜方晶系であり、その格子定数はａ＝
3.82Å、ｂ＝3.88ÅでありNdGaO3との格子不整合度は0.
8％と極めて小さく、さらに結晶構造がともにペロウス
カイト型であるため、いわゆる理想的なエピタキシャル
成長の関係になり、急峻な界面を持った高品質の薄膜が
形成された。
さらに、構成元素の類似した酸化物上に酸化物超伝導
体を形成するため、構成元素（NdあるいはＯ）の拡散に
よる超伝導特性の劣化を防ぐことができた。以下の第２
表に酸化物薄膜５を酸化物超伝導体とした場合を例とし
てバッファ層３として適当なものの格子定数を示す。
体を形成するため、構成元素（NdあるいはＯ）の拡散に
よる超伝導特性の劣化を防ぐことができた。以下の第２
表に酸化物薄膜５を酸化物超伝導体とした場合を例とし
てバッファ層３として適当なものの格子定数を示す。
（発明の効果） このように本発明によって、Si基板表面の酸化に起因
する薄膜の結晶性の劣化を防ぐことが可能となり、高品
質の酸化物薄膜を形成することができるようになった。
また、基板の表面が熱的、化学的に安定な酸化物である
ため、Si上に形成する酸化物の蒸着時に高圧の酸素ガス
の導入と高温の基板加熱が可能となり酸化物薄膜の形成
が非常に容易になった。
する薄膜の結晶性の劣化を防ぐことが可能となり、高品
質の酸化物薄膜を形成することができるようになった。
また、基板の表面が熱的、化学的に安定な酸化物である
ため、Si上に形成する酸化物の蒸着時に高圧の酸素ガス
の導入と高温の基板加熱が可能となり酸化物薄膜の形成
が非常に容易になった。
第１図は本発明の基本構造を示したものである。 １……Si基板、２……第１バッファ層、３……第２バッ
ファ層、４……酸化物薄膜形成用基板、５……酸化物薄
膜。
ファ層、４……酸化物薄膜形成用基板、５……酸化物薄
膜。
Claims (2)
- 【請求項１】Si単結晶基板上に金属のハロゲン化物、リ
ン化物、イオウ化物、窒化物、砒素化物、セレン化物お
よび金属シリサイドから選択された１種の第１のバッフ
ァ層と、該第１のバッファ層上にLnGaO3、LnAlO3、SrLnGa
O4から選択された１種の単結晶薄膜の第２のバッファ層
が設けてあることを特徴とする酸化物薄膜形成用基板。 - 【請求項２】上記第１のバッファ層薄膜はSiとの格子定
数の不整合性が４％以内である酸化物以外の材料、第２
のバッファ層薄膜は１層目のバッファ層薄膜および形成
すべき酸化物薄膜の双方と格子定数の不整合性が４％以
内である酸化物であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の酸化物薄膜形成用基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2035118A JP2546730B2 (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 酸化物薄膜形成用基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2035118A JP2546730B2 (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 酸化物薄膜形成用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03242396A JPH03242396A (ja) | 1991-10-29 |
| JP2546730B2 true JP2546730B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=12433015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2035118A Expired - Fee Related JP2546730B2 (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 酸化物薄膜形成用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2546730B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5471258B2 (ja) * | 2009-10-02 | 2014-04-16 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体基板とその製造方法 |
| CN115627527A (zh) * | 2022-09-19 | 2023-01-20 | 厦门大学 | 一种高饱和磁化强度锌掺杂镍铁氧体薄膜及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01124187A (ja) * | 1987-11-09 | 1989-05-17 | Canon Inc | ブロッホラインメモリの情報転送方法 |
| CA1336567C (en) * | 1988-02-03 | 1995-08-08 | Franz Joseph Himpsel | Epitaxy of high t_ superconductors on silicon |
| JPH07102969B2 (ja) * | 1988-05-12 | 1995-11-08 | 松下電器産業株式会社 | 超電導体 |
-
1990
- 1990-02-16 JP JP2035118A patent/JP2546730B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03242396A (ja) | 1991-10-29 |
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