JPH01234384A - 超伝導体の表面絶縁膜形成方法 - 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、超伝導体の表面絶縁膜形成方法に係り、詳し
くは例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系セラミツクスからなる
超伝導体（通常高温超伝導体）の表面の一部を安定な絶
縁膜に制御性良く変換することができる超伝導体の表面
絶縁膜形成方法に関する。

近時、例えばＹ、−Ｂａ−Ｃｕ−０系セラミツクスから
なる超伝導遷移温度が９０°に前後と高くなってきてい
るため、電力やエレクトロニクス等への応用が期待され
ている。特にエレクトロニクス等の応用に期待されてお
り、この超伝導体の表面に保護膜あるいはトンネル絶縁
膜といわれる絶縁膜を形成する技術が要求されている。

保護膜を超伝導体の表面に形成するのは超伝導体が空気
中の水分や００８等と反応するのを防止するためであり
、絶縁膜を形成するのはトンネル・デバイス（例えばジ
ョセフソン素子）の作製に必要なもので、特に薄い絶縁
膜を制御性良く形成することが要求されている。

〔従来の技術〕

例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系からなる超伝導体の保護１
模や絶縁膜を形成する従来技術”としては、次のような
手段が採られていた。

保護膜、絶縁膜としては共に例えばＳｉｎ、、Ａ２０１
等の絶縁膜が用いられ、形成方法も同様にＣＶＤ、蒸着
、スパッタ等により超伝導体の表面に堆積して形成され
ていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の超伝導体の表面絶縁膜
形成方法にあっては、保護膜、例えば５ｉＯ１、Ａｌｚ
　Ｏｓ等の絶縁膜を表面に被着すると絶縁膜と超伝導体
の界面で反応を起こし、界面の超伝導体特性が劣化する
という問題点があった。

また、絶縁膜としては、特に薄く制御性よく形成するこ
とが困難であるという問題点があった。

そこで本発明は、絶縁膜と超伝導体との界面を安定にし
て超伝導特性の劣化を防止し、かつ絶縁膜の膜厚を制御
性良く形成することができる超伝導体の表面絶縁膜形成
方法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による超伝導体の表面絶縁膜形成方法は上記目的
達成のため、セラミックス系の超伝導体の表面から一定
の厚みの部分を絶縁体に変換する超伝導体の表面絶縁膜
形成方法において、前記絶縁膜を、前記超伝導体を陽極
とし、該超伝導体を酸素とフッ素を含む気体のプラズマ
中で処理して形成している。

【作　用〕

本発明では、絶縁膜が、陽極としての超伝導体が酸素と
フッ素を含む気体のプラズマ中で処理されるこぶによっ
て形成される。

したがって、絶縁膜と超伝導体との界面が安定になり超
伝導体特性が劣化しに（くなり絶縁膜（保！！膜といわ
れる）としての機能が向上する。

また、絶縁膜の膜厚を超伝導体に流す電流により精密に
制御できるため、膜厚の制御性が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る超伝導体の表面酸化膜形成方法の
一実施例を説明するための装置図、第２図は一実施例の
処理時間と試料電流との関係を示す図である。

これらの図において、１は真空容器、２は高周波電極、
３はグリッド状電極で、接地電位に保たれている。４は
例えばＭｇＯからなる基板、５は例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−０系からなり膜ｒｇ、が例えば５０００人のセラミッ
クス系の超伝導体（本発明に係るセラミックス系の超伝
導体に該当する）で、基板４上に形成されており、表面
に絶縁膜を形成するための試料である。６は試料ホルダ
で、超伝導体５に電位を与える電極として機能しうるち
のである。

なお、真空容器１中には酸素ガスとフッ素ガス（例えば
ＣＦ、ガス）が導入されている。第２図は真空容器１中
の酸素のガス圧が例えば１　ｔｏｒｒ。

高周波電力が例えば５０Ｗ、超伝導体５電圧が例えば５
０Ｖの時の処理時間と試料電流との関係を示している。

次に、その動作原理について説明する。

まず、超伝導体５を陽極とし、高周波電極２に例えば１
３．５６　Ｍｌｌｚの高周波を加えて真空容器１に導入
されている酸素ガスとフッ素ガスをプラズマ化する。こ
の時、超伝導体５の表面に酸素とフッ素を含む、気体の
プラズマから酸素とフッ素が入り込んで超伝導体５の表
面に膜厚が例えば１５００人の絶縁膜（図示せず）が形
成される。この絶縁膜は酸化物である超伝導体の表面に
形成されるもので、酸素とフッ素を含有する絶縁膜（フ
ッ素酸化物とも呼べる。）である、超伝導体５の表面に
絶縁膜が形成されるのは、第２図に示すように、処理時
間が１２〜１３分までである。試料電流は処理時間の経
過とともに、即ち絶縁膜の成長とともに減少していく。

そして、成長限界に達し、Ａ部の如く、リーク電流がほ
とんどを占めるようになり絶縁膜の成長が終了する。

すなわち、上記実施例では絶縁膜を、超伝導体５を陽極
とし、超伝導体５を酸素とフッ素を含む気体のプラズマ
中で処理して形成したので、安定な絶縁膜を形成するこ
とができ、絶縁膜と超伝導体５との反応が起こりに（く
なり界面の超伝導体特性が劣化しにくくなり安定になり
、保護膜としての機能が向上する。保護膜としての機能
が向上したのは、絶縁膜の成長前で抵抗の経時変化率が
約１％／日であったものが、酸化膜形成後０．０１％／
日以下となったことから確認された。

また、上記実施例は絶！！膜の膜厚を試料電流により精
密に制御ヰできるため、膜厚の制御性が要求されるよう
な絶縁膜（トンネル絶縁膜）を容易に形成することがで
きる。

なお、上記実施例ではグリッド状電極３を設けて絶縁膜
を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、第３図に示すようにグリッド状
電極３を取り除いて絶縁膜を形成する場合であってもよ
（、この場合は超伝導体５に入射する陽イオンと電子と
の移動度の違いにより電流が流れて絶縁体化が進行する
。また、第４図に示すように例えば２．４５Ｇｌｌｚの
マイクロ波により酸素プラズマを発生させて絶ｍＴｌ１
を形成する場合であってもよく、この場合は上記第１実
施例の効果に加えて、プラズマ密度が上がり処理速度が
上がるとともに、イオンによる絶縁膜へのダメージが少
ないという利点がある。

上記実施例ではフッ素ガスとして例えばＣＦ。

ガスが導入されている場合について説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、フッ素ガスであれば
よ（、具体的にはｃＨＦ、ガス、ＣＣＢ　ｒ　Ｆ、ガス
、Ｎ　Ｆ　ｚガス、ＣｚＦｂガス、ＣユＦ、ガス、Ｃ，
Ｆ、ガス等であってもよい。

〔効　果〕

本発明によれば、絶縁膜と超伝導体との面界が安定にな
り、超伝導体性が劣化しにく（なり、また、ｖＡ縁膜の
膜厚の制御性が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超伝導体の表面絶縁膜形成方法の
一実施例を説明するための装置図、第２図は一実施例の
処理時間と試料電流との関係を示す図、 第３図は本発明に係る超伝導体の表面絶縁膜形成方法の
他の実施例を説明するための図、第４図は本発明に係る
超伝導体の表面ｖ７Ａｕ膜形成方法の他の実施例を説明
するための図である。 ｌ・・・・・・真空容器、 ２・・・・・・高周波電極、 ３・・・・・・グリッド状電極、 ４・・・・・・基板、 ５・・・・・・超伝導体、 ６：・・・・・試料ホルダ。 ボ′ンプ 一実施伊ＪｔＵ説明する鷲１図 第１図 処理時間（＃ン 一寅施例の処理時間に客９斗喧流との瑣官糸な示す７第
２図 ポンプ Ａｔ！の亥笥ル伊」麦説明する蓑ｆｆ１ｌｌＤ第３図 Ｐ！の実施＃’ＪＲ説明する襞１図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　セラミックス系の超伝導体の表面を絶縁体化して絶縁
   膜を形成する超伝導体の表面絶縁膜形成方法において、 前記絶縁膜を、前記超伝導体を陽極とし、該超伝導体を
   酸素とフッ素を含む気体のプラズマ中で処理して形成す
   る工程を含むことを特徴とする超伝導体の表面絶縁膜形
   成方法。