JPH04104903A - 酸化物高温超電導薄膜の製造方法 - Google Patents

酸化物高温超電導薄膜の製造方法

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JPH04104903A
JPH04104903A JP2220466A JP22046690A JPH04104903A JP H04104903 A JPH04104903 A JP H04104903A JP 2220466 A JP2220466 A JP 2220466A JP 22046690 A JP22046690 A JP 22046690A JP H04104903 A JPH04104903 A JP H04104903A
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隆司 長谷
Tadataka Morishita
忠隆 森下
Kazumi Ohata
一実 大圃
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泉　宏比古
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Kobe Steel Ltd
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Hitachi Cable Ltd
Kobe Steel Ltd
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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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は酸化物超電導体の薄膜化技術に関し、詳細には
レーザ光をターゲットに照射することによりターゲット
上の酸化物粒子を加熱蒸発させ基板上に成膜を行なう酸
化物高温超電導薄膜の製造方法に関するものである。
［従来の技術］ 第２図はレーザによる酸化物高温超電導薄膜の製造方法
を示す概略図である。この方法において図示しないｙＡ
Ｇレーザ装置、ＡｒＦエキシマレーザ装置等から発振さ
れたレーザ光１は、薄膜化用酸化物の配設されたターゲ
ット２の斜め上方から照射され、ターゲット構成粒子の
結合を切ると同時に該構成粒子を高エネルギー状態に励
起する。そしてブルームと呼ばれる活性蒸着粒子からな
る発光領域が形成され、ヒータ４等により加熱された基
板３上に該ブルームが到達すると高温超電導薄膜が得ら
れる。
一般に酸化物超電導薄膜のＴｃ　ｅｎｄの向上を図る面
からは成膜中の酸素分圧を高くすることが望ましいと考
えられている。しかし成膜中の酸素分圧が高くなるとブ
ルームの形状が小さくなり基板上に活性な粒子が到達す
る確率も低くなる。そこでターゲットと基板の間隔を狭
めてブルームを到達しやすくすることも考えられるが、
ターゲットと基板の間はレーザ光を照射する上で一定の
距離を有していることが必要であるからこの方法は採用
できない。
従ってこれまでは酸素分圧を低くして成膜し、成膜後に
酸素雰囲気中で冷却保持する等の後処理を施して酸素粒
子を膜中に取り込みＴｃ　ｅｎｄを高める方法がとられ
ていた。
しかしながらこの方法では膜中に酸素が取り込まれて結
晶構造が正方晶から斜方晶に変態するときに、格子定数
の歪みを緩和するため双晶面が形成される。該双晶面は
超電導薄膜を超電導デバイスとして実用化した場合に磁
束のトラップを生じることが知られており、ノイズの原
因となるという問題を有している。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記事情に着目してなされたものであって、成
膜後の後処理を行なわなくともＴｃ　ｅｎｄの高い酸化
物超電導薄膜が製造できる方法を開発し、超電導デバイ
スとした際にもノイズのない高Ｔｃ　ｅｎｄを有する酸
化物超電導薄膜の製造方法を提供しようとするものであ
る。
［課題を解決するための手段コ 上記目的を達成した本発明とは酸化物ターゲットにレー
ザ光を照射して酸化物基板上に酸化物薄膜を形成する酸
化物高温超電導薄膜の製造方法において、前記酸化物基
板を透過するレーザ光を該基板背面から照射して該基板
中を透過させた後、前記酸化物ターゲットに照射させる
ことを要旨とするものである。
［作用］ 第１図は本発明に係る製造方法に好適に用いられる装置
の代表例を示すものである。所定の酸化物組成を有する
ターゲット２は上下左右に可動であると共に回転自在に
構成されたターゲットホルダー５により保持されている
。基板３は該ターゲット２に対面して配設され基板ホル
ダー６によって固定されている。レーザ装置７は基板３
の背面法線上に配設されている。
従ってレーザ光１は基板３の背面側から照射されて基板
３を透過し、ターゲット２に照射されて基板３上に酸化
物を蒸着させて成膜を行なうものである。
本発明の製造方法によればターゲットを基板に十分近づ
けて成膜することが可能であり、従来よりも著しく高い
酸素分圧の雰囲気下であってもブルームが基板に届く条
件で成膜できる。
従って成膜後に酸素雰囲気下で冷却保持する後処理を行
なわなくとも結晶構造中に酸素を充分に取り込んだ超電
導薄膜が形成でき、双晶面が形成されることもないので
超電導デバイスに適用するに際して高い丁ｃ　ｅｎｄ及
び高いＪｃを示すと共に磁束トラップが少ない薄膜を作
製することができる。
尚本発明によれば従来の様にヒータ等の特別な加熱装置
を用いなくともレーザ吸収膜を形成すればレーザ光を基
板に透過する際に加熱でき、またレーザ光の照射が終了
すると共に急冷される。
さらに基板とターゲット間を可及的に接近させることが
できるので、従来に比べ３桁速い高速で成膜することが
可能になると共に、ターゲット材料が高い確率で基板上
に膜化して蒸着効率が高まる。
またレーザ光が基板を透過する際に、光化学的な反応に
より基板表面をクリーニングすることが可能となった。
加えて成膜後の後処理が不要となったため、製造時間の
大幅な短縮が図れると共に後処理工程で用いていた酸素
も節約できる。
［実施例］ 実施例１ 第１図に示した装置においてレーザ装置としてはＹＡＧ
レーザ装置を用い、波長３５５ｎｍ（第３高調波）のレ
ーザ光を照射して第１表に示す実験条件で成膜を行った
。得られた膜の膜厚。
Ｔｃ　ｅｎｄ、実用温度７７ＫにおけるＪｃを測定した
結果を第１表に示す。
また比較例として従来の代表的方法である第２図に示し
た装置において、実施例１と同様のレーザ装置を用いて
成膜を行フた。実験条件及び評価結果は第１表に併記す
る。
第　　　１ 表 実施例１によれば比較例より３桁も速い速度で成膜でき
、しかも比較例と同等のＴｃ　ｅｎｄを有し、比較例よ
り高いＪｃが得られる。
また成膜速度が速いということは１パルス当たりの膜厚
が厚いということであり、ターゲットの利用効率も向上
できることがわかる。
第３図に実施例１及び比較例で作製した膜のＸ線回折結
果を示す。双方ともＣ軸方向にきれいに配向した膜であ
ることがわかる。
第４図は試料を膜表面内で回転し、膜面内の配向性を調
べたＸ線回折結果を示したものである。実験はθ＝　７
ｄｅｇ、　（固定）、２θ＝　３０．１５ｄｅｇ。
（固定）で行ない、（０１７）面からの反射Ｘ線を測定
した。第４図を見ると比較例の場合９０ｄｅｇ、間隔で
ピークが存在していることからａ軸が９０ｄｅｇ、の間
隔をおいて膜面内で２方向に配向しており、双晶面が存
在していることがわかる。これに対し実施例１の場合１
８０ｄｅｇ、間隔でピークが存在しており、膜面内でａ
軸が１方向に配向し、双晶面がほとんどないことがわか
る。
尚実施例１の場合に双晶面が形成されない理由は次の様
に説明できる。即ち実施例１では非常に高い酸素分圧下
で成膜されることから、成膜の過程ですでに斜方晶構造
となっており、またレーザパルスが通過した後は自然に
急冷されるため膜中の酸素も外部に出ていかず結晶構造
に歪が生じることがないからであると考えられる。
実施例２ レーザ光が基板表面を透過する際に、光化学的な反応に
より基板表面がクリーニングされることが期待される。
その効果を確認するためＭｇＯ（１００）を基板として
用い、１０−’Ｔｏｒｒの真空度でレーザ照射出力密度
３．ＯＪ／ｃｍ２、レーザパルス数１の条件でレーザ光
をターゲットに照射することなく基板を貫通させた６レ
ーザ光を照射する前後における基板表面状態をＲＨＥＥ
Ｄ　　（反射高速電子線回折法）を用いて観察比較した
。結果は第４図に示す。
第５図を見るとレーザ光を照射した後で、回折強度が強
くなり基板がクリーニングされていることがわかる。
実施例３ 基板に石英ガラス基板を用いレーザ吸収膜を成膜せずに
ヒータを用いて７００　ｔ：に加熱した以外は実施例１
と同様にして成膜を行りた。Ｊｃが３．０×１０’　Ａ
／ｃｍ２である以外はａＳ、成膜速度、　Ｔｃ　ｅｎｄ
のいずれも実施例１と同程度であった。
但し得られた薄膜は単結晶でなく多結晶であったが、該
薄膜をマイクロブリッジに加工し、超電導結晶間の弱結
合を利用して、電磁波センサーに応用することが可能で
ある。
実施例４ 基板３に対して平行に配設していたターゲット２を、第
６図に示す如く所定の角度θを形成して配設した以外は
、実施例１と同様にしてレーザ光１を１０パルス照射し
、薄膜を形成した。該薄膜の特性評価を行ったところ実
施例１と同様の結果が得られた。
この方法によれば基板表面のレーザ透過部分には成膜さ
れないのでレーザ光の連続照射が可能であり、そのため
基板を移動させれば広範囲に成膜することができる。
実施例５ 第７図に示す如く基板３の加熱方法として基板３上にレ
ーザ吸収膜を成膜せずに基板３とレーザ装置７間に多層
膜ミラー１ｏを配設し、２７００ｎｍの赤外光１３を該
多層膜ミラー１ｏに反射させて基板３を加熱した以外は
実施例１と同様にして薄膜を形成した。該薄膜の特性を
評価したところ実施例１と同程度の結果が得られた。尚
上記多層膜ミラーとしては、レーザ光（３５５ｎｍ　）
を透過して赤外光（２７００ｎｍ　）を反射するもので
あって第８図に示す特性をもつミラーを使用した。
マタ基板ニサ７　ｙ　イア　、　ＬａＡｌ５Ｏ，ＬｉＮ
ｂＯ３゜ＬａＧａＯｓを用い上記と同様の成膜、評価を
行ったところ実施例１と同程度の結果が得られた。
［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので、成膜後に酸素
雰囲気下で冷却保持する後処理が不要になり成膜中に基
板表面をクリーニングしながら、高速成膜が可能な酸化
物高温超電導薄膜の製造方法が提供できることとなった
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る成膜方法を示す概略説明図、第２
図は従来の成膜方法を示す概略説明図、第３．４図は実
施例及び比較例のＸ線回折結果を示すグラフ、第５図は
レーザ照射前後における基板の電子線回折結果を示すグ
ラフ、第６．７図は本発明に係る他の成膜方法を示す概
略説明図、第８図は本発明に用いることのできる多層膜
ミラーの特性を示すグラフである。 １・・・レーザ　　　　　２・・・ターゲット３・・・
基板　　　　　　　４・・・ヒータ５・・・ターゲット
ホルダー ６・・・基板ホルダー　　７・・・レーザ発振装置１０
・・・多層膜ミラー　　１１・・・拡散ポンプ１２・・
・油回転ポンプ　　１３・・・赤外線第１図 第３図 第２図 第４図 面内回転角（ｃｌｅｇ、）

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 酸化物ターゲットにレーザ光を照射して酸化物基板上に
    酸化物薄膜を形成する酸化物高温超電導薄膜の製造方法
    において、前記酸化物基板を透過するレーザ光を該基板
    背面から照射して該基板中を透過させた後、前記酸化物
    ターゲットに照射させることを特徴とする酸化物高温超
    電導薄膜の製造方法。
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