JP2594271B2 - 超電導体用薄膜の製造装置および超電導体用薄膜の製造方法 - Google Patents
超電導体用薄膜の製造装置および超電導体用薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JP2594271B2 JP2594271B2 JP62083254A JP8325487A JP2594271B2 JP 2594271 B2 JP2594271 B2 JP 2594271B2 JP 62083254 A JP62083254 A JP 62083254A JP 8325487 A JP8325487 A JP 8325487A JP 2594271 B2 JP2594271 B2 JP 2594271B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- superconductor
- sputtering
- target
- targets
- 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 - Fee Related
Links
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 title claims description 34
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 25
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000002603 lanthanum Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 27
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 13
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N Beryllium oxide Chemical compound O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910009203 Y-Ba-Cu-O Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- -1 steatite Chemical compound 0.000 description 2
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002480 Cu-O Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000750 Niobium-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- CFJRGWXELQQLSA-UHFFFAOYSA-N azanylidyneniobium Chemical compound [Nb]#N CFJRGWXELQQLSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 description 1
- RTRWPDUMRZBWHZ-UHFFFAOYSA-N germanium niobium Chemical compound [Ge].[Nb] RTRWPDUMRZBWHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical class [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
- H10N60/0408—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers by sputtering
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は薄膜超電導体の製造装置に関し、特に化合物
超電導体用の薄膜をスパッタリングにより製造する装置
および製造方法に関するものである。
超電導体用の薄膜をスパッタリングにより製造する装置
および製造方法に関するものである。
従来の技術 高温超電導体として、A15型２元系化合物として窒化
ニオブ（NbN）やゲルマニウムニオブ（Nb3Ge）などが知
られていたが、これらの材料の超電導転移温度はたかだ
か24゜Kであった。一方、ペロブスカイト系３元化合物
は、さらに高い転移温度が期待され、Ba−La−Cu−Ｏ系
の高温超電導体が提案された［J.G.Bendorz and K.A.Mu
ller,ツァイト シュリフト フェアフィジーク（Zetsh
rift frphysik B）−Condensed Matter 64,189−193
（1986）］。
ニオブ（NbN）やゲルマニウムニオブ（Nb3Ge）などが知
られていたが、これらの材料の超電導転移温度はたかだ
か24゜Kであった。一方、ペロブスカイト系３元化合物
は、さらに高い転移温度が期待され、Ba−La−Cu−Ｏ系
の高温超電導体が提案された［J.G.Bendorz and K.A.Mu
ller,ツァイト シュリフト フェアフィジーク（Zetsh
rift frphysik B）−Condensed Matter 64,189−193
（1986）］。
さらにＹ−Ba−Cu−Ｏ系がより高温の超電導体材料で
あることが、最近提案された。文献［M.K.Wu等，フィジ
カル レビュー レターズ（Physical Review Letter
s）Vol,58.No9,908−910（1987）］ この種の材料の超電導体機構の詳細は明らかではない
が、転移温度が液体窒素温度以上に高くなる可能性があ
り、高温超電導体として従来の２元系化合物より、より
有望な特性が期待される。
あることが、最近提案された。文献［M.K.Wu等，フィジ
カル レビュー レターズ（Physical Review Letter
s）Vol,58.No9,908−910（1987）］ この種の材料の超電導体機構の詳細は明らかではない
が、転移温度が液体窒素温度以上に高くなる可能性があ
り、高温超電導体として従来の２元系化合物より、より
有望な特性が期待される。
発明が解決しようとうする問題点 しかしながら、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系の材料は、現在の技
術では焼結という過程でしか形成できないため、セラミ
ックの粉末あるいはブロックの形状でしか得られない。
一方、この種の材料を実用化する場合、薄膜状に加工す
ることが強く要望されていが、従来の技術では、薄膜化
は非常に困難とされている。
術では焼結という過程でしか形成できないため、セラミ
ックの粉末あるいはブロックの形状でしか得られない。
一方、この種の材料を実用化する場合、薄膜状に加工す
ることが強く要望されていが、従来の技術では、薄膜化
は非常に困難とされている。
本発明者らは、この種の材料の薄膜がイオンプロセス
により付着させると、薄膜状の高温超電体が形成される
ことを発見し、これにもとづいて薄膜超電導体を製造す
るに際し、好適なスパッタリング装置を提供することを
目的とする。
により付着させると、薄膜状の高温超電体が形成される
ことを発見し、これにもとづいて薄膜超電導体を製造す
るに際し、好適なスパッタリング装置を提供することを
目的とする。
問題点を解決するための手段 上記目的を達成するため本発明は、組成分がAB2Cu3O
７−δである超電導薄膜をスパッタリングにより製造す
る装置であって、化学組成が異なる２個以上のターゲッ
トを具備し、前記ターゲットのそれぞれの組成はAOx、B
Oy、CuOzで構成されており、前記それぞれのターゲット
へ供給する電力を制御して、膜全体での組成成分がAB2C
u3O７−δになるようにスパッタリングを行って薄膜を
堆積させることを特徴とする超電導体用薄膜の製造装置
である。
７−δである超電導薄膜をスパッタリングにより製造す
る装置であって、化学組成が異なる２個以上のターゲッ
トを具備し、前記ターゲットのそれぞれの組成はAOx、B
Oy、CuOzで構成されており、前記それぞれのターゲット
へ供給する電力を制御して、膜全体での組成成分がAB2C
u3O７−δになるようにスパッタリングを行って薄膜を
堆積させることを特徴とする超電導体用薄膜の製造装置
である。
ここで、ＡはSc、Ｙおよびランタン系列元素（原子番
号57〜71）のうちの一種以上の元素、ＢはII a族元素の
うち一種以上の元素を示す。δは０≦δ≦７であり、x,
y,zは０以上の数値である。
号57〜71）のうちの一種以上の元素、ＢはII a族元素の
うち一種以上の元素を示す。δは０≦δ≦７であり、x,
y,zは０以上の数値である。
作用 本発明のスパッタリング装置を用いて形成する薄膜超
電導体の基本構成は、基体表面に主成分がAB2Cu3O
７−δの３元化合物被膜を付着させた層状構造を特徴と
している。本発明者らはこの種の層状構造超電導体は、
加熱された基体上に、主成分がAB2Cu3O7である複合酸化
物被膜を本発明のターゲット用いてスパッタリング蒸着
というプロセスで付着させ、さらに酸化性雰囲気で熱処
理することにより、形成されることを見い出し発明に致
ったものである。ここにＡはSc,Yおよびランタン系列元
素（原子番号57−71）のうちすくなくとも一種、ＢはB
a,Sr,Ca,Be,MgなどII a族元素のうちの少なくとも一種
の元素を示す。
電導体の基本構成は、基体表面に主成分がAB2Cu3O
７−δの３元化合物被膜を付着させた層状構造を特徴と
している。本発明者らはこの種の層状構造超電導体は、
加熱された基体上に、主成分がAB2Cu3O7である複合酸化
物被膜を本発明のターゲット用いてスパッタリング蒸着
というプロセスで付着させ、さらに酸化性雰囲気で熱処
理することにより、形成されることを見い出し発明に致
ったものである。ここにＡはSc,Yおよびランタン系列元
素（原子番号57−71）のうちすくなくとも一種、ＢはB
a,Sr,Ca,Be,MgなどII a族元素のうちの少なくとも一種
の元素を示す。
本発明のターゲットを用いて形成される薄膜超電導体
は薄膜化しており、薄膜化は超電導体の素材を原子状態
という極微粒子に分解してから基体上に堆積させるか
ら、形成された超電導体の組成は本質的に、従来の焼結
体に比べて均質である。したがって非常に高精度の超電
導体が本発明のターゲットを用いて実現される。
は薄膜化しており、薄膜化は超電導体の素材を原子状態
という極微粒子に分解してから基体上に堆積させるか
ら、形成された超電導体の組成は本質的に、従来の焼結
体に比べて均質である。したがって非常に高精度の超電
導体が本発明のターゲットを用いて実現される。
実施例 本発明の実施例を図面とともに説明する。
第１図に示す３元化合物被膜12は、本発明のターゲッ
トを用いたスパッタリング法で形成したものである。こ
の場合、基体11は、超電導を示す３元化合物被膜12の保
持を目的としている。したがって、本発明を用いて形成
される超電導体は本質的に層状構造からなっている。こ
の層状構造は通常数100℃の高温で形成し、超電導を例
えば液体窒素温度（−195℃）の低温で動作させるた
め、特に基体11と被膜12の密着性が悪くなり、しばしば
層状構造が破損されることを本発明者らは確認した。さ
らに本発明者らは、詳細な基体の熱的特性を各種の材質
について調べた結果、基体の線熱膨脹係数α＞10-6/℃
であれば、上記層状構造の破損がなく、実用されること
を確認した。例えばα＜10-6/℃の石英ガラスを基体に
用いると、被膜12は無数の亀裂が入り不連続な被膜とな
り、実用に供しにくいことを本発明者らは確認した。
トを用いたスパッタリング法で形成したものである。こ
の場合、基体11は、超電導を示す３元化合物被膜12の保
持を目的としている。したがって、本発明を用いて形成
される超電導体は本質的に層状構造からなっている。こ
の層状構造は通常数100℃の高温で形成し、超電導を例
えば液体窒素温度（−195℃）の低温で動作させるた
め、特に基体11と被膜12の密着性が悪くなり、しばしば
層状構造が破損されることを本発明者らは確認した。さ
らに本発明者らは、詳細な基体の熱的特性を各種の材質
について調べた結果、基体の線熱膨脹係数α＞10-6/℃
であれば、上記層状構造の破損がなく、実用されること
を確認した。例えばα＜10-6/℃の石英ガラスを基体に
用いると、被膜12は無数の亀裂が入り不連続な被膜とな
り、実用に供しにくいことを本発明者らは確認した。
さらに、本発明者らは、第１図の層状構造の基体11に
機能性から見て、最適の材料があることを見い出した。
機能性から見て、最適の材料があることを見い出した。
すなわち、結晶性の高い３元化合物被膜12を基体11の
表面13に形成させるためには、単結晶の基体が有効であ
る。本発明者らは３元化合物被膜の超電導体として有効
な組成範囲について、詳細に最適基体材料を調べた結
果、基体として、酸化マグネシウム、サファイア（α−
Al2O3）、スピネル、チタン酸ストロンチユウム、シリ
コン、ガリウム砒素等の単結晶が有効であることを確認
した。もっとも、これは表面13に効果的に結晶性の高い
被膜12を成長させるためのものであるから、少なくとも
基体表面13が単結晶であればよい。
表面13に形成させるためには、単結晶の基体が有効であ
る。本発明者らは３元化合物被膜の超電導体として有効
な組成範囲について、詳細に最適基体材料を調べた結
果、基体として、酸化マグネシウム、サファイア（α−
Al2O3）、スピネル、チタン酸ストロンチユウム、シリ
コン、ガリウム砒素等の単結晶が有効であることを確認
した。もっとも、これは表面13に効果的に結晶性の高い
被膜12を成長させるためのものであるから、少なくとも
基体表面13が単結晶であればよい。
本発明者らは、この種の超電導体を任意の形状例えば
円筒状に加工する場合、基体としては単結晶よりも、所
謂焼結磁器が有効であることを確認するとともに、最適
の磁器材料を見い出した。すなわち、磁器基体として、
アルミナ、酸化マグネシウム、酸化ヂルコニウム、ステ
アタイト、ホルステライト、ベリリア、スピネル等が基
体を加工する上ですぐれており、また超電導被膜12の基
体11への密着性が最適であることを本発明者らは確認し
た。この場合も単結晶と同様に、基体の表面さえこの種
の磁器で構成されているとよい。
円筒状に加工する場合、基体としては単結晶よりも、所
謂焼結磁器が有効であることを確認するとともに、最適
の磁器材料を見い出した。すなわち、磁器基体として、
アルミナ、酸化マグネシウム、酸化ヂルコニウム、ステ
アタイト、ホルステライト、ベリリア、スピネル等が基
体を加工する上ですぐれており、また超電導被膜12の基
体11への密着性が最適であることを本発明者らは確認し
た。この場合も単結晶と同様に、基体の表面さえこの種
の磁器で構成されているとよい。
薄膜超電導体の形成には、まずAB2Cu3O7成分の複合酸
化物被膜を主成分がAB2Cu3O7であるスパッタリング用タ
ーゲットを用いてスパッタリング蒸着で基体上に付着さ
せる。この場合、複合酸化物被膜は、成分A,BおよびCu
の化学量論比さえ合致していればよいことを本発明者ら
は確認した。
化物被膜を主成分がAB2Cu3O7であるスパッタリング用タ
ーゲットを用いてスパッタリング蒸着で基体上に付着さ
せる。この場合、複合酸化物被膜は、成分A,BおよびCu
の化学量論比さえ合致していればよいことを本発明者ら
は確認した。
本発明者らは複合酸化物被膜を基体11の表面13に付着
させる場合、基体の最適の温度範囲が存在することを本
発明者らは確認した。すなわち基体の最適温度範囲は20
0〜1000℃である。なお、200℃以下では、基体表面への
複合酸化物被膜の付着性が悪くなる。また、1000℃以上
では複合酸化物被膜中の成分A,BおよびCuの化学量論比
からのずれが大きくなる。
させる場合、基体の最適の温度範囲が存在することを本
発明者らは確認した。すなわち基体の最適温度範囲は20
0〜1000℃である。なお、200℃以下では、基体表面への
複合酸化物被膜の付着性が悪くなる。また、1000℃以上
では複合酸化物被膜中の成分A,BおよびCuの化学量論比
からのずれが大きくなる。
さらに、複合酸化物被膜を付着させる時の基体の温度
はとりわけ500〜700℃の範囲がこの種の蒸着装置の機
能、複合酸化物被膜の特性の再現性から見て最適である
ことを本発明者らは確認した。この場合、形成された複
合酸化物被膜は、超電導を示すAB2Cu3O7焼結体の層状ペ
ロプスカイト構造と類似の構造を示す。
はとりわけ500〜700℃の範囲がこの種の蒸着装置の機
能、複合酸化物被膜の特性の再現性から見て最適である
ことを本発明者らは確認した。この場合、形成された複
合酸化物被膜は、超電導を示すAB2Cu3O7焼結体の層状ペ
ロプスカイト構造と類似の構造を示す。
しかしながら意外にもこの種の被膜は半導体的な特性
を示し、超電導は液体He温度（４゜K）Ｋ）でも見られ
ない。
を示し、超電導は液体He温度（４゜K）Ｋ）でも見られ
ない。
本発明者らはこの種の複合酸化物被膜をさらに常圧の
空気、アルゴンと酸素の混合ガスあるいは純酸素などの
酸化物性雰囲気で熱処理することにより、超電導が発生
することを発見した。この場合最適の熱処理温度は900
〜1000℃，熱処理時間は１〜100時間であり、特に熱処
理時間が薄膜材料の常識を破る長時間が特徴的である。
熱処理時間が１時間以下になると半導体特性が再現性よ
く超電導特性が得られない。また、100時間以上になる
と抵抗率が高くなるとともに、被膜の特性が不安定にな
る。
空気、アルゴンと酸素の混合ガスあるいは純酸素などの
酸化物性雰囲気で熱処理することにより、超電導が発生
することを発見した。この場合最適の熱処理温度は900
〜1000℃，熱処理時間は１〜100時間であり、特に熱処
理時間が薄膜材料の常識を破る長時間が特徴的である。
熱処理時間が１時間以下になると半導体特性が再現性よ
く超電導特性が得られない。また、100時間以上になる
と抵抗率が高くなるとともに、被膜の特性が不安定にな
る。
以下本発明の内容をさらに深く理解されるために、さ
らに具体的な具体実施例を示す。
らに具体的な具体実施例を示す。
（具体実施例） 酸化マグネシウム単結晶（100）面を基体11として用
い、高周波プレナーマグネトロンスパッタにより、焼結
したＹ Ba2Cu3O7ターゲットをArガス雰囲気でスパッタ
リング蒸着して、上記基体上に結晶性のＹ Ba2Cu3O7被
膜として付着させ層状構造を形成した。
い、高周波プレナーマグネトロンスパッタにより、焼結
したＹ Ba2Cu3O7ターゲットをArガス雰囲気でスパッタ
リング蒸着して、上記基体上に結晶性のＹ Ba2Cu3O7被
膜として付着させ層状構造を形成した。
この場合、Arガス圧力は0.5Pa、スパッタリング電力1
50W、スパッタリング時間10時間、被膜の膜厚６μｍ、
基体温度600℃であった。形成された層状構造をさらに
空気中で900℃70時間熱処理した。被膜の室温抵抗率は1
00μΩcm、超電導転移温度28゜Kであった。
50W、スパッタリング時間10時間、被膜の膜厚６μｍ、
基体温度600℃であった。形成された層状構造をさらに
空気中で900℃70時間熱処理した。被膜の室温抵抗率は1
00μΩcm、超電導転移温度28゜Kであった。
第２図は本発明のターゲットを用いたスパッタリング
蒸着法を示す。すなわち、上記スパッタリング蒸着を、
少なくとも一つのターゲットの化学組成が異なる複数個
のターゲット１（A1-x1Bx1）Cu3O7,2（A1-x2Bx2）Cu3O7
・・・３（A1-xnBxn）Cu3O7を同時にスパッタリング蒸
着することを特徴としている。このように化学組成の近
接した複合体のターゲットで構成すると、各ターゲット
へのスパッタリング電力を変えることにより、スパッタ
リングにより基板４（第１図の11）に形成した複合酸化
物被膜の化学組成を精密かつ容易に調整することができ
る。５は不活性等のガス、６はヒーター、７は真空容器
である。
蒸着法を示す。すなわち、上記スパッタリング蒸着を、
少なくとも一つのターゲットの化学組成が異なる複数個
のターゲット１（A1-x1Bx1）Cu3O7,2（A1-x2Bx2）Cu3O7
・・・３（A1-xnBxn）Cu3O7を同時にスパッタリング蒸
着することを特徴としている。このように化学組成の近
接した複合体のターゲットで構成すると、各ターゲット
へのスパッタリング電力を変えることにより、スパッタ
リングにより基板４（第１図の11）に形成した複合酸化
物被膜の化学組成を精密かつ容易に調整することができ
る。５は不活性等のガス、６はヒーター、７は真空容器
である。
したがって、被膜の化学組成の積極的な調整、人工格
子などの人工的な化学組成のゆらぎの形成が可能にな
る。特にこの種の装置では、直流スパッタがスパッタ電
力等の精密制御に有効であり、また直流マグネトロンス
パッタ、あるいは直流マグネトロンスパッタガンなどが
特に有効であることを本発明者らは確認した。
子などの人工的な化学組成のゆらぎの形成が可能にな
る。特にこの種の装置では、直流スパッタがスパッタ電
力等の精密制御に有効であり、また直流マグネトロンス
パッタ、あるいは直流マグネトロンスパッタガンなどが
特に有効であることを本発明者らは確認した。
なお、基体表面に複合酸化物被膜の形成法として、金
属主成分をスパッタリング蒸着法で基体上に付着させ、
さらに酸素ビームあるいは酸素イオンを被膜形成中に被
膜に照射し、基体表面で金属主成分を酸化させることも
可能である。
属主成分をスパッタリング蒸着法で基体上に付着させ、
さらに酸素ビームあるいは酸素イオンを被膜形成中に被
膜に照射し、基体表面で金属主成分を酸化させることも
可能である。
本発明者らは、この種の超電導薄膜を形成するための
たとえば第２図に示すスパッタリングターゲット1,2,3
として分離して複合体にした場合でも、全体の主体成分
がAB2Cu3O７−δであればよい事を確認した。ここで０
≦ｘ≦10≦δ≦７で、ＡはSc,Yおよびランタ系列元素
（原紙番号57〜71）のうちすくなくとも一種、ＢはII a
族元素のうちの少なくとも一種あるいは二種以上の元素
を示す。この場合、ターゲットの構成は焼結体例えば円
板、円筒などが有用である。しかし、必ずしも成型品で
ある必要はなく、例えば第３図に示すような粉末又は粒
状あるいはチャック状であってもターゲットの構成金属
元素比率が、上述したAB2Cu3O７−δを満足さえしてい
ればよい。特に粉末あるいは粒状のターゲット８を容器
９に充てんして使用するとターゲットを任意の形状にし
て供給することが可能となり、超電導薄膜を作成する場
合の組成比を最適化でき、極めて好都合である。そし
て、焼結した場合に、組成の不均一が生じやすい超電導
材料を、均一化したターゲットとすることが容易に実現
でき、粉末あるいは粒状ターゲットは非常に有効である
ことを確認した。さらにターゲットの構成元素はスパッ
タによって原子状に蒸発するため、必ずしもターゲット
は焼結されたAB2Cu3O７−δ化合物である必要はない。
ターゲットの構成金属元素の化合物、例えばAOX、BOY、
CuOZなどが混入していても結果としてこれらの金属元素
A,B,Cuは原子状でスパッタされるから、ターゲット中の
金属元素濃度がAB2Cu3O７−δを満足していればよい。
ここにX,Y,Z≧０。
たとえば第２図に示すスパッタリングターゲット1,2,3
として分離して複合体にした場合でも、全体の主体成分
がAB2Cu3O７−δであればよい事を確認した。ここで０
≦ｘ≦10≦δ≦７で、ＡはSc,Yおよびランタ系列元素
（原紙番号57〜71）のうちすくなくとも一種、ＢはII a
族元素のうちの少なくとも一種あるいは二種以上の元素
を示す。この場合、ターゲットの構成は焼結体例えば円
板、円筒などが有用である。しかし、必ずしも成型品で
ある必要はなく、例えば第３図に示すような粉末又は粒
状あるいはチャック状であってもターゲットの構成金属
元素比率が、上述したAB2Cu3O７−δを満足さえしてい
ればよい。特に粉末あるいは粒状のターゲット８を容器
９に充てんして使用するとターゲットを任意の形状にし
て供給することが可能となり、超電導薄膜を作成する場
合の組成比を最適化でき、極めて好都合である。そし
て、焼結した場合に、組成の不均一が生じやすい超電導
材料を、均一化したターゲットとすることが容易に実現
でき、粉末あるいは粒状ターゲットは非常に有効である
ことを確認した。さらにターゲットの構成元素はスパッ
タによって原子状に蒸発するため、必ずしもターゲット
は焼結されたAB2Cu3O７−δ化合物である必要はない。
ターゲットの構成金属元素の化合物、例えばAOX、BOY、
CuOZなどが混入していても結果としてこれらの金属元素
A,B,Cuは原子状でスパッタされるから、ターゲット中の
金属元素濃度がAB2Cu3O７−δを満足していればよい。
ここにX,Y,Z≧０。
また、ターゲットも単一組成である必要はなく、例え
ば、AOX、BOY、CuOZ、AB2Cu3O７−δあるいは、これら
の化合物から構成された異種組成のターゲットであって
も、複合ターゲット中の全金属元素濃度がAB2Cu3O
７−δを満足していればよい。
ば、AOX、BOY、CuOZ、AB2Cu3O７−δあるいは、これら
の化合物から構成された異種組成のターゲットであって
も、複合ターゲット中の全金属元素濃度がAB2Cu3O
７−δを満足していればよい。
あるいは、多元スパッタを用い、これらの複数ターゲ
ットを構成する各構成要素をAOX、BOY、CuOZにし、これ
らを同時にスパッタしても基体上に付着する金属元素濃
度がAB2Cu3O７−δを満足していればよい。
ットを構成する各構成要素をAOX、BOY、CuOZにし、これ
らを同時にスパッタしても基体上に付着する金属元素濃
度がAB2Cu3O７−δを満足していればよい。
特に本発明にかかる粉末あるいは粒状ターゲットは成
型の必要がない上にスパッタ中に連続的に供給できる特
長がありこの種の超電導体の製造に一層有効である。
型の必要がない上にスパッタ中に連続的に供給できる特
長がありこの種の超電導体の製造に一層有効である。
発明の効果 本発明のスパッタリング用ターゲットを用いて超電導
薄膜を形成するに際し、ターゲットを粉末あるいは粒状
等にすることが可能で、超電導薄膜形成に特に要求され
る組成の調整が容易でかつ均一に材料組成のターゲット
を形成することが出来、信頼性の高い安定な超電導体を
再現性良く得ることが可能となる。したがって、本発明
にかかるターゲットにより作製される超電導体は、超電
導体を安定な薄膜として形成することが可能となる。す
なわち、均質で組成が最適に制御されたターゲットを用
い、超電導体の素材を原子状態という極微粒子に分解し
てから、基体上に堆積させるため、形成された超電導体
の組成は本質的に、従来の焼結体に比べて均質である。
したがって、非常に高精度の超電導体が本発明で実現さ
れる。
薄膜を形成するに際し、ターゲットを粉末あるいは粒状
等にすることが可能で、超電導薄膜形成に特に要求され
る組成の調整が容易でかつ均一に材料組成のターゲット
を形成することが出来、信頼性の高い安定な超電導体を
再現性良く得ることが可能となる。したがって、本発明
にかかるターゲットにより作製される超電導体は、超電
導体を安定な薄膜として形成することが可能となる。す
なわち、均質で組成が最適に制御されたターゲットを用
い、超電導体の素材を原子状態という極微粒子に分解し
てから、基体上に堆積させるため、形成された超電導体
の組成は本質的に、従来の焼結体に比べて均質である。
したがって、非常に高精度の超電導体が本発明で実現さ
れる。
第１図は本発明のターゲットを用いて形成された薄膜超
電導体の基本構成図、第２図は本発明の薄膜超電導体の
製造方法に用いる製造装置の基本構成図、第３図は本発
明の一実施例のターゲットを用いたスパッタリング状態
を示す図である。 1,2,3……スパッタリングターゲット、８……粉末ター
ゲット、11……基体、12……３元化合物被膜。
電導体の基本構成図、第２図は本発明の薄膜超電導体の
製造方法に用いる製造装置の基本構成図、第３図は本発
明の一実施例のターゲットを用いたスパッタリング状態
を示す図である。 1,2,3……スパッタリングターゲット、８……粉末ター
ゲット、11……基体、12……３元化合物被膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬恒 謙太郎 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 三露 常男 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 八田 真一郎 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−206462（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−225414（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−241822（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−241823（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】組成成分がAB2Cu3O７−δである超電導体
用薄膜をスパッタリングにより製造する装置であって、
化学組成が異なる２個以上のターゲットを具備し、前記
ターゲットそれぞれはAOx、BOy、CuOzで構成されてお
り、前記それぞれのターゲットへ供給する電力を制御し
て、膜全体での組成成分がAB2Cu3O７−δになるように
スパッタリングを行って薄膜を堆積させることを特徴と
する超電導体用薄膜の製造装置。 ここで、ＡはSc、Ｙおよびランタン系列元素（原子番号
57〜71）のうちの一種以上の元素、ＢはII a族元素のう
ち一種以上の元素を示す。δは０≦δ≦７であり、x,y,
zは０以上の数値である。 - 【請求項２】組成成分がAB2Cu3O７−δである超電導体
用薄膜をスパッタリングにより製造する方法であって、
化学組成が異なる２個以上のターゲットを用い、前記タ
ーゲットのそれぞれをAOx、BOy、CuOzで構成し、前記そ
れぞれのターゲットへ供給する電力を制御して、膜全体
での組成成分がAB2Cu3O７−δになるようにスパッタリ
ングを行って薄膜を堆積させることを特徴とする超電導
体用薄膜の製造方法。 ここで、ＡはSc、Ｙおよびランタン系列元素（原子番号
57〜71）のうちの一種以上の元素、ＢはII a族元素のう
ち一種以上の元素を示す。δは０≦δ≦７であり、x,y,
zは０以上の数値である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62083254A JP2594271B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 超電導体用薄膜の製造装置および超電導体用薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62083254A JP2594271B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 超電導体用薄膜の製造装置および超電導体用薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63247363A JPS63247363A (ja) | 1988-10-14 |
| JP2594271B2 true JP2594271B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=13797200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62083254A Expired - Fee Related JP2594271B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 超電導体用薄膜の製造装置および超電導体用薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2594271B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0197319A (ja) * | 1987-10-09 | 1989-04-14 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 酸化物超電導膜被覆物体の製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63206462A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-25 | Kawatetsu Kogyo Kk | 導電性又は超伝導性薄膜の製造方法 |
| JPS63225414A (ja) * | 1987-03-13 | 1988-09-20 | Toshiba Corp | 超伝導体薄膜の製造方法 |
| JPS63241823A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-07 | Nissin Electric Co Ltd | 超電導薄膜の製造方法 |
| JPS63241822A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-07 | Nissin Electric Co Ltd | 超電導薄膜の製造方法 |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP62083254A patent/JP2594271B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63247363A (ja) | 1988-10-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4988670A (en) | Method of forming oxide superconducting films by in-situ annealing | |
| EP0406126B2 (en) | Substrate having a superconductor layer | |
| JP2933225B2 (ja) | 金属酸化物材料 | |
| US4874741A (en) | Non-enhanced laser evaporation of oxide superconductors | |
| JPS63224116A (ja) | 薄膜超電導体の製造方法 | |
| EP0347336B1 (en) | Process for depositing a superconducting thin film | |
| US5361720A (en) | Epitaxial deposition | |
| US5478800A (en) | Process for preparing a superconducting thin film | |
| US5585332A (en) | Process for preparing a perovskite Bi-containing superconductor film | |
| EP0358545B1 (en) | Improvement in a process for producing thallium type superconducting thin film | |
| JP2594271B2 (ja) | 超電導体用薄膜の製造装置および超電導体用薄膜の製造方法 | |
| JPS63239742A (ja) | 薄膜超電導体の製造方法 | |
| JP3037514B2 (ja) | 薄膜超伝導体及びその製造方法 | |
| JP2702711B2 (ja) | 薄膜超電導体の製造方法 | |
| JPH01208327A (ja) | 薄膜超電導体の製造方法 | |
| US5236894A (en) | Process for producing a superconducting thin film at relatively low temperature | |
| EP0366510B1 (en) | Process for preparing superconductor of compound oxide of Bi-Sr-Ca-Cu system | |
| EP0333513B1 (en) | Oxide superconductor | |
| JP2669052B2 (ja) | 酸化物超電導薄膜およびその製造方法 | |
| JP3478543B2 (ja) | 酸化物超伝導薄膜およびその製造方法 | |
| JPH07100609B2 (ja) | 薄膜超電導体の製造方法 | |
| JP2557446B2 (ja) | 複合酸化物系超電導薄膜の製造方法 | |
| JPS63299019A (ja) | 薄膜超電導体の製造方法 | |
| EP0465325A2 (en) | Process for preparing thin film of oxyde superconductor | |
| JP2555477B2 (ja) | 超伝導薄膜およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |