JPH02307807A - 酸化物超電導膜の製造方法 - Google Patents

酸化物超電導膜の製造方法

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、酸化物超電導膜の製造方法に関するもので
、特に、レーザアブレーションないしはレーザ蒸着技術
を用いる酸化物超電導膜の製造方法に関するものである
[従来の技術] 近年のレーザ装置の発展に伴い、レーザビームをターゲ
ットに照射して、ターゲット材料を蒸発またはスパッタ
し、基板上に成膜させる、レーザ蒸着成膜技術が提案さ
れている。たとえば、用澄博通編「最先端レーザ加工技
術J  (CMC出版)参照。
このようなレーザ蒸着成膜技術の特徴として、(1) 
一般に成膜速度が大きいこと。
(2) 組成の制御が容易であること。
が挙げられる。
特に、0.5〜IJ/cm2以上の高いエネルギ密度を
有するエキシマパルスレーザビームを使用したレーザア
ブレーションは、光化学反応による低温化が図れる技術
であり、Y−Ba−Cu−0系、B i−8r−Ca−
Cu−0系等の酸化物超電導薄膜の形成手段として脚光
を浴びている。
たとえば、C,C,Chang他、 Appl、 Ph
ys、 Lett、 53.517 (1988)参照
口発明が解決しようとする課題] レーザアブレーションによる成膜の速度は、用いるレー
ザビームの周波数に比例することがわかっている。しか
しながら、レーザビームの周波数をll純に高くすると
、Y−Ba−Cu−0系やB1−5 r−Ca−Cu−
0系等の酸化物超電導膜を形成しようとする場合、その
ような超電導膜に含まれべき酸素の導入が、高すぎる成
膜速度のゆえに、行なわれにくくなる。酸化物超電導体
の場合、酸素が不足すると、臨界温度Tcが低くなるの
で、単に成膜速度を向上させる目的のために、レーザビ
ームの周波数を高くすることは、単純にはできないとい
う問題がある。
より具体的に説明すると、レーザアブレーションによれ
ば、たとえばArFガスレーザを用いて、Y−Ba−C
u−0膜を成膜すると、1個のパルスあたり、約1〜2
人の厚みの成膜が行なえるので、たとえば、5 Hzの
レーザビームを用いて成膜を行なうと、1時間あたり、
18000A〜36000Aの厚みの成膜が行なえるこ
とになる。
しかしながら、たとえば10Hzのレーザビームで成膜
を行なうと、計算上は、単位時間あたり、2倍の成膜量
を得ることができることになるが、成膜速度が速すぎる
ため、形成された酸化物超電導膜に対して酸素の導入を
十分に行なうことができないという問題がある。
そこで、この発明の目的は、高い成膜速度の下であって
も、十分な酸素の導入を図ることができる、酸化物超電
導膜の製造方法を提供することである。
[課題を解決するための手段] この発明に係る酸化物超電導膜の製造方法は、上述の技
術的課題を解決するため、 a、  レーザビームを酸化物超電導材料からなるター
ゲットに照射し、ターゲットより飛散した原子および/
または分子を酸素含有雰囲気下で基板の第1の部分上に
堆積させる第1の蒸着ステップと、 b、 前記基板を移動させ、前記ターゲットより飛散し
た原子および/または分子を酸素含有雰囲気下で基板の
第1の部分とは異なる第2の部、 骨上に堆積させる第
2の蒸着ステップと、を備えるとともに、 C0前記第1の蒸着ステップと前記第2の蒸着ステップ
とを繰返す、 ことを特徴とするものである。
第1図を参照して、より具体的に説明すると、ターゲッ
ト1にレーザビーム2を照射すると、ターゲット1に対
向して配置された基板3の第1の部分4上に成膜が施さ
れる。このような成膜は、酸素含有雰囲気下で実施され
る。また、基板3は、矢印5.6. 7.8で示す方向
に移動可能である。
したがって、基板3がいずれかの方向に移動されたとき
、基板3の前述した第1の部分4とは異なる第2の部分
上で次の成膜が行なわれる。このとき、酸素含有雰囲気
下に置かれている基板3の既に成膜された第1の部分4
では、酸素アニールが行なわれ、形成された酸化物超電
導膜への十分な酸素の導入を行なうことができる。以下
、所望の厚みの酸化物超電導膜が得られるまで、上述の
蒸着と酸素アニールとが交互に繰返される。
この発明において、好ましくは、レーザビームの周波数
が10Hz以上に選ばれる。
[発明の作用および効果] 従来、レーザアブレーションにより、Y−Ba−Cu−
0系やB i−3r−Ca−Cu−0系の酸化物超電導
膜の成膜を行なう場合、用いるレーザビームの周波数を
10Hz未満に落としていたが、一般に、レーザビーム
の周波数は、60Hz〜100Hzにまで上げることが
でき、レーザ装置の能力を十分に引出し、単位時間あた
りの成膜量を多くするためには、レーザビームの周波数
を高くすることが望ましい。
この発明によれば、基板を移動させることにより、たと
えば50人の成膜を行なった後、別の部分で成膜し、先
に成膜した部分を酸素アニールすることにより十分な酸
素の導入が可能になる。したがって、たとえば10Hz
以上の周波数のレーザビームを使用することができ、レ
ーザ装置の能力を十分に引出すことができる。
このように、この発明によれば、高い周波数のレーザビ
ームを利用して、超電導特性を損なうことなく、酸化物
超電導膜の成膜を高速で行なうことができる。したがっ
て、磁気シールドや超電導線材のように、超電導膜を大
量に成膜する必要のある分野に利用すると、特に効果的
である。
[実施例] 以下に、この発明に係る実施例を説明するに先立ち、次
のような比較例を紹介しておく。
比較例 Y IB a 2 Cu s Oc9のターゲットを使
用して、ArFガスレーザによるレーザ蒸着を、酸素圧
力200mTorrの雰囲気下で行なった。Mgo基板
を用い、ターゲット・基板間距離を40mmとし、基板
温度を700℃とした。また、レーザビームのエネルギ
密度を、I J / p u l s eとし、その周
波数をIHz〜50Hzの範囲で変化させ、この範囲内
でのい(っかの周波数について、それぞれ1時間の成膜
を行ない、得られた成膜重量と臨界温度Tcを求め、そ
れらの結果を第2図および第3図に示した。
第2図かられかるように、成膜重量は、周波数の増加と
ともに大きくなるが、第3図に示すように、周波数が1
0Hz以上では、得られた超電導膜の臨界温度Tcが7
7に未満となり、液体窒素中では超電導を示さなくなる
次に、この発明の実施例について説明する。
実施例 上述の比較例と同様のターゲット材料、レーザ、酸素含
有雰囲気、基板材料、基板温度、ターゲット・基板間距
離を適用した。なお、基板としては、第4図に示すよう
に、60mmX40mmの大きさのものを使用し、1秒
ごとに、■−■−■−■→■−■−■・・・というよう
に、成膜域を移動させた。レーザビームのエネルギ密度
は、比較例と同様、IJ/pulseとしたが、周波数
を40H2とした。
1時間の成膜後、成膜重量を測定すると、52mgであ
り、また、臨界温度Tcを測定すると、90にであった
このように、実施例と比較例とを比較すればわかるよう
に、比較例では、レーザビーム周波数が40Hzの場合
、成膜重量は実施例とほとんど同じであるが、臨界温度
Tcは、4.2に以下であり、液体窒素中では超電導を
示さなかった。これに対し、実施例では、成る部分の成
膜中に他の部分に十分に酸素が導入される時間を与える
ことができるため、高い臨界温度Tcを得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の酸化物超電導膜の製造方法の原理
を示す図解的斜視図である。 第2図は、レーザビームの周波数と成膜重量との関係を
示す図である。 第3図は、レーザビーム周波数と臨界温度Tcとの関係
を示す図である。 第4図は、この発明の実施例において基板を移動させる
ことによって達成される成膜域の移動態様の一例を示す
基板の図解的平面図である。 図において、1はターゲット、2はレーザビーム、3は
基板、4は第1の部分、5〜8は基板の移動方向を示す
矢印である。 特許出願人 住友電気工業株式会社 周シL$1 ()lz) Il!牧(Hz)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザビームを酸化物超電導材料からなるターゲ
    ットに照射し、ターゲットより飛散した原子および/ま
    たは分子を酸素含有雰囲気下で基板の第1の部分上に堆
    積させる第1の蒸着ステップと、 前記基板を移動させ、前記ターゲットより飛散した原子
    および/または分子を酸素含有雰囲気下で基板の第1の
    部分とは異なる第2の部分上に堆積させる第2の蒸着ス
    テップと、 を備えるとともに、 前記第1の蒸着ステップと前記第2の蒸着ステップとを
    繰返す、 ことを特徴とする、酸化物超電導膜の製造方法。
  2. (2)前記レーザビームの周波数が、10Hz以上であ
    ることを特徴とする、請求項1記載の酸化物超電導膜の
    製造方法。
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