JPH01280377A - 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
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- JPH01280377A JPH01280377A JP63110020A JP11002088A JPH01280377A JP H01280377 A JPH01280377 A JP H01280377A JP 63110020 A JP63110020 A JP 63110020A JP 11002088 A JP11002088 A JP 11002088A JP H01280377 A JPH01280377 A JP H01280377A
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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
- 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
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、少なく
とも１層の超電導体層を有する半導体単結晶基板に関す
るものである。
とも１層の超電導体層を有する半導体単結晶基板に関す
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集積回路
の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素子の材料として用
いることができる。
の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素子の材料として用
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集積回路
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作製されていない。
ジスタやホットエレクトロントランジスタ等の集積回路
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作製されていない。
発明が解決しようとする課題
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、ＦＥＴ等
の素子を形成する場合には半導体単結晶基板上に超電導
材料の層を均一に形成した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基板上に超電導材料の層
を均一に形成したものはなかった。また、金属系超電導
体は、臨界温度が低く実用的でなかった。
ンジスタやホットエレクトロントランジスタ、ＦＥＴ等
の素子を形成する場合には半導体単結晶基板上に超電導
材料の層を均一に形成した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基板上に超電導材料の層
を均一に形成したものはなかった。また、金属系超電導
体は、臨界温度が低く実用的でなかった。
本発明の目的は、上記の問題を解決して半導体単結晶基
板上に、臨界温度を始めとする超電導特性が優れた複合
酸化物超電導体薄膜層を有する半導体基板を提供するこ
とにある。
板上に、臨界温度を始めとする超電導特性が優れた複合
酸化物超電導体薄膜層を有する半導体基板を提供するこ
とにある。
課題を解決するための手段
本発明に従うと、ＩｎＰ単結単結心上成されている１ｒ
０２ または！、ＩｇＯからなるバッファ層を具備する
基板上に、複合酸化物超電導体よりなる薄膜層が形成さ
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
板が提供される。
０２ または！、ＩｇＯからなるバッファ層を具備する
基板上に、複合酸化物超電導体よりなる薄膜層が形成さ
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
板が提供される。
本発明においては、上記１ｒＯ２またはＭｇＯのバッフ
ァ層の厚さは、５０〜１０００八であることが好ましい
。また、上記ＺｒＯ□またはＪＯのバッファ層の結晶構
造は以下のいずれかであることが好ましい。
ァ層の厚さは、５０〜１０００八であることが好ましい
。また、上記ＺｒＯ□またはＪＯのバッファ層の結晶構
造は以下のいずれかであることが好ましい。
１、ＺｒＯ２またはＮ１ｇ○バッファ層がアモルファス
構造であること。
構造であること。
２、ｌｒｏ、バッファ層が正方晶であって、（１００）
面が表面となる配向性を有するか、または（１００）面
が表面となる単結晶であること。
面が表面となる配向性を有するか、または（１００）面
が表面となる単結晶であること。
３、ＺｒＯ２バッファ層が立方晶であって、（１００）
面が表面となる配向性を有するか、または（１００）面
が表面となる単結晶であること。
面が表面となる配向性を有するか、または（１００）面
が表面となる単結晶であること。
４、ＭｇＣｈバッファ層が（１００）面が表面となる配
向性を有するか、または（１００）面が表面となる単結
晶であること。
向性を有するか、または（１００）面が表面となる単結
晶であること。
５、Ｍｇ０ｈバツフア層が（１１１）面が表面となる配
向性を有するか、または（１１１）面が表面となる単結
晶であること。
向性を有するか、または（１１１）面が表面となる単結
晶であること。
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。例えば、 代置αｌ−ＸβＸ）γｙＯ７ （但し、αは周期律表ＩＩａ族に含まれる元素であり、
βは周期律表ｍａ族に含まれる元素であり、γは周期律
表Ｉｂ、ＩＩｂ、Ｉｂ、ｒＶａおよび■ａ族から選択さ
れる少なくとも一つの元素であり、Ｘ５ｙＳ Ｚ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） で示されるペロブスカイト型または擬似ペロブスカイト
型酸化物を主体としていると考えられる複合酸化物が好
ましい。
用いることができる。例えば、 代置αｌ−ＸβＸ）γｙＯ７ （但し、αは周期律表ＩＩａ族に含まれる元素であり、
βは周期律表ｍａ族に含まれる元素であり、γは周期律
表Ｉｂ、ＩＩｂ、Ｉｂ、ｒＶａおよび■ａ族から選択さ
れる少なくとも一つの元素であり、Ｘ５ｙＳ Ｚ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） で示されるペロブスカイト型または擬似ペロブスカイト
型酸化物を主体としていると考えられる複合酸化物が好
ましい。
上記周期律表Ｉｌａ族元素αとしては、Ｂａ、 Ｓｒ。
（：ａＳＭｇＳＢｅ等が好ましく、例えば、Ｂａ、 Ｓ
ｒを挙げることができ、この元素αの１０〜８０％をｉ
Ｊｇ、Ｃａ。
ｒを挙げることができ、この元素αの１０〜８０％をｉ
Ｊｇ、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１１１ａ族元素βはとし
ては、Ｙの他Ｌａ５ＳＣＳ［１：ｅＳＧｄ、 Ｈｏ、
Ｅｒ、 Ｔｍ。
ともできる。また上記周期律表１１１ａ族元素βはとし
ては、Ｙの他Ｌａ５ＳＣＳ［１：ｅＳＧｄ、 Ｈｏ、
Ｅｒ、 Ｔｍ。
Ｙｂ、 Ｌｕ等ランタノイド元素が好ましく、例えばＹ
ｌＬａ、 Ｎｏとすることができ、この元素βのうち、
１０〜８０％をＳｃまたはランクノ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。
ｌＬａ、 Ｎｏとすることができ、この元素βのうち、
１０〜８０％をＳｃまたはランクノ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、その一部を周期律表
ｔｂ、ｎｂ、ｌｂ、■ａおよび■ａ族から選択される池
の元素、例えば、Ｔｉ、 Ｖ等で置換することもできる
。具体的には、 Ｙ １Ｂａ２ＣＬＩ３０’＋−ｘ）Ｌａ＋Ｂａ２Ｃｕ３
０７−×・しａ１ｓｒ２ｃｕ３Ｃｈ−ｘｓ Ｈｏ１Ｂ
ａ２Ｃｕ３０７−ＸｑＮｄｌＢａ２ＣＵ３０７−Ｘ％
Ｓｍ１Ｂａ２Ｃｕ３０ｔ−ｘｓＥｕｌＢａ２Ｃｕ３Ｃｈ
−ｘ、 Ｇｄ＋Ｂａ２Ｃｕ＋０７−ｘｌＤＹ ＋ Ｂａ
２Ｃｕ＋ ０７−Ｘ ＳＥｒ ＋Ｂａ２Ｃｕ３０７−Ｘ
、Ｙｂ ｒ Ｂａ２ＣＬＩ：＋ ０７−Ｘ（ただしＸは
Ｑ＜ｘ＜１を満たす数である）で表される複合酸化物超
電導体が好ましい。
ｔｂ、ｎｂ、ｌｂ、■ａおよび■ａ族から選択される池
の元素、例えば、Ｔｉ、 Ｖ等で置換することもできる
。具体的には、 Ｙ １Ｂａ２ＣＬＩ３０’＋−ｘ）Ｌａ＋Ｂａ２Ｃｕ３
０７−×・しａ１ｓｒ２ｃｕ３Ｃｈ−ｘｓ Ｈｏ１Ｂ
ａ２Ｃｕ３０７−ＸｑＮｄｌＢａ２ＣＵ３０７−Ｘ％
Ｓｍ１Ｂａ２Ｃｕ３０ｔ−ｘｓＥｕｌＢａ２Ｃｕ３Ｃｈ
−ｘ、 Ｇｄ＋Ｂａ２Ｃｕ＋０７−ｘｌＤＹ ＋ Ｂａ
２Ｃｕ＋ ０７−Ｘ ＳＥｒ ＋Ｂａ２Ｃｕ３０７−Ｘ
、Ｙｂ ｒ Ｂａ２ＣＬＩ：＋ ０７−Ｘ（ただしＸは
Ｑ＜ｘ＜１を満たす数である）で表される複合酸化物超
電導体が好ましい。
また、本発明においては、
式： Ｄ ｔ （Ｅ ｌ−Ｌ Ｃａ１ｌ） 、Ｃｕ、
ｏＰ−＊（ここで、ＤはＢ１またはＴＩであり、ＥはＤ
がＢｉのときはＳｒであり、ＤがＴＩのときはＢａであ
り、１＝４であり、ｍは６≦ｍ≦１０を満たし、ｎは４
≦ｎ≦８を満たし、ｐ ＝ （３１＋２ｍ＋２ｎ） ／
２であり、＃はＯ＜＃＜１を満たし、＊は 一２≦＊≦２を満たす数を表す） で表される組成の、 Ｂ＋４Ｓｒ４Ｃａ４Ｃｕ６０□ｏ＋＊ （ただし＊は一
２≦＊≦＋２を満たす数を表す） ３＋２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０ ＋ｏ−＊ （ただし＊は
一２≦＊≦十２を満たす数を表す） Ｔ１４Ｂａ、Ｃａ、Ｃｕ６０゜ｏ、＊ （ただし＊は一
２≦＊≦＋２を満たす数を表す） または Ｔ１２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３０＋ａ＋＊ （ただし＊は一
２≦＊≦＋２を満たす数を表す） 等で示される複合酸化物を主とした混合相と考えられる
超電導体を用いることも好ましいが、上記いずれかの複
合酸化物の単相であってもよい。
ｏＰ−＊（ここで、ＤはＢ１またはＴＩであり、ＥはＤ
がＢｉのときはＳｒであり、ＤがＴＩのときはＢａであ
り、１＝４であり、ｍは６≦ｍ≦１０を満たし、ｎは４
≦ｎ≦８を満たし、ｐ ＝ （３１＋２ｍ＋２ｎ） ／
２であり、＃はＯ＜＃＜１を満たし、＊は 一２≦＊≦２を満たす数を表す） で表される組成の、 Ｂ＋４Ｓｒ４Ｃａ４Ｃｕ６０□ｏ＋＊ （ただし＊は一
２≦＊≦＋２を満たす数を表す） ３＋２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０ ＋ｏ−＊ （ただし＊は
一２≦＊≦十２を満たす数を表す） Ｔ１４Ｂａ、Ｃａ、Ｃｕ６０゜ｏ、＊ （ただし＊は一
２≦＊≦＋２を満たす数を表す） または Ｔ１２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３０＋ａ＋＊ （ただし＊は一
２≦＊≦＋２を満たす数を表す） 等で示される複合酸化物を主とした混合相と考えられる
超電導体を用いることも好ましいが、上記いずれかの複
合酸化物の単相であってもよい。
上記ＺｒＯ２またはＭｇＯバッファ層は、上記１ｎＰ基
板の（１００）面上に形成されていることが有利である
。
板の（１００）面上に形成されていることが有利である
。
作用
本発明の超電導体層を有する半導体基板は、半導体単結
晶基板上に、ＺｒＯ７またはＭｇＯからなるバッファ層
を介して複合酸化物超電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、本発明の超電導体
層を有する半導体基板は、従来のものと異なり、単に半
導体と複合酸化物超電導体を組み合わせただけでなく、
半導体と複合酸化物超電導体との界面状態を改善するバ
ッファ層を備えている。
晶基板上に、ＺｒＯ７またはＭｇＯからなるバッファ層
を介して複合酸化物超電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、本発明の超電導体
層を有する半導体基板は、従来のものと異なり、単に半
導体と複合酸化物超電導体を組み合わせただけでなく、
半導体と複合酸化物超電導体との界面状態を改善するバ
ッファ層を備えている。
従来の超電導体層を有する半導体基板は、半導体基板上
に単に複合酸化物超電導体薄膜を形成しただけであった
。そのため、半導体と複合酸化物超電導体との界面状態
は、不安定であり、半導体デバイスとして機能しなかっ
たり、特性が悪いものがほとんどであった。
に単に複合酸化物超電導体薄膜を形成しただけであった
。そのため、半導体と複合酸化物超電導体との界面状態
は、不安定であり、半導体デバイスとして機能しなかっ
たり、特性が悪いものがほとんどであった。
本発明においては、半導体単結晶上に１ｒＯ２またはＭ
ｇＯからなるバッファ層を設け、さらにその上に複合酸
化物超電導体薄膜を形成しているため、従来のものと比
較して、界面の状態が大幅に改善され、半導体デバイス
としての特性も向上した。
ｇＯからなるバッファ層を設け、さらにその上に複合酸
化物超電導体薄膜を形成しているため、従来のものと比
較して、界面の状態が大幅に改善され、半導体デバイス
としての特性も向上した。
本発明において、上記バッファ層を形成するＺｒＯ□ま
たはＭｇＯの結晶構造は、以下のいずれかであることが
好ましい。
たはＭｇＯの結晶構造は、以下のいずれかであることが
好ましい。
１、ＺｒＯ２またはＭｇＯバッファ層がアモルファス構
造であること。
造であること。
２．２ｒ０２バッファ層が正方晶であって、（１００）
面が表面となる配向性を有するか、または（１００）面
が表面となる単結晶であること。
面が表面となる配向性を有するか、または（１００）面
が表面となる単結晶であること。
３、Ｚｒ○２バッファ層が立方晶であって、（１００）
面が表面となる配向性を有するか、または（１００）面
が表面となる単結晶であること。
面が表面となる配向性を有するか、または（１００）面
が表面となる単結晶であること。
４、ＭｇＯ２バッファ層が（１００）面が表面となる配
向性を有するか、または（１００）面が表面となる単結
晶であること。
向性を有するか、または（１００）面が表面となる単結
晶であること。
５、ＭｇＯ２バッファ層が（１１１）面が表面となる配
向性を有するか、または（１１１）面が表面となる単結
晶であること。
向性を有するか、または（１１１）面が表面となる単結
晶であること。
これは、複合酸化物超電導体の結晶性を向上させるため
で、上記の結晶構造のバッファ層上に形成された複合酸
化物超電導体薄膜は、結晶のＣ軸が基板成膜面に平行に
近い角度で揃う配向性を有するため特定の面方向および
深さ方向の臨界電流密度Ｊｃが向上する。
で、上記の結晶構造のバッファ層上に形成された複合酸
化物超電導体薄膜は、結晶のＣ軸が基板成膜面に平行に
近い角度で揃う配向性を有するため特定の面方向および
深さ方向の臨界電流密度Ｊｃが向上する。
本発明の超電導体層を有する半導体基板は、配線部を従
来の金属から複合酸化物超電導体に置き換えた半導体集
積回路基板としてのみ使用できるだけでなく、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熱電子トランジスタのような新
規な半導体素子を形成するためのデバイス用材料として
も用いることができる。
来の金属から複合酸化物超電導体に置き換えた半導体集
積回路基板としてのみ使用できるだけでなく、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熱電子トランジスタのような新
規な半導体素子を形成するためのデバイス用材料として
も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Ｙ＋Ｂａ
２Ｃｕ３０７−で代表されるような多層ペロブスカイト
結晶構造を有する複合酸化物超電導体、 Ｂ１４Ｓｒ４Ｃａ４Ｃｕ６０２ｏ＋＊ （ただし＊は一
２≦＊≦＋２を満たす数を表す） で示される複合酸化物超電導体、またはＴＩＪａ４Ｃａ
４Ｃｕ６０゜ｏ＋＊ （ただし＊は一２≦＊≦＋２を満
たす数を表す） で示される複合酸化物超電導体等が好ましい。しかしな
がら、本発明で使用される超電導体はこれらに限定され
るものではなく、公知の超電導体の任意のものを使用す
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Ｙ＋Ｂａ
２Ｃｕ３０７−で代表されるような多層ペロブスカイト
結晶構造を有する複合酸化物超電導体、 Ｂ１４Ｓｒ４Ｃａ４Ｃｕ６０２ｏ＋＊ （ただし＊は一
２≦＊≦＋２を満たす数を表す） で示される複合酸化物超電導体、またはＴＩＪａ４Ｃａ
４Ｃｕ６０゜ｏ＋＊ （ただし＊は一２≦＊≦＋２を満
たす数を表す） で示される複合酸化物超電導体等が好ましい。しかしな
がら、本発明で使用される超電導体はこれらに限定され
るものではなく、公知の超電導体の任意のものを使用す
ることが可能である。
また、半導体単結晶基板と複合酸化物超電導体の界面の
状態を改善するために設けるＺｒＯ□またはＭｇＯバッ
ファ層を形成するには、スパッタリング、イオンブレー
ティング、分子線エピタキシー、ＣＶＤ （化学的気相
反応法）等の方法を用いることが好ましく、その膜厚は
、界面の状態を改善するために５０Å以上必要であり、
また、半導体と絶縁体との超電導近接効果が起こり得る
ためには、１０００Å以下であることが好ましい。
状態を改善するために設けるＺｒＯ□またはＭｇＯバッ
ファ層を形成するには、スパッタリング、イオンブレー
ティング、分子線エピタキシー、ＣＶＤ （化学的気相
反応法）等の方法を用いることが好ましく、その膜厚は
、界面の状態を改善するために５０Å以上必要であり、
また、半導体と絶縁体との超電導近接効果が起こり得る
ためには、１０００Å以下であることが好ましい。
さらに、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、ＺｒＯ□バッファ層またはＭｇＯバッファ層
を形成した半導体単結晶基板上にスパッタリング、イオ
ンブレーティング、分子線エピタキシー、ＣＶＤ （化
学的気相反応法）等の蒸着法あるいは蒸着法に類似の方
法で複合酸化物超電導体層を形成するのが好ましい。そ
の際、半導体単結晶の物性を損なわないよう基板温度を
７００℃以下で複合酸化物超電導体層を形成させること
が好ましい。
するには、ＺｒＯ□バッファ層またはＭｇＯバッファ層
を形成した半導体単結晶基板上にスパッタリング、イオ
ンブレーティング、分子線エピタキシー、ＣＶＤ （化
学的気相反応法）等の蒸着法あるいは蒸着法に類似の方
法で複合酸化物超電導体層を形成するのが好ましい。そ
の際、半導体単結晶の物性を損なわないよう基板温度を
７００℃以下で複合酸化物超電導体層を形成させること
が好ましい。
さらに、上記のＺｒＯ２バッファ層またはＭｇＯバッフ
ァ層はＩｎＰ単結晶基板の（１００）面に形成すること
が好ましい。これは、バッファ層が前記した結晶構造を
採り易いためで、ＩｎＰ単結晶基板の上記の面に形成さ
れた上記バッファ層は、前述の本発明において好ましい
結晶構造を採り易く、また、界面の状態を改善するのに
も有利である。
ァ層はＩｎＰ単結晶基板の（１００）面に形成すること
が好ましい。これは、バッファ層が前記した結晶構造を
採り易いためで、ＩｎＰ単結晶基板の上記の面に形成さ
れた上記バッファ層は、前述の本発明において好ましい
結晶構造を採り易く、また、界面の状態を改善するのに
も有利である。
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、本発明の範囲が何隻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、本発明の範囲が何隻制限されないことは
勿論である。
ＩｎＰ単結晶基板上にバッファ層としてＺｒＯ，を５０
０人コートし、バッファ層上に複合酸化物超電導体層を
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。ＺｒＯ□バッファ層は、スパッタリング法により
、ＩｎＰ単結晶基板の温度１００℃で形成した。
０人コートし、バッファ層上に複合酸化物超電導体層を
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。ＺｒＯ□バッファ層は、スパッタリング法により
、ＩｎＰ単結晶基板の温度１００℃で形成した。
市販のＢ１□０３粉末、５ｒＣＣｈ粉末、ＣａＣＯ３粉
末、ＣｕＯ粉末を Ｂ１と、Ｓｒと、Ｃａと、Ｃｕの原
子比Ｂｉ ：Ｓｒ ：Ｃａ ：Ｃｕを１．４ ： １
： １ ：１．５とした原料粉末を常法に従って焼結し
て作ったＢｉ −３ｒ −Ｃａ−Ｃｕ−０複合酸化物、
ＹＢａ２Ｃｕ４． ｓ Ｏｘ焼結体粉末およびＨｏＢａ
２．２Ｃｕ＜、 ７０ｘ焼結体粉末をターゲットとして
、公知のマグネトロンスパッタリング法により、上記バ
ッファ層を形成したＩｎＰ半導体単結晶基板の（１００
）面上に複合酸化物超電導体層を形成する。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、試料とする
。なお、比較のためバッファ層を形成しないＩｎＰ半導
体単結晶基板の（１００）面上に全く等しい条件で複合
酸化物超電導体層を形成した。
末、ＣｕＯ粉末を Ｂ１と、Ｓｒと、Ｃａと、Ｃｕの原
子比Ｂｉ ：Ｓｒ ：Ｃａ ：Ｃｕを１．４ ： １
： １ ：１．５とした原料粉末を常法に従って焼結し
て作ったＢｉ −３ｒ −Ｃａ−Ｃｕ−０複合酸化物、
ＹＢａ２Ｃｕ４． ｓ Ｏｘ焼結体粉末およびＨｏＢａ
２．２Ｃｕ＜、 ７０ｘ焼結体粉末をターゲットとして
、公知のマグネトロンスパッタリング法により、上記バ
ッファ層を形成したＩｎＰ半導体単結晶基板の（１００
）面上に複合酸化物超電導体層を形成する。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、試料とする
。なお、比較のためバッファ層を形成しないＩｎＰ半導
体単結晶基板の（１００）面上に全く等しい条件で複合
酸化物超電導体層を形成した。
上記の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バッファ層およびバッファ層と超電
導体層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る。
れのものも半導体とバッファ層およびバッファ層と超電
導体層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る。
また、それぞれの試料の超電導体層の超電導臨界温度お
よび７７Ｋにおける臨界電流を以下に示す。
よび７７Ｋにおける臨界電流を以下に示す。
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
半導体デバイス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
半導体デバイス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 (1)
- ＩｎＰ単結晶上に形成されているＺｒＯ＿２またはＭ
ｇＯからなるバッファ層を具備する基板上に、複合酸化
物超電導体よりなる薄膜層が形成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。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63110020A JPH01280377A (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 超電導体層を有する半導体基板 |
| KR1019890005786A KR900017216A (ko) | 1988-04-30 | 1989-04-29 | 초전도체 박막을 가지는 반도체 기판과 그 제조 방법 |
| AU33896/89A AU614606B2 (en) | 1988-04-30 | 1989-05-01 | Semiconductor substrate having a superconducting thin film, and a process for producing the same |
| CA000598305A CA1330196C (en) | 1988-04-30 | 1989-05-01 | Semiconductor substrate having a superconducting thin film, and a process for producing the same |
| DE68918746T DE68918746T2 (de) | 1988-04-30 | 1989-05-02 | Halbleitersubstrat mit dünner Supraleiterschicht. |
| EP89401238A EP0341148B1 (en) | 1988-04-30 | 1989-05-02 | A semiconductor substrate having a superconducting thin film |
| US07/726,124 US5179070A (en) | 1988-04-30 | 1991-07-02 | Semiconductor substrate having a superconducting thin film with a buffer layer in between |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63110020A JPH01280377A (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 超電導体層を有する半導体基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01280377A true JPH01280377A (ja) | 1989-11-10 |
Family
ID=14525086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63110020A Pending JPH01280377A (ja) | 1988-04-30 | 1988-05-06 | 超電導体層を有する半導体基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01280377A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01286920A (ja) * | 1988-05-12 | 1989-11-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超電導体 |
| EP0544399A2 (en) * | 1991-11-26 | 1993-06-02 | Xerox Corporation | Epitaxial magnesium oxide as a buffer layer for formation of subsequent layers on tetrahedral semiconductors |
-
1988
- 1988-05-06 JP JP63110020A patent/JPH01280377A/ja active Pending
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| APPL. PHYS. LETT.=1987 * |
| APPL. PHYS. LETT.=1988 * |
| IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS=1987 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01286920A (ja) * | 1988-05-12 | 1989-11-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超電導体 |
| EP0544399A2 (en) * | 1991-11-26 | 1993-06-02 | Xerox Corporation | Epitaxial magnesium oxide as a buffer layer for formation of subsequent layers on tetrahedral semiconductors |
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