JPH0255299A - 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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- JPH0255299A JPH0255299A JP63207640A JP20764088A JPH0255299A JP H0255299 A JPH0255299 A JP H0255299A JP 63207640 A JP63207640 A JP 63207640A JP 20764088 A JP20764088 A JP 20764088A JP H0255299 A JPH0255299 A JP H0255299A
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Landscapes
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (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
本発明は超伝導薄膜の製造方法に関する。
超伝導体は、その電気抵抗が零になる性質を利用して１
強力磁場発生装置や半導体素子の配線に。
強力磁場発生装置や半導体素子の配線に。
また、ジョセフソン効果を利用した高速スイッチ素子や
微小磁場、電場センサとして使用される。
微小磁場、電場センサとして使用される。
従来の技術
超伝導体は、薄膜としての利用価値が大きい。
薄膜の基板には、セラミクス、単結晶、アモルファス物
質、全屈等が用いられるが、酸化物の薄膜を作成した場
合、基板の種類と作成条件によって。
質、全屈等が用いられるが、酸化物の薄膜を作成した場
合、基板の種類と作成条件によって。
結晶の方位が変わりやすい。Ｂ・］、 Ｓｒ、 Ｃ
ａ、 Ｃｕからなる酸化物超伝導体は、斜方晶のペロ
ブスカイトｌ１１１１造で、（ＲＥ）Ｂａ２ＣｕａＯｘ
系超伝導体（ＲＥは希土類元素）と類似の結晶構造をも
ち、（１００）と（０１０）方向に電流が流れ易いこと
が推定される［ヨウイチ ェノモト（Ｙｏｕｌｃｈｉ
Ｅｎｏｍｏｔｏ）他： ジャパニーズ・ジャーナル・ア
プライド・フィジックス（Ｊａｐ、 Ｊ、 Ａｐｐｌ、
Ｐｈｙｓ、） ２６巻、ページＬＩ２４８〜Ｌ１２５
０． １９８７年８月１９日受付］。応用の観点からは
。
ａ、 Ｃｕからなる酸化物超伝導体は、斜方晶のペロ
ブスカイトｌ１１１１造で、（ＲＥ）Ｂａ２ＣｕａＯｘ
系超伝導体（ＲＥは希土類元素）と類似の結晶構造をも
ち、（１００）と（０１０）方向に電流が流れ易いこと
が推定される［ヨウイチ ェノモト（Ｙｏｕｌｃｈｉ
Ｅｎｏｍｏｔｏ）他： ジャパニーズ・ジャーナル・ア
プライド・フィジックス（Ｊａｐ、 Ｊ、 Ａｐｐｌ、
Ｐｈｙｓ、） ２６巻、ページＬＩ２４８〜Ｌ１２５
０． １９８７年８月１９日受付］。応用の観点からは
。
基板面に平行な電気抵抗が小さいほうが望ましい。
すなわち基板面に垂直に（ＯＯ１）軸を並べることが望
ましい。
ましい。
発明が解決しようとする課題
本発明の目的は、基板面に平行に、（１００）あるいは
（０１０）軸を配向させる。即ち、基板面に垂直に（０
０１）方向が配向するようにすることである。
（０１０）軸を配向させる。即ち、基板面に垂直に（０
０１）方向が配向するようにすることである。
課題を解決するための手段
基板として、（１００）面でへき開させたＭｇＯ単結晶
を用イ、スハッタ法でＢ ｌ２（Ｓｒ＋−１ｌＩｃａｇ
）ｅＣｕｃＯ＋ｌｌ＋ｘ酸化物［但し、Ａ＝０．３〜０
．７． Ｂ＝３〜５゜Ｃ；２〜４コ超伝導体を成膜さ
せた後、空気中での熱処理によって、基板面に垂直に（
００１）方向を向かせる。
を用イ、スハッタ法でＢ ｌ２（Ｓｒ＋−１ｌＩｃａｇ
）ｅＣｕｃＯ＋ｌｌ＋ｘ酸化物［但し、Ａ＝０．３〜０
．７． Ｂ＝３〜５゜Ｃ；２〜４コ超伝導体を成膜さ
せた後、空気中での熱処理によって、基板面に垂直に（
００１）方向を向かせる。
作用
熱処理前には１作成した薄膜の（００１）軸が特定の方
向に配向せず結晶方位として等方向であるが、８００〜
１０００°Ｃの温度で空気中で熱処理すると、結晶粒子
が再配列し＋ ＭｇＯを基板にした場合、基板面に垂
直に薄膜の（００１）軸が配向する。
向に配向せず結晶方位として等方向であるが、８００〜
１０００°Ｃの温度で空気中で熱処理すると、結晶粒子
が再配列し＋ ＭｇＯを基板にした場合、基板面に垂
直に薄膜の（００１）軸が配向する。
実施例
薄膜は、ＲＦマグネトロンスパッタ法により作成した。
ターゲットの組成は＋Ｂ １２（Ｓｒ＋−ａｃａｏ）ａ
Ｃｕｃｏ ｌＱ＋Ｘ［但し、 Ａ＝０．２〜Ｑ、８．
Ｂ：２〜Ｇ、 Ｃ＝１〜５コである。ます、原料
のＢＩ２０３１ ＳｒＣＯ３，ＣａＣｏａｔ Ｃｕ
Ｏを所定量、配合、混合し、８００°Ｃで１２時間、空
気中で焼成した。焼成後、粉砕。
Ｃｕｃｏ ｌＱ＋Ｘ［但し、 Ａ＝０．２〜Ｑ、８．
Ｂ：２〜Ｇ、 Ｃ＝１〜５コである。ます、原料
のＢＩ２０３１ ＳｒＣＯ３，ＣａＣｏａｔ Ｃｕ
Ｏを所定量、配合、混合し、８００°Ｃで１２時間、空
気中で焼成した。焼成後、粉砕。
混合して、ターゲットとした。ターゲット粉末は。
銅皿に入れ＋ ２００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスし
た。
た。
スパッタガスは、９０％のＡｒと１０％の０２の混合ガ
スである。基板とターゲットの距離は８ｃｍである。
スである。基板とターゲットの距離は８ｃｍである。
基板には、（１００）面でへき開したＭｇ０（マグネシ
ア）単結晶を用いた。６５０°Ｃの基板温度。
ア）単結晶を用いた。６５０°Ｃの基板温度。
８０ｍＴのガス圧力＋ ２Ｗ／ｃｍ２の入力パワーで
薄膜を作成した。成膜は６時間行なった。
薄膜を作成した。成膜は６時間行なった。
類似の結晶構造の（ＲＥ）ＢａａＣｕ３０×（ＲＥは希
土類元素）単結晶の場合、斜方晶系の（０１０）。
土類元素）単結晶の場合、斜方晶系の（０１０）。
（１００）方向の電気抵抗が、（００１）方向に比べて
、かなり低いことが報告されている（上記の文献）。従
って、臨界電流密度も（０１０）、（１００）方向で大
きいことが容易に推定できる。
、かなり低いことが報告されている（上記の文献）。従
って、臨界電流密度も（０１０）、（１００）方向で大
きいことが容易に推定できる。
成膜は５ｍｍＸ １５ｍｍの形状で行ない、Ｘ線回折パ
ターンを観測して後、ＲＦマグネトロンスパッタ法でｐ
ｔ電極を付けた。電気抵抗は、 ４端子法で測定した。
ターンを観測して後、ＲＦマグネトロンスパッタ法でｐ
ｔ電極を付けた。電気抵抗は、 ４端子法で測定した。
作成した薄膜を６５０〜１１００’Ｃの範囲で空気中で
４時間熱処理し、Ｘ線回折パターンを観測して、熱処理
前の回折パターンと比較した。熱処理後の全ての試料に
ついては、電気抵抗と帯磁率の温度変化の測定から、超
伝導現象を示すかどうかをしらべた。その結果２組成式
Ｂ１□（Ｓｒ＋−１，ｌＣａ＝ ）ｅ Ｃｕｃ ＯＩＱ
−Ｘにおいて、 Ａ＝０．３〜０．７． Ｂ＝３〜
５、 Ｃ＝２〜４の組成の試料は適当な温度で熱処理を
行なうと、超伝導現象を示し、臨界温度は９２〜１１０
°Ｃの範囲であった。
４時間熱処理し、Ｘ線回折パターンを観測して、熱処理
前の回折パターンと比較した。熱処理後の全ての試料に
ついては、電気抵抗と帯磁率の温度変化の測定から、超
伝導現象を示すかどうかをしらべた。その結果２組成式
Ｂ１□（Ｓｒ＋−１，ｌＣａ＝ ）ｅ Ｃｕｃ ＯＩＱ
−Ｘにおいて、 Ａ＝０．３〜０．７． Ｂ＝３〜
５、 Ｃ＝２〜４の組成の試料は適当な温度で熱処理を
行なうと、超伝導現象を示し、臨界温度は９２〜１１０
°Ｃの範囲であった。
（００１）、（００２）、（００３）・・・・方向が、
基板面に垂直に配向している度合を表わすために配向率
をＩ（○Ｏｆ）／［Ｉ（００１）＋Ｉ（０１０）］と定
義した。完全に（ＯＯ１）方向に配向しているならば、
即ち、基板面に垂直に（００１）軸が完全に揃っている
ならば、配向率は１になる。配向率は１に近いほどよい
と考えられる。
基板面に垂直に配向している度合を表わすために配向率
をＩ（○Ｏｆ）／［Ｉ（００１）＋Ｉ（０１０）］と定
義した。完全に（ＯＯ１）方向に配向しているならば、
即ち、基板面に垂直に（００１）軸が完全に揃っている
ならば、配向率は１になる。配向率は１に近いほどよい
と考えられる。
組成が８１２ （Ｓ ｒｌ］、６ Ｃａａ、５）４ Ｃ
ｕ３０１９４Ｍの薄膜について、熱処理温度を変えたと
きの配向率の変化を第１表に示す。
ｕ３０１９４Ｍの薄膜について、熱処理温度を変えたと
きの配向率の変化を第１表に示す。
第１表 Ｂ １２（Ｓｒｅ、５Ｃａｅ、５）ａｃｕ３０
＋ｆｌ＋ｘ薄膜の熱処理温度と配向率の関係 ７５０°Ｃ以下の熱処理温度では、配向率は未処理の場
合とあまり変わらないが、８００〜１０００°Ｃで熱処
理を行なうと、目立って配向率が大きくなっている。し
かし、１０５０°Ｃ以上では、斜方晶のＸ線回折パター
ンが認められず、変質したものと考えられる。
＋ｆｌ＋ｘ薄膜の熱処理温度と配向率の関係 ７５０°Ｃ以下の熱処理温度では、配向率は未処理の場
合とあまり変わらないが、８００〜１０００°Ｃで熱処
理を行なうと、目立って配向率が大きくなっている。し
かし、１０５０°Ｃ以上では、斜方晶のＸ線回折パター
ンが認められず、変質したものと考えられる。
配向率の高い試料の室温の比抵抗は、かなり低かった。
例えば、配向率０．６０以上の場合、熱処理をしない薄
膜と比べて、約１０分の１以下の比抵抗を示した。
膜と比べて、約１０分の１以下の比抵抗を示した。
次に、熱処理条件を一定にして、即ち、９００°Ｃで熱
処理した薄膜の組成と超伝導特性、配向率の関係をしら
べた９Ｍｉ成がＢ １２（Ｓ ｒ＋−ｏ Ｃａａ）ｓ
ＣｕｃＯＩ９４゜ノ薄膜［但し、 Ａ＝０．２〜０．
８． Ｂ＝２〜Ｇ、 Ｃ＝１〜５］においてＡ、
Ｂ、 Ｃを変えたときの超伝導臨界温度Ｔｃと配向
率の関係を第２表に示す。Ｘ印は少なくとも、液体窒素
温度以上では超伝導を示さなかった試料である。
処理した薄膜の組成と超伝導特性、配向率の関係をしら
べた９Ｍｉ成がＢ １２（Ｓ ｒ＋−ｏ Ｃａａ）ｓ
ＣｕｃＯＩ９４゜ノ薄膜［但し、 Ａ＝０．２〜０．
８． Ｂ＝２〜Ｇ、 Ｃ＝１〜５］においてＡ、
Ｂ、 Ｃを変えたときの超伝導臨界温度Ｔｃと配向
率の関係を第２表に示す。Ｘ印は少なくとも、液体窒素
温度以上では超伝導を示さなかった試料である。
（以下余白）
第２表 組成式Ｂ１２（Ｓｒ＋−＋＋Ｃａｏ）８ｃｕｃ
ｏ＋ｉｌ＋ｘの薄膜の超伝導臨界温度７ｃ、 配向率
の組成依存性［１コ 第２表 組成式Ｂ ｌ２（Ｓｒ＋−ａｃａｇ）ａｃｕｃ
ｏ、９゜の薄膜の超伝導臨界温度Ｔｃ、配向率の組成依
存性［２］ 第２表 組成式Ｂ Ｉ＋（Ｓｒ＋−ｏｃａａ）ｅｃｕｃ
ｏ＋２−ｘの薄膜の超伝導臨界温度ＴＣ９配同率の組成
依存性［３］ 第２表の結果から１組成式Ｂ１２（Ｓｒ＋−ａｃａｏ）
ｅＣｕｃＯ＋ａ＋ｘにおいて、 Ａ＝０．３〜０．７
． Ｂ＝３〜５． Ｃ：２〜４の範囲の組成の試料
が９２に以上の臨界温度と高い配向率をもつことがわか
る。この場合も。
ｏ＋ｉｌ＋ｘの薄膜の超伝導臨界温度７ｃ、 配向率
の組成依存性［１コ 第２表 組成式Ｂ ｌ２（Ｓｒ＋−ａｃａｇ）ａｃｕｃ
ｏ、９゜の薄膜の超伝導臨界温度Ｔｃ、配向率の組成依
存性［２］ 第２表 組成式Ｂ Ｉ＋（Ｓｒ＋−ｏｃａａ）ｅｃｕｃ
ｏ＋２−ｘの薄膜の超伝導臨界温度ＴＣ９配同率の組成
依存性［３］ 第２表の結果から１組成式Ｂ１２（Ｓｒ＋−ａｃａｏ）
ｅＣｕｃＯ＋ａ＋ｘにおいて、 Ａ＝０．３〜０．７
． Ｂ＝３〜５． Ｃ：２〜４の範囲の組成の試料
が９２に以上の臨界温度と高い配向率をもつことがわか
る。この場合も。
配向率が０．５以上の試料の室温の比抵抗は、配向率の
低い試料の比抵抗に比べて１０分の１以下になった。
低い試料の比抵抗に比べて１０分の１以下になった。
発明の効果
本発明によれば、スパッタによる成膜後の空気中での熱
処理によって、ＭｇＯ単結晶上に基板面に平行に比抵抗
の低い９面に垂直に（００１）配向した超伝導薄膜を形
成できる。
処理によって、ＭｇＯ単結晶上に基板面に平行に比抵抗
の低い９面に垂直に（００１）配向した超伝導薄膜を形
成できる。
Claims (1)
- （１００）面にへき開させたマグネシア（ＭｇＯ）単結
晶基板上に、Ｂｉ＿２（Ｓｒ＿１＿−＿ＡＣａ＿Ａ）＿
ＢＣＵ＿ＣＯ＿１＿０＿＋＿ｘ酸化物［但し、Ａ＝０．
３〜０．７、Ｂ＝３〜５、Ｃ＝２〜４］の薄膜を成膜後
、８００〜１０００℃で熱処理し、基板面に平行に電気
抵抗の低い結晶方位を配向させることを特徴とする超伝
導薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63207640A JPH0255299A (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | 超伝導薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63207640A JPH0255299A (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | 超伝導薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0255299A true JPH0255299A (ja) | 1990-02-23 |
Family
ID=16543132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63207640A Pending JPH0255299A (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | 超伝導薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0255299A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5706711A (en) * | 1994-10-04 | 1998-01-13 | Murata Kikai Kabushiki Kaisha | Punch drive control apparatus |
-
1988
- 1988-08-22 JP JP63207640A patent/JPH0255299A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5706711A (en) * | 1994-10-04 | 1998-01-13 | Murata Kikai Kabushiki Kaisha | Punch drive control apparatus |
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