JPH03261608A - 高温超電導薄膜の作製方法 - Google Patents
高温超電導薄膜の作製方法Info
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- JPH03261608A JPH03261608A JP2058513A JP5851390A JPH03261608A JP H03261608 A JPH03261608 A JP H03261608A JP 2058513 A JP2058513 A JP 2058513A JP 5851390 A JP5851390 A JP 5851390A JP H03261608 A JPH03261608 A JP H03261608A
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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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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、高温超電導薄膜の作製方法に関する。
より詳細には、結晶性および電気特性の優れた高温超電
導薄膜および作製方法に関する。
導薄膜および作製方法に関する。
従来の技術
Ｙ −Ｂａ−Ｃｕ−○系、Ｂｉ −３ｒ −Ｃａ−Ｃｕ
−○系およびＴＩ −Ｂａ −Ｃａ−Ｃｕ−〇系の各酸
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。
−○系およびＴＩ −Ｂａ −Ｃａ−Ｃｕ−〇系の各酸
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。
一方、酸化物超電導体は、その超電導特性に異方性のあ
ることが知られており、特に、絶品のＣ軸に垂直な方向
の超電導臨界電流密度が大きい。
ることが知られており、特に、絶品のＣ軸に垂直な方向
の超電導臨界電流密度が大きい。
従来、薄膜の表面に平行な方向に大きい電流を流すこと
ができる、Ｃ軸配向の酸化物超電導体薄膜を作製する研
究が多く行われてきた。その結果、スパッタリング法、
蒸着法、レーザアブレーション法等の方法で、良質なＣ
軸配向の酸化物超電導体の単結晶薄膜が得られている。
ができる、Ｃ軸配向の酸化物超電導体薄膜を作製する研
究が多く行われてきた。その結果、スパッタリング法、
蒸着法、レーザアブレーション法等の方法で、良質なＣ
軸配向の酸化物超電導体の単結晶薄膜が得られている。
発明が解決しようとする課題
上記の酸化物超電導体は、コヒーレンス長にも異方性が
あり、ａ軸方向のコヒーレンス長は、Ｃ軸方向のコヒー
レンス長よりも長い（Ｃ軸方向のコヒーレンス長：数人
、ａ軸方向のコヒーレンス長：１０数人）。従って、酸
化物超電導体をエレクトロニクスに応用する、例えばジ
ョセフソン接合を作製するためには、コヒーレンス長の
よす長イａ＠配向の薄膜が必要とされている。
あり、ａ軸方向のコヒーレンス長は、Ｃ軸方向のコヒー
レンス長よりも長い（Ｃ軸方向のコヒーレンス長：数人
、ａ軸方向のコヒーレンス長：１０数人）。従って、酸
化物超電導体をエレクトロニクスに応用する、例えばジ
ョセフソン接合を作製するためには、コヒーレンス長の
よす長イａ＠配向の薄膜が必要とされている。
ａＨｉ配向の酸化物超電導薄膜を、例えばスパッタリン
グ法で作製するには、Ｃ軸配向の酸化物超電導薄膜を作
製する場合より、基板温度を数１０℃低くすればよいこ
とがわかっている。ところが、この基板温度は低過ぎて
、この基板温度で成膜すると、薄膜を構成する酸化物超
電導体の結晶性が悪く、また、結晶に酸素が十分に供給
されない。
グ法で作製するには、Ｃ軸配向の酸化物超電導薄膜を作
製する場合より、基板温度を数１０℃低くすればよいこ
とがわかっている。ところが、この基板温度は低過ぎて
、この基板温度で成膜すると、薄膜を構成する酸化物超
電導体の結晶性が悪く、また、結晶に酸素が十分に供給
されない。
従って、従来の方法で作製されたａ軸配向の酸化物超電
導薄膜の電気特性は良好ではなかった。また、スパッタ
リング法以外の方法では、基板温度をコントロールして
も、ａ軸配向の酸化物超電導薄膜を作製することが困難
であった。
導薄膜の電気特性は良好ではなかった。また、スパッタ
リング法以外の方法では、基板温度をコントロールして
も、ａ軸配向の酸化物超電導薄膜を作製することが困難
であった。
真空蒸着法は、薄膜の組成制御が容易であり、大面積の
薄膜を作製可能で、成膜速度が速い等のメリットが多く
、上記のａ軸配向の酸化物超電導薄膜を真空蒸着法で作
製することが要請されていた。
薄膜を作製可能で、成膜速度が速い等のメリットが多く
、上記のａ軸配向の酸化物超電導薄膜を真空蒸着法で作
製することが要請されていた。
従って、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
して、電気的特性の優れたａ軸配向の酸化物超電導体に
よる高温超電導薄膜の真空蒸着法による作製方法を提供
することにある。
して、電気的特性の優れたａ軸配向の酸化物超電導体に
よる高温超電導薄膜の真空蒸着法による作製方法を提供
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、酸化物超電導体による高温超電導薄膜
を真空蒸着法で作製する方法において、予め作製したａ
軸配向の酸化物超電導体上に成膜を行い、ａ軸配向の酸
化物超電導薄膜を作製することを特徴とする高温超電導
薄膜の作製方法が提供される。
を真空蒸着法で作製する方法において、予め作製したａ
軸配向の酸化物超電導体上に成膜を行い、ａ軸配向の酸
化物超電導薄膜を作製することを特徴とする高温超電導
薄膜の作製方法が提供される。
本発明の方法においては、前記ａ軸配向の酸化物超電導
体が、スパッタリング法で作製された薄膜であることが
好ましい。本発明では、スパッタリング法とは広義の意
味であり、ＤＣスパッタリング法、ＲＦスパッタリング
法、ＲＦノマグトロンスパッタリング法等が含まれる。
体が、スパッタリング法で作製された薄膜であることが
好ましい。本発明では、スパッタリング法とは広義の意
味であり、ＤＣスパッタリング法、ＲＦスパッタリング
法、ＲＦノマグトロンスパッタリング法等が含まれる。
作用
本発明の方法は、高温超電導薄膜を真空蒸着法で作製す
る場合に、予め作製したａ軸配向の酸化物超電導体上に
、酸化物超電導体の薄膜を成膜し、ａ軸配向の高温超電
導薄膜を作製するところにその主要な特徴がある。本発
明の方法では、上記ａ軸配向の酸化物超電導体は、スパ
ッタリング法で作製したａ軸配向の酸化物超電導薄膜で
あることが好ましい。
る場合に、予め作製したａ軸配向の酸化物超電導体上に
、酸化物超電導体の薄膜を成膜し、ａ軸配向の高温超電
導薄膜を作製するところにその主要な特徴がある。本発
明の方法では、上記ａ軸配向の酸化物超電導体は、スパ
ッタリング法で作製したａ軸配向の酸化物超電導薄膜で
あることが好ましい。
本発明の好ましい態様によれば、ＭｇＯ１ＳｒＴｉＣｈ
、ＬａＡ １０３、ＬａＧａ○３、ＹＳＺ等の酸化物単
結晶基板上に、ＲＦノマグトロンスパッタリング法で、
２０〜数１００ＯＡの厚さの下地となるａ軸配向の酸化
物超電導薄膜を作製する。ａ軸配向の酸化物超電導薄膜
を作製するには、Ｃ軸配向の酸化物超電導薄膜を成長さ
せる場合より数１０℃低い基板温度で成膜を行えばよい
。
、ＬａＡ １０３、ＬａＧａ○３、ＹＳＺ等の酸化物単
結晶基板上に、ＲＦノマグトロンスパッタリング法で、
２０〜数１００ＯＡの厚さの下地となるａ軸配向の酸化
物超電導薄膜を作製する。ａ軸配向の酸化物超電導薄膜
を作製するには、Ｃ軸配向の酸化物超電導薄膜を成長さ
せる場合より数１０℃低い基板温度で成膜を行えばよい
。
このようにして作製したａ軸配向の酸化物超電導薄膜を
下地として、この上に真空蒸着法で酸化物超電導薄膜を
作製する。この場合基板温度は、従来Ｃ軸配向の酸化物
超電導薄膜を成膜していた温度とする。この基板温度で
成膜を行っても、下地がａ軸配向の酸化物超電導薄膜な
ので、得られる高温超電導薄膜は、ａ軸配向となる。ま
た、この基板温度で作製した高温超電導薄膜は、結晶性
がよく、酸素が十分に取り込まれた高品質の薄膜となる
。
下地として、この上に真空蒸着法で酸化物超電導薄膜を
作製する。この場合基板温度は、従来Ｃ軸配向の酸化物
超電導薄膜を成膜していた温度とする。この基板温度で
成膜を行っても、下地がａ軸配向の酸化物超電導薄膜な
ので、得られる高温超電導薄膜は、ａ軸配向となる。ま
た、この基板温度で作製した高温超電導薄膜は、結晶性
がよく、酸素が十分に取り込まれた高品質の薄膜となる
。
本発明の方法は、各種の酸化物超電導体の薄膜化に応用
できるが、特にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物超電導体お
よびＢｉ −５ｒ−Ｃａ −Ｃｕ −０系酸化物超電導
体に有効である。
できるが、特にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物超電導体お
よびＢｉ −５ｒ−Ｃａ −Ｃｕ −０系酸化物超電導
体に有効である。
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
本発明の方法と、従来の方法でａ軸配向の酸化物超電導
体による高温超電導薄膜を作製した。第１図に本発明の
方法で作製された高温超電導薄膜の断面の概念図を示す
。
体による高温超電導薄膜を作製した。第１図に本発明の
方法で作製された高温超電導薄膜の断面の概念図を示す
。
本発明の方法では、最初に１．Ｉｇ○（１００）単結晶
基板３上にＲＦマグネトロンスパッタリング法で、下地
となるａ軸配向の酸化物超電導薄膜１を作製した。この
下地の酸化物超電導薄膜上に真空蒸着法で、さらに成膜
を行い高温超電導薄膜２を作製した。
基板３上にＲＦマグネトロンスパッタリング法で、下地
となるａ軸配向の酸化物超電導薄膜１を作製した。この
下地の酸化物超電導薄膜上に真空蒸着法で、さらに成膜
を行い高温超電導薄膜２を作製した。
実施例１
ターゲットに、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕの原子比が１：２：３で
ある焼結体を使用して、下地となるａ軸配向の酸化物超
電導薄膜を作製した。下地の酸化物超電導薄膜の作製条
件を以下の第１表に示す。
ある焼結体を使用して、下地となるａ軸配向の酸化物超
電導薄膜を作製した。下地の酸化物超電導薄膜の作製条
件を以下の第１表に示す。
第１表
次に、この下地の酸化物超電導薄膜上に、さらに酸化物
超電導薄膜を、真空蒸着法で連続して成膜した。蒸着源
は、金属Ｙ、金属Ｂａおよび金属Ｃｕで、薄膜でのＹ：
Ｂａ：Ｃｕの組成が原子比で１：２：３になるように成
膜を行った。成膜条件を以下の第２表に示す。
超電導薄膜を、真空蒸着法で連続して成膜した。蒸着源
は、金属Ｙ、金属Ｂａおよび金属Ｃｕで、薄膜でのＹ：
Ｂａ：Ｃｕの組成が原子比で１：２：３になるように成
膜を行った。成膜条件を以下の第２表に示す。
第２表
実施例２
ターゲットに８＋ ：Ｓｒ ：Ｃａ ：Ｃｕの原子比が
２：２：２：３である焼結体を使用し、下地となるａ軸
配向の酸化物超電導薄膜を作製した。下地の酸化物超電
導薄膜の作製条件を以下の第３表に示す。
２：２：２：３である焼結体を使用し、下地となるａ軸
配向の酸化物超電導薄膜を作製した。下地の酸化物超電
導薄膜の作製条件を以下の第３表に示す。
第３表
成膜後、高温超電導薄膜の超電導特性を測定したところ
、Ｔｃは８９にであった。
、Ｔｃは８９にであった。
また、ＲＨＥＥＤによると、本発明の方法で作製した膜
には、入射ビームと直角な方向にＣ軸方向の長周期構造
があられれた。
には、入射ビームと直角な方向にＣ軸方向の長周期構造
があられれた。
次に、この下地の酸化物超電導薄膜上に、さらに酸化物
超電導薄膜を、真空蒸着法で連続して成膜した。蒸着源
は、金属Ｂ１、金属Ｓｒ、金ＲＣａおよび金属Ｃｕで、
薄膜でのＢｉ ：Ｓｒ ：Ｃａ ：Ｃｕの組成が原子比
で２：２：２：３になるように成膜を行った。
超電導薄膜を、真空蒸着法で連続して成膜した。蒸着源
は、金属Ｂ１、金属Ｓｒ、金ＲＣａおよび金属Ｃｕで、
薄膜でのＢｉ ：Ｓｒ ：Ｃａ ：Ｃｕの組成が原子比
で２：２：２：３になるように成膜を行った。
成膜条件をゑ下の第４表に示す。
第４表
成膜後、高温超電導薄膜の超電導特性を測定したところ
、Ｔｃは、１０１にであった。
、Ｔｃは、１０１にであった。
また、ＲＨＥＥＤによると、本発明の方法で作製した膜
には、入射ビームと直角な方向にＣ軸方向の長周期構造
があられれた。
には、入射ビームと直角な方向にＣ軸方向の長周期構造
があられれた。
上記のように、本発明の方法で成膜した高温超電導薄膜
は優れた特性を有する。
は優れた特性を有する。
発明の効果
本発明の方法に従うと、従来不可能であった真空蒸着法
で、ａ軸配向の高温超電導薄膜を作製することが可能に
なる。本発明の方法で作製されたａ軸配向の高温超電導
薄膜は、結晶性１こ優れ、電気的特性も良好である。ま
た、特にａ軸配向であるので、ジョセフソン素子等の電
子デバイスを作製するのに有効である。
で、ａ軸配向の高温超電導薄膜を作製することが可能に
なる。本発明の方法で作製されたａ軸配向の高温超電導
薄膜は、結晶性１こ優れ、電気的特性も良好である。ま
た、特にａ軸配向であるので、ジョセフソン素子等の電
子デバイスを作製するのに有効である。
第１図は、本発明の方法により作製される高温超電導薄
膜の断面の概念図である。 〔主な参照番号〕 １・・・下地超電導薄膜、 ２・・・上層超電導膜、 ３・・・基板
膜の断面の概念図である。 〔主な参照番号〕 １・・・下地超電導薄膜、 ２・・・上層超電導膜、 ３・・・基板
Claims (2)
- （１）酸化物超電導体による高温超電導薄膜を真空蒸着
法で作製する方法において、予め作製したａ軸配向の酸
化物超電導体上に成膜を行い、ａ軸配向の酸化物超電導
薄膜を作製することを特徴とする高温超電導薄膜の作製
方法。 - （２）前記ａ軸配向の酸化物超電導体が、スパッタリン
グ法で作製された薄膜であることを特徴とする請求項１
に記載の高温超電導薄膜の作製方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2058513A JPH03261608A (ja) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | 高温超電導薄膜の作製方法 |
| CA002037795A CA2037795C (en) | 1990-03-09 | 1991-03-08 | Process for preparing high-temperature superconducting thin films |
| EP91400661A EP0446145B1 (en) | 1990-03-09 | 1991-03-11 | Process for preparing high-temperature superconducting thin films |
| DE69115957T DE69115957T2 (de) | 1990-03-09 | 1991-03-11 | Verfahren zum Herstellen hochtemperatursupraleitender Dünnschichten |
| US07/668,263 US5151408A (en) | 1990-03-09 | 1991-03-11 | Process for preparing a-axis oriented high-temperature superconducting thin films |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2058513A JPH03261608A (ja) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | 高温超電導薄膜の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03261608A true JPH03261608A (ja) | 1991-11-21 |
Family
ID=13086511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2058513A Pending JPH03261608A (ja) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | 高温超電導薄膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03261608A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05147946A (ja) * | 1991-12-02 | 1993-06-15 | Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | ＢｉＳｒＣａＣｕＯ系超電導膜の製造方法 |
-
1990
- 1990-03-09 JP JP2058513A patent/JPH03261608A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05147946A (ja) * | 1991-12-02 | 1993-06-15 | Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | ＢｉＳｒＣａＣｕＯ系超電導膜の製造方法 |
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