JPH01138130A - 超伝導体薄膜の製造方法 - Google Patents
超伝導体薄膜の製造方法Info
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- JPH01138130A JPH01138130A JP29657187A JP29657187A JPH01138130A JP H01138130 A JPH01138130 A JP H01138130A JP 29657187 A JP29657187 A JP 29657187A JP 29657187 A JP29657187 A JP 29657187A JP H01138130 A JPH01138130 A JP H01138130A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、高い超伝導転移温度を可能とする超伝導薄膜
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものである。
従来の技術
従来の超伝導材料の最高の転移温度はＮｂ３Ｇｅの２３
°にであった。また実用材料としては、Ｎｂ：＋ Ｓｎ
の１７°Ｋが最高であり、実際のデバイスやシステムに
上記の材料を使用するのには、高価な液体ヘリウム（沸
点４．２°ｋ）による冷却を必要とした。
°にであった。また実用材料としては、Ｎｂ：＋ Ｓｎ
の１７°Ｋが最高であり、実際のデバイスやシステムに
上記の材料を使用するのには、高価な液体ヘリウム（沸
点４．２°ｋ）による冷却を必要とした。
一方最近酸化物超伝導材料が高い超伝導転移温度を有す
ることの可能性が示唆され、Ｌａ−Ｂａ−Ｃｕ−０系で
４０°に、Ｂａ−Ｙ−Ｃｕ−０系で９０°に級の転移温
度が得られている。これらの材料は、冷却に液体ネオン
（沸点２７°ｋ）液体チッソ（沸点７７°ｋ）が使用で
きることから、超伝導現象応用の大幅な拡大が期待され
る。特にこれら超伝導材料の薄膜が合成されれば、高温
動作のジョセフソン素子の実現及び、高速半導体デバイ
スとの複合化が可能となるためこれら材料の薄膜化を目
ざして、スパッタリング法、真空蒸着法、スプレー法等
が、行なわれている。
ることの可能性が示唆され、Ｌａ−Ｂａ−Ｃｕ−０系で
４０°に、Ｂａ−Ｙ−Ｃｕ−０系で９０°に級の転移温
度が得られている。これらの材料は、冷却に液体ネオン
（沸点２７°ｋ）液体チッソ（沸点７７°ｋ）が使用で
きることから、超伝導現象応用の大幅な拡大が期待され
る。特にこれら超伝導材料の薄膜が合成されれば、高温
動作のジョセフソン素子の実現及び、高速半導体デバイ
スとの複合化が可能となるためこれら材料の薄膜化を目
ざして、スパッタリング法、真空蒸着法、スプレー法等
が、行なわれている。
発明が解決しようとする問題点
Ｂａ−Ｙ−Ｃｕ−０系で薄膜を作成しようとする場合、
スパッタ法、真空蒸着法、スプレー法等があるが、これ
らの方法では、成膜そのものは比較的低温で出来るが、
成膜後、空気中又は酸素中で約８００〜９００°Ｃで熱
処理しなければ超伝導物質にならず、したがって高温に
耐える基板上でなければ超伝導材料を得ることができな
いという問題点がある。
スパッタ法、真空蒸着法、スプレー法等があるが、これ
らの方法では、成膜そのものは比較的低温で出来るが、
成膜後、空気中又は酸素中で約８００〜９００°Ｃで熱
処理しなければ超伝導物質にならず、したがって高温に
耐える基板上でなければ超伝導材料を得ることができな
いという問題点がある。
又特に安価なガラスや有機フィルム等を基板に使用する
ことは出来なかった。
ことは出来なかった。
又ＣＶＤ法（化学蒸着法）で成膜すれば成膜後熱処理を
行なわなくても良い可能性は、あるものの、ＢａやＳｒ
のガスソースがないため実際ＣＶＤ法で成膜するのは、
困難であると思われる。
行なわなくても良い可能性は、あるものの、ＢａやＳｒ
のガスソースがないため実際ＣＶＤ法で成膜するのは、
困難であると思われる。
問題点を解決するための手段
本発明は、前記問題点を解決するため、従来のスパッタ
法や、真空蒸着法、あるいはスプレー法ではなく、電子
ビーム蒸発源を用いて、低圧力下（１０−’〜１Ｏ−６
Ｔｏｒｒ）でＢａあるいはＳｒとＣｕおよびＬ（ただし
Ｌは、Ｙ、Ｌａ、、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ５Ｅｒ、Ｔｍ、、Ｙｂ。
法や、真空蒸着法、あるいはスプレー法ではなく、電子
ビーム蒸発源を用いて、低圧力下（１０−’〜１Ｏ−６
Ｔｏｒｒ）でＢａあるいはＳｒとＣｕおよびＬ（ただし
Ｌは、Ｙ、Ｌａ、、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ５Ｅｒ、Ｔｍ、、Ｙｂ。
Ｌｕのいずれか一種の元素）を加熱しながら基板上に蒸
着させ同時に酸素イオンビームを照射し、２００’Ｃ以
下の低温で超伝導体の薄膜を製造する方法を提供する。
着させ同時に酸素イオンビームを照射し、２００’Ｃ以
下の低温で超伝導体の薄膜を製造する方法を提供する。
作用
発明者らは、Ｂａあるいは、ＳｒとＣｕおよびＬ（ただ
しＬはＹ、Ｌａ５Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、ＥｒＳＴｍ、Ｙｂ、Ｌｕのうちのいずれか一
種の元素）を電子ビームで蒸発させながら、酸素イオン
を照射することにより、低温でＢａ （Ｓｒ）−Ｌ−Ｃ
ｕ−０系の超伝導体酸化物の薄膜が得られることを見い
だした。
しＬはＹ、Ｌａ５Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、ＥｒＳＴｍ、Ｙｂ、Ｌｕのうちのいずれか一
種の元素）を電子ビームで蒸発させながら、酸素イオン
を照射することにより、低温でＢａ （Ｓｒ）−Ｌ−Ｃ
ｕ−０系の超伝導体酸化物の薄膜が得られることを見い
だした。
このように低温で高い転移温度を持つ超伝導体薄膜の合
成が可能となるのは、通常のスパッタ法、真空蒸着法あ
るいはＣＶＤ法では、蒸発原子の持つ運動のエネルギー
が、スパッタ法で１ｅｖ（エレクトロンボルト）〜１０
ｅｖ、真空蒸着法で０．１〜ｌｅｖである。一方イオン
源から引き出されるイオンビームでは、イオンを電界を
かけて加速することが出来るために大きな運動エネルギ
ーを得ることができる。（加速電圧により、１０〜ｉｏ
、ｏｏ。
成が可能となるのは、通常のスパッタ法、真空蒸着法あ
るいはＣＶＤ法では、蒸発原子の持つ運動のエネルギー
が、スパッタ法で１ｅｖ（エレクトロンボルト）〜１０
ｅｖ、真空蒸着法で０．１〜ｌｅｖである。一方イオン
源から引き出されるイオンビームでは、イオンを電界を
かけて加速することが出来るために大きな運動エネルギ
ーを得ることができる。（加速電圧により、１０〜ｉｏ
、ｏｏ。
ｅｖ程度は、容易に得られる）そのため、この高エネル
ギーの酸素イオンビームを電子ビーム加熱により得られ
た蒸発原子に照射することによって、蒸発原子は、イオ
ンビームのエネルギーを受は取り数ｅｖ以上のエネルギ
ー（この時、一部の蒸発原子は、イオン化していると推
定される）で基体上に飛来する。そのため、基体の温度
を上げなくても実効的に温度が上った状態となっている
。以上のような理由により、低温で付着力が強（、しか
も結晶性の良い膜が得られる。
ギーの酸素イオンビームを電子ビーム加熱により得られ
た蒸発原子に照射することによって、蒸発原子は、イオ
ンビームのエネルギーを受は取り数ｅｖ以上のエネルギ
ー（この時、一部の蒸発原子は、イオン化していると推
定される）で基体上に飛来する。そのため、基体の温度
を上げなくても実効的に温度が上った状態となっている
。以上のような理由により、低温で付着力が強（、しか
も結晶性の良い膜が得られる。
実施例
以下、本発明の一実施例について、図面にもとづいて説
明する。図は、本発明の一実施例における、イオンビー
ムアシスト型、蒸着装置の概略図を示すものである。
明する。図は、本発明の一実施例における、イオンビー
ムアシスト型、蒸着装置の概略図を示すものである。
図において、１１は真空チャンバー、１２はＢａあるい
は、Ｓｒ蒸発用電子ビーム加熱源、１３は、ＣＵ蒸発用
電子ビーム加熱源、１４はＬ〔ただしＬはＹ、Ｌａ、Ｐ
ｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ
、Ｙｂ、およびＴｍのうちのいずれか一種〕蒸発用電子
ビーム加熱源、１５は基板、１６は０２イオン発生用イ
オンガン、１７はシャッターである。まずＢａ、Ｃｕ、
およびＹをそれぞれ電子ビーム加熱ｔｘ１２．１３．１
４に入れて、Ｂａ、Ｃｕ、Ｙのモル比が２対３対１にな
るように加熱源の温度をコントロールする。次にイオン
源に酸素を導入しイオン化して基板方向に引き出す（こ
の時基板１５はイオンガンに対して、３００■の負の電
位を与えイオン電流を０．２ｍＡ／ｃｆｆｌとした。次
にシャｙター１７を開いて、Ｂａ−Ｙ−Ｃｕ−０系の薄
膜を膜厚１μｍ成膜した。この時の基板温度は、１００
°Ｃでチャンバー１１内の圧力は、Ｉ Ｘ １０− ’
Ｔｏｒｒであった。
は、Ｓｒ蒸発用電子ビーム加熱源、１３は、ＣＵ蒸発用
電子ビーム加熱源、１４はＬ〔ただしＬはＹ、Ｌａ、Ｐ
ｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ
、Ｙｂ、およびＴｍのうちのいずれか一種〕蒸発用電子
ビーム加熱源、１５は基板、１６は０２イオン発生用イ
オンガン、１７はシャッターである。まずＢａ、Ｃｕ、
およびＹをそれぞれ電子ビーム加熱ｔｘ１２．１３．１
４に入れて、Ｂａ、Ｃｕ、Ｙのモル比が２対３対１にな
るように加熱源の温度をコントロールする。次にイオン
源に酸素を導入しイオン化して基板方向に引き出す（こ
の時基板１５はイオンガンに対して、３００■の負の電
位を与えイオン電流を０．２ｍＡ／ｃｆｆｌとした。次
にシャｙター１７を開いて、Ｂａ−Ｙ−Ｃｕ−０系の薄
膜を膜厚１μｍ成膜した。この時の基板温度は、１００
°Ｃでチャンバー１１内の圧力は、Ｉ Ｘ １０− ’
Ｔｏｒｒであった。
次にこの膜について、Ｘ線による結晶構造の解析および
４端子法による超伝導転移温度の測定を行なった。
４端子法による超伝導転移温度の測定を行なった。
その時の結果を表の試料番号１に示す。
＊ただし、試料番号１８．１９は比較例以下同様にして
、基板温度、組成、チャンバー内の圧力、イオンの引出
し電圧、イオン電流値等を変化させたときのＸ線解析、
超伝導転移温度の結果を試料番号２〜１７に示す。また
試料番号１８〜１９は、本発明外の比較例である。
、基板温度、組成、チャンバー内の圧力、イオンの引出
し電圧、イオン電流値等を変化させたときのＸ線解析、
超伝導転移温度の結果を試料番号２〜１７に示す。また
試料番号１８〜１９は、本発明外の比較例である。
なお特許請求の範囲において、チャンバー内の減圧状態
を１０− ’ 〜１０−６Ｔｏｒｒとしたのは、１０−
’Ｔｏｒｒより気圧が高いと結晶性の良い膜が得られな
いためであり、１Ｏ−６Ｔｏｒｒより気圧が低くなると
、蒸着速度が低くなるためである。
を１０− ’ 〜１０−６Ｔｏｒｒとしたのは、１０−
’Ｔｏｒｒより気圧が高いと結晶性の良い膜が得られな
いためであり、１Ｏ−６Ｔｏｒｒより気圧が低くなると
、蒸着速度が低くなるためである。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明は、Ｂ ａ ％ Ｃｕ
。
。
Ｙを蒸発させながら、酸素イオンビームを照射させるこ
とにより、２００℃以下の低温で超伝導酸化物を合成で
きる方法であって、産業上きわめて有益な発明である。
とにより、２００℃以下の低温で超伝導酸化物を合成で
きる方法であって、産業上きわめて有益な発明である。
図は、本発明の一実施例におけるイオンビームアシスト
型蒸着装置の概略図である。 １１・・・・・・真空チャンバー、１２・・・・・・バ
リウムあるいは、ストロンチウム蒸発用電子ビーム加熱
源、１３・・・・・・銅蒸発用電子ビーム加熱源、１４
・・・・・・Ｌ〔ただしＬは、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、
Ｓｍ、Ｅｕ５Ｇｄ、ＤｙＸＨａ、Ｅｒ、Ｔｍ、、Ｙｂ、
およびＴｍのうちいずれか一種〕蒸発用電子ビーム加熱
源、１５・・・・・・基板、１６・・・・・・０□イオ
ン発生用イオンガン、１７・・・・・・シャッター。
型蒸着装置の概略図である。 １１・・・・・・真空チャンバー、１２・・・・・・バ
リウムあるいは、ストロンチウム蒸発用電子ビーム加熱
源、１３・・・・・・銅蒸発用電子ビーム加熱源、１４
・・・・・・Ｌ〔ただしＬは、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、
Ｓｍ、Ｅｕ５Ｇｄ、ＤｙＸＨａ、Ｅｒ、Ｔｍ、、Ｙｂ、
およびＴｍのうちいずれか一種〕蒸発用電子ビーム加熱
源、１５・・・・・・基板、１６・・・・・・０□イオ
ン発生用イオンガン、１７・・・・・・シャッター。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 バリウム（Ｂａ）あるいは、ストロンチューム（Ｓｒ）
と銅（Ｃｕ）、およびＬ〔ただし、Ｌは、イットリウム
（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、
ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウ
ム（Ｅｕ）、ガドリウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄ
ｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリ
ウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（
Ｌｕ）のうちのいずれか一種〕を電子ビーム蒸発源を用
いて、加熱し、１０＾−＾４Ｔｏｒｒ〜１０＾−＾６Ｔ
ｏｒｒの真空度の下で、基板上に蒸着させながら同時に
酸素（Ｏ＿２）のイオンビームをこの基板上に照射して
、一般式Ｍ＿２ＬＣｕ＿３Ｏ＿７＿−＿ｙ〔ただし、Ｍ
は、ＢａあるいはＳｒで、Ｌは、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ
、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、
Ｌｕのうちのいずれか一種の元素でｙは、０．１〜０．
３の数〕で示される薄膜を得ることを特徴とする超伝導
体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29657187A JPH01138130A (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 超伝導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29657187A JPH01138130A (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 超伝導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01138130A true JPH01138130A (ja) | 1989-05-31 |
Family
ID=17835263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29657187A Pending JPH01138130A (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 超伝導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01138130A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01153508A (ja) * | 1987-12-09 | 1989-06-15 | Toshiba Corp | 酸化物超電導体薄膜の製造方法 |
-
1987
- 1987-11-25 JP JP29657187A patent/JPH01138130A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01153508A (ja) * | 1987-12-09 | 1989-06-15 | Toshiba Corp | 酸化物超電導体薄膜の製造方法 |
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