JPH0316999A - 超電導体薄膜及びその製造方法 - Google Patents
超電導体薄膜及びその製造方法Info
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- JPH0316999A JPH0316999A JP1151817A JP15181789A JPH0316999A JP H0316999 A JPH0316999 A JP H0316999A JP 1151817 A JP1151817 A JP 1151817A JP 15181789 A JP15181789 A JP 15181789A JP H0316999 A JPH0316999 A JP H0316999A
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は送電や電力貯菰 発熱のない信号伝送また高速
の電子素子などに用いられる超電導体およびその製造方
法に関し 特に高温で超電導体となる層状複合酸化物の
超電導体薄膜に関するものである。
の電子素子などに用いられる超電導体およびその製造方
法に関し 特に高温で超電導体となる層状複合酸化物の
超電導体薄膜に関するものである。
従来の技術
従来、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−ＣＩＪ−○の複合酸化物のい
わゆる２２２３構造の超電導体力＜ ＩＩＯＫ程度の
高い臨界温度を示すことか報告されている（例え（よ
ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジ
ックス Ｍ２７＠ Ｌ２０９頁、１９８８年）。この
物質の構造は３層のＣｕ一〇層をその構造中に含む力丈
更に多層のＣｕ−○層を含む構造による更に高温の臨
界温度が期待されたしかＬ ４層のＣｕ一〇層を含むＢ
ｉ − Ｓ ｒ − Ｃ ａ −Ｃｕ−０の２２３４
構造においては臨界温度が９０Ｋに下がることが報告さ
れた（ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド
フィジックス 第２７租 Ｌ１８８３頁、 １９８８年
）。
わゆる２２２３構造の超電導体力＜ ＩＩＯＫ程度の
高い臨界温度を示すことか報告されている（例え（よ
ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジ
ックス Ｍ２７＠ Ｌ２０９頁、１９８８年）。この
物質の構造は３層のＣｕ一〇層をその構造中に含む力丈
更に多層のＣｕ−○層を含む構造による更に高温の臨
界温度が期待されたしかＬ ４層のＣｕ一〇層を含むＢ
ｉ − Ｓ ｒ − Ｃ ａ −Ｃｕ−０の２２３４
構造においては臨界温度が９０Ｋに下がることが報告さ
れた（ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド
フィジックス 第２７租 Ｌ１８８３頁、 １９８８年
）。
発明が解決しようとする課題
上述の４層構造を形戊した場一合の臨界温度の下降は
超電導転移後に関与する電子またはホールの密度の低下
によると考えられる。つまり、超電導はＣｕ−０層で起
こる力＼ それに関与する電子またはホールｌ；ＬＳｒ
−０またはＢｉ−０層の酸素欠陥などから供給されると
考えらｈｃｕ−０の層を増やしても、それをはさんでい
るＢ１−０、ＳｒＯ層からの電子またはホールの供給量
や移動しやすさを活性化しないとＣｕ−Ｏ層における電
子またはホールの密度の減少がおき、結果的に臨界温度
が低下すると名えられる（第２図参照）。
超電導転移後に関与する電子またはホールの密度の低下
によると考えられる。つまり、超電導はＣｕ−０層で起
こる力＼ それに関与する電子またはホールｌ；ＬＳｒ
−０またはＢｉ−０層の酸素欠陥などから供給されると
考えらｈｃｕ−０の層を増やしても、それをはさんでい
るＢ１−０、ＳｒＯ層からの電子またはホールの供給量
や移動しやすさを活性化しないとＣｕ−Ｏ層における電
子またはホールの密度の減少がおき、結果的に臨界温度
が低下すると名えられる（第２図参照）。
本発明（淑 このような従来技術の課題を解決すること
を目的とする。
を目的とする。
課題を解決するための手段
本発明（よ 結晶構造中に多数の周期的な段差を形戊し
それによってＣｕ−○層に容易に電子またはホールが
Ｓ ｒ − ０またはＢ］−〇層から供給されるように
するものである。
それによってＣｕ−○層に容易に電子またはホールが
Ｓ ｒ − ０またはＢ］−〇層から供給されるように
するものである。
作用
本発明は」二記の手段により、 Ｃｕ−０層の電子また
はホール密度を堆加さゼλ 超電導臨界温度を上旨さぜ
るものである。
はホール密度を堆加さゼλ 超電導臨界温度を上旨さぜ
るものである。
実施例
以下に 本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
明する。
第２図に示したように 従来の平坦な層状複合酸化物に
おいて（よ 第２図中の矢印のごとく電子またはホール
がＣｕ〜０層に供給されるた吹 多層のＣｕ−○層を含
む場合には供給が不十分となった本発明の多数の周期的
な段差Ｘを含む層状複合酸化物の結晶構造では 第１図
のごとく段差Ｘの境界において矢印のように効率的な電
子またはホールの供給がＳｒ−０またはＢ１−０層から
Ｃｕ−０層（斜線部分）に刻してなされる。
おいて（よ 第２図中の矢印のごとく電子またはホール
がＣｕ〜０層に供給されるた吹 多層のＣｕ−○層を含
む場合には供給が不十分となった本発明の多数の周期的
な段差Ｘを含む層状複合酸化物の結晶構造では 第１図
のごとく段差Ｘの境界において矢印のように効率的な電
子またはホールの供給がＳｒ−０またはＢ１−０層から
Ｃｕ−０層（斜線部分）に刻してなされる。
第ｉ図において示した層状構造の一層の間隔は約３Ａで
ある。このため一層のずれは３Ａ単位でなげればならな
い。ここで示した４層のＣｕ−０層を含む構造において
４；ｔ−１２Ａ以上のずれは境界においてのＣｕ一〇層
の連続性を完全になくしてしまうので適当でない。３Ａ
のずれにおいては４層のＣｕ−０層の内３層力＜． ６
Ａのずれでは２＃９Ａのずれでは１層か連続につながっ
ている。このつなかっている層を通して超電導電流は途
切れることなく流れる。
ある。このため一層のずれは３Ａ単位でなげればならな
い。ここで示した４層のＣｕ−０層を含む構造において
４；ｔ−１２Ａ以上のずれは境界においてのＣｕ一〇層
の連続性を完全になくしてしまうので適当でない。３Ａ
のずれにおいては４層のＣｕ−０層の内３層力＜． ６
Ａのずれでは２＃９Ａのずれでは１層か連続につながっ
ている。このつなかっている層を通して超電導電流は途
切れることなく流れる。
またこれらの境界において、Ｃａ層とＳｒ一〇層がつな
がるところでは より多くの過剰電子またはホールが形
成されると考えられ それらが第１図の矢印のように効
率よ＜Ｃｕ−０層に供給される。
がるところでは より多くの過剰電子またはホールが形
成されると考えられ それらが第１図の矢印のように効
率よ＜Ｃｕ−０層に供給される。
この結果 Ｃｕ−０層における電子またはホールの密度
が上がり、臨界潴度が上昇し？＝ 上述の境界面は周
期的に形成される必要があり、その間隔がｌμｍ以上と
なると電子またはホールの供給が不十分となる。以上の
ような臨界温度上昇の原理に関する説明は確定したもの
ではない力＼ おおむね」二連のように説明し得る。
が上がり、臨界潴度が上昇し？＝ 上述の境界面は周
期的に形成される必要があり、その間隔がｌμｍ以上と
なると電子またはホールの供給が不十分となる。以上の
ような臨界温度上昇の原理に関する説明は確定したもの
ではない力＼ おおむね」二連のように説明し得る。
このような段差Ｘを含む結晶構造は 複数の異なる物質
を蒸発源とレ それらを周期的に交換して用いることに
より薄膜の形で形戊される。段差Ｘは斜め蒸着法を用い
ることにより形戊可能である。これは蒸発源に対して基
板を斜めに置くことにより実現される。また 通常基板
として（１００）面のＭｇ○結晶が用いられる力丈 こ
れを（１００）面から３〜２０度の間でずらした面を用
いると上述の段差Ｘが得られる。
を蒸発源とレ それらを周期的に交換して用いることに
より薄膜の形で形戊される。段差Ｘは斜め蒸着法を用い
ることにより形戊可能である。これは蒸発源に対して基
板を斜めに置くことにより実現される。また 通常基板
として（１００）面のＭｇ○結晶が用いられる力丈 こ
れを（１００）面から３〜２０度の間でずらした面を用
いると上述の段差Ｘが得られる。
さらに 基板上に例えばＢｉ−０の薄膜をバッファ層と
して膜厚分布が生じるように蒸着し これを層状複合酸
化物薄膜のための基板として用いても段差Ｘを含む膜が
得られる。この場合、バッファ層を斜め蒸着しても段差
Ｘが得られる。
して膜厚分布が生じるように蒸着し これを層状複合酸
化物薄膜のための基板として用いても段差Ｘを含む膜が
得られる。この場合、バッファ層を斜め蒸着しても段差
Ｘが得られる。
これらの構造を有する複合酸化物薄膜として（よＢｊ−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ一〇やＴ Ｉ 一Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ○
を主或分とする物質が有効である。ここでは４層のＣｕ
−０層を有する場合について述べため交 更に多層のＣ
ｕ−０層を含む場合にＵ９Ａ以上の段差Ｘも許されると
考えられる。な抵 境界は第１図のごとく層に対して垂
直でもよい力交 垂直でなくても有効である。
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ一〇やＴ Ｉ 一Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ○
を主或分とする物質が有効である。ここでは４層のＣｕ
−０層を有する場合について述べため交 更に多層のＣ
ｕ−０層を含む場合にＵ９Ａ以上の段差Ｘも許されると
考えられる。な抵 境界は第１図のごとく層に対して垂
直でもよい力交 垂直でなくても有効である。
（具体的実施例）
Ｂｉ，ＳｒＣｕ，ＣａＣｕ金属を用いたマルチターゲッ
トスパッタリング装置で、 （１００）面からｌＯ度は
ずれたＭｇＯ基板を用い、Ａｒ： Ｏｓ＝５： １の
スパッタガ，Ｌ３Ｐａのガス圧を用いてスパッタ蒸着し
九 この場合、基板温度は６５０℃とした基板はターゲ
ットに対して６０度の角度で配置して斜め蒸着を行なっ
た 蒸着後に８５５℃で５時間酸素雰囲気下で熱処理し
た ターゲットと基板が平行で（１ ０ ０）ＭｇＯ基
板の場合に｛よ このＣｕ一〇層を４層含む薄膜の臨界
温度は９０Ｋであった力交 上述の（１ ０ ０）面か
らはずれたＭｇＯ基板を用いた斜め蒸着膜の場合には臨
界温度が上昇し ９３Ｋとなった 発明の効果 以上述べたように 本発明により高い臨界温度を有する
超電導薄膜が得られる。
トスパッタリング装置で、 （１００）面からｌＯ度は
ずれたＭｇＯ基板を用い、Ａｒ： Ｏｓ＝５： １の
スパッタガ，Ｌ３Ｐａのガス圧を用いてスパッタ蒸着し
九 この場合、基板温度は６５０℃とした基板はターゲ
ットに対して６０度の角度で配置して斜め蒸着を行なっ
た 蒸着後に８５５℃で５時間酸素雰囲気下で熱処理し
た ターゲットと基板が平行で（１ ０ ０）ＭｇＯ基
板の場合に｛よ このＣｕ一〇層を４層含む薄膜の臨界
温度は９０Ｋであった力交 上述の（１ ０ ０）面か
らはずれたＭｇＯ基板を用いた斜め蒸着膜の場合には臨
界温度が上昇し ９３Ｋとなった 発明の効果 以上述べたように 本発明により高い臨界温度を有する
超電導薄膜が得られる。
第１図は本発明の一実施例の多数の周期的な段差を含む
結晶構造を有するＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ○複合酸化物
薄膜の構造を示す断面模式は 第２図は従来の゛Ｃｕ−
Ｏ層を４層有するＢｉ−Ｓｒ−ＣａＣｕ一〇複合酸化物
の平坦な薄膜の構造を示す断面模式図である。
結晶構造を有するＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ○複合酸化物
薄膜の構造を示す断面模式は 第２図は従来の゛Ｃｕ−
Ｏ層を４層有するＢｉ−Ｓｒ−ＣａＣｕ一〇複合酸化物
の平坦な薄膜の構造を示す断面模式図である。
Claims (9)
- （１） 多数の周期的な段差が結晶構造中に含まれた層
状複合酸化物を備えたことを特徴とする超電導体薄膜。 - （２） 各々の段差がＣ軸方向のずれを含み、そのＣ軸
方向のずれの大きさが９Ａ以下、３Ａ以上であることを
特徴とする請求項１記載の超電導体薄膜。 - （３） 周期的な段差の間隔が１μｍ以下であることを
特徴とする請求項１記載の超電導体薄膜。 - （４） 層状複合酸化物がＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
またはＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏを基本的な構成元素
とする化合物であることを特徴とする請求項１記載の超
電導体薄膜。 - （５） 複数の異なる物質を蒸発源とし、それらを周期
的に交換して用いることにより、多数の周期的な段差を
結晶構造中に含む層状構造複合酸化物薄膜を形成するこ
とを特徴とする超電導体薄膜の製造方法。 - （６） 斜め蒸着法を用いることを特徴とする請求項５
記載の超電導体薄膜の製造方法。 - （７） 基板として用いる結晶の面を層状複合酸化物の
Ｃ軸が基板と垂直となるような方位から３度以上２０度
以下ずらしたことを特徴とする請求項５記載の超電導体
薄膜の製造方法。 - （８） 基板上に膜厚分布を有するバッファ層を形成し
、その上に前記層状複合酸化物薄膜を形成することを特
徴とする請求項５記載の超電導体薄膜の製造方法。 - （９） 基板上に斜め蒸着法により段差を含むバッファ
層を形成し、その上に前記層状複合酸化物薄膜を形成す
ることを特徴とする請求項５記載の超電導体薄膜の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151817A JPH0316999A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 超電導体薄膜及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151817A JPH0316999A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 超電導体薄膜及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0316999A true JPH0316999A (ja) | 1991-01-24 |
Family
ID=15526964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1151817A Pending JPH0316999A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 超電導体薄膜及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0316999A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005290528A (ja) * | 2004-04-05 | 2005-10-20 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | サファイア基板上高臨界面電流超電導酸化物薄膜及びその作製方法 |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP1151817A patent/JPH0316999A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005290528A (ja) * | 2004-04-05 | 2005-10-20 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | サファイア基板上高臨界面電流超電導酸化物薄膜及びその作製方法 |
| JP4625922B2 (ja) * | 2004-04-05 | 2011-02-02 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | サファイア基板上高臨界面電流超電導酸化物薄膜及びその作製方法 |
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