JPH01290507A - 金属化合物薄膜の製法 - Google Patents

金属化合物薄膜の製法

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JPH01290507A JP63118605A JP11860588A JPH01290507A JP H01290507 A JPH01290507 A JP H01290507A JP 63118605 A JP63118605 A JP 63118605A JP 11860588 A JP11860588 A JP 11860588A JP H01290507 A JPH01290507 A JP H01290507A
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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、金属化合物薄膜例えば複合金属酸化物薄膜に
よる超伝導薄膜の製法に係わる。
[発明の概要] 本発明は、金属化合物薄膜の生成にあたって。
複数の金属塩の原料溶液溜からそれぞれ霧状化した金属
塩を含有する霧を基体上に搬送し、これの4二にこれら
金属を含む化合物薄膜を均一組成膜として、或いは超格
子構造膜として成膜させ、確実に所要の組成、構造を有
する金属化合物薄膜を得ることができるようにする。
[従来の技術] 複合金属酸化物薄膜1例えばY−Ba−Cu−0系超伝
導膜の作成方法として、例えば1888年春季、第35
回応用物理学会関係連合講演会予稿集31a−W −7
゜31a −W −8,31a −W−10にその開示
があるように。
Y、Ba及びCuの各金属塩を、最終的に得る超伝導膜
の組成に対応する混合比をもって混合した水溶液を原料
溶液として用いて、霧状熱分解法によって基体上に各金
属の混合膜を生成し、その後熱処理によってY −Ba
−Cu−0系の複合酸化膜を基体上に成膜するという方
法の提案がある。
この方法による場合、その原料溶液は、上述したように
、最終的に得る複合酸化物の組成に対応した混合比をも
って各金属塩を混合した溶液を用いることから、1つの
原料供給源でつまり1作業で1組成の金属化合物薄膜し
か成膜することができない、また、この方法による場合
、実際上厳密には、原料液組成と膜組成にずれが生じ易
く、正確に目的とする組成の複合金属酸化物膜を得難い
という課題がある。これは、原料溶液中の各金属塩の溶
解度が異るため、薄膜生成が行なわれる基体温度が高い
ことにより基体近傍の温度に原料溶液の霧が敏感に反応
し、特定の金属が析出してしまうなどに因るものと思わ
れる。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、上述した課題の解決をはかり、膜組成の制御
性を高め、更に一連の作業で複数種の組成の金属化合物
薄膜を積層生成することができるようにして、例えば超
格子構造の薄膜の生成をも可使にした金属化合物薄膜の
製法を提供する。
[課題を解決するための手段] 本発明は、第1図に示すように、複数の金属塩の原料溶
液:NIs+、sz、sx・・・のそれぞれから、それ
ぞれ書状化した金属塩を含有する霧を順次または同時に
基体(1)上に搬送し、この基体(1)上に金属を含む
堆積膜を生成する。このようにして堆積された薄膜は、
所要の雰囲気中で熱処理されて金属化合物薄膜とされる
[作用] 本発明によれば、原料を霧状としてこれを熱分Chem
ical Vapour [1eposition )
と略称する)によるものであるが、本発明では複数の原
料溶液溜からの溶液を書状化して基体(1)上に送り込
むようにしたことから1例えば溶解度の異る金属塩につ
いては、異る原料溶液溜から、それぞれの溶液の霧とし
て送り込めば、その各流量の調整によって、基体(1)
上での各混合比を正確に制御、選定することができて目
的とする組成の薄膜を基体(1)上に確実に生成するこ
とができる。また、各原料溶液溜からの原料の供給量の
調整によって組成比が異る。或いは異種の8膜を一連の
作業で順次積層させることができることから、超格子構
造による薄膜を生成することが可能となる。
[実施例] 第2図に示すように、 Y−Ba−Cu−0系超伝導膜
例えばY Ba2cu* 07J5によるif及び第2
の超伝導薄膜(11)及び(12)間にZnO誘電誘電
体膜1膜3)を介在させて積層してジョセフソン素子を
構成する場合の一例を説明する。
この場合、例えば第1図に示すlの原料溶液溜シにY(
Not)3の水溶液を収容し、他の原料′溶液溜シにB
a (Not )2の水溶液を収容し、更に他の原料溶
液溜ちにCu(NOv)2の水溶液を収容する。また他
の原料溶液溜翫には、ZnCl2水溶液を収容する。各
溜シ〜翫にはそれぞれ霧化跡2t(2)、例えば超音波
振動子による霧化装置いわゆる超音波加湿器を設け、こ
れにより霧化された各原料をそれぞれ流l調整弁Bl、
B2,81・ψ・を介して、例えば共通の原料供給路(
4)を通じて反応室(5)に配したノズル(6)からキ
ャリアガスの例えば不活性ガス或いは酸素〜によって送
り込み各原料霧を混合して同時に送り込む。
反応室(5)内には、成膜を行なうべき基体(1)例え
ば石英基板を、ヒータ等の手段(7)を具備する基台(
8)上にa置装置する。
そして基体(1)を322℃に加熱し、原料溶液溜シ、
 52.31の各調整弁B+、Bz、氏を所要量開き、
各溶液溜シル融からのY、Ba、Cuの各硝酸塩を書状
となしてOtキャリアガスによってノズル(6)からこ
れら各硝酸塩の混合霧を噴出させて基体(1)に接触さ
せる。このようにすると、基体(1)上で熱分解された
、各元素Y 、Ba、Cuの混合物膜が基体(1)上に
堆積される0次に各調整弁81〜B3を閉塞して各溶液
溜シ〜ちからのY 、Ba、Cuの原料霧の供給を断ち
、調整弁&を所要量開いて原料溶液溜ちからの2110
12 ’Rをキャリアガスにのせてノズル(6)から噴
出させて、基体(1)上で熱分解してZn膜を先に形成
したY 、Ba、Cuによる混合膜上に堆積させる0次
に、調整弁&を閉じ、再び調整弁B+ ” Baを所要
量開き、上述したと同様に基体(1)上にY。
Ba、Cuの混合膜を堆積させる。 次に各調整弁B1
〜へを閉じ、02ガスのみを送り、基体(1)を例えば
900℃に加熱し1時間の熱処理を行う、このよラにす
ると、基体(1)上に、Y −Ba −Cu−0系の複
合金属酸化膜による第1及び第2の超伝導薄膜(11)
及び(12)と、これら間にZnO誘電体薄膜(13)
が介在された積層構造薄膜によるジョセフソン素子を形
成することができる。そして、この場合、第1及び第2
の超伝導薄膜(+1)及び(12)を生成するためのM
T−CVDに当って各調整弁田〜&によって最終的に得
ようとする第1及び第2の超伝導薄膜(11)及び(1
2)cr+組成Y Bad u30745の各元素Y。
Ba、Cuの原子比に応じて各溶液溜シ〜シからの霧の
相対的流量を制御して供給する。
第1及び第2の超伝導薄膜(11)及び(12)は、そ
の厚さを例えば5000人に、また、これら間に形成す
るZn0p電体膜(13)はその厚さを20〜100人
に形成し得る。
尚、上述した例では、各溶液溜シ〜シとして水溶液系の
溶液を用いた場合であるが、例えば誘電体膜(13)を
、 PbTiOsによって構成する場合、そのMT−C
VDにおいて、上述の溶液′!as4として。
有機系溶液のPb (0−i−c!Hy)z [鉛ジ・
イソ・プロホ*シF] トTi (0−i−C!Hy)
4Efタフ ・テトラ拳イソΦプロポキシド]との混合
のイソプロピルアルコール溶液を用いるとか、pbとT
iとを分けたこの原料溶液溜を用い、一方をPb(CH
s C00H)2とし他方をTic14とする各水溶液
系とすることもできる。
また、上述した例では、第1及び第2の超伝導薄膜(1
1)及び(12)を形成するMT−CVDに当って各Y
 、Ha、Cuの原料の霧を混合して基体(1)に向っ
て送って、 Y 、Ba、Cuが混合した堆積膜を形成
して最終的にY 、Ba、Cuの複合酸化物膜を形成し
た場合であるが、これら霧を順次的に例えば繰返し送り
込んで、Yの超薄膜層と、Baの超薄膜層と、Cuの超
薄18I層とを各層の原子層数をl:2:3になるよう
繰返し積層して、それぞれY 、Ba、Cuの堆積層を
形成し、酸化処理によって各酸化物層の積層による超格
子構造、の超伝導薄膜を形成することもできる。
また、上述した例では、各原料溶液溜を各金属について
個々に設けた場合であるが、例えば溶解度がほぼ同等の
2種以上の金属の塩を混合して複数の原料溶液溜とする
こともできる。
例えば第1図の1の原料溶液溜式として元素Aと元素B
の各項の混合溶液を用い、他の原料溶液溜〜として元s
Cと元素りの各項の混合溶液を用い、更に他の原料溶液
溜ちとして元素Eと元素Fの各項の混合溶液を用いて、
これら溶液の霧を例えば順次的に送給し、AB−CD−
EFの堆積物を順次形成し、これを熱処理することによ
って例えばAとBの複合酸化物−〇とDの複合酸化物−
E、!−Fの複合酸化物−・・・の超格子構造の積層に
よる薄膜を生成することもできる。
また、上述した例では金属の酸化膜の形成に本発明を適
用した場合であるが、他の金属の化合物膜の形成に本発
明を適用することもできる。
〔発明の効果〕
本発明方法によって例えば基体温度322℃で、第1図
の原料溶液溜シ〜ちから同時に各原料の霧をZnO基体
上に形成したY−Ba−Cu−0系堆積膜を酸素雰囲気
中で900℃1時間の熱処理した後の薄膜について小角
2θχ線回折による分析を行った結果は第3図に示すよ
うになって主相は目的相であるY Bad ux Ox
でありかつ斜方晶となっていることが分かる。また、こ
の場合副生酸相はCuOが主である。
上述したように、本発明によれば、原料を霧状としてこ
れを熱分解して基体上に目的とする金属を含む堆桔を行
うMT−CVDによるものであるが、本発明では複数の
原料溶液溜からの溶液を書状化して基体(1)上に送り
込むようにしたことから、例えば溶解度の異る金属塩に
ついては、異る原料溶液溜から、それぞれの溶液の霧と
して送り込めば、その各流量の調整によって、基体(1
)上での各混合比を正確に制御、選定することができて
目的とする組成の薄膜を基体(1)上に確実に生成する
ことができる。また、各原料溶液溜からの原料の供給量
の変更調整によって組成比が異る。
或いは異種の薄膜を一連の作業で順次積層させることが
できることから、超格子構造にょるFJ膜を生成するこ
とが可能となり、実用上火なる利益をもたらすものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明製法を実施する装置の一例の構成図、第
2図は本発明製法によって得る薄膜構造の一例の断面図
、f53図は小角(2θ)X線回折パターン図である。 (1)は基体、 (11)及び(12)は第1及び第2
の超伝導薄膜、 (+3)は誘電体膜、シ、S2.シダ
・・は原料溶液溜、(2)はその霧化装置、Bl、B2
,83・・φは流量調整弁である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  複数の金属塩の原料溶液溜のそれぞれから、それぞれ
    霧状化した金属塩を含有する霧を順次または同時に基体
    上に搬送し、上記金属を含む化合物を上記基体上に堆積
    させる金属化合物薄膜の製法。
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