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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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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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (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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