JPH02114409A - 超電導体 - 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 本発明は超電導体に関する。

従来の技術 １９８６年以来、続々と新しい酸化物高温超電導体が発
見された。これらは従来の超電導体よシも、その転移温
度が著しく高くより有望な応用が期待される。最近発見
された新しい超電導体では、その結晶構造は、ＡＢ（Ｃ
ｎ−１ＣｕｎＯｎ）０！なる構造をと９、単位格子中に
Ｃ原子で連結されたｎ層のＣｕ−０平面を含み、この平
面構造が超電導機構に深く関与していると言われる。こ
こにＡはＢｉ　。

Ｂ　１２　、　ＴｌまたはＴ１２、ＢはＳｒ　、　Ｓｒ
２．　Ｂａ　、　Ｂａ２、ＣはＹ　、　Ｃａ　、ランタ
ン系列元素を表わす。経験的事実として、単位格子中の
Ｃｕ−０平面の数ｎが多いほど、転移温度は高い。Ｔｌ
系ではＴｅ２Ｂａ２（Ｃａ２Ｃｕ３０３）Ｏｘの３層構
造で、Ｔ、＝１２ｓＫが記録されている［　Ｓ、Ｓ、Ｐ
、　Ｐａｒｋｉｎ等、フィジカルレヒューレターズ　（
Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ＲｅｖｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ、　ｖ
ｏｌ　６０　２５３９　　（１９８Ｂ　）　］。

発明が解決しようとする課題 高い転移点を得ようとして、単位格子中のＣｕ　−０平
面の数ｎを増やそうとしても焼結等の熱平衡的手段では
著しく困難である。また、スパッタリング法にしても従
来のような単一のターゲットのみを用いていても、ｎを
増やすことはむずかしい。

そこで本発明者らは、複数のターゲットを持つスパッタ
リング法を工夫し、Ｃｕ−０平面が３層以上の超格子超
電導薄膜を作製するとともに、この超格子超電導薄膜と
金属被膜を、単一のプロセスで、交互に積層してゆく技
術を開発した。

課題を解決するための手段 上に述べたように、Ｃｕ−０平面を多数単位格子中に積
層しようとしても、従来の方法では大きな困難がある。

更に、このような酸化物超電導体薄膜と金属薄膜との積
層膜を作製する時、その界面の接合性を向上させるため
に製造は単一プロセスが望ましい。

このような問題点を一挙に解決する手段として、以下に
述べるようなスパッタ法を使用した。すなわち、上記の
超格子超電導薄膜と金属薄膜を交互に積層するために基
体へ飛来して来る原子の順番と、その量を自由にコント
ロールすることにより、目的が達成されることを見出し
た。これによって超格子超電導薄膜と金属薄膜との積層
膜が、単一プロセスで可能となった。

作　　用 本発明にかかる超電導体は、別々のターゲットから基体
上に飛来する原子の順番を制御し、その飛来エネルギー
および単位時間に飛来してくる量を明確にコントロール
されて成膜される。すなわち、このように形成された超
電導体の構造は本質的に非平衡的であり、平衡系では実
現できそうにない、多数のＣｕ−０平面積層型の超格子
が実現できる。更に、この超格子超電導薄膜を特異的に
その表面に緻密平坦に堆積可能な金属の薄膜も、互いに
積層して堆積させることができる。これらの成膜プロセ
スは、試料を一度も大気にさらすことなく行われるので
非常に高精度で、種々の素子との一体化に適した超電導
体複合膜が本発明で実現される。

実施例 本発明を図面とともに説明する。

第１図において、超電導複合膜は、基体１１上に形成さ
れる。例えばスパッタリング法では、超格子超電導体薄
膜１２は、その構成元素のうちの一種あるいは二種以上
の合金か化合物からなる複数のターゲット１４を用いて
成膜される。金属被膜１３は、上記複数ターゲットのう
ちの１つを用いてスパッタされる。基体の温度を６００
’Ｃ以上の高温に保ち、すべてのターゲットは放電して
おく。もしシャッター１６がなければ、複数のターゲッ
トすべてから原子は基体へ飛来する。この時、個々のタ
ーゲットの放電電力を、十分制御可能な時間内に、一原
子層が形成されるように調節する。

この時の放電電力は直流でも高周波でも可能である。こ
こで１つ窓１６のあいた回転可能のシャツｐ−１６を用
いる。シャッターは、その回転の角度と停止時間を完全
にコントロールできるので、基体１１上に原子層を任意
の厚さで、順序良く積層していくことが可能であり実験
者の意図するような超格子複合構造が実現する。

特にターゲットの１つに、Ａ−Ｃｕ合金を選び、スパッ
タ電力、シャッター窓のＡ−Ｃｕターゲット上での停止
時間および他のスパッタ条件を整備するとＡで連結され
たＣｕＯ平面が多数個単位格子中に形成される。ここに
へ元素は、Ｙ、ランタン系列元素（原子番号５７〜７１
）、Ｍｇ　、　Ｃａ　、　Ｓｒ　、Ｂａのうち少くとも
一つである。

この超格子超電導膜と積層複合膜を形成する金属薄膜と
しては、金、銀、白金、ニッケル、チタン、パラジウム
が有効であり、と９わけ白金が最適である。このターゲ
ットの放電々力と、シャッター窓の停止時間を調節する
ことにより超電導体薄膜にはさまれる金属薄膜の厚さを
自在にかえることができる。

（具体的実施例） 基体１１として職ρ単結晶（１００）面を用いる。

ＢａＣｕ合金１４ａ、ＣｕＹ合金１４ｂおよびＰｔ１４
Ｃをそれぞれ３つの独立したターゲット１４として直流
マグネトロンスパッタにより、Ｐｔ−ＹＢａＣｕＯ系超
格子超電導複合膜を作製した。まず、シャッターをすべ
て閉じ、すべてのターゲットで放電を開始する。次にＢ
ａＣｕ合金とＣｕＹ合金の二つのターゲット上での窓の
停止時間を調節することにより、ＣｕＢａｏｘ層２２と
ＣｕＯ・・−Ｙ　・−ＣｕＯ−・ＣｕＯ−・−Ｙ・・・
Ｃｕ０層２２を順に積層して超格子を作ってゆく。

この図を第２図に示す。この２つのターゲットの放電々
力を調節したシ、ＣｕＹターゲット上での窓の停止時間
を長くして、ＣｕＯ・・・Ｙ・・・ＣｕＯ層を人工的に
厚くしてゆくことができる。（Ａｒ　＋０２　）圧力を
５Ｘ１０　　ｔｏｒｒ　、　Ａｒ　：０２＝２　：１　
、　ＣｕＢａ合金ターゲットの電力を１　ｏｗ、　Ｃｕ
Ｙ合金ターゲットの電力を１５Ｗ、　ＣｕＢａターゲッ
ト上での窓の停止時間が１秒、ＣｕＹ上での停止時間を
３秒、シャッターの往復運動を５００回、基板温度を６
ｏＯ℃とすると、単位格子中のＣｕＯ平面数が３、膜圧
２００ｏ人の超格子構造となった。条件をかえて、ｎを
２０層まで増やした。

こののち、シャッター窓を白金ターゲット上に移し、放
電々力を１０Ｗ、ターゲットの上での窓停止時間を１０
分に選ぶと、超格子超電導薄膜上に白金膜が、膜圧約３
００人で成膜された。

こののち再び、超電導薄膜をこの白金上に成膜し、更に
この上に、第二の白金層を形成した。このような動作を
くり返すことにより、白金−超格子超電導薄膜を積層し
た複合膜を作製した。

この複合膜の超電導転移温度はｓｏＫであった。

発明の効果 すでに説明したように、本発明によれば、ＣｕＯ平而の
面位格子中の数を制御して高い転移温度を得、その間に
金属薄膜をはさみこんで複合膜を作製した。

種々の素子との一体化等において実用の範囲は広く、本
発明の工業的価値は高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の超電導薄膜の作製装置の模
式図、第２図は本発明の酸化物超電導体の単位格子の模
式図である。 １１・・・・・・基体、１２・・・・・・超電導体薄膜
、１３・・・・・・緩衝膜、１４・・・・・・複数ター
ゲット、１５・・・・・・シャッター、１６・・・・・
・窓、２１・・・・・・超格子Ｙ−ＣｕＯ平面層、２２
・・・・・・ＢａＣｕＯ工層。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名１１
　　　　滲 超　電　填　％　ｌ罎 Ｑ　　服　層　啼 ダーｆ　−Ｊ　） ｔ う　で　シ　タ ツ 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａ原子で連結されたＣｕＯ−平面の超格子構造を
   持ち、その平面の数が単位格子中に２０層以下存在する
   ことを特徴とする酸化物超電導体と、金属被膜を交互に
   積層して形成した超電導体。 ここにＡは、Ｙ、ランタン系列原子（原子番号５７〜７
   １）、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少くとも一種の元
   素を示す。
2. （２）金属被膜として、白金、金、銀、ニッケル、チタ
   ンおよびパラジウムを使用することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の超電導体。