JP3353871B2 - 酸化物超電導体薄膜積層体及び酸化物超電導体薄膜積層体の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導体薄膜積層体及び酸化物超電導体薄膜積層体の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジョセフソン素子
などの電子素子等の用途に有用な酸化物超電導体薄膜積
層体及び酸化物超電導体薄膜積層体の製造方法に関する
ものである。
などの電子素子等の用途に有用な酸化物超電導体薄膜積
層体及び酸化物超電導体薄膜積層体の製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、酸化物超電導体の一種として、
Ｙ：Ｂａ：Ｃｕの原子比が実質上１：２：３である銅酸
化物超電導体（一般に１２３型超電導体と呼ぶ）、ＹＢ
ａ2 Ｃｕ 3 Ｏ7-z が知られている。この酸化物超電導体
は層状結晶構造であるので、強い電気伝導特性の異方性
を有している。
Ｙ：Ｂａ：Ｃｕの原子比が実質上１：２：３である銅酸
化物超電導体（一般に１２３型超電導体と呼ぶ）、ＹＢ
ａ2 Ｃｕ 3 Ｏ7-z が知られている。この酸化物超電導体
は層状結晶構造であるので、強い電気伝導特性の異方性
を有している。
【０００３】超電導ジェセフソン素子の製造分野に於い
ては、その強い電気伝導特性の異方性を利用して、１２
３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜上に薄い絶縁体薄膜
を積層し、さらにその上に１２３型超電導体のａ軸配向
単結晶薄膜を積層するＳＩＳ型ジョセフソン素子の開発
が進められている。しかし、この積層構造では、１２３
型超電導体と絶縁体薄膜の原子が成膜時の高い温度によ
り相互に拡散し、そのために積層界面の電気伝導特性が
大きく変化して、性能の良好なＳＩＳ型ジョセフソン素
子の開発は困難であった。
ては、その強い電気伝導特性の異方性を利用して、１２
３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜上に薄い絶縁体薄膜
を積層し、さらにその上に１２３型超電導体のａ軸配向
単結晶薄膜を積層するＳＩＳ型ジョセフソン素子の開発
が進められている。しかし、この積層構造では、１２３
型超電導体と絶縁体薄膜の原子が成膜時の高い温度によ
り相互に拡散し、そのために積層界面の電気伝導特性が
大きく変化して、性能の良好なＳＩＳ型ジョセフソン素
子の開発は困難であった。
【０００４】そこで、原子の相互拡散のないＳＩＳ型ジ
ョセフソン素子を低温で作製するための新しい積層構造
と製造方法の開発が要請されていた。
ョセフソン素子を低温で作製するための新しい積層構造
と製造方法の開発が要請されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
で原子の相互拡散のない低温で１２３型超電導体のａ軸
配向単結晶薄膜を用いたＳＩＳ型ジョセフソン素子は作
製できていない。それは以下の理由によると考えられ
る。即ち、１２３型超電導体が超電導特性を有するには
ある特定の格子定数を有することが必要である。一般
に、１２３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜は単結晶基
板上でエピタキシャル成長させて作られるため、基板の
格子定数とのミスマッチングから生じる格子歪みにより
１２３型超電導体の格子定数が変化しそのため超電導特
性が低下する。特に、低温で成膜すると１２３型超電導
体の格子定数は単結晶基板の格子定数に近くなるため、
超電導特性が大きく低下してしまうのである。
で原子の相互拡散のない低温で１２３型超電導体のａ軸
配向単結晶薄膜を用いたＳＩＳ型ジョセフソン素子は作
製できていない。それは以下の理由によると考えられ
る。即ち、１２３型超電導体が超電導特性を有するには
ある特定の格子定数を有することが必要である。一般
に、１２３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜は単結晶基
板上でエピタキシャル成長させて作られるため、基板の
格子定数とのミスマッチングから生じる格子歪みにより
１２３型超電導体の格子定数が変化しそのため超電導特
性が低下する。特に、低温で成膜すると１２３型超電導
体の格子定数は単結晶基板の格子定数に近くなるため、
超電導特性が大きく低下してしまうのである。
【０００６】したがって、本発明の目的は、低温でも単
結晶基板の格子定数の影響を受けず、高い超電動特性の
１２３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜を備えた積層体
とその製造方法を提供することにある。
結晶基板の格子定数の影響を受けず、高い超電動特性の
１２３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜を備えた積層体
とその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明者等は、鋭意研究の結果、下記特定構造の薄
膜積層体が上記目的に適合することを知り本発明を完成
するに至った。即ち、本発明によれば、ＭｇＯ（１０
０）単結晶基板と、該基板上に形成された下記組成式 Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の数、ｙはゼロ乃至１の数であ
る）で表される酸化物のｃ軸配向単結晶薄膜と該ｃ軸配
向単結晶薄膜上に形成された下記組成式 ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃至１の数である）で表される酸化物超電導
体のａ軸配向単結晶薄膜とからなることを特徴とする酸
化物超電導体薄膜積層体が提供される。
に、本発明者等は、鋭意研究の結果、下記特定構造の薄
膜積層体が上記目的に適合することを知り本発明を完成
するに至った。即ち、本発明によれば、ＭｇＯ（１０
０）単結晶基板と、該基板上に形成された下記組成式 Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の数、ｙはゼロ乃至１の数であ
る）で表される酸化物のｃ軸配向単結晶薄膜と該ｃ軸配
向単結晶薄膜上に形成された下記組成式 ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃至１の数である）で表される酸化物超電導
体のａ軸配向単結晶薄膜とからなることを特徴とする酸
化物超電導体薄膜積層体が提供される。
【０００８】又、本発明によれば、ＭｇＯ（１００）単
結晶基板を、基板温度５００℃〜１３００℃に維持し
て、酸素分圧１０ｍＴｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒで熱処理
し、その後、この基板上に、基板温度を５００℃〜８５
０℃に維持して、スパッタ堆積法により、下記組成式 Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の数、ｙはゼロ乃至１の数であ
る）で表される酸化物から成るｃ軸配向単結晶薄膜を積
層し、その薄膜の上に、基板温度を４５０℃〜７５０℃
に維持して、スパッタ堆積法により、下記組成式 ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃至１の数である）で表される酸化物超電導
体から成るａ軸配向単結晶薄膜を積層することを特徴と
する酸化物超電導体薄膜積層体の製造方法が提供され
る。
結晶基板を、基板温度５００℃〜１３００℃に維持し
て、酸素分圧１０ｍＴｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒで熱処理
し、その後、この基板上に、基板温度を５００℃〜８５
０℃に維持して、スパッタ堆積法により、下記組成式 Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の数、ｙはゼロ乃至１の数であ
る）で表される酸化物から成るｃ軸配向単結晶薄膜を積
層し、その薄膜の上に、基板温度を４５０℃〜７５０℃
に維持して、スパッタ堆積法により、下記組成式 ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃至１の数である）で表される酸化物超電導
体から成るａ軸配向単結晶薄膜を積層することを特徴と
する酸化物超電導体薄膜積層体の製造方法が提供され
る。
【０００９】本発明の酸化物超電導体薄膜積層体は、Ｍ
ｇＯ（１００）単結晶基板と、該基板上に形成された式
Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の
数、ｙはゼロ乃至１の数である）の酸化物のｃ軸配向単
結晶薄膜と、該ｃ軸配向単結晶薄膜上に形成された式Ｙ
Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃至１の数である）の酸
化物超電導体のａ軸配向単結晶薄膜よりなる。好ましく
は、ｃ軸配向単結晶薄膜は３乃至１００ｎｍの厚みを有
し、ａ軸配向単結晶薄膜は１０乃至１０００ｎｍの厚み
を有する。
ｇＯ（１００）単結晶基板と、該基板上に形成された式
Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の
数、ｙはゼロ乃至１の数である）の酸化物のｃ軸配向単
結晶薄膜と、該ｃ軸配向単結晶薄膜上に形成された式Ｙ
Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃至１の数である）の酸
化物超電導体のａ軸配向単結晶薄膜よりなる。好ましく
は、ｃ軸配向単結晶薄膜は３乃至１００ｎｍの厚みを有
し、ａ軸配向単結晶薄膜は１０乃至１０００ｎｍの厚み
を有する。
【００１０】この酸化物超電導体薄膜積層体は好適に
は、ＭｇＯ（１００）単結晶基板を用い、該基板の温度
を５００℃〜１３００℃に維持して、酸素分圧１０ｍＴ
ｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒで熱処理し、その後、この基板上
に、基板温度を５００℃〜８５０℃に維持して、スパッ
タ堆積法により、式Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘ
はゼロ乃至０．８の数、ｙはゼロ乃至１の数である）の
酸化物から成るｃ軸配向単結晶薄膜を３乃至１００ｎｍ
の厚みに積層し、その薄膜の上に、基板温度を４５０℃
〜７５０℃に維持して、スパッタ堆積法により、式ＹＢ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z（ｚはゼロ乃至１の数である）の酸化
物超電導体から成るａ軸配向単結晶薄膜を１０乃至１０
００ｎｍの厚みに積層して作製される。
は、ＭｇＯ（１００）単結晶基板を用い、該基板の温度
を５００℃〜１３００℃に維持して、酸素分圧１０ｍＴ
ｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒで熱処理し、その後、この基板上
に、基板温度を５００℃〜８５０℃に維持して、スパッ
タ堆積法により、式Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘ
はゼロ乃至０．８の数、ｙはゼロ乃至１の数である）の
酸化物から成るｃ軸配向単結晶薄膜を３乃至１００ｎｍ
の厚みに積層し、その薄膜の上に、基板温度を４５０℃
〜７５０℃に維持して、スパッタ堆積法により、式ＹＢ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z（ｚはゼロ乃至１の数である）の酸化
物超電導体から成るａ軸配向単結晶薄膜を１０乃至１０
００ｎｍの厚みに積層して作製される。
【００１１】低温で、基板の格子定数の影響を受けない
１２３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜を積層するため
には、基板と１２３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜の
間に歪みを緩和させる層が必要である。従来の技術で
は、この緩和層を基板上にエピタキシャル成長させた
り、または格子定数がある任意の値しか有しない結晶を
用いていたため、基板からの歪みを完全に緩和すること
はできず、低温、特に６００℃以下で高い超電導特性を
有する１２３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜を作製す
ることはできなかった。
１２３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜を積層するため
には、基板と１２３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜の
間に歪みを緩和させる層が必要である。従来の技術で
は、この緩和層を基板上にエピタキシャル成長させた
り、または格子定数がある任意の値しか有しない結晶を
用いていたため、基板からの歪みを完全に緩和すること
はできず、低温、特に６００℃以下で高い超電導特性を
有する１２３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜を作製す
ることはできなかった。
【００１２】それに対し、本発明では基板をＭｇＯ（１
００）単結晶に限定し、緩和層を式Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃ
ｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の数、ｙはゼロ乃至１
の数である）で表される特定のｃ軸配向薄膜とし、１２
３型超電導体を式ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z（ｚはゼロ乃至
１の数である）から成る特定ａ軸配向薄膜とすることに
より、ＭｇＯ（１００）単結晶基板と結晶方位のそろっ
たａ軸配向薄膜を作製でき、さらにＭｇＯ（１００）単
結晶基板とｃ軸配向薄膜の間に発生する結晶格子のミス
フィット転移によりＭｇＯ（１００）単結晶からの格子
歪みがａ軸配向単結晶薄膜層に影響を及ぼさないもので
ある。この歪緩和層としての該ｃ軸配向薄膜層は、１２
３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜の積層条件により酸
素量が変化して格子定数が変化するため、緩和層による
１２３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜への歪みを引き
起こさず、６００℃以下の低温の成膜温度でも超電導特
性の良好な１２３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜を積
層することができる。
００）単結晶に限定し、緩和層を式Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃ
ｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の数、ｙはゼロ乃至１
の数である）で表される特定のｃ軸配向薄膜とし、１２
３型超電導体を式ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z（ｚはゼロ乃至
１の数である）から成る特定ａ軸配向薄膜とすることに
より、ＭｇＯ（１００）単結晶基板と結晶方位のそろっ
たａ軸配向薄膜を作製でき、さらにＭｇＯ（１００）単
結晶基板とｃ軸配向薄膜の間に発生する結晶格子のミス
フィット転移によりＭｇＯ（１００）単結晶からの格子
歪みがａ軸配向単結晶薄膜層に影響を及ぼさないもので
ある。この歪緩和層としての該ｃ軸配向薄膜層は、１２
３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜の積層条件により酸
素量が変化して格子定数が変化するため、緩和層による
１２３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜への歪みを引き
起こさず、６００℃以下の低温の成膜温度でも超電導特
性の良好な１２３型超電導体のａ軸配向単結晶薄膜を積
層することができる。
【００１３】本発明において、該緩和層として式Ｎｄ
1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の数、
ｙはゼロ乃至１の数である）で表される特定ｃ軸配向単
結晶薄膜を選択し、１２３型超電導体のａ軸配向単結晶
薄膜として式ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ 7-z （ｚはゼロ乃至１の
数である）で表される特定単結晶薄膜を組み合わせるこ
とによる利点は次の通りである。
1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の数、
ｙはゼロ乃至１の数である）で表される特定ｃ軸配向単
結晶薄膜を選択し、１２３型超電導体のａ軸配向単結晶
薄膜として式ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ 7-z （ｚはゼロ乃至１の
数である）で表される特定単結晶薄膜を組み合わせるこ
とによる利点は次の通りである。
【００１４】即ち、緩和層としての必要条件である１２
３型超電導体と同様の格子定数を有し、酸素量の変化に
より格子定数が変化する物質としては、同じ１２３型超
電導体が最適である。しかしながら一般に、ＭｇＯ（１
００）単結晶基板上に１２３型超電導体のｃ軸配向単結
晶薄膜を積層することはできても１２３型超電導体のａ
軸配向単結晶薄膜を該基板上に直接積層することはむず
かしい。そのために、緩和層は１２３型超電導体のｃ軸
配向単結晶薄膜とすることが考えられるが、このとき、
前記超電導特性の良好な１２３型超電導体のａ軸配向単
結晶薄膜層を得るには緩和層と親和性が良く、且つ格子
定数の整合性のよいものを用いることが重要となる。本
発明に於いては、緩和層として超電導特性の優れた１２
３型超電導体と同様の格子定数を有し、酸素量の変化に
より格子定数が変化する緩和層に上記特定のｃ軸配向薄
膜を選択し、これに１２３型超電導体のａ軸配向単結晶
薄膜として緩和層と親和性が良く、格子定数の整合性の
よい式ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃至１の数であ
る）で表される特定単結晶薄膜を組み合わせることによ
り、格子定数の整合性の良い積層膜を作製することがで
きたものである。
３型超電導体と同様の格子定数を有し、酸素量の変化に
より格子定数が変化する物質としては、同じ１２３型超
電導体が最適である。しかしながら一般に、ＭｇＯ（１
００）単結晶基板上に１２３型超電導体のｃ軸配向単結
晶薄膜を積層することはできても１２３型超電導体のａ
軸配向単結晶薄膜を該基板上に直接積層することはむず
かしい。そのために、緩和層は１２３型超電導体のｃ軸
配向単結晶薄膜とすることが考えられるが、このとき、
前記超電導特性の良好な１２３型超電導体のａ軸配向単
結晶薄膜層を得るには緩和層と親和性が良く、且つ格子
定数の整合性のよいものを用いることが重要となる。本
発明に於いては、緩和層として超電導特性の優れた１２
３型超電導体と同様の格子定数を有し、酸素量の変化に
より格子定数が変化する緩和層に上記特定のｃ軸配向薄
膜を選択し、これに１２３型超電導体のａ軸配向単結晶
薄膜として緩和層と親和性が良く、格子定数の整合性の
よい式ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃至１の数であ
る）で表される特定単結晶薄膜を組み合わせることによ
り、格子定数の整合性の良い積層膜を作製することがで
きたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の酸化物超電導体薄膜積層
体の構造の一例を示す図１において、この積層体１は、
ＭｇＯ（１００）単結晶基板２と、この基板２の表面に
形成された式Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ
乃至０．８の数、ｙはゼロ乃至１の数である）で表され
る酸化物から成るｃ軸配向単結晶薄膜の緩和層３と、そ
の上に形成された式ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃
至１の数である）で表される酸化物超電導体のａ軸配向
単結晶薄膜４とからなる。
体の構造の一例を示す図１において、この積層体１は、
ＭｇＯ（１００）単結晶基板２と、この基板２の表面に
形成された式Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ
乃至０．８の数、ｙはゼロ乃至１の数である）で表され
る酸化物から成るｃ軸配向単結晶薄膜の緩和層３と、そ
の上に形成された式ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃
至１の数である）で表される酸化物超電導体のａ軸配向
単結晶薄膜４とからなる。
【００１６】１２３型超電導体のａ軸配向薄膜として
は、組成式がＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃至１の
数である）で表されるもの、特にｚがゼロ乃至０．５で
あるものがよい。このａ軸配向薄膜の厚みは、特に制限
はないが、一般に１０乃至１０００ｎｍの範囲にあるの
がよい。ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z の酸化物超電導体のａ軸
配向単結晶膜が超電導性を有するためには、１０ｎｍ以
上の膜厚が望ましく、ＳＩＳ積層に必要な表面平滑性を
有するために、１０００ｎｍ以下の膜厚が望ましいため
である。
は、組成式がＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃至１の
数である）で表されるもの、特にｚがゼロ乃至０．５で
あるものがよい。このａ軸配向薄膜の厚みは、特に制限
はないが、一般に１０乃至１０００ｎｍの範囲にあるの
がよい。ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z の酸化物超電導体のａ軸
配向単結晶膜が超電導性を有するためには、１０ｎｍ以
上の膜厚が望ましく、ＳＩＳ積層に必要な表面平滑性を
有するために、１０００ｎｍ以下の膜厚が望ましいため
である。
【００１７】緩和層としては、組成式が式Ｎｄ1+x Ｂａ
2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の数、ｙはゼロ
乃至１の数である）で表されるものであればよく超電導
体である必要はない。ＭｇＯ（１００）単結晶基板上に
Ｎｄ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y のｃ軸配向単結晶薄膜を積層
した積層体のＸ線回折パターンの一例を図３に示す。こ
の緩和層の厚みは、特に制限はないが、一般に３乃至１
００ｎｍの範囲にあるのがよい。Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ
3 Ｏ7-y からなるｃ軸配向単結晶薄膜は、ミスフィット
転移に必要な３ｎｍ以上の膜厚が望ましい。また、膜厚
が大きすぎるとＮｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y が上層部
のＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y の酸化物超電導体のａ軸配向単
結晶膜を歪ませるため、１００ｎｍ以下の膜厚が望まし
い。Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y におけるｘは、０≦
ｘ≦０．８である。これは、ｘが０．８よりも多くなる
と単一相にならなくなるからである。ｘは格子定数の整
合性は斜方晶の方が良いことから０≦ｘ≦０．４である
ことが望ましい。また、ｙ，ｚは、結晶に含まれる酸素
量により変化する数である。
2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の数、ｙはゼロ
乃至１の数である）で表されるものであればよく超電導
体である必要はない。ＭｇＯ（１００）単結晶基板上に
Ｎｄ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y のｃ軸配向単結晶薄膜を積層
した積層体のＸ線回折パターンの一例を図３に示す。こ
の緩和層の厚みは、特に制限はないが、一般に３乃至１
００ｎｍの範囲にあるのがよい。Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ
3 Ｏ7-y からなるｃ軸配向単結晶薄膜は、ミスフィット
転移に必要な３ｎｍ以上の膜厚が望ましい。また、膜厚
が大きすぎるとＮｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y が上層部
のＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y の酸化物超電導体のａ軸配向単
結晶膜を歪ませるため、１００ｎｍ以下の膜厚が望まし
い。Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y におけるｘは、０≦
ｘ≦０．８である。これは、ｘが０．８よりも多くなる
と単一相にならなくなるからである。ｘは格子定数の整
合性は斜方晶の方が良いことから０≦ｘ≦０．４である
ことが望ましい。また、ｙ，ｚは、結晶に含まれる酸素
量により変化する数である。
【００１８】本発明の製造方法では、先ずスパッタ堆積
装置でＭｇＯ（１００）単結晶基板を基板温度５００℃
〜１３００℃に維持して、酸素分圧１０ｍＴｏｒｒ〜１
０Ｔｏｒｒ下で熱処理する。この熱処理によりＭｇＯ
（１００）単結晶の基板の表面の吸着物を除きＭｇＯ
（１００）単結晶基板上に結晶方位の揃った式Ｎｄ1+x
Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の数、ｙは
ゼロ乃至１の数である）の酸化物超電導体から成るｃ軸
配向単結晶薄膜を作製することができる。特に、基板の
表面の結晶性の改善という理由から、基板温度６００乃
至１３００℃、酸素分圧４０ｍＴｏｒｒ乃至１０Ｔｏｒ
ｒとすることが望ましい。
装置でＭｇＯ（１００）単結晶基板を基板温度５００℃
〜１３００℃に維持して、酸素分圧１０ｍＴｏｒｒ〜１
０Ｔｏｒｒ下で熱処理する。この熱処理によりＭｇＯ
（１００）単結晶の基板の表面の吸着物を除きＭｇＯ
（１００）単結晶基板上に結晶方位の揃った式Ｎｄ1+x
Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の数、ｙは
ゼロ乃至１の数である）の酸化物超電導体から成るｃ軸
配向単結晶薄膜を作製することができる。特に、基板の
表面の結晶性の改善という理由から、基板温度６００乃
至１３００℃、酸素分圧４０ｍＴｏｒｒ乃至１０Ｔｏｒ
ｒとすることが望ましい。
【００１９】その後、この基板上にスパッタ堆積法によ
り、式Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7- y （ｘはゼロ乃至
０．８の数、ｙはゼロ乃至１の数である）の酸化物超電
導体から成るｃ軸配向単結晶薄膜を形成させる。
り、式Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7- y （ｘはゼロ乃至
０．８の数、ｙはゼロ乃至１の数である）の酸化物超電
導体から成るｃ軸配向単結晶薄膜を形成させる。
【００２０】本発明のスパッタ堆積法に用いる装置の一
例を示す図２において、この装置はＲＦマグネトロンス
パッタ堆積装置である。図２において、チャンバ５は真
空に引くことのできる容器である。チャンバ５の内部上
方にホルダ６によってＭｇＯ（１００）単結晶基板２を
下向きに支持する。これをヒーター８で加熱している。
チャンバ５内には基板温度を上げる前にあらかじめＡｒ
ガスとＯ2 ガスを流しておく。チャンバ５の側壁にはタ
ーゲット９があり、その横にはマグネット１０がある。
ターゲット９とチャンバ５の間にＲＦ（高周波）電力を
加えることにより、Ａｒイオンがマグネット１０により
ターゲット９に収束して衝突し、加熱された基板の下面
に堆積する。これがスパッタ（ＲＦマグネトロンスパッ
タ）堆積法である。
例を示す図２において、この装置はＲＦマグネトロンス
パッタ堆積装置である。図２において、チャンバ５は真
空に引くことのできる容器である。チャンバ５の内部上
方にホルダ６によってＭｇＯ（１００）単結晶基板２を
下向きに支持する。これをヒーター８で加熱している。
チャンバ５内には基板温度を上げる前にあらかじめＡｒ
ガスとＯ2 ガスを流しておく。チャンバ５の側壁にはタ
ーゲット９があり、その横にはマグネット１０がある。
ターゲット９とチャンバ５の間にＲＦ（高周波）電力を
加えることにより、Ａｒイオンがマグネット１０により
ターゲット９に収束して衝突し、加熱された基板の下面
に堆積する。これがスパッタ（ＲＦマグネトロンスパッ
タ）堆積法である。
【００２１】このスパッタ堆積法において、式Ｎｄ1+x
Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の数、ｙは
ゼロ乃至１の数である）の酸化物から成るｃ軸配向単結
晶薄膜を形成させるには、基板温度は５００℃乃至８５
０℃、特に、６５０℃乃至８００℃の範囲に維持するの
がよく、また酸素分圧は０．１乃至４００ｍＴｏｒｒの
範囲、アルゴン分圧は１乃至４００ｍＴｏｒｒの範囲に
維持して、スパッタ堆積を行うのがよい。また、高周波
としては、１３Ｍ乃至９５ＭＨｚの周波数のものを使用
し、ＲＦ出力としては、２０乃至２００Ｗ程度のものが
適当である。
Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の数、ｙは
ゼロ乃至１の数である）の酸化物から成るｃ軸配向単結
晶薄膜を形成させるには、基板温度は５００℃乃至８５
０℃、特に、６５０℃乃至８００℃の範囲に維持するの
がよく、また酸素分圧は０．１乃至４００ｍＴｏｒｒの
範囲、アルゴン分圧は１乃至４００ｍＴｏｒｒの範囲に
維持して、スパッタ堆積を行うのがよい。また、高周波
としては、１３Ｍ乃至９５ＭＨｚの周波数のものを使用
し、ＲＦ出力としては、２０乃至２００Ｗ程度のものが
適当である。
【００２２】上記薄膜を形成させた後、このｃ軸配向単
結晶薄膜に上記同様のスパッタ堆積法により、式ＹＢａ
2 Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃至１の数である）の酸化物
超電導体のａ軸配向単結晶薄膜を形成させる。
結晶薄膜に上記同様のスパッタ堆積法により、式ＹＢａ
2 Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃至１の数である）の酸化物
超電導体のａ軸配向単結晶薄膜を形成させる。
【００２３】このスパッタ堆積法において、式ＹＢａ2
Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃至１の数である）の酸化物超
電導体のａ軸配向単結晶薄膜を形成させるには、基板温
度を４５０℃乃至７５０℃、特に５００℃乃至６５０℃
の範囲に維持するのがよく、また酸素分圧は０．１乃至
４００ｍＴｏｒｒの範囲、アルゴン分圧は１乃至４００
ｍＴｏｒｒの範囲に維持して、スパッタ堆積を行うのが
よい。ａ軸配向単結晶膜の成膜方法はスパッタ堆積法に
より基板温度４５０〜７５０℃で積層することが望まし
いが、これは４５０℃よりも低い温度では単結晶が作製
できず、７５０℃よりも高い温度ではｃ軸配向単結晶薄
膜が作製されるからである。また、高周波としては、１
３Ｍ乃至９５ＭＨｚの周波数のものを使用し、ＲＦ出力
としては、４０乃至３００Ｗ程度のものが適当である。
Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃至１の数である）の酸化物超
電導体のａ軸配向単結晶薄膜を形成させるには、基板温
度を４５０℃乃至７５０℃、特に５００℃乃至６５０℃
の範囲に維持するのがよく、また酸素分圧は０．１乃至
４００ｍＴｏｒｒの範囲、アルゴン分圧は１乃至４００
ｍＴｏｒｒの範囲に維持して、スパッタ堆積を行うのが
よい。ａ軸配向単結晶膜の成膜方法はスパッタ堆積法に
より基板温度４５０〜７５０℃で積層することが望まし
いが、これは４５０℃よりも低い温度では単結晶が作製
できず、７５０℃よりも高い温度ではｃ軸配向単結晶薄
膜が作製されるからである。また、高周波としては、１
３Ｍ乃至９５ＭＨｚの周波数のものを使用し、ＲＦ出力
としては、４０乃至３００Ｗ程度のものが適当である。
【００２４】そして、所定のａ軸配向単結晶薄膜が形成
された積層体を冷却して、本発明による製品とする。成
膜後の冷却時の酸素分圧は、酸化性雰囲気、例えば１乃
至７６０ｔｏｒｒの範囲がよく、成膜後の冷却速度は１
００乃至１０，０００℃／ｈｒ．の範囲が適当である。
された積層体を冷却して、本発明による製品とする。成
膜後の冷却時の酸素分圧は、酸化性雰囲気、例えば１乃
至７６０ｔｏｒｒの範囲がよく、成膜後の冷却速度は１
００乃至１０，０００℃／ｈｒ．の範囲が適当である。
【００２５】本発明の酸化物超電導体薄膜積層体には、
それ自体公知の手段により、接続端子の取付けを行い、
或いは保護被覆を設けることができる。
それ自体公知の手段により、接続端子の取付けを行い、
或いは保護被覆を設けることができる。
【００２６】
【実施例】以下に実施例によって本発明を更に詳細に説
明する。 ［実施例１］まず、ＭｇＯ（１００）単結晶基板を熱処
理した。熱処理条件は次の通りである。 基板温度 ７４０℃ 酸素分圧 ８５０ｍｔｏｒｒ 熱処理時間 １時間
明する。 ［実施例１］まず、ＭｇＯ（１００）単結晶基板を熱処
理した。熱処理条件は次の通りである。 基板温度 ７４０℃ 酸素分圧 ８５０ｍｔｏｒｒ 熱処理時間 １時間
【００２７】次に、基板温度を上記温度に維持したま
ま、ＭｇＯ（１００）単結晶基板上にＮｄ1 Ｂａ2 Ｃｕ
3 Ｏ7-y の酸化物のｃ軸配向単結晶薄膜をスパッタ堆積
法で積層した。薄膜作製は、図２に示すようなＲＦマグ
ネトロンスパッタ堆積装置を用いた。薄膜作製条件は次
の通りである。 基板 熱処理されたＭｇＯ（１００）単結晶基
板 ターゲット Ｎｄ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y 多結晶体 基板温度 ７４０℃ 酸素分圧 １６ｍｔｏｒｒ アルゴン分圧 ６４ｍｔｏｒｒ ＲＦ出力 ６０Ｗ 成膜時間 ３分 膜厚 ２０ｎｍ
ま、ＭｇＯ（１００）単結晶基板上にＮｄ1 Ｂａ2 Ｃｕ
3 Ｏ7-y の酸化物のｃ軸配向単結晶薄膜をスパッタ堆積
法で積層した。薄膜作製は、図２に示すようなＲＦマグ
ネトロンスパッタ堆積装置を用いた。薄膜作製条件は次
の通りである。 基板 熱処理されたＭｇＯ（１００）単結晶基
板 ターゲット Ｎｄ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y 多結晶体 基板温度 ７４０℃ 酸素分圧 １６ｍｔｏｒｒ アルゴン分圧 ６４ｍｔｏｒｒ ＲＦ出力 ６０Ｗ 成膜時間 ３分 膜厚 ２０ｎｍ
【００２８】図３はこの方法で積層された薄膜のＸ線回
折パターン（Ｘ線源：ＣｕＫα）を示す。横軸は回折角
２θであり、縦軸は回折強度である。ここで、４２．９
°のピークはＭｇＯ（１００）単結晶基板のピークであ
る。７．６°、２２．７°、３８．１°、４６．１°、
５４．５°、７２．２°に強いピークがあることから、
ＭｇＯ（１００）単結晶基板上に式Ｎｄ1 Ｂａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-y のｃ軸配向単結晶薄膜が積層されていることが分
かる。
折パターン（Ｘ線源：ＣｕＫα）を示す。横軸は回折角
２θであり、縦軸は回折強度である。ここで、４２．９
°のピークはＭｇＯ（１００）単結晶基板のピークであ
る。７．６°、２２．７°、３８．１°、４６．１°、
５４．５°、７２．２°に強いピークがあることから、
ＭｇＯ（１００）単結晶基板上に式Ｎｄ1 Ｂａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-y のｃ軸配向単結晶薄膜が積層されていることが分
かる。
【００２９】次に、このｃ軸配向単結晶薄膜上に式ＹＢ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z の酸化物超電導体のａ軸配向単結晶薄
膜をスパッタ堆積法で積層した。薄膜作製は、図２に示
すようなＲＦマグネトロンスパッタ堆積装置を用いた。
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z の酸化物超電導体のａ軸配向単結晶薄
膜をスパッタ堆積法で積層した。薄膜作製は、図２に示
すようなＲＦマグネトロンスパッタ堆積装置を用いた。
【００３０】薄膜作製条件は次の通りである。 基板 Ｎｄ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y のｃ軸配向単
結晶薄膜を積層したＭｇＯ（１００）単結晶基板 ターゲット ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z 多結晶体 基板温度 ５５０℃ 酸素分圧 ８ｍｔｏｒｒ アルゴン分圧 １２８ｍｔｏｒｒ ＲＦ出力 １４０Ｗ 成膜時間 ６０分 膜厚 ２００ｎｍ 成膜後の冷却時の酸素分圧 ３００ｔｏｒｒ 成膜後の冷却速度 ８００℃／ｈｒ． 薄膜作製後、薄膜を２０℃に冷却する。
結晶薄膜を積層したＭｇＯ（１００）単結晶基板 ターゲット ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z 多結晶体 基板温度 ５５０℃ 酸素分圧 ８ｍｔｏｒｒ アルゴン分圧 １２８ｍｔｏｒｒ ＲＦ出力 １４０Ｗ 成膜時間 ６０分 膜厚 ２００ｎｍ 成膜後の冷却時の酸素分圧 ３００ｔｏｒｒ 成膜後の冷却速度 ８００℃／ｈｒ． 薄膜作製後、薄膜を２０℃に冷却する。
【００３１】図４はこの方法で積層された薄膜のＸ線回
折パターン（Ｘ線源：ＣｕＫα）を示す。横軸は回折角
２θであり、縦軸は回折強度である。図３で示したＭｇ
Ｏ（１００）単結晶基板のピークとＮｄ1 Ｂａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-y のｃ軸配向単結晶薄膜のピークの他に、２３．３
°、４７．６°に強いピークがあり、この薄膜には、Ｙ
Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z のａ軸配向単結晶薄膜が積層されて
いることが分かる。図５はこの方法で積層された薄膜の
抵抗の温度依存性を示す。測定は一般的に行われている
直流４端子法を用いた。この結果により、超電導臨界温
度が６５Ｋであることが分かる。このＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-z のａ軸配向単結晶薄膜の臨界温度は、５５０℃の成
膜温度では従来の技術では達成できない高い臨界温度で
ある。この薄膜積層体の超電導特性を表１（試料Ｎｏ
１）に示す。
折パターン（Ｘ線源：ＣｕＫα）を示す。横軸は回折角
２θであり、縦軸は回折強度である。図３で示したＭｇ
Ｏ（１００）単結晶基板のピークとＮｄ1 Ｂａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-y のｃ軸配向単結晶薄膜のピークの他に、２３．３
°、４７．６°に強いピークがあり、この薄膜には、Ｙ
Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z のａ軸配向単結晶薄膜が積層されて
いることが分かる。図５はこの方法で積層された薄膜の
抵抗の温度依存性を示す。測定は一般的に行われている
直流４端子法を用いた。この結果により、超電導臨界温
度が６５Ｋであることが分かる。このＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-z のａ軸配向単結晶薄膜の臨界温度は、５５０℃の成
膜温度では従来の技術では達成できない高い臨界温度で
ある。この薄膜積層体の超電導特性を表１（試料Ｎｏ
１）に示す。
【００３２】［実施例２］先ず、ＭｇＯ（１００）単結
晶基板を表１に示す条件で熱処理した。次に、基板温度
を表１の熱処理温度で維持したまま、ＭｇＯ（１００）
単結晶基板上にＮｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y の酸化物
のｃ軸配向単結晶薄膜をスパッタ堆積法により表１に示
す条件で積層した。薄膜作製は、図２に示すようなＲＦ
マグネトロンスパッタ堆積装置を用いた。この薄膜のＸ
線回折パターン（Ｘ線源：ＣｕＫα）から、ＭｇＯ（１
００）単結晶基板上にＮｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y の
ｃ軸配向単結晶薄膜が積層されていることを確認した。
次に、このｃ軸配向単結晶薄膜上に、式ＹＢａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-z の酸化物超電導体のａ軸配向単結晶膜をスパッタ
堆積法により表１に示す条件で積層した。薄膜作製は、
図２に示すようなＲＦマグネトロンスパッタ堆積装置を
用いた。製膜後の冷却条件については、実施例１と同様
にした。この薄膜についても、Ｘ線回折パターン（Ｘ線
源：ＣｕＫα）から、ＹＢａ2Ｃｕ3 Ｏ7-z のａ軸配向
単結晶膜が積層されていることを確認した。そして、上
記のようにして構成された薄膜積層体の抵抗の温度依存
性を、直流４端子法を用いて測定し、この結果から超電
導臨界温度を測定した。結果を表１に示す。この表１か
ら、本願発明の試料では、超電導臨界温度が２０Ｋ以上
であり、優れた超電導特性を有することが判る。
晶基板を表１に示す条件で熱処理した。次に、基板温度
を表１の熱処理温度で維持したまま、ＭｇＯ（１００）
単結晶基板上にＮｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y の酸化物
のｃ軸配向単結晶薄膜をスパッタ堆積法により表１に示
す条件で積層した。薄膜作製は、図２に示すようなＲＦ
マグネトロンスパッタ堆積装置を用いた。この薄膜のＸ
線回折パターン（Ｘ線源：ＣｕＫα）から、ＭｇＯ（１
００）単結晶基板上にＮｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y の
ｃ軸配向単結晶薄膜が積層されていることを確認した。
次に、このｃ軸配向単結晶薄膜上に、式ＹＢａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-z の酸化物超電導体のａ軸配向単結晶膜をスパッタ
堆積法により表１に示す条件で積層した。薄膜作製は、
図２に示すようなＲＦマグネトロンスパッタ堆積装置を
用いた。製膜後の冷却条件については、実施例１と同様
にした。この薄膜についても、Ｘ線回折パターン（Ｘ線
源：ＣｕＫα）から、ＹＢａ2Ｃｕ3 Ｏ7-z のａ軸配向
単結晶膜が積層されていることを確認した。そして、上
記のようにして構成された薄膜積層体の抵抗の温度依存
性を、直流４端子法を用いて測定し、この結果から超電
導臨界温度を測定した。結果を表１に示す。この表１か
ら、本願発明の試料では、超電導臨界温度が２０Ｋ以上
であり、優れた超電導特性を有することが判る。
【００３３】［比較例１］図２に示すようなＲＦマグネ
トロンスパッタ体積装置を用い、ＳｒＴｉＯ3 からなる
基板を５５０℃に加熱し、酸素分圧８ｍＴｏｒｒ、アル
ゴン分圧１２８ｍＴｏｒｒ、ＲＦ出力を１４０Ｗ、成膜
時間を６０分としＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z からなる２００
ｎｍの１２３型超電導体のａ軸配向単結晶膜を形成し
た。次に、このａ軸配向単結晶膜上に、基板を５５０℃
に加熱し、酸素分圧８ｍｔｏｒｒ、アルゴン分圧１２８
ｍｔｏｒｒ、ＲＦ出力を６０Ｗ、成膜時間を２分として
ＳｒＴｉＯ3 からなる２００ｎｍの絶縁体薄膜を形成し
た。さらに、この絶縁体薄膜の上に、基板を５５０℃に
加熱し、酸素分圧８ｍｔｏｒｒ、アルゴン分圧１２８ｍ
Ｔｏｒｒ、ＲＦ出力を１４０Ｗ、成膜時間を６０分とし
てＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-zからなる２００ｎｍの１２３型
超電導体のａ軸配向単結晶膜を形成した。製膜後の冷却
条件については、実施例１と同様にした。この薄膜積層
体の抵抗の温度依存性を、直流４端子法を用いて測定
し、この結果から超電導臨界温度を測定した。この結
果、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z のａ軸配向単結晶膜は大きな
歪みを受けて液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）でも抵抗ゼ
ロにならなかった。
トロンスパッタ体積装置を用い、ＳｒＴｉＯ3 からなる
基板を５５０℃に加熱し、酸素分圧８ｍＴｏｒｒ、アル
ゴン分圧１２８ｍＴｏｒｒ、ＲＦ出力を１４０Ｗ、成膜
時間を６０分としＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z からなる２００
ｎｍの１２３型超電導体のａ軸配向単結晶膜を形成し
た。次に、このａ軸配向単結晶膜上に、基板を５５０℃
に加熱し、酸素分圧８ｍｔｏｒｒ、アルゴン分圧１２８
ｍｔｏｒｒ、ＲＦ出力を６０Ｗ、成膜時間を２分として
ＳｒＴｉＯ3 からなる２００ｎｍの絶縁体薄膜を形成し
た。さらに、この絶縁体薄膜の上に、基板を５５０℃に
加熱し、酸素分圧８ｍｔｏｒｒ、アルゴン分圧１２８ｍ
Ｔｏｒｒ、ＲＦ出力を１４０Ｗ、成膜時間を６０分とし
てＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-zからなる２００ｎｍの１２３型
超電導体のａ軸配向単結晶膜を形成した。製膜後の冷却
条件については、実施例１と同様にした。この薄膜積層
体の抵抗の温度依存性を、直流４端子法を用いて測定
し、この結果から超電導臨界温度を測定した。この結
果、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z のａ軸配向単結晶膜は大きな
歪みを受けて液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）でも抵抗ゼ
ロにならなかった。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板とその直上に積層する緩和層の組成と結晶方位を限
定し、その上に積層される１２３型超電導体のａ軸配向
単結晶薄膜の組成を限定することにより、６００℃以下
の低温の成膜温度で高い臨界温度を有する１２３型超電
導体のａ軸配向単結晶薄膜を積層することが可能となっ
た。
基板とその直上に積層する緩和層の組成と結晶方位を限
定し、その上に積層される１２３型超電導体のａ軸配向
単結晶薄膜の組成を限定することにより、６００℃以下
の低温の成膜温度で高い臨界温度を有する１２３型超電
導体のａ軸配向単結晶薄膜を積層することが可能となっ
た。
【００３６】本発明は、従来技術ではできなかった１２
３型超電導体を用いたＳＩＳ型ジョセフソン素子の完成
に大きく寄与するものである。
３型超電導体を用いたＳＩＳ型ジョセフソン素子の完成
に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の酸化物超電導体薄膜積層体の構造を示
す斜視図。
す斜視図。
【図２】本発明の実施例で用いたＲＦマグネトロンスパ
ッタ堆積法を実施するための装置の概略断面図。
ッタ堆積法を実施するための装置の概略断面図。
【図３】ＭｇＯ（１００）単結晶基板上に積層したＮｄ
1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y のｃ軸配向単結晶薄膜を積層した
積層体のＸ線回折パターンを示す図。
1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y のｃ軸配向単結晶薄膜を積層した
積層体のＸ線回折パターンを示す図。
【図４】ＭｇＯ（１００）単結晶基板上のＮｄ1 Ｂａ2
Ｃｕ3 Ｏ7-y のｃ軸配向単結晶薄膜上にＹＢａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-z のａ軸配向単結晶薄膜を積層した積層体のＸ線回
折パターンを示す図。
Ｃｕ3 Ｏ7-y のｃ軸配向単結晶薄膜上にＹＢａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-z のａ軸配向単結晶薄膜を積層した積層体のＸ線回
折パターンを示す図。
【図５】本発明の低温で成膜したＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z
のａ軸配向単結晶薄膜の抵抗の温度依存性を示す線図。
のａ軸配向単結晶薄膜の抵抗の温度依存性を示す線図。
１ 積層体 ２ ＭｇＯ（１００）単結晶基板 ３ ｃ軸配向単結晶薄膜層（緩和層） ４ ａ軸配向単結晶薄膜層（酸化物超伝導体層） ５ チャンバ ６ ホルダ ８ ヒーター ９ ターゲット １０ マグネット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 39/02 ＺＡＡ Ｈ０１Ｌ 39/02 ＺＡＡＢ (72)発明者 榎本 陽一 東京都江東区東雲１丁目14番３ 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４−300275（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−267791（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−350149（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−310421（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−55648（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−79021（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−193937（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 39/24 ZAA C23C 14/08 C30B 23/08 ZAA C30B 29/16 C30B 29/22 501 H01L 39/02 ZAA
Claims (4)
- 【請求項１】 ＭｇＯ（１００）単結晶基板と、 該基板上に形成された下記組成式 Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の数、ｙはゼロ乃至１の数であ
る）で表される酸化物のｃ軸配向単結晶薄膜と該ｃ軸配
向単結晶薄膜上に形成された下記組成式 ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃至１の数である）で表される酸化物超電導
体のａ軸配向単結晶薄膜とからなることを特徴とする酸
化物超電導体薄膜積層体。 - 【請求項２】 前記ｃ軸配向単結晶薄膜が３乃至１００
ｎｍの厚みを有し且つａ軸配向単結晶薄膜が１０乃至１
０００ｎｍの厚みを有する請求項１に記載の酸化物超電
導体薄膜積層体。 - 【請求項３】 ＭｇＯ（１００）単結晶基板を、該基板
の温度を５００℃〜１３００℃に維持して、酸素分圧１
０ｍＴｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒで熱処理し、その後、この
基板上に、基板温度を５００℃〜８５０℃に維持して、
スパッタ堆積法により、下記組成式 Ｎｄ1+x Ｂａ2-x Ｃｕ3 Ｏ7-y （ｘはゼロ乃至０．８の数、ｙはゼロ乃至１の数であ
る）で表される酸化物のｃ軸配向単結晶薄膜を積層し、
その薄膜の上に、基板温度を４５０℃〜７５０℃に維持
して、スパッタ堆積法により、下記組成式 ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-z （ｚはゼロ乃至１の数である）で表される酸化物超電導
体から成るａ軸配向単結晶薄膜を積層することを特徴と
する酸化物超電導体薄膜積層体の製造方法。 - 【請求項４】 前記ｃ軸配向単結晶薄膜が３乃至１００
ｎｍの厚みを有し且つａ軸配向単結晶薄膜が１０乃至１
０００ｎｍの厚みを有する請求項３に記載の酸化物超電
導体薄膜積層体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06655996A JP3353871B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 酸化物超電導体薄膜積層体及び酸化物超電導体薄膜積層体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06655996A JP3353871B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 酸化物超電導体薄膜積層体及び酸化物超電導体薄膜積層体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260733A JPH09260733A (ja) | 1997-10-03 |
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