JPH01170065A - 超電導体層を有する半導体基板 - Google Patents
超電導体層を有する半導体基板Info
- Publication number
- JPH01170065A JPH01170065A JP62328479A JP32847987A JPH01170065A JP H01170065 A JPH01170065 A JP H01170065A JP 62328479 A JP62328479 A JP 62328479A JP 32847987 A JP32847987 A JP 32847987A JP H01170065 A JPH01170065 A JP H01170065A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconductor
- composite oxide
- substrate
- single crystal
- semiconductor substrate
- 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.)
- Pending
Links
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims description 3
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 15
- 239000010408 film Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 4
- 229910002370 SrTiO3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 2
- 241000255896 Galleria mellonella Species 0.000 description 1
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021521 yttrium barium copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
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
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
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、半導体基板に関する。より詳細には、酸化物
基板上に形成された複合酸化物超電導体薄膜上に半導体
層が積層された構造を有する半導体基板に関するもので
ある。
基板上に形成された複合酸化物超電導体薄膜上に半導体
層が積層された構造を有する半導体基板に関するもので
ある。
本発明の半導体基板は上記超電導体層を半導体回路の配
線材料として用いるだけで無く、上記超電導体にジョセ
フソン結合を形成したジョセフソン素子、あるいは超電
導体と半導体とを組み合わせたトランジスターやホット
エレクトロントランジスター等の超電導体素子材料とし
て用いることができる。
線材料として用いるだけで無く、上記超電導体にジョセ
フソン結合を形成したジョセフソン素子、あるいは超電
導体と半導体とを組み合わせたトランジスターやホット
エレクトロントランジスター等の超電導体素子材料とし
て用いることができる。
従来の技術
従来の半導体集積回路はシリコン等の半導体単結晶基板
上に絶縁膜を形成してパターニングを施し、熱拡散、イ
オン注入等で不純物をドープすることにより必要な素子
を作製し、金属を蒸着させて配線している。
上に絶縁膜を形成してパターニングを施し、熱拡散、イ
オン注入等で不純物をドープすることにより必要な素子
を作製し、金属を蒸着させて配線している。
上記金属配線パターンは、蒸着で形成されるため断面積
が非常に微小となり、信号電流のロスがあった。
が非常に微小となり、信号電流のロスがあった。
また、超電導体と半導体とを組み合わせたトランジスタ
ーやホットエレクトロントランジスター等の超電導体と
半導体を組み合わせた素子は概念的には提案されている
が複合酸化物超電導材料を具体的に用いたものは無い。
ーやホットエレクトロントランジスター等の超電導体と
半導体を組み合わせた素子は概念的には提案されている
が複合酸化物超電導材料を具体的に用いたものは無い。
発明が解決しようとする問題点
半導体集積回路の金属配線パターンは、蒸着等で形成さ
れるため断面積が微小で信号電流のロスが避けられなか
った。また、半導体集積回路の動作速度を向上させるに
は、素子そのものの動作速度を向上させることも重要で
あるが、配線における信号伝播速度を向上させることも
必要である。
れるため断面積が微小で信号電流のロスが避けられなか
った。また、半導体集積回路の動作速度を向上させるに
は、素子そのものの動作速度を向上させることも重要で
あるが、配線における信号伝播速度を向上させることも
必要である。
ところが、従来の半導体集積回路では配線部分における
ロスのため信号伝播速度を向上させるのに限界があった
。また、配線部分におけるロスのため素子の集積度があ
がり高密度化が進むと、消費電力が上昇し、それに伴う
発熱のため集積度の限界も自ずから決まってしまってい
た。
ロスのため信号伝播速度を向上させるのに限界があった
。また、配線部分におけるロスのため素子の集積度があ
がり高密度化が進むと、消費電力が上昇し、それに伴う
発熱のため集積度の限界も自ずから決まってしまってい
た。
さらに、超電導体と半導体とを組み合わせた超電導トラ
ンジスタやホットエレクトロントランジスタ等の超電導
素子を形成する場合には半導体単結晶層と超電導材料の
層が均一に積層された半導体単結晶基板が必須であるが
、従来のＮｂ系の超電導材料では半導体単結晶層と超電
導材料の層が均一に積層されているものはなかった。
ンジスタやホットエレクトロントランジスタ等の超電導
素子を形成する場合には半導体単結晶層と超電導材料の
層が均一に積層された半導体単結晶基板が必須であるが
、従来のＮｂ系の超電導材料では半導体単結晶層と超電
導材料の層が均一に積層されているものはなかった。
本発明の目的は、上記の問題を解決して半導体単結晶層
と複合酸化物超電導体層が均一に積層された構造を有す
る超電導体と半導体からなる基板を提供することにある
。
と複合酸化物超電導体層が均一に積層された構造を有す
る超電導体と半導体からなる基板を提供することにある
。
問題点を解決するための手段
本発明に従うと、酸化物基板上に形成されている周期律
表１Ｌａ族元素から選択された少なくとも１種の元素α
、周期律表１Ｌａ族元素から選択された少なくとも１種
の元素β、周期律表１ｂ、Ｉｌｂ。
表１Ｌａ族元素から選択された少なくとも１種の元素α
、周期律表１Ｌａ族元素から選択された少なくとも１種
の元素β、周期律表１ｂ、Ｉｌｂ。
ｌｌＩｂ、ＩＶａ、■ａ族元素から選択された少なくと
も１種の元素γを含有する複合酸化物超電導体よりなる
薄膜上にＧａＡｌＡｓ単結晶層が積層されていることを
特徴とする超電導体および半導体からなる基板が提供さ
れる。
も１種の元素γを含有する複合酸化物超電導体よりなる
薄膜上にＧａＡｌＡｓ単結晶層が積層されていることを
特徴とする超電導体および半導体からなる基板が提供さ
れる。
本発明に従うと、上記超電導体は複合酸化物超電導材料
によって形成されているのが好ましい。
によって形成されているのが好ましい。
この複合酸化物超電導材料としては公知の任意の材料を
用いることができる。特に、下記一般式：％式％ （但し、αは周期律表１Ｌａ族に含まれる元素であり、
βは周期律表１１Ｊａ族に含まれる元素であり、Ｔは周
期律表１ｂ、ｎｂ、ｍｂ、ｒＶａおよび■族から選択さ
れる少なくとも一つの元素であり、ｘＳｙＳｚはそれぞ
れ０．１≦Ｘ≦０．９．０．４≦ｙ≦３．０．１≦２≦
５を満たす数である） で示される複合酸化物が好ましい。これらの複合酸化物
はペロブスカイト型または酸素欠陥型ペロブスカイト型
酸化物を主体としたものと考えられる。
用いることができる。特に、下記一般式：％式％ （但し、αは周期律表１Ｌａ族に含まれる元素であり、
βは周期律表１１Ｊａ族に含まれる元素であり、Ｔは周
期律表１ｂ、ｎｂ、ｍｂ、ｒＶａおよび■族から選択さ
れる少なくとも一つの元素であり、ｘＳｙＳｚはそれぞ
れ０．１≦Ｘ≦０．９．０．４≦ｙ≦３．０．１≦２≦
５を満たす数である） で示される複合酸化物が好ましい。これらの複合酸化物
はペロブスカイト型または酸素欠陥型ペロブスカイト型
酸化物を主体としたものと考えられる。
上記周期律表ＩＩａ族元素αとしては、Ｂａ、 Ｓｒ。
Ｃａ、 Ｍｇ、 Ｂｅ等が好ましく、例えば、［３ａＳ
Ｓｒを挙げることができ、この元素αの１０〜８０％を
Ｍｇ、 Ｃａ。
Ｓｒを挙げることができ、この元素αの１０〜８０％を
Ｍｇ、 Ｃａ。
Ｓｒから選択された１種または２種の元素で置換するこ
ともできる。また上記周期律表ｍａ族元素βはとしては
、Ｙの他Ｌａ、 ５ｃＳＣｅ、 Ｇｄ、 ｔｌｏ、 Ｂ
ｒＳＴｍ。
ともできる。また上記周期律表ｍａ族元素βはとしては
、Ｙの他Ｌａ、 ５ｃＳＣｅ、 Ｇｄ、 ｔｌｏ、 Ｂ
ｒＳＴｍ。
Ｙｂ、 Ｌｕ等ランタノイド元素が好ましく、例えばＹ
ｌＬａ、 Ｈｏとすることができ、さらにこの元素βの
うち、１０〜８０％をＳｃまたはランクメイド元素から
選択された１種または２種の元素で置換することもでき
る。前記元素γは一般にＣｕであるが、その−部を周期
律表Ｉｂ、［［ｂ、Ｉ［ｂ、ｒＶａおよび■族から選択
される他の元素、例えば、Ｔｉ、 Ｖ等で置換すること
もできる。
ｌＬａ、 Ｈｏとすることができ、さらにこの元素βの
うち、１０〜８０％をＳｃまたはランクメイド元素から
選択された１種または２種の元素で置換することもでき
る。前記元素γは一般にＣｕであるが、その−部を周期
律表Ｉｂ、［［ｂ、Ｉ［ｂ、ｒＶａおよび■族から選択
される他の元素、例えば、Ｔｉ、 Ｖ等で置換すること
もできる。
作用
本発明の超電導体層を有する半導体基板は、酸化物基板
上に形成された複合酸化物超電導体薄膜上にＧａＡｌＡ
ｓ半導体層が形成されているところにその主要な特徴が
ある。すなわち、本発明の超電導層を有する半導体基板
は、ＧａＡｌＡｓ半導体と複合酸化物超電導体を組み合
わせた新規な半導体デバイスの基本材料となるものであ
る。
上に形成された複合酸化物超電導体薄膜上にＧａＡｌＡ
ｓ半導体層が形成されているところにその主要な特徴が
ある。すなわち、本発明の超電導層を有する半導体基板
は、ＧａＡｌＡｓ半導体と複合酸化物超電導体を組み合
わせた新規な半導体デバイスの基本材料となるものであ
る。
本発明の超電導体層を有する半導体基板は、複合酸化物
超電導体を単なる配線用材料として使用するだけでなく
、複合酸化物超電導体の部分にジョセフソン接合を形成
した半導体デバイスあるいは半導体基板と超電導体とを
組み合わせた超電導トランジスタやホットエレクトロン
トランジスタのような新規な超電導素子を形成するため
の集積回路基板あるいはデバイス用基材として用いるこ
とができる。
超電導体を単なる配線用材料として使用するだけでなく
、複合酸化物超電導体の部分にジョセフソン接合を形成
した半導体デバイスあるいは半導体基板と超電導体とを
組み合わせた超電導トランジスタやホットエレクトロン
トランジスタのような新規な超電導素子を形成するため
の集積回路基板あるいはデバイス用基材として用いるこ
とができる。
本発明の超電導体層を有する半導体基板に使用する複合
酸化物超電導体としては、ＹＢＣＯと称されるＹ１８ａ
２ＣｕａＯｔ−、＋で代表されるような酸素欠陥型ペロ
ブスカイト結晶構造を有する複合酸化物が好ましい。し
かしながらこれに限定されるものではなく、公知の超電
導体の中から任意のものを選択して使用することが可能
である。
酸化物超電導体としては、ＹＢＣＯと称されるＹ１８ａ
２ＣｕａＯｔ−、＋で代表されるような酸素欠陥型ペロ
ブスカイト結晶構造を有する複合酸化物が好ましい。し
かしながらこれに限定されるものではなく、公知の超電
導体の中から任意のものを選択して使用することが可能
である。
本発明の超電導体層を有する半導体基板は、酸化物基板
上に形成された複合酸化物超電導体薄膜上に半導体層が
積層されている。本発明に使用する複合酸化物超電導体
は、その電気抵抗に結晶異方性を有する。すなわち、結
晶のａ軸およびｂ軸で決定される面に平行な方向に電流
が流れ易い。
上に形成された複合酸化物超電導体薄膜上に半導体層が
積層されている。本発明に使用する複合酸化物超電導体
は、その電気抵抗に結晶異方性を有する。すなわち、結
晶のａ軸およびｂ軸で決定される面に平行な方向に電流
が流れ易い。
ＭｇＯ単結晶基板またはＳｒＴｉＯ３単結晶基板の（１
００）面を成膜面として用いると、該成膜面上に形成さ
れた複合酸化物超電導体薄膜は、その結晶のＣ軸が基板
成膜面に対し垂直または垂直に近い角度となるため、特
に臨界電流密度Ｊｃが大きくなる。
００）面を成膜面として用いると、該成膜面上に形成さ
れた複合酸化物超電導体薄膜は、その結晶のＣ軸が基板
成膜面に対し垂直または垂直に近い角度となるため、特
に臨界電流密度Ｊｃが大きくなる。
従って、ＭｇＯ単結晶基板またはＳｒＴｉＯ３単結晶基
板の（００１）面を成膜面として用いることが好ましい
。また、５ｒＴＩＯ３基板の（１１０）面を用いて、Ｃ
軸を基板と平行にすることにより、膜の深さ方向にも高
電流密度を得ることが可能である。さらに、ＭｇＯおよ
びＳｒＴｉＯ３は、熱膨張率が上記の複合酸化物超電導
体と近いため、加熱−冷却の過程で薄膜に不必要な応力
を加えることがなく、薄膜を破損する恐れもない。
板の（００１）面を成膜面として用いることが好ましい
。また、５ｒＴＩＯ３基板の（１１０）面を用いて、Ｃ
軸を基板と平行にすることにより、膜の深さ方向にも高
電流密度を得ることが可能である。さらに、ＭｇＯおよ
びＳｒＴｉＯ３は、熱膨張率が上記の複合酸化物超電導
体と近いため、加熱−冷却の過程で薄膜に不必要な応力
を加えることがなく、薄膜を破損する恐れもない。
本発明に使用する酸化物基板としては、Ａｌ２Ｏ３単結
晶基板、ＬｔＮｂＯｓ単結晶基板、ｌ ｉ ’ｊ ａ
Ｏ３単結晶基板、ＺｒＯ，単結晶基板等も好ましい。
晶基板、ＬｔＮｂＯｓ単結晶基板、ｌ ｉ ’ｊ ａ
Ｏ３単結晶基板、ＺｒＯ，単結晶基板等も好ましい。
本発明の超電導体層を有する半導体基板を作製するには
、以下の手順によることが好ましい。上記のいずれかの
酸化物基板上に、スパッタリング、真空蒸着、分子線エ
ピタキシ、イオンビーム蒸着等の物理蒸着法または熱Ｃ
ＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、ＭｏＣＶＤ法
等のＣＶＤ法で複合酸化物超電導体薄膜を形成する。物
理蒸着法としては、特にマグネトロンスパッタリングが
好ましい。また、成膜後、酸素雰囲気中で熱処理を行う
とかあるいは酸素プラズマに曝す等の後処理を行い、上
記の薄膜を構成している複合酸化物超電導体結晶中の酸
素濃度を適正に調整することが好ましい。これらの処理
を行った後、ＣＶＤ法等の公知の方法で半導体単結晶層
を該超電導薄膜上に積層する。
、以下の手順によることが好ましい。上記のいずれかの
酸化物基板上に、スパッタリング、真空蒸着、分子線エ
ピタキシ、イオンビーム蒸着等の物理蒸着法または熱Ｃ
ＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、ＭｏＣＶＤ法
等のＣＶＤ法で複合酸化物超電導体薄膜を形成する。物
理蒸着法としては、特にマグネトロンスパッタリングが
好ましい。また、成膜後、酸素雰囲気中で熱処理を行う
とかあるいは酸素プラズマに曝す等の後処理を行い、上
記の薄膜を構成している複合酸化物超電導体結晶中の酸
素濃度を適正に調整することが好ましい。これらの処理
を行った後、ＣＶＤ法等の公知の方法で半導体単結晶層
を該超電導薄膜上に積層する。
上記の半導体単結晶層を積層する前に、超電導薄膜上に
バッファ層を形成させることも好ましい。
バッファ層を形成させることも好ましい。
このバッファ層は、半導体を構成する原子、分子が超電
導体薄膜内に拡散するのを防止したり、また、半導体単
結晶層を形成し易くさせる機能を有する。従って、格子
定数が、積層する半導体単結晶のそれと近いことが好ま
しい。上記のバッファ層としては、例えばｐｔが好まし
い。
導体薄膜内に拡散するのを防止したり、また、半導体単
結晶層を形成し易くさせる機能を有する。従って、格子
定数が、積層する半導体単結晶のそれと近いことが好ま
しい。上記のバッファ層としては、例えばｐｔが好まし
い。
半導体単結晶層を形成する方法としては、上記のＣＶＤ
法の他、真空蒸着、スパッタリング、イオンミリング、
分子線エピタキシ等の物理的な蒸着法でも好ましい。い
ずれの方法を使用する場合でも、雰囲気、基板温度に注
意し、超電導体の特性を損なわないようにしなければな
らない。
法の他、真空蒸着、スパッタリング、イオンミリング、
分子線エピタキシ等の物理的な蒸着法でも好ましい。い
ずれの方法を使用する場合でも、雰囲気、基板温度に注
意し、超電導体の特性を損なわないようにしなければな
らない。
また、本発明の超電導体層を有する半導体基板を用いて
、半導体素子を作製する場合は、超電導体薄膜をエツチ
ング等で必要な形状に予め加工した上で、半導体層を形
成することも好ましい。しかしながら、本発明の超電導
体層を有する半導体基板は、表面がＧａＡｌＡｓ半導体
であるので従来公知の技術を利用して微細加工すること
も可能である。
、半導体素子を作製する場合は、超電導体薄膜をエツチ
ング等で必要な形状に予め加工した上で、半導体層を形
成することも好ましい。しかしながら、本発明の超電導
体層を有する半導体基板は、表面がＧａＡｌＡｓ半導体
であるので従来公知の技術を利用して微細加工すること
も可能である。
実施例
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、以下
に記載するものは本発明の単なる実施例に過ぎず、以下
の開示により、本発明の範囲が同等制限されないことは
勿論である。
に記載するものは本発明の単なる実施例に過ぎず、以下
の開示により、本発明の範囲が同等制限されないことは
勿論である。
ＧａＡｌＡｓの半導体単結晶層を複合酸化物超電導体薄
膜上に形成し、本発明の超電導体層を有する半導体基板
を作製した。
膜上に形成し、本発明の超電導体層を有する半導体基板
を作製した。
ＹＢａ２Ｃｕ４． ｓ Ｏｘ焼結体粉末およびＨｏＢａ
ａ、 ３ＣＵ４．７０ｘをターゲットとして、Ｍｇｏ単
結晶基板および５ｒＴｌＯｓ単結晶基板のそれぞれ（１
００）面に、公知のマグネトロンスパッタリング法によ
り、複合酸化物超電導体薄膜を形成した。基板とターゲ
ットの位置関係および高周波電力の大きさに特に注意し
、基板温度７００℃でスパッタリングを行い、複合酸化
物超電導体層を１０００人まで成長させた。
ａ、 ３ＣＵ４．７０ｘをターゲットとして、Ｍｇｏ単
結晶基板および５ｒＴｌＯｓ単結晶基板のそれぞれ（１
００）面に、公知のマグネトロンスパッタリング法によ
り、複合酸化物超電導体薄膜を形成した。基板とターゲ
ットの位置関係および高周波電力の大きさに特に注意し
、基板温度７００℃でスパッタリングを行い、複合酸化
物超電導体層を１０００人まで成長させた。
超電導薄膜成膜後、１気圧の酸素雰囲気中で、８５０℃
まで加熱し１時間だもってから、４００℃まで３℃／分
の冷却速度で降温し、４００℃から室温までは１０℃／
分の冷却速度で冷却した。
まで加熱し１時間だもってから、４００℃まで３℃／分
の冷却速度で降温し、４００℃から室温までは１０℃／
分の冷却速度で冷却した。
その後ＣＶＤ法により、それぞれの超電導薄膜上にＧａ
ＡｌＡｓ半導体単結晶層を形成する。
ＡｌＡｓ半導体単結晶層を形成する。
上記のように作製した本発明の超電導体層を有する半導
体基板は、いずれのものも半導体と超電導体との界面の
状態がよく、半導体デバイス材料として優れた特性を有
していた。また、それぞれの試料の超電導体層の超電導
臨界温度を以下の第１表に示す。
体基板は、いずれのものも半導体と超電導体との界面の
状態がよく、半導体デバイス材料として優れた特性を有
していた。また、それぞれの試料の超電導体層の超電導
臨界温度を以下の第１表に示す。
以上説明したように、本発明の超電導体層を有する半導
体基板は、半導体デバイス用基板としてたいへん有効で
ある。
体基板は、半導体デバイス用基板としてたいへん有効で
ある。
発明の効果
本発明により、新規な半導体デバイス材料としてたいへ
ん有効な超電導体層を有する半導体基板が提供される。
ん有効な超電導体層を有する半導体基板が提供される。
本発明により、半導体デバイスの高速化、高密度化がさ
らに推進される。さらに、本発明はジョセフソン素子と
異なり、３端子以上の端子を有する超電導体を利用した
高速半導体デバイス、例えば、超電導トランジスタ、超
電導ＦＥＴ等に応用が可能である。
らに推進される。さらに、本発明はジョセフソン素子と
異なり、３端子以上の端子を有する超電導体を利用した
高速半導体デバイス、例えば、超電導トランジスタ、超
電導ＦＥＴ等に応用が可能である。
特許出願人 住友電気工業株式会社
Claims (12)
- （１）酸化物基板上に形成されている周期律表IIａ族元
素から選択された少なくとも１種の元素α、周期律表I
IIａ族元素から選択された少なくとも１種の元素β、周
期律表 I ｂ、IIｂ、IIIｂ、IVａ、VIIIａ族元素から選
択された少なくとも１種の元素γを含有する複合酸化物
超電導体よりなる薄膜上にＧａＡｌＡｓ単結晶層が積層
されていることを特徴とする超電導体層を有する半導体
基板。 - （２）上記複合酸化物超電導体が、 一般式：（α＿１＿−＿ｘβ＿ｘ）γ＿ｙＯ＿ｚ（但し
、α、β、γは、上記定義の元素であり、ｘはα＋βに
対するβの原子比で、０．１≦ｘ≦０．９であり、ｙお
よびｚは（α＿１＿−＿ｘβ＿ｘ）を１とした場合に０
．４≦ｙ≦３．０、１≦ｚ≦５となる原子比である） で表される組成の酸化物であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の超電導体層を有する半導体基板
。 - （３）上記複合酸化物超電導体が、ペロブスカイト型結
晶または酸素欠陥型ペロブスカイト型結晶を有する酸化
物であることを特徴とする特許請求の範囲第１項または
第２項に記載の超電導体層を有する半導体基板。 - （４）上記複合酸化物超電導体が、ＢａおよびＹを含み
、さらにＡｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、
Ｔｉによって構成される群から選択される少なくとも１
種の元素を含む複合酸化物超電導体であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に
記載の超電導体層を有する半導体基板。 - （５）上記複合酸化物超電導体が、 Ｙ＿１Ｂａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７＿−＿ｘ（ただしｘは０
＜ｘ＜１を満たす数である） で表される複合酸化物であることを特徴とする特許請求
の範囲第４項に記載の超電導体層を有する半導体基板。 - （６）上記複合酸化物超電導体が、Ｂａ、ＬａおよびＡ
ｌＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔｉによって
構成される群から選択される少なくとも１種の元素を含
むことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の
いずれか１項に記載の超電導体層を有する半導体基板。 - （７）上記複合酸化物超電導体が、 Ｌａ＿１Ｂａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７＿−＿ｘ（ただしｘは
０＜ｘ＜１を満たす数である） で表される複合酸化物であることを特徴とする特許請求
の範囲第６項に記載の超電導体層を有する半導体基板。 - （８）上記複合酸化物超電導体が、Ｓｒ、ＬａおよびＡ
ｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔｉによっ
て構成される群から選択される少なくとも１種の元素を
含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項
のいずれか１項に記載の超電導体層を有する半導体基板
。 - （９）上記複合酸化物超電導体が、 Ｌａ＿１Ｓｒ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７＿−＿ｘ（ただしｘは
０＜ｘ＜１を満たす数である） で表される複合酸化物であることを特徴とする特許請求
の範囲第８項に記載の超電導体層を有する半導体基板。 - （１０）上記複合酸化物超電導体が、Ｂａ、Ｈｏおよび
Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔｉによ
って構成される群から選択される少なくとも１種の元素
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３
項のいずれか１項に記載の超電導体層を有する半導体基
板。 - （１１）上記複合酸化物超電導体が、 Ｈｏ＿１Ｂａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７＿−＿ｘ（ただしｘは
０＜ｘ＜１を満たす数である） で表される複合酸化物であることを特徴とする特許請求
の範囲第１０項に記載の超電導体層を有する半導体基板
。 - （１２）上記酸化物基板が、ＭｇＯ単結晶基板、ＳｒＴ
ｉＯ＿３単結晶基板、Ａｌ＿２Ｏ＿３単結晶基板、Ｌｉ
ＮｂＯ＿３単結晶基板、ＬｉＴａＯ＿３単結晶基板また
はＺｒＯ＿２単結晶基板のいずれかの単結晶基板である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１１項に
記載の超電導体層を有する半導体基板。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62328479A JPH01170065A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 超電導体層を有する半導体基板 |
| SG1995906426A SG28390G (en) | 1987-12-25 | 1988-12-26 | A semiconductor substrate having a superconducting thin film |
| EP88403324A EP0323342B1 (en) | 1987-12-25 | 1988-12-26 | A semiconductor substrate having a superconducting thin film |
| DE3850084T DE3850084T2 (de) | 1987-12-25 | 1988-12-26 | Ein Halbleitersubstrat mit einem supraleitenden Dünnfilm. |
| HK73895A HK73895A (en) | 1987-12-25 | 1995-05-11 | A semiconductor substrate having a superconducting thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62328479A JPH01170065A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 超電導体層を有する半導体基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01170065A true JPH01170065A (ja) | 1989-07-05 |
Family
ID=18210733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62328479A Pending JPH01170065A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 超電導体層を有する半導体基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01170065A (ja) |
-
1987
- 1987-12-25 JP JP62328479A patent/JPH01170065A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH01170065A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170060A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170061A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170064A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170066A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170059A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01280380A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170062A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170057A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170058A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170063A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170067A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01280375A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01280382A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170068A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170074A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170078A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170071A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170081A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01173663A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01173674A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH02389A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170069A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01280379A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 | |
| JPH01170075A (ja) | 超電導体層を有する半導体基板 |