JPH04187521A - 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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- JPH04187521A JPH04187521A JP2316748A JP31674890A JPH04187521A JP H04187521 A JPH04187521 A JP H04187521A JP 2316748 A JP2316748 A JP 2316748A JP 31674890 A JP31674890 A JP 31674890A JP H04187521 A JPH04187521 A JP H04187521A
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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、Ｂｌ系酸化物超電導薄膜の作製方法に関する
。より詳細には、基板上に、結晶のＣ軸が基板面に平行
に配向しているＢｌ系酸化物超電導薄膜を作製する方法
に関する。
。より詳細には、基板上に、結晶のＣ軸が基板面に平行
に配向しているＢｌ系酸化物超電導薄膜を作製する方法
に関する。
従来の技術
Ｂｉ −３ｒ−Ｃａ−ロｕ−０系酸化物超電導体は、Ｙ
−Ｂａ−Ｃｕ−〇系酸化物超電導体よりも臨界温度が高
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。
−Ｂａ−Ｃｕ−〇系酸化物超電導体よりも臨界温度が高
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。
従来、ｙ−Ｂａ−ｃｕ−○系酸化物超電導体については
、スパッタリング法、真空蒸着法、レーザアブレーショ
ン法等の方法で、良質な単結晶からなる薄膜が作製可能
であった。
、スパッタリング法、真空蒸着法、レーザアブレーショ
ン法等の方法で、良質な単結晶からなる薄膜が作製可能
であった。
発明が解決しようとする課題
上述のように、従来Ｙ −Ｂａ−Ｃｕ−○系酸化物超電
導体については、単結晶の薄膜を作製することが可能で
ある。しかしながら、Ｂｉ −５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −○
系酸化物超電導体については、超電導特性の違う複数の
相が同時に生成されること等が原因となり、結晶性のよ
い薄膜が作製できなかった。
導体については、単結晶の薄膜を作製することが可能で
ある。しかしながら、Ｂｉ −５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −○
系酸化物超電導体については、超電導特性の違う複数の
相が同時に生成されること等が原因となり、結晶性のよ
い薄膜が作製できなかった。
また、これまでに作製されているＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−○系酸化物超電導体の薄膜は、いずれも結晶のＣ軸
が基板面に対し垂直に配向したものであり、超電導電子
デバイスへの応用に不利な場合があっさらに、作製され
たＢｉ −３ｒ −Ｃａ−Ｃｕ−○系酸化物超電導薄膜
の表面は平滑でなく、各種の超電導特性も良好ではない
ので実用性が低い。また、−定の特性を有する薄膜を安
定して作製することが困難であった。
ｕ−○系酸化物超電導体の薄膜は、いずれも結晶のＣ軸
が基板面に対し垂直に配向したものであり、超電導電子
デバイスへの応用に不利な場合があっさらに、作製され
たＢｉ −３ｒ −Ｃａ−Ｃｕ−○系酸化物超電導薄膜
の表面は平滑でなく、各種の超電導特性も良好ではない
ので実用性が低い。また、−定の特性を有する薄膜を安
定して作製することが困難であった。
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、基板上に高品質のＢｉ −５ｒ−Ｃａ −Ｃｕ−
○系酸化物超電導体の単結晶の薄膜の作製方法を提供す
ることにある。
して、基板上に高品質のＢｉ −５ｒ−Ｃａ −Ｃｕ−
○系酸化物超電導体の単結晶の薄膜の作製方法を提供す
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、基板上において、Ｂｉ、Ｓｒ、 Ｃａ
およびＣｕを含む酸化物超電導体の単結晶で構成され、
該結晶のＣ軸が前記基板に対して平行に配向している酸
化物超電導薄膜を作製する方法において、Ｂｉ、Ｓｒ、
ＣａおよびＣｕを含む焼結体をターゲットに使用し、
前記基板の成膜面と前記ターゲ・ントとを互いに相対し
ないように配置して、前記基板の温度を５００〜７５０
℃にし、０．０１〜Ｉ Ｔｏｒｒの圧力下でスパッタリ
ング法により成膜を行う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。
およびＣｕを含む酸化物超電導体の単結晶で構成され、
該結晶のＣ軸が前記基板に対して平行に配向している酸
化物超電導薄膜を作製する方法において、Ｂｉ、Ｓｒ、
ＣａおよびＣｕを含む焼結体をターゲットに使用し、
前記基板の成膜面と前記ターゲ・ントとを互いに相対し
ないように配置して、前記基板の温度を５００〜７５０
℃にし、０．０１〜Ｉ Ｔｏｒｒの圧力下でスパッタリ
ング法により成膜を行う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。
務浬
本発明の方法は、いわゆるオファクシススノ々・ツタリ
ング法でＢｉ −５ｒ −Ｃａ−Ｃｕ−〇系酸化物ｉＥ
Ｅ電導体のＣ軸が基板面に平行に配向した薄膜を作製す
るが、Ｂｉ、 Ｂ５ ＣａおよびＣｕを含む焼結体をタ
ーゲットに使用し、基板の温度を５００〜７５０ ℃に
し、０．０１〜ｌ ７ｏｒｒの圧力下でスパッタリング
法により成膜を行うところにその主要な特徴がある。
ング法でＢｉ −５ｒ −Ｃａ−Ｃｕ−〇系酸化物ｉＥ
Ｅ電導体のＣ軸が基板面に平行に配向した薄膜を作製す
るが、Ｂｉ、 Ｂ５ ＣａおよびＣｕを含む焼結体をタ
ーゲットに使用し、基板の温度を５００〜７５０ ℃に
し、０．０１〜ｌ ７ｏｒｒの圧力下でスパッタリング
法により成膜を行うところにその主要な特徴がある。
本発明の方法によれば、ターゲットの組成を変更するこ
とにより、それぞれＢｉ２５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０）ｌで
示される酸化物超電導体の単相で構成される薄膜および
Ｂｉ２５ｒ２Ｃａ、Ｃｕ２ａｙで示される酸化物超電導
体の単相で構成される薄膜のいずれもが作製可能である
。
とにより、それぞれＢｉ２５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０）ｌで
示される酸化物超電導体の単相で構成される薄膜および
Ｂｉ２５ｒ２Ｃａ、Ｃｕ２ａｙで示される酸化物超電導
体の単相で構成される薄膜のいずれもが作製可能である
。
本発明では、Ｃ軸が基板面に平行に配向したＢ１−Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕ −０系酸化物超電導薄膜を作製する方
法が提供されるが、Ｃ軸が基板面に平行に配向した酸化
物超電導薄膜は、薄膜の厚さ方向の臨界電流密度、コヒ
ーレンス長が、薄膜の表面に平行なそれらよりも大きい
。従って、酸化物超電導薄膜上に他の材料の薄膜を積層
した構成の超電導電子デバイスに使用する場合に有利で
ある。
−Ｃａ−Ｃｕ −０系酸化物超電導薄膜を作製する方
法が提供されるが、Ｃ軸が基板面に平行に配向した酸化
物超電導薄膜は、薄膜の厚さ方向の臨界電流密度、コヒ
ーレンス長が、薄膜の表面に平行なそれらよりも大きい
。従って、酸化物超電導薄膜上に他の材料の薄膜を積層
した構成の超電導電子デバイスに使用する場合に有利で
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
第１図に、本発明の方法を実施する装置の一例の概略断
面図を示す。第１図の装置は、高真空に排気可能であり
、内部に任意の気体が導入できるノズル７を具備したチ
ャンバ１と、チャンバ１内で基板２を固定する基板ホル
ダ３と、ターゲ、７ ）５をチャンバ１内の底部で固定
するターゲットホルダ８とを具備する。基板ホルダ３は
、内部に基板２を加熱するためのヒータ４を備え、基板
２をターゲット５の縁の上方で基板２の成膜面がターゲ
ット５０表面に対して直角となるよう保持する。
面図を示す。第１図の装置は、高真空に排気可能であり
、内部に任意の気体が導入できるノズル７を具備したチ
ャンバ１と、チャンバ１内で基板２を固定する基板ホル
ダ３と、ターゲ、７ ）５をチャンバ１内の底部で固定
するターゲットホルダ８とを具備する。基板ホルダ３は
、内部に基板２を加熱するためのヒータ４を備え、基板
２をターゲット５の縁の上方で基板２の成膜面がターゲ
ット５０表面に対して直角となるよう保持する。
ターゲットホルダ８には、チャンバ１外部に配置された
高周波電源６により、高周波電力が供給される。
高周波電源６により、高周波電力が供給される。
実施例１
上記の装置を使用して本発明の方法により、Ｂｉ２５ｒ
２Ｃａ、Ｃｕ２０Ｍ酸化物超電導薄膜を作製した。
２Ｃａ、Ｃｕ２０Ｍ酸化物超電導薄膜を作製した。
基板２には、ＭｇＯ（１００）基板を使用し、ターゲッ
ト５には、Ｂｉ、Ｓｒ、 ＣａおよびＣｕを原子比で、
Ｂｉ ：Ｓｒ ：Ｃａ ：Ｃｕ＝１．８ ： ２ ：
１ ：１．８で含む焼結体を使用した。
ト５には、Ｂｉ、Ｓｒ、 ＣａおよびＣｕを原子比で、
Ｂｉ ：Ｓｒ ：Ｃａ ：Ｃｕ＝１．８ ： ２ ：
１ ：１．８で含む焼結体を使用した。
チャンバ１内にＡｒ二０２＝４：１の分圧比て混合した
スパッタリングガスを０．０５Ｔｏｒｒ導入し、基板２
をヒータ４て５７０℃まで加熱して、高周波電力を印加
した。
スパッタリングガスを０．０５Ｔｏｒｒ導入し、基板２
をヒータ４て５７０℃まで加熱して、高周波電力を印加
した。
成膜速度は、０．８人／秒となるようにし、６０００人
まで薄膜を成長させた。得られた薄膜は、走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察し、電子線回折（ＲＨＥＥＤ）に
より結晶構造を調べた。また、直流４端子法により電気
抵抗の変化を調べ、臨界温度を測定した。
まで薄膜を成長させた。得られた薄膜は、走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察し、電子線回折（ＲＨＥＥＤ）に
より結晶構造を調べた。また、直流４端子法により電気
抵抗の変化を調べ、臨界温度を測定した。
その結果、上記本発明の方法で作製した酸化物超電導薄
膜は、Ｃ軸が基板面に平行に配向したａｔ２Ｓｒ２［：
ａ＋ｃｕ２ｏｗ１酸化物超電導体の単結晶で構成され、
表面が平滑な高品質の薄膜であった。また、臨界温度は
７０にであった。
膜は、Ｃ軸が基板面に平行に配向したａｔ２Ｓｒ２［：
ａ＋ｃｕ２ｏｗ１酸化物超電導体の単結晶で構成され、
表面が平滑な高品質の薄膜であった。また、臨界温度は
７０にであった。
実施例２
上記の装置を使用して本発明の方法により、Ｂｉ２Ｓｒ
、Ｃａ２Ｃｕ３０８酸化物超電導薄膜を作製した。
、Ｃａ２Ｃｕ３０８酸化物超電導薄膜を作製した。
基板２には、Ｍｇ０（１００）基板を使用し、ターゲッ
ト５には、Ｂｉ、Ｓｒ、 ＣａおよびＣｕを原子比で、
Ｂ＋ ：Ｓｒ ：Ｃａ ：Ｃｕ＝１．９ ： ２ ：
２ ：２．３で含む焼結体を使用した。
ト５には、Ｂｉ、Ｓｒ、 ＣａおよびＣｕを原子比で、
Ｂ＋ ：Ｓｒ ：Ｃａ ：Ｃｕ＝１．９ ： ２ ：
２ ：２．３で含む焼結体を使用した。
チャンバ１内にＡｒ ： ０２ ＝４ ： １の分圧比
で混合したスパッタリングガスを０．０５Ｔｏｒｒ導入
し、基板２をヒータ４で５７０℃まで加熱して、高周波
電力を印加した。
で混合したスパッタリングガスを０．０５Ｔｏｒｒ導入
し、基板２をヒータ４で５７０℃まで加熱して、高周波
電力を印加した。
成膜速度は、０．８人／秒となるようにし、６０００人
まで薄膜を成長させた。得られた薄膜は、走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察し、電子線回折（ＲＨＥＥＤ）に
より結晶構造を調べた。また、直流４端子法により電気
抵抗の変化を調べ、臨界温度を測定した。
まで薄膜を成長させた。得られた薄膜は、走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察し、電子線回折（ＲＨＥＥＤ）に
より結晶構造を調べた。また、直流４端子法により電気
抵抗の変化を調べ、臨界温度を測定した。
その結果、上記本発明の方法で作製した酸化物超電導薄
膜は、Ｃ軸が基板に平行に配向したＢ＋２Ｓ丁、Ｃａ、
Ｃｕ、 Ｏｘ酸化物超電導体の単結晶で構成され、表面
が平滑な高品質の薄膜であった。また、臨界温度は１０
４にであった。
膜は、Ｃ軸が基板に平行に配向したＢ＋２Ｓ丁、Ｃａ、
Ｃｕ、 Ｏｘ酸化物超電導体の単結晶で構成され、表面
が平滑な高品質の薄膜であった。また、臨界温度は１０
４にであった。
上記のように、本発明の方法で成膜した酸化物超電導薄
膜は、従来の方法で成膜した薄膜よりも高品質な酸化物
超電導薄膜である。
膜は、従来の方法で成膜した薄膜よりも高品質な酸化物
超電導薄膜である。
発明の効果
本発明の方法によれば、従来よりも優れた品質のＢｉ
−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −０系酸化物超電導薄膜を作製可
能である。本発明の方法は、最適な条件で成膜を行うこ
とをその主要な特徴としているので、従来の方法と較べ
てコストが特に上昇することもない。
−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −０系酸化物超電導薄膜を作製可
能である。本発明の方法は、最適な条件で成膜を行うこ
とをその主要な特徴としているので、従来の方法と較べ
てコストが特に上昇することもない。
本発明により、特にエレクトロニクス分野ヘノ酸化物超
電導体の応用が促進される。
電導体の応用が促進される。
第１図は、本発明の方法を実施するスパッタリング装置
の一例の概略断面図である。 〔主な参照番号〕 １・・・チャンバ、 ２・・・基板、 ３・・・基板ホルダ、 ４・・・ヒータ、 ５・ ・ ・ターゲット、 ６・・・高周波電源、 ７・・・ノズノペ ８・・・ターゲットホルダ 特許出願人 住友電気工業株式会社
の一例の概略断面図である。 〔主な参照番号〕 １・・・チャンバ、 ２・・・基板、 ３・・・基板ホルダ、 ４・・・ヒータ、 ５・ ・ ・ターゲット、 ６・・・高周波電源、 ７・・・ノズノペ ８・・・ターゲットホルダ 特許出願人 住友電気工業株式会社
Claims (1)
- 基板上において、Ｂｉ、Ｓｒ、ＣａおよびＣｕを含む酸
化物超電導体の単結晶で構成され、該結晶のＣ軸が前記
基板に対して平行に配向している酸化物超電導薄膜を作
製する方法において、Ｂｉ、Ｓｒ、ＣａおよびＣｕを含
む焼結体をターゲットに使用し、前記基板の成膜面と前
記ターゲットとを互いに相対しないように配置して、前
記基板の温度を５００〜７５０℃にし、０．０１〜１Ｔ
ｏｒｒの圧力下でスパッタリング法により成膜を行うこ
とを特徴とする酸化物超電導薄膜の作製方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2316748A JPH04187521A (ja) | 1990-11-21 | 1990-11-21 | 酸化物超電導薄膜の作製方法 |
| DE69125915T DE69125915T2 (de) | 1990-11-21 | 1991-11-21 | Verfahren zum Herstellen einer Dünnschicht aus einem Oxid-Supraleiter vom Wismuth-Typ |
| US07/795,797 US5244873A (en) | 1990-11-21 | 1991-11-21 | Process for preparing a thin film of bi-type oxide superconductor |
| EP91403144A EP0487421B1 (en) | 1990-11-21 | 1991-11-21 | Process for preparing a thin film of Bi-type oxide superconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2316748A JPH04187521A (ja) | 1990-11-21 | 1990-11-21 | 酸化物超電導薄膜の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04187521A true JPH04187521A (ja) | 1992-07-06 |
Family
ID=18080476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2316748A Pending JPH04187521A (ja) | 1990-11-21 | 1990-11-21 | 酸化物超電導薄膜の作製方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5244873A (ja) |
| EP (1) | EP0487421B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04187521A (ja) |
| DE (1) | DE69125915T2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6037313A (en) * | 1994-09-16 | 2000-03-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method and apparatus for depositing superconducting layer onto the substrate surface via off-axis laser ablation |
| JP4452805B2 (ja) * | 2004-09-21 | 2010-04-21 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ビスマス系酸化物超電導薄膜及びその作製法 |
| US7981840B2 (en) | 2005-03-02 | 2011-07-19 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Method of manufacturing Bi-based oxide superconductor thin films |
| CN111270214B (zh) * | 2020-03-26 | 2022-03-18 | 郑州科之诚机床工具有限公司 | 一种磁控溅射制备c轴择优取向氮化铝多晶薄膜的方法和氮化铝多晶薄膜 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4963524A (en) * | 1987-09-24 | 1990-10-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Sputtering device for manufacturing superconducting oxide material and method therefor |
| WO1989011736A1 (en) * | 1988-05-24 | 1989-11-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for producing thin films of a high-temperature superconductor and films thus produced |
| US5032571A (en) * | 1988-07-05 | 1991-07-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing oxide superconducting materials |
| JPH02122067A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 酸化物超伝導薄膜の作製方法 |
-
1990
- 1990-11-21 JP JP2316748A patent/JPH04187521A/ja active Pending
-
1991
- 1991-11-21 EP EP91403144A patent/EP0487421B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-11-21 US US07/795,797 patent/US5244873A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-11-21 DE DE69125915T patent/DE69125915T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69125915D1 (de) | 1997-06-05 |
| US5244873A (en) | 1993-09-14 |
| DE69125915T2 (de) | 1997-11-06 |
| EP0487421A3 (en) | 1992-11-19 |
| EP0487421B1 (en) | 1997-05-02 |
| EP0487421A2 (en) | 1992-05-27 |
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