JPH01172222A - 超電導薄膜の作製方法 - Google Patents
超電導薄膜の作製方法Info
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- JPH01172222A JPH01172222A JP62334619A JP33461987A JPH01172222A JP H01172222 A JPH01172222 A JP H01172222A JP 62334619 A JP62334619 A JP 62334619A JP 33461987 A JP33461987 A JP 33461987A JP H01172222 A JPH01172222 A JP H01172222A
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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
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- 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)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、ジョセフソン素子。５ＱＵＩＤ、超電導トラ
ンジスタ等に用いることができる超電導薄膜の作製方法
に関し、゛特に液体窒素温度以上で超電導状態となる安
定な薄膜を低い基板温度で作製可能とする超電導薄膜の
作製方法に関＋るものである。
ンジスタ等に用いることができる超電導薄膜の作製方法
に関し、゛特に液体窒素温度以上で超電導状態となる安
定な薄膜を低い基板温度で作製可能とする超電導薄膜の
作製方法に関＋るものである。
〈従来の技術さ
現在、液体窒素温度以上で超電導となる酸化物は、バル
ク作製は粉体を焼結する方法で作製されてｂｂ、また薄
膜は酸化物焼結体を焼結したものをターゲットとしてス
パッタ法を用いて作製したり１合金を電子ビームにより
蒸発させて作製されてｈる。
ク作製は粉体を焼結する方法で作製されてｂｂ、また薄
膜は酸化物焼結体を焼結したものをターゲットとしてス
パッタ法を用いて作製したり１合金を電子ビームにより
蒸発させて作製されてｈる。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかし、上記スパッタ法により薄膜を作製する方法は、
基板温度を約９００℃程度と高くしないと結晶性のよい
ものが得られにくい等の欠点がある。また酸素雰囲気中
の電子ビーム蒸着法でも基板温度はスパッタ法と同程度
か、それ以上の温度が必要である点や膜中に酸素を充分
に入れることが難しい等の欠点がある。
基板温度を約９００℃程度と高くしないと結晶性のよい
ものが得られにくい等の欠点がある。また酸素雰囲気中
の電子ビーム蒸着法でも基板温度はスパッタ法と同程度
か、それ以上の温度が必要である点や膜中に酸素を充分
に入れることが難しい等の欠点がある。
また、膜の安定性の面でも着膜後に単に酸素アニールし
た膜は酸素が充分に取り入れられてい々いために、酸素
が抜けている格子位置にＣＯガスやＨ，Ｏ等が侵入り一
やすぐ、超電導状態を維持しにくい等の問題点がある。
た膜は酸素が充分に取り入れられてい々いために、酸素
が抜けている格子位置にＣＯガスやＨ，Ｏ等が侵入り一
やすぐ、超電導状態を維持しにくい等の問題点がある。
本発明は上記の点に鑑みて創案されたものであり、安定
な酸化物超電導薄膜の作製を可能とする超電導薄膜の作
製方法を提供することを目的としている。
な酸化物超電導薄膜の作製を可能とする超電導薄膜の作
製方法を提供することを目的としている。
ぐ問題点を解決するための手段及び作用〉上記の目的を
達成するため、本発明の超電導薄膜の作製方法は、酸化
物超電導体の材料となる元素であるＳｃ（スカンジウム
）、Ｙ（イツトリウム）、ランタノイド系元素のうち少
なくとも１つ以上の元素と、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ
（ストロンチウム）、Ｂａ（バリウム）のうち少なくと
も１つ以上の元素と、Ｃｕ（銅）との間で形成される合
金あるいはこれらを含む酸化物を電子ビームにより蒸発
させ、酸素プラズマ中を通過させ、電圧を印加した基板
上にペロプスカイト構造をもつ酸化物薄膜として堆積し
た後、これを酸素プラズマ中で一定温度でアニールした
後、酸素プラズマにさらしながら冷却するように構成し
ており、このような構成により安定な酸化物超電導薄膜
が作製される。
達成するため、本発明の超電導薄膜の作製方法は、酸化
物超電導体の材料となる元素であるＳｃ（スカンジウム
）、Ｙ（イツトリウム）、ランタノイド系元素のうち少
なくとも１つ以上の元素と、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ
（ストロンチウム）、Ｂａ（バリウム）のうち少なくと
も１つ以上の元素と、Ｃｕ（銅）との間で形成される合
金あるいはこれらを含む酸化物を電子ビームにより蒸発
させ、酸素プラズマ中を通過させ、電圧を印加した基板
上にペロプスカイト構造をもつ酸化物薄膜として堆積し
た後、これを酸素プラズマ中で一定温度でアニールした
後、酸素プラズマにさらしながら冷却するように構成し
ており、このような構成により安定な酸化物超電導薄膜
が作製される。
〈実施例ン
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例の超電導薄膜の作製方法を説
明するための製造装置の概略構成を示す図であり、同図
において、１は基板、２は基板加熱ヒータ、３ａ＋ ３
ｂはハース、４ａ、４ｂは蒸発材料、５は高周波コイル
、６は０２導入パルプ、７はチャンバー、８は超電導薄
膜、９ａ、９ｂは電子ビーム銃である。
明するための製造装置の概略構成を示す図であり、同図
において、１は基板、２は基板加熱ヒータ、３ａ＋ ３
ｂはハース、４ａ、４ｂは蒸発材料、５は高周波コイル
、６は０２導入パルプ、７はチャンバー、８は超電導薄
膜、９ａ、９ｂは電子ビーム銃である。
今、チャンバー７を７ Ｘ １０−７Ｔｏｒｒ の高真
空まで引き、ガス導入パルプ６より０２ガスを流し、０
２ガス圧を４ Ｘ １０−’ Ｔｏｒｒ （もしくは２
〜６×１０−’ Ｔｏｒｒでも可能）とした。次に５０
０Ｗの高周波を高周波コイル５にかけて酸素をプラズマ
状態とした。
空まで引き、ガス導入パルプ６より０２ガスを流し、０
２ガス圧を４ Ｘ １０−’ Ｔｏｒｒ （もしくは２
〜６×１０−’ Ｔｏｒｒでも可能）とした。次に５０
０Ｗの高周波を高周波コイル５にかけて酸素をプラズマ
状態とした。
次に、１０ｋＶの加速電圧で電子ビーム銃９ａより電子
ビームをノ・−ス３ａのＹｓｏＣｕｚｏ合金材料４ａに
ビーム電流として１２０ｍＡを照射すると共に１０ ｋ
Ｖの加速電圧で電子ビーム銃９ｂより電子ビームをノ１
−ス３ｂのＢａ９ｏＣｕｔｏ合金材料４ｂにビーム電流
として１０ｍＡを照射しで、それぞれの合金材料４ａ、
４ｂを蒸発させ、上記の酸素プラズマ中を通過させた後
、５００℃（もしくは５００℃以上でも可能）に加熱保
持したＹＳｚ（イツトリア安定化ジルコニア） （Ｚ
ｒ ０２１ Ｍｇ Ｏ＋Ｓ ｒＴ ｉ Ｏａでも可能）
基板１を＋３００ｖに電圧印加して、この基板１上に膜
厚的１μｍに薄膜８を酸化物として堆積した０ 次に、合金材料４ａ、４ｂの蒸発をやめ、上記した酸素
プラズマ中で５００℃（もしくは５００℃以上でも可能
〕で１０分間保持した後、酸素プラズマにさらしながら
２℃／ｍｉｎの冷却速度で５０℃まで降温し取り出した
。
ビームをノ・−ス３ａのＹｓｏＣｕｚｏ合金材料４ａに
ビーム電流として１２０ｍＡを照射すると共に１０ ｋ
Ｖの加速電圧で電子ビーム銃９ｂより電子ビームをノ１
−ス３ｂのＢａ９ｏＣｕｔｏ合金材料４ｂにビーム電流
として１０ｍＡを照射しで、それぞれの合金材料４ａ、
４ｂを蒸発させ、上記の酸素プラズマ中を通過させた後
、５００℃（もしくは５００℃以上でも可能）に加熱保
持したＹＳｚ（イツトリア安定化ジルコニア） （Ｚ
ｒ ０２１ Ｍｇ Ｏ＋Ｓ ｒＴ ｉ Ｏａでも可能）
基板１を＋３００ｖに電圧印加して、この基板１上に膜
厚的１μｍに薄膜８を酸化物として堆積した０ 次に、合金材料４ａ、４ｂの蒸発をやめ、上記した酸素
プラズマ中で５００℃（もしくは５００℃以上でも可能
〕で１０分間保持した後、酸素プラズマにさらしながら
２℃／ｍｉｎの冷却速度で５０℃まで降温し取り出した
。
上記の様にして作製した超電導薄膜８の抵抗の温度変化
を第２図に示す０この第２図より明らかなように超電導
開始温度は９２にで、抵抗が完全に零となる温度は９０
にであった。また磁化率測定により、９２に以下で完全
反磁性体であった。
を第２図に示す０この第２図より明らかなように超電導
開始温度は９２にで、抵抗が完全に零となる温度は９０
にであった。また磁化率測定により、９２に以下で完全
反磁性体であった。
さらに薄膜８の結晶構造はＸ線回折により斜方晶ペロブ
スカイト構造の単相であった０また作製したＹ−Ｂａ−
Ｃｕ−０膜の組成と蒸発源とした合金の組成の差は±１
０％以内であった。膜の安定性に関しては、着膜後単に
酸素雰囲気中でアニールしたものは３日後に超電導特性
を示さなくなったが、本発明の作製方法に示す通り、酸
素プラズマ中でアニールし降温したサンプルは１ケ月以
上たっても超電導特性を保持した。
スカイト構造の単相であった０また作製したＹ−Ｂａ−
Ｃｕ−０膜の組成と蒸発源とした合金の組成の差は±１
０％以内であった。膜の安定性に関しては、着膜後単に
酸素雰囲気中でアニールしたものは３日後に超電導特性
を示さなくなったが、本発明の作製方法に示す通り、酸
素プラズマ中でアニールし降温したサンプルは１ケ月以
上たっても超電導特性を保持した。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えばＹに代えてＳｃ ＋ Ｙランタノイド系元、素の
うち少なくとも１つ以上の元素と、Ｂａに代えてＣａ
＋ Ｓ ｒ ＋ Ｂ ａのうち少なくとも１つ以上の元
素とＣｕとの間で形成される合金あるいはこれらを含む
酸化物を電子ビームで蒸発させるようになしても良い。
例えばＹに代えてＳｃ ＋ Ｙランタノイド系元、素の
うち少なくとも１つ以上の元素と、Ｂａに代えてＣａ
＋ Ｓ ｒ ＋ Ｂ ａのうち少なくとも１つ以上の元
素とＣｕとの間で形成される合金あるいはこれらを含む
酸化物を電子ビームで蒸発させるようになしても良い。
〈発明の効果〉
以上のように本発明によれば、酸化物超電導体の材料と
なる元素からなる合金（例えばＹ −Ｂ ａ−Ｃｕ）あ
るいは酸化物（例えばＹ−Ｂａ−ＣｕＯ）を電子ビーム
で蒸発させ、酸素プラズマ中を通過させ、電圧を印加し
た基板上にペロプスカイト酸化物として堆積した後、こ
れを酸素プラズマ中で熱処理することにより、液体窒素
温度以上で超電導状態となる結晶性の良い安定な酸化物
超電導薄膜を低い基板温度で作製することが可能である
ため、液体窒素で動作する良好な特性をもつジヲセフソ
ン素子や５ＱＵＩＤ、超電導トランジスタ等の超電導デ
バイスの作製が容易となる。
なる元素からなる合金（例えばＹ −Ｂ ａ−Ｃｕ）あ
るいは酸化物（例えばＹ−Ｂａ−ＣｕＯ）を電子ビーム
で蒸発させ、酸素プラズマ中を通過させ、電圧を印加し
た基板上にペロプスカイト酸化物として堆積した後、こ
れを酸素プラズマ中で熱処理することにより、液体窒素
温度以上で超電導状態となる結晶性の良い安定な酸化物
超電導薄膜を低い基板温度で作製することが可能である
ため、液体窒素で動作する良好な特性をもつジヲセフソ
ン素子や５ＱＵＩＤ、超電導トランジスタ等の超電導デ
バイスの作製が容易となる。
第１図は本発明の一実施例の超電導薄膜の炸裂方法を説
明するための製造装置の概略構成を示す図、第２図は本
発明を用いて作製した超電導薄膜の抵抗の温度変化を示
す図である。 １・・・基板、２・・・基板加熱ヒーター、３ ａ ＋
３ ｂ・・・ハース、４ａ、４ｂ・・・蒸発材料、
５・・・高周波コイル、６・・・０２導入パルプ、７・
・・チャンバー、８・・・超電導薄膜、９ａ、９ｂ・・
・電子ビーム銃。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）萬１図 第２図
明するための製造装置の概略構成を示す図、第２図は本
発明を用いて作製した超電導薄膜の抵抗の温度変化を示
す図である。 １・・・基板、２・・・基板加熱ヒーター、３ ａ ＋
３ ｂ・・・ハース、４ａ、４ｂ・・・蒸発材料、
５・・・高周波コイル、６・・・０２導入パルプ、７・
・・チャンバー、８・・・超電導薄膜、９ａ、９ｂ・・
・電子ビーム銃。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）萬１図 第２図
Claims (1)
- １、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｙ（イットリウム）、ラン
タノイド系元素のうち少なくとも１つ以上の元素と、Ｃ
ａ（カルシウム）、Ｂｒ（ストロンチウム）、Ｂａ（バ
リウム）のうち少なくとも１つ以上の元素と、Ｃｕ（銅
）との間で形成される合金あるいはこれらを含む酸化物
を電子ビームにより蒸発させ、酸素プラズマ中を通過さ
せた後、電圧を印加した基板上にペロブスカイト構造を
もつ酸化物薄膜として堆積した後、これを酸素プラズマ
中で一定温度でアニールした後、酸素プラズマにさらし
ながら冷却することを特徴とする超電導薄膜の作製方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62334619A JPH01172222A (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 超電導薄膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62334619A JPH01172222A (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 超電導薄膜の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01172222A true JPH01172222A (ja) | 1989-07-07 |
Family
ID=18279403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62334619A Pending JPH01172222A (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 超電導薄膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01172222A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0477990A2 (en) * | 1990-09-28 | 1992-04-01 | Applied Materials, Inc. | A method of enhancing the properties of a thin film on a substrate |
-
1987
- 1987-12-26 JP JP62334619A patent/JPH01172222A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0477990A2 (en) * | 1990-09-28 | 1992-04-01 | Applied Materials, Inc. | A method of enhancing the properties of a thin film on a substrate |
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