JP2582083B2 - 超電導薄膜の形成方法 - Google Patents
超電導薄膜の形成方法Info
- Publication number
- JP2582083B2 JP2582083B2 JP62209929A JP20992987A JP2582083B2 JP 2582083 B2 JP2582083 B2 JP 2582083B2 JP 62209929 A JP62209929 A JP 62209929A JP 20992987 A JP20992987 A JP 20992987A JP 2582083 B2 JP2582083 B2 JP 2582083B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- ion beam
- superconducting thin
- substrate
- predetermined surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、超電導薄膜の形成方法に関するもので、
特に、酸化物セラミックス材料からなる超電導薄膜をイ
オンビームスパッタリングを用いて基板上に形成する方
法に関するものである。
特に、酸化物セラミックス材料からなる超電導薄膜をイ
オンビームスパッタリングを用いて基板上に形成する方
法に関するものである。
［従来の技術］ 最近、超電導材料として、酸化物セラミックスが特に
注目されている。なぜなら、このような酸化物セラミッ
クス超電導材料は、超電導現象を示す臨界温度が比較的
高く、その使用状態における冷却コストを低くできるか
らである。
注目されている。なぜなら、このような酸化物セラミッ
クス超電導材料は、超電導現象を示す臨界温度が比較的
高く、その使用状態における冷却コストを低くできるか
らである。
酸化物セラミックス超電導材料は、層状ペロブスカイ
ト型またはその類似の型の結晶構造を有するものと推定
されており、具体的には、Ｙ−Ba−Cu系酸化物、Ｙ−Sr
−Cu系酸化物、La−Ba−Cu系酸化物、La−Sr−Cu系酸化
物、などがある。また、これらの構成元素の一部が他の
元素で置換された組成を有するものもある。特に、液体
窒素の沸点（77K）を越える温度で超電導性を示す組成
としては、YBa2Cu3OX（ｘ＝６〜８）が知られている。
ト型またはその類似の型の結晶構造を有するものと推定
されており、具体的には、Ｙ−Ba−Cu系酸化物、Ｙ−Sr
−Cu系酸化物、La−Ba−Cu系酸化物、La−Sr−Cu系酸化
物、などがある。また、これらの構成元素の一部が他の
元素で置換された組成を有するものもある。特に、液体
窒素の沸点（77K）を越える温度で超電導性を示す組成
としては、YBa2Cu3OX（ｘ＝６〜８）が知られている。
このように、酸化物セラミックスが有する高い臨界温
度は、従来、冷却設備またはそのためのコストが原因し
て限られていた応用分野を拡げ得る大きな原動力となり
つつある。たとえば、酸化物セラミックス材料からなる
超電導薄膜は、エレクトロニクス分野において信号減衰
のない配線手段に使用するといった期待が持たれてい
る。
度は、従来、冷却設備またはそのためのコストが原因し
て限られていた応用分野を拡げ得る大きな原動力となり
つつある。たとえば、酸化物セラミックス材料からなる
超電導薄膜は、エレクトロニクス分野において信号減衰
のない配線手段に使用するといった期待が持たれてい
る。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、酸化物セラミックス材料を、たとえば
スパッタリング法により、基板の所定の面上に堆積さ
せ、それによって超電導薄膜を形成した場合、その臨界
電流に強い異方性を示すことが知られている。すなわ
ち、超電導薄膜を構成する酸化物セラミックス材料の結
晶の配向が電流の流れ方と密接な関係を有しており、電
流は、実質的に、結晶のｃ軸に垂直な方向に流れ、ｃ軸
方向には実質的には流れない。したがって、たとえば第
８図を参照しながら説明するような配線態様においては
配線手段として超電導薄膜を用いることができず、その
ため、配線分野への超電導薄膜の利用範囲が限られてい
た。
スパッタリング法により、基板の所定の面上に堆積さ
せ、それによって超電導薄膜を形成した場合、その臨界
電流に強い異方性を示すことが知られている。すなわ
ち、超電導薄膜を構成する酸化物セラミックス材料の結
晶の配向が電流の流れ方と密接な関係を有しており、電
流は、実質的に、結晶のｃ軸に垂直な方向に流れ、ｃ軸
方向には実質的には流れない。したがって、たとえば第
８図を参照しながら説明するような配線態様においては
配線手段として超電導薄膜を用いることができず、その
ため、配線分野への超電導薄膜の利用範囲が限られてい
た。
第８図において、基板１の所定の面２上には、絶縁膜
３を介して隔てられた上部超電導薄膜４と下部出薄膜５
とが形成されている。上部超電導薄膜４および下部超電
導薄膜５相互間は、超電導接続部６によって接続されて
いる。これら上部超電導薄膜４、下部超電導薄膜５およ
び超電導接続部６は、同じ酸化物セラミックス材料から
同じ成膜工程を経て形成される。
３を介して隔てられた上部超電導薄膜４と下部出薄膜５
とが形成されている。上部超電導薄膜４および下部超電
導薄膜５相互間は、超電導接続部６によって接続されて
いる。これら上部超電導薄膜４、下部超電導薄膜５およ
び超電導接続部６は、同じ酸化物セラミックス材料から
同じ成膜工程を経て形成される。
第８図に示したような、いわゆる立体的な配線構造に
おいて、上部超電導薄膜４、下部超電導薄膜５および超
電導接続部６のいずれにあっても、基板１の所定の面２
に平行な方向にしか十分な電流密度を得ることができな
い。したがって、特に超電導接続部６のように、上部超
電導薄膜４と下部超電導薄膜５とを接続する部分におけ
る、基板１の所定の面２に垂直な方向での電流密度が極
めて小さく、そのため、所定の面２に対して水平および
垂直の両方向にほぼ一様な電流密度を必要とする立体的
な配線を超電導薄膜によって構成することは、事実上困
難または不可能であった。
おいて、上部超電導薄膜４、下部超電導薄膜５および超
電導接続部６のいずれにあっても、基板１の所定の面２
に平行な方向にしか十分な電流密度を得ることができな
い。したがって、特に超電導接続部６のように、上部超
電導薄膜４と下部超電導薄膜５とを接続する部分におけ
る、基板１の所定の面２に垂直な方向での電流密度が極
めて小さく、そのため、所定の面２に対して水平および
垂直の両方向にほぼ一様な電流密度を必要とする立体的
な配線を超電導薄膜によって構成することは、事実上困
難または不可能であった。
それゆえに、この発明は、酸化物セラミックス材料か
らなる超電導薄膜を形成すべき基板の所定の面に対して
垂直な方向にも比較的大きな電流密度を得ることができ
る、超電導薄膜の形成方法を提供しようとするものであ
る。
らなる超電導薄膜を形成すべき基板の所定の面に対して
垂直な方向にも比較的大きな電流密度を得ることができ
る、超電導薄膜の形成方法を提供しようとするものであ
る。
［問題点を解決するための手段］ この発明は、基本的には、イオンビームスパッタリン
グ法を用いた超電導薄膜の形成方法に関するものであ
る。すなわち、この発明に係る超電導薄膜の形成方法に
おいては、酸化物セラミックス材料からなる超電導薄膜
を基板の所定の面上に形成するため、ガス元素を含むガ
スイオンビームを前記基板の所定の面に照射しながら、
前記酸化物セラミックス材料を構成する少なくとも複数
の金属元素をイオンビームスパッタリングにより前記基
板の所定の面上に堆積させることにより、成膜を行なわ
れる。
グ法を用いた超電導薄膜の形成方法に関するものであ
る。すなわち、この発明に係る超電導薄膜の形成方法に
おいては、酸化物セラミックス材料からなる超電導薄膜
を基板の所定の面上に形成するため、ガス元素を含むガ
スイオンビームを前記基板の所定の面に照射しながら、
前記酸化物セラミックス材料を構成する少なくとも複数
の金属元素をイオンビームスパッタリングにより前記基
板の所定の面上に堆積させることにより、成膜を行なわ
れる。
このような超電導薄膜の形成方法において、上述した
技術的課題を解決するため、この発明では、前記ガスイ
オンビームを前記基板の前記所定の面に対して斜めに照
射し、そのガスイオンビームの基板の所定の面への照射
角度を30〜60度の範囲で選ぶことを特徴とするものであ
る。
技術的課題を解決するため、この発明では、前記ガスイ
オンビームを前記基板の前記所定の面に対して斜めに照
射し、そのガスイオンビームの基板の所定の面への照射
角度を30〜60度の範囲で選ぶことを特徴とするものであ
る。
上述したガスイオンビームは、酸化物セラミックス材
料を構成する酸素を与えるために基板に照射される酸素
を含むイオンビームであってもよく、酸化物セラミック
ス材料が酸素以外のガス元素を含む場合には、このよう
な酸素以外のガス元素を含むイオンビームであってもよ
く、さらには、酸化物セラミックス材料の組成とは全く
関係のない不活性ガスのイオンビームであってもよい。
料を構成する酸素を与えるために基板に照射される酸素
を含むイオンビームであってもよく、酸化物セラミック
ス材料が酸素以外のガス元素を含む場合には、このよう
な酸素以外のガス元素を含むイオンビームであってもよ
く、さらには、酸化物セラミックス材料の組成とは全く
関係のない不活性ガスのイオンビームであってもよい。
また、イオンビームスパッタリングにおいて用いられ
るターゲットとして、酸化物セラミックス材料を構成す
る複数の金属元素を各々個々に含む複数のターゲットが
用いられても、複数の金属元素をすべて含むターゲット
が用いられてもよい。
るターゲットとして、酸化物セラミックス材料を構成す
る複数の金属元素を各々個々に含む複数のターゲットが
用いられても、複数の金属元素をすべて含むターゲット
が用いられてもよい。
［発明の作用および効果］ 酸化物セラミックス材料からなる超電導薄膜を、イオ
ンビームスパッタリング法により、基板の所定の面上に
形成するとき、この基板の所定の面に、直接、照射され
るガス元素を含むガスイオンビームの照射角度が、成膜
される酸化物セラミックス材料の結晶構造における（00
1）面（ｃ軸に垂直な面）の配向性と相関していること
がわかった。すなわち、ガスイオンビームの照射角度に
応じて（001）面の配向が決まることになり、したがっ
て、基板の所定の面に対する、ガスイオンビームの照射
角度を斜めに選べば、成膜された超電導薄膜の結晶構造
における（001）面もまた基板の所定の面に対して斜め
方向に配向される。酸化物セラミックス超電導材料にお
ける電流チャネルは、この（001）面方向に向くもので
あり、したがって、成膜された超電導薄膜中に形成され
る電流チャネルは、基板の所定の面に対して斜め方向に
配向するようになる。
ンビームスパッタリング法により、基板の所定の面上に
形成するとき、この基板の所定の面に、直接、照射され
るガス元素を含むガスイオンビームの照射角度が、成膜
される酸化物セラミックス材料の結晶構造における（00
1）面（ｃ軸に垂直な面）の配向性と相関していること
がわかった。すなわち、ガスイオンビームの照射角度に
応じて（001）面の配向が決まることになり、したがっ
て、基板の所定の面に対する、ガスイオンビームの照射
角度を斜めに選べば、成膜された超電導薄膜の結晶構造
における（001）面もまた基板の所定の面に対して斜め
方向に配向される。酸化物セラミックス超電導材料にお
ける電流チャネルは、この（001）面方向に向くもので
あり、したがって、成膜された超電導薄膜中に形成され
る電流チャネルは、基板の所定の面に対して斜め方向に
配向するようになる。
このように、超電導薄膜中の電流チャネルが基板の所
定の面に対して斜め方向に現われると、基板の所定の面
に対して垂直な方向にも実質的な電流密度を得ることが
可能となり、たとえば第８図に示すような、いわゆる立
体的な配線において、上部超電導薄膜４と下部超電導薄
膜５とを超電導接続部６によって電気的に接続すること
が可能になる。
定の面に対して斜め方向に現われると、基板の所定の面
に対して垂直な方向にも実質的な電流密度を得ることが
可能となり、たとえば第８図に示すような、いわゆる立
体的な配線において、上部超電導薄膜４と下部超電導薄
膜５とを超電導接続部６によって電気的に接続すること
が可能になる。
また、この発明において、ガスイオンビームの基板へ
の照射角度を、30〜60度、好ましくは45度前後に選ぶこ
とにより、基板の所定の面に対して平行な方向と垂直な
方向とにおける臨界電流密度をほぼ同程度とすることが
できる。これにより、電流の流れる方向に対して、ほぼ
異方性のない超電導薄膜を形成することができる。
の照射角度を、30〜60度、好ましくは45度前後に選ぶこ
とにより、基板の所定の面に対して平行な方向と垂直な
方向とにおける臨界電流密度をほぼ同程度とすることが
できる。これにより、電流の流れる方向に対して、ほぼ
異方性のない超電導薄膜を形成することができる。
［実施例の説明］ 第１図には、この発明の一実施例を実施するために用
いられるイオンビームスパッタリング装置の概略が示さ
れている。第１図において、11は基板であり、その所定
の面12上に超電導薄膜が形成されることが予定されてい
る。たとえば、Ｙ−Ba−Cu系酸化物セラミックス材料か
らなる超電導薄膜を得る場合、ＹまたはY2O3からなる第
１のターゲット13、BaまたはBaOからなる第２のターゲ
ット14、およびCuまたはCuOからなる第３のターゲット1
5が、それぞれ、基板11の所定の面12に向くように配置
され、さらに、酸素を含むか、あるいはAr、Kr、Xe、等
の不活性ガスを含むガスイオンビーム16を基板11の所定
の面12に照射するイオンビームガン17が配置される。な
お、第１図に示した各要素は、真空雰囲気下に置かれ
る。
いられるイオンビームスパッタリング装置の概略が示さ
れている。第１図において、11は基板であり、その所定
の面12上に超電導薄膜が形成されることが予定されてい
る。たとえば、Ｙ−Ba−Cu系酸化物セラミックス材料か
らなる超電導薄膜を得る場合、ＹまたはY2O3からなる第
１のターゲット13、BaまたはBaOからなる第２のターゲ
ット14、およびCuまたはCuOからなる第３のターゲット1
5が、それぞれ、基板11の所定の面12に向くように配置
され、さらに、酸素を含むか、あるいはAr、Kr、Xe、等
の不活性ガスを含むガスイオンビーム16を基板11の所定
の面12に照射するイオンビームガン17が配置される。な
お、第１図に示した各要素は、真空雰囲気下に置かれ
る。
第１、第２および第３のターゲット13,14,15には、そ
れぞれ、Ar、Kr、Xe、等の不活性ガスまたは酸素の第
１、第２および第３のイオンビーム18,19,20が照射され
る。これによって、第１のターゲット13にあっては、Ｙ
またはそれを含む分子がスパッタされ、これが基板11の
所定の面12上に到達する。また、第２のターゲット14に
あっては、Baまたはそれを含む分子がスパッタされ、こ
れが基板11の所定の面12上に到達する。さらに、第３の
ターゲット15にあっては、Cuまたはそれを含む分子がス
パッタされ、これが基板11の所定の面12上に到達する。
れぞれ、Ar、Kr、Xe、等の不活性ガスまたは酸素の第
１、第２および第３のイオンビーム18,19,20が照射され
る。これによって、第１のターゲット13にあっては、Ｙ
またはそれを含む分子がスパッタされ、これが基板11の
所定の面12上に到達する。また、第２のターゲット14に
あっては、Baまたはそれを含む分子がスパッタされ、こ
れが基板11の所定の面12上に到達する。さらに、第３の
ターゲット15にあっては、Cuまたはそれを含む分子がス
パッタされ、これが基板11の所定の面12上に到達する。
このようなイオンビームスパッタリング法によれば、
第１ないし第３のイオンビーム18ないし20およびガスイ
オンビーム16の各々の強度をコントロールすることによ
り、基板11の所定の面12に到達するＹ、Ba、Cu、酸素の
原子、分子またはイオンの数をコントロールすることが
できるとともに、これら各々のコントロールを個々に独
立して行なうことができるという利点を有している。な
お、第１図に示した方法に代えて、Ｙ、Ba、Cuの金属元
素が所定の割合で含有された１個のターゲットを用いて
もよい。
第１ないし第３のイオンビーム18ないし20およびガスイ
オンビーム16の各々の強度をコントロールすることによ
り、基板11の所定の面12に到達するＹ、Ba、Cu、酸素の
原子、分子またはイオンの数をコントロールすることが
できるとともに、これら各々のコントロールを個々に独
立して行なうことができるという利点を有している。な
お、第１図に示した方法に代えて、Ｙ、Ba、Cuの金属元
素が所定の割合で含有された１個のターゲットを用いて
もよい。
この発明において特徴となるのは、ガスイオンビーム
16が、基板11の所定の面12に対して斜めに照射されるこ
とであり、この照射角度θが第１図に示されている。第
２図には、基板11の所定の面12上に、第１図に示した方
法により成膜された超電導薄膜21が示されている。第２
図において、両方向矢印22は、基板11の所定の面12の延
びる方向すなわち基板11と超電導薄膜21との界面方向を
示し、両方向矢印23は、超電導薄膜21の成膜方向23を示
している。また、両方向矢印24は、超電導薄膜21を構成
する結晶の（001）面配向方向を示している。
16が、基板11の所定の面12に対して斜めに照射されるこ
とであり、この照射角度θが第１図に示されている。第
２図には、基板11の所定の面12上に、第１図に示した方
法により成膜された超電導薄膜21が示されている。第２
図において、両方向矢印22は、基板11の所定の面12の延
びる方向すなわち基板11と超電導薄膜21との界面方向を
示し、両方向矢印23は、超電導薄膜21の成膜方向23を示
している。また、両方向矢印24は、超電導薄膜21を構成
する結晶の（001）面配向方向を示している。
第１図において、照射角度θを30〜60度に選ぶことに
より、（001）面配向方向24は、照射角度θの大きさに
応じて、ほぼ30〜60度の範囲で現われる。照射角度θを
このような範囲に選ぶことにより、界面方向22と成膜方
向23とでの臨界電流密度はぼぼ同程度となり、超電導薄
膜21における電流の流れ方に対して実質的に異方性のな
いものが得られる。この異方性をさらになくすために
は、照射角度θを45度前後に選ぶことが好ましい。
より、（001）面配向方向24は、照射角度θの大きさに
応じて、ほぼ30〜60度の範囲で現われる。照射角度θを
このような範囲に選ぶことにより、界面方向22と成膜方
向23とでの臨界電流密度はぼぼ同程度となり、超電導薄
膜21における電流の流れ方に対して実質的に異方性のな
いものが得られる。この異方性をさらになくすために
は、照射角度θを45度前後に選ぶことが好ましい。
第３図には、この発明の他の実施例を実施して得られ
た超電導薄膜21aが第２図に相当の図をもって示されて
いる。
た超電導薄膜21aが第２図に相当の図をもって示されて
いる。
なお、第１図において、ガスイオンビーム16は、酸素
または不活性ガスを含むイオンビームとされたが、その
いずれにするかは、第１ないし第３のターゲット13ない
し15に含まれる元素と得ようとする超電導薄膜を構成す
る酸化物セラミックス材料に含まれるべき元素の種類お
よび量との関係から選べばよい。たとえば、ターゲット
13ないし15から十分な量の酸素が基板11に到達する場合
には、イオンビームガン17は、単に不活性ガスのガスイ
オンビーム16を照射するだけでもよい。他方、ターゲッ
ト13ないし15から基板11に到達する酸素が全くないかそ
の量が少ない場合には、酸素を供給することを兼ねて、
酸素を含むガスイオンビーム16を適用すればよい。な
お、ガスイオンビーム16が酸素を含む場合であっても、
さらに別のイオンビームガンを設け、そこから不活性ガ
ス等のイオンビームを基板11に照射するようにしてもよ
い。このときの照射方向は、ガスイオンビーム16の照射
方向と可能な限り一致させるのが好ましい。さらに、得
ようとする超電導薄膜を構成する酸化物セラミックス材
料が酸素以外のガス元素を含む場合には、ガスイオンビ
ーム16として、そのような酸素以外のガス元素を含むイ
オンビームを適用するようにしてもよい。
または不活性ガスを含むイオンビームとされたが、その
いずれにするかは、第１ないし第３のターゲット13ない
し15に含まれる元素と得ようとする超電導薄膜を構成す
る酸化物セラミックス材料に含まれるべき元素の種類お
よび量との関係から選べばよい。たとえば、ターゲット
13ないし15から十分な量の酸素が基板11に到達する場合
には、イオンビームガン17は、単に不活性ガスのガスイ
オンビーム16を照射するだけでもよい。他方、ターゲッ
ト13ないし15から基板11に到達する酸素が全くないかそ
の量が少ない場合には、酸素を供給することを兼ねて、
酸素を含むガスイオンビーム16を適用すればよい。な
お、ガスイオンビーム16が酸素を含む場合であっても、
さらに別のイオンビームガンを設け、そこから不活性ガ
ス等のイオンビームを基板11に照射するようにしてもよ
い。このときの照射方向は、ガスイオンビーム16の照射
方向と可能な限り一致させるのが好ましい。さらに、得
ようとする超電導薄膜を構成する酸化物セラミックス材
料が酸素以外のガス元素を含む場合には、ガスイオンビ
ーム16として、そのような酸素以外のガス元素を含むイ
オンビームを適用するようにしてもよい。
以下、この発明を、実験例に従って説明する。
実験例１ 第１図に示すようなイオンビームスパッタリング装置
を用いた、Ｙ、BaおよびCuのそれぞれからなる３種類の
ターゲットに、各々Arのイオンビームを照射し、基板の
所定の面上に、Ｙ−Ba−Cuの化合物を堆積させた。この
とき、酸素イオンビームを基板の所定の面に照射し、Ｙ
−Ba−Cuの酸化物を形成させた。Ｙ、Ba、Cuの各々の基
板への到達原子流束を、1:2:3として、Y1Ba2Cu3の構成
金属組成比となるような超電導薄膜を形成した。基板の
温度を700℃として形成した薄膜は、いずれも、臨界温
度85〜87Kの値を示した。
を用いた、Ｙ、BaおよびCuのそれぞれからなる３種類の
ターゲットに、各々Arのイオンビームを照射し、基板の
所定の面上に、Ｙ−Ba−Cuの化合物を堆積させた。この
とき、酸素イオンビームを基板の所定の面に照射し、Ｙ
−Ba−Cuの酸化物を形成させた。Ｙ、Ba、Cuの各々の基
板への到達原子流束を、1:2:3として、Y1Ba2Cu3の構成
金属組成比となるような超電導薄膜を形成した。基板の
温度を700℃として形成した薄膜は、いずれも、臨界温
度85〜87Kの値を示した。
このような薄膜形成操作において、第４図に示すよう
に、酸素イオンビーム25の、基板26の所定の面27への照
射角度θ１を変えることにより、Ｙ−Ba−Cu酸化物セラ
ミックスからなる薄膜の結晶の〈100〉方向すなわちｃ
軸方向の平行配向角度θ２の変化を測定した。その測定
結果は、第５図に示されている。
に、酸素イオンビーム25の、基板26の所定の面27への照
射角度θ１を変えることにより、Ｙ−Ba−Cu酸化物セラ
ミックスからなる薄膜の結晶の〈100〉方向すなわちｃ
軸方向の平行配向角度θ２の変化を測定した。その測定
結果は、第５図に示されている。
また、第５図に示すような測定結果を得た基板26への
酸素ビーム25の照射角度θ１が種々に変更された試料に
ついて、基板26（所定の面27）に平行な方向と垂直な方
向との両方向に関して、臨界電流密度を測定したとこ
ろ、第６図に示すような結果を得た。
酸素ビーム25の照射角度θ１が種々に変更された試料に
ついて、基板26（所定の面27）に平行な方向と垂直な方
向との両方向に関して、臨界電流密度を測定したとこ
ろ、第６図に示すような結果を得た。
第６図に示したデータからわかるように、酸素イオン
ビーム26の照射角度θ１として、30〜60度の値をとる
と、成膜された超電導薄膜は、基板26に平行な方向およ
び垂直な方向のいずれに対しても、ほぼ同等の臨界電流
値が得られている。
ビーム26の照射角度θ１として、30〜60度の値をとる
と、成膜された超電導薄膜は、基板26に平行な方向およ
び垂直な方向のいずれに対しても、ほぼ同等の臨界電流
値が得られている。
実験例２ 実験例１と同等の効果は、単一の化合物ターゲットを
用いたイオンビームスパッタリングにおいても得られる
ことが予想され、以下に示す実験によって、それを確認
した。
用いたイオンビームスパッタリングにおいても得られる
ことが予想され、以下に示す実験によって、それを確認
した。
すなわち、ターゲットとして、Y2O3、BaCO3、CuOの各
粉末を、Y:Ba:Cuが1:2:4となるように混合し、950℃に
て８時間焼結反応させ、さらに粉砕し、950℃にて８時
間、酸素ガス１気圧中で、焼結したものを使用した。Ar
ガスイオンビームを、このターゲットに照射し、化合物
の構成元素をスパッタし、基板上に堆積させることによ
り、Y:Ba:Cu＝1:2:3の組成比を有する薄膜を作成した。
このとき、酸素イオンビームを基板に照射することによ
り、基板の温度を700℃に加熱した。このようにして、
臨界温度80〜82Kの超電導性を示す超電導薄膜を得た。
粉末を、Y:Ba:Cuが1:2:4となるように混合し、950℃に
て８時間焼結反応させ、さらに粉砕し、950℃にて８時
間、酸素ガス１気圧中で、焼結したものを使用した。Ar
ガスイオンビームを、このターゲットに照射し、化合物
の構成元素をスパッタし、基板上に堆積させることによ
り、Y:Ba:Cu＝1:2:3の組成比を有する薄膜を作成した。
このとき、酸素イオンビームを基板に照射することによ
り、基板の温度を700℃に加熱した。このようにして、
臨界温度80〜82Kの超電導性を示す超電導薄膜を得た。
上述の酸素イオンビームの照射角度を、実験例１と同
様に変え、基板に平行な方向と垂直な方向との両方向に
関して、超電導薄膜の臨界電流密度を測定したところ、
第７図に示すような結果を得た。
様に変え、基板に平行な方向と垂直な方向との両方向に
関して、超電導薄膜の臨界電流密度を測定したところ、
第７図に示すような結果を得た。
実験例１と同様、酸素イオンビームの基板への照射角
度が30〜60度のとき、臨界電流密度の方向性の少ない超
電導薄膜が形成できることが、第７図に示したデータか
らわかった。
度が30〜60度のとき、臨界電流密度の方向性の少ない超
電導薄膜が形成できることが、第７図に示したデータか
らわかった。
第１図は、この発明の一実施例を実施するためのイオン
ビームスパッタリング装置の概略を示す図である。 第２図は、第１図に示した装置を用いて基板11上に形成
された超電導薄膜21を示す。 第３図は、第１図に示した装置を用いて基板11上に形成
された他の例としての超電導薄膜21aを示す。 第４図は、この発明に係る実験例１を説明するための図
であって、基板26に対する酸素イオンビーム25の照射角
度と超電導薄膜のｃ軸方向との関連を示している。 第５図は、上述の実験例１で得られた試料の酸素イオン
ビームの照射角度と超電導薄膜のｃ軸方向の平均配向角
度との関係を示す図である。 第６図は、上述の実験例１で得られた試料の酸素イオン
ビームの照射角度と得られた超電導薄膜における基板に
平行な方向および垂直な方向の各臨界電流密度との関係
を示す図である。 第７図は、この発明に係る実験例２によって得られた試
料の照射角度と臨界電流密度との関係を示す第６図に相
当の図である。 第８図は、この発明が解決しようとする問題点を説明す
るため、超電導薄膜によって構成された立体的な配線を
示す断面図である。 図において、11,26は基板、12,27は所定の面、13〜15は
ターゲット、16はガスイオンビーム、18〜20はイオンビ
ーム、21,21aは超電導薄膜、24,24aは（001）面配向方
向を示す矢印、25は酸素イオンビームである。
ビームスパッタリング装置の概略を示す図である。 第２図は、第１図に示した装置を用いて基板11上に形成
された超電導薄膜21を示す。 第３図は、第１図に示した装置を用いて基板11上に形成
された他の例としての超電導薄膜21aを示す。 第４図は、この発明に係る実験例１を説明するための図
であって、基板26に対する酸素イオンビーム25の照射角
度と超電導薄膜のｃ軸方向との関連を示している。 第５図は、上述の実験例１で得られた試料の酸素イオン
ビームの照射角度と超電導薄膜のｃ軸方向の平均配向角
度との関係を示す図である。 第６図は、上述の実験例１で得られた試料の酸素イオン
ビームの照射角度と得られた超電導薄膜における基板に
平行な方向および垂直な方向の各臨界電流密度との関係
を示す図である。 第７図は、この発明に係る実験例２によって得られた試
料の照射角度と臨界電流密度との関係を示す第６図に相
当の図である。 第８図は、この発明が解決しようとする問題点を説明す
るため、超電導薄膜によって構成された立体的な配線を
示す断面図である。 図において、11,26は基板、12,27は所定の面、13〜15は
ターゲット、16はガスイオンビーム、18〜20はイオンビ
ーム、21,21aは超電導薄膜、24,24aは（001）面配向方
向を示す矢印、25は酸素イオンビームである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 憲器 大阪府大阪市此花区島屋１丁目１番３号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−261626（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】酸化物セラミックス材料からなる超電導薄
膜を基板の所定の面上に形成するため、ガス元素を含む
ガスイオンビームを前記基板の所定の面に照射しなが
ら、前記酸化物セラミックス材料を構成する少なくとも
複数の金属元素をイオンビームスパッタリングにより前
記基板の所定の面上に堆積させることにより、成膜を行
なう、超電導薄膜の形成方法において、 前記ガスイオンビームは前記基板の前記所定の面に対し
て斜めに照射され、 前記ガスイオンビームの、前記基板の前記所定の面への
照射角度は、30〜60度の範囲に選ばれることを特徴とす
る、超電導薄膜の形成方法。 - 【請求項２】前記ガスイオンビームは、酸素を含むイオ
ンビームを含む、特許請求の範囲第１項に記載の超電導
薄膜の形成方法。 - 【請求項３】前記酸化物セラミックス材料は酸素以外の
ガス元素を含み、前記ガスイオンビームは、前記酸素以
外のガス元素を含むイオンビームを含む、特許請求の範
囲第１項および第２項のいずれかに記載の超電導薄膜の
形成方法。 - 【請求項４】前記ガスイオンビームは、不活性ガスのイ
オンビームを含む、特許請求の範囲第１項ないし第３項
のいずれかに記載の超電導薄膜の形成方法。 - 【請求項５】前記イオンビームスパッタリングにおい
て、前記複数の金属元素を各々個々に含む複数のターゲ
ットが用いられる、特許請求の範囲第１項ないし第４項
のいずれかに記載の超電導薄膜の形成方法。 - 【請求項６】前記イオンビームスパッタリングにおい
て、前記複数の金属元素をすべて含むターゲットが用い
られる、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか
に記載の超電導薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62209929A JP2582083B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | 超電導薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62209929A JP2582083B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | 超電導薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6453479A JPS6453479A (en) | 1989-03-01 |
| JP2582083B2 true JP2582083B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=16580995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62209929A Expired - Lifetime JP2582083B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | 超電導薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2582083B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01261204A (ja) * | 1988-04-11 | 1989-10-18 | Fujikura Ltd | 酸化物系超電導体の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2521950B2 (ja) * | 1987-04-20 | 1996-08-07 | 日新電機株式会社 | 超電導薄膜の製造方法 |
-
1987
- 1987-08-24 JP JP62209929A patent/JP2582083B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6453479A (en) | 1989-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4963524A (en) | Sputtering device for manufacturing superconducting oxide material and method therefor | |
| Nakamura et al. | High T c thin films with roughness smaller than one unit cell | |
| US5015618A (en) | Laser zone melted Bi--Sr--Ca--Cu--O thick films | |
| JP2711253B2 (ja) | 超伝導膜及びその形成方法 | |
| JPH0818836B2 (ja) | 酸化物超電導体とその製造方法および応用製品 | |
| EP0462906B1 (en) | Process and apparatus for preparing superconducting thin films | |
| JP2582083B2 (ja) | 超電導薄膜の形成方法 | |
| US5180708A (en) | Process and apparatus for preparing superconducting thin films | |
| AU614656B2 (en) | Improvement in a process for producing thallium type superconducting thin film | |
| AU615102B2 (en) | Process for preparing a bismuth-type superconducting thin film | |
| US5244873A (en) | Process for preparing a thin film of bi-type oxide superconductor | |
| JP3163651B2 (ja) | 超電導薄膜の成膜方法と装置 | |
| JP3018605B2 (ja) | 超電導薄膜の成膜方法と装置 | |
| JPH01246141A (ja) | 酸化物超電導体薄膜の製造方法 | |
| JP2529347B2 (ja) | 超電導薄膜の作製方法 | |
| JPH0238302A (ja) | 超電導薄膜形成方法 | |
| JPH02173258A (ja) | 薄膜の作製方法および作製装置 | |
| JPH0337913A (ja) | 酸化物超電導体薄膜材料 | |
| JP2668532B2 (ja) | 超電導薄膜の作製方法 | |
| JP2523785B2 (ja) | 超電導体薄膜の製造方法 | |
| JPH0446098A (ja) | 超電導部材 | |
| JPH0782078A (ja) | 希土類系酸化物超電導体単結晶膜及びその製造方法 | |
| JPH02162616A (ja) | 酸化物高温超電導膜の製造方法 | |
| JPH01115014A (ja) | 超電導薄膜の製造方法 | |
| JPH013001A (ja) | 超電導セラミツクス薄膜の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071121 Year of fee payment: 11 |