JPH03142887A - パターン化超電導膜の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、パターン化した超電導膜の製造方法に関する
ものであり、更に詳しくは所定の形状のパターン化導御
膜を負電位にして、有機溶媒中に分散した超電導微粉末
を堆積させることで容易にパターン化した超電導膜を製
造する方法に関するものである。

〈従来の技術〉 酸化物の高温超電導体の研究が進み臨界温度（Ｔｃ）が
液体窒素温度の７７に以上になって、実用化の期待が大
きくなシ、この酸化物超電導体材料とその応用について
の研究が活発になっている。

酸化物超電導体の応用開発で重要な課題の１つに、所定
形状の超電導膜の形成、又は、その加工技術を確立する
とがある。

従来は上記超電導膜の作製では、スパッタ法をはじめ、
真空蒸着法（反応性蒸着、ＭＢＥ、ＩＣＢ及びレーサ蒸
着法等）、ＣＶＤ法（ＲＦ、プラズマ及び光ＣＶＤ法等
）、ＭＯ−ＣＶＤ法などの薄膜作製技術や、スプレーパ
イロクシ法、スクリーン印刷法、又は、ゾルーデシ法な
ど厚膜作製技術によるものが報告されている。

上記で、薄膜作製技術によるものは単結晶もしくは単結
晶に近い均一な超電導膜を形成し、従来の超電導デバイ
スのＴｃ　ｆ向上させる試みに使用されている。

一方、酸化物高温超電導体は、コヒーレンス長が短く、
キャリヤ濃度が低いため酸化物の結晶粒界を弱結合状態
にすることが容易であシ、この弱結合のジョセフンン効
果を利用して、例えば磁気センサ、光センサ又は論理素
子等の実現も可能で、この特性を利用する応用の展開が
期待されている。

この結晶粒界で弱結合を示す酸化物膜は、上記の厚膜作
製技術を用いて比較的容易に作製することができる。

〈発明が解決しようとする課題〉　　、以上のように、
粒界が弱結合の酸化物超電導膜はエレクトロニクスの分
野へ応用できる優れた特性をもっているが、一般に酸化
物超電導体の粒界は多孔性（ポーラス）になっているた
め、この超電導膜をフォトエツチングによって精密に加
工することは困難であった。

すなわち、エツチング加工のとき、レジストやエツチン
グ液が、その超電導膜の粒界の孔から膜のなかに浸入す
るので所定の形状に加工することができない場合が多い
からである。

本発明は、特に酸化物超電導膜の加工のとき多いパター
ン形成に関する課題を解消し、粒界に弱結合特性を有す
る酸化物超電導膜でも容易に所定のパターンに形成でき
る製造方法を提供することを目的としている。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、上記の目的を達成するため、従来のフォトエ
ツチングを用いないで、パターン化した超電導膜を作製
するものである。

本発明での超電導膜の作製は、超電導材料の微粉末を分
散した有機溶媒に導体を入れて負電位にバイアスし、有
機溶媒中の超電導材料の微粉末を導体表面に堆積し、続
いて焼結や焼成を行なって導体表面に超電導膜を形成す
る方法を用いるが、この方法はアプライド、フィジック
ス、レターズ（Ａｐｐ　１．　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅ　ｔ　
ｔ、　）　５５．　（１９８９）の４９２から４９４頁
にも報告されている。

本発明では、絶縁性の耐熱基板表面に所定の超電導膜を
形成するパターンをあらかじめ導電材料の膜で形成して
おき、この導電材料のパターン膜を負電位にバイアスし
て、超電導材料の微粉末を分散しである有機溶媒に入れ
、その導電膜パターンに超電導材料の微粉末を堆積させ
ることで、パターン化し、かつ、粒界も持つパターン化
超電導膜を作製するものである。

く作　用〉 本発明の方法では、パターン形成グした導体表面を負電
位にバイアスして有機溶媒中に分散した超電導材料の微
粒子を堆積させて超電導膜を形成するので、デバイスへ
の応用に適した粒界効果をもつ超電導膜の形成ができ、
使用する導体のパターン精度や超電導微粉末の粒径によ
って超電導膜パターン形状の精度を向上させることがで
きる。

またフォトレジスト法などでのレジストやエツチング液
の染め込みによるパターン形成度の低下や不純物の問題
も解消することができる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１実施例 本実施例では、Ｙ、　Ｂａ２　Ｃｕ３０７−ｘの組成か
らなるＹ系酸化物超電導材料の微粉末を用いた。

上記で用いたＹ系酸化物超電導材料の微粉末は、Ｙ　２
０　ａ　＃　Ｂ　ａ　ＣＯＪ及びＣｕＯの純度のよい（
純度９９．９９％）粉末原料を、このＹ、Ｂａ及びＣｕ
の元素組成比が１：２：３になるよう秤量し充分に混合
した後、空気中で９００℃、５時間の熱処゛理を行って
酸化物の合成を行った以上の化合物は、引続いて粉砕及
び混合をした粉末を、プレス機によ５１５００々／ｃｊ
の圧力によりベレット（直径９ｆｆ、厚さ１ｔｌ）に成
型し成型したペレットは空気中で９５０℃、５時間の熱
処理を行った上、再度粉砕して微粉末にした上、空気中
で９５０℃で３時間の熱処理した。作製した粉末はふる
いのメッシユを通して選別し、実施例に用いる超電導材
料の微粉末にした。以上のＹ系酸化物超電微粉末の粒径
は平均約１μ九の近辺にして揃えた。

以上で作製したＹ系酸化物超電導微粉末を、有機溶媒と
して用いたアセトンに分散させた。この微粉末は、アセ
トン２５ｍ１ｌに対し、１．０ｇ分散させて溶液２を作
製した。

本実施例で用いた基板１ば、第２図にその平面図を示し
たように、イツトリウムで安定化したジルコニア（ＹＳ
Ｚ）の絶縁基板７上に銀（Ａｇ）薄膜の導電性電極６を
形成している。

上記のＡｇ薄膜は電子ビーム加熱の真空蒸着法の薄膜を
リフトオフ法を用いてパターンニングしてあり、その電
極６の線幅と電極間隔は共に５０μ扉の微細パターンに
した。

以上のように作製した溶ｅ２と基板１は、第１図に超電
導微粒子の付着装置を模式断面図で示したように、＃ｉ
気スターラー５付の糟のなかに溶液２を入れ、微粉末を
均一に分散させておき、基板１をその導電性電極６を電
気接続した導電電極３に取付けて溶ｇ！２中に設置し、
かつ、その電極３は外部に備えた定電圧源４の負極に接
続した。この定電圧源４の正極は前記基板の電極６面に
対向する位置に設けた別の電極３に接続して、磁気スタ
ーブ−５を作動させ超電導微粒子を均一に分散させてお
いた。

以上の構成に於いて、２つの電極３間に２００Ｖ１０の
電圧を１分間印加することで基板１の薄膜電極６上に前
記アセトン中の微粒子を電気泳動的に堆積させ、続いて
基板と共に空気中で９００℃、１０分間の熱処理と、降
温中４５０℃で５時間保持する酸素組成比の制御を行っ
た後室温に下げた。

以上で形成した超電導膜は膜厚が約ｌＯμ九であった。

この膜にＴｉの真空蒸着による電極と、Ａｇペーストで
リード線を接続して、通常の４端子法による電気抵抗値
の温度依存性の測定を行い、その結果を示したのが第３
図である。この図から判るように作製した超電導膜の電
気抵抗値は８７にて、目的の粒界をもつ酸化物超電導の
精密パターン膜に適していることが確認できた。

第２実施例 第２実施例は、殆んど第１実施例と同じ方法によってパ
ターン化超電導膜を形成したが、第１実施例と異なる点
は、絶縁性基板７上に形成した導電性型Ｗｉ６Ｄ料に白
金（Ｐｔ）を用いたことである。

このＰｔの導電極はスパッタ法で形成した薄膜をリフト
オフ法によりパターン化した。

気抵抗が零になるのが、８５にであることを確認した。

第３実施例 第３実施例は殆んど第１実施例と同じ方法によって超電
導膜の作製と測定を行ったが、第１実施例と異なるのは
絶縁性基板７上の導電性薄膜パターン電極６を銅（Ｃｕ
）の真空蒸着とリフトオフ法で形成したことである。作
製した酸化物超電導膜？１８７Ｋから抵抗値の低下が始
１シ、３５にで抵抗値が零になった。

以上は本発明の酸化物超電導膜を、本発明の一実施例で
説明したが、本発明は上記述べた実施例によって限定さ
れるものでなく、超電導微粒子の堆積条件である電極間
の電界強度、溶液中の微粒子の分散濃度、及び堆積時間
等を作製する超電導膜の用途に応じて適宜調整が可能で
あシ、又、超電導体も実施例の固体反応法で作製したＹ
Ｉ　Ｂａ２Ｃｕ３０７−１の組成の微粉末に限定するも
のでなく、例えば共沈法などによって作製した微粉末を
用いることもできる。更に、超電導体もＹ系に限定され
ずＢ　ｉ−Ｓ　ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃ
ａ−Ｃｕ　−０系等の酸化物超電導体やその他ＮｂやＶ
等との化合物超電導体についても微粒子の表面にジョセ
フソン効果をもつ加工をして同じ効果が得られる。絶縁
性基板もＹＳｚの他にＭｇＯやＳｒＴｉＯ３などを用い
ても本発明の効果を得ることができる。

〈発明の効果〉 本発明の有機溶媒に分散した超電導微粉末を、負電位に
バイアスした電極上に堆積させる超電導膜の作製方法に
より、あらかじめ形成した電極パターンに粒界効果をも
つ酸化物超電導膜も容易に作製できる。

【図面の簡単な説明】

第１図本発明の実施例に用いた製膜装置の模式断面構成
図、第２図は本発明の実施例の基板の平面図、第３図は
本発明の実施例の酸化物超電導膜の電気抵抗の温度依存
性を示す図である。 ｌ・・・基板、　２・・・溶液（超電導微粉末／有機溶
媒）、　３・・・電極、　４・・・定電圧源、　５・・
・磁気スターク−６・・・導電性薄膜電極、　７・・・
絶縁性基板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、絶縁性基板上に導電性材料により所定のパターン化
   膜を形成した基板を、超電導微粉末を分散した有機溶媒
   中で外部電源の負電極と接続して負電位に保持すること
   で、前記導電性材料の薄膜上にのみ前記の超電導微粉末
   を堆積することを特徴とするパターン化超電導膜の製造
   方法。