JPH0196015A - 超電導薄膜の製造方法及び装置 - Google Patents
超電導薄膜の製造方法及び装置Info
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- JPH0196015A JPH0196015A JP62251497A JP25149787A JPH0196015A JP H0196015 A JPH0196015 A JP H0196015A JP 62251497 A JP62251497 A JP 62251497A JP 25149787 A JP25149787 A JP 25149787A JP H0196015 A JPH0196015 A JP H0196015A
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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
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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- 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。
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〕
本発明は高出力のマグネット、ジョセフソン素子、５Ｑ
ＵＩＤ等に用いられている超電導材料に係り、特に液体
窒素温度以上で動作する酸化物系超電導薄膜の形成方法
に関する。
ＵＩＤ等に用いられている超電導材料に係り、特に液体
窒素温度以上で動作する酸化物系超電導薄膜の形成方法
に関する。
１９８６年にＢ ｅｄｎｏｒｚとＭ ｕｌｌｅｒによっ
て発見されたに２ＮｉＦ４型構造の（Ｌａ、Ｂａ）２Ｃ
ｕｂ４超電導体は３０にの高い臨界温度を示した。その
後、１９８７年に入り、ペロブスカイト型構造のＹＢａ
２Ｃｕ３Ｏ７−ｘは更に高い臨界温度Ｔ ｃ ＝９０Ｋ
を有し、液体窒素温度でも超電導状態を示した。薄膜の
製法に関する代表的なものとしてはジャパニーズ ジャ
ーナル オブ アプライドフィジックス ２６．５ （
１９８７年）第５７０９頁から第Ｌ７１０頁（Ｊ ａｐ
ａｎｅｓｅ Ｊ 。
て発見されたに２ＮｉＦ４型構造の（Ｌａ、Ｂａ）２Ｃ
ｕｂ４超電導体は３０にの高い臨界温度を示した。その
後、１９８７年に入り、ペロブスカイト型構造のＹＢａ
２Ｃｕ３Ｏ７−ｘは更に高い臨界温度Ｔ ｃ ＝９０Ｋ
を有し、液体窒素温度でも超電導状態を示した。薄膜の
製法に関する代表的なものとしてはジャパニーズ ジャ
ーナル オブ アプライドフィジックス ２６．５ （
１９８７年）第５７０９頁から第Ｌ７１０頁（Ｊ ａｐ
ａｎｅｓｅ Ｊ 。
ｏｆ Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ２６．５ （１９８７
） ＰＰＬ７０９−７１０）がある。
） ＰＰＬ７０９−７１０）がある。
上記従来技術においては、エレクトロニクスデバイスに
は薄膜の作製が不可欠であるが、結晶構造が複雑である
ため、品質の良い膜は得にくい問題があった。
は薄膜の作製が不可欠であるが、結晶構造が複雑である
ため、品質の良い膜は得にくい問題があった。
本発明の目的は、液体窒素温度以上で動作し、かつ経時
変化の少ない良質な膜を提供することにある。
変化の少ない良質な膜を提供することにある。
上記目的は１例えばＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７Ｘを例にとると
、流量制御されたＹ、Ｂａ、Ｃｕの蒸気流を基板に堆積
させる過程で、酸素プラズマも同時に照射して、比較的
低温の基板上で膜形成を行うことで達成される。
、流量制御されたＹ、Ｂａ、Ｃｕの蒸気流を基板に堆積
させる過程で、酸素プラズマも同時に照射して、比較的
低温の基板上で膜形成を行うことで達成される。
第１の発明の特徴は、セラミックス系超電導膜の形成法
において、超電導体構成の金属元素の蒸気流と、プラズ
マ室で発生した陰イオンのガス流を基体上に同時照射し
、結晶化させながら膜成長を行なう超電導薄膜の形成方
法にある。
において、超電導体構成の金属元素の蒸気流と、プラズ
マ室で発生した陰イオンのガス流を基体上に同時照射し
、結晶化させながら膜成長を行なう超電導薄膜の形成方
法にある。
電子サイクロトロン共鳴マイクロ波プラズマ発生装置、
又は高周波プラズマ発生装置で発生した陰イオンのプラ
ズマを利用することが好ましい。
又は高周波プラズマ発生装置で発生した陰イオンのプラ
ズマを利用することが好ましい。
多元素の金属流は個々に流量制御されることが均一な膜
を得る点で好ましい。
を得る点で好ましい。
第２の発明の特徴は、セラミックス系超電導膜の形成法
において、超電導体構成の金属元素の蒸気流と、プラズ
マ室で発生した陰イオンのガス流を基体上に同時照射し
、基板温度を４００℃以上に保ちながら膜成長を行なう
超電導薄膜の形成方法にある。
において、超電導体構成の金属元素の蒸気流と、プラズ
マ室で発生した陰イオンのガス流を基体上に同時照射し
、基板温度を４００℃以上に保ちながら膜成長を行なう
超電導薄膜の形成方法にある。
本発明ではプラズマ中で発生している陰イオンが活性状
態にあるため、全屈蒸発分子と結合し易く、そのため、
比較的低温度で酸化物の結晶化が起る。
態にあるため、全屈蒸発分子と結合し易く、そのため、
比較的低温度で酸化物の結晶化が起る。
以下、本発明をＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ薄膜作製の実施
例で詳述する。到達真空度１０−’Ｐａの真空容器ｌの
中で、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕの３元同時蒸着が可能な金属蒸発
室２を設け、電子ビーム３を次々に照射することで、各
元素の蒸発流４を発生させた。各元素の蒸発流の流速は
電子線励起発光型センサー５を通して、蒸着速度制御器
６に入力され、所定の値になり、かつ蒸着途中で変動し
ないように、電子銃電源７にフィードバックされた。
例で詳述する。到達真空度１０−’Ｐａの真空容器ｌの
中で、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕの３元同時蒸着が可能な金属蒸発
室２を設け、電子ビーム３を次々に照射することで、各
元素の蒸発流４を発生させた。各元素の蒸発流の流速は
電子線励起発光型センサー５を通して、蒸着速度制御器
６に入力され、所定の値になり、かつ蒸着途中で変動し
ないように、電子銃電源７にフィードバックされた。
真空容器には差動機構部８があり、上部容器には０゜ガ
スボンベ９により、１０ ”Ｐａまで０２を導入した
。上部容器ではその後、電子サイクロトロン共鳴マイク
ロ波（ＥＣＲ）プラズマ発生装置ｌＯあるいはｒｆ−高
周波発生装置１１で０−のプラズマを発生させた。Ｙ、
Ｂａ、Ｃｕの金属元素の堆積速度は予じめ堆積した膜と
膜厚モニターとの相対関係から求めた。蒸着速度を３人
／Ｓにして、かつＹ、Ｂａ、Ｃｕの比率を１対２対３の
モル比になるように配分して蒸発した。これと同時に、
○−プラズマを基板１２の上に照射させた。基板には（
１００）方位Ｓｉ単結晶を用いた。
スボンベ９により、１０ ”Ｐａまで０２を導入した
。上部容器ではその後、電子サイクロトロン共鳴マイク
ロ波（ＥＣＲ）プラズマ発生装置ｌＯあるいはｒｆ−高
周波発生装置１１で０−のプラズマを発生させた。Ｙ、
Ｂａ、Ｃｕの金属元素の堆積速度は予じめ堆積した膜と
膜厚モニターとの相対関係から求めた。蒸着速度を３人
／Ｓにして、かつＹ、Ｂａ、Ｃｕの比率を１対２対３の
モル比になるように配分して蒸発した。これと同時に、
○−プラズマを基板１２の上に照射させた。基板には（
１００）方位Ｓｉ単結晶を用いた。
この時、基板内臓のヒータに通電して、基板温度を室温
から８００℃まで変化させた。堆積膜の厚さを５０００
人にして、Ｘ線回折装置で膜質を調べた所、室温の基板
では非晶質であったが、基板温度４００℃ですでにＹＢ
ａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘの超電導相が得られた。ＹＢａ２Ｃ
ｕ３Ｏ７Ｘ膜とＳｉ単結晶との間には反応相は全く見ら
れなかった。従来の超電導体作製はＭｇＯ，ＡＱ ２０
３゜５ｒＴｉＯ３，ＹＳＺと酸化物基板が主であった。
から８００℃まで変化させた。堆積膜の厚さを５０００
人にして、Ｘ線回折装置で膜質を調べた所、室温の基板
では非晶質であったが、基板温度４００℃ですでにＹＢ
ａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘの超電導相が得られた。ＹＢａ２Ｃ
ｕ３Ｏ７Ｘ膜とＳｉ単結晶との間には反応相は全く見ら
れなかった。従来の超電導体作製はＭｇＯ，ＡＱ ２０
３゜５ｒＴｉＯ３，ＹＳＺと酸化物基板が主であった。
これは基板温度、あるいは膜形成後の熱処理に７００℃
以上の高温を必要としたため、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ
膜とＳｔ基板が反応してしまうためである。Ｓｉ基板上
に本発明で作製した超電導膜の臨界温度は８７にで、７
７Ｋにおける臨界電流は約１０５Ａ／ｃｍ２であり、約
２ケ月大気中で放置しても特性劣化のない良質膜であっ
た。
以上の高温を必要としたため、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ
膜とＳｔ基板が反応してしまうためである。Ｓｉ基板上
に本発明で作製した超電導膜の臨界温度は８７にで、７
７Ｋにおける臨界電流は約１０５Ａ／ｃｍ２であり、約
２ケ月大気中で放置しても特性劣化のない良質膜であっ
た。
本発明はＹＢａ２Ｃｕ３０７−２系超電導体に限らず、
３元系の他の超電導体、たとえば（Ｌａ、Ｂａ）２Ｃｕ
Ｏ４系にも適用でき、プラズマ発生部にＣＦ４を導入す
ればＦ−プラズマも発生するため、負イオン全体にも適
用できる。
３元系の他の超電導体、たとえば（Ｌａ、Ｂａ）２Ｃｕ
Ｏ４系にも適用でき、プラズマ発生部にＣＦ４を導入す
ればＦ−プラズマも発生するため、負イオン全体にも適
用できる。
本発明によれば、非常に活性な陰イオンと金属蒸気流が
基板上で強固に結合されるので、作製した膜の長寿命性
、低温形成ができる。本発明によればＳｉデバイスと超
電導体との結合も容易になるので、その経済的価値は非
常に大きい。
基板上で強固に結合されるので、作製した膜の長寿命性
、低温形成ができる。本発明によればＳｉデバイスと超
電導体との結合も容易になるので、その経済的価値は非
常に大きい。
第１図は本発明の一実施例を示す概念図である。
１・・・真空容器、２・・・金属蒸発室、３・・・電子
ビーム、４・・・蒸発流、５・・・センサニ、６・・・
蒸着速度制御器、７・・・電子銃電源、８・・・差動機
構部、９・・・ガスボンベ、１０・・・ＥＣＲプラズマ
発生装置、１１・・・ｒｆプラズマ発生装置、１２・・
・基板、１３・・・排気装置。
ビーム、４・・・蒸発流、５・・・センサニ、６・・・
蒸着速度制御器、７・・・電子銃電源、８・・・差動機
構部、９・・・ガスボンベ、１０・・・ＥＣＲプラズマ
発生装置、１１・・・ｒｆプラズマ発生装置、１２・・
・基板、１３・・・排気装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、セラミックス系超電導膜の形成法において、超電導
体構成の金属元素の蒸気流と、プラズマ室で発生した陰
イオンのガス流を基体上に同時照射し、結晶化させなが
ら膜成長を行なう超電導薄膜の形成方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成方法において
、電子サイクロトロン共鳴マイクロ波プラズマ発生装置
、又は高周波プラズマ発生装置で発生した陰イオンのプ
ラズマを利用することを特徴とする超電導薄膜の形成方
法。 ３、特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成方法において
、多元素の金属流は個々に流量制御されていることを特
徴とする超電導薄膜の形成方法。 ４、セラミックス系超電導膜の形成法において、超電導
体構成の金属元素の蒸気流と、プラズマ室で発生した陰
イオンのガス流を基体上に同時照射し、基板温度を４０
０℃以上に保ちながら膜成長を行なう超電導薄膜の形成
方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62251497A JP2539458B2 (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | 超電導薄膜の製造方法及び装置 |
| KR1019880009830A KR910007382B1 (ko) | 1987-08-07 | 1988-08-01 | 초전도 재료 및 초전도 박막의 제조방법 |
| EP88112744A EP0302506B1 (en) | 1987-08-07 | 1988-08-04 | Method and apparatus for fabricating superconductive thin films |
| DE3852979T DE3852979T2 (de) | 1987-08-07 | 1988-08-04 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung supraleitender Dünnschichten. |
| US07/228,750 US4950642A (en) | 1987-08-07 | 1988-08-05 | Method for fabricating superconducting oxide thin films by activated reactive evaporation |
| US07/560,844 US5316585A (en) | 1987-08-07 | 1990-07-24 | Method for fabricating superconducting materials and superconductive thin films |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62251497A JP2539458B2 (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | 超電導薄膜の製造方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0196015A true JPH0196015A (ja) | 1989-04-14 |
| JP2539458B2 JP2539458B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=17223682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62251497A Expired - Lifetime JP2539458B2 (ja) | 1987-08-07 | 1987-10-07 | 超電導薄膜の製造方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2539458B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02248302A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-04 | Agency Of Ind Science & Technol | 酸化物超電導体の作製方法および装置 |
| JPH02311313A (ja) * | 1989-05-24 | 1990-12-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜超電導体の製造方法 |
| US5046797A (en) * | 1988-03-15 | 1991-09-10 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Light beam scanner with foreign matter removing feature |
-
1987
- 1987-10-07 JP JP62251497A patent/JP2539458B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5046797A (en) * | 1988-03-15 | 1991-09-10 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Light beam scanner with foreign matter removing feature |
| JPH02248302A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-04 | Agency Of Ind Science & Technol | 酸化物超電導体の作製方法および装置 |
| JPH02311313A (ja) * | 1989-05-24 | 1990-12-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜超電導体の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2539458B2 (ja) | 1996-10-02 |
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