JP2698858B2 - 酸化物超伝導体の成膜方法 - Google Patents
酸化物超伝導体の成膜方法Info
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-
- 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
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は酸化物超伝導体の成
膜方法、さらに詳細には酸化物薄膜の成長と、酸化物単
結晶の表面処理に関するものである。
膜方法、さらに詳細には酸化物薄膜の成長と、酸化物単
結晶の表面処理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および問題点】これまでの酸化物、特に超
伝導酸化物の薄膜の成長のほとんどに用いられている基
板結晶物質は、ＳｒＴｉＯ3、ＭｇＯなどであり、薄膜
化される超伝導酸化物との類似性が低い酸化物である
（文献１："Proceedings of the International Confer
ence on Materials and Mechanisms of Superconductiv
ity : High Temperature Superconductors 3", ed. M.T
achiki et al., Physica C 185-189 (1991) 1919-213
2）。
伝導酸化物の薄膜の成長のほとんどに用いられている基
板結晶物質は、ＳｒＴｉＯ3、ＭｇＯなどであり、薄膜
化される超伝導酸化物との類似性が低い酸化物である
（文献１："Proceedings of the International Confer
ence on Materials and Mechanisms of Superconductiv
ity : High Temperature Superconductors 3", ed. M.T
achiki et al., Physica C 185-189 (1991) 1919-213
2）。
【０００３】また、従来技術の一つとして、ＬａＳｒＧ
ａＯ4単結晶表面上でのＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7の薄膜成長であ
る（文献２：S.Hontsu et al., Appl/ Phys. Lett. 59
(22), P. 2886-2888 (1991)）。この方式では、薄膜物
質と基板物質の結晶構造が大きく異なっているために、
単結晶薄膜のエピタキシャル成長を実現できない。
ａＯ4単結晶表面上でのＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7の薄膜成長であ
る（文献２：S.Hontsu et al., Appl/ Phys. Lett. 59
(22), P. 2886-2888 (1991)）。この方式では、薄膜物
質と基板物質の結晶構造が大きく異なっているために、
単結晶薄膜のエピタキシャル成長を実現できない。
【０００４】もう一つの、類似技術として、Ｂｉ2Ｓｒ2
ＣａＣｕ2Ｏ8単結晶のＣｕＯ2面に平行な結晶表面上で
のＢｉ2Ｓｒ2ＣｕＯ6薄膜の成長がある（文献３："Proc
eedings of the International Conference on Materia
ls and Mechanisms of Superconductivity : High Temp
erature Superconductors 3", ed. M.Tachiki et al.,
Physica C 185-189 (1991) 198-203）。このような銅を
含む超伝導酸化物では、ＣｕＯ2面が電気伝導を担って
いると考えられているので、この方式では、電気的に活
性なＣｕＯ2面の端面が薄膜表面に露出しないために、
超伝導現象を生かした接合の作製に適さない。
ＣａＣｕ2Ｏ8単結晶のＣｕＯ2面に平行な結晶表面上で
のＢｉ2Ｓｒ2ＣｕＯ6薄膜の成長がある（文献３："Proc
eedings of the International Conference on Materia
ls and Mechanisms of Superconductivity : High Temp
erature Superconductors 3", ed. M.Tachiki et al.,
Physica C 185-189 (1991) 198-203）。このような銅を
含む超伝導酸化物では、ＣｕＯ2面が電気伝導を担って
いると考えられているので、この方式では、電気的に活
性なＣｕＯ2面の端面が薄膜表面に露出しないために、
超伝導現象を生かした接合の作製に適さない。
【０００５】
【発明の目的】本発明の目的は、酸化物超伝導体薄膜の
成長方向制御の困難を解決し、高品質の酸化物超伝導接
合の作製に不可欠な、電気的に活性でかつ平滑な表面を
有する酸化物超伝導体薄膜を提供することにある。
成長方向制御の困難を解決し、高品質の酸化物超伝導接
合の作製に不可欠な、電気的に活性でかつ平滑な表面を
有する酸化物超伝導体薄膜を提供することにある。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】上記問題点を解決する
ため、本発明による酸化物超伝導体の成膜方法は、Ｌａ
2-xＳｒxＣｕＯ4（０≦ｘ≦０．３）、Ｌｎ2-xＣｅxＣ
ｕＯ4（Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｐｒ）（（０≦ｘ≦０．２）、Ｌ
ａＳｒＧａＯ4、Ｌａ2-xＳｒxＮｉＯ4（０≦ｘ≦１）、
Ｌａ2-xＳｒxＣｏＯ4（０≦ｘ≦１）の単結晶の、Ｃｕ
Ｏ2面、ＧａＯ2面、ＮｉＯ2面、ＣｏＯ2面のいずれかに
垂直な結晶表面上に成膜を行なうことにより、ＣｕＯ2
面を薄膜表面に対して垂直に向けたＬａ2-xＳｒxＣｕＯ
4（０．０５≦ｘ≦０．２５）またはＬｎ2-xＣｅxＣｕ
Ｏ4（Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｐｒ）（（０．１３５≦ｘ≦０．１
８）の薄膜をホモまたはヘテロエピタキシャル成長させ
ることを特徴とする。
ため、本発明による酸化物超伝導体の成膜方法は、Ｌａ
2-xＳｒxＣｕＯ4（０≦ｘ≦０．３）、Ｌｎ2-xＣｅxＣ
ｕＯ4（Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｐｒ）（（０≦ｘ≦０．２）、Ｌ
ａＳｒＧａＯ4、Ｌａ2-xＳｒxＮｉＯ4（０≦ｘ≦１）、
Ｌａ2-xＳｒxＣｏＯ4（０≦ｘ≦１）の単結晶の、Ｃｕ
Ｏ2面、ＧａＯ2面、ＮｉＯ2面、ＣｏＯ2面のいずれかに
垂直な結晶表面上に成膜を行なうことにより、ＣｕＯ2
面を薄膜表面に対して垂直に向けたＬａ2-xＳｒxＣｕＯ
4（０．０５≦ｘ≦０．２５）またはＬｎ2-xＣｅxＣｕ
Ｏ4（Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｐｒ）（（０．１３５≦ｘ≦０．１
８）の薄膜をホモまたはヘテロエピタキシャル成長させ
ることを特徴とする。
【０００７】また、本発明の酸化物超伝導体の成膜方法
はＢｉ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+4（ｎ＝１、２、３）、
Ｔｌ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+4（ｎ＝１、２、３）また
はＴｌＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ9の単結晶の、ＣｕＯ2面に垂
直な結晶表面上に成膜を行なうことにより、ＣｕＯ2面
を薄膜表面に対して垂直に向けた同一の物質の薄膜をホ
モまたはヘテロエピタキシャル成長させることを特徴と
する。
はＢｉ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+4（ｎ＝１、２、３）、
Ｔｌ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+4（ｎ＝１、２、３）また
はＴｌＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ9の単結晶の、ＣｕＯ2面に垂
直な結晶表面上に成膜を行なうことにより、ＣｕＯ2面
を薄膜表面に対して垂直に向けた同一の物質の薄膜をホ
モまたはヘテロエピタキシャル成長させることを特徴と
する。
【０００８】さらに本発明による酸化物超伝導隊の成膜
方法はＴｌＳｒ2ＣａＣｕ2Ｏ7-x（０≦ｘ≦１）、Ｔｌ2
Ｂａ2ＣｕＯ6+x（０≦ｘ≦１）またはＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ
7-x（０≦ｘ≦１）の単結晶の、ＣｕＯ2面に垂直な結晶
表面上に成膜を行なうことにより、ＣｕＯ2面を薄膜表
面に対して垂直に向けたそれぞれｘの値以外は同一の物
質の薄膜をホモまたはヘテロエピタキシャル成長させる
ことを特徴とする。
方法はＴｌＳｒ2ＣａＣｕ2Ｏ7-x（０≦ｘ≦１）、Ｔｌ2
Ｂａ2ＣｕＯ6+x（０≦ｘ≦１）またはＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ
7-x（０≦ｘ≦１）の単結晶の、ＣｕＯ2面に垂直な結晶
表面上に成膜を行なうことにより、ＣｕＯ2面を薄膜表
面に対して垂直に向けたそれぞれｘの値以外は同一の物
質の薄膜をホモまたはヘテロエピタキシャル成長させる
ことを特徴とする。
【０００９】さらに本発明の酸化物超伝導体の成膜方法
は、ＢａＢｉＯ3、Ｂａ1-xＫxＢｉＯ3（０≦ｘ≦０．
５）、ＢａＢｉ1-xＰｂxＯ3（０≦ｘ≦１）、ＢａＳｂ
1-xＰｂxＯ3（０．５≦ｘ≦１）の単結晶表面上のいず
れかに成膜を行なうことにより、Ｂａ1-xＫxＢｉＯ
3（０．３≦ｘ≦０．５）、ＢａＢｉ1-xＰｂxＯ3（０．
６５≦ｘ≦１）またはＢａＳｂ1-xＰｂxＯ3（０．６５
≦ｘ≦１）の単結晶薄膜をホモまたはヘテロエピタキシ
ャル成長させることを特徴とする。
は、ＢａＢｉＯ3、Ｂａ1-xＫxＢｉＯ3（０≦ｘ≦０．
５）、ＢａＢｉ1-xＰｂxＯ3（０≦ｘ≦１）、ＢａＳｂ
1-xＰｂxＯ3（０．５≦ｘ≦１）の単結晶表面上のいず
れかに成膜を行なうことにより、Ｂａ1-xＫxＢｉＯ
3（０．３≦ｘ≦０．５）、ＢａＢｉ1-xＰｂxＯ3（０．
６５≦ｘ≦１）またはＢａＳｂ1-xＰｂxＯ3（０．６５
≦ｘ≦１）の単結晶薄膜をホモまたはヘテロエピタキシ
ャル成長させることを特徴とする。
【００１０】上述のような超伝導酸化物と基板物質の組
み合わせにしたがう薄膜成長はこれまで例を見ないもの
であった。
み合わせにしたがう薄膜成長はこれまで例を見ないもの
であった。
【００１１】本発明では、薄膜化する物質と同一もしく
は極めて類似の結晶構造を持つ物質の単結晶上に、超伝
導酸化物薄膜をエピタキシャル成長させる。しかも、薄
膜化の対象物質が銅を含む超伝導酸化物である場合に
は、基板結晶のＣｕＯ2面、ＧａＯ2面、ＮｉＯ2面また
はＣｏＯ2面に垂直な結晶表面上に成膜を行なう。この
２点が本発明の最も主要な特徴である。従来の技術と
は、薄膜成長を行なう基板物質とその基板面の方位の選
択が異なる。
は極めて類似の結晶構造を持つ物質の単結晶上に、超伝
導酸化物薄膜をエピタキシャル成長させる。しかも、薄
膜化の対象物質が銅を含む超伝導酸化物である場合に
は、基板結晶のＣｕＯ2面、ＧａＯ2面、ＮｉＯ2面また
はＣｏＯ2面に垂直な結晶表面上に成膜を行なう。この
２点が本発明の最も主要な特徴である。従来の技術と
は、薄膜成長を行なう基板物質とその基板面の方位の選
択が異なる。
【００１２】本発明をさらに詳しく説明する。
【００１３】本発明の第一の酸化物超伝導体の成膜方法
は、Ｌａ2-xＳｒxＣｕＯ4（０≦ｘ≦０．３）、Ｌｎ2-x
ＣｅxＣｕＯ4（Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｐｒ）（（０≦ｘ≦０．
２）、ＬａＳｒＧａＯ4、Ｌａ2-xＳｒxＮｉＯ4（０≦ｘ
≦１）、Ｌａ2-xＳｒxＣｏＯ4（０≦ｘ≦１）の単結晶
の、ＣｕＯ2面、ＧａＯ2面、ＮｉＯ2面、ＣｏＯ2面のい
ずれかに垂直な結晶表面上に成膜を行なうことにより、
ＣｕＯ2面を薄膜表面に対して垂直に向けたＬａ2-xＳｒ
xＣｕＯ4（０．０５≦ｘ≦０．２５）またはＬｎ2-xＣ
ｅxＣｕＯ4（Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｐｒ）（（０．１３５≦ｘ≦
０．１８）の薄膜をホモまたはヘテロエピタキシャル成
長させる。
は、Ｌａ2-xＳｒxＣｕＯ4（０≦ｘ≦０．３）、Ｌｎ2-x
ＣｅxＣｕＯ4（Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｐｒ）（（０≦ｘ≦０．
２）、ＬａＳｒＧａＯ4、Ｌａ2-xＳｒxＮｉＯ4（０≦ｘ
≦１）、Ｌａ2-xＳｒxＣｏＯ4（０≦ｘ≦１）の単結晶
の、ＣｕＯ2面、ＧａＯ2面、ＮｉＯ2面、ＣｏＯ2面のい
ずれかに垂直な結晶表面上に成膜を行なうことにより、
ＣｕＯ2面を薄膜表面に対して垂直に向けたＬａ2-xＳｒ
xＣｕＯ4（０．０５≦ｘ≦０．２５）またはＬｎ2-xＣ
ｅxＣｕＯ4（Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｐｒ）（（０．１３５≦ｘ≦
０．１８）の薄膜をホモまたはヘテロエピタキシャル成
長させる。
【００１４】上述のような列記した基板物質は成膜を行
なう酸化物超伝導体薄膜と同一または類似の結晶構造を
有しており、電気的に活性でかつ平滑な表面を有する酸
化物超伝導体を作製することができる。上記基板物質に
おいて、ｘの値範囲は相分離などが起こらず、単一な相
の結晶が得られるために選択された。また酸化物超伝導
体のｘの範囲は、前記酸化物が超伝導を生じるために選
択されている。なお、上記列挙した基板物質と酸化物超
伝導体の組み合わせは、それぞれ全ての組み合わせが可
能であることは明らかである。
なう酸化物超伝導体薄膜と同一または類似の結晶構造を
有しており、電気的に活性でかつ平滑な表面を有する酸
化物超伝導体を作製することができる。上記基板物質に
おいて、ｘの値範囲は相分離などが起こらず、単一な相
の結晶が得られるために選択された。また酸化物超伝導
体のｘの範囲は、前記酸化物が超伝導を生じるために選
択されている。なお、上記列挙した基板物質と酸化物超
伝導体の組み合わせは、それぞれ全ての組み合わせが可
能であることは明らかである。
【００１５】本発明の第二の酸化物超伝導体の成膜方法
は、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+4（ｎ＝１、２、
３）、Ｔｌ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+4（ｎ＝１、２、
３）、ＴｌＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ9、ＴｌＳｒ2ＣａＣｕ2Ｏ
7-x（０≦ｘ≦１）、Ｔｌ2Ｂａ2ＣｕＯ6+x（０≦ｘ≦
１）、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x（０≦ｘ≦１）の単結晶の、
ＣｕＯ2面に垂直な結晶表面上に成膜を行なうことによ
り、ＣｕＯ2面を薄膜表面に対して垂直に向けたそれぞ
れ同一またはｘの値以外は同一の物質の薄膜をホモまた
はヘテロエピタキシャル成長させることを特徴とする。
は、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+4（ｎ＝１、２、
３）、Ｔｌ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+4（ｎ＝１、２、
３）、ＴｌＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ9、ＴｌＳｒ2ＣａＣｕ2Ｏ
7-x（０≦ｘ≦１）、Ｔｌ2Ｂａ2ＣｕＯ6+x（０≦ｘ≦
１）、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x（０≦ｘ≦１）の単結晶の、
ＣｕＯ2面に垂直な結晶表面上に成膜を行なうことによ
り、ＣｕＯ2面を薄膜表面に対して垂直に向けたそれぞ
れ同一またはｘの値以外は同一の物質の薄膜をホモまた
はヘテロエピタキシャル成長させることを特徴とする。
【００１６】本発明の第二の成膜方法においては、同一
又はｘの値以外は同一の物質の薄膜を成長せしめる。こ
の場合も第一の成膜方法と同様の効果が得られる。上記
列挙した酸化物において、ｘ、ｎの範囲を逸脱すると、
所定の結晶を構成することが困難になる恐れがある。
又はｘの値以外は同一の物質の薄膜を成長せしめる。こ
の場合も第一の成膜方法と同様の効果が得られる。上記
列挙した酸化物において、ｘ、ｎの範囲を逸脱すると、
所定の結晶を構成することが困難になる恐れがある。
【００１７】本発明の第三の酸化物超伝導体の成膜方法
は、ＢａＢｉＯ3、Ｂａ1-xＫxＢｉＯ3（０≦ｘ≦０．
５）、ＢａＢｉ1-xＰｂxＯ3（０≦ｘ≦１）、ＢａＳｂ
1-xＰｂxＯ3（０．５≦ｘ≦１）の単結晶表面上のいず
れかに成膜を行なうことにより、Ｂａ1-xＫxＢｉＯ
3（０．３≦ｘ≦０．５）、ＢａＢｉ1-xＰｂxＯ3（０．
６５≦ｘ≦１）またはＢａＳｂ1-xＰｂxＯ3（０．６５
≦ｘ≦１）の単結晶薄膜をホモまたはヘテロエピタキシ
ャル成長させることを特徴とする。
は、ＢａＢｉＯ3、Ｂａ1-xＫxＢｉＯ3（０≦ｘ≦０．
５）、ＢａＢｉ1-xＰｂxＯ3（０≦ｘ≦１）、ＢａＳｂ
1-xＰｂxＯ3（０．５≦ｘ≦１）の単結晶表面上のいず
れかに成膜を行なうことにより、Ｂａ1-xＫxＢｉＯ
3（０．３≦ｘ≦０．５）、ＢａＢｉ1-xＰｂxＯ3（０．
６５≦ｘ≦１）またはＢａＳｂ1-xＰｂxＯ3（０．６５
≦ｘ≦１）の単結晶薄膜をホモまたはヘテロエピタキシ
ャル成長させることを特徴とする。
【００１８】上述のような列記した基板物質は成膜を行
なう酸化物超伝導体薄膜と同一または類似の結晶構造を
有しており、電気的に活性でかつ平滑な表面を有する酸
化物超伝導体を作製することができる。上記基板物質に
おいて、ｘの値範囲は相分離などが起こらず、単一な相
の結晶が得られるために選択された。また酸化物超伝導
体のｘの範囲は、前記酸化物が超伝導を生じるために選
択されている。なお、上記列挙した基板物質と酸化物超
伝導体の組み合わせは、それぞれ全ての組み合わせが可
能であることは明らかである。
なう酸化物超伝導体薄膜と同一または類似の結晶構造を
有しており、電気的に活性でかつ平滑な表面を有する酸
化物超伝導体を作製することができる。上記基板物質に
おいて、ｘの値範囲は相分離などが起こらず、単一な相
の結晶が得られるために選択された。また酸化物超伝導
体のｘの範囲は、前記酸化物が超伝導を生じるために選
択されている。なお、上記列挙した基板物質と酸化物超
伝導体の組み合わせは、それぞれ全ての組み合わせが可
能であることは明らかである。
【００１９】
【実施例１】図１は、実施例として、Ｐｒ2ＣｕＯ4単結
晶の（１１０）表面上にスパッタリングによって成長さ
せたＬａ1.84Ｓｒ0.16ＣｕＯ4超伝導薄膜のＸ線回折パ
ターンである。薄膜が（１１０）方向に強く配向してい
ることがわかる。このことは、この超伝導体の電気的に
活性なＣｕＯ2面が、基板面に垂直な方向を向いている
ことを示している。
晶の（１１０）表面上にスパッタリングによって成長さ
せたＬａ1.84Ｓｒ0.16ＣｕＯ4超伝導薄膜のＸ線回折パ
ターンである。薄膜が（１１０）方向に強く配向してい
ることがわかる。このことは、この超伝導体の電気的に
活性なＣｕＯ2面が、基板面に垂直な方向を向いている
ことを示している。
【００２０】図２は、薄膜と基板それぞれの（１１０）
面からのＸ線回折ピーク強度の試料方向依存性である。
この図から、薄膜の結晶配向の度合いが基板のそれに近
いことがわかる。
面からのＸ線回折ピーク強度の試料方向依存性である。
この図から、薄膜の結晶配向の度合いが基板のそれに近
いことがわかる。
【００２１】図３には、この超伝導薄膜の電気抵抗率の
温度変化を示した。薄膜の電気抵抗率が２２Ｋ以下の温
度で消失しており、この薄膜が良好な超伝導特性を有す
ることがわかる。
温度変化を示した。薄膜の電気抵抗率が２２Ｋ以下の温
度で消失しており、この薄膜が良好な超伝導特性を有す
ることがわかる。
【００２２】図４は、薄膜の（１１４）面からの反射に
対応するＸ線回折ピーク強度の試料方向依存性であり、
薄膜結晶が薄膜表面に平行な平面内に関しても整列して
いることを示している。このことから、単結晶に近い薄
膜が得られていることがわかる。
対応するＸ線回折ピーク強度の試料方向依存性であり、
薄膜結晶が薄膜表面に平行な平面内に関しても整列して
いることを示している。このことから、単結晶に近い薄
膜が得られていることがわかる。
【００２３】図５では、二つの垂直な電流方向について
の、薄膜の電気抵抗率の温度変化が比較されている。こ
のに方向についての薄膜の電気抵抗率の違いが１５０Ｋ
の温度で１２０倍であることがわかる。この値は、この
超伝導物質の単結晶で観測されている１７０倍という値
に近いものであり、得られた薄膜が単結晶に近いことを
示している。
の、薄膜の電気抵抗率の温度変化が比較されている。こ
のに方向についての薄膜の電気抵抗率の違いが１５０Ｋ
の温度で１２０倍であることがわかる。この値は、この
超伝導物質の単結晶で観測されている１７０倍という値
に近いものであり、得られた薄膜が単結晶に近いことを
示している。
【００２４】以上のことから、この実施例では、ＣｕＯ
2面を薄膜表面に垂直に向けた超伝導酸化物Ｌａ1.84Ｓ
ｒ0.16ＣｕＯ4の単結晶に近い薄膜が得られたことがわ
かる。
2面を薄膜表面に垂直に向けた超伝導酸化物Ｌａ1.84Ｓ
ｒ0.16ＣｕＯ4の単結晶に近い薄膜が得られたことがわ
かる。
【００２５】
【実施例２】図６は、実施例として、ＬａＳｒＧａＯ4
単結晶の（１００）表面上にスパッタリングによって成
長させたＬａ1.84Ｓｒ0.16ＣｕＯ4薄膜のＸ線回折パタ
ーンである。薄膜が（１００）方向に強く配向している
ことがわかる。
単結晶の（１００）表面上にスパッタリングによって成
長させたＬａ1.84Ｓｒ0.16ＣｕＯ4薄膜のＸ線回折パタ
ーンである。薄膜が（１００）方向に強く配向している
ことがわかる。
【００２６】
【発明の効果】近年、高温酸化物超伝導体の出現によ
り、種々の分野でこの新材料に対する応用の期待が高ま
っている。その中で、電子デバイス応用に向けては、半
導体の歴史が示したように、良質な異種接合の形成とそ
の界面を介した電子伝導現象の制御が第一義的な重要性
を持つ。このことはすでに既存の超伝導体における、ト
ンネル接合、ジョセフソン接合、マイクロブリッジなど
の例によって明らかである。しかし、ここで問題となる
のは、酸化物超伝導体では一般に接合作製の前提となる
電気特性の劣化のない平滑な表面を得ることができてい
ない事実である。本発明では、酸化物超伝導体の薄膜
を、同一もしくは類似物質の単結晶表面上にホモエピタ
キシャル成長させることにより、平滑性に優れた表面を
得るとともに、特に銅を含む酸化物超伝導体について
は、電気的に活性なＣｕＯ2面を基板表面に垂直に向け
ることによって電気特性および超伝導特性に優れた表面
を作りだすことができる。こうして得られた酸化物超伝
導体表面は、良質な各種接合作製を可能にすることによ
り、本物質のエレクトロニクス応用の基礎を拓くととも
に、接合を用いた超伝導機構の研究を大きく前進させる
ものである。
り、種々の分野でこの新材料に対する応用の期待が高ま
っている。その中で、電子デバイス応用に向けては、半
導体の歴史が示したように、良質な異種接合の形成とそ
の界面を介した電子伝導現象の制御が第一義的な重要性
を持つ。このことはすでに既存の超伝導体における、ト
ンネル接合、ジョセフソン接合、マイクロブリッジなど
の例によって明らかである。しかし、ここで問題となる
のは、酸化物超伝導体では一般に接合作製の前提となる
電気特性の劣化のない平滑な表面を得ることができてい
ない事実である。本発明では、酸化物超伝導体の薄膜
を、同一もしくは類似物質の単結晶表面上にホモエピタ
キシャル成長させることにより、平滑性に優れた表面を
得るとともに、特に銅を含む酸化物超伝導体について
は、電気的に活性なＣｕＯ2面を基板表面に垂直に向け
ることによって電気特性および超伝導特性に優れた表面
を作りだすことができる。こうして得られた酸化物超伝
導体表面は、良質な各種接合作製を可能にすることによ
り、本物質のエレクトロニクス応用の基礎を拓くととも
に、接合を用いた超伝導機構の研究を大きく前進させる
ものである。
【図１】Ｐｒ2ＣｕＯ4単結晶（１１０）面に成長させた
Ｌａ1.84Ｓｒ0.16ＣｕＯ4超伝導薄膜のＸ線回折パター
ンである。
Ｌａ1.84Ｓｒ0.16ＣｕＯ4超伝導薄膜のＸ線回折パター
ンである。
【図２】上記薄膜および基板結晶の（１１０）回折ピー
ク強度の試料方向依存性を示す図である。
ク強度の試料方向依存性を示す図である。
【図３】上記薄膜の電気抵抗率の温度依存性を示す図で
ある。
ある。
【図４】上記薄膜の（１１４）回折ピーク強度の試料方
向依存性を示す図である。
向依存性を示す図である。
【図５】上記薄膜の二つの互いに垂直な電流方向に対す
る電気抵抗率の温度変化を示す図である。
る電気抵抗率の温度変化を示す図である。
【図６】ＬａＳｒＧａＯ4単結晶（１００）面上に成長
させたＬａ1.84Ｓｒ0.16ＣｕＯ4薄膜のＸ線回折パター
ン図である。
させたＬａ1.84Ｓｒ0.16ＣｕＯ4薄膜のＸ線回折パター
ン図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 14/08 ＺＡＡ Ｃ２３Ｃ 14/08 ＺＡＡ Ｈ０１Ｂ 12/00 ＺＡＡ Ｈ０１Ｂ 12/00 ＺＡＡ Ｈ０１Ｌ 39/24 ＺＡＡ Ｈ０１Ｌ 39/24 ＺＡＡＢ
Claims (4)
- 【請求項１】Ｌａ2-xＳｒxＣｕＯ4（０≦ｘ≦０．
３）、Ｌｎ2-xＣｅxＣｕＯ4（Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｐｒ）
（（０≦ｘ≦０．２）、ＬａＳｒＧａＯ4、Ｌａ2-xＳｒ
xＮｉＯ4（０≦ｘ≦１）またはＬａ2-xＳｒxＣｏＯ
4（０≦ｘ≦１）の単結晶の、ＣｕＯ2面、ＧａＯ2面、
ＮｉＯ2面またはＣｏＯ2面のいずれかに垂直な結晶表面
上に成膜を行なうことにより、ＣｕＯ2面を薄膜表面に
対して垂直に向けたＬａ2-xＳｒxＣｕＯ4（０．０５≦
ｘ≦０．２５）またはＬｎ2-xＣｅxＣｕＯ4（Ｌｎ＝Ｎ
ｄ、Ｐｒ）（（０．１３５≦ｘ≦０．１８）の薄膜をホ
モまたはヘテロエピタキシャル成長させることを特徴と
する酸化物超伝導体の成膜方法。 - 【請求項２】Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+4（ｎ＝１、
２、３）、Ｔｌ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+4（ｎ＝１、
２、３）またはＴｌＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ9の単結晶の、Ｃ
ｕＯ2面に垂直な結晶表面上に成膜を行なうことによ
り、ＣｕＯ2面を薄膜表面に対して垂直に向けた同一の
物質の薄膜をホモまたはヘテロエピタキシャル成長させ
ることを特徴とする酸化物超伝導体の成膜方法。 - 【請求項３】ＴｌＳｒ2ＣａＣｕ2Ｏ7-x（０≦ｘ≦
１）、Ｔｌ2Ｂａ2ＣｕＯ6+x（０≦ｘ≦１）またはＹＢ
ａ2Ｃｕ3Ｏ7-x（０≦ｘ≦１）の単結晶の、ＣｕＯ2面に
垂直な結晶表面上に成膜を行なうことにより、ＣｕＯ2
面を薄膜表面に対して垂直に向けたそれぞれｘの値以外
は同一の物質の薄膜をホモまたはヘテロエピタキシャル
成長させることを特徴とする酸化物超伝導体の成膜方
法。 - 【請求項４】ＢａＢｉＯ3、Ｂａ1-xＫxＢｉＯ3（０≦ｘ
≦０．５）、ＢａＢｉ1-xＰｂxＯ3（０≦ｘ≦１）また
はＢａＳｂ1-xＰｂxＯ3（０．５≦ｘ≦１）の単結晶表
面上のいずれかに成膜を行なうことにより、Ｂａ1-xＫx
ＢｉＯ3（０．３≦ｘ≦０．５）、ＢａＢｉ1-xＰｂxＯ3
（０．６５≦ｘ≦１）またはＢａＳｂ1-xＰｂxＯ
3（０．６５≦ｘ≦１）の単結晶薄膜をホモまたはヘテ
ロエピタキシャル成長させることを特徴とする酸化物超
伝導体の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4084630A JP2698858B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 酸化物超伝導体の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4084630A JP2698858B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 酸化物超伝導体の成膜方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05254992A JPH05254992A (ja) | 1993-10-05 |
| JP2698858B2 true JP2698858B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=13836008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4084630A Expired - Lifetime JP2698858B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 酸化物超伝導体の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2698858B2 (ja) |
-
1992
- 1992-03-06 JP JP4084630A patent/JP2698858B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05254992A (ja) | 1993-10-05 |
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