JPH035321A - 酸化物超電導薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導薄膜の製造方法Info
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- JPH035321A JPH035321A JP1138611A JP13861189A JPH035321A JP H035321 A JPH035321 A JP H035321A JP 1138611 A JP1138611 A JP 1138611A JP 13861189 A JP13861189 A JP 13861189A JP H035321 A JPH035321 A JP H035321A
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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)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、現在、もっとも高い超電導転移温度を示すＴ
ｌ系（Ｔ Ｉ −Ａ−Ｂ−Ｃｕ−０） （元素ＡとＢ
は、アルカリ土類元素Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒから選択された
ものである。）の酸化物超電導薄膜の製造方；去に関す
るものである。
ｌ系（Ｔ Ｉ −Ａ−Ｂ−Ｃｕ−０） （元素ＡとＢ
は、アルカリ土類元素Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒから選択された
ものである。）の酸化物超電導薄膜の製造方；去に関す
るものである。
（ロ）従来の技術
近午、従来のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系で代表される酸化物
超を導体の臨界温度より高い臨界温度（１００Ｋ〜１２
０Ｋ）で超電導状態になるＴｌ系ｊＴ １−Ｃａ−Ｂａ
−Ｃｕ −０） 、 Ｂｉ系（Ｂｉ−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０）酸化物超電導体が見出さ１％、実用上生口されて
いる。この中でもＴｌ系のＴ Ｉ ｆＣａ ！Ｂ ａ
ｔｃ ｕ １０ ＋ｏ−ｚｔｌｔ造の酸化物超電導体は
、現在、もっとも高い超電導転移温度Ｔｃ＝１２５にで
ゼロ抵抗となることが知られている。
超を導体の臨界温度より高い臨界温度（１００Ｋ〜１２
０Ｋ）で超電導状態になるＴｌ系ｊＴ １−Ｃａ−Ｂａ
−Ｃｕ −０） 、 Ｂｉ系（Ｂｉ−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０）酸化物超電導体が見出さ１％、実用上生口されて
いる。この中でもＴｌ系のＴ Ｉ ｆＣａ ！Ｂ ａ
ｔｃ ｕ １０ ＋ｏ−ｚｔｌｔ造の酸化物超電導体は
、現在、もっとも高い超電導転移温度Ｔｃ＝１２５にで
ゼロ抵抗となることが知られている。
ところで、これらのＴｌ系酸化物超電導体の薄膜は、Ｔ
ｌの蒸気圧が高く再蒸発しやすいため、室温で薄膜を堆
積させ、その後熱処理により超電導薄膜を作製すること
が一般的に行われている。
ｌの蒸気圧が高く再蒸発しやすいため、室温で薄膜を堆
積させ、その後熱処理により超電導薄膜を作製すること
が一般的に行われている。
この−船釣なＴｌ系薄膜の作製においては、超電導特性
を得るための熱処理の際、白金の箔で単に基板上の薄膜
をそのまま包み込みアニールする方ｉ去が取らノｔてい
る（１９８８ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ
ｏｆＰｈｙｓｉｃｓ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ
、５３（５）、ＩＡｕｇｕｓｔ１９８８ｒｓｅｑｅｎｔ
ｉａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｅｖａｐｏｒａ
ｔｅｄ ｆｉｌｍｓｏ（ＴｌｔＣａＢａｔＣｕｚＯ，ｗ
ｉｔｈ ｚｅｒｏ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｔ ９７
ＫＪ参照）。
を得るための熱処理の際、白金の箔で単に基板上の薄膜
をそのまま包み込みアニールする方ｉ去が取らノｔてい
る（１９８８ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ
ｏｆＰｈｙｓｉｃｓ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ
、５３（５）、ＩＡｕｇｕｓｔ１９８８ｒｓｅｑｅｎｔ
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ｔｅｄ ｆｉｌｍｓｏ（ＴｌｔＣａＢａｔＣｕｚＯ，ｗ
ｉｔｈ ｚｅｒｏ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｔ ９７
ＫＪ参照）。
（ハン 発明が解決しようとする課題
しかし、この方法では、熱処理の際にＴｌ系薄膜を構成
するＴｌが再蒸発して、Ｔｌ系薄膜の超電導特性が得ら
れなかったり、方法として安定していないため再現性が
よくないといった問題がある。
するＴｌが再蒸発して、Ｔｌ系薄膜の超電導特性が得ら
れなかったり、方法として安定していないため再現性が
よくないといった問題がある。
従って、Ｔｌを補充するために炉の中に相当量のＴｌ蒸
気を供給しなければならず、毒性の強いＴｌを多量に使
用することになり、安全衛生上および製造設備のメイン
テナンス上の問題がある。
気を供給しなければならず、毒性の強いＴｌを多量に使
用することになり、安全衛生上および製造設備のメイン
テナンス上の問題がある。
また、Ｔｌの再蒸発によりＴｌ系薄膜にボイドが発生し
、薄膜の平坦性が損なｈｈ、るという問題もある。
、薄膜の平坦性が損なｈｈ、るという問題もある。
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、Ｔｌの再蒸発
を十分抑えることができ、］２０に級のＴｌ系酸化物超
電導体の均一かつ平坦な薄膜を形成できる再現性のよい
薄膜製造方法を提供することを目的とするものである。
を十分抑えることができ、］２０に級のＴｌ系酸化物超
電導体の均一かつ平坦な薄膜を形成できる再現性のよい
薄膜製造方法を提供することを目的とするものである。
（ニ）課題を解決するための手段
本発明はＴｌ系薄膜の上にＴｌＪ膜を有する基板を、金
箔で被覆後熱処理してＴｌ系薄膜に超電導特性を付与す
ることも特徴としている。
箔で被覆後熱処理してＴｌ系薄膜に超電導特性を付与す
ることも特徴としている。
さらに、本発明はＴｌ系薄膜とＴｌ薄膜とを有する基板
を金箔で被覆する工程を、複数の基板のＴｌ薄膜を衝接
させた状態で行うことを特徴とするものて゛ある。
を金箔で被覆する工程を、複数の基板のＴｌ薄膜を衝接
させた状態で行うことを特徴とするものて゛ある。
（ホ）作用
基板上に形成したＴｌ系薄膜の上にはＴｌ薄膜が形成さ
れるので、このＴｌ薄膜のＴｌが熱処理時の温度により
再蒸発し、Ｔｌ系薄膜からのＴｌの再蒸発を防止する。
れるので、このＴｌ薄膜のＴｌが熱処理時の温度により
再蒸発し、Ｔｌ系薄膜からのＴｌの再蒸発を防止する。
また、熱処理の際に金箔で基板全体を被覆するので、Ｔ
ｌ系薄膜からのＴｌの再蒸発はさらに抑制される。
ｌ系薄膜からのＴｌの再蒸発はさらに抑制される。
さらに、複数の基板のＴｌ薄膜を衝接させた状態で熱処
理するので、一方の基板上のＴｌ薄膜から蒸発したＴｌ
が、他方の基板上のＴｌ薄膜に供給されることになり、
Ｔｌの消費量を極めて低く抑えることができる。
理するので、一方の基板上のＴｌ薄膜から蒸発したＴｌ
が、他方の基板上のＴｌ薄膜に供給されることになり、
Ｔｌの消費量を極めて低く抑えることができる。
（へ）実施例
以下に本発明の一実施例を、図面に基ずいて説明する。
第１図は、特願昭６３−３３１５４７号の明細書に記載
の薄膜作成装置（ＭＢＥ装置）の概略図である。
の薄膜作成装置（ＭＢＥ装置）の概略図である。
真空チャンバー（成長室）１には、試料準備室２から基
板３（例えば（１００）Ｍ ｇ Ｏ単結晶）が挿入され
ており、成長室１は到達真空度が１×１０１Ｐａであり
、ターボポンプ４、イオンポンプ５および液体窒素シュ
ラウド６にて超高真空が形成される。
板３（例えば（１００）Ｍ ｇ Ｏ単結晶）が挿入され
ており、成長室１は到達真空度が１×１０１Ｐａであり
、ターボポンプ４、イオンポンプ５および液体窒素シュ
ラウド６にて超高真空が形成される。
成長室１は５個の分子線源（蒸発源）７ａ〜７ｅを有し
、Ｔ Ｉ −Ａ−Ｂ−Ｃｕ−０の構成元素が各分子線源
に設けられ、アルカリ土類元素、即ち金属バリウム（Ｂ
ａ）、金属カルシウム（Ｃａ）と、金属タリウム（Ｔ
ｌ ）、銅（Ｃｕ）及び酸素（０）がそれぞｔＬ独立に
、原子あるいは分子の状態で照射される。こうして、室
温のままの基板（２）上に、Ｔｌ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｕを
Ｏｌと共に、同時に蒸発してＴｌ−Ｃａ−Ｂａ−Ｃｕ−
０のＴｌ系薄膜を形成する。
、Ｔ Ｉ −Ａ−Ｂ−Ｃｕ−０の構成元素が各分子線源
に設けられ、アルカリ土類元素、即ち金属バリウム（Ｂ
ａ）、金属カルシウム（Ｃａ）と、金属タリウム（Ｔ
ｌ ）、銅（Ｃｕ）及び酸素（０）がそれぞｔＬ独立に
、原子あるいは分子の状態で照射される。こうして、室
温のままの基板（２）上に、Ｔｌ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃｕを
Ｏｌと共に、同時に蒸発してＴｌ−Ｃａ−Ｂａ−Ｃｕ−
０のＴｌ系薄膜を形成する。
それぞれの蒸発量（単体で蒸発させた場合の膜１ｔ４）
はＴｌが０．２ｎｍ、−・ｓｅｃ、 Ｃａが０．２ｎ
ｍ／ｓｅｃ、 ＣｕがＯ，ｌｎｍ／ ｓｅｃ、 Ｂ
ａが０．２６ｎｍ／ｓｅｃ、０！がｌＸｌ０−’Ｐａで
あり、膜厚は５００〜２０００ｎｍであった。
はＴｌが０．２ｎｍ、−・ｓｅｃ、 Ｃａが０．２ｎ
ｍ／ｓｅｃ、 ＣｕがＯ，ｌｎｍ／ ｓｅｃ、 Ｂ
ａが０．２６ｎｍ／ｓｅｃ、０！がｌＸｌ０−’Ｐａで
あり、膜厚は５００〜２０００ｎｍであった。
次に、この真空チャンバーの中で金属Ｔｌ（またはＴｌ
、Ｏ）を堆積させる（第２図参照）。
、Ｏ）を堆積させる（第２図参照）。
ここで、３は基板、１０はＴｌ系薄膜即ちＴｌ。
ＣａｔＢａｔｃｕ＋ｏ＋ｏ−ｇの薄膜、１１はＴｌある
いはＴｌ、ＯからなるＴｌ薄膜である。
いはＴｌ、ＯからなるＴｌ薄膜である。
このときの蒸発量はＴｌの場合が０．２ｎｍ／ ｓｅｃ
であり、ＴＬＯの場合が０．２２−１ｎ／ｓｅｃであり
、膜厚は２０ｉＪ −４００ｎｍである。
であり、ＴＬＯの場合が０．２２−１ｎ／ｓｅｃであり
、膜厚は２０ｉＪ −４００ｎｍである。
このようにして作製した２枚の基板（３）を第３図に示
すように、Ｔｌ薄膜（１１）が互いに対向するように衝
接し、厚さ２０μｍの金箔（１２）で肢覆し酸素雰囲気
中で熱処理する。
すように、Ｔｌ薄膜（１１）が互いに対向するように衝
接し、厚さ２０μｍの金箔（１２）で肢覆し酸素雰囲気
中で熱処理する。
このときの条件は、昇温速度１００℃／ｍｉｎで室温か
ら９３５℃まで上げて５分間維持し、降温速度２００”
Ｃ，／ｍｉｎで室温まで下げた。なお、酸素Ｏ１の流量
は２４！／ｍｉｎであった◇ また、９３５℃で３分間維持した場合、Ｔｌ系薄膜（１
０）の結晶化が不十分であるが、９３５℃で７分間維持
すると、Ｔｌ薄膜からのみならずＴｌ系薄膜（１０）か
ららＴｌが再蒸発してしまい、いずれにしてもＴｌ系薄
膜に超電導特性を付与することはできない。さらに、９
３０℃で５分間維持した場合は、Ｔｃ、、、＝ｌ １０
にであり、９４０℃で５分間維持した場合は、Ｔｌが再
蒸発してしまい上置な超電導特性が得られない。
ら９３５℃まで上げて５分間維持し、降温速度２００”
Ｃ，／ｍｉｎで室温まで下げた。なお、酸素Ｏ１の流量
は２４！／ｍｉｎであった◇ また、９３５℃で３分間維持した場合、Ｔｌ系薄膜（１
０）の結晶化が不十分であるが、９３５℃で７分間維持
すると、Ｔｌ薄膜からのみならずＴｌ系薄膜（１０）か
ららＴｌが再蒸発してしまい、いずれにしてもＴｌ系薄
膜に超電導特性を付与することはできない。さらに、９
３０℃で５分間維持した場合は、Ｔｃ、、、＝ｌ １０
にであり、９４０℃で５分間維持した場合は、Ｔｌが再
蒸発してしまい上置な超電導特性が得られない。
９３５℃で５分間維持すると、Ｔｌ薄膜（１１）からＴ
ｌが再蒸発して、Ｔｌの蒸気に接触した状態でＴｌ系薄
膜（１０）の結晶化が進行し、Ｔｌ系薄膜（１０）から
Ｔｌが再蒸発することなしにＴｌ系薄膜の結晶化が完了
して、超電導特性を付！）することができるのである。
ｌが再蒸発して、Ｔｌの蒸気に接触した状態でＴｌ系薄
膜（１０）の結晶化が進行し、Ｔｌ系薄膜（１０）から
Ｔｌが再蒸発することなしにＴｌ系薄膜の結晶化が完了
して、超電導特性を付！）することができるのである。
なお、金箔の代わりに白金（ｐＨの箔を使用することら
できるが、Ｔｌとの反応および展性の点で金箔の方が適
している。
できるが、Ｔｌとの反応および展性の点で金箔の方が適
している。
次に、被覆している金箔（１２）を除去し、超電導特性
が付与されたＴｌ系超超電導薄膜１０）を有する基板（
３）を得る。
が付与されたＴｌ系超超電導薄膜１０）を有する基板（
３）を得る。
このように作製したＴ Ｉ＋ＣａｔＢａｔＣｕ＋ＯｔＧ
−＃構造の薄膜の電気抵抗特性とＸ線回折パターンをそ
れぞれ第４図と第５図に示す。
−＃構造の薄膜の電気抵抗特性とＸ線回折パターンをそ
れぞれ第４図と第５図に示す。
’ｒＬＣａ＋ＢａｔＣｕｓＯ＋ｏ−ｅ薄膜の超電導特性
は、Ｔｃ ｏｎｓｃｔ＝１２５に、 Ｔｃ ｅｎｄ＝Ｌ
Ｌ ５にであった。
は、Ｔｃ ｏｎｓｃｔ＝１２５に、 Ｔｃ ｅｎｄ＝Ｌ
Ｌ ５にであった。
薄膜は、基板面に垂直にＣ軸配向しており、臨界電流密
度Ｊｃはほぼ１０’Ａ／ｃｍ”であった。
度Ｊｃはほぼ１０’Ａ／ｃｍ”であった。
薄膜の表面はＴｌの再蒸発によるボイドがなく平坦で、
良質のＴ Ｉ ｒ Ｃａｘ Ｂ ａｓ Ｃｕｘｏ ｌ
ｏ−５ｔｌＩ造の薄膜が得らノｔた。
良質のＴ Ｉ ｒ Ｃａｘ Ｂ ａｓ Ｃｕｘｏ ｌ
ｏ−５ｔｌＩ造の薄膜が得らノｔた。
（ト）発明の詳細
な説明したように本発明によれば、Ｔｌの再蒸発による
ボイドがなく平坦で、良質の１２０に級の高い超電導転
移温度を有すると共に、より高い臨界電流密度を有する
ＴｌＩ酸化物超電導薄膜を、再現性よく製造することが
できる。
ボイドがなく平坦で、良質の１２０に級の高い超電導転
移温度を有すると共に、より高い臨界電流密度を有する
ＴｌＩ酸化物超電導薄膜を、再現性よく製造することが
できる。
第１図は、本発明に使用する基板に、薄膜を形成するた
めの薄膜作製装置（ＭＢＥ装置）の概略図、第２図は、
基板上の薄膜の構造を示す断面略図、第３図は、熱処理
時の基板の被覆状態を示す断面略図、第４図はＴ １ｍ
Ｃａｓ Ｂ ａ＋ Ｃｕ＋ Ｏ＋ ｏ−ａ薄膜の抵抗
温度−特性図、第５図は同じくＸ線回折パターン図であ
る。 ３・・基板、１０・・・Ｔｌ系薄膜、１１・・・Ｔｌ薄
膜、１２・・・金箔。
めの薄膜作製装置（ＭＢＥ装置）の概略図、第２図は、
基板上の薄膜の構造を示す断面略図、第３図は、熱処理
時の基板の被覆状態を示す断面略図、第４図はＴ １ｍ
Ｃａｓ Ｂ ａ＋ Ｃｕ＋ Ｏ＋ ｏ−ａ薄膜の抵抗
温度−特性図、第５図は同じくＸ線回折パターン図であ
る。 ３・・基板、１０・・・Ｔｌ系薄膜、１１・・・Ｔｌ薄
膜、１２・・・金箔。
Claims (2)
- （１）（Ａ）基板上に形成したＴｌ系薄膜の上に、Ｔｌ
薄膜を形成する工程と、 （Ｂ）前記Ｔｌ系薄膜とＴｌ薄膜とを有する基板を金箔
で被覆する工程と、 （Ｃ）前記金箔で被覆した基板を熱処理して前記Ｔｌ系
薄膜に超電導特性を付与する工程とからなることを特徴
とする酸化物超電導薄膜の製造方法。 - （２）前記Ｔｌ系薄膜とＴｌ薄膜とを有する基板を金箔
で被覆する工程（Ｂ）は、複数の基板の前記Ｔｌ薄膜を
衝接させた状態で行うことを特徴とする特許請求の範囲
（１）記載の酸化物超電導薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1138611A JP2783845B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1138611A JP2783845B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH035321A true JPH035321A (ja) | 1991-01-11 |
| JP2783845B2 JP2783845B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=15226130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1138611A Expired - Fee Related JP2783845B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2783845B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04310521A (ja) * | 1991-01-29 | 1992-11-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 酸化物薄膜生成方法 |
| US5962373A (en) * | 1995-03-27 | 1999-10-05 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Method for producing mixed metal oxide compounds |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02194569A (ja) * | 1989-01-24 | 1990-08-01 | Fujitsu Ltd | 酸化物超伝導薄膜の作製方法と超伝導素子 |
| JPH02291611A (ja) * | 1988-12-09 | 1990-12-03 | Chiyoudendou Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai | 酸化物超伝導膜の製造方法 |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP1138611A patent/JP2783845B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH02291611A (ja) * | 1988-12-09 | 1990-12-03 | Chiyoudendou Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai | 酸化物超伝導膜の製造方法 |
| JPH02194569A (ja) * | 1989-01-24 | 1990-08-01 | Fujitsu Ltd | 酸化物超伝導薄膜の作製方法と超伝導素子 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04310521A (ja) * | 1991-01-29 | 1992-11-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 酸化物薄膜生成方法 |
| US5962373A (en) * | 1995-03-27 | 1999-10-05 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Method for producing mixed metal oxide compounds |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2783845B2 (ja) | 1998-08-06 |
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