JPH0244783A - 超伝導パターンの形成方法 - Google Patents
超伝導パターンの形成方法Info
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- JPH0244783A JPH0244783A JP63194487A JP19448788A JPH0244783A JP H0244783 A JPH0244783 A JP H0244783A JP 63194487 A JP63194487 A JP 63194487A JP 19448788 A JP19448788 A JP 19448788A JP H0244783 A JPH0244783 A JP H0244783A
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Landscapes
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野〕
本発明は、超伝導パターンの形成方法に関する。より詳
しくは、ジョセフソン素子等、多くのデバイスに幅広く
使われる超伝導パターンの形成方法に関する。
しくは、ジョセフソン素子等、多くのデバイスに幅広く
使われる超伝導パターンの形成方法に関する。
従来、超伝導パターンは、基板全面に超伝導薄膜を成膜
した後、エツチング等によって、望みのパターンを形成
するのが一般的であった。
した後、エツチング等によって、望みのパターンを形成
するのが一般的であった。
(発明が解決しようとする3題〕
しかしながら、超伝導薄膜、特に近年発見されたセラミ
ックス系超伝導薄膜、例えばY Ba2Gu307−5
、ErBa2 Cu307−4 (0<δ<1)、
BiS H;acuO系材料では、その材料組成が複雑
なこともあり、例えばY、Ba、Guに対するエツチン
グ速度が異なるため、超伝導体の組成がエツチングによ
り変化しやすいという問題があった。このためエツチン
グによるダメージを受けやすく、超伝導性を示さなくな
ったり、パターンの結晶性、均一性や製造上の再現性も
良くないという欠点があフた。
ックス系超伝導薄膜、例えばY Ba2Gu307−5
、ErBa2 Cu307−4 (0<δ<1)、
BiS H;acuO系材料では、その材料組成が複雑
なこともあり、例えばY、Ba、Guに対するエツチン
グ速度が異なるため、超伝導体の組成がエツチングによ
り変化しやすいという問題があった。このためエツチン
グによるダメージを受けやすく、超伝導性を示さなくな
ったり、パターンの結晶性、均一性や製造上の再現性も
良くないという欠点があフた。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、超伝
導体薄膜のエツチングなしに、超伝導体パターンを形成
する方法である。即ち、本発明は、エピタキシャル成長
によって、酸化物のエピタキシャル膜が形成された基板
を、エツチングして、該エピタキシャル膜をパターニン
グした後、該基板上に超伝導体の構成成分を堆積させて
薄膜を形成することを特徴とする超伝導パターンの形成
方法である。
導体薄膜のエツチングなしに、超伝導体パターンを形成
する方法である。即ち、本発明は、エピタキシャル成長
によって、酸化物のエピタキシャル膜が形成された基板
を、エツチングして、該エピタキシャル膜をパターニン
グした後、該基板上に超伝導体の構成成分を堆積させて
薄膜を形成することを特徴とする超伝導パターンの形成
方法である。
本発明は、酸化物のエピタキシャル膜上には、−船釣に
超伝導性を示す膜が形成されるが、そうでないところに
は、それが形成されないか、されにくいことが少なくな
いことを利用したものであって、パターン化された酸化
物のエピタキシャル膜をもつ面上に、超伝導体構成成分
を堆積させて、実質的にそのエピタキシャル面上のみに
超伝導薄膜を形成し、超伝導体パターンとしたものであ
る。
超伝導性を示す膜が形成されるが、そうでないところに
は、それが形成されないか、されにくいことが少なくな
いことを利用したものであって、パターン化された酸化
物のエピタキシャル膜をもつ面上に、超伝導体構成成分
を堆積させて、実質的にそのエピタキシャル面上のみに
超伝導薄膜を形成し、超伝導体パターンとしたものであ
る。
本発明で用いる基板は、後に例示するような成膜法によ
って、超伝導体構成成分の、入射等による接触を受けて
も、超伝導性を示す膜が形成されないもの、または形成
されにくいものであるならば、いかなるものでもよく、
例えば、石英、Si等の、アモルファス、多結晶材料等
が挙げられる。
って、超伝導体構成成分の、入射等による接触を受けて
も、超伝導性を示す膜が形成されないもの、または形成
されにくいものであるならば、いかなるものでもよく、
例えば、石英、Si等の、アモルファス、多結晶材料等
が挙げられる。
このような基板上に形成するエピタキシャル膜は、酸化
物であればよいが、超伝導体構成成分の入射等による接
触を受けた場合に、できた膜が超伝導性をできるだけ示
しやすいものを、当該超伝導性構成成分に応じて適宜選
択すればよい。例えば、 An □03.5rTi03
、TiO2、Be01Mg01CaO1SrO1BaO
の中から選択することができる。
物であればよいが、超伝導体構成成分の入射等による接
触を受けた場合に、できた膜が超伝導性をできるだけ示
しやすいものを、当該超伝導性構成成分に応じて適宜選
択すればよい。例えば、 An □03.5rTi03
、TiO2、Be01Mg01CaO1SrO1BaO
の中から選択することができる。
なお、基板とエピタキシャル膜が同一成分であってもよ
い。これは、基板の上には、超伝導性を示す膜が形成さ
れに〈〈ても、それと同一成分のエピタキシャル膜には
、良好な超伝導性を示す膜か形成される場合が少なくな
いからである。
い。これは、基板の上には、超伝導性を示す膜が形成さ
れに〈〈ても、それと同一成分のエピタキシャル膜には
、良好な超伝導性を示す膜か形成される場合が少なくな
いからである。
エピタキシャル膜のパターニング法は特別な制限はない
が、例えば、通常のレジストエツチング、ドライエツチ
ングが利用できる。
が、例えば、通常のレジストエツチング、ドライエツチ
ングが利用できる。
超伝導薄膜の材料は、特に制限がないが、好ましい材料
としてはその化合物組成が、A−B−C−Dで表される
四元または四元以上の化合物であり、AはLa、Ce、
Pr、Nd、Pm。
としてはその化合物組成が、A−B−C−Dで表される
四元または四元以上の化合物であり、AはLa、Ce、
Pr、Nd、Pm。
Bi、Tl、Sm、Sc、Eu、Gd、Tb。
Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu及びYから成る群
、BはBa、Ca、Sr及びPbからなる群、CはV、
Ti、Cr、Mn、Fe、Ni。
、BはBa、Ca、Sr及びPbからなる群、CはV、
Ti、Cr、Mn、Fe、Ni。
Co、Ag、Cd、Zr及びCuからなる群、DはS及
び0から成る群より、それぞれ選ばれた1種以上の元素
を表す。
び0から成る群より、それぞれ選ばれた1種以上の元素
を表す。
バターニングされたエピタキシャル膜をもつ基板上に、
超伝導体構成成分を堆積し、実質的にエピタキシャル膜
上のみに、超伝導体薄膜を形成するには、CVD、スパ
ッタ法、EB法、ICB法、抵抗加熱法、MBE法等の
種々の気相成膜法等か利用できる。
超伝導体構成成分を堆積し、実質的にエピタキシャル膜
上のみに、超伝導体薄膜を形成するには、CVD、スパ
ッタ法、EB法、ICB法、抵抗加熱法、MBE法等の
種々の気相成膜法等か利用できる。
超伝導体薄膜は、成膜法によっては、蒸着のみでは超伝
導性を示さないため、あるいはボしてもさらに超伝導性
を向上させるため、必要に応じて熱処理を行う。基板、
エピタキシャル膜、その上の超伝導体は、マツチングが
良く耐久性も良好であるが、それらを互いに熱膨張係数
の近いものから選択することにより、耐久性をより向上
したものとすることができる。
導性を示さないため、あるいはボしてもさらに超伝導性
を向上させるため、必要に応じて熱処理を行う。基板、
エピタキシャル膜、その上の超伝導体は、マツチングが
良く耐久性も良好であるが、それらを互いに熱膨張係数
の近いものから選択することにより、耐久性をより向上
したものとすることができる。
以下、本発明を実施例によって、より具体的に説明する
。
。
実施例1
第1図に示す工程に従う一実施例によって 超伝導体パ
ターンを形成した。即ち、まず、5i(100)基板1
上に、酸化物エピタキシャル膜2として、MgOを成膜
した[第1図(A)]。
ターンを形成した。即ち、まず、5i(100)基板1
上に、酸化物エピタキシャル膜2として、MgOを成膜
した[第1図(A)]。
次に、通常のフォトリソ工程でMgOをパターニングし
た[同図(B)コ。
た[同図(B)コ。
この基板上に、Y −Ba −(:u −0焼結体ター
ゲットを用いて、Ar雰囲気中で成膜したところ、Y−
Ba−Cu−0薄膜が形成された[同図(C)]。
ゲットを用いて、Ar雰囲気中で成膜したところ、Y−
Ba−Cu−0薄膜が形成された[同図(C)]。
この時の条件は基板温度400℃、真空度0.5Pa、
スパッタパワー200Wであった。堆積速度は50人/
分で、膜厚は5000人だった。更にこの基板を酸素雰
囲気中で900℃、3時間の熱処理を行い、超伝導薄膜
3のパターンを作製した。
スパッタパワー200Wであった。堆積速度は50人/
分で、膜厚は5000人だった。更にこの基板を酸素雰
囲気中で900℃、3時間の熱処理を行い、超伝導薄膜
3のパターンを作製した。
Au電極を付けて液体Heを用いて抵抗を測定したとこ
ろ、MgOエピタキシャル膜上のY−Ba−CuO薄膜
3は80にで抵抗0となり、超伝導性を示したが、Si
上のY−Ba−Gu−0薄膜4は4にでも抵抗0になら
ず、超伝導性を示さなかった。
ろ、MgOエピタキシャル膜上のY−Ba−CuO薄膜
3は80にで抵抗0となり、超伝導性を示したが、Si
上のY−Ba−Gu−0薄膜4は4にでも抵抗0になら
ず、超伝導性を示さなかった。
実施例2
アルミナ上に、サフィイア(100)をエピタキシャル
成長させた基板を用いて、Er−Ba−Cu−0をIC
B法(クラスターイオンビーム法)で成膜した。
成長させた基板を用いて、Er−Ba−Cu−0をIC
B法(クラスターイオンビーム法)で成膜した。
この時の条件は基板温度600℃、酸素分圧3、 ox
10−’Torrで行い、蒸着材料としてE「、Ba
O、CuOをそれぞれ独立のクラスターイオンガンによ
り、基板上の組成がEr: Ba: (u= 1 :
2 :3になるように堆積速度を調節した。Er用のク
ラスターイオンガンの加速電圧は1kV、イオン化電流
は50[+1八とし、BaO用のクラスターイオンガン
の加速電圧は0.5kV、イオン化電流は30mAとし
、CuO用の加速電圧は4kV、イオン化電流は200
mAとした。なお、堆積速度は200人/分であった。
10−’Torrで行い、蒸着材料としてE「、Ba
O、CuOをそれぞれ独立のクラスターイオンガンによ
り、基板上の組成がEr: Ba: (u= 1 :
2 :3になるように堆積速度を調節した。Er用のク
ラスターイオンガンの加速電圧は1kV、イオン化電流
は50[+1八とし、BaO用のクラスターイオンガン
の加速電圧は0.5kV、イオン化電流は30mAとし
、CuO用の加速電圧は4kV、イオン化電流は200
mAとした。なお、堆積速度は200人/分であった。
実施例1と同様にサファイアパターン上の薄膜のみが良
好な超伝導性を示した。
好な超伝導性を示した。
実施例3
石英上に、MgOをエピタキシャル成長させた基板を用
いて、Bi −Sr −Ca −に11−0をマグネト
ロンスパッタ法で成膜した。ターゲットはBi25r2
CaCu2012−X (X > O)焼結体を用いた
。
いて、Bi −Sr −Ca −に11−0をマグネト
ロンスパッタ法で成膜した。ターゲットはBi25r2
CaCu2012−X (X > O)焼結体を用いた
。
この時の成膜条件は基板温度200℃、アルゴンガス圧
0.5Pa、スパッタパワー200Wとした。蒸着速度
は1人/秒であった。更にこの基板を酸素雰囲気中で8
50℃、1時間の熱処理を行だところ、実施例1と同様
にMgOパターン上の薄膜のみが良好な超伝導性を示し
た。
0.5Pa、スパッタパワー200Wとした。蒸着速度
は1人/秒であった。更にこの基板を酸素雰囲気中で8
50℃、1時間の熱処理を行だところ、実施例1と同様
にMgOパターン上の薄膜のみが良好な超伝導性を示し
た。
(発明の効果)
以上詳細に説明したように、本発明によれば、超伝導薄
膜形成後、エツチング等の処理を行わないため、超伝導
性を示す薄膜パターンが、再現性良く形成することがで
き、できた薄膜パターンは、結晶性、均一性も良く、品
質の優れたものである。
膜形成後、エツチング等の処理を行わないため、超伝導
性を示す薄膜パターンが、再現性良く形成することがで
き、できた薄膜パターンは、結晶性、均一性も良く、品
質の優れたものである。
第1図は、本発明の一実施例の工程図である。
1:基板 2:エビタキシャル膜3:超伝導薄膜
4:非超伝導薄膜
4:非超伝導薄膜
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)エピタキシャル成長によって、酸化物のエピタキシ
ャル膜が形成された基板を、エッチングして、該エピタ
キシャル膜をパターンニングした後、該基板上に超伝導
体の構成成分を堆積させて、薄膜を形成することを特徴
とする超伝導パターンの形成方法。 2)前記超伝導パターンを構成する超伝導体の化学組成
をA−B−C−Dで表すとき、AはLa、Ce、Pr、
Nd、Pm、Sm、Sc、Eu、Gd、Tb、Dy、H
o、Er、Tm、Yb、Bi、Tl、Lu及びYから成
る群、BはBa、Ca、Sr及びPbからなる群、Cは
V、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Ag、Cd
、Zr及びCuからなる群、DはS及びOから成る群よ
り、それぞれ選ばれた1種以上の元素である請求項1記
載の超伝導パターンの形成方法。 3)前記酸化物のエピタキシャル膜を Al_2O_3、SrTiO_3、TiO_2、BeO
、MgO、CaO、SrOまたはBaOとする請求項1
または2記載の超伝導パターンの形成方法。 4)前記基板として、石英またはSiを用いる請求項1
、2または3記載の超伝導パターンの形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63194487A JPH0244783A (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 超伝導パターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63194487A JPH0244783A (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 超伝導パターンの形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0244783A true JPH0244783A (ja) | 1990-02-14 |
Family
ID=16325349
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63194487A Pending JPH0244783A (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 超伝導パターンの形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0244783A (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01161731A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Toshiba Corp | 超電導配線の形成方法 |
JPH0228384A (ja) * | 1988-06-15 | 1990-01-30 | Shimadzu Corp | ジョセフソン接合素子 |
-
1988
- 1988-08-05 JP JP63194487A patent/JPH0244783A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01161731A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Toshiba Corp | 超電導配線の形成方法 |
JPH0228384A (ja) * | 1988-06-15 | 1990-01-30 | Shimadzu Corp | ジョセフソン接合素子 |
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