JPH02208206A - 酸化物超電導薄膜の形成方法 - Google Patents
酸化物超電導薄膜の形成方法Info
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- JPH02208206A JPH02208206A JP1028118A JP2811889A JPH02208206A JP H02208206 A JPH02208206 A JP H02208206A JP 1028118 A JP1028118 A JP 1028118A JP 2811889 A JP2811889 A JP 2811889A JP H02208206 A JPH02208206 A JP H02208206A
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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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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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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】
［産業上の利用分野］
この発明は、酸化物超電導薄膜を形成する方法に関する
ものであり、特にイオンビーム照射によるスパッタリン
グで基板上に酸化物超電導薄膜を形成する方法に関する
ものである。
ものであり、特にイオンビーム照射によるスパッタリン
グで基板上に酸化物超電導薄膜を形成する方法に関する
ものである。
［従来の技術］
高温で超電導を示す酸化物超電導材料が見出されてから
、この酸化物超電導材料を薄膜として形成する種々の方
法が提案されている。薄膜形成方法としては、通常のセ
ラミックス薄膜形成方法を適用することができ、たとえ
ばＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いることがで
きる。また、Ｊｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、２７．
Ｌ９１（１９８８）では、３光電子ビーム蒸着法に、Ｒ
Ｆプラズマを利用する方法が開示されている。さらに、
Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、５３．２３３０ （１
９８８）では、レーザアブレーションに、ＲＦプラズマ
を導入する方法が開示されている。
、この酸化物超電導材料を薄膜として形成する種々の方
法が提案されている。薄膜形成方法としては、通常のセ
ラミックス薄膜形成方法を適用することができ、たとえ
ばＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いることがで
きる。また、Ｊｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、２７．
Ｌ９１（１９８８）では、３光電子ビーム蒸着法に、Ｒ
Ｆプラズマを利用する方法が開示されている。さらに、
Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、５３．２３３０ （１
９８８）では、レーザアブレーションに、ＲＦプラズマ
を導入する方法が開示されている。
［発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような従来の方法では、以下に述べ
るような問題点があった。
るような問題点があった。
すなわち、ＲＦマグネトロンスパッタリング法のような
通常のセラミックス薄膜形成方法では、優れた超電導特
性を示す超電導薄膜とするために、薄膜形成後に、８０
０℃以上の高温の熱処理が必要であった。このような高
温の熱処理を行なうと、基板中の元素が超電導薄膜中に
拡散し、超電導特性が低下してしまうという問題があっ
た。このような拡散反応を防止するためには、拡散しに
くい元素から構成される基板を使用する必要があり、著
しく基板の選択が限定される。
通常のセラミックス薄膜形成方法では、優れた超電導特
性を示す超電導薄膜とするために、薄膜形成後に、８０
０℃以上の高温の熱処理が必要であった。このような高
温の熱処理を行なうと、基板中の元素が超電導薄膜中に
拡散し、超電導特性が低下してしまうという問題があっ
た。このような拡散反応を防止するためには、拡散しに
くい元素から構成される基板を使用する必要があり、著
しく基板の選択が限定される。
また、３光電子ビーム蒸着法にＲＦプラズマを導入する
方法は、得られる超電導特性の再現性が±１０％であり
、超電導特性の優れた所望の超電導薄膜を再現性良く作
製することができなかった。
方法は、得られる超電導特性の再現性が±１０％であり
、超電導特性の優れた所望の超電導薄膜を再現性良く作
製することができなかった。
また、レーザアブレーションは、基板温度を７８０℃程
度に高める必要があり、やはり、拡散反応が問題となる
。さらに、上述のようなレーザアブレーション法にＲＦ
プラズマを導入する方法では、上記文献の２３３０頁、
左欄、１１行に記載されているように再現性良く超電導
薄膜を形成することができなかった。
度に高める必要があり、やはり、拡散反応が問題となる
。さらに、上述のようなレーザアブレーション法にＲＦ
プラズマを導入する方法では、上記文献の２３３０頁、
左欄、１１行に記載されているように再現性良く超電導
薄膜を形成することができなかった。
この発明の目的は、かかる従来の問題点を解消し、比較
的低い基板温度で再現性良く優れた特性を有する酸化物
超電導薄膜を形成する方法を提供することにある。
的低い基板温度で再現性良く優れた特性を有する酸化物
超電導薄膜を形成する方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
この発明の酸化物超電導薄膜の形成方法は、真空槽内で
ターゲット上にイオンビームを照射してスパッタリング
し、基板上に酸化物超電導薄膜を形成する方法であり、
真空槽内で酸素プラズマを発生させながら酸化物超電導
薄膜を形成することを特徴としている。
ターゲット上にイオンビームを照射してスパッタリング
し、基板上に酸化物超電導薄膜を形成する方法であり、
真空槽内で酸素プラズマを発生させながら酸化物超電導
薄膜を形成することを特徴としている。
［作用］
この発明の酸化物超電導薄膜の形成方法では、ターゲッ
ト上にイオンビームを照射してスパッタリングしており
、ターゲットに衝突する粒子のエネルギが揃っているの
で、組成の制御性を±５％以内とすることができる。特
に、ターゲットとして複数個のターゲットを用いて、そ
れぞれのターゲットにイオンビームを照射してスパッタ
リングすれば、イオン電流およびイオン電圧を調整する
ことに、より、それぞれのターゲットからの粒子フラッ
クス量を制御することができるので、より組成の制御性
を高めることができる。
ト上にイオンビームを照射してスパッタリングしており
、ターゲットに衝突する粒子のエネルギが揃っているの
で、組成の制御性を±５％以内とすることができる。特
に、ターゲットとして複数個のターゲットを用いて、そ
れぞれのターゲットにイオンビームを照射してスパッタ
リングすれば、イオン電流およびイオン電圧を調整する
ことに、より、それぞれのターゲットからの粒子フラッ
クス量を制御することができるので、より組成の制御性
を高めることができる。
この発明では、同一の真空槽内で酸素プラズマを発生さ
せながらスパッタリングしているため、酸素プラズマに
よって、形成した薄膜に酸素を付与することができ、薄
膜の結晶性を向上させることができる。このため、従来
の薄膜形成方法のように、薄膜形成後に８００℃以上の
高温熱処理を行なわなくとも、高い臨界温度および高い
臨界電流密度を有した優れた超電導特性の薄膜を形成す
ることかできる。
せながらスパッタリングしているため、酸素プラズマに
よって、形成した薄膜に酸素を付与することができ、薄
膜の結晶性を向上させることができる。このため、従来
の薄膜形成方法のように、薄膜形成後に８００℃以上の
高温熱処理を行なわなくとも、高い臨界温度および高い
臨界電流密度を有した優れた超電導特性の薄膜を形成す
ることかできる。
また、この発明の方法では、酸素プラズマを発生させな
がらイオンビームスパッタリングを行なっているが、イ
オンビームスパッタリングによれば、超電導薄膜を構成
する粒子フラックスの制御と、酸素プラズマとを全く独
立に制御することができる。たとえば、従来の方法であ
るＲＦマグネトロンスパッタリング法ではこのような独
立制御を行なうことができない。また、３光電子ビーム
蒸着法にＲＦプラズマを導入する従来の活性化反応蒸着
方法においても、ＲＦプラズマが安定に発生する圧力が
１０−” 〜１０−’ ｔｏｒｒであり、一方蒸着速
度が影響を受けないガス圧が１Ｏ−４ｔｏｒｒ以下であ
り、圧力が大きく異なるため、ＲＦプラズマもしくは蒸
着のいずれがか制約を受けることとなる。
がらイオンビームスパッタリングを行なっているが、イ
オンビームスパッタリングによれば、超電導薄膜を構成
する粒子フラックスの制御と、酸素プラズマとを全く独
立に制御することができる。たとえば、従来の方法であ
るＲＦマグネトロンスパッタリング法ではこのような独
立制御を行なうことができない。また、３光電子ビーム
蒸着法にＲＦプラズマを導入する従来の活性化反応蒸着
方法においても、ＲＦプラズマが安定に発生する圧力が
１０−” 〜１０−’ ｔｏｒｒであり、一方蒸着速
度が影響を受けないガス圧が１Ｏ−４ｔｏｒｒ以下であ
り、圧力が大きく異なるため、ＲＦプラズマもしくは蒸
着のいずれがか制約を受けることとなる。
これに対し、イオンビームスパッタリングでは、真空槽
中に多量のイオンが存在するため、１゜４〜１０−’
ｔｏｒｒの広い範囲のガス圧において、安定にプラズ
マを発生させることができる。
中に多量のイオンが存在するため、１゜４〜１０−’
ｔｏｒｒの広い範囲のガス圧において、安定にプラズ
マを発生させることができる。
また、この発明において、酸素プラズマは、必ずしも基
板の近傍で発生させなくともよく、同一の真空槽内であ
ればこの発明の効果を発揮させることができる。また、
たとえば、真空槽内の一部にプラズマ室を設け、このプ
ラズマ室の一面を真空槽に開放させてもよい。さらに、
基板近傍へのガス導入路を設け、このガス導入路の近傍
でプラズマを発生させてもよい。
板の近傍で発生させなくともよく、同一の真空槽内であ
ればこの発明の効果を発揮させることができる。また、
たとえば、真空槽内の一部にプラズマ室を設け、このプ
ラズマ室の一面を真空槽に開放させてもよい。さらに、
基板近傍へのガス導入路を設け、このガス導入路の近傍
でプラズマを発生させてもよい。
［実施例］
第１図は、この発明の一実施例において用いられる装置
を示す模式図である。第１図において、真空槽８内には
基板ホルダ３が設けられており、この基板ホルダ３上に
は基板２が載せられている。
を示す模式図である。第１図において、真空槽８内には
基板ホルダ３が設けられており、この基板ホルダ３上に
は基板２が載せられている。
真空槽８の上方には、イオンガン４ａ、４ｂおよび４Ｃ
か取付けられており、それぞれのイオンガン４ａ、４ｂ
および４Ｃから照射されたイオンビームは、対応するタ
ーゲラｈｌａ、ｌｂおよびＩＣ上に照射され、それぞれ
のターゲットから出た粒子フラックスは、基板２上に到
達して、酸化物超電導薄膜を形成する。
か取付けられており、それぞれのイオンガン４ａ、４ｂ
および４Ｃから照射されたイオンビームは、対応するタ
ーゲラｈｌａ、ｌｂおよびＩＣ上に照射され、それぞれ
のターゲットから出た粒子フラックスは、基板２上に到
達して、酸化物超電導薄膜を形成する。
真空槽８の下方部にはＲＦ電極５が設けられており、こ
のＲＦ電極５の先端はリング状に形成されている。また
このＲＦ電極５の近傍には、酸素導入用パイプ７が設け
られている。真空槽８は排気口９から真空排気される。
のＲＦ電極５の先端はリング状に形成されている。また
このＲＦ電極５の近傍には、酸素導入用パイプ７が設け
られている。真空槽８は排気口９から真空排気される。
ＲＦ電極５には、プラズマ発生用電源６が接続されてい
る。真空槽８内には酸素導入用パイプ７から酸素が導入
され、ＲＦ電極５により酸素プラズマが発生する。
る。真空槽８内には酸素導入用パイプ７から酸素が導入
され、ＲＦ電極５により酸素プラズマが発生する。
以下、第１図に示す装置を用いた具体的な実験例につい
て説明する。
て説明する。
ターゲットｌａ、ｌｂおよびＩＣとして、それぞれＹ、
Ｂａ、Ｃｕ、、およびＣｕからなる３つのターゲットを
使用し、３つのイオンガン４ａ４ｂおよび４ｃから、Ａ
ｒイオンを照射して、基板２上にＹＢａＣｕＯの超電導
薄膜を形成した。
Ｂａ、Ｃｕ、、およびＣｕからなる３つのターゲットを
使用し、３つのイオンガン４ａ４ｂおよび４ｃから、Ａ
ｒイオンを照射して、基板２上にＹＢａＣｕＯの超電導
薄膜を形成した。
基板２としては、ＳｒＴｉＯ３を用い、基板面は、（１
００）面とした。またターゲットの径はツイフチとした
。各イオンガン４ａ、４ｂおよび４ｃのイオン電流およ
び加速電圧は、次のように設定した。
００）面とした。またターゲットの径はツイフチとした
。各イオンガン４ａ、４ｂおよび４ｃのイオン電流およ
び加速電圧は、次のように設定した。
Ｙ ： ５０ ｍ Ａ 、 １０００ ＶＢａ、ＣＪ
： ８０ｍＡ、１００ＯＶＣｕ ： ２０ｍＡ、３
００Ｖ 基板２の温度は６００℃とし、酸素導入用パイプ７によ
り、基板２の近傍に酸素ガスを導入して、ガス圧を２Ｘ
］−０−’ｔｏｒｒとした。
： ８０ｍＡ、１００ＯＶＣｕ ： ２０ｍＡ、３
００Ｖ 基板２の温度は６００℃とし、酸素導入用パイプ７によ
り、基板２の近傍に酸素ガスを導入して、ガス圧を２Ｘ
］−０−’ｔｏｒｒとした。
ＲＦ電極５と基板２のと間の距離を２２ｍｍとし、ＲＦ
の周波数を１３．５６ＭＨｚＳＲＦパワーを１−２５ワ
ツトとした。超電導薄膜の膜厚が０゜７μｍとなるまで
薄膜を形成した。
の周波数を１３．５６ＭＨｚＳＲＦパワーを１−２５ワ
ツトとした。超電導薄膜の膜厚が０゜７μｍとなるまで
薄膜を形成した。
薄膜形成後、基板２を取出し、１気圧の酸素中、４５０
℃で３時間の熱処理を行なった。
℃で３時間の熱処理を行なった。
基板上の超電導薄膜を、通常のりソグラフィによるバタ
ーニングで、幅２０μｍ１長さ１ｍｍとし、通常の４端
子法により、臨界温度（Ｔｃ）および臨界電流密度（Ｊ
ｃ）を測定した。なお、ＴＣおよびＪｃを判定する電
圧は、０．１μＶとした。
ーニングで、幅２０μｍ１長さ１ｍｍとし、通常の４端
子法により、臨界温度（Ｔｃ）および臨界電流密度（Ｊ
ｃ）を測定した。なお、ＴＣおよびＪｃを判定する電
圧は、０．１μＶとした。
上記の方法で、合計１１個の超電導薄膜のサンプルを作
製し、それぞれについて、ＴｃおよびＪＣを測定した。
製し、それぞれについて、ＴｃおよびＪＣを測定した。
その結果、Ｔｃは、９１．３±０゜２にであり、Ｊｃは
、（１，５±０．１）ＸＩＯ６Ａ／ｃｍ２であり、極め
て安定した値が得られ、この発明に従う方法によれば再
現性良く超電導薄膜を形成できることが確められた。
、（１，５±０．１）ＸＩＯ６Ａ／ｃｍ２であり、極め
て安定した値が得られ、この発明に従う方法によれば再
現性良く超電導薄膜を形成できることが確められた。
［発明の効果］
以上説明したように、この発明の方法に従えば、比較的
低い基板温度で、再現性良く、優れた超電導特性を有す
る酸化物超電導薄膜を形成することができる。
低い基板温度で、再現性良く、優れた超電導特性を有す
る酸化物超電導薄膜を形成することができる。
シタがって、Ｓｉ等の半導体基板、ステンレス鋼等の金
属・合金基板、アルミナ等セラミックス基板等のように
、高温熱処理プロセスでは超電導層中に基板の成分が拡
散して特性を劣化させてしまうような基板上にも、容易
に優れた超電導特性を有する超電導薄膜を形成させるこ
とができる。
属・合金基板、アルミナ等セラミックス基板等のように
、高温熱処理プロセスでは超電導層中に基板の成分が拡
散して特性を劣化させてしまうような基板上にも、容易
に優れた超電導特性を有する超電導薄膜を形成させるこ
とができる。
このため、この発明の方法は、高速演算デバイス、磁束
センサ、赤外線センサ、サブミリ波センサ等のデバイス
や、ＩＣ実装基板、プリント基板等のパッケージ材料、
さらにはマグネット用線材、ケーブル等の超電導薄膜応
用製品に広く利用され得るものである。
センサ、赤外線センサ、サブミリ波センサ等のデバイス
や、ＩＣ実装基板、プリント基板等のパッケージ材料、
さらにはマグネット用線材、ケーブル等の超電導薄膜応
用製品に広く利用され得るものである。
第１図は、この発明の一実施例において用いられる装置
を示す模式図である。 図において、ｌａ、ｌｂ、ｌｃはターゲット、２は基板
、３は基板ホルダ、４ａ、４ｂ、４ｃはイオンガン、５
はＲＦ電極、６はプラズマ発生用電源、７は酸素導入用
パイプ、８は真空槽、９は排気口を示す。
を示す模式図である。 図において、ｌａ、ｌｂ、ｌｃはターゲット、２は基板
、３は基板ホルダ、４ａ、４ｂ、４ｃはイオンガン、５
はＲＦ電極、６はプラズマ発生用電源、７は酸素導入用
パイプ、８は真空槽、９は排気口を示す。
Claims (2)
- （１）真空槽内でターゲット上にイオンビームを照射し
てスパッタリングし、基板上に酸化物超電導薄膜を形成
する方法において、 前記真空槽内で酸素プラズマを発生させながら、前記酸
化物超電導薄膜を形成することを特徴とする、酸化物超
電導薄膜の形成方法。 - （２）前記酸素プラズマがＲＦプラズマであることを特
徴とする、請求項１記載の酸化物超電導薄膜の形成方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1028118A JPH02208206A (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 酸化物超電導薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1028118A JPH02208206A (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 酸化物超電導薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02208206A true JPH02208206A (ja) | 1990-08-17 |
Family
ID=12239889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1028118A Pending JPH02208206A (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 酸化物超電導薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02208206A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220144891A (ko) * | 2014-10-21 | 2022-10-27 | 오렐테크 엘티디. | 패터닝된 금속 박막을 기판 상에 형성하기 위한 잉크 조성물 |
-
1989
- 1989-02-06 JP JP1028118A patent/JPH02208206A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220144891A (ko) * | 2014-10-21 | 2022-10-27 | 오렐테크 엘티디. | 패터닝된 금속 박막을 기판 상에 형성하기 위한 잉크 조성물 |
| US11661527B2 (en) | 2014-10-21 | 2023-05-30 | Oreltech Ltd. | Composition for forming a patterned metal film on a substrate |
| US11912883B2 (en) | 2014-10-21 | 2024-02-27 | Oreltech Ltd. | Method and system for forming a patterned metal film on a substrate |
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