JPH026394A - 超伝導薄層 - Google Patents
超伝導薄層Info
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- JPH026394A JPH026394A JP63323168A JP32316888A JPH026394A JP H026394 A JPH026394 A JP H026394A JP 63323168 A JP63323168 A JP 63323168A JP 32316888 A JP32316888 A JP 32316888A JP H026394 A JPH026394 A JP H026394A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
- H10N60/0576—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers characterised by the substrate
- H10N60/0604—Monocrystalline substrates, e.g. epitaxial growth
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (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】
本発明は、１Ｊｆｆの形状をした超伝導セラミック材質
にかかわる発明である。
にかかわる発明である。
現在、関心のある超伝導セラミック材は、Ｙ１Ｂａ２Ｃ
ｕ３Ｏ１−δである。高１− Ｃ（７） ｉ１層Ｙ
Ｂａ ＣＵ３０７−δの超伝導特性は、使用する基質
に大きく左右される。多結晶エビタクシ系のＹ Ｂａ
Ｃｕ３０，６を単結品格ｆ整合ＳｒＴ１０３上に積
層した場合、成る積層条件下では、Ｃ軸の方向性を持ち
、高い電流搬送能力（電流密度〜１０７ＡＣＩＲ−２）
と高品位のセラミックＹ Ｂａ Ｃｕ３０７−δの結果
に匹敵する鋭い抵抗性超伝導遷移状態（Ｔｃ＝８７〜９
０Ｋ）を示すが、その信金ての基質上では、臨界的な電
流密度が減少し、抵抗テールが増大し、場合によっては
、ＴＣの発生の減少が見られる。
ｕ３Ｏ１−δである。高１− Ｃ（７） ｉ１層Ｙ
Ｂａ ＣＵ３０７−δの超伝導特性は、使用する基質
に大きく左右される。多結晶エビタクシ系のＹ Ｂａ
Ｃｕ３０，６を単結品格ｆ整合ＳｒＴ１０３上に積
層した場合、成る積層条件下では、Ｃ軸の方向性を持ち
、高い電流搬送能力（電流密度〜１０７ＡＣＩＲ−２）
と高品位のセラミックＹ Ｂａ Ｃｕ３０７−δの結果
に匹敵する鋭い抵抗性超伝導遷移状態（Ｔｃ＝８７〜９
０Ｋ）を示すが、その信金ての基質上では、臨界的な電
流密度が減少し、抵抗テールが増大し、場合によっては
、ＴＣの発生の減少が見られる。
この問題は、以下に帰因する。
（１） 粒界に於いて基質材質が
Ｙ Ｂａ Ｃｕ３０７．、．５の薄層内に拡散する
ことにより、第２相絶縁ＹＢＣ材質が粒界で形成される
原因となる（特にＡＩおよびＳ（を含む基質について深
刻である）。
ことにより、第２相絶縁ＹＢＣ材質が粒界で形成される
原因となる（特にＡＩおよびＳ（を含む基質について深
刻である）。
（２） １層した薄膜の非方向性
ＭｇＯ，−Ｔａ２０５ 、ＬａＦ またはＺｒＯ２（
これ等は、融点が全て高い）の緩衝層をＡＩまたはＳｉ
を含む基質とＹ Ｂ ａ ＣＵ ３０ ｙ−６との
間に積層することによりこれ等の核種の拡散を緩和する
ことが出来、融点の高いＺｒＯ２の緩衝層が最善の結果
を得る。但し Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−δの層は、このようなｍｖｒ層
上でその格子構造に方向性を持たせることが出来ない。
これ等は、融点が全て高い）の緩衝層をＡＩまたはＳｉ
を含む基質とＹ Ｂ ａ ＣＵ ３０ ｙ−６との
間に積層することによりこれ等の核種の拡散を緩和する
ことが出来、融点の高いＺｒＯ２の緩衝層が最善の結果
を得る。但し Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−δの層は、このようなｍｖｒ層
上でその格子構造に方向性を持たせることが出来ない。
大巾に改善された結果が見られるのは、単結晶ＳｒＴｉ
Ｏ３の基質上に積層した方向性を持たせた多結晶Ｙ １
Ｂ ａ ２ Ｃｕ ３０７−６であり、これを（Ｙ
Ｂａ Ｃｕ３０７−δ斜方晶系：ａ。＝３．８２人、
ｂｏ＝３．８９人、ｃｏ−３×３．８９人）は、格子が
５ｒＴｉ０３ （立方：ａｏ＝３．９０人）に整合し
ている。このようなＳ ｒ Ｔ ｉ Ｏ３単結晶基質は
、高価であり、縦断面が小さいものしか製造出来ない。
Ｏ３の基質上に積層した方向性を持たせた多結晶Ｙ １
Ｂ ａ ２ Ｃｕ ３０７−６であり、これを（Ｙ
Ｂａ Ｃｕ３０７−δ斜方晶系：ａ。＝３．８２人、
ｂｏ＝３．８９人、ｃｏ−３×３．８９人）は、格子が
５ｒＴｉ０３ （立方：ａｏ＝３．９０人）に整合し
ている。このようなＳ ｒ Ｔ ｉ Ｏ３単結晶基質は
、高価であり、縦断面が小さいものしか製造出来ない。
これによってこれ等の薄層の応用範囲が限定される。
これ等の諸問題を克服するため二本発明は、薄層と基質
間に緩衝層を設けて薄層上に形成した超伝導セラミック
Ｈ膜であって、当該基質と反応せず、かつその侵、蒸着
する超伝導′ｆＪ層の格子構造の範囲内で好ましい方向
性を持たせることが出来るように格子構造を持つ超伝導
セラミック薄膜からなる超伝導構造を提供する。
間に緩衝層を設けて薄層上に形成した超伝導セラミック
Ｈ膜であって、当該基質と反応せず、かつその侵、蒸着
する超伝導′ｆＪ層の格子構造の範囲内で好ましい方向
性を持たせることが出来るように格子構造を持つ超伝導
セラミック薄膜からなる超伝導構造を提供する。
本発明により、例えば３ｉやＡＩまたはこれ等の元素を
含む基質のような Ｙ Ｂａ ＣＵ３Ｏ，−δ非混成基質上に好ましい
方向性の多結晶５ｒＴｉ０３ （Ｙ ３ａ Ｃｕ３０７−６と格子が整合）の薄い
緩ＷＪ層を積層覆ることにより方向性を持った薄層を形
成することが出来る。この５ｒＴｉ０３の薄層は典型的
には、そのｊ７さが＜１０００人である／７９ｍが加熱
した基質上にセラミック系のＳ ｒ Ｔ ｉ Ｏ３ター
ゲツトからたたき出したＲ Ｆマグネトロンにより得ら
れる。好ましい方向性のＳ ｒ ’ｒ ｉ○３の角度と
粒度はスパッタリング条件、基質の温度、そして必要で
あれば、積層後のア二得ることが出来る。
含む基質のような Ｙ Ｂａ ＣＵ３Ｏ，−δ非混成基質上に好ましい
方向性の多結晶５ｒＴｉ０３ （Ｙ ３ａ Ｃｕ３０７−６と格子が整合）の薄い
緩ＷＪ層を積層覆ることにより方向性を持った薄層を形
成することが出来る。この５ｒＴｉ０３の薄層は典型的
には、そのｊ７さが＜１０００人である／７９ｍが加熱
した基質上にセラミック系のＳ ｒ Ｔ ｉ Ｏ３ター
ゲツトからたたき出したＲ Ｆマグネトロンにより得ら
れる。好ましい方向性のＳ ｒ ’ｒ ｉ○３の角度と
粒度はスパッタリング条件、基質の温度、そして必要で
あれば、積層後のア二得ることが出来る。
ターゲットの大きさによるが、典型的には４インチ（１
０センチ）であるが、大きめのイオン・ビームが大きめ
のターゲットと関連して使用される場合、均一性領域が
１０ｔ？ンチよりはるかに大きくなる可能性がある。
０センチ）であるが、大きめのイオン・ビームが大きめ
のターゲットと関連して使用される場合、均一性領域が
１０ｔ？ンチよりはるかに大きくなる可能性がある。
（２） 方向性をもたせた薄膜はｓ＋、Ａｉ、Ｆｅま
たはＦｅ、ＳｉもしくはＡＩを含む化合物のような非混
成基質上で得ることが出来る。これは定量化が不ｐＪ能
である。但しＸ線分析の示すところではかなりの方向性
が見られる。
たはＦｅ、ＳｉもしくはＡＩを含む化合物のような非混
成基質上で得ることが出来る。これは定量化が不ｐＪ能
である。但しＸ線分析の示すところではかなりの方向性
が見られる。
（３） 方向性をもたせたＹＩ Ｂａ２Ｃｕ３０７−
．５薄膜の結晶性、粒度ならびに方向性は適切に準備し
たＳ ｒ Ｔ ｉ Ｏ３の方向性を持たゼた表面上で成
長させることにより素子の用途に適用出来る。たとえば
単結晶ＳｒＴｉＯ３はエビタフシイ系Ｙ Ｂ ＣＡ’Ｊ
膜となり得る。Ｃ軸方向性の５ｒＴ１０３がＣ軸Ｙ Ｂ
Ｃｆｉｔ膜となる。
．５薄膜の結晶性、粒度ならびに方向性は適切に準備し
たＳ ｒ Ｔ ｉ Ｏ３の方向性を持たゼた表面上で成
長させることにより素子の用途に適用出来る。たとえば
単結晶ＳｒＴｉＯ３はエビタフシイ系Ｙ Ｂ ＣＡ’Ｊ
膜となり得る。Ｃ軸方向性の５ｒＴ１０３がＣ軸Ｙ Ｂ
Ｃｆｉｔ膜となる。
（４） Ｙ Ｂａ Ｃｕ３０７−６の結晶性は基
礎を成す５ｒＴ１０３の基質組織にそっくりである。
礎を成す５ｒＴ１０３の基質組織にそっくりである。
例えば単結晶Ｓ ｒ Ｔ ｉ Ｏ３はエピタキシ系ＹＢ
Ｃｆｌ膜になり得る。Ｃ＠方向性 ＳｒＴｉＯ３がＣ＠Ｙ８Ｃ薄膜となる。
Ｃｆｌ膜になり得る。Ｃ＠方向性 ＳｒＴｉＯ３がＣ＠Ｙ８Ｃ薄膜となる。
本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照しながら以
下に述べる。添付の図面は、本発明による超伝導構造の
形態の線図である。
下に述べる。添付の図面は、本発明による超伝導構造の
形態の線図である。
図に関して云えば、厚さｂのＳｒＴｉＯ３の薄層（２）
をＡｒ１０２の雰囲気内で組成が５ｒＴｉ０３の雫水冷
セラミック・ターゲットから厚さａの所要基質（１）上
にスパッタリング（ＲＦまたはマグネトロン）を行う。
をＡｒ１０２の雰囲気内で組成が５ｒＴｉ０３の雫水冷
セラミック・ターゲットから厚さａの所要基質（１）上
にスパッタリング（ＲＦまたはマグネトロン）を行う。
この基質を基質ヒータ上に実装し好ましい結晶方向性を
達成する上で必要な基質表面温度を得る。負の基質バイ
ヤスをかけて負のイオンの再付着を減少させ結晶の方向
性を変え、薄膜の接着性を改溪出来る。
達成する上で必要な基質表面温度を得る。負の基質バイ
ヤスをかけて負のイオンの再付着を減少させ結晶の方向
性を変え、薄膜の接着性を改溪出来る。
積層後０２の雰囲気内でア二〜ルを行い、さらに粒度を
増大させることが出来る。
増大させることが出来る。
上記の通り基質を加工した復、厚さＣのＹ Ｂａ
Ｃｕ３０７−δ（７）薄層（３）ヲＳｒＴｉ０３の薄膜
（２）上に積層することが出来る。（例えばイオン・ビ
ーム・スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、
電子ビームの蒸着、若しくは分子ビームのエビタクシに
よる）典型的な積層条件を表１に示す。
Ｃｕ３０７−δ（７）薄層（３）ヲＳｒＴｉ０３の薄膜
（２）上に積層することが出来る。（例えばイオン・ビ
ーム・スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、
電子ビームの蒸着、若しくは分子ビームのエビタクシに
よる）典型的な積層条件を表１に示す。
これをかけて好ましい方向角を変更出来る。
第１図は本発明による超伝導構造の形態の線図。
基質の温度 ５００〜１０００℃
ＲＦ出力 １００〜４００Ｗ
直流バイアス ３００〜８００Ｖ
雰囲気 酸素４０％までのアルゴン積層後のアニ
ール 温度 ７５０°〜１４００℃ 雰囲気 酸素
ール 温度 ７５０°〜１４００℃ 雰囲気 酸素
Claims (15)
- （１）基質上に形成した超伝導セラミック薄膜からなる
超伝導構造であって、緩衝層を当該薄膜と基質との間に
設け、かつ当該緩衝層は、基質と反応性を持たずまた好
ましい方向性を、後に積層する超伝導薄膜の格子構造内
に作ることが出来るような格子構造を持つ層である超伝
導構造。 - （２）請求項１に記載の構造であって、当該基質が半導
体基質である、あるいはシリコン、アルミニウムないし
は鉄を含む構造。 - （３）請求項１または２に記載の構造であって、当該超
伝導薄膜がＡ＿ａＢ＿ｂＣｕ＿ＣＤ＿ｄを持ち、ここで
Ａは、希土類、Ｂは、周期表グループIIａから選択した
元素、Ｄが周期表の周期IIから選択した元素である構造
。 - （４）請求項３に記載の構造であって、Ａはイットリウ
ム、エルビウム、ホルミウム、デスプロシウムまたはラ
ンタンであって、及び／又はＢはバリウム、カリウムま
たはストロンチウムであって、及び／又はＤは、酸素、
窒素またはフッ素である構造。 - （５）請求項４に記載の構造であって、当該超伝導薄膜
がイットリウム・バリウム銅酸化物である構造。 - （６）請求項５に記載の構造であって、当該薄膜が化学
量的比率でＹ＿１Ｂａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７＿−＿δを有
する構造。 - （７）請求項１または２に記載の構造であって、当該超
伝導薄膜がペロブスカイト格子構造を持つ構造。 - （８）請求項７に記載の構造であって、緩衝層がペロブ
スカイト格子構造を持つ構造。 - （９）請求項８に記載の構造であって、当該緩衝層がＳ
ｒＴｉＯ＿３から成る構造。 - （１０）請求項１に記載の構造であって、当該緩衝層が
スパッタリング法により塗布される構造。 - （１１）請求項１０に記載の構造であって、当該緩衝層
がＲＦマグネトロンスパッタリング法により塗布する構
造。 - （１２）請求項１０に記載の構造であって、当該緩衝層
ならびに超伝導薄膜双方をイオン・ビームスパッタリン
グ法により塗布する構造。 - （１３）請求項１０から１２のいずれかに記載の構造で
あって、当該緩衝層をアニールする構造。 - （１４）請求項１０から１３のいずれかに記載の構造で
あって、積層中に磁界を当該緩衝層に当てる構造。 - （１５）請求項１に記載の構造で、かつ実質的には、添
付の図面を参照の上で本書に於いて説明したところによ
る構造。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8730063 | 1987-12-23 | ||
| GB8730063A GB2213839B (en) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | Semiconducting thin films |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH026394A true JPH026394A (ja) | 1990-01-10 |
Family
ID=10628996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63323168A Pending JPH026394A (ja) | 1987-12-23 | 1988-12-21 | 超伝導薄層 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0324220A1 (ja) |
| JP (1) | JPH026394A (ja) |
| GB (1) | GB2213839B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008109932A1 (en) | 2007-03-09 | 2008-09-18 | Xtralis Technologies Ltd | Method and system for particle detection |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU637511B2 (en) * | 1990-06-28 | 1993-05-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for preparing thin film of oxide superconductor |
| EP0494580B1 (en) * | 1991-01-07 | 2002-04-03 | International Business Machines Corporation | Superconducting field-effect transistor with inverted MISFET structure and method for making the same |
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