JP2809553B2 - 酸化物超電導体薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導体薄膜の製造方法Info
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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
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、臨界温度を制御できる
酸化物超電導体薄膜の製造方法に関する。
酸化物超電導体薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸化物超電導体の重要な特性の一つであ
る臨界温度を制御することは、酸化物超電導体を種々の
分野に適用するために必要である。従来、酸化物超電導
体の臨界温度の制御は、酸化物超電導体の組成式におけ
る各サイトの元素を置換する割合を制御することにより
行われる。各サイトの元素を置換する方法としては、通
常、原料物質の配合において置換元素を含む原料を加え
る方法、得られた酸化物成形体にドーパントをドーピン
グする方法等が採用される。
る臨界温度を制御することは、酸化物超電導体を種々の
分野に適用するために必要である。従来、酸化物超電導
体の臨界温度の制御は、酸化物超電導体の組成式におけ
る各サイトの元素を置換する割合を制御することにより
行われる。各サイトの元素を置換する方法としては、通
常、原料物質の配合において置換元素を含む原料を加え
る方法、得られた酸化物成形体にドーパントをドーピン
グする方法等が採用される。
【０００３】一方、M.G.Smith らは、Nature,Vol.351,5
49-551において、正方晶のＳｒ1-yＮｄy ＣｕＯ2 であ
るバルク材料を超電導体化したことを報告している。す
なわち、Ｓｒ1-y Ｎｄy ＣｕＯ2 酸化物超電導体を次の
ようにして製造する。まず、原料物質であるＳｒＣ
Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、およびＣｕ金属を目的とする化学組
成比になるように硝酸に溶解して硝酸塩を作製する。こ
の硝酸塩を６００℃、１時間加熱し、秤量し、それらを
分解し、これを粉砕混合し、再び６００℃、３時間仮焼
する。その後、これを粉砕混合し、所望形状に成形して
成形体を得る。次いで、この成形体に９２５℃、１２〜
１６時間の熱処理を施して焼成し、その後、これに約１
０００℃、２５kbar、０．５時間の高圧処理を施してＳ
ｒ1-y ＮｄyＣｕＯ2 酸化物超電導体を得る。
49-551において、正方晶のＳｒ1-yＮｄy ＣｕＯ2 であ
るバルク材料を超電導体化したことを報告している。す
なわち、Ｓｒ1-y Ｎｄy ＣｕＯ2 酸化物超電導体を次の
ようにして製造する。まず、原料物質であるＳｒＣ
Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、およびＣｕ金属を目的とする化学組
成比になるように硝酸に溶解して硝酸塩を作製する。こ
の硝酸塩を６００℃、１時間加熱し、秤量し、それらを
分解し、これを粉砕混合し、再び６００℃、３時間仮焼
する。その後、これを粉砕混合し、所望形状に成形して
成形体を得る。次いで、この成形体に９２５℃、１２〜
１６時間の熱処理を施して焼成し、その後、これに約１
０００℃、２５kbar、０．５時間の高圧処理を施してＳ
ｒ1-y ＮｄyＣｕＯ2 酸化物超電導体を得る。
【０００４】このＳｒ1-y Ｎｄy ＣｕＯ2 酸化物超電導
体の臨界温度を制御する場合も、元素の置換割合を制御
することにより行わなければならない。
体の臨界温度を制御する場合も、元素の置換割合を制御
することにより行わなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、元素の
置換割合を制御する方法では、酸化物超電導体の結晶構
造を保持しながら単位サイトに置換できる元素数に制限
があるために、置換元素を含む原料の最大配合量やドー
パントの最大ドーピング量が制限されてしまう。このた
め、臨界温度の上限が決まってしまい、より高い臨界温
度を得ることができない。また、この方法では、高圧条
件、高酸素圧力条件下で処理等の複雑な処理を行わなけ
ればならないので製造プロセスの効率が悪い。
置換割合を制御する方法では、酸化物超電導体の結晶構
造を保持しながら単位サイトに置換できる元素数に制限
があるために、置換元素を含む原料の最大配合量やドー
パントの最大ドーピング量が制限されてしまう。このた
め、臨界温度の上限が決まってしまい、より高い臨界温
度を得ることができない。また、この方法では、高圧条
件、高酸素圧力条件下で処理等の複雑な処理を行わなけ
ればならないので製造プロセスの効率が悪い。
【０００６】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、元素置換を行うことなしに、所望の臨界温度を有
する酸化物超電導体薄膜を容易に得ることができる酸化
物超電導体薄膜の製造方法を提供することを目的とす
る。
あり、元素置換を行うことなしに、所望の臨界温度を有
する酸化物超電導体薄膜を容易に得ることができる酸化
物超電導体薄膜の製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、薄膜形成
法において下地膜の結晶の格子定数を制御することによ
り、酸化物超電導体の結晶の格子定数を下地膜の結晶の
格子定数に近づけることができることを見出だした。例
えば、下地膜の結晶の格子定数、特にａ軸長を長くする
と、下地膜上に形成される酸化物超電導体薄膜は、バル
クプロセスでは作製不可能であった格子定数の結晶を有
するものとなる。したがって、バルクプロセスでは得ら
れないレベルの臨界温度を有する酸化物超電導体薄膜を
得ることができる。このように、本発明者らは、酸化物
超電導体の臨界温度が下地膜の結晶の格子定数に影響さ
れることを利用して本発明をするに至った。
法において下地膜の結晶の格子定数を制御することによ
り、酸化物超電導体の結晶の格子定数を下地膜の結晶の
格子定数に近づけることができることを見出だした。例
えば、下地膜の結晶の格子定数、特にａ軸長を長くする
と、下地膜上に形成される酸化物超電導体薄膜は、バル
クプロセスでは作製不可能であった格子定数の結晶を有
するものとなる。したがって、バルクプロセスでは得ら
れないレベルの臨界温度を有する酸化物超電導体薄膜を
得ることができる。このように、本発明者らは、酸化物
超電導体の臨界温度が下地膜の結晶の格子定数に影響さ
れることを利用して本発明をするに至った。
【０００８】すなわち、本発明は、基板上に、下記一般
式（１）で表わされ、結晶構造が正方晶であり、格子定
数がａ軸において０．３８５〜０．４１０nm、ｃ軸にお
いて０．３１０〜０．３５０nmの整数倍である酸化物超
電導体からなる薄膜を形成する酸化物超電導体薄膜の製
造方法において、前記酸化物超電導体の結晶の格子定数
に近似した格子定数を有する結晶からなる膜をエピタキ
シャル成長により基板上に形成する工程と、前記膜上に
下記一般式（１）で表わされ、結晶構造が正方晶である
酸化物超電導体からなる薄膜を薄膜形成法により形成す
る工程と、を具備することを特徴とする酸化物超電導体
薄膜の製造方法を提供する。
式（１）で表わされ、結晶構造が正方晶であり、格子定
数がａ軸において０．３８５〜０．４１０nm、ｃ軸にお
いて０．３１０〜０．３５０nmの整数倍である酸化物超
電導体からなる薄膜を形成する酸化物超電導体薄膜の製
造方法において、前記酸化物超電導体の結晶の格子定数
に近似した格子定数を有する結晶からなる膜をエピタキ
シャル成長により基板上に形成する工程と、前記膜上に
下記一般式（１）で表わされ、結晶構造が正方晶である
酸化物超電導体からなる薄膜を薄膜形成法により形成す
る工程と、を具備することを特徴とする酸化物超電導体
薄膜の製造方法を提供する。
【０００９】 Ａ1-x Ｂx ＣｕＯy …一般式（１） （ＡはＣａ，Ｓｒ，Ｂａのうちの少なくとも一つを示
し、Ｂは希土類元素のうちの少なくとも一つを示し、ｘ
は０〜０．５、ｙは１．９５〜２．３０である）ここ
で、基板上にエピタキシャル成長させる材料としては、
エピタキショル膜上に形成される酸化物超電導体材料と
の化学的性質や結晶構造が類似しているものが好まし
い。このような材料として、ペロブスカイト型の酸化物
またはこれに類似した酸化物もしくはフッ化物であっ
て、格子定数が０．３８５〜０．４１０nm程度のものが
挙げられる。例えば、Ｓｒ1-x Ｂａx ＴｉＯ3 、（Ｌ
ｎ，Ｌｎ´）2 ＣｕＯ4 （Ｌｎ，Ｌｎ´は希土類元素を
示す）は、組成と格子定数との間に相関関係があるので
好ましい材料である。
し、Ｂは希土類元素のうちの少なくとも一つを示し、ｘ
は０〜０．５、ｙは１．９５〜２．３０である）ここ
で、基板上にエピタキシャル成長させる材料としては、
エピタキショル膜上に形成される酸化物超電導体材料と
の化学的性質や結晶構造が類似しているものが好まし
い。このような材料として、ペロブスカイト型の酸化物
またはこれに類似した酸化物もしくはフッ化物であっ
て、格子定数が０．３８５〜０．４１０nm程度のものが
挙げられる。例えば、Ｓｒ1-x Ｂａx ＴｉＯ3 、（Ｌ
ｎ，Ｌｎ´）2 ＣｕＯ4 （Ｌｎ，Ｌｎ´は希土類元素を
示す）は、組成と格子定数との間に相関関係があるので
好ましい材料である。
【００１０】基板材料としては、表面上にエピタキシャ
ル成長させることができるものであれば特に限定されな
い。例えば、表面が（１００）面であるＳｒＴｉＯ3 等
を用いることができる。
ル成長させることができるものであれば特に限定されな
い。例えば、表面が（１００）面であるＳｒＴｉＯ3 等
を用いることができる。
【００１１】薄膜形成法としては、スパッタリング法、
レーザ蒸着法、ＭＢＥ（MolecularBeam Epitaxy）法、
ＣＶＤ法等を用いることができる。
レーザ蒸着法、ＭＢＥ（MolecularBeam Epitaxy）法、
ＣＶＤ法等を用いることができる。
【００１２】なお、酸化物超電導体において、結晶のｃ
軸の格子定数が０．３１０〜０．３５０nmの整数倍であ
るものは、結晶の繰り返し単位がｃ軸方向で０．３１０
〜０．３５０nmの複数倍であるものを含む意味である。
軸の格子定数が０．３１０〜０．３５０nmの整数倍であ
るものは、結晶の繰り返し単位がｃ軸方向で０．３１０
〜０．３５０nmの複数倍であるものを含む意味である。
【００１３】
【作用】本発明の酸化物超電導体薄膜の製造方法におい
ては、あらかじめ基板上に結晶構造が正方晶である酸化
物超電導体の結晶の格子定数に近似した格子定数を有す
る結晶からなる膜をエピタキシャル成長により形成し、
その後、膜上にこの一般式で表わされ、結晶構造が正方
晶である酸化物超電導体からなる薄膜を形成している。
ては、あらかじめ基板上に結晶構造が正方晶である酸化
物超電導体の結晶の格子定数に近似した格子定数を有す
る結晶からなる膜をエピタキシャル成長により形成し、
その後、膜上にこの一般式で表わされ、結晶構造が正方
晶である酸化物超電導体からなる薄膜を形成している。
【００１４】基板上に形成するエピタキシャル膜の結晶
の格子定数を、所望の臨界温度を有し、酸化物超電導体
の結晶の格子定数に近似するように設定することによ
り、エピタキシャル膜上に形成された酸化物超電導体の
結晶の格子定数がエピタキシャル膜の結晶の格子定数に
近づく。したがって、酸化物超電導体の結晶の格子定数
をあらかじめ調節する必要がない。また、酸化物超電導
体層を設けた後にドーピング処理、バルクプロセスで採
用される高圧処理等の複雑な処理をする必要がなくな
る。
の格子定数を、所望の臨界温度を有し、酸化物超電導体
の結晶の格子定数に近似するように設定することによ
り、エピタキシャル膜上に形成された酸化物超電導体の
結晶の格子定数がエピタキシャル膜の結晶の格子定数に
近づく。したがって、酸化物超電導体の結晶の格子定数
をあらかじめ調節する必要がない。また、酸化物超電導
体層を設けた後にドーピング処理、バルクプロセスで採
用される高圧処理等の複雑な処理をする必要がなくな
る。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して具体
的に説明する。
的に説明する。
【００１６】一般式（１）で表わされる酸化物超電導体
の臨界温度が、その酸化物超電導体の結晶の格子定数に
依存することを以下のようにして確認した。
の臨界温度が、その酸化物超電導体の結晶の格子定数に
依存することを以下のようにして確認した。
【００１７】まず、表面が（１００）面であるＳｒＴｉ
Ｏ3 基板上に、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy の組成（ｘ＝０
〜０．３）を有する種々の焼結ペレットをターゲットと
し、ＡｒＦエキシマレーザアブレーションにより、Ｓｒ
1-x Ｎｄx ＣｕＯy 薄膜を形成した。このとき、基板温
度を６５０℃、酸素圧力を２０mTorr 、レーザ出力を
１．５mJ／cm2 、ターゲットと基板との間の距離を５０
mmとした。得られたそれぞれのＳｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy
薄膜をＸ線回折により解析し、その結果に基づいて格子
定数を測定した。図１にＳｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy の格子
定数と組成との関係を示す。また、前記M.G.Smith らの
バルクプロセスにより得られたそれぞれのＳｒ1-x Ｎｄ
x ＣｕＯy （ｘ＝０〜０．３）の格子定数を併記する。
Ｏ3 基板上に、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy の組成（ｘ＝０
〜０．３）を有する種々の焼結ペレットをターゲットと
し、ＡｒＦエキシマレーザアブレーションにより、Ｓｒ
1-x Ｎｄx ＣｕＯy 薄膜を形成した。このとき、基板温
度を６５０℃、酸素圧力を２０mTorr 、レーザ出力を
１．５mJ／cm2 、ターゲットと基板との間の距離を５０
mmとした。得られたそれぞれのＳｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy
薄膜をＸ線回折により解析し、その結果に基づいて格子
定数を測定した。図１にＳｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy の格子
定数と組成との関係を示す。また、前記M.G.Smith らの
バルクプロセスにより得られたそれぞれのＳｒ1-x Ｎｄ
x ＣｕＯy （ｘ＝０〜０．３）の格子定数を併記する。
【００１８】図１に示すように、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯ
y 薄膜の格子定数は、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy バルクと
同様に、ａ軸長が単調増加し、ｃ軸長が単調減少してい
る。しかしながら、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy 薄膜の場
合、そのａ軸長は、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy バルクの場
合に比べて、基板材料であるＳｒＴｉＯ3 の結晶のａ軸
長に影響される。すなわち、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy 薄
膜の結晶のａ軸長が、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy バルクの
結晶のａ軸長より、ＳｒＴｉＯ3 の結晶のａ軸長に近く
なっている。したがって、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy 薄膜
の結晶のａ軸長は比較的短くなり、それに伴いその結晶
のｃ軸長が比較的長くなる。
y 薄膜の格子定数は、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy バルクと
同様に、ａ軸長が単調増加し、ｃ軸長が単調減少してい
る。しかしながら、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy 薄膜の場
合、そのａ軸長は、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy バルクの場
合に比べて、基板材料であるＳｒＴｉＯ3 の結晶のａ軸
長に影響される。すなわち、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy 薄
膜の結晶のａ軸長が、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy バルクの
結晶のａ軸長より、ＳｒＴｉＯ3 の結晶のａ軸長に近く
なっている。したがって、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy 薄膜
の結晶のａ軸長は比較的短くなり、それに伴いその結晶
のｃ軸長が比較的長くなる。
【００１９】また、それぞれのＳｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy
薄膜およびＳｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯyバルクについて臨界
温度を調べた。図２にＳｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy の臨界温
度と組成との関係を示す。図２に示すように、ｘ＝０．
１５のとき、Ｓｒ1-x ＮｄxＣｕＯy バルクでは臨界温
度４０Ｋを示し、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy 薄膜では臨界
温度２６Ｋを示した。これは、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy
薄膜の結晶のａ軸長がＳｒＴｉＯ3 の結晶のａ軸長に影
響されたためであると考えられる。
薄膜およびＳｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯyバルクについて臨界
温度を調べた。図２にＳｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy の臨界温
度と組成との関係を示す。図２に示すように、ｘ＝０．
１５のとき、Ｓｒ1-x ＮｄxＣｕＯy バルクでは臨界温
度４０Ｋを示し、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy 薄膜では臨界
温度２６Ｋを示した。これは、Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy
薄膜の結晶のａ軸長がＳｒＴｉＯ3 の結晶のａ軸長に影
響されたためであると考えられる。
【００２０】以上のように、基板上に作製される一般式
Ａ1-x Ｂx ＣｕＯy で表わされる酸化物超電導体の結晶
の格子定数は、基板材料の結晶の格子定数に影響され、
この酸化物超電導体の臨界温度は、その酸化物超電導体
の格子定数に依存していることがわかる。すなわち、こ
のタイプの酸化物超電導体の臨界温度は、その酸化物超
電導体を堆積させる下地材料の結晶の格子定数を調節す
ることにより制御できることがわかった。
Ａ1-x Ｂx ＣｕＯy で表わされる酸化物超電導体の結晶
の格子定数は、基板材料の結晶の格子定数に影響され、
この酸化物超電導体の臨界温度は、その酸化物超電導体
の格子定数に依存していることがわかる。すなわち、こ
のタイプの酸化物超電導体の臨界温度は、その酸化物超
電導体を堆積させる下地材料の結晶の格子定数を調節す
ることにより制御できることがわかった。
【００２１】次に、本発明の実験例について説明する。
【００２２】まず、図３に示すように、表面が（１０
０）面であるＳｒＴｉＯ3 基板１上にＳｒ1-y Ｂａy Ｔ
ｉＯ3 をＲＦマグネトロンスパッタリングにより厚さ１
００nmのエピタキシャル膜２を形成した。なお、ＲＦマ
グネトロンスパッタリングは、外径９０mmのＳｒ1-y Ｂ
ａy ＴｉＯ3 焼結ペレットをターゲットとし、基板温度
６５０℃、スパッタリング装置内の圧力５mTorr 、ター
ゲットと基板との間隔４５mm、ＲＦ電力１００Ｗ、導入
ガスＡｒ＋５０％Ｏ2 、処理時間３０分の条件で行っ
た。このようにして組成式Ｓｒ1-y Ｂａy ＴｉＯ3 のｙ
を０〜１．０まで変えてそれぞれＳｒＴｉＯ3 基板１上
に成膜した。成膜されたエピタキシャル膜２を室温下で
Ｘ線回折により解析し、その結果に基づいて格子定数を
測定した。図４にエピタキシャル膜２の結晶のａ軸長と
組成との関係を示す。図４に示すように、Ｓｒ1-y Ｂａ
y ＴｉＯ3 の結晶のａ軸長は、Ｓｒ1-y Ｂａy ＴｉＯ3
のｙが大きくなる、すなわちＢａ量が多くなるにつれて
長くなることがわかる（０．３９０４（ｙ＝０）〜０．
３９８８（ｙ＝１．０））。
０）面であるＳｒＴｉＯ3 基板１上にＳｒ1-y Ｂａy Ｔ
ｉＯ3 をＲＦマグネトロンスパッタリングにより厚さ１
００nmのエピタキシャル膜２を形成した。なお、ＲＦマ
グネトロンスパッタリングは、外径９０mmのＳｒ1-y Ｂ
ａy ＴｉＯ3 焼結ペレットをターゲットとし、基板温度
６５０℃、スパッタリング装置内の圧力５mTorr 、ター
ゲットと基板との間隔４５mm、ＲＦ電力１００Ｗ、導入
ガスＡｒ＋５０％Ｏ2 、処理時間３０分の条件で行っ
た。このようにして組成式Ｓｒ1-y Ｂａy ＴｉＯ3 のｙ
を０〜１．０まで変えてそれぞれＳｒＴｉＯ3 基板１上
に成膜した。成膜されたエピタキシャル膜２を室温下で
Ｘ線回折により解析し、その結果に基づいて格子定数を
測定した。図４にエピタキシャル膜２の結晶のａ軸長と
組成との関係を示す。図４に示すように、Ｓｒ1-y Ｂａ
y ＴｉＯ3 の結晶のａ軸長は、Ｓｒ1-y Ｂａy ＴｉＯ3
のｙが大きくなる、すなわちＢａ量が多くなるにつれて
長くなることがわかる（０．３９０４（ｙ＝０）〜０．
３９８８（ｙ＝１．０））。
【００２３】次いで、それぞれのエピタキシャル膜２上
にＳｒ0.8 Ｎｄ0.2 ＣｕＯx をＲＦマグネトロンスパッ
タリングにより酸化物超電導体薄膜３を形成した。外径
９０mmのＳｒ0.8 Ｎｄ0.2 ＣｕＯx 焼結ペレットをター
ゲットとし、基板温度６５０℃、スパッタリング装置内
の圧力１．２mTorr 、ターゲットと基板との間隔４５m
m、ＲＦ電力１００Ｗ、導入ガスＡｒまたはＡｒ＋５％
Ｏ2 、処理時間１時間の条件で行った。形成された酸化
物超電導体薄膜３を室温下でＸ線回折により解析し、そ
の結果に基づいて格子定数を測定した。
にＳｒ0.8 Ｎｄ0.2 ＣｕＯx をＲＦマグネトロンスパッ
タリングにより酸化物超電導体薄膜３を形成した。外径
９０mmのＳｒ0.8 Ｎｄ0.2 ＣｕＯx 焼結ペレットをター
ゲットとし、基板温度６５０℃、スパッタリング装置内
の圧力１．２mTorr 、ターゲットと基板との間隔４５m
m、ＲＦ電力１００Ｗ、導入ガスＡｒまたはＡｒ＋５％
Ｏ2 、処理時間１時間の条件で行った。形成された酸化
物超電導体薄膜３を室温下でＸ線回折により解析し、そ
の結果に基づいて格子定数を測定した。
【００２４】図５に酸化物超電導体薄膜３の結晶の格子
定数および臨界温度と組成との関係を示す。Ｓｒ0.8 Ｎ
ｄ0.2 ＣｕＯx はｃ軸配向を示した。また、図５から明
らかなように、Ｓｒ0.8 Ｎｄ0.2 ＣｕＯx の結晶のａ軸
長は、エピタキシャル膜を構成するＳｒ1-y Ｂａy Ｔｉ
Ｏ3 のｙが大きくなる、すなわちＢａ量が多くなるにつ
れて長くなることがわかる。また、これに伴い、Ｓｒ
0.8 Ｎｄ0.2 ＣｕＯx の結晶のｃ軸長は、エピタキシャ
ル膜を構成するＳｒ1-y Ｂａy ＴｉＯ3 のｙが大きくな
るにつれて短くなることがわかる。
定数および臨界温度と組成との関係を示す。Ｓｒ0.8 Ｎ
ｄ0.2 ＣｕＯx はｃ軸配向を示した。また、図５から明
らかなように、Ｓｒ0.8 Ｎｄ0.2 ＣｕＯx の結晶のａ軸
長は、エピタキシャル膜を構成するＳｒ1-y Ｂａy Ｔｉ
Ｏ3 のｙが大きくなる、すなわちＢａ量が多くなるにつ
れて長くなることがわかる。また、これに伴い、Ｓｒ
0.8 Ｎｄ0.2 ＣｕＯx の結晶のｃ軸長は、エピタキシャ
ル膜を構成するＳｒ1-y Ｂａy ＴｉＯ3 のｙが大きくな
るにつれて短くなることがわかる。
【００２５】さらに、それぞれの酸化物超電導体の臨界
温度を測定したところ、エピタキシャル膜を構成するＳ
ｒ1-y Ｂａy ＴｉＯ3 のｙが大きくなるにつれて高くな
ることが確認された。したがって、エピタキシャル膜を
構成するＳｒ1-y Ｂａy ＴｉＯ3 の組成を制御すること
によってエピタキシャル膜上に形成される酸化物超電導
体の臨界温度を制御することができることが分かった。
温度を測定したところ、エピタキシャル膜を構成するＳ
ｒ1-y Ｂａy ＴｉＯ3 のｙが大きくなるにつれて高くな
ることが確認された。したがって、エピタキシャル膜を
構成するＳｒ1-y Ｂａy ＴｉＯ3 の組成を制御すること
によってエピタキシャル膜上に形成される酸化物超電導
体の臨界温度を制御することができることが分かった。
【００２６】
【発明の効果】以上説明した如く本発明の酸化物超電導
体薄膜の製造方法は、元素置換を行うことなしに、所望
の臨界温度を有する酸化物超電導体薄膜を容易に得るこ
とができるものである。本発明の方法によれば、従来の
バルク法では得られなかったレベルの臨界温度を有する
酸化物超電導体薄膜を得ることができる。
体薄膜の製造方法は、元素置換を行うことなしに、所望
の臨界温度を有する酸化物超電導体薄膜を容易に得るこ
とができるものである。本発明の方法によれば、従来の
バルク法では得られなかったレベルの臨界温度を有する
酸化物超電導体薄膜を得ることができる。
【図１】Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy （０〜０．３）におけ
る格子定数と組成との関係を示すグラフ。
る格子定数と組成との関係を示すグラフ。
【図２】Ｓｒ1-x Ｎｄx ＣｕＯy （０〜０．３）におけ
る臨界温度と組成との関係を示すグラフ。
る臨界温度と組成との関係を示すグラフ。
【図３】本発明の方法により得られた酸化物超電導体薄
膜を説明するための断面図。
膜を説明するための断面図。
【図４】エピタキシャル膜を構成するＳｒ1-y Ｂａy Ｔ
ｉＯ3 （０〜１．０）におけるａ軸長と組成との関係を
示すグラフ。
ｉＯ3 （０〜１．０）におけるａ軸長と組成との関係を
示すグラフ。
【図５】エピタキシャル膜を構成するＳｒ1-y Ｂａy Ｔ
ｉＯ3 （０〜１．０）における臨界温度および格子定数
と組成との関係を示すグラフ。
ｉＯ3 （０〜１．０）における臨界温度および格子定数
と組成との関係を示すグラフ。
１…ＳｒＴｉＯ3 基板、２…エピタキシャル膜、３…酸
化物超電導体薄膜。
化物超電導体薄膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 391004481 財団法人国際超電導産業技術研究センタ ー 東京都港区新橋５丁目34番３号 栄進開 発ビル６階 (72)発明者 山本 潔 東京都江東区東雲一丁目14番３号 財団 法人 国際超電導産業技術研究センター 超電導工学研究所内 (72)発明者 杉井 信之 東京都江東区東雲一丁目14番３号 財団 法人 国際超電導産業技術研究センター 超電導工学研究所内 (72)発明者 久保 光一 東京都江東区東雲一丁目14番３号 財団 法人 国際超電導産業技術研究センター 超電導工学研究所内 (72)発明者 市川 路晴 東京都江東区東雲一丁目14番３号 財団 法人 国際超電導産業技術研究センター 超電導工学研究所内 (72)発明者 山内 尚雄 東京都江東区東雲一丁目14番３号 財団 法人 国際超電導産業技術研究センター 超電導工学研究所内 (56)参考文献 特開 平２−275702（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C01G 1/00 - 57/00 C30B 1/00 - 35/00 H01B 12/00 H01L 39/00 - 39/24
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に、下記一般式（１）で表わさ
れ、結晶構造が正方晶であり、格子定数がａ軸において
０．３８５〜０．４１０nm、ｃ軸において０．３１０〜
０．３５０nmの整数倍である酸化物超電導体からなる薄
膜を形成する酸化物超電導体薄膜の製造方法において、 前記酸化物超電導体の結晶の格子定数に近似した格子定
数を有する結晶からなる膜をエピタキシャル成長により
基板上に形成する工程と、 前記膜上に下記一般式（１）で表わされ、結晶構造が正
方晶である酸化物超電導体からなる薄膜を薄膜形成法に
より形成する工程と、を具備することを特徴とする酸化
物超電導体の製造方法。 Ａ1-x Ｂx ＣｕＯy …一般式（１） （ＡはＣａ，Ｓｒ，Ｂａのうちの少なくとも一つを示
し、Ｂは希土類元素のうちの少なくとも一つを示し、ｘ
は０〜０．５、ｙは１．９５〜２．３０である） - 【請求項２】 前記基板として表面が（１００）面であ
るＳｒＴｉＯ3 を用い、前記エピタキシャル膜としてＳ
ｒ1-x Ｂａx ＴｉＯ3 膜を用いる請求項１記載の酸化物
超電導体の製造方法。 - 【請求項３】 前記基板として表面が（１００）面であ
るＳｒＴｉＯ3 を用い、前記エピタキシャル膜として
（Ｌｎ，Ｌｎ´）2 ＣｕＯ4 （Ｌｎ，Ｌｎ´は希土類元
素を示す）膜を用いる請求項１記載の酸化物超電導体の
製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4106717A JP2809553B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 酸化物超電導体薄膜の製造方法 |
| EP93106750A EP0567159A1 (en) | 1992-04-24 | 1993-04-26 | Method of manufacturing an oxide superconductor thin film |
| US08/347,847 US5468806A (en) | 1992-04-24 | 1994-12-01 | Method of manufacturing an oxide superconductor thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4106717A JP2809553B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 酸化物超電導体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05301714A JPH05301714A (ja) | 1993-11-16 |
| JP2809553B2 true JP2809553B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=14440711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4106717A Expired - Fee Related JP2809553B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 酸化物超電導体薄膜の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0567159A1 (ja) |
| JP (1) | JP2809553B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016204189A (ja) * | 2015-04-20 | 2016-12-08 | 株式会社村田製作所 | 誘電体薄膜 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0276746B1 (en) * | 1987-01-30 | 1994-07-13 | Hitachi, Ltd. | Superconducting device |
-
1992
- 1992-04-24 JP JP4106717A patent/JP2809553B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-04-26 EP EP93106750A patent/EP0567159A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0567159A1 (en) | 1993-10-27 |
| JPH05301714A (ja) | 1993-11-16 |
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