JP3478543B2 - 酸化物超伝導薄膜およびその製造方法 - Google Patents
酸化物超伝導薄膜およびその製造方法Info
- Publication number
- JP3478543B2 JP3478543B2 JP06628091A JP6628091A JP3478543B2 JP 3478543 B2 JP3478543 B2 JP 3478543B2 JP 06628091 A JP06628091 A JP 06628091A JP 6628091 A JP6628091 A JP 6628091A JP 3478543 B2 JP3478543 B2 JP 3478543B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- film
- superconducting thin
- oxide
- oxide superconducting
- 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
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、１００Ｋ以上の高臨界
温度が期待されるビスマスを含む酸化物超伝導体の薄膜
の製造方法に関するものである。
温度が期待されるビスマスを含む酸化物超伝導体の薄膜
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高温超伝導体として、Ａ１５型２元系化
合物として窒化ニオブ（ＮｂＮ）やゲルマニウムニオブ
（Ｎｂ3Ｇｅ）などが知られていたが、これらの材料の
超伝導転移温度はたかだか２３Ｋであった。一方、ペロ
ブスカイト系化合物は、さらに高い転移温度が期待さ
れ、Ｂa-Ｌa-Ｃu-Ｏ系の高温超伝導体が提案された［J.
G. ヘ゛ト゛ノルツ(Bednorz) および K. A. ミューラー(Muller), ツ
ァイトシュリフト・フュア・フィシ゛ーク (Zetshrift Fur Physik B)-コンテ゛ン
スト マター (Condensed Matter) Vol.64,189-193(1986)]。
合物として窒化ニオブ（ＮｂＮ）やゲルマニウムニオブ
（Ｎｂ3Ｇｅ）などが知られていたが、これらの材料の
超伝導転移温度はたかだか２３Ｋであった。一方、ペロ
ブスカイト系化合物は、さらに高い転移温度が期待さ
れ、Ｂa-Ｌa-Ｃu-Ｏ系の高温超伝導体が提案された［J.
G. ヘ゛ト゛ノルツ(Bednorz) および K. A. ミューラー(Muller), ツ
ァイトシュリフト・フュア・フィシ゛ーク (Zetshrift Fur Physik B)-コンテ゛ン
スト マター (Condensed Matter) Vol.64,189-193(1986)]。
【０００３】さらに、Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ系の材料が１
００Ｋ以上の転移温度を示すことも発見された［H. マエタ
゛(Maeda) 他、シ゛ャハ゜ニース゛・シ゛ャーナル・オフ゛・アフ゜ライト゛・フィシ゛ックス
(Japanese Journal of Applied Physics)Vol.27,L209-
210(1988)]。この種の材料の超伝導機構の詳細は明らか
ではないが、転移温度が室温以上に高くなる可能性があ
り、高温超伝導体として従来の２元系化合物より、電子
デバイス分野での応用が期待されている。
００Ｋ以上の転移温度を示すことも発見された［H. マエタ
゛(Maeda) 他、シ゛ャハ゜ニース゛・シ゛ャーナル・オフ゛・アフ゜ライト゛・フィシ゛ックス
(Japanese Journal of Applied Physics)Vol.27,L209-
210(1988)]。この種の材料の超伝導機構の詳細は明らか
ではないが、転移温度が室温以上に高くなる可能性があ
り、高温超伝導体として従来の２元系化合物より、電子
デバイス分野での応用が期待されている。
【０００４】そして、これらの酸化物超伝導体の開発と
相俟って、この材料を電子デバイスへの応用を考え、酸
化物超伝導体を作製する際に経る高熱過程に対しても安
定な誘電体および誘電体薄膜の開発が行なわれている
［Y. イチカワ(Ichikawa) 他、ジャパニーズ・ジャーナル・
オブ・アプライド・フィジックス (Japanese Journalof
Applied Physics) Vol.27,L381-L383 (1988)］。
相俟って、この材料を電子デバイスへの応用を考え、酸
化物超伝導体を作製する際に経る高熱過程に対しても安
定な誘電体および誘電体薄膜の開発が行なわれている
［Y. イチカワ(Ichikawa) 他、ジャパニーズ・ジャーナル・
オブ・アプライド・フィジックス (Japanese Journalof
Applied Physics) Vol.27,L381-L383 (1988)］。
【０００５】さらに超伝導体と誘電体とを交互に積層す
ることにより、より高い超伝導転移温度が従来から期待
されていた［M. H. コーエン (Cohen) 他、フィジカル・レ
ビュー・レターズ (Physical Review Letters)Vol.19,1
18-121(1967)］。
ることにより、より高い超伝導転移温度が従来から期待
されていた［M. H. コーエン (Cohen) 他、フィジカル・レ
ビュー・レターズ (Physical Review Letters)Vol.19,1
18-121(1967)］。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、酸化物
超伝導体の材料は、良好な超伝導特性を得るためには少
なくとも600 ℃以上の熱処理あるいは形成時の加熱が必
要であり、そのため誘電体の結晶性が崩れ、誘電体およ
び誘電体薄膜と超伝導体との間で各元素の相互拡散が起
こり、特に高温酸化物超伝導体と誘電体薄膜との周期的
な積層構造を得ることはきわめて困難であり、ジョセフ
ソンデバイスが代表応用例としてあげられるこの構造を
利用した集積化デバイスを構成不可能に近いものとして
いた。
超伝導体の材料は、良好な超伝導特性を得るためには少
なくとも600 ℃以上の熱処理あるいは形成時の加熱が必
要であり、そのため誘電体の結晶性が崩れ、誘電体およ
び誘電体薄膜と超伝導体との間で各元素の相互拡散が起
こり、特に高温酸化物超伝導体と誘電体薄膜との周期的
な積層構造を得ることはきわめて困難であり、ジョセフ
ソンデバイスが代表応用例としてあげられるこの構造を
利用した集積化デバイスを構成不可能に近いものとして
いた。
【０００７】さらに、高温超伝導体および薄膜にとって
最適な誘電体薄膜が得られていないため、超伝導体と誘
電体との有効な積層構造が得られず、超伝導体そのもの
の超伝導転移温度の上昇は望めないのが現状であった。
最適な誘電体薄膜が得られていないため、超伝導体と誘
電体との有効な積層構造が得られず、超伝導体そのもの
の超伝導転移温度の上昇は望めないのが現状であった。
【０００８】本発明の目的は、従来の欠点を解消し、酸
化物高温超伝導体等の比較的温度の高い生成過程を経る
材料をデバイス化する際に不可欠な誘電体、および誘電
体薄膜との積層を実現し、より高性能な超伝導薄膜およ
び超伝導薄膜の製造方法を提供することである。
化物高温超伝導体等の比較的温度の高い生成過程を経る
材料をデバイス化する際に不可欠な誘電体、および誘電
体薄膜との積層を実現し、より高性能な超伝導薄膜およ
び超伝導薄膜の製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明の超伝導薄膜
は、基体上に主体成分が少なくともビスマス（Ｂi）、
銅（Ｃu），およびアルカリ土類（ＩＩａ族）を含む層
状酸化物超伝導薄膜と、主体成分がランタン（Ｌa）、
イットリウム（Ｙ）とネオジウム（Ｎd）のうちの少な
くとも一種以上の元素とアルミニウム（Ａl）を含む酸
化物誘電体薄膜が交互に積層された構造を持つものであ
る。
は、基体上に主体成分が少なくともビスマス（Ｂi）、
銅（Ｃu），およびアルカリ土類（ＩＩａ族）を含む層
状酸化物超伝導薄膜と、主体成分がランタン（Ｌa）、
イットリウム（Ｙ）とネオジウム（Ｎd）のうちの少な
くとも一種以上の元素とアルミニウム（Ａl）を含む酸
化物誘電体薄膜が交互に積層された構造を持つものであ
る。
【００１０】さらに第２の発明の超伝導薄膜の製造方法
は、基体上に、少なくともＢiを含む酸化物と少なくと
も銅およびアルカリ土類（ＩＩａ族）を含む酸化物とを
周期的に積層させて形成する酸化物薄膜と、主体成分が
Ｌa、ＹとＮdのうちの少なくとも一種以上の元素とＡl
を含む酸化物薄膜を周期的に積層させて得るものであ
る。
は、基体上に、少なくともＢiを含む酸化物と少なくと
も銅およびアルカリ土類（ＩＩａ族）を含む酸化物とを
周期的に積層させて形成する酸化物薄膜と、主体成分が
Ｌa、ＹとＮdのうちの少なくとも一種以上の元素とＡl
を含む酸化物薄膜を周期的に積層させて得るものであ
る。
【００１１】
【作用】第１の発明においては、熱的にも極めて安定で
結晶の格子定数がＢi系超伝導体に極めて近い（Ｌa，
Ｙ，Ｎd）ＡlＯ3誘電体薄膜とＢi系超伝導薄膜とを交互
に積層された構造をとることによって、超伝導薄膜と誘
電体薄膜との間での元素の相互拡散のない積層が可能に
なり、その結果Ｂi系超伝導薄膜における超伝導転移温
度が安定に再現性よく実現されたものである。
結晶の格子定数がＢi系超伝導体に極めて近い（Ｌa，
Ｙ，Ｎd）ＡlＯ3誘電体薄膜とＢi系超伝導薄膜とを交互
に積層された構造をとることによって、超伝導薄膜と誘
電体薄膜との間での元素の相互拡散のない積層が可能に
なり、その結果Ｂi系超伝導薄膜における超伝導転移温
度が安定に再現性よく実現されたものである。
【００１２】さらに第２の発明においては、第１の発明
をきわめて安定に、しかも微細スケールでの構造を達成
するため、Ｂi系超伝導薄膜を少なくともＢiを含む酸化
物と、少なくとも銅およびアルカリ土類（ＩＩａ族）を
含む酸化物を、周期的に積層させて分子レベルの制御に
よる薄膜の作製を行うことによって、再現性良くＢi系
超伝導薄膜と誘電体薄膜との積層を実現させるものであ
る。
をきわめて安定に、しかも微細スケールでの構造を達成
するため、Ｂi系超伝導薄膜を少なくともＢiを含む酸化
物と、少なくとも銅およびアルカリ土類（ＩＩａ族）を
含む酸化物を、周期的に積層させて分子レベルの制御に
よる薄膜の作製を行うことによって、再現性良くＢi系
超伝導薄膜と誘電体薄膜との積層を実現させるものであ
る。
【００１３】
【実施例】通常、Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ系等の酸化物超伝
導薄膜は600〜700 ℃に加熱した基体上に蒸着して得
る。蒸着後、そのままでも薄膜は超伝導特性を示すが、
その後700〜950 ℃の熱処理を施し、超伝導特性を向上
させる。
導薄膜は600〜700 ℃に加熱した基体上に蒸着して得
る。蒸着後、そのままでも薄膜は超伝導特性を示すが、
その後700〜950 ℃の熱処理を施し、超伝導特性を向上
させる。
【００１４】しかしながら、基体温度が高いときに誘電
体膜をＢi系超伝導薄膜に続いて積層したり、誘電体膜
を形成後熱処理を行った場合、超伝導膜と誘電体膜との
間で、元素の相互拡散が起こり超伝導特性が大きく劣化
することが判明した。相互拡散を起こさないためには、
超伝導膜、誘電体膜の結晶性が優れていること、超伝導
膜・誘電体膜間での格子の整合性が優れていること、誘
電体膜が700〜950 ℃の熱処理に対して安定であること
が不可欠と考えられる。
体膜をＢi系超伝導薄膜に続いて積層したり、誘電体膜
を形成後熱処理を行った場合、超伝導膜と誘電体膜との
間で、元素の相互拡散が起こり超伝導特性が大きく劣化
することが判明した。相互拡散を起こさないためには、
超伝導膜、誘電体膜の結晶性が優れていること、超伝導
膜・誘電体膜間での格子の整合性が優れていること、誘
電体膜が700〜950 ℃の熱処理に対して安定であること
が不可欠と考えられる。
【００１５】まず本発明者らは、融点が2000 ℃近くあ
り、ａ軸およびｂ軸の格子定数がＢi系超伝導体のそれ
にほぼ等しく、格子不整合率が１〜２％と考えられるＬ
aＡlＯ 3材料の薄膜化の検討を行なった。
り、ａ軸およびｂ軸の格子定数がＢi系超伝導体のそれ
にほぼ等しく、格子不整合率が１〜２％と考えられるＬ
aＡlＯ 3材料の薄膜化の検討を行なった。
【００１６】高周波マグネトロンスパッタ法でＬaＡlＯ
3の薄膜化を行った。ＬaＡlＯ3通常焼成に約2000 ℃の
高温を要することから、Ｌa、Ａlの２つの金属ディスク
ターゲットからなる２元スパッタ法で薄膜合成を行っ
た。基体にはＭgＯ(100)を用い、ＡrとＯ2の混合ガス雰
囲気中(ガス圧力；０．５ Ｐa、Ａr：Ｏ2＝１：１)で成
膜を行った。薄膜中のＬaとＡlの組成比率は入力パワー
を変えることによってＬa：Ａl＝１：１となるように調
整した。基体温度６５０ ℃のときもっとも結晶性の良
い薄膜が得られた。図１にＬaＡlＯ3薄膜のＸ線回折ス
ペクトルを示す。このときのＬaＡlＯ3薄膜の膜厚は約1
00 nmであるが、ＭgＯ(100)基体上にｃ軸配向成長した
Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ薄膜上にＬaＡlＯ3薄膜を作製した
場合、膜厚5nm程度の極薄膜についても図１に示したＸ
線回折スペクトルと同程度であった。すなわち、Ｂi-Ｓ
r-Ｃa-Ｃu-Ｏ結晶のａおよびｂ軸長は０．５４ nmであ
るのに対し、ＬaＡlＯのそれは０．５３６ nmであり、
格子の不整合率は１％以下であることに依っているもの
と考えられる。従って、このＬaＡlＯ3材料はＢi-Ｓr-
Ｃa-Ｃu-Ｏ超伝導薄膜と互いにエピタキシャル成長が可
能であり、かつ高融点であることから、ジョセフソン接
合素子等のＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ超伝導薄膜に対する誘電
体すなわち絶縁体薄膜として適しており、Ｂi-Ｓr-Ｃa-
Ｃu-Ｏ薄膜と互いに積層が可能と考え本発明に至った。
3の薄膜化を行った。ＬaＡlＯ3通常焼成に約2000 ℃の
高温を要することから、Ｌa、Ａlの２つの金属ディスク
ターゲットからなる２元スパッタ法で薄膜合成を行っ
た。基体にはＭgＯ(100)を用い、ＡrとＯ2の混合ガス雰
囲気中(ガス圧力；０．５ Ｐa、Ａr：Ｏ2＝１：１)で成
膜を行った。薄膜中のＬaとＡlの組成比率は入力パワー
を変えることによってＬa：Ａl＝１：１となるように調
整した。基体温度６５０ ℃のときもっとも結晶性の良
い薄膜が得られた。図１にＬaＡlＯ3薄膜のＸ線回折ス
ペクトルを示す。このときのＬaＡlＯ3薄膜の膜厚は約1
00 nmであるが、ＭgＯ(100)基体上にｃ軸配向成長した
Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ薄膜上にＬaＡlＯ3薄膜を作製した
場合、膜厚5nm程度の極薄膜についても図１に示したＸ
線回折スペクトルと同程度であった。すなわち、Ｂi-Ｓ
r-Ｃa-Ｃu-Ｏ結晶のａおよびｂ軸長は０．５４ nmであ
るのに対し、ＬaＡlＯのそれは０．５３６ nmであり、
格子の不整合率は１％以下であることに依っているもの
と考えられる。従って、このＬaＡlＯ3材料はＢi-Ｓr-
Ｃa-Ｃu-Ｏ超伝導薄膜と互いにエピタキシャル成長が可
能であり、かつ高融点であることから、ジョセフソン接
合素子等のＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ超伝導薄膜に対する誘電
体すなわち絶縁体薄膜として適しており、Ｂi-Ｓr-Ｃa-
Ｃu-Ｏ薄膜と互いに積層が可能と考え本発明に至った。
【００１７】本発明者らによる第１の発明の内容を更に
深く理解されるために、図２を用い具体的な実施例を示
す。
深く理解されるために、図２を用い具体的な実施例を示
す。
【００１８】実施例１
図２は、本実施例で用いた３元マグネトロンスパッタ装
置内部の概略図であり、１１はＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏター
ゲット、１２はＬaターゲット、１３はＡlターゲット、
１４、１５、１６はシャッター、１７は基体、１８は基
体加熱用ヒーターを示す。ターゲット１１は焼結体をプ
レス成形加工して作製した。すなわち、MgO(100)基体１
７に焦点を結ぶように各ターゲットが約３０°傾いて設
置されている。ターゲット１１、１２、１３の前方には
それぞれシャッター１４、１５、１６があり、その開閉
をコンピューターで制御することにより、Ｂi-Ｓr-Ｃa-
Ｃu-Ｏ→Ｌa-Ａl-Ｏ→Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ→Ｌa-Ａl-Ｏ
→Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏのサイクルでスパッタ蒸着が行な
うことができる。ただし、シャッター１５、１６は同時
に開閉して、解放時にはターゲット１２、１３が同時に
スパッタされてＬa-Ａl-Ｏ薄膜が形成される。Ｌa-Ａl-
Ｏ薄膜中のＬaとＡlの元素比率の調整は１：１になるよ
うにターゲット１２、１３への入力電力の調整をもって
行なった。
置内部の概略図であり、１１はＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏター
ゲット、１２はＬaターゲット、１３はＡlターゲット、
１４、１５、１６はシャッター、１７は基体、１８は基
体加熱用ヒーターを示す。ターゲット１１は焼結体をプ
レス成形加工して作製した。すなわち、MgO(100)基体１
７に焦点を結ぶように各ターゲットが約３０°傾いて設
置されている。ターゲット１１、１２、１３の前方には
それぞれシャッター１４、１５、１６があり、その開閉
をコンピューターで制御することにより、Ｂi-Ｓr-Ｃa-
Ｃu-Ｏ→Ｌa-Ａl-Ｏ→Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ→Ｌa-Ａl-Ｏ
→Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏのサイクルでスパッタ蒸着が行な
うことができる。ただし、シャッター１５、１６は同時
に開閉して、解放時にはターゲット１２、１３が同時に
スパッタされてＬa-Ａl-Ｏ薄膜が形成される。Ｌa-Ａl-
Ｏ薄膜中のＬaとＡlの元素比率の調整は１：１になるよ
うにターゲット１２、１３への入力電力の調整をもって
行なった。
【００１９】Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜、Ｌa-Ａl-Ｏ膜の積
層の様子を概念的に図３に示す。図３において、３１は
Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜、３２はＬa-Ａl-Ｏ膜を示す。タ
ーゲット１１、１２、１３への入力電力、およびスパッ
タ時間をシャッター１４、１５、１６の開閉時間を制御
することにより、基体１７上に蒸着するＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃ
u-Ｏ膜３１、Ｌa-Ａl-Ｏ膜３２の膜厚を変えることがで
きる。基体１７をヒーター１８で約700 ℃に加熱し、ア
ルゴン・酸素（１：１）混合雰囲気０．５Ｐaのガス中
で各ターゲットのスパッタリングを行なった。薄膜作製
後は酸素雰囲気中において、850 ℃の熱処理を５時間施
した。本実施例では、各ターゲットのスパッタ電力を、
Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏターゲット１１：150 W、Ｌaターゲ
ット１２：80 W、Ａlターゲット１３：30 Wとした。Ｂi
-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１をＬa-Ａl-Ｏ膜３２と積層せず
に基体１７上に形成した場合、すなわちＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃ
u-Ｏ膜３１そのものの特性は、115 Kで超伝導転移を起
こし、97 Kで抵抗がゼロになるものであった。誘電体膜
すなわちＬa-Ａl-Ｏ薄膜はできるだけ薄い方が好ましい
ので、膜厚20 nmのＬa-Ａl-Ｏ膜３２に対して、Ｂi-Ｓr
-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１の膜厚を変え図３に示すような（Ｂi
-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜→Ｌa-Ａl-Ｏ膜）の積層構造を２０
周期作製した。
層の様子を概念的に図３に示す。図３において、３１は
Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜、３２はＬa-Ａl-Ｏ膜を示す。タ
ーゲット１１、１２、１３への入力電力、およびスパッ
タ時間をシャッター１４、１５、１６の開閉時間を制御
することにより、基体１７上に蒸着するＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃ
u-Ｏ膜３１、Ｌa-Ａl-Ｏ膜３２の膜厚を変えることがで
きる。基体１７をヒーター１８で約700 ℃に加熱し、ア
ルゴン・酸素（１：１）混合雰囲気０．５Ｐaのガス中
で各ターゲットのスパッタリングを行なった。薄膜作製
後は酸素雰囲気中において、850 ℃の熱処理を５時間施
した。本実施例では、各ターゲットのスパッタ電力を、
Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏターゲット１１：150 W、Ｌaターゲ
ット１２：80 W、Ａlターゲット１３：30 Wとした。Ｂi
-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１をＬa-Ａl-Ｏ膜３２と積層せず
に基体１７上に形成した場合、すなわちＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃ
u-Ｏ膜３１そのものの特性は、115 Kで超伝導転移を起
こし、97 Kで抵抗がゼロになるものであった。誘電体膜
すなわちＬa-Ａl-Ｏ薄膜はできるだけ薄い方が好ましい
ので、膜厚20 nmのＬa-Ａl-Ｏ膜３２に対して、Ｂi-Ｓr
-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１の膜厚を変え図３に示すような（Ｂi
-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜→Ｌa-Ａl-Ｏ膜）の積層構造を２０
周期作製した。
【００２０】そのときの超伝導薄膜の抵抗の温度特性を
図４に示す。図４において、Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１
の膜厚が10 nm、30 nm、50 nmのときのを特性をそれぞ
れ、特性４１、４２、４３に示す。特性４１においては
ゼロ抵抗温度が約30 KとＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１の特
性が劣化することがわかった。この理由として、Ｂi-Ｓ
r-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１とＬa-Ａl-Ｏ膜３２との間で元素の
相互拡散による膜３１、３２の結晶性の破壊が考えられ
る。さらに特性４３においては、Ｌa-Ａl-Ｏ膜３２との
周期的な積層なしに基体１７上につけたときのＢi-Ｓr-
Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１本来の超伝導特性とほとんど同じであ
り、誘電体膜Ｌa-Ａl-Ｏ膜３２との積層効果は確認され
なかった。しかしながら、本発明者らは特性４２におい
て、超伝導転移温度、ゼロ抵抗温度がともに約５ Ｋ上
昇することを見いだした。この効果の詳細な理由につい
ては未だ不明であるが、Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１とＬ
a-Ａl-Ｏ膜３２との積層界面での元素の相互拡散の影響
が少なく、かつ薄いＬa-Ａl-Ｏ膜３２を介して複数のＢ
i-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１を積層することによりＢi-Ｓr-
Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１において超伝導機構になんらかの変化
が引き起こされたことが考えられる。
図４に示す。図４において、Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１
の膜厚が10 nm、30 nm、50 nmのときのを特性をそれぞ
れ、特性４１、４２、４３に示す。特性４１においては
ゼロ抵抗温度が約30 KとＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１の特
性が劣化することがわかった。この理由として、Ｂi-Ｓ
r-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１とＬa-Ａl-Ｏ膜３２との間で元素の
相互拡散による膜３１、３２の結晶性の破壊が考えられ
る。さらに特性４３においては、Ｌa-Ａl-Ｏ膜３２との
周期的な積層なしに基体１７上につけたときのＢi-Ｓr-
Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１本来の超伝導特性とほとんど同じであ
り、誘電体膜Ｌa-Ａl-Ｏ膜３２との積層効果は確認され
なかった。しかしながら、本発明者らは特性４２におい
て、超伝導転移温度、ゼロ抵抗温度がともに約５ Ｋ上
昇することを見いだした。この効果の詳細な理由につい
ては未だ不明であるが、Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１とＬ
a-Ａl-Ｏ膜３２との積層界面での元素の相互拡散の影響
が少なく、かつ薄いＬa-Ａl-Ｏ膜３２を介して複数のＢ
i-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１を積層することによりＢi-Ｓr-
Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１において超伝導機構になんらかの変化
が引き起こされたことが考えられる。
【００２１】なお、超伝導転移温度が上昇する効果は、
Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１の膜厚が20 〜40 nmの範囲で
有効であることを、本発明者らは確認した。
Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜３１の膜厚が20 〜40 nmの範囲で
有効であることを、本発明者らは確認した。
【００２２】なお、本発明者らはＬa-Ａl-Ｏ膜３２の代
わりに、Ｙ-Ａl-Ｏ、Ｎd-Ａl-Ｏを用いたときも第１の
発明が有効であることを確認した。
わりに、Ｙ-Ａl-Ｏ、Ｎd-Ａl-Ｏを用いたときも第１の
発明が有効であることを確認した。
【００２３】さらに本発明者らは、Ｂiの酸化物と、Ｓ
r、Ｃa、Ｃuの酸化物を異なる蒸発源から真空中で別々
に蒸発させ、基体上にBi-O→Sr-Cu-O→Ca-Cu-O→Sr-Cu-
O→Bi-Oの順で周期的に積層させできるＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu
-Ｏ薄膜をＬa-Ａl-Ｏ薄膜もしくはＹ-Ａl-Ｏ薄膜もしく
はＮd-Ａl-Ｏ薄膜と周期的に積層した場合（実施例１）
に示した積層構造作製方法より極めて制御性良く、安定
した膜質の、しかも膜表面が極めて平坦なＢi-Ｓr-Ｃa-
Ｃu-ＯとＬa-Ａl-Ｏ（もしくはＹ-Ａl-ＯあるいはＮd-
Ａl-Ｏ）の積層構造薄膜が得られることを見いだした。
r、Ｃa、Ｃuの酸化物を異なる蒸発源から真空中で別々
に蒸発させ、基体上にBi-O→Sr-Cu-O→Ca-Cu-O→Sr-Cu-
O→Bi-Oの順で周期的に積層させできるＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu
-Ｏ薄膜をＬa-Ａl-Ｏ薄膜もしくはＹ-Ａl-Ｏ薄膜もしく
はＮd-Ａl-Ｏ薄膜と周期的に積層した場合（実施例１）
に示した積層構造作製方法より極めて制御性良く、安定
した膜質の、しかも膜表面が極めて平坦なＢi-Ｓr-Ｃa-
Ｃu-ＯとＬa-Ａl-Ｏ（もしくはＹ-Ａl-ＯあるいはＮd-
Ａl-Ｏ）の積層構造薄膜が得られることを見いだした。
【００２４】さらに本発明者らは、Ｂi-Ｏ、Ｓr-Ｃu-
Ｏ、Ｃa-Ｃu-Ｏを別々の蒸発源から蒸発させ、Ｂi-Ｓr-
Ｃa-Ｃu-Ｏ超伝導薄膜の膜厚を原子オーダーの精度で極
めて制御性良く作製でき、さらにはＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ
とＬa-Ａl-Ｏ（もしくはＹ-Ａl-ＯあるいはＮd-Ａl-
Ｏ）の積層構造薄膜の周期構造を持つ薄膜を形成できる
ことを見いだした。さらに、このｍ（Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-
Ｏ）・（Ｌa-Ａl-Ｏ）薄膜は、（実施例１）に示したＢ
i-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏを同時に蒸着して得る超伝導薄膜と、
Ｌa-Ａl-Ｏを同時に蒸着して得る酸化物誘電体膜とを周
期的に積層して得た薄膜に比べて、はるかに結晶性が優
れ、超伝導転移温度、臨界電流密度等の特性に勝ってい
ることも併せて見いだした。
Ｏ、Ｃa-Ｃu-Ｏを別々の蒸発源から蒸発させ、Ｂi-Ｓr-
Ｃa-Ｃu-Ｏ超伝導薄膜の膜厚を原子オーダーの精度で極
めて制御性良く作製でき、さらにはＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ
とＬa-Ａl-Ｏ（もしくはＹ-Ａl-ＯあるいはＮd-Ａl-
Ｏ）の積層構造薄膜の周期構造を持つ薄膜を形成できる
ことを見いだした。さらに、このｍ（Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-
Ｏ）・（Ｌa-Ａl-Ｏ）薄膜は、（実施例１）に示したＢ
i-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏを同時に蒸着して得る超伝導薄膜と、
Ｌa-Ａl-Ｏを同時に蒸着して得る酸化物誘電体膜とを周
期的に積層して得た薄膜に比べて、はるかに結晶性が優
れ、超伝導転移温度、臨界電流密度等の特性に勝ってい
ることも併せて見いだした。
【００２５】これらのことは図５に示す積層の概念図を
用いて説明することができる。すなわち、それぞれ層状
構造を構成する異なる元素を別々に順次積層していくこ
とにより、基体表面に対し平行な面内だけで積層された
蒸着元素が動くだけで、基体表面に対し垂直方向への元
素の移動がないことによるものと考えられる。先にも述
べたように、Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ結晶のａ軸およびｂ軸
とＬaＡlＯ3結晶のそれがほぼ等しく、本発明者らによ
るこのＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ薄膜の作製法によると極めて
精密にＬa-Ａl-Ｏ結晶の上にはＢi-Ｏ層が位置し、Ｂi-
Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ薄膜のＢi-Ｏ層の上にＬa-Ａl-Ｏ薄膜を
連続にエピタキシャル成長させることができることによ
るものと考えられる。
用いて説明することができる。すなわち、それぞれ層状
構造を構成する異なる元素を別々に順次積層していくこ
とにより、基体表面に対し平行な面内だけで積層された
蒸着元素が動くだけで、基体表面に対し垂直方向への元
素の移動がないことによるものと考えられる。先にも述
べたように、Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ結晶のａ軸およびｂ軸
とＬaＡlＯ3結晶のそれがほぼ等しく、本発明者らによ
るこのＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ薄膜の作製法によると極めて
精密にＬa-Ａl-Ｏ結晶の上にはＢi-Ｏ層が位置し、Ｂi-
Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ薄膜のＢi-Ｏ層の上にＬa-Ａl-Ｏ薄膜を
連続にエピタキシャル成長させることができることによ
るものと考えられる。
【００２６】さらに以外にも、良好な超伝導特性を得る
に必要な基体の温度、熱処理温度も、従来より低いこと
を見いだした。
に必要な基体の温度、熱処理温度も、従来より低いこと
を見いだした。
【００２７】Ｂi-Ｏ、Ｓr-Ｃu-Ｏ、Ｃa-Ｃu-Ｏを周期的
に積層させる方法としては、いくつか考えられる。一般
に、ＭＢＥ装置あるいは多元のＥＢ蒸着装置で蒸発源の
前を開閉シャッターで制御したり、気相成長法で作製す
る際にガスの種類を切り替えたりすることにより、周期
的積層を達成することができる。しかしこの種の非常に
薄い層の積層には従来スパッタリング蒸着は不向きとさ
れていた。この理由は、成膜中のガス圧の高さに起因す
る不純物の混入およびエネルギーの高い粒子によるダメ
ージと考えられている。しかしながら、本発明者らは、
このＢi系酸化物超伝導体に対してスパッタリングによ
り異なる薄い層の積層を行なったところ、以外にも良好
な積層膜作製が可能なことを発見した。スパッタ中の高
い酸素ガス圧およびスパッタ放電が、Ｂi系の１００Ｋ
以上の臨界温度を持つ相の形成、およびＬa-Ａl-Ｏ誘電
体膜の形成に都合がよいためではなかろうかと考えられ
る。 スパッタ蒸着で異なる物質を積層させる方法とし
ては、組成分布を設けた１ケのスパッタリングターゲッ
トの放電位置を周期的に制御するという方法があるが、
組成の異なる複数個のターゲットのスパッタリングとい
う方法を用いると比較的簡単に達成することができる。
この場合、複数個のターゲットの各々のスパッタ量を周
期的に制御したり、あるいはターゲットの前にシャッタ
ーを設けて周期的に開閉したりして、周期的積層膜を作
製することができる。また基板を周期的運動させて各々
ターゲットの上を移動させる方法でも作製が可能であ
る。レーザースパッタあるいはイオンビームスパッタを
用いた場合には、複数個のターゲットを周期運動させて
ビームの照射するターゲットを周期的に変えれば、周期
的積層膜が実現される。このように複数個のターゲット
を用いたスパッタリングにより比較的簡単にＢi系酸化
物の周期的積層が作製可能となる。
に積層させる方法としては、いくつか考えられる。一般
に、ＭＢＥ装置あるいは多元のＥＢ蒸着装置で蒸発源の
前を開閉シャッターで制御したり、気相成長法で作製す
る際にガスの種類を切り替えたりすることにより、周期
的積層を達成することができる。しかしこの種の非常に
薄い層の積層には従来スパッタリング蒸着は不向きとさ
れていた。この理由は、成膜中のガス圧の高さに起因す
る不純物の混入およびエネルギーの高い粒子によるダメ
ージと考えられている。しかしながら、本発明者らは、
このＢi系酸化物超伝導体に対してスパッタリングによ
り異なる薄い層の積層を行なったところ、以外にも良好
な積層膜作製が可能なことを発見した。スパッタ中の高
い酸素ガス圧およびスパッタ放電が、Ｂi系の１００Ｋ
以上の臨界温度を持つ相の形成、およびＬa-Ａl-Ｏ誘電
体膜の形成に都合がよいためではなかろうかと考えられ
る。 スパッタ蒸着で異なる物質を積層させる方法とし
ては、組成分布を設けた１ケのスパッタリングターゲッ
トの放電位置を周期的に制御するという方法があるが、
組成の異なる複数個のターゲットのスパッタリングとい
う方法を用いると比較的簡単に達成することができる。
この場合、複数個のターゲットの各々のスパッタ量を周
期的に制御したり、あるいはターゲットの前にシャッタ
ーを設けて周期的に開閉したりして、周期的積層膜を作
製することができる。また基板を周期的運動させて各々
ターゲットの上を移動させる方法でも作製が可能であ
る。レーザースパッタあるいはイオンビームスパッタを
用いた場合には、複数個のターゲットを周期運動させて
ビームの照射するターゲットを周期的に変えれば、周期
的積層膜が実現される。このように複数個のターゲット
を用いたスパッタリングにより比較的簡単にＢi系酸化
物の周期的積層が作製可能となる。
【００２８】以下本発明者らによる第２の発明の内容を
さらに深く理解されるために、具体的な実施例を示す。
さらに深く理解されるために、具体的な実施例を示す。
【００２９】実施例２
図６に本実施例で用いた４元マグネトロンスパッタ装置
の概略図を示す。図６において、６１はＢiターゲッ
ト、６２はＳr-Ｃa-Ｃu-Ｏ焼成セラミックスターゲッ
ト、６３はＬaターゲット、６４はＡlターゲット、６
５、６６、６７、６８はシャッター、６９は基体、７０
は基体加熱用ヒーターを示す。計４個のターゲット６
１、６２、６３、６４は図６に示すように配置させた。
即ち、ＭgＯ(100)基体６９に焦点を結ぶように各ターゲ
ットが約３０°傾いて設置されている。ターゲットの前
方にはシャッター６５、６６、６７、６８があり、それ
らの開閉はすべてコンピューターで制御されることか
ら、Ｂi-Ｏ層とＳr-Ｃa-Ｃu-Ｏ層からなるＢi-Ｓr-Ｃa-
Ｃu-Ｏ結晶層薄膜の膜厚すなわち周期、Ｌa-Ａl-Ｏ薄膜
の膜厚とＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ薄膜とＬa-Ａl-Ｏ薄膜の積
層周期を自在に変えることができる。基体６９をヒータ
ー７０で約６００℃に加熱し、アルゴン・酸素（１：
１）混合雰囲気０．５ Ｐaのガス中で各ターゲットのス
パッタリングを行なった。Ｂi→Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ→Ｂiの
サイクルでスパッタし、Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜の元素の
組成比率がＢi:Ｓr:Ｃa:Ｃu=2:2:2:3となるように各タ
ーゲットのスパッタ時間とスパッタ電力を調整し、上記
サイクルを２０周期行った結果、１００Ｋ以上の臨界温
度を持つ相を作製することができた。典型的なスパッタ
電力はＢi：30 W、Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ：80 Wである。この
ままの状態でもこのＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ薄膜は１００Ｋ
以上の超伝導転移を示したが、さらに酸素中で６５０
℃、１時間の熱処理を行なうと非常に再現性よくなり、
超伝導転移温度は120 K、抵抗がゼロになる温度は100 K
になった。超伝導転移温度が100 Kを越す相は金属元素
がＢi-Ｓr-Ｃu-Ｃa-Ｃu-Ｃa-Ｃu-Ｓr-Ｂiの順序で並ん
だ酸化物の層から成り立っているとも言われており、本
発明の製造方法がこの構造を作るのに非常に役だってい
るのではないかと考えられる。また、Ｌa-Ａl-Ｏ膜の作
製は元素の組成比がＬa:Ａl=１:１となるようにターゲ
ット６３、６４のスパッタ電力を調整し、ＬaとＡlを同
時にスパッタし、膜厚はシャッター６７、６８の開閉時
間で制御した。典型的にはスパッタ電力はＬa：80 W、
Ａl：30 Wにして実験を行った。
の概略図を示す。図６において、６１はＢiターゲッ
ト、６２はＳr-Ｃa-Ｃu-Ｏ焼成セラミックスターゲッ
ト、６３はＬaターゲット、６４はＡlターゲット、６
５、６６、６７、６８はシャッター、６９は基体、７０
は基体加熱用ヒーターを示す。計４個のターゲット６
１、６２、６３、６４は図６に示すように配置させた。
即ち、ＭgＯ(100)基体６９に焦点を結ぶように各ターゲ
ットが約３０°傾いて設置されている。ターゲットの前
方にはシャッター６５、６６、６７、６８があり、それ
らの開閉はすべてコンピューターで制御されることか
ら、Ｂi-Ｏ層とＳr-Ｃa-Ｃu-Ｏ層からなるＢi-Ｓr-Ｃa-
Ｃu-Ｏ結晶層薄膜の膜厚すなわち周期、Ｌa-Ａl-Ｏ薄膜
の膜厚とＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ薄膜とＬa-Ａl-Ｏ薄膜の積
層周期を自在に変えることができる。基体６９をヒータ
ー７０で約６００℃に加熱し、アルゴン・酸素（１：
１）混合雰囲気０．５ Ｐaのガス中で各ターゲットのス
パッタリングを行なった。Ｂi→Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ→Ｂiの
サイクルでスパッタし、Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜の元素の
組成比率がＢi:Ｓr:Ｃa:Ｃu=2:2:2:3となるように各タ
ーゲットのスパッタ時間とスパッタ電力を調整し、上記
サイクルを２０周期行った結果、１００Ｋ以上の臨界温
度を持つ相を作製することができた。典型的なスパッタ
電力はＢi：30 W、Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ：80 Wである。この
ままの状態でもこのＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ薄膜は１００Ｋ
以上の超伝導転移を示したが、さらに酸素中で６５０
℃、１時間の熱処理を行なうと非常に再現性よくなり、
超伝導転移温度は120 K、抵抗がゼロになる温度は100 K
になった。超伝導転移温度が100 Kを越す相は金属元素
がＢi-Ｓr-Ｃu-Ｃa-Ｃu-Ｃa-Ｃu-Ｓr-Ｂiの順序で並ん
だ酸化物の層から成り立っているとも言われており、本
発明の製造方法がこの構造を作るのに非常に役だってい
るのではないかと考えられる。また、Ｌa-Ａl-Ｏ膜の作
製は元素の組成比がＬa:Ａl=１:１となるようにターゲ
ット６３、６４のスパッタ電力を調整し、ＬaとＡlを同
時にスパッタし、膜厚はシャッター６７、６８の開閉時
間で制御した。典型的にはスパッタ電力はＬa：80 W、
Ａl：30 Wにして実験を行った。
【００３０】さらに本発明者らはｍ×（Ｂi→Ｓr-Ｃa-
Ｃu-Ｏ→Ｂi）→ｔ-（Ｌa-Ａl-Ｏ）のサイクルで各ター
ゲットをスパッタし、ｍ（Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ）・ｔ-
（Ｂi-Ti-Ｏ）薄膜を基体５７上に作製した。ここでｍ
は正の整数、ｔはＬa-Ａl-Ｏ薄膜の膜厚を示す。本発明
者らはｔ＝５nmのとき、ｍを変化させて周期的に積層し
て得た膜の超伝導特性を調べた。図７にｍ＝２、６、１
６のときに得た膜の抵抗の温度変化をそれぞれ特性７
１、７２、７３に示す。図７において、ｍ＝６のとき、
最も高い超伝導転移温度およびゼロ抵抗温度、すなわち
特性７２が得られた。特性７２の超伝導転移温度、ゼロ
抵抗温度はＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜本来のそれらの値より
も約8 K高いものであった。この効果の詳細な理由につ
いては未だ不明であるが、本実施例に示した方法でＢi-
Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜とＬa-Ａl-Ｏ膜とを周期的に積層する
ことによって、Ｌa-Ａl-Ｏ膜はＢi2Ｏ2層にエピタキシ
ャル成長していることにより積層界面での元素の相互拡
散の影響がなく、かつ結晶性に優れた薄いＬa-Ａl-Ｏ膜
を介して同じく結晶性に優れたＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜を
積層することによりＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜において超伝
導機構になんらかの変化が引き起こされたことが考えら
れる。
Ｃu-Ｏ→Ｂi）→ｔ-（Ｌa-Ａl-Ｏ）のサイクルで各ター
ゲットをスパッタし、ｍ（Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ）・ｔ-
（Ｂi-Ti-Ｏ）薄膜を基体５７上に作製した。ここでｍ
は正の整数、ｔはＬa-Ａl-Ｏ薄膜の膜厚を示す。本発明
者らはｔ＝５nmのとき、ｍを変化させて周期的に積層し
て得た膜の超伝導特性を調べた。図７にｍ＝２、６、１
６のときに得た膜の抵抗の温度変化をそれぞれ特性７
１、７２、７３に示す。図７において、ｍ＝６のとき、
最も高い超伝導転移温度およびゼロ抵抗温度、すなわち
特性７２が得られた。特性７２の超伝導転移温度、ゼロ
抵抗温度はＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜本来のそれらの値より
も約8 K高いものであった。この効果の詳細な理由につ
いては未だ不明であるが、本実施例に示した方法でＢi-
Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜とＬa-Ａl-Ｏ膜とを周期的に積層する
ことによって、Ｌa-Ａl-Ｏ膜はＢi2Ｏ2層にエピタキシ
ャル成長していることにより積層界面での元素の相互拡
散の影響がなく、かつ結晶性に優れた薄いＬa-Ａl-Ｏ膜
を介して同じく結晶性に優れたＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜を
積層することによりＢi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜において超伝
導機構になんらかの変化が引き起こされたことが考えら
れる。
【００３１】なお、超伝導転移温度が上昇する効果は、
Ｂi→Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ→Ｂiのサイクルが４〜１０の範囲
で有効であることを、本発明者らは確認した。
Ｂi→Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ→Ｂiのサイクルが４〜１０の範囲
で有効であることを、本発明者らは確認した。
【００３２】なお、本発明者らはＬa-Ａl-Ｏ膜の代わり
に、Ｙ-Ａl-Ｏ、Ｎd-Ａl-Ｏ膜を用いたときも第２の発
明が有効であることを確認した。
に、Ｙ-Ａl-Ｏ、Ｎd-Ａl-Ｏ膜を用いたときも第２の発
明が有効であることを確認した。
【００３３】
【発明の効果】第１の発明の酸化物超電導薄膜は、Ｂi
系酸化物超伝導薄膜の超電導転移温度を上昇させる構造
を提供するものであり、第２の発明の酸化物超電導薄膜
の製造方法は第１の発明をより効果的に実現し、デバイ
ス等の応用には必須の低温でのプロセス確立したもので
あり、本発明の工業的価値は大きい。
系酸化物超伝導薄膜の超電導転移温度を上昇させる構造
を提供するものであり、第２の発明の酸化物超電導薄膜
の製造方法は第１の発明をより効果的に実現し、デバイ
ス等の応用には必須の低温でのプロセス確立したもので
あり、本発明の工業的価値は大きい。
【図１】Ｌa-Ａl-Ｏ薄膜のＸ線回折スペクトル図であ
る。
る。
【図２】第１の発明の実施例における薄膜の製造装置の
概略図である。
概略図である。
【図３】第１の発明の構造概念図である。
【図４】図２の装置により得た薄膜における抵抗の温度
特性図である。
特性図である。
【図５】第２の発明の構造概念図である。
【図６】第２の発明の実施例における薄膜の製造装置の
概略図である。
概略図である。
【図７】図６の装置により得た薄膜における抵抗の温度
特性図である。
特性図である。
１１、１２、１３、６１、６２、６３、６４ スパッタ
リングターゲット １４、１５、１６、６５、６６、６７、６８ シャッタ
ー １７、６９ ＭgＯ基体 １８、７０ ヒーター ３１ Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜 ３２ Ｌa-Ａl-Ｏ膜 ４１、４２、４３、７１、７２、７３ 薄膜の抵抗の温
度特性
リングターゲット １４、１５、１６、６５、６６、６７、６８ シャッタ
ー １７、６９ ＭgＯ基体 １８、７０ ヒーター ３１ Ｂi-Ｓr-Ｃa-Ｃu-Ｏ膜 ３２ Ｌa-Ａl-Ｏ膜 ４１、４２、４３、７１、７２、７３ 薄膜の抵抗の温
度特性
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 39/24 ＺＡＡ Ｈ０１Ｌ 39/24 ＺＡＡＢ
(72)発明者 瀬恒 謙太郎
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 平２−91982（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】 基体上に主体成分が少なくともビスマス
（Ｂｉ）、銅（Ｃｕ）、およびアルカリ土類（ＩＩａ
族）を含む層状酸化物超伝導薄膜と、主体成分がランタ
ン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）とネオジウム（Ｎｄ）
のうちの少なくとも一種以上の元素とアルミニウム（Ａ
ｌ）を含む酸化物誘電体薄膜よりなる積層膜が交互に複
数回積層された構造を持つ酸化物超伝導薄膜において、
前記層状酸化物超伝導薄膜の膜厚が２０ｎｍ以上、４０
ｎｍ以下であることを特徴とする酸化物超伝導薄膜。こ
こでアルカリ土類は、ＩＩａ族元素のうちの少なくとも
一種あるいは二種以上の元素を示す。 - 【請求項２】 基体上に、少なくともＢｉを含む酸化物
と少なくとも銅およびアルカリ土類（ＩＩａ族）を含む
酸化物とを周期的に蒸着により積層させて形成され、膜
厚が２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である層状酸化物超伝導
薄膜と、主体成分がＬａ、ＹとＮｄのうち少なくとも一
種以上の元素とＡｌを含む酸化物誘電体薄膜とを周期的
に蒸着により積層させて得ることを特徴とする酸化物超
伝導薄膜の製造方法。ここでアルカリ土類は、ＩＩａ族
元素のうち少なくとも一種あるいは二種以上の元素を示
す。 - 【請求項３】 積層物質の蒸発を少なくとも二種以上の
蒸発源で行うことを特徴とする請求項２記載の酸化物超
伝導薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 積層物質の蒸発をスパッタリングで行う
ことを特徴とする請求項２記載の酸化物超伝導薄膜の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06628091A JP3478543B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 酸化物超伝導薄膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06628091A JP3478543B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 酸化物超伝導薄膜およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04300272A JPH04300272A (ja) | 1992-10-23 |
| JP3478543B2 true JP3478543B2 (ja) | 2003-12-15 |
Family
ID=13311263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06628091A Expired - Fee Related JP3478543B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 酸化物超伝導薄膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3478543B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009069660A1 (ja) * | 2007-11-29 | 2009-06-04 | Kyushu Institute Of Technology | 超伝導体表面抵抗率の非接触測定方法及びその測定装置並びに超伝導体 |
| JP2009152175A (ja) * | 2007-11-29 | 2009-07-09 | Kyushu Institute Of Technology | 超伝導体並びに超伝導体表面抵抗率の非接触測定方法及びその測定装置 |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP06628091A patent/JP3478543B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009069660A1 (ja) * | 2007-11-29 | 2009-06-04 | Kyushu Institute Of Technology | 超伝導体表面抵抗率の非接触測定方法及びその測定装置並びに超伝導体 |
| JP2009152175A (ja) * | 2007-11-29 | 2009-07-09 | Kyushu Institute Of Technology | 超伝導体並びに超伝導体表面抵抗率の非接触測定方法及びその測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04300272A (ja) | 1992-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5114906A (en) | Process for depositing tl-containing superconducting thin films on (110) mgo substrates | |
| JP3478543B2 (ja) | 酸化物超伝導薄膜およびその製造方法 | |
| JP3037514B2 (ja) | 薄膜超伝導体及びその製造方法 | |
| JP2979422B2 (ja) | 絶縁体および絶縁薄膜の製造方法と、超伝導薄膜および超伝導薄膜の製造方法 | |
| JP2669052B2 (ja) | 酸化物超電導薄膜およびその製造方法 | |
| JP2741277B2 (ja) | 薄膜超電導体およびその製造方法 | |
| JP2733368B2 (ja) | 超電導薄膜およびその製造方法 | |
| JPH0316920A (ja) | 酸化物超電導薄膜およびその製造方法 | |
| JP3025891B2 (ja) | 薄膜超電導体およびその製造方法 | |
| JP2555477B2 (ja) | 超伝導薄膜およびその製造方法 | |
| JPH05170448A (ja) | セラミックス薄膜の製造方法 | |
| JP2502744B2 (ja) | 薄膜超電動体の製造方法 | |
| JPH0822740B2 (ja) | 酸化物超電導薄膜およびその製造方法 | |
| JPH0822742B2 (ja) | 薄膜超電導体およびその製造方法 | |
| JPH05171414A (ja) | 超伝導薄膜およびその製造方法 | |
| JPH0822741B2 (ja) | 超電導薄膜およびその製造方法 | |
| JPH0714817B2 (ja) | 酸化物超電導薄膜およびその製造方法 | |
| JP2594271B2 (ja) | 超電導体用薄膜の製造装置および超電導体用薄膜の製造方法 | |
| JP2866476B2 (ja) | 積層超電導体及びその製造方法 | |
| JPH02167827A (ja) | 薄膜超電導体 | |
| JPH02122065A (ja) | 薄膜超電導体の製造方法 | |
| JPH0437609A (ja) | 酸化物超伝導薄膜およびその製造方法 | |
| JPH042617A (ja) | 酸化物超電導薄膜およびその製造方法 | |
| JPH0465320A (ja) | 超電導薄膜およびその製造方法 | |
| JPH04362016A (ja) | セラミックス薄膜の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |