JPH02197560A - 高温超伝導薄膜の形成方法 - Google Patents
高温超伝導薄膜の形成方法Info
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- JPH02197560A JPH02197560A JP1014721A JP1472189A JPH02197560A JP H02197560 A JPH02197560 A JP H02197560A JP 1014721 A JP1014721 A JP 1014721A JP 1472189 A JP1472189 A JP 1472189A JP H02197560 A JPH02197560 A JP H02197560A
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- 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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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】
（！＋！！要〕
高温超伝導薄膜の形成方法、特に組成制御性に優れた高
温超伝導薄膜の形成方法に関し、薄膜の形成において組
成制御性に最も優れた分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法
を用いた高温超伝導薄膜の形成方法を提供することを目
的とし、酸素イオン導電体を基板とし該基板により真空
槽内を酸素分圧の高い小チャンバーと酸素分圧の低い蒸
着槽とに仕切り、前記小チャンバー内から該基板内を酸
素をイオンの形で移動させることにより該基板表面に酸
素を供給しながら前記蒸着槽内において該基板上に高温
超伝導薄膜を形成するように構成する。
温超伝導薄膜の形成方法に関し、薄膜の形成において組
成制御性に最も優れた分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法
を用いた高温超伝導薄膜の形成方法を提供することを目
的とし、酸素イオン導電体を基板とし該基板により真空
槽内を酸素分圧の高い小チャンバーと酸素分圧の低い蒸
着槽とに仕切り、前記小チャンバー内から該基板内を酸
素をイオンの形で移動させることにより該基板表面に酸
素を供給しながら前記蒸着槽内において該基板上に高温
超伝導薄膜を形成するように構成する。
本発明は、高温超伝導薄膜の形成方法、特に組成制御性
に優れた高温超伝導薄膜の形成方法に関する。
に優れた高温超伝導薄膜の形成方法に関する。
高温超伝導薄膜は転移温度が液体窒素の沸点（７７Ｋ）
より高いため、エレクトロニクスの分野での利用が期待
されている。そして、高温超伝導体は複合酸化物であり
、その組成により特性が大きく変わることから、高温超
伝導薄膜を形成する上で組成制御が重要であるが、高温
超伝導薄膜の構成成分の−っである酸素が室温で気体で
あるため組成制御が困難である。
より高いため、エレクトロニクスの分野での利用が期待
されている。そして、高温超伝導体は複合酸化物であり
、その組成により特性が大きく変わることから、高温超
伝導薄膜を形成する上で組成制御が重要であるが、高温
超伝導薄膜の構成成分の−っである酸素が室温で気体で
あるため組成制御が困難である。
現在、最も組成制御性に優れた薄膜形成方法は、分子線
エピタキシー（ＭＢＥ）法である。第３図（Ａ）はＭＢ
Ｅ法による薄膜形成装置の概略構成図である。第３図（
Ａ）において、ＭＢＥ法による薄膜形成は、真空槽４内
を高真空状態にして基板２０を基板ヒータ１０により加
熱し、数種類の蒸着源１６（例えばＹｂ、Ｂａ、Ｃｕ）
を別々のルツボ１２内に入れヒータ１４により加熱しシ
ャッター１８を開いて蒸発させることにより行われる。
エピタキシー（ＭＢＥ）法である。第３図（Ａ）はＭＢ
Ｅ法による薄膜形成装置の概略構成図である。第３図（
Ａ）において、ＭＢＥ法による薄膜形成は、真空槽４内
を高真空状態にして基板２０を基板ヒータ１０により加
熱し、数種類の蒸着源１６（例えばＹｂ、Ｂａ、Ｃｕ）
を別々のルツボ１２内に入れヒータ１４により加熱しシ
ャッター１８を開いて蒸発させることにより行われる。
そして、基板表面には常に新鮮な蒸気（分子）のみが到
達し、その分子の数は蒸着源の温度のみによって決まり
、結晶の成長速度・不純物濃度・多元化合物の組成制御
を正確に行うことができる。
達し、その分子の数は蒸着源の温度のみによって決まり
、結晶の成長速度・不純物濃度・多元化合物の組成制御
を正確に行うことができる。
しかし、ＭＢＥ法による薄膜形成では、真空Ｉ！４内を
高真空状態にする必要があるため、真空槽４内に酸素を
導入することができず、複合酸化物である高温超伝導薄
膜の形成には適していない。したがって、従来から高温
超伝導薄膜の形成は反応性蒸着法、反応性電子ビーム蒸
着法、高周波スパッタ法等により行われている。
高真空状態にする必要があるため、真空槽４内に酸素を
導入することができず、複合酸化物である高温超伝導薄
膜の形成には適していない。したがって、従来から高温
超伝導薄膜の形成は反応性蒸着法、反応性電子ビーム蒸
着法、高周波スパッタ法等により行われている。
第３図（Ｂ）は反応性蒸着法による薄膜形成装置の概略
（Ｖ成因であり、第３図（Ｃ）は反応性電子ビーム蒸着
法による薄膜形成装置の概略構成図である。第３図（Ｂ
）および第３図（Ｃ）において、数種類の蒸着［１６（
例えばＹｂ、Ｂａ。
（Ｖ成因であり、第３図（Ｃ）は反応性電子ビーム蒸着
法による薄膜形成装置の概略構成図である。第３図（Ｂ
）および第３図（Ｃ）において、数種類の蒸着［１６（
例えばＹｂ、Ｂａ。
Ｃｕ）を別々のルツボ１２内に入れ、ヒータ１４あるい
は電子銃２２からの電子ビームにより加熱して蒸発させ
、基板２０を基板ヒータ１０により結晶成長温度まで加
熱し、この状態で真空槽４内に酸素ガスを導入する。真
空槽４内に導入された酸素ガスは、基板１０上で各蒸着
源から蒸発した蒸発物質と反応して結晶化した酸化物高
温超伝導薄膜が形成される。
は電子銃２２からの電子ビームにより加熱して蒸発させ
、基板２０を基板ヒータ１０により結晶成長温度まで加
熱し、この状態で真空槽４内に酸素ガスを導入する。真
空槽４内に導入された酸素ガスは、基板１０上で各蒸着
源から蒸発した蒸発物質と反応して結晶化した酸化物高
温超伝導薄膜が形成される。
第３図（Ｄ）は高周波スパッタ法による薄膜形成装置の
概略構成図である。第３図（Ｄ）において、酸化物のタ
ーゲット（例えばＹｂ、Ｂａ。
概略構成図である。第３図（Ｄ）において、酸化物のタ
ーゲット（例えばＹｂ、Ｂａ。
Ｃｕの酸化物焼結体）２４に高周波電力を印加してター
ゲット２４の表面にセルフバイアス電圧を発生させると
ともに、真空槽４内に酸素を含むアルゴンガスを導入し
てプラズマ放電させる。これにより、アルゴンイオンが
ターゲット２４にぶつかって構成物をスパッタし、スパ
ッタされた材料が基板ヒータ１０により結晶成長温度ま
で加熱されている基板２０上に堆積して高温超伝導薄膜
が形成される。
ゲット２４の表面にセルフバイアス電圧を発生させると
ともに、真空槽４内に酸素を含むアルゴンガスを導入し
てプラズマ放電させる。これにより、アルゴンイオンが
ターゲット２４にぶつかって構成物をスパッタし、スパ
ッタされた材料が基板ヒータ１０により結晶成長温度ま
で加熱されている基板２０上に堆積して高温超伝導薄膜
が形成される。
しかしながら、上述した反応性蒸着法あるいは反応性重
子ビーム蒸着法による高温超伝導薄膜の形成では、酸素
が真空槽内に導入されるため蒸着源の表面が酸化され、
蒸発の状態が大きく変化し、精密な組成制御が行えない
という問題がある。また、高周波スパッタ法による高温
超伝導薄膜の形成では、薄膜の組成がターゲットの組成
に依存するとともに、基板に対してイオンあるいは電子
ボンバードメントの影響が生じるため、ターゲットの組
成と基板上の薄膜の組成とに差異が生じ、精密な組成制
御が行えないという問題がある。
子ビーム蒸着法による高温超伝導薄膜の形成では、酸素
が真空槽内に導入されるため蒸着源の表面が酸化され、
蒸発の状態が大きく変化し、精密な組成制御が行えない
という問題がある。また、高周波スパッタ法による高温
超伝導薄膜の形成では、薄膜の組成がターゲットの組成
に依存するとともに、基板に対してイオンあるいは電子
ボンバードメントの影響が生じるため、ターゲットの組
成と基板上の薄膜の組成とに差異が生じ、精密な組成制
御が行えないという問題がある。
そこで、本発明は薄膜の形成において組成制御、性に最
も優れた分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法を用いた高温
超伝導薄膜の形成方法を提供することを目的とする。
も優れた分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法を用いた高温
超伝導薄膜の形成方法を提供することを目的とする。
本発明は、酸素イオン導電体を基板とし該基板により真
空槽内を酸素分圧の高い小チャンバーと酸素分圧の低い
蒸着槽とに仕切り、前記小チャンバー内から該基板内を
酸素をイオンの形で移動させることにより該基板表面に
酸素を供給しながら前記蒸着槽内において該基板上に高
温超伝導薄膜を形成するように構成した。
空槽内を酸素分圧の高い小チャンバーと酸素分圧の低い
蒸着槽とに仕切り、前記小チャンバー内から該基板内を
酸素をイオンの形で移動させることにより該基板表面に
酸素を供給しながら前記蒸着槽内において該基板上に高
温超伝導薄膜を形成するように構成した。
真空槽内を酸素イオン導電体である基板により小チャン
バーと蒸着槽とに仕切り、小チャンバー内に導入された
酸素ガスは、酸素分圧が相対的に低い蒸着槽側に向って
イオンの形で基板内を移動して蒸着槽側基板上で蒸着源
から蒸発した蒸発物質と反応して基板上に高温超伝導薄
膜が形成される。
バーと蒸着槽とに仕切り、小チャンバー内に導入された
酸素ガスは、酸素分圧が相対的に低い蒸着槽側に向って
イオンの形で基板内を移動して蒸着槽側基板上で蒸着源
から蒸発した蒸発物質と反応して基板上に高温超伝導薄
膜が形成される。
したがって、基板表面に達した蒸発物質のみが酸化され
、蒸着槽内は分子線エピタキシーに適した高真空状態に
維持され、蒸着源表面、ヒータ部等の不必要な酸化が生
じないため、精密に組成制御がなされた高温超伝導薄膜
を形成することができる。
、蒸着槽内は分子線エピタキシーに適した高真空状態に
維持され、蒸着源表面、ヒータ部等の不必要な酸化が生
じないため、精密に組成制御がなされた高温超伝導薄膜
を形成することができる。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明において用いる酸素イオン導電体の原
理説明図である。第１図において、酸素イオン導電体１
は４００℃以上の高温において酸素イオンの易動度が大
きくなる特性を有し、この酸素イオン導電体１の両側に
はそれぞれ電極２ａ。
理説明図である。第１図において、酸素イオン導電体１
は４００℃以上の高温において酸素イオンの易動度が大
きくなる特性を有し、この酸素イオン導電体１の両側に
はそれぞれ電極２ａ。
２ｂが配設されている。そして、酸素イオン導電体１を
介して両側の酸素分圧Ｐ（Ｏ□）。
介して両側の酸素分圧Ｐ（Ｏ□）。
Ｐ′ （０□）に差異（Ｐ （０２）＞Ｐ’ （０２
））を設け、酸素分圧の低い側の電極２ｂがマイナスと
なるように電ｔｉ２ａ、２ｂ間に起電力を印加すること
により、酸素イオン導電体１内を酸素がイオンの形で酸
素分圧の高い側から低い側へ（Ｐ（０）→Ｐ’（０２）
）移動する。このような酸素イオン導電体としては、カ
ルシウム、マグネシウム、イツトリウムで安定化された
ジルコニア（Ｚ ｒ Ｏ２）等を用いることができる。
））を設け、酸素分圧の低い側の電極２ｂがマイナスと
なるように電ｔｉ２ａ、２ｂ間に起電力を印加すること
により、酸素イオン導電体１内を酸素がイオンの形で酸
素分圧の高い側から低い側へ（Ｐ（０）→Ｐ’（０２）
）移動する。このような酸素イオン導電体としては、カ
ルシウム、マグネシウム、イツトリウムで安定化された
ジルコニア（Ｚ ｒ Ｏ２）等を用いることができる。
第２図は、上述した酸素イオン導電体を基板として用い
高温超伝導薄膜を形成する本発明の一実施例を説明する
ためのＭＢＥ法薄膜形成装置の概略構成図である。第２
図において、ＭＢＥ法薄膜形成装置は真空槽４を有し、
この真空槽４は酸素イオン導電体（以下、基板という）
１を介して蒸着ＦｆＪ５と小チャンバー６とに仕切られ
ている。
高温超伝導薄膜を形成する本発明の一実施例を説明する
ためのＭＢＥ法薄膜形成装置の概略構成図である。第２
図において、ＭＢＥ法薄膜形成装置は真空槽４を有し、
この真空槽４は酸素イオン導電体（以下、基板という）
１を介して蒸着ＦｆＪ５と小チャンバー６とに仕切られ
ている。
小チャンバー６は、外部から酸素ガスを小チャンバー６
内に導入するためのバイブを有し下方側に開口部を設け
た基板ホルダー７と、シール材８により基板ホルダー７
の開口部を閉鎖するように配設された基板１とにより、
蒸着槽５に対して気密状に形成されている。シール材８
としては、インジウム等を用いることができる。そして
、小チャンバー６内の酸素分圧が蒸着ｔ！５内の酸素分
圧より高くなるようにバルブ操作により酸素ガスが小チ
ャンバー６内に導入される。基板１の小チャンバー６側
および蒸着槽５側のそれぞれの面には電極（図示せず）
が配設されている。また、基板ホルダー７の上方近傍に
は、基板１を加熱するための基板ヒータ１０が配設され
ている。
内に導入するためのバイブを有し下方側に開口部を設け
た基板ホルダー７と、シール材８により基板ホルダー７
の開口部を閉鎖するように配設された基板１とにより、
蒸着槽５に対して気密状に形成されている。シール材８
としては、インジウム等を用いることができる。そして
、小チャンバー６内の酸素分圧が蒸着ｔ！５内の酸素分
圧より高くなるようにバルブ操作により酸素ガスが小チ
ャンバー６内に導入される。基板１の小チャンバー６側
および蒸着槽５側のそれぞれの面には電極（図示せず）
が配設されている。また、基板ホルダー７の上方近傍に
は、基板１を加熱するための基板ヒータ１０が配設され
ている。
蒸着槽５には、蒸着源１６を保持するための慢数のルツ
ボ１２と、このルツボ１２を加熱するためのヒータ１４
とが設置されている。ルツボ１２の上方近傍には、蒸着
源１６から発生する蒸着物質の分子線の基板１への送り
出しを制御するためのシャッター１８が設けられている
。
ボ１２と、このルツボ１２を加熱するためのヒータ１４
とが設置されている。ルツボ１２の上方近傍には、蒸着
源１６から発生する蒸着物質の分子線の基板１への送り
出しを制御するためのシャッター１８が設けられている
。
上述のＭ Ｂ Ｅ法薄膜形成装置において、蒸着槽５と
小チャンバー６とをｌＸｌ０−７Ｔｏｒｒ程度の真空状
態とした後、シャッター１８を閉じたままで各蒸着源１
６をそれぞれ設定温度まで加熱する。また、基板ヒータ
１０により基１ｌｉ２１の温度を４００〜６５０℃に設
定する。そして、基板１の電極に蒸着槽５側の電極がマ
イナスとなるように起電力を印加し、小チャンバー６内
の真空度が０．０１〜１０Ｔｏ ｒ ｒとなるように酸
素ガスを導入し、同時にシャッター１８を開いて蒸着物
質の分子線を基板１へ送り出して基板１上に薄膜の堆積
を行う。基板１上では、小チャンバー６側から供給され
た酸素により蒸着物質のみが酸化されるとともに結晶化
が行われて高温超伝導薄膜が形成される。
小チャンバー６とをｌＸｌ０−７Ｔｏｒｒ程度の真空状
態とした後、シャッター１８を閉じたままで各蒸着源１
６をそれぞれ設定温度まで加熱する。また、基板ヒータ
１０により基１ｌｉ２１の温度を４００〜６５０℃に設
定する。そして、基板１の電極に蒸着槽５側の電極がマ
イナスとなるように起電力を印加し、小チャンバー６内
の真空度が０．０１〜１０Ｔｏ ｒ ｒとなるように酸
素ガスを導入し、同時にシャッター１８を開いて蒸着物
質の分子線を基板１へ送り出して基板１上に薄膜の堆積
を行う。基板１上では、小チャンバー６側から供給され
た酸素により蒸着物質のみが酸化されるとともに結晶化
が行われて高温超伝導薄膜が形成される。
本発明によれば、蒸着１θ内は分子線エピタキシーに適
した高真空状態に維持され、基板表面に達した蒸発物質
のみが小チャンバー側から供給された酸素により酸化さ
れ、蒸着源表面、ヒータ部等の不必要な酸化が生じない
ため、精密に組成制御がなされた高温超伝導薄膜を形成
することができる。
した高真空状態に維持され、基板表面に達した蒸発物質
のみが小チャンバー側から供給された酸素により酸化さ
れ、蒸着源表面、ヒータ部等の不必要な酸化が生じない
ため、精密に組成制御がなされた高温超伝導薄膜を形成
することができる。
第１図は、酸素イオン導電体の原理説明図、第２図は、
本発明の一実施例を説明するためのＮＩ Ｂ Ｅ法薄膜
形成装置の概略構成図、第３図は、従来の高温超伝導薄
膜の形成方法を説明するための図であり、（Ａ）ｔＡＭ
ＢＥ法、（Ｂ）は反応性蒸着法、（Ｃ）は反応性電子ビ
ーム蒸着法、（Ｄ）は高周波スパッタ法の各薄膜形成装
置の概略構成図である。 １・・・酸素イオン導電体（基板） ２ａ、２ｂ・・・電極 ４・・・真空槽 ５・・・蒸着槽 ６・・・小チャンバー ７・・・基板ホルダー ８・・・シール材 １０・・・基板ヒータ １２・・・ルツボ １４・・・ヒータ １６・・・蒸着源 １８・・・シャッター ２０・・・基板 ２２・・・電子銃 ２４・・・ターゲット
本発明の一実施例を説明するためのＮＩ Ｂ Ｅ法薄膜
形成装置の概略構成図、第３図は、従来の高温超伝導薄
膜の形成方法を説明するための図であり、（Ａ）ｔＡＭ
ＢＥ法、（Ｂ）は反応性蒸着法、（Ｃ）は反応性電子ビ
ーム蒸着法、（Ｄ）は高周波スパッタ法の各薄膜形成装
置の概略構成図である。 １・・・酸素イオン導電体（基板） ２ａ、２ｂ・・・電極 ４・・・真空槽 ５・・・蒸着槽 ６・・・小チャンバー ７・・・基板ホルダー ８・・・シール材 １０・・・基板ヒータ １２・・・ルツボ １４・・・ヒータ １６・・・蒸着源 １８・・・シャッター ２０・・・基板 ２２・・・電子銃 ２４・・・ターゲット
Claims (1)
- 酸素イオン導電体を基板とし該基板により真空槽内を酸
素分圧の高い小チャンバーと酸素分圧の低い蒸着槽とに
仕切り、前記小チャンバー内から該基板内を酸素をイオ
ンの形で移動させることにより該基板表面に酸素を供給
しながら前記蒸着槽内において該基板上に高温超伝導薄
膜を形成することを特徴とする高温超伝導薄膜の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1014721A JPH02197560A (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | 高温超伝導薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1014721A JPH02197560A (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | 高温超伝導薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02197560A true JPH02197560A (ja) | 1990-08-06 |
Family
ID=11868995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1014721A Pending JPH02197560A (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | 高温超伝導薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02197560A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07145477A (ja) * | 1989-08-03 | 1995-06-06 | United Technol Corp <Utc> | セラミックコーティング形成装置 |
| US8896122B2 (en) | 2010-05-12 | 2014-11-25 | Cree, Inc. | Semiconductor devices having gates including oxidized nickel |
-
1989
- 1989-01-24 JP JP1014721A patent/JPH02197560A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07145477A (ja) * | 1989-08-03 | 1995-06-06 | United Technol Corp <Utc> | セラミックコーティング形成装置 |
| US8896122B2 (en) | 2010-05-12 | 2014-11-25 | Cree, Inc. | Semiconductor devices having gates including oxidized nickel |
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