JPH0347959A - 有機超伝導薄膜 - Google Patents

有機超伝導薄膜

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JPH0347959A
JPH0347959A JP1181322A JP18132289A JPH0347959A JP H0347959 A JPH0347959 A JP H0347959A JP 1181322 A JP1181322 A JP 1181322A JP 18132289 A JP18132289 A JP 18132289A JP H0347959 A JPH0347959 A JP H0347959A
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thin film
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JP1181322A
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Masafumi Hongo
雅史 本郷
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明は超伝導材料特に有機系超伝導材料の薄膜に関す
るものであります。
「従来の技術ｊ １９７３年にＴＰＴ−ＴＣＮＱと呼ばれる有機物質が金
属の性質を持つことが発見されて以来、有機物質の電気
伝導に関し種々の開発が行われ、現在では数十種類に及
ぶ有機超伝導体が開発されている。これらは最高でもＩ
ＯＫ程度でしか超伝導性を示していないが、発明されて
から臨界温度の上昇が急激であること、基幹材料の合成
が容易であることにより、注目を浴びている。
このような有機超伝導体はバルク状態（小さな結晶の集
合体）であることが多く、このような有機超伝導体では
電気、電子分野での応用が難しく有機超伝導薄膜の登場
が望まれていた。
現在、様々な形で薄膜作成が試みられているが超伝導性
を得るまでにいたっていない。
例えば有機超伝導物質を加熱ヒーター等を用いて蒸発さ
せて、被形成面上にて再結晶する方法が試みられている
。この方法によって作成された膜は、出発材料の結晶と
は構造が異なる又は分子の組成が異なる物であることが
多く実用的ではなかった。
これは−膜内に有機超伝導物質の融点が低く、熱に弱い
ことに起因する。そのため有機超伝導体は蒸発後すぐに
分解し、その分子構造が破壊されてしまうためであった
。
「発明の目的」 本発明は前述の如き問題点を解決するものであり、有機
超伝導薄膜を提供することを目的とする。
「発明の構成」 本発明は、有機の超伝導体薄膜を実現するために物理的
な気相法を用い、この物理的な気相法を実現するエネル
ギーとしては高エネルギーを有しており、有機の錯体化
合物を瞬時に加熱できる物を用いる。そのエネルギー源
としてはレーザー光、又は通常の可視、紫外光等を光学
系を用いて集光した光等を適用することができる。
以下にレーザー光を用いた場合の例を示して本発明を説
明する。
有機超伝導体の融点は上記の半導体や絶縁体のそれより
は非常に低く、レーザーを用いた物理的な蒸着にはあま
り向かないように思われるが、加熱が非常に短時間であ
るため有機錯体の分子構造が破壊されず、基本的な分子
構造を保持したまま基板上に積層され膜が形成されてい
くため配向性の良い形で膜が形成される。
また、レーザー光のビーム寸法が光学系によって調整可
能なため、出発材料全体を加熱せず必要な部分のみを加
熱蒸発させることができる。
蒸着の装置内の概略を第１図および第２図に示す。第１
図は出発材料である有機錯体ターゲットを１つにした場
合で、第２図（ａ）、（ｂ）はターゲットを２つにした
場合を示す。１はターゲット　２は基板、３はレーザー
光導入窓、そしてレーザー光をターゲットに対し照射し
基板２の上に蒸着膜を形成する。第１及び第２図では零
゛来装置に必要な排気系、ガス導入系、その他について
は省略しである。
レーザー光としてはＮｂ−ＹＡＧもしくはＣＯ２ガスレ
ーザー等赤外線の領域のレーザーまたはＫｒＦ、ＸｅＣ
１等の紫外光領域のエキシマレーザ−を用いればよい。
すなわち、ターゲットの必要な部分のみを瞬時に加熱で
きるものであればよい。この時連続光を使うよりパルス
光を用いる方がよい。または連続光を用いてもターゲッ
トに照射する際にシャッター、チョッパー等を用いてパ
ルス光と実質的に同一としてもよい。なぜなら加熱時間
が短いほどターゲットにおける分子構造の破壊が少ない
と考えられるからである。レーザー照射によるターゲッ
トの加熱時間がミリ秒以下になるようにパルス幅又は照
射時間幅を決定する。
蒸着の際、有機物の分解温度が低いため、レーザーの出
力は極力落としてやる必要がある。例えばエネルギー密
度として２００’ｍＪ／ｃｍ２以下で使用する。このと
き有機物のターゲットの表面は１００°Ｃから４００°
Ｃの範囲となるようにする。
ターゲットの表面温度は照射する光のエネルギー量、照
射時間のみで調整するのではなくターゲットの裏面より
冷媒を用いて冷却して調整する。本発明の場合、ターゲ
ットが熱くなると有機錯体が分解するので、液体窒素等
で過冷却状態にして、高エネルギーを持つ光をパルス状
に照射して、必要な部分のみを加熱蒸発させて成膜すれ
ばよい。
ターゲットは１ケもしくは２ケ以上とする。例えば有機
錯体の分子構造（Ａ十Ｂ）が平面構造として安定な物質
の場合はターゲットを１つとして、逆に構造Ａ＋Ｂが分
子状態で不安定でＡとＢに分かれてしまう場合は１つの
ビームに対して交互にターゲットをかえるか、もしくは
２本のビームを用いて同時蒸着を行う。これは有機超伝
導体に特有の鎖状構造を、徐々に積層させる際に非常に
有利である。なお上記の有機錯体の分子構造のうちＡは
超伝導電流が流れる主構造の部分を表し、Ｂはキャリア
を作る等の派生的な役割をしている主構造の側面に位置
する部分を示す。　雰囲気としてのガス（Ａｒ、Ｎ２，
０２等）は必要に応じて使用する。真空度としてガスを
用いない場合１０３〜１Ｏ−７Ｔｏｒｒ、雰囲気ガスを
使用した場合２００〜１０−’Ｔｏ　ｒ　ｒとする。　
基板は加熱を行うが温度は低くする。使用する材料によ
ってまちまちだがいずれの場合も有機超伝導物質の分解
温度直下からその１００“Ｃ下までの範囲とする。
基板加熱は基板上で膜が積層されて成膜されるために必
要であり、また温度が高すぎると成膜された有ｉａ薄膜
が分解してしまい注意を要する。またデポジションのＲ
ａｔｅは遅い方が膜質の上で均一のものができる。
「実施例１」 本実施例では（Ｂ　Ｅ　Ｄ　Ｔ　　Ｔ　Ｔ　Ｆ　）　２
　Ｉ　３薄膜を作成する場合を示す。このＢＥＤＴ−Ｔ
ＴＦの分解温度は２４８°Ｃである。そのためターゲッ
トは２５０　’Ｃ以上に上昇しないように冷却を行った
。またレーザビーＪ、は直径１５０μｍの寸法に光学系
にて集光されている。
装置は第１図（ａ）のような構成をとる。基板にはＳｌ
を用いて、ヒーターによる直接の基板加熱を行う。また
基板温度は銅コンスタンクン等の熱電対で測定する。成
膜時の温度は１】０°Ｃ〜１７０°Ｃの範囲とする。や
や低めであるがこれは成膜された薄膜中のヨウ素がとん
で組成がずれるのを防くためである。また、基板・ター
ゲット間距離も３〜８ｃｍの範囲とするがやや短めのほ
うが良い。ガス雰囲気は特に使用せず、真空度は１０２
Ｔｏｒｒ以下で成膜を行う。
このような条件のもとで成膜時間として１時間から２時
間の成膜を行った。膜厚として１０−８〜１０−”ｍの
ものが作成された。膜面に平行な方向の抵抗率は１０−
３以上であった。膜の室温での抵抗率は１０’〜１０５
Ωｃｍであり常圧下で超伝導転移温度は約３にであった
。
「実施例２」 （Ｂ　ＥＤＴ　　ＴＴ　Ｆ　）　２　Ｒｅ　Ｏ−の薄膜
を作成する場合を示す。Ｌａ５ｅｒ光は実施例１と異な
りＫｒＦ　（２４８μｍ）のエキシマレーザ光を使用し
た。パルスレートは、５〜１ＱｐｐＳの範囲で１５ｍｍ
Ｘ１０ｍｍの大きさのビームのレーザ光のエネルギー密
度は１００ｍＪ／ｃｍ２であった。ターゲットは２つ用
意し、１つはＢＥＤＴＴＴＦでもう一方はＲｅ　０７と
する。レーザー光の照射系統も２種類用意し、おのおの
について実施例１と同様にその分解温度によってレーザ
ー出力を決定する。
ＲｅＯ２側がやや高めとなるように設定した。第２図（
ａ）にレーザー及びチャンバー内の構造を簡単に示す。
このように２本のレーザー光を別のターゲットに照射し
、１つの基板上に蒸着を行う。
第２図（ｂ）は２つの光路のうち１つを取り出して横か
ら見た図を示す。基板はＳｉを用い、１５０°Ｃ〜２５
０　’Ｃとなるように加熱する。この成膜では酸素を必
要とし、酸素フローを行った状態で真空度が１〜１０−
’Ｔｏ　ｒ　ｒとする。真空度が実施例１の場合より落
ちているので基板とターゲットの間の距離は短めにする
。以上の過程を経て超伝導転移のオンセット温度が圧力
約５Ｋｂａｒｒ下で４〜５にの超伝導性を持つ有ｔｍ、
薄膜が得られる。
上記の実施例においては、ターゲットに対してレーザー
光を照射して基板上に有機薄膜を形成したが、その他の
エネルギーとして超高圧水銀ランプ　ハロゲンランプ等
の高エネルギー光を光学系を使用して集光してエネルギ
ー密度を高めて用いることも可能であった。
また、分子構造が（Ａ＋Ｂ）で不安定な物質の場合実施
例２のように２つのターゲットを使用し２つのエネルギ
ービームを照射して基板上でＡ＋Ｂ構造を成長させる方
法と１つのターゲットのうち半分の面積をＡ、残りをＢ
の構造と同時に２つの領域に対しエネルギーを照射する
ことによって基板上にＡ　−＋−Ｂの構造の有機超伝導
薄膜を形成できる。この場合、への領域に照射している
のべ時間とＢの領域に照射しているのべ時間の比率を変
化させることにより、基板上に形成できる有機超伝導薄
膜の構造を変化させることができた。
「効果ｊ 以上のような方法あるいは条件のもとて従来は得ること
のできなかった、薄膜状態の超伝導性を示す有機材料薄
膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図はレーザー蒸着装置内の構成を簡単に
示したものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １．高エネルギーを有機錯体結晶ターゲットに与えて前
    記有機錯体を瞬時に昇華温度以上に加熱する物理的気相
    法によって形成された有機超伝導薄膜。
JP1181322A 1989-07-13 1989-07-13 有機超伝導薄膜 Pending JPH0347959A (ja)

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US07/551,172 US5094880A (en) 1989-07-13 1990-07-11 Thin superconducting film and manufacturing method for the same

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