JPH01188677A - 超電導薄膜の製造法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、各種の超電導応用装置や超電導素子等に使用
されるセラミック系超電導薄膜の製造法に関する。

従来の技術 従来、超電導材料としては、元素金属超電導材料、化合
物超電導材料、合金超電導材料など各種材料が知られて
いる。超電導材料は、ジョセフソン素子などのエレクト
ロニクスデバイス、超電導磁石用のコイルなどの製造に
用いられ、特にジョセフソン素子は、５ＱＵＩＤ、電算
器などへの応用が期待されている。

このような超電導材料の超電導転移温度Ｔｃは一般に実
用上高いほうが好ましく、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系では近
年、液体窒素温度を越える高温超電導セラミックス材料
も報告されている。

かかる超電導材料のジョセフソン素子などへの応用にあ
たっては、薄膜の形態の超電導材料を作成することが必
要である。従来このような超電導材料の薄膜は、スパッ
タリング法、あるいは電子ピ゛−ム（ＥＢ）蒸着法によ
り製造されている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、かかる従来法では、スパッタリング、蒸
着により、薄膜の形成された基板を約９００〜１２００
°Ｃで熱処理しなけらばならない。

このため、スパッタリンク装置、ＥＢ蒸着装置から一旦
試料を大気中にとり出し、熱処理炉に入れる必要がある
。このため、超電導薄膜の表面層が劣化しやすく、安定
性を欠く。

本発明は、基板への薄膜形成後熱処理炉におζプる熱処
理を必要とせずに高緻密で高均一な超電導薄膜を簡便に
製造する方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、アセチルアセトン錯体および／またはアルコ
キシド錯体を原料とし、化学気相析出法により基板上に
薄膜を形成するとともに基板を加熱することを特徴とす
る超電導薄膜の製造法を提供するものである。

・１本発明方法において用いられる原料はイツトリウム
、ランタノイド系などの希土類元素およびバリウム、あ
るいは銅などの各元素のアセデルアセトン錯体の形態に
て、あるいはアルコキシド錯体の形態にて用いられる。

また、アルコキシド錯体としては、例えば、メトキノ、
エトキン、ｉ−プロポキン、ｎ−プロポキン、１−ブト
キン、ｎ−ブトキノ、ｔ−ブトキノ錯体などが挙げられ
る。

かかる原料により超電導薄膜を製造するには、前記アセ
チルアセトン錯体またアルコキシド錯体を混合し、イツ
トリウム、あるいはランクメイト系の元素　バリウム、
銅の原子比が所定の超電導材料の組成比となるよう調整
して溶解する。したがって、かかる混合比としては、例
えば（Ｙ。

Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｅｒ５Ｄｙ１Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｕ。

ＳｍまたはＬａ）−Ｂａ−Ｃｕ−０系の場合、イツトリ
ウムまたはランクメイト、バリウム、銅の原子比が１．
２３とする。

混合に用いられる溶媒としては、メタノール、アセトン
、エタノールなどの有機溶媒が好ましいが、溶解度の高
いメタノールが最も好ましい。

つぎに、アセデルアセトン錯体、アルコキシド錯体の溶
液を適宜の温度に昇温しで撹拌する。

得られた溶液の温度を下げ、減圧下溶媒を除去し、所定
の元素を含むアセチルアセトンまたはアルコキシド錯体
を得る。これをプラズマＣＶＤ装置、あるいはＣＶＤ装
置に入れ、４００〜５００°Ｃに加熱し、一方、基板を
３００〜８００℃に加熱する。ここで用いられる基板と
しては、ＹＳＺ、５ｒＴｉ（）＋、ＭｇＯなどの従来公
知の基板がいずれも用いられる。

また、各元素のアセデルアセトン錯体、あるいはアルコ
キシド錯体はそれぞれ別個の反応管に入れ、各錯体に応
じた温度に反応管を設定することが好ましい。例えば、
Ｙ錯体については３５０〜４５０℃、Ｂａ錯体について
は４−００〜５００°Ｃ１Ｃｕ錯体については２５０〜
３５０℃程度が採用される。

この場合、各反応管と真空チャンバの間に小空間を設け
て、各蒸気を充分に混合してから真空ヂャンバ内の電極
に導入してもよい。

本発明方法によれば、従来の超電導体の製造法のように
アニール処理を行うことなく、超電導薄膜を得ることが
できる。

本発明にて得られる超電導体の組成は、例えば、Ｙ−Ｂ
ａ−Ｃｕ−０、Ｌ　ｕ　−Ｂ　ａ　−Ｃｕ−〇、Ｙｂ−
Ｂａ−Ｃｕ−０、Ｔｍ−Ｂａ−Ｃｕ−０、Ｅｒ−Ｂａ−
Ｃｕ−０、Ｄｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０、Ｔｂ−Ｂａ−Ｃｕ−
０、Ｇｄ−Ｂａ−Ｃｕ−０゜Ｅｕ−Ｂａ−Ｃｕ−０、Ｓ
ｍ−Ｂａ−Ｃｕ−０、Ｌａ−Ｂａ−Ｃｕ−０などが挙げ
られ、Ｋ２ＮｉＦｔ型構造、あるいはペロブスカイト型
結晶構造を有する。

火脣俗 つぎに本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。

実施例Ｉ ｙ（ｃ５Ｈ７ｏ２）３０．０５７５５９、Ｂ　ａ（ＣＪ
（７０ｔ）２Ｑ、１　ｇ、Ｃｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２０．
１１７０ｇ　（いずれも（株）トリケミカル研究新製）
をメタノール（試薬特級、和光純系（株）製）ＩＱに混
合し、常圧下、８０℃まで液を撹拌しながら昇温した。

各元素のアセデルアセトン錯体がメタノールに溶解して
いることを確認した。ついで、温度を６０°Ｃに下げ、
減圧しく１０ｍｍＨｇ）、メタノールを蒸発させて、Ｙ
−Ｂａ−Ｃｕ系の物質を作成した。得られた粉末状のア
セチルアセトン錯体を第１図に示すプラズマＣＶＤ装置
にて処理し、真空チャンバｌｌ内の基板上に蒸着を行っ
た。アセデルアセトン錯体の原料１２は石英ガラス製の
反応管Ｉ３内に配置した石英ガラス製の原料設置用水−
ド１４上に入れ０．ガス気流下ヒータ１５により加熱（
４５０℃）する。一方、高周波を印加した５ｒＴｉ０３
基板（タテホ化学工業（株）製、（＋００）方位単結晶
）１６をヒータ１７にて加熱（４００°Ｃ）しながらそ
の表面上に超電導薄膜を作成した。放電条件は圧力ＩＴ
ｏｒｒ、周波数ＩＫＨｚであった。

得られた薄膜はＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の超電導薄膜であ
り、その組成はＹ１３　ａ　２　Ｃｕ　！Ｉ　Ｏｙ　（
６≦ｙ≦７）であった。

実施例２ Ｙ（Ｃ，Ｔ−１，＋０２）３　（（株）トリケミカル研
究新製）０、　　ｌ　　ｇ　、　　Ｂ　　ａ（ｉ　　−
ＯＣ３１（７）２０．１３２３Ｌｊ　Ｘ　　Ｃｕ（Ｃ５
Ｈ７０、）２０．２０３３９をメタノール（試薬特級、
和光純系（株）製）ＩＱに混合し常圧下で８０°Ｃまで
液を撹拌しながら昇温した。各元素の錯体がメタノール
に溶解していることを確認した。ついて、温度を６０°
Ｃに下げ、減圧しく　１０　ｍｍＨｇ　）、メタノール
を蒸発させて、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ系の物質を作成した。得
られた粉末を第２図に示すＣＶＤ装置にて処理し、真空
チャンバ２１内の基板」二に蒸着を行った。原料２２を
反応管２３内に配置した原料設置用ボード２４に入れ、
純水２８を通過した０２ガス気流（５００ｓ（！／ｍ１
ｎ）下ヒータ２５により加熱する（４５０°Ｃ）。一方
、５ｒＴｉ０３基板（タテホ化学工業製、（１００）方
位単結晶）２６をヒータ２７にて加熱（５００°Ｃ）Ｌ
なからその表面上に超電導薄膜を作成した。

得られた薄膜はＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の超電導薄膜であ
り、その組成はＹＢａｙＣｕ３０ｙ（６≦ｙ≦７）であ
った。

実施例３ アセチルアセトン錯体Ｙ（Ｃ５Ｈ７０□）３０，０５７
５５９、Ｂ　ａ　（０５Ｈ７０２）２０．１ｇ　、　Ｃ
ｕ　（Ｃ５Ｈ７０２）２０．１１７０ｇ　（いずれも（
株）トリケミカル研究新製）を第３図に示すプラズマＣ
ＶＤ装置にて処理し、真空チャンバ３１内の基板上に蒸
着を行った。アセデルアセトン錯体の原１１３２　ａ、
３２　ｂ、３２　ｃを各々石英ガラス製の反応管３３ａ
、３３ｂ、３３ｃ内に配置した石英ガラス製の原料設置
用ボード３４ａ、３４ｂ、３４ｃ上に置く。これらを０
２キヤリアガス気流下、ヒータ３５　ａ、　　３５　ｂ
。

３５ｃにより加熱する。Ｙ　（０５Ｈ７０ｚ）　３の反
応管３３ａは４００℃、Ｂ　ａ　（Ｃ５）Ｔ２Ｏ２）３
の反応管３３ｂけ４５０°Ｃ，Ｃｕ（Ｃ５Ｈ７０ｔ）３
の反応管３３ｃは３００℃に保った。一方、高周波を印
加した５ｒＴｉＯ−基板（タテホ化学工業（株）製、（
１００）方位単結晶）３６を電極下に設けたヒータ３７
にて加熱（４００℃）しながらその表面」二に超電導薄
膜を作成した。放電条件は圧力ＸＴｏｒｒ、周波数ＩＫ
Ｈｚであった。

発明の効果 本発明方法によれば、基板上への薄膜形成後、熱処理炉
における熱処理を必要とせず高度に緻密で高度に均一な
超電導薄膜か再現性よく製造するごとができる。

また、各原料毎に異なる条件で加熱を行うことにより、
原料に応じた安定かつ均一な成膜条件を設定しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は各々実施例１〜３にて用シ）ノコＣＶ
Ｄ装置を示す概略図である。 図中の主な符号はつぎのとおりである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アセチルアセトン錯体および／またはアルコキシ
   ド錯体を原料とし、化学気相析出法により基板上に薄膜
   を形成するとともに基板を加熱することを特徴とする超
   電導薄膜の製造法。
2. （２）各元素のアセチルアセトン錯体および／またはア
   ルコキシド錯体を各々別個の反応管にて熱分解する前記
   第（１）項の製造法。