JPH0243357A - 超伝導薄膜の製造方法 - Google Patents
超伝導薄膜の製造方法Info
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- JPH0243357A JPH0243357A JP19071388A JP19071388A JPH0243357A JP H0243357 A JPH0243357 A JP H0243357A JP 19071388 A JP19071388 A JP 19071388A JP 19071388 A JP19071388 A JP 19071388A JP H0243357 A JPH0243357 A JP H0243357A
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Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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）
本発明は酸化物超伝導薄膜の製造方法、詳しくは電子サ
イクロトロン共鳴プラズマスパック法を用いて基板上に
酸化物超伝導薄膜を製造する方法に関するものである。
イクロトロン共鳴プラズマスパック法を用いて基板上に
酸化物超伝導薄膜を製造する方法に関するものである。
（従来の技術）
近年、液体窒素温度以上のｐｎｎ湯温度持つ酸化物超伝
導体として、ＹＢａ２Ｃｕｉ０７−Ｘ、 Ｂｉ −（Ｓ
ｉ−Ｃａ）Ｃｕ−０、Ｔｊ２−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系
が発見され、電力システム、新エネルギー開発、強磁界
応用分野、センサー、エレクトロニクス等への応用が期
待されている。特に素子等への応用のため、マグネトロ
ンスパッタ法、分子線エピタキシー法、ＣＶＤ法、スク
リーン印刷法などによる薄膜化技術が検討されている。
導体として、ＹＢａ２Ｃｕｉ０７−Ｘ、 Ｂｉ −（Ｓ
ｉ−Ｃａ）Ｃｕ−０、Ｔｊ２−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系
が発見され、電力システム、新エネルギー開発、強磁界
応用分野、センサー、エレクトロニクス等への応用が期
待されている。特に素子等への応用のため、マグネトロ
ンスパッタ法、分子線エピタキシー法、ＣＶＤ法、スク
リーン印刷法などによる薄膜化技術が検討されている。
基板上に薄膜の作製は基板や下地膜への密着性、基板の
損傷性、膜組成の均一性、その他各種の技術的特性が要
求されている。しかるにマグネトロンスパッタ法は低損
傷の高速成膜の作成を可能としているとは云え、各ター
ゲット組成のスパッタ効果が異なるため、えられる膜の
組成はターゲットの組成と異なることがあり、数多くの
実験を行って経験的に最適のターゲット組成を決定せね
ばならず、又ターゲットと基板との距離によっても膜組
成が変化するという問題を含んでいる。分子線エピタキ
シー法も各原料金属の蒸発速度が一定でないため、経験
的に原料温度、容器の形状を最適になるよう決定する必
要がある。ＣＶＤ法ではターゲット組成物の蒸気圧を常
に一定に保つことがむづかしく、さらに基板付近でのガ
スの流れにより組成が変化する。スクリーン印刷法では
均一な厚さで平滑な表面形態を有する薄膜をえることは
困難である。従ってターゲット組成と同じ組成の薄膜が
容易にえられるスパンタリングの開発が、基板上に薄膜
を蒸着させる方法として、望まれている。
損傷性、膜組成の均一性、その他各種の技術的特性が要
求されている。しかるにマグネトロンスパッタ法は低損
傷の高速成膜の作成を可能としているとは云え、各ター
ゲット組成のスパッタ効果が異なるため、えられる膜の
組成はターゲットの組成と異なることがあり、数多くの
実験を行って経験的に最適のターゲット組成を決定せね
ばならず、又ターゲットと基板との距離によっても膜組
成が変化するという問題を含んでいる。分子線エピタキ
シー法も各原料金属の蒸発速度が一定でないため、経験
的に原料温度、容器の形状を最適になるよう決定する必
要がある。ＣＶＤ法ではターゲット組成物の蒸気圧を常
に一定に保つことがむづかしく、さらに基板付近でのガ
スの流れにより組成が変化する。スクリーン印刷法では
均一な厚さで平滑な表面形態を有する薄膜をえることは
困難である。従ってターゲット組成と同じ組成の薄膜が
容易にえられるスパンタリングの開発が、基板上に薄膜
を蒸着させる方法として、望まれている。
（本発明が解決しようとする課題）
本発明は従来の方法のように数多くの実験を行なって、
膜組成に適したターゲ・ノド組成を決定する必要がなく
、又容器の形状、基板とターゲットの距離などを考慮す
る必要のない薄膜蒸着法を提供するものであり、本発明
により蒸着速度が速く、大型、大面積の基板、あるいは
複雑形状の基板に酸化物系超伝導薄膜を作成する方法を
提供するものである。
膜組成に適したターゲ・ノド組成を決定する必要がなく
、又容器の形状、基板とターゲットの距離などを考慮す
る必要のない薄膜蒸着法を提供するものであり、本発明
により蒸着速度が速く、大型、大面積の基板、あるいは
複雑形状の基板に酸化物系超伝導薄膜を作成する方法を
提供するものである。
（課題を解決するための手段及び作用）前述した課題を
解決するため、本発明は電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒと記す）スパッタ法により任意の形状の基板上に超伝
導薄膜を形成させる手段を採用する。この手段を用いる
ことにより、ターゲット組成と同一組成の薄膜を基板上
に形成させえるので従来の方法のごとく数多くの実験を
行なってターゲット組成、容器形状、基板とターゲット
との距離などを決定する必要はない。
解決するため、本発明は電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒと記す）スパッタ法により任意の形状の基板上に超伝
導薄膜を形成させる手段を採用する。この手段を用いる
ことにより、ターゲット組成と同一組成の薄膜を基板上
に形成させえるので従来の方法のごとく数多くの実験を
行なってターゲット組成、容器形状、基板とターゲット
との距離などを決定する必要はない。
具体的には、超伝導物質と同じ組成を有する原料粉体混
合物に適量の有機結合剤を混合してターゲットを成形す
るか、あるいは原料粉体混合物を焼結成形してターゲッ
トを成形しＥＣＲプラズマ出口に設置する。使用される
有機結合剤は、エポキシ系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポ
リビニルアルコール系樹脂など粘着性樹脂が使用可能で
あるがエポキシ系樹脂が好ましい。常法により＾ｒガス
、又は任意の組成の計＋０□混合ガスによってターゲツ
ト材をスパッタし、発散磁界によって引き出されたプラ
ズマ中に配置した基板上に成膜する。成膜室の圧力は１
０−”Ｔｏｒｒ以下が好ましい。
合物に適量の有機結合剤を混合してターゲットを成形す
るか、あるいは原料粉体混合物を焼結成形してターゲッ
トを成形しＥＣＲプラズマ出口に設置する。使用される
有機結合剤は、エポキシ系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポ
リビニルアルコール系樹脂など粘着性樹脂が使用可能で
あるがエポキシ系樹脂が好ましい。常法により＾ｒガス
、又は任意の組成の計＋０□混合ガスによってターゲツ
ト材をスパッタし、発散磁界によって引き出されたプラ
ズマ中に配置した基板上に成膜する。成膜室の圧力は１
０−”Ｔｏｒｒ以下が好ましい。
成膜速度はμ波出力、プラズマ出口と基板間の距離、基
板温度、ミラー磁界の強度などにより制御することがで
き、１００〜５００人／分の成膜速度が可能である。基
板を加熱しないときは非晶質の薄膜が生成し、この非晶
質薄膜を酸化性ガス、好ましくは純酸素ガス中で熱処理
することによって超伝導薄膜をえる。さらに基板を加熱
することによって結晶質の超伝導薄膜を作製することも
できる。
板温度、ミラー磁界の強度などにより制御することがで
き、１００〜５００人／分の成膜速度が可能である。基
板を加熱しないときは非晶質の薄膜が生成し、この非晶
質薄膜を酸化性ガス、好ましくは純酸素ガス中で熱処理
することによって超伝導薄膜をえる。さらに基板を加熱
することによって結晶質の超伝導薄膜を作製することも
できる。
（実施例）
以下第１図から第３図を参照して本発明を具体的に説明
する。第１図は本発明における製造方法を実施する装置
の１例である。超伝導物質と同じ組成を有する（例えば
Ｙ、 Ｂａ、 Ｃｕ、 Ｏ）ターゲット６を真空容器内
に設置する。２．４５６１１□のμ波１を矩形導波管内
に導入し、ＥＣＲコイルに８７５ガウスの磁場を発生さ
せることによって、イオン室５内にμ波ＥＣＲスパッタ
条件が満足され、ガス導入管４からＡｒ９０％−０□１
０％混合ガスを毎分５ＱｃＪの割合でガス導入管４から
イオン室５に導入すると、計及び０２はイオン化し、イ
オン室５内で＾ｒ゛および０゛イオンが極めて活性な状
態になる。ターゲットを直流あるいはＲ，Ｆ（ラジオ波
）を印加して、電気的に負に帯電させることにより、計
゛及び０ソオンによりターゲット物質がスバ・ツタされ
る。このスパッタされた物質もＥＣＲプラズマ流７中で
イオン化され、さらにターゲ・ノド付近の磁場勾配によ
って試料台９に設置した基板８トの組成とほぼ同じ組成
の非晶質薄膜が生成する。
する。第１図は本発明における製造方法を実施する装置
の１例である。超伝導物質と同じ組成を有する（例えば
Ｙ、 Ｂａ、 Ｃｕ、 Ｏ）ターゲット６を真空容器内
に設置する。２．４５６１１□のμ波１を矩形導波管内
に導入し、ＥＣＲコイルに８７５ガウスの磁場を発生さ
せることによって、イオン室５内にμ波ＥＣＲスパッタ
条件が満足され、ガス導入管４からＡｒ９０％−０□１
０％混合ガスを毎分５ＱｃＪの割合でガス導入管４から
イオン室５に導入すると、計及び０２はイオン化し、イ
オン室５内で＾ｒ゛および０゛イオンが極めて活性な状
態になる。ターゲットを直流あるいはＲ，Ｆ（ラジオ波
）を印加して、電気的に負に帯電させることにより、計
゛及び０ソオンによりターゲット物質がスバ・ツタされ
る。このスパッタされた物質もＥＣＲプラズマ流７中で
イオン化され、さらにターゲ・ノド付近の磁場勾配によ
って試料台９に設置した基板８トの組成とほぼ同じ組成
の非晶質薄膜が生成する。
ターゲット６のＹ ：Ｂａ：Ｃｕ＝ １ ： ２ ：
３としたとき、得られた非晶質膜を９奪０℃、１０分間
、純酸素１気圧中で熱処理することにより、斜方晶のＹ
Ｂａ２Ｃｕ＋０７−ｘに結晶化した。第２図に結晶化し
た薄膜のＸ線回折図を示す。（ＯＯＮ）の回折ピークが
顕著にみられ、（００β）面が基板と平行に配向してい
ることがわかる。なお基板にはＹ安定化ｚｒ０２を用い
た。第３図に熱処理後の膜の抵抗率温度依存性のグラフ
を示す。抵抗は約９０Ｋから急に低下し、３０にで抵抗
がＯになり超伝導状態になっていることがわかる。
３としたとき、得られた非晶質膜を９奪０℃、１０分間
、純酸素１気圧中で熱処理することにより、斜方晶のＹ
Ｂａ２Ｃｕ＋０７−ｘに結晶化した。第２図に結晶化し
た薄膜のＸ線回折図を示す。（ＯＯＮ）の回折ピークが
顕著にみられ、（００β）面が基板と平行に配向してい
ることがわかる。なお基板にはＹ安定化ｚｒ０２を用い
た。第３図に熱処理後の膜の抵抗率温度依存性のグラフ
を示す。抵抗は約９０Ｋから急に低下し、３０にで抵抗
がＯになり超伝導状態になっていることがわかる。
（効 果）
本発明により、ターゲットの組成と同じ組成の薄膜を基
板上に生成させえ、又ターゲットへの該組成物の成形は
容易であるので、いかなる組成の薄膜でも容易に基板上
に生成させえる。又容器の形状、基板とターゲットの距
離などを考慮する必要がないのでいかなる大きさ、複雑
な形状の基板上にでも薄膜を生成させえる。従って本発
明により、いかなる大きさ、形状の基板上に、いかなる
超伝導物質の薄膜でも容易に生成させえる。
板上に生成させえ、又ターゲットへの該組成物の成形は
容易であるので、いかなる組成の薄膜でも容易に基板上
に生成させえる。又容器の形状、基板とターゲットの距
離などを考慮する必要がないのでいかなる大きさ、複雑
な形状の基板上にでも薄膜を生成させえる。従って本発
明により、いかなる大きさ、形状の基板上に、いかなる
超伝導物質の薄膜でも容易に生成させえる。
第１図は本発明による製造方法の１例を示す図面である
。 第２図は本発明方法によりえられたＹＢａ２Ｃｕ３０．
−８薄膜のＸ線回折の図面である。 第３図は熱処理後の膜の抵抗率の温度依存性を示す図面
である。 図中： １−μ波（２，４５Ｇ１１４）、 ２：矩形導波管、
３：ＥＣＲコイル（８７５Ｇａｕｓｓ）、４：ガス導入
管、 ５：イオン室６：ターゲフト、
７：プラズマ流、８：基板、 ９：
試料台、１０：ミラー磁場発生コイル、１１：排気。 代理人 弁理士 桑 原 英 明 第２図 第１
。 第２図は本発明方法によりえられたＹＢａ２Ｃｕ３０．
−８薄膜のＸ線回折の図面である。 第３図は熱処理後の膜の抵抗率の温度依存性を示す図面
である。 図中： １−μ波（２，４５Ｇ１１４）、 ２：矩形導波管、
３：ＥＣＲコイル（８７５Ｇａｕｓｓ）、４：ガス導入
管、 ５：イオン室６：ターゲフト、
７：プラズマ流、８：基板、 ９：
試料台、１０：ミラー磁場発生コイル、１１：排気。 代理人 弁理士 桑 原 英 明 第２図 第１
Claims (1)
- 電子サイクロトロン共鳴プラズマスパッタ法を用い真
空容器内の基板上に酸化物超伝導薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19071388A JPH0243357A (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 超伝導薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19071388A JPH0243357A (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 超伝導薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0243357A true JPH0243357A (ja) | 1990-02-13 |
Family
ID=16262590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19071388A Pending JPH0243357A (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 超伝導薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0243357A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5106821A (en) * | 1990-03-09 | 1992-04-21 | International Superconductivity Technology Center | Process for forming thin oxide film |
| US5225393A (en) * | 1990-03-09 | 1993-07-06 | International Superconductivity Technology Center | Process for forming thin oxide film |
-
1988
- 1988-08-01 JP JP19071388A patent/JPH0243357A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5106821A (en) * | 1990-03-09 | 1992-04-21 | International Superconductivity Technology Center | Process for forming thin oxide film |
| US5225393A (en) * | 1990-03-09 | 1993-07-06 | International Superconductivity Technology Center | Process for forming thin oxide film |
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