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Info
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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
。
、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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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
。
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。
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。
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)
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)
- (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)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。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1126847A JP2853161B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 酸化物超電導膜の製造方法 |
CA002016028A CA2016028C (en) | 1989-05-19 | 1990-05-03 | Method of fabricating oxide superconducting film |
DE90108847T DE69004148T2 (de) | 1989-05-19 | 1990-05-10 | Verfahren zur Herstellung einer oxydsupraleitenden Schicht. |
EP90108847A EP0398164B1 (en) | 1989-05-19 | 1990-05-10 | Method of fabricating oxide superconducting film |
US07/819,588 US5206212A (en) | 1989-05-19 | 1992-01-09 | Fabrication of superconducting oxide films by laser ablation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1126847A JP2853161B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 酸化物超電導膜の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02307807A true JPH02307807A (ja) | 1990-12-21 |
JP2853161B2 JP2853161B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=14945335
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