JP2668532B2 - Preparation method of superconducting thin film - Google Patents

Preparation method of superconducting thin film

Info

Publication number
JP2668532B2
JP2668532B2 JP62204901A JP20490187A JP2668532B2 JP 2668532 B2 JP2668532 B2 JP 2668532B2 JP 62204901 A JP62204901 A JP 62204901A JP 20490187 A JP20490187 A JP 20490187A JP 2668532 B2 JP2668532 B2 JP 2668532B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
superconducting thin
producing
target
film according
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
Application number
JP62204901A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6447084A (en
Inventor
真一 鹿田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP62204901A priority Critical patent/JP2668532B2/en
Publication of JPS6447084A publication Critical patent/JPS6447084A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2668532B2 publication Critical patent/JP2668532B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、超電導薄膜の作製方法に関する。より詳細
には、超電導特性が優れているだけでなく、低温で形成
でき、結晶性のよい超電導薄膜の作製方法に関する。 従来の技術 電子の相転移であるといわれる超電導現象は、特定の
条件下で導体の電気抵抗が零の状態となり完全な反磁性
を示す現象である。即ち、超電導下では、超電導体に電
流を流しても電力損失が全く無く、密度の高い電流が永
久に流れ続ける。例えば、超電導技術を送電に応用すれ
ば、現在送電に伴って生じているといわれる約7%の送
電損失を大幅に減少できる。また、高磁場発生用電磁石
としての応用は、例えば、発電技術の分野ではMHD発
電、電導機等と共に、開発に発電量以上の電力を消費す
るともいわれる核融合反応の実現を有利に促進する技術
として期待されている。また磁気浮上列車、電磁気推進
船舶等の動力として、更に、計測・医療の分野でもNM
R、π中間子治療、高エネルギー物理実験装置などへの
利用が期待されている。 上述のような大型の装置における利用とは別に、超電
導材料は、他に各種の超電導素子の作製に利用される。
代表的なものとしては、超電導材料どうしを弱く接合し
た場合に、印加電流によって量子効果が巨視的に現れる
ジョセフソン効果を利用した素子が挙げられる。トンネ
ル接合型ジョセフソン素子は、超電導材料のエネルギー
ギャップが小さいことから、極めて高速な低電力消費の
スイッチング素子として期待されている。また、電磁波
や磁場に対するジョセフソン効果が正確な量子現象とし
て現れることから、ジョセフソン素子を磁場、マイクロ
波、放射線等の超高感度センサとして利用することも期
待されている。さらに、電子回路の集積度が高くなるに
つれて単位面積当たりの消費電力が冷却能力の限界に達
する。そこで超高速計算機には超電導素子の開発が要望
されている。 一方、様々な努力にもかかわらず、超電導材料の超電
導臨界温度Tcは長期間に亘ってNb3Geの23Kを越えること
ができなかったが、昨年末来、〔La,Ba〕2CuO4または
〔La,Sr〕2CuO4等の複合酸化物焼結材が高いTcをもつ超
電導材料として発見され、非低温超電導を実現する可能
性が大きく高まっている。これらの物質では、30〜50K
という従来に比べて飛躍的に高いTCが観測されている。
またY−Ba−Cu−O系の複合酸化物超電導対は、90K〜1
00K級の超電導体となることが期待されている。 発明が解決しようとする問題点 上記の複合酸化物超電導体の薄膜の製造は、従来高周
波スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、分子
ビームエピタキシー等で行われていた。しかし、これら
の方法で製造された複合酸化物超電導体薄膜は、同様の
組成の焼結体と比較するとTCが大幅に低下し、また、超
電導性を示し始める温度と電気抵抗が完全に0になる温
度との差も大変大きくなってしまった。 また、上記の方法で超電導体薄膜を形成する場合、基
板を約600℃以上に加熱するため半導体の配線に応用す
ることは困難であった。 従って、本発明の目的は上記の問題を解決し、優れた
超電導特性を有する複合酸化物超電導薄膜を低温で作製
する方法を提供することにある。 問題点を解決するための手段 本発明に従うと、周期律表II a族元素から選択された
少なくとも1種の元素α、周期律表III a族元素から選
択された少なくとも1種の元素β、周期律表I b、II
b、III b、IV a、VIII族元素から選択された少なくとも
1種の元素γを含有する酸化物のターゲットとして、電
子サイクロトロン共鳴イオン源を用いたスパッタリング
を行い、基板上に酸化物の薄膜を形成することを特徴と
する超電導薄膜の作製方法が提供される。 上記超電導体薄膜の原料ターゲットは、 一般式:(α1-xβ)γyOz (但し、α、β、γは、上記定義の元素であり、xはα
+βに対するβの原子比で、0.1≦x≦0.9であり、yお
よびzは(α1-xβ)を1とした場合に0.4≦y≦3.
0、1≦z≦5となる原子比である) で表される組成の複合酸化物であること好ましい。 また、本発明の方法で作製される超電導薄膜は、複合
酸化物超電導体からなり、複合酸化物はペロブスカイト
型または擬似ペロブスカイト型酸化物を主体としたもの
と考えられる。 本発明の方法で作製される超電導薄膜に含まれる周期
律表II a族元素αとしては、Ba、Sr、Ca、Mg、Be等が好
ましく、例えば、Ba、Srを挙げることができ、この元素
αの10〜80%をMg、Ca、Srから選択された1種または2
種の元素で置換することもできる。また上記周期律表II
I a族元素βはとしては、Y、La、Sc、Ce、Gd、Ho、E
r、Tm、Yb、Lu等が好ましく、例えばY、Laとすること
ができ、この元素βのうち、10〜80%をScまたはLa以外
のランタノイド元素から選択された1種または2種の元
素で置換することもできる。前記元素γは一般にCuであ
るが、その一部を周期律表I b、II b、III b、IV aおよ
びVIII族から選択される他の元素、例えば、Ti、V等で
置換することもできる。 作用 本発明の超電導薄膜の作製方法は、周期律表II a族元
素から選択された少なくとも1種の元素α、周期律表II
I a族元素から選択された少なくとも1種の元素β、周
期律表I b、II b、III b、IV a、VIII族元素から選択さ
れた少なくとも1種の元素γを含有する酸化物をターゲ
ットとして、電子サイクロトロン共鳴イオン源を用いた
スパッタリングを行い、基板上に酸化物の薄膜を形成す
ることを主要な特徴としている。 従来、上記の複合酸化物超電導薄膜を作製するには、
焼結等で作製した原料酸化物をターゲットとして高周波
スパッタリング、マグネトロンスパッタリングを行う
か、MBE(分子ビームエピタキシー)を用いていた。し
かし、これらの方法で作製された上記複合酸化物超電導
体薄膜は、同様な組成の焼結体と比較した場合に、超電
導特性が極めて低下した。従来の方法で上記複合酸化物
超電導体薄膜を作製するには、基板温度を約600℃以上
に加熱する必要がある。それより基板温度が低いと基板
表面における反応に必要なエネルギーが供給されないた
めで、低温で堆積させると上記の複合酸化物は、薄膜を
形成しなかったり、また薄膜を形成しても超電導体とな
らない。従って、従来の方法で複合酸化物超伝導体薄膜
を作製するには、上記の温度に基板を加熱しなければな
らないが、上記の温度で作製した薄膜は、複合酸化物超
電導体結晶中の特に酸素欠陥等不適当となり、超電導特
性が悪化するものと考えられる。 また、基板を上記の温度にまで加熱すると半導体が熱
により破壊されるため、上記の複合酸化物超電導体薄膜
を半導体素子の配線に応用しようとしても不可能であっ
た。 本発明の方法では、電子サイクロトロン共鳴(ECR)
イオン源を用いてスパッタリングを行うため、基板を加
熱しなくても上記の複合酸化物超電導体薄膜を形成する
ことが可能となる。本発明の方法で作製された複合酸化
物超電導体薄膜は、結晶性もよく、また成膜時の基板温
度は200〜300℃程度であるので結晶中の酸素欠陥も適当
となっている。従って、本発明の方法で作製された複合
酸化物超伝導体は優れた超伝導特性を持つ。 さらに、従来の方法で複合酸化物超電導薄膜を作製し
た場合、成膜後に酸素含有雰囲気で熱処理を行わなけれ
ば薄膜は超電導特性が悪く、全く超電導性を示さないこ
ともあった。しかし、本発明の方法で得られる薄膜は、
結晶性、酸素欠陥が適当であるため、従来必要であった
熱処理を必ずしも行う必要がない。けれども、上記の熱
処理を行うことにより、より一層超電導特性は向上す
る。 次に本発明の方法を実施するために用いる装置につい
て説明する。第1図は、本発明の方法で複合酸化物超電
導薄膜の作製に用いた電子サイクロトロン共鳴イオン源
を有するスパッタリング装置の概略図である。 第1図の装置は、チャンバ1とチャンバ1内に置かれ
た基板2およびターゲット3とチャンバ1上部に取りつ
けられた磁気コイル5および矩形導波管7からなる電子
サイクロトロン共鳴(ECR)イオン源で構成される。チ
ャンバ1には内部を真空に排気するために排気孔6が具
備されている。また、ECRイオン源にもイオン源となる
ガスを導入する導入孔4が備えられ、さらに冷却水路9
およびイオン引出し電極10が備えられている。 以下に、第1図の装置を使用して本発明の方法を実現
する手順を説明するが、ターゲットの基板の位置は他の
場所でも可能であり、第1図の配置に限られるわけでは
ない。 チャンバ1内に基板2およびターゲット3を取りつ
け、チャンバ1内部およびECRイオン源を真空に排気す
る。ガス導入孔3から所望の雰囲気ガスおよびイオン源
ガスをそれぞれチャンバ1内およびECRイオン源内に導
入し、所定の圧力とする。冷却水を流した上で、矩形導
波管7からマイクロ波を導入し、磁気コイル5に通電
し、スパッタリングを行う。 以下に本発明を実施例によりさらに詳しく説明する
が、以下は本発明の1実施例であり、本発明の技術的範
囲は以下の開示によって何等制限されないことはもちろ
んである。 実施例 第1図の装置を用いて、複合酸化物超電導薄膜を作製
した。ターゲット3は、La2O3、SrCO3をLa、Srのモル比
1:2で混合し、CuOをLa:Sr:Cのモル比が1:2:3となる量よ
りも10重量%過剰に混合し、925℃焼結して得たLaSr2Cu
3O7焼結体ブロックを用い、基板2にはSrTiO3単結晶を
(001)面を成膜面として用いた。 上記のターゲット3および基板2を取りつけた後、チ
ャンバ1内を真空に排気し、5.0×10-2TorrのArガスと
1.0×10-2TorrのO2ガスを導入した。磁束密度875Gauss
でマイクロ波の周波数は2.45GHzとした。基板は、加熱
して300℃とし、成膜速度は、約5Å/秒で膜厚が1μ
mになるまで成膜した。 比較のため、同様のターゲット、基板を用いて同様の
条件でマグネトロンスパッタリングで複合酸化物超電導
薄膜を成膜しようとしたが、基板を加熱しない状態では
薄膜が形成されなかった。 次いで、得られた薄膜の抵抗および電流を測定するた
めサンプルを作製した。抵抗測定を行うサンプルは、基
板2上に形成された薄膜の両端部分に、さらに真空蒸着
で一対のAl電極を形成し、このAl電極にリード線をハン
ダ付けした。 臨界温度Tc並びにTcfの測定は、クライオスタット中
で液体ヘリウムに浸して一旦8Kまで冷却し、試料が超電
導を示すことを確認した後ヒータによって徐々に昇温
し、試料が超電導を失い始め、電気抵抗を示し始める温
度(Tcf)と、試料の超電導が消失して常態と同じ電気
抵抗を示す温度(Tc)とを測定した。また、臨界電流密
度Jcは、50Kで測定した。 Tc 69K Tcf 58K Jc 1.5×105A/cm2 上記のように、本発明の方法に従うと、成膜時に基板
を加熱せずとも、また成膜後の熱処理を行わなくても優
れた超電導特性を示す超電導薄膜を作成することが可能
である。従って、本発明の方法は、半導体素子等の配線
を超電導体で形成する場合にも応用できる。 発明の効果 以上詳述したように、本発明の方法に従うと、従来の
方法より基板温度を低く保ったまま特性の優れた複合酸
化物超電導薄膜が形成できる。これは、本発明の方法に
独特な電子サイクロトロン共鳴イオン源を用いたスパッ
タリングで初めて可能になったものである。本発明によ
り、Si、GaAs等の半導体素子の配線に複合酸化物超電導
体を用いることも可能になった。また、本発明を、超電
導体を薄膜素子として応用する分野、例えばジョセフソ
ン素子と呼ばれるマティソー(Matisoo)のスイッチン
グ素子やアナッカー(Anacker)のメモリー素子、さら
には超電導量子干渉計(SQUID)などにも利用すると効
果的である。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a superconducting thin film. More specifically, the present invention relates to a method for producing a superconducting thin film which has excellent superconducting properties and can be formed at low temperature and has good crystallinity. 2. Description of the Related Art The superconducting phenomenon, which is said to be a phase transition of electrons, is a phenomenon in which the electrical resistance of a conductor becomes zero under specific conditions, indicating complete diamagnetism. That is, under the superconductivity, even if a current flows through the superconductor, there is no power loss, and a high-density current continues to flow forever. For example, if superconducting technology is applied to power transmission, a power transmission loss of about 7%, which is currently caused by power transmission, can be significantly reduced. In addition, for applications as electromagnets for generating high magnetic fields, for example, in the field of power generation technology, together with MHD power generation and electric conductors, technology that advantageously promotes the realization of nuclear fusion reactions, which are said to consume more power than the amount of power generated for development It is expected as. In addition, as a power for magnetic levitation trains, electromagnetic propulsion vessels, etc.
It is expected to be used for R, pion therapy, high-energy physics experiments, etc. Apart from the use in the large-sized apparatus as described above, the superconducting material is used for producing various other superconducting elements.
A typical example is an element using the Josephson effect in which a quantum effect macroscopically appears by an applied current when weakly joining superconducting materials. Since the energy gap of the superconducting material is small, the tunnel junction type Josephson device is expected as a switching device with extremely high speed and low power consumption. In addition, since the Josephson effect on electromagnetic waves and magnetic fields appears as an accurate quantum phenomenon, it is expected that the Josephson element is used as an ultrasensitive sensor for magnetic fields, microwaves, radiation, and the like. Furthermore, as the degree of integration of electronic circuits increases, the power consumption per unit area reaches the limit of the cooling capacity. Therefore, the development of superconducting elements has been demanded for ultra-high-speed computers. On the other hand, despite various efforts, the superconducting critical temperature Tc of the superconducting material could not exceed 23K of Nb 3 Ge for a long time, but since the end of last year, (La, Ba) 2 CuO 4 or Sintered composite oxides such as [La, Sr] 2 CuO 4 have been discovered as superconducting materials having a high Tc, and the possibility of realizing non-low-temperature superconductivity has greatly increased. For these substances, 30-50K
A dramatically higher T C is observed compared to the conventional one.
Further, the Y-Ba-Cu-O-based composite oxide superconducting couple is 90K to 1K.
It is expected to be a 00K class superconductor. Problems to be Solved by the Invention The production of the thin film of the composite oxide superconductor described above has conventionally been performed by high frequency sputtering, magnetron sputtering, molecular beam epitaxy, or the like. However, the composite oxide superconductor thin film produced by these methods has a significantly lower TC than that of a sintered body having the same composition, and has a temperature and electric resistance at which superconductivity starts to show completely zero. The difference between the temperature and the temperature has become very large. Further, when a superconductor thin film is formed by the above method, it is difficult to apply the method to semiconductor wiring because the substrate is heated to about 600 ° C. or higher. Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method for producing a composite oxide superconducting thin film having excellent superconducting properties at a low temperature. According to the present invention, at least one element α selected from Group IIa elements of the periodic table II, at least one element β selected from Group IIIa elements of the periodic table, Law table Ib, II
b, IIIb, IVa, and sputtering using an electron cyclotron resonance ion source as an oxide target containing at least one element γ selected from Group VIII elements to form a thin oxide film on a substrate. A method for producing a superconducting thin film is provided. The raw material target of the superconductor thin film is represented by the general formula: (α 1−x β x ) γ y O z (where α, β, and γ are the elements defined above, and x is α
The atomic ratio of β to + β is 0.1 ≦ x ≦ 0.9, and y and z are 0.4 ≦ y ≦ 3 when (α 1−x β x ) is 1.
It is preferable that the composite oxide has a composition represented by the following formula: 0, 1 ≦ z ≦ 5. The superconducting thin film produced by the method of the present invention is composed of a composite oxide superconductor, and the composite oxide is considered to be mainly composed of a perovskite-type or pseudo-perovskite-type oxide. As the element α in the periodic table IIa contained in the superconducting thin film produced by the method of the present invention, Ba, Sr, Ca, Mg, Be and the like are preferable, and for example, Ba and Sr can be mentioned. 10 to 80% of α is 1 or 2 selected from Mg, Ca and Sr
It can also be replaced by a seed element. The periodic table II
Group Ia elements β include Y, La, Sc, Ce, Gd, Ho, E
r, Tm, Yb, Lu, etc. are preferable, and can be, for example, Y, La. Of these elements β, 10 to 80% is one or two elements selected from lanthanoid elements other than Sc or La Can be replaced by The element γ is generally Cu, but may be partially replaced with another element selected from the periodic table Ib, IIb, IIIb, IVa, and VIII groups, for example, Ti, V, and the like. it can. The method for producing a superconducting thin film of the present invention comprises the steps of: preparing at least one element α selected from Group a elements of the periodic table II;
Targets an oxide containing at least one element β selected from Group Ia elements and at least one element γ selected from Group Ib, IIb, IIIb, IVa, and VIII elements The main feature is that sputtering using an electron cyclotron resonance ion source is performed to form an oxide thin film on a substrate. Conventionally, in order to produce the above composite oxide superconducting thin film,
High-frequency sputtering, magnetron sputtering, or MBE (Molecular Beam Epitaxy) has been used with a target oxide prepared by sintering or the like as a target. However, the composite oxide superconductor thin film produced by these methods had extremely reduced superconductivity when compared with a sintered body having a similar composition. In order to produce the above composite oxide superconductor thin film by the conventional method, it is necessary to heat the substrate temperature to about 600 ° C. or higher. If the substrate temperature is lower than that, the energy required for the reaction on the substrate surface is not supplied.If deposited at a low temperature, the above composite oxide does not form a thin film, or even if a thin film is formed, No. Therefore, in order to produce a composite oxide superconductor thin film by a conventional method, the substrate must be heated to the above-mentioned temperature. It is considered that oxygen deficiency or the like becomes inappropriate and superconductivity is deteriorated. Further, when the substrate is heated to the above-mentioned temperature, the semiconductor is destroyed by heat, so that it was impossible to apply the above-mentioned composite oxide superconductor thin film to wiring of a semiconductor element. In the method of the present invention, electron cyclotron resonance (ECR)
Since sputtering is performed using an ion source, the above-described composite oxide superconductor thin film can be formed without heating the substrate. The composite oxide superconductor thin film produced by the method of the present invention has good crystallinity, and the substrate temperature during film formation is about 200 to 300 ° C., so that oxygen defects in the crystal are also appropriate. Therefore, the composite oxide superconductor produced by the method of the present invention has excellent superconducting properties. Furthermore, when a composite oxide superconducting thin film is produced by a conventional method, the thin film has poor superconducting properties and may not exhibit superconductivity at all unless heat treatment is performed in an oxygen-containing atmosphere after film formation. However, the thin film obtained by the method of the present invention is
Since the crystallinity and oxygen deficiency are appropriate, it is not always necessary to perform the heat treatment that has been conventionally required. However, by performing the above-described heat treatment, the superconductivity is further improved. Next, the apparatus used to carry out the method of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic view of a sputtering apparatus having an electron cyclotron resonance ion source used for producing a composite oxide superconducting thin film by the method of the present invention. The apparatus shown in FIG. 1 is an electron cyclotron resonance (ECR) ion source comprising a chamber 1, a substrate 2 placed in the chamber 1, a target 3, a magnetic coil 5 mounted on the upper part of the chamber 1, and a rectangular waveguide 7. Be composed. The chamber 1 is provided with an exhaust hole 6 for evacuating the inside to a vacuum. Further, the ECR ion source is also provided with the introduction hole 4 for introducing the gas serving as the ion source, and the cooling water passage 9 is further provided.
And an ion extraction electrode 10 is provided. In the following, a procedure for realizing the method of the present invention using the apparatus of FIG. 1 will be described. However, the position of the target substrate can be set at another place, and is not limited to the arrangement of FIG. . The substrate 2 and the target 3 are mounted in the chamber 1, and the inside of the chamber 1 and the ECR ion source are evacuated to a vacuum. Desired atmospheric gas and ion source gas are introduced into the chamber 1 and the ECR ion source through the gas introduction hole 3 to a predetermined pressure. After flowing the cooling water, microwaves are introduced from the rectangular waveguide 7 and the magnetic coil 5 is energized to perform sputtering. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following is an example of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited at all by the following disclosure. Example A composite oxide superconducting thin film was produced using the apparatus shown in FIG. Target 3, the La 2 O 3, SrCO 3 La, the molar ratio of Sr
LaSr 2 Cu obtained by mixing at a ratio of 1: 2 and mixing CuO in a molar ratio of La: Sr: C of 10% by weight in excess of an amount of 1: 2: 3 and sintering at 925 ° C.
A 3 O 7 sintered body block was used, and the (2) SrTiO 3 single crystal was used as the film formation surface for the substrate 2. After attaching the target 3 and the substrate 2 described above, the inside of the chamber 1 is evacuated to a vacuum, and 5.0 × 10 -2 Torr of Ar gas is added.
1.0 × 10 -2 Torr O 2 gas was introduced. Magnetic flux density 875 Gauss
The microwave frequency was 2.45 GHz. The substrate is heated to 300 ° C, the film formation rate is about 5Å / sec, and the film thickness is 1μ.
The film was formed until it reached m. For comparison, a composite oxide superconducting thin film was formed by magnetron sputtering under the same conditions using the same target and substrate, but no thin film was formed without heating the substrate. Then, a sample was prepared for measuring the resistance and current of the obtained thin film. In the sample for performing the resistance measurement, a pair of Al electrodes was further formed on both ends of the thin film formed on the substrate 2 by vacuum evaporation, and a lead wire was soldered to the Al electrode. The critical temperatures Tc and Tcf were measured by immersing the sample in liquid helium in a cryostat, cooling it to 8K, and then confirming that the sample showed superconductivity. And the temperature (Tc) at which the superconductivity of the sample disappears and exhibits the same electrical resistance as in the normal state was measured. The critical current density Jc was measured at 50K. Tc 69K Tcf 58K Jc 1.5 × 10 5 A / cm 2 As described above, according to the method of the present invention, excellent superconducting properties can be obtained without heating the substrate during film formation and without performing heat treatment after film formation. Can be produced. Therefore, the method of the present invention can also be applied to a case where a wiring of a semiconductor element or the like is formed of a superconductor. Effects of the Invention As described in detail above, according to the method of the present invention, a composite oxide superconducting thin film having excellent characteristics can be formed while keeping the substrate temperature lower than in the conventional method. This is possible for the first time by sputtering using an electron cyclotron resonance ion source unique to the method of the present invention. According to the present invention, it has become possible to use a complex oxide superconductor for wiring of a semiconductor element such as Si or GaAs. Further, the present invention is also applied to a field in which a superconductor is applied as a thin film element, for example, a switching element of Matisoo called Josephson element, a memory element of Anacker, and a superconducting quantum interferometer (SQUID). It is effective when used.

【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明の方法を実施するのに使用する電子サ
イクロトロン共鳴イオン源を用いたスパッタリング装置
の1例である。 〔主な参照番号〕 1……チャンバ、2……基板、 3……ターゲット、4……ガス導入孔、 5……磁気コイル、6……排気孔、 7……矩形導波管、8……プラズマ、 9……冷却水路、10……イオン引出し電極
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an example of a sputtering apparatus using an electron cyclotron resonance ion source used to carry out the method of the present invention. [Main reference numbers] 1... Chamber 2... Substrate 3... Target 4... Gas introduction hole 5... Magnetic coil 6. Exhaust hole 7. ... Plasma, 9 ... Cooling channel, 10 ... Ion extraction electrode

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−50167(JP,A) 特開 昭62−83463(JP,A) 電子情報通信学会技術研究報告 SC E87−20 87[137](1987),pp49 −54,「酸化物セラミクス超電導膜のス パッタリング法による作製」 JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 26[4](1987),pp L388−L 390,「Compositional and Structural Ana lyses for Optimizi ng the Preparation Conditions of Sup erconducting(La▲下1 ▼▲下−▼▲下x▼Sr▲下x▼)▲下 y▼CuO▲下4▼▲下−▼▲下δ▼ Films by Sputterin g」 JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 26[4](1987),pp L410−L 412「High Tc Thin Fi lms of (La▲下1▼▲下−▼ ▲下x▼M▲下x▼)▲下y▼ CuO ▲下4▼▲下−▼▲下δ▼ (M=S r,Ba,Ca)Prepared b y Sputtering」Continuation of front page    (56) References JP-A-60-50167 (JP, A)                 JP 62-83463 (JP, A)                 IEICE Technical Report SC               E87-2087 [137] (1987), pp49               −54, “Oxide ceramics superconducting film               Fabrication by puttering method "                 JAPANESE JOURNAL               OF APPLIED PHYSICS                 26 [4] (1987), pp L388-L               390, "Compositional               and Structural Ana               lyses for Optimizi               ng the Preparation                 Conditions of Sup               erconductor (La ▲ Lower 1               ▼ ▲ Lower- ▼ ▲ Lower x ▼ Sr ▲ Lower x ▼) ▲ Lower               y ▼ CuO ▲ 4 ▼ ▲ Lower- ▼ ▲ Lower δ ▼               Films by Sputterin               g "                 JAPANESE JOURNAL               OF APPLIED PHYSICS                 26 [4] (1987), pp L410-L               412 "High Tc Thin Fi               lms of (La ▲ lower 1 ▼ lower-▼               ▲ Lower x ▼ M ▲ Lower x ▼) ▲ Lower y ▼ CuO               ▲ Lower 4 ▼ ▲ Lower- ▼ ▲ Lower δ ▼ (M = S               r, Ba, Ca) Prepared b               y Sputtering "

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.周期律表II a族元素から選択された少なくとも1種
の元素α、周期律表III a族元素から選択された少なく
とも1種の元素β、周期律表1b、II b、III b、IV a、V
III族元素から選択された少なくとも1種の元素γを含
有する酸化物のターゲットに、電子サイクロトロン共鳴
イオン源で発生させたイオンを照射してスパッタリング
を行い、温度が200℃以上600℃未満である基板上に酸化
物の薄膜を形成することを特徴とする超電導薄膜の作製
方法。 2.上記超電導体薄膜の原料ターゲットが、 一般式;(α1-xβ)γyOz (但し、α、β、γは、上記定義の元素であり、xはα
+βに対するβの原子比で、0.1≦x≦0.9であり、yお
よびzは(α1-xβ)を1とした場合に0.4≦y≦3.
0、1≦z≦5となる原子比である)で表される組成の
酸化物であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載の超電導薄膜の作製方法。 3.上記ターゲットが、ペロブスカイト型の結晶構造を
有する酸化物であることを特徴とする特許請求の範囲第
2項に記載の超電導薄膜の作製方法。 4.上記ターゲットが、Ba、YおよびCuそれぞれの酸化
物または炭酸塩の粉末を混合して250〜1200℃の温度で
焼結したものであることを特徴とする特許請求の範囲第
1項〜第3項のいずれか1項に記載の超電導薄膜の作製
方法。 5.上記ターゲットの原子比Y/(Y+Ba)が0.06〜0.94
の範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第4項に
記載の超電導薄膜の作製方法。 6.上記ターゲットの原子比Y/(Y+Ba)が0.1〜0.4で
あることを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の超
電導薄膜の作製方法。 7.上記ターゲットが、Sr、LaおよびCuそれぞれの酸化
物または炭酸塩の粉末を混合して234〜1260℃の温度で
焼結したものであることを特徴とする特許請求の範囲第
1項〜第3項のいずれか1項に記載の超電導薄膜の作製
方法。 8.上記ターゲットの原子比Sr/(La+Sr)が0.03〜0.9
5の範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第7項
に記載の超電導薄膜の作製方法。 9.上記ターゲットの原子比Sr/(La+Sr)が0.05〜0.1
であることを特徴とする特許請求の範囲第8項に記載の
超電導薄膜の作製方法。 10.上記ターゲットが、焼結体の粉末であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項〜第9項のいずれか1項
に記載の超電導薄膜の作製方法。 11.上記ターゲットが、焼結体のブロックであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項〜第9項のいずれか
1項に記載の超電導薄膜の作製方法。 12.複数のターゲットを使用することを特徴とする特
許請求の範囲第1項〜第11項のいずれか1項に記載の超
電導薄膜の作製方法。 13.上記複数のターゲットの1個が、Cuからなること
を特徴とする特許請求の範囲第12項に記載の超電導薄膜
の作製方法。 14.上記複数のターゲットの1個が、Cuの酸化物から
なることを特徴とする特許請求の範囲第12項または第13
項に記載の超電導薄膜の作製方法。 15.上記スパッタリング雰囲気が、Ar、KrまたはXeの
内の1種以上の不活性ガスとO2を含むことを特徴とする
特許請求の範囲第1項〜第14項のいずれか1項に記載の
超電導薄膜の作製方法。
(57) [Claims] At least one element α selected from Group IIa elements of the periodic table, at least one element β selected from Group IIIa elements of the periodic table, Periodic Table 1b, IIb, IIIb, IVa, V
A target of an oxide containing at least one element γ selected from Group III elements is irradiated with ions generated by an electron cyclotron resonance ion source to perform sputtering, and the temperature is 200 ° C. or more and less than 600 ° C. A method for producing a superconducting thin film, comprising forming an oxide thin film on a substrate. 2. The raw material target of the superconducting thin film is represented by the following general formula: (α 1−x β x ) γ y O z (where α, β, and γ are the elements defined above, and x is α
The atomic ratio of β to + β is 0.1 ≦ x ≦ 0.9, and y and z are 0.4 ≦ y ≦ 3 when (α 1−x β x ) is 1.
2. The method for producing a superconducting thin film according to claim 1, wherein the oxide has a composition represented by the formula: 0, 1 ≦ z ≦ 5. 3. 3. The method according to claim 2, wherein the target is an oxide having a perovskite crystal structure. 4. 4. The target according to claim 1, wherein said target is obtained by mixing powders of oxides or carbonates of Ba, Y and Cu and sintering them at a temperature of 250 to 1200 ° C. Item 9. A method for producing a superconducting thin film according to any one of items. 5. The atomic ratio Y / (Y + Ba) of the above target is 0.06 to 0.94
The method for producing a superconducting thin film according to claim 4, characterized in that 6. The method for producing a superconducting thin film according to claim 5, wherein the atomic ratio Y / (Y + Ba) of the target is 0.1 to 0.4. 7. 4. The target according to claim 1, wherein the target is obtained by mixing powders of oxides or carbonates of Sr, La and Cu and sintering the mixture at a temperature of 234 to 1260 ° C. Item 9. A method for producing a superconducting thin film according to any one of items. 8. Atomic ratio Sr / (La + Sr) of the above target is 0.03 to 0.9
The method for producing a superconducting thin film according to claim 7, wherein the superconducting thin film is in the range of 5. 9. The atomic ratio Sr / (La + Sr) of the above target is 0.05-0.1
9. The method for producing a superconducting thin film according to claim 8, wherein: 10. The method for producing a superconducting thin film according to any one of claims 1 to 9, wherein the target is a powder of a sintered body. 11. The method for producing a superconducting thin film according to any one of claims 1 to 9, wherein the target is a block of a sintered body. 12. The method for producing a superconducting thin film according to any one of claims 1 to 11, wherein a plurality of targets are used. 13. 13. The method for producing a superconducting thin film according to claim 12, wherein one of the plurality of targets is made of Cu. 14. The one of the plurality of targets is made of an oxide of Cu.
A method for producing a superconducting thin film according to item. 15. The sputtering atmosphere, Ar, superconducting according to any one of the claims paragraph 1 - paragraph 14, which comprises a Kr or one or more inert gas and O 2 of the Xe How to make a thin film.
JP62204901A 1987-08-18 1987-08-18 Preparation method of superconducting thin film Expired - Fee Related JP2668532B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62204901A JP2668532B2 (en) 1987-08-18 1987-08-18 Preparation method of superconducting thin film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62204901A JP2668532B2 (en) 1987-08-18 1987-08-18 Preparation method of superconducting thin film

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6447084A JPS6447084A (en) 1989-02-21
JP2668532B2 true JP2668532B2 (en) 1997-10-27

Family

ID=16498269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62204901A Expired - Fee Related JP2668532B2 (en) 1987-08-18 1987-08-18 Preparation method of superconducting thin film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2668532B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR920006199B1 (en) * 1990-03-21 1992-08-01 한국과학기술연구원 Manufacturing method of high temperature super conductive thin film

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0765161B2 (en) * 1985-10-09 1995-07-12 松下電器産業株式会社 Method for manufacturing multi-component thin film

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 26[4](1987),pp L388−L390,「Compositional and Structural Analyses for Optimizing the Preparation Conditions of Superconducting(La▲下1▼▲下−▼▲下x▼Sr▲下x▼)▲下y▼CuO▲下4▼▲下−▼▲下δ▼ Films by Sputtering」
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 26[4](1987),pp L410−L412「High Tc Thin Films of (La▲下1▼▲下−▼▲下x▼M▲下x▼)▲下y▼ CuO▲下4▼▲下−▼▲下δ▼ (M=Sr,Ba,Ca)Prepared by Sputtering」
電子情報通信学会技術研究報告 SCE87−20 87[137](1987),pp49−54,「酸化物セラミクス超電導膜のスパッタリング法による作製」

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6447084A (en) 1989-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5814583A (en) Superconducting thin film and a method for preparing the same
EP0299879B1 (en) A superconducting thin film and a method for preparing the same
EP0301962B1 (en) A superconducting thin film and a method for preparing the same
EP0309294A2 (en) Method and apparatus for the manufacture of superconducting oxide materials
EP0292958B1 (en) Method for preparing thin film of compound oxide superconductor
EP0284489B1 (en) Process for depositing a superconducting thin film
US4900716A (en) Process for producing a compound oxide type superconducting material
JP2668532B2 (en) Preparation method of superconducting thin film
JP2501620B2 (en) Preparation method of superconducting thin film
JP2664070B2 (en) Preparation method of composite oxide superconducting thin film
JPH02167820A (en) Method for forming tl-base multiple oxide superconducting thin film
JP2529347B2 (en) Preparation method of superconducting thin film
JP2713343B2 (en) Superconducting circuit fabrication method
JP2603688B2 (en) Superconducting material reforming method
JPH0764678B2 (en) Method for producing superconducting thin film
EP0576284B1 (en) Metal oxide superconducting material and method of manufacturing the same
JP2502344B2 (en) Method for producing complex oxide superconductor thin film
JP2645730B2 (en) Superconducting thin film
JP2514685B2 (en) Superconducting material and manufacturing method thereof
JP2525852B2 (en) Preparation method of superconducting thin film
JP2567446B2 (en) Preparation method of superconducting thin film
JP2639510B2 (en) Preparation method of superconducting thin film
JP2501614B2 (en) Preparation method of superconducting thin film
JP2501616B2 (en) Preparation method of superconducting thin film
JP2778119B2 (en) Composite oxide superconducting thin film and method for forming the same

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees