JPH03197303A - 酸化物超電導薄膜の作製方法 - Google Patents
酸化物超電導薄膜の作製方法Info
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- JPH03197303A JPH03197303A JP1336974A JP33697489A JPH03197303A JP H03197303 A JPH03197303 A JP H03197303A JP 1336974 A JP1336974 A JP 1336974A JP 33697489 A JP33697489 A JP 33697489A JP H03197303 A JPH03197303 A JP H03197303A
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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)
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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、酸化物超電導薄膜の作製方法に関する。より
詳細には、高品質な酸化物超電導薄膜を作製する方法に
関する。
詳細には、高品質な酸化物超電導薄膜を作製する方法に
関する。
従来の技術
Ｙ １ Ｂａ２Ｃｕｓ Ｏｔ−ｘ系、Ｂｉ２５ｒ２Ｃａ
、Ｃｕ、 ０１１系およびＴ１２Ｂａ２ＣａａＣｕｓ
Ｏ，系の各酸化物超電導体は、臨界温度が高く、実用化
が有望と考えられている。
、Ｃｕ、 ０１１系およびＴ１２Ｂａ２ＣａａＣｕｓ
Ｏ，系の各酸化物超電導体は、臨界温度が高く、実用化
が有望と考えられている。
これらの酸化物超電導体を、ジョセフソン素子、超電導
トランジスタ等の電子デバイスに応用するためには、薄
膜化することが必須である。
トランジスタ等の電子デバイスに応用するためには、薄
膜化することが必須である。
酸化物超電導体の薄膜作製方法としては、真空蒸着法、
ＭＢＥ法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等が検討されて
いる。特にスパッタリング法は比較的簡便であり、且つ
真空蒸着に比べると酸素分圧の高い状態で成膜できる。
ＭＢＥ法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等が検討されて
いる。特にスパッタリング法は比較的簡便であり、且つ
真空蒸着に比べると酸素分圧の高い状態で成膜できる。
そのため、超電導特性が良好な薄膜を作製し易く、ひろ
く酸化物超電導体の薄膜化の手法として用いられてきた
。
く酸化物超電導体の薄膜化の手法として用いられてきた
。
具体的に、酸化物超電導体をスパッタリング法で薄膜化
する手順の一例を簡単に説明する。まず、成膜しようと
する酸化物超電導体の構成元素が、スパッタ効率を考慮
した組成で含まれるターゲットを作製する。一般的には
、このターゲットは酸化物である。次にこのターゲット
を電極として、アルゴンおよび酸素を含む雰囲気でスパ
ッタリングし、４００〜８００℃程度に加熱したＭｇＯ
または５ｒＴｉＯ，等の基板上に薄膜を形成する。必要
に応じて成膜しただけの薄膜に大気圧等の酸素雰囲気で
熱処理を施して、酸素を供給し超電導体化する。
する手順の一例を簡単に説明する。まず、成膜しようと
する酸化物超電導体の構成元素が、スパッタ効率を考慮
した組成で含まれるターゲットを作製する。一般的には
、このターゲットは酸化物である。次にこのターゲット
を電極として、アルゴンおよび酸素を含む雰囲気でスパ
ッタリングし、４００〜８００℃程度に加熱したＭｇＯ
または５ｒＴｉＯ，等の基板上に薄膜を形成する。必要
に応じて成膜しただけの薄膜に大気圧等の酸素雰囲気で
熱処理を施して、酸素を供給し超電導体化する。
また、薄膜の組成を正確に制御する目的で、複数のそれ
ぞれ異なる単一の酸化物のターゲットを使用してスパッ
タリングすることもある。
ぞれ異なる単一の酸化物のターゲットを使用してスパッ
タリングすることもある。
発明が解決しようとする課題
上述のような、電子デバイスに使用するためには、単結
晶で、かつ平滑性に優れた酸化物超電導薄膜が好ましい
。
晶で、かつ平滑性に優れた酸化物超電導薄膜が好ましい
。
しかしながら、従来の方法では、成膜後に酸素雰囲気中
で高温（９００℃前後）の熱処理を行わないと、超電導
特性のよい酸化物超電導薄膜が得られなかった。この熱
処理を行う前の薄膜を空気に曝すことは好ましくなく、
また、高温での熱処理により、基板元素の拡散が起こる
ため、酸化物超電導薄膜の基板近傍の部分はその超電導
特性が劣化する。さらに、成膜工程から熱処理工程の間
の搬送は煩雑でもあり、工程数も多く、それに伴い得ら
れる薄膜の超電導特性も安定しなかった。
で高温（９００℃前後）の熱処理を行わないと、超電導
特性のよい酸化物超電導薄膜が得られなかった。この熱
処理を行う前の薄膜を空気に曝すことは好ましくなく、
また、高温での熱処理により、基板元素の拡散が起こる
ため、酸化物超電導薄膜の基板近傍の部分はその超電導
特性が劣化する。さらに、成膜工程から熱処理工程の間
の搬送は煩雑でもあり、工程数も多く、それに伴い得ら
れる薄膜の超電導特性も安定しなかった。
そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し
て、結晶性のよい、高品質な酸化物超電導薄膜を成膜後
の熱処理なく作製可能な方法を提供することにある。
て、結晶性のよい、高品質な酸化物超電導薄膜を成膜後
の熱処理なく作製可能な方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
本発明に従うと、酸化物超電導薄膜をマグネトロンスパ
ッタリング法で作製する方法において、ターゲット上の
磁場強度を５０〜１５０ガウスにすることを特徴とする
酸化物超電導薄膜の作製方法が提供される。
ッタリング法で作製する方法において、ターゲット上の
磁場強度を５０〜１５０ガウスにすることを特徴とする
酸化物超電導薄膜の作製方法が提供される。
詐ユ
本発明の方法は、マグネトロンスパッタリング法で酸化
物超電導薄膜を作製する場合に、一般のマグネトロンス
パッタリング法よりも磁場を弱くするところにその主要
な特徴がある。すなわち、通常マグネトロンスパッタリ
ング法では、ターゲット上での磁場強度を約２００ガウ
ス以上にしてスパッタリングを行う。それに対し、本発
明の方法では、ターゲット上での磁場強度を５０ガウス
以上１５０ガウス以下、好ましくは１００ガウス以下と
する。
物超電導薄膜を作製する場合に、一般のマグネトロンス
パッタリング法よりも磁場を弱くするところにその主要
な特徴がある。すなわち、通常マグネトロンスパッタリ
ング法では、ターゲット上での磁場強度を約２００ガウ
ス以上にしてスパッタリングを行う。それに対し、本発
明の方法では、ターゲット上での磁場強度を５０ガウス
以上１５０ガウス以下、好ましくは１００ガウス以下と
する。
本発明の方法では、成膜速度を遅くするために磁場を弱
くする。酸化物超電導体は、一般に低い成膜速度で成膜
すると、結晶性のよい高品質の薄膜が得られる。しかし
ながら、通常のマグネトロンスパッタリング法において
は、成膜速度を遅くするためには、投入する高周波電力
を小さくしなければならない。この場合、得られる酸化
物超電導薄膜は、結晶性は優れるものの酸素不足の薄膜
となる。従って、成膜しただけでは超電導特性があまり
よくないため、前述の９００℃前後での熱処理を行わな
ければならない。これは、高周波電力を小さくすると、
発生するプラズマの強度が弱くなり、゛十分な酸素を含
んだ高品質な酸化物超電導薄膜ができる際の反応に最も
寄与していると考えられているラジカルな酸素（０°）
が不足するからである。
くする。酸化物超電導体は、一般に低い成膜速度で成膜
すると、結晶性のよい高品質の薄膜が得られる。しかし
ながら、通常のマグネトロンスパッタリング法において
は、成膜速度を遅くするためには、投入する高周波電力
を小さくしなければならない。この場合、得られる酸化
物超電導薄膜は、結晶性は優れるものの酸素不足の薄膜
となる。従って、成膜しただけでは超電導特性があまり
よくないため、前述の９００℃前後での熱処理を行わな
ければならない。これは、高周波電力を小さくすると、
発生するプラズマの強度が弱くなり、゛十分な酸素を含
んだ高品質な酸化物超電導薄膜ができる際の反応に最も
寄与していると考えられているラジカルな酸素（０°）
が不足するからである。
従って、本発明の方法では、プラズマ強度を小さくせず
、十分な量００″を発生させて、なおかつ成膜速度を遅
（するために、磁場を弱くする。
、十分な量００″を発生させて、なおかつ成膜速度を遅
（するために、磁場を弱くする。
しかしながら、ある程度以上磁場を弱くしてもその効果
は変わらず、成膜速度が遅過ぎて、実用性が失われるだ
けである。そこで本発明の方法では、磁場の強度を５０
〜１５０ガウスとした。
は変わらず、成膜速度が遅過ぎて、実用性が失われるだ
けである。そこで本発明の方法では、磁場の強度を５０
〜１５０ガウスとした。
以下、本発明を実施例により、さらに詳しく説明するが
、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎず、本発明
の技術的範囲をなんら制限するものではない。
、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎず、本発明
の技術的範囲をなんら制限するものではない。
実施例
本発明の方法で、Ｙ １ Ｂａ２Ｃｕ３０ ｑ−８酸化
物超電導薄膜およびＢｔ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕｓ Ｏｘ酸
化物超電導薄膜を作製した。
物超電導薄膜およびＢｔ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕｓ Ｏｘ酸
化物超電導薄膜を作製した。
実施例Ｉ
Ｙ、ＢａおよびＣｕを原子比１：２：４．５で含む焼結
体をターゲットに用いて、Ｙ Ｉ Ｂａ２Ｃｕ、Ｏｖ−
ｘ酸化物超電導薄膜を作製した。ターゲット上における
磁場強度を、それぞれ３０．５０．７０．１００．１２
０、１５０．２００ガウスとして、成膜を行った。磁場
強度以外のスパッタ条件を以下に示す。
体をターゲットに用いて、Ｙ Ｉ Ｂａ２Ｃｕ、Ｏｖ−
ｘ酸化物超電導薄膜を作製した。ターゲット上における
磁場強度を、それぞれ３０．５０．７０．１００．１２
０、１５０．２００ガウスとして、成膜を行った。磁場
強度以外のスパッタ条件を以下に示す。
基板 ＭｇＯ
基板温度 ６００℃
Ｒ，Ｆ電力密度 ２．５ Ｗ ／ ｃｕｔ基板ターゲッ
ト間距離 ３５ ｍｍ スパッタリングガス Ａｒ ８ ＳＣＣＭｏ ２ ４
５ＣＣＵ 圧力 ５ Ｘｌ０−２Ｔｏｒｒ 膜厚 ３０００人 薄膜形成後に熱処理は行わず、超電導特性を測定した。
ト間距離 ３５ ｍｍ スパッタリングガス Ａｒ ８ ＳＣＣＭｏ ２ ４
５ＣＣＵ 圧力 ５ Ｘｌ０−２Ｔｏｒｒ 膜厚 ３０００人 薄膜形成後に熱処理は行わず、超電導特性を測定した。
測定結果と磁場強度との関係を以下の第１表に示す。
第１表
実施例２
Ｂ＋、 Ｓｒ、 ＣａおよびＣｕを原子比２：２：２：
３で含む焼結体をターゲットに用いて、Ｂｉ２Ｓｒ、ｃ
ａ２Ｃυ３０に酸化物超電導薄膜を作製した。ターゲッ
ト上における磁場強度を、それぞれ３０．５０．７０．
１００ 、１２０ 。
３で含む焼結体をターゲットに用いて、Ｂｉ２Ｓｒ、ｃ
ａ２Ｃυ３０に酸化物超電導薄膜を作製した。ターゲッ
ト上における磁場強度を、それぞれ３０．５０．７０．
１００ 、１２０ 。
１５０．２００ガウスとして、成膜を行った。磁場強度
以外のスパッタ条件を以下に示す。
以外のスパッタ条件を以下に示す。
基板 ＭｇＯ
基板温度 ７５０℃
ＲＦ、電力密度 ２．５Ｗ／ｃｕｔ
基板タ一ゲツト間距離 ３５ ａ＋ｍ
スパッタリングガス Ａｒ ８ＳＣＣＭ○２４ＳＣＣ
Ｍ 圧力 ５ Ｘｌ０−’Ｔｏｒｒ 膜厚 ２０００人 薄膜形成後、実施例１と同様熱処理は行わず、超電導特
性を測定した。測定結果と磁場強度との関係を以下の第
２表に示す。
Ｍ 圧力 ５ Ｘｌ０−’Ｔｏｒｒ 膜厚 ２０００人 薄膜形成後、実施例１と同様熱処理は行わず、超電導特
性を測定した。測定結果と磁場強度との関係を以下の第
２表に示す。
この結果、本発明の方法に従って、磁場強度を小さくし
、遅い成膜速度で成膜した酸化物超電導薄膜は、成膜後
に熱処理を行わなくても優れた超電導特性を有すること
がわかる。
、遅い成膜速度で成膜した酸化物超電導薄膜は、成膜後
に熱処理を行わなくても優れた超電導特性を有すること
がわかる。
発明の詳細
な説明したように、本発明の方法に従うと、従来よりも
少ない工程で、高品質の酸化物超電導薄膜が作製可能で
ある。また、本発明の方法は、従来の方法で用いた装置
をそのまま使用することができる。従って、本発明によ
り高品質の酸化物超電導薄膜の生産コストも低減される
。
少ない工程で、高品質の酸化物超電導薄膜が作製可能で
ある。また、本発明の方法は、従来の方法で用いた装置
をそのまま使用することができる。従って、本発明によ
り高品質の酸化物超電導薄膜の生産コストも低減される
。
Claims (1)
- 酸化物超電導薄膜をマグネトロンスパッタリング法で作
製する方法において、ターゲット上の磁場強度を５０〜
１５０ガウスにすることを特徴とする酸化物超電導薄膜
の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1336974A JPH03197303A (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 酸化物超電導薄膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1336974A JPH03197303A (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 酸化物超電導薄膜の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03197303A true JPH03197303A (ja) | 1991-08-28 |
Family
ID=18304321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1336974A Pending JPH03197303A (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 酸化物超電導薄膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03197303A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113802103A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-17 | 西南科技大学 | 一种自支撑金属钨薄膜及其制备方法与应用 |
-
1989
- 1989-12-26 JP JP1336974A patent/JPH03197303A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113802103A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-17 | 西南科技大学 | 一种自支撑金属钨薄膜及其制备方法与应用 |
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