JP2650910B2 - 酸化物超伝導体薄膜の形成方法 - Google Patents
酸化物超伝導体薄膜の形成方法Info
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- JP2650910B2 JP2650910B2 JP62097372A JP9737287A JP2650910B2 JP 2650910 B2 JP2650910 B2 JP 2650910B2 JP 62097372 A JP62097372 A JP 62097372A JP 9737287 A JP9737287 A JP 9737287A JP 2650910 B2 JP2650910 B2 JP 2650910B2
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- substrate
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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- 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、酸化物超伝導体の薄膜の形成法に関するも
のである。
のである。
La−Sr−CuO系,Y−Ba−CuO系を中心とする酸化物超伝
導体は、従来にない高い超伝導温度を示し、各方面で注
目を集めている。
導体は、従来にない高い超伝導温度を示し、各方面で注
目を集めている。
また、現在電子素子への応用を目的として、優れた特
性を示す超伝導薄膜の形成方法が各方面で研究されてい
る。上記の酸化物超伝導体の薄膜形成には、現在主にス
パツタ法とMBE法が用いられている。
性を示す超伝導薄膜の形成方法が各方面で研究されてい
る。上記の酸化物超伝導体の薄膜形成には、現在主にス
パツタ法とMBE法が用いられている。
尚、関連する従来技術としては特開昭52−392745号公
報がある。
報がある。
スパツタ法では、酸化物超伝導体の焼結体をターゲツ
トとし、不活性ガスあるいは酸素と不活性ガスとの混合
ガス中でスパツタし、対向する基板上に薄膜を形成す
る。しかし、酸化物超伝導体を形成する各元素のスパツ
タ率に差があるため、薄膜の組成の制御が難しく、焼結
体のような優れた超伝導特性を示す薄膜を形成すること
は難しい。また、この酸化物超伝導体の超伝導体機構
は、酸素原子の欠損が重要な役割をはたしていると言わ
れ、薄膜形成のためには雰囲気の酸素分圧の制御が極め
て重要である。しかしながら、スパツタ法による薄膜形
成では、雰囲気圧力が制限され、雰囲気の酸素分圧の広
範な制御が難しい。MBE法は、組成制御が容易である
が、高価な真空容器を必要とし、かつ成膜速度が遅く、
生産性に問題がある。また、MBE法はスパツタ法と同様
に膜形成雰囲気の酸素分圧の広範な制御が難しい。
トとし、不活性ガスあるいは酸素と不活性ガスとの混合
ガス中でスパツタし、対向する基板上に薄膜を形成す
る。しかし、酸化物超伝導体を形成する各元素のスパツ
タ率に差があるため、薄膜の組成の制御が難しく、焼結
体のような優れた超伝導特性を示す薄膜を形成すること
は難しい。また、この酸化物超伝導体の超伝導体機構
は、酸素原子の欠損が重要な役割をはたしていると言わ
れ、薄膜形成のためには雰囲気の酸素分圧の制御が極め
て重要である。しかしながら、スパツタ法による薄膜形
成では、雰囲気圧力が制限され、雰囲気の酸素分圧の広
範な制御が難しい。MBE法は、組成制御が容易である
が、高価な真空容器を必要とし、かつ成膜速度が遅く、
生産性に問題がある。また、MBE法はスパツタ法と同様
に膜形成雰囲気の酸素分圧の広範な制御が難しい。
本発明の目的は、生産性よく良質の酸化物超伝導薄膜
を形成することにある。
を形成することにある。
上記目的は、本超伝導機構において極めて重要な酸化
欠損を制御するために、雰囲気の酸素分圧を、広範にか
つ正確に制御しながら薄膜を形成することにより、達成
される。
欠損を制御するために、雰囲気の酸素分圧を、広範にか
つ正確に制御しながら薄膜を形成することにより、達成
される。
本願発明は、酸化物超伝導体を基板上に析出させる雰
囲気を酸素あるいは酸素と不活性ガスの混合ガスとし、
さらに前記雰囲気の一部あるいは全部をプラズマ状態に
して、酸化物超伝導体の焼結体にパルスレーザを照射
し、前記酸化物超伝導体の焼結体を蒸発させることによ
り、この蒸発物を酸化物超伝導体として基板上に析出さ
せることを特徴とする。
囲気を酸素あるいは酸素と不活性ガスの混合ガスとし、
さらに前記雰囲気の一部あるいは全部をプラズマ状態に
して、酸化物超伝導体の焼結体にパルスレーザを照射
し、前記酸化物超伝導体の焼結体を蒸発させることによ
り、この蒸発物を酸化物超伝導体として基板上に析出さ
せることを特徴とする。
レーザ照射は、ターゲツトを極部的に瞬時に蒸発させ
るために、薄膜のターゲツトからの組成変化が少なく、
また、雰囲気の圧力に影響されにくいので、雰囲気の酸
素分圧を広範囲に制御でき、超伝導体薄膜の酸素欠損の
制御が容易である。また、プラズマ化された雰囲気は、
蒸発原子との反応性を高める。
るために、薄膜のターゲツトからの組成変化が少なく、
また、雰囲気の圧力に影響されにくいので、雰囲気の酸
素分圧を広範囲に制御でき、超伝導体薄膜の酸素欠損の
制御が容易である。また、プラズマ化された雰囲気は、
蒸発原子との反応性を高める。
以下、本発明の一実施例を図面により説明する。
図において、１は容器、２は酸化物超伝導体の焼結体
（以後ターゲツトと記す）３はレーザ発振器、４はレー
ザ光、５は超伝導薄膜を形成する基板、６はプラズマ発
生のための高周波電極、７は高周波電源、８は石英ガラ
ス管、９は石英ガラス支持治具、10はシヤツタ、11は膜
厚測定器の測定子、12は膜厚計、13は基板加熱ホルダ、
14は圧力計、15は圧力計の測定子、16は真空排気装置、
17はゲートバルブ、18はターゲツト支持治具、19はベロ
ーズ、20はXYステージ、21はレーザ光導入窓、22はスト
ツプバルブ、23は流量調節バルブ、24は高純度アルゴ
ン、25は高純度酸素、26はプラズマ領域、27は基板加熱
用の電源、28はアースである。
（以後ターゲツトと記す）３はレーザ発振器、４はレー
ザ光、５は超伝導薄膜を形成する基板、６はプラズマ発
生のための高周波電極、７は高周波電源、８は石英ガラ
ス管、９は石英ガラス支持治具、10はシヤツタ、11は膜
厚測定器の測定子、12は膜厚計、13は基板加熱ホルダ、
14は圧力計、15は圧力計の測定子、16は真空排気装置、
17はゲートバルブ、18はターゲツト支持治具、19はベロ
ーズ、20はXYステージ、21はレーザ光導入窓、22はスト
ツプバルブ、23は流量調節バルブ、24は高純度アルゴ
ン、25は高純度酸素、26はプラズマ領域、27は基板加熱
用の電源、28はアースである。
薄膜形成手順を次に示す。
まず、仮焼ずみ酸化物超伝導体粉末の焼結体（ターゲ
ツト）を支持治具18に設置し、容器内を十分に真空排気
する。なお本実施例の場合、焼結体は、共沈法で作成し
た、Ｙ0.4Ba0.6CuO3粉末を焼結したものを用いた。また
レーザは、高出力のYAGレーザ（パルスレーザ、平均最
大出力350W）を用いた。
ツト）を支持治具18に設置し、容器内を十分に真空排気
する。なお本実施例の場合、焼結体は、共沈法で作成し
た、Ｙ0.4Ba0.6CuO3粉末を焼結したものを用いた。また
レーザは、高出力のYAGレーザ（パルスレーザ、平均最
大出力350W）を用いた。
真空排気後、容器内に高純度酸素と高純度アルゴンの
混合ガスを封入する。本実施例の場合、雰囲気全圧力は
１×10-6〜数＋Torrの範囲であり、酸素濃度は10〜100
％の範囲である。
混合ガスを封入する。本実施例の場合、雰囲気全圧力は
１×10-6〜数＋Torrの範囲であり、酸素濃度は10〜100
％の範囲である。
諸定の圧力までガスを封入後、高周波によつて容器内
に設置した石英ガラス管内をプラズマ化する。用いた高
周波電源の出力は最大500Wである。容器内を上記状態に
した後、ターゲツトにYAGレーザを照射する。照射条件
は、レーザエネルギーがパルス当り30J〜100J、パルス
幅が1ms〜12msである。
に設置した石英ガラス管内をプラズマ化する。用いた高
周波電源の出力は最大500Wである。容器内を上記状態に
した後、ターゲツトにYAGレーザを照射する。照射条件
は、レーザエネルギーがパルス当り30J〜100J、パルス
幅が1ms〜12msである。
基板は、上記石英管の出口に、ターゲツトに対向する
ように設置した。また、薄膜の接着力を増すためと形成
した薄膜の超伝導特性を増すために、加熱ホルダによつ
て基板を約800℃に加熱した。
ように設置した。また、薄膜の接着力を増すためと形成
した薄膜の超伝導特性を増すために、加熱ホルダによつ
て基板を約800℃に加熱した。
ターゲツトに高出力レーザを照射すると、ターゲツト
が瞬時に蒸発する。蒸発原子，分子は、石英管中のプラ
ズマ領域中で反応し、サフアイア基板上にたい積して、
酸化物超伝導体薄膜を形成する。膜厚は基板の近くに設
置した水晶振動型の膜厚計によつて測定する。諸定の膜
厚に達したならば、シヤツタを閉じる。
が瞬時に蒸発する。蒸発原子，分子は、石英管中のプラ
ズマ領域中で反応し、サフアイア基板上にたい積して、
酸化物超伝導体薄膜を形成する。膜厚は基板の近くに設
置した水晶振動型の膜厚計によつて測定する。諸定の膜
厚に達したならば、シヤツタを閉じる。
ターゲツトの全面を照射できるように、容器の外か
ら、ベローズを通して、XYテーブルによつて、ターゲツ
トを動かせるようにした。
ら、ベローズを通して、XYテーブルによつて、ターゲツ
トを動かせるようにした。
本実施例ではYAGレーザを用いたが、ターゲツトを瞬
時に蒸発できるエネルギーがあればよく、特にレーザの
種類に制限はない。またターゲツトは、酸化物ではな
く、酸化物超伝導体を形成する金属元素からなる合金、
あるいは、上記金属元素粉末の混合粉の焼結体でもよ
い。あるいは、各金属元素からなる複数のターゲツトを
容器内に設置し、各ターゲツトに順次レーザを照射す
る、あるいはマルチレーザで一度に照射してもよい。こ
の場合、蒸発した金属原子は、プラズマ領域で反応し、
酸化物となつて基板上にたい積し、薄膜を形成する。
時に蒸発できるエネルギーがあればよく、特にレーザの
種類に制限はない。またターゲツトは、酸化物ではな
く、酸化物超伝導体を形成する金属元素からなる合金、
あるいは、上記金属元素粉末の混合粉の焼結体でもよ
い。あるいは、各金属元素からなる複数のターゲツトを
容器内に設置し、各ターゲツトに順次レーザを照射す
る、あるいはマルチレーザで一度に照射してもよい。こ
の場合、蒸発した金属原子は、プラズマ領域で反応し、
酸化物となつて基板上にたい積し、薄膜を形成する。
本発明によれば、ターゲツトは金属でも非金属でもよ
い。また、雰囲気の圧力に影響されにくいから、薄膜形
成時の雰囲気の酸素分圧が広範囲に制御できるため、形
成した酸化物超伝導体薄膜の酸素欠損が容易に制御で
き、良質の酸化物超伝導薄膜が形成できる。さらに、成
膜速度も速く、生産性に優れる。
い。また、雰囲気の圧力に影響されにくいから、薄膜形
成時の雰囲気の酸素分圧が広範囲に制御できるため、形
成した酸化物超伝導体薄膜の酸素欠損が容易に制御で
き、良質の酸化物超伝導薄膜が形成できる。さらに、成
膜速度も速く、生産性に優れる。
図は本発明の薄膜形成方法の実施例に使用し得る薄膜形
成装置の縦断面図である。 ２……ターゲツト、３……レーザ発振器、４……レーザ
光、５……基板、６……高周波電極、８……石英管、16
……真空排気装置。
成装置の縦断面図である。 ２……ターゲツト、３……レーザ発振器、４……レーザ
光、５……基板、６……高周波電極、８……石英管、16
……真空排気装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日置 進 土浦市神立町502番地 株式会社日立製 作所機械研究所内 (72)発明者 遠藤 喜重 土浦市神立町502番地 株式会社日立製 作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−119710（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−105973（ＪＰ，Ａ) Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ，58［９］（1987）（米) Ｐ．908−910
Claims (1)
- 【請求項１】酸化物超伝導体を基板上に析出させる雰囲
気を酸素あるいは酸素と不活性ガスの混合ガスとし、さ
らに前記雰囲気の一部あるいは全部をプラズマ状態にし
て、酸化物超伝導体の焼結体にパルスレーザを照射し、
前記酸化物超伝導体の焼結体を蒸発させることにより、
この蒸発物を酸化物超伝導体として基板上に析出させる
ことを特徴とする酸化物超伝導体薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62097372A JP2650910B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 酸化物超伝導体薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62097372A JP2650910B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 酸化物超伝導体薄膜の形成方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8052877A Division JP2776362B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 酸化物超伝導体薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63264819A JPS63264819A (ja) | 1988-11-01 |
| JP2650910B2 true JP2650910B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=14190679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62097372A Expired - Lifetime JP2650910B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 酸化物超伝導体薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2650910B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1328242C (en) * | 1987-05-18 | 1994-04-05 | Nobuhiko Fujita | Process for manufacturing a superconductor and a method for producing a superconducting circuit |
| JP2660248B2 (ja) * | 1988-01-06 | 1997-10-08 | 株式会社 半導体エネルギー研究所 | 光を用いた膜形成方法 |
| JPH02156074A (ja) * | 1988-12-09 | 1990-06-15 | Mitsubishi Metal Corp | 超電導体薄膜の製造方法 |
| JPH02156075A (ja) * | 1988-12-09 | 1990-06-15 | Mitsubishi Metal Corp | 超電導体薄膜の製造方法 |
| JPH02258700A (ja) * | 1989-03-30 | 1990-10-19 | Res Inst For Prod Dev | 強誘電体薄膜及びその製造法 |
| JPH075437B2 (ja) * | 1989-09-29 | 1995-01-25 | 神奈川県 | 酸化物超伝導薄膜の製造方法 |
| JP3192666B2 (ja) * | 1990-03-02 | 2001-07-30 | 住友電気工業株式会社 | 酸化物超電導膜の製造方法および装置 |
| US5779802A (en) * | 1990-12-10 | 1998-07-14 | Imec V.Z.W. | Thin film deposition chamber with ECR-plasma source |
| JP3623001B2 (ja) * | 1994-02-25 | 2005-02-23 | 住友電気工業株式会社 | 単結晶性薄膜の形成方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53105973A (en) * | 1977-02-28 | 1978-09-14 | Hitachi Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS59116373A (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-05 | Agency Of Ind Science & Technol | レ−ザ蒸着装置 |
| JPS60119710A (ja) * | 1983-12-02 | 1985-06-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜製造方法 |
| JPS63224116A (ja) * | 1987-03-11 | 1988-09-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜超電導体の製造方法 |
| JPS63239742A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜超電導体の製造方法 |
-
1987
- 1987-04-22 JP JP62097372A patent/JP2650910B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ，５８［９］（１９８７）（米）Ｐ．９０８−９１０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63264819A (ja) | 1988-11-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |