JPH04193719A

JPH04193719A - 酸化物超電導薄膜の作製方法

Info

Publication number: JPH04193719A
Application number: JP2321888A
Authority: JP
Inventors: Hisao Hattori; 久雄服部; Kenjiro Higaki; 賢次郎桧垣; Hideo Itozaki; 糸崎　秀夫
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1992-07-13

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、Ｂｉ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Ｃ軸配向のＢｉ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−Ｃｕ−○系酸化物超電導体は、
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０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−０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。

発明が解決しようとする課題上述のように、従来Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０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　−３ｒ　−Ｃａ−Ｃｕ　−〇
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。

さらに、作製される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　−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−〇
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、Ｂｉ、　ＳｒＳ［ａおよびＣｕを含む
酸化物超電導体薄膜を基板上に作製する方法において、
Ｂ１、Ｓｒ、　ＣａおよびＣｕを原子比で、Ｂｉ　：Ｓ
ｒ　：Ｃａ　：Ｃｕ　＝ａ　：　ｂ　：　ｃ　：　ｄ（
ただし、１．５７５≦ａ≦１．９２５１．８　　　≦ｂ
≦２．２０．９　　　≦ｃ≦１．１１．５７５　　≦ｄ≦１．９２５）で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
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。

作用本発明の方法は、いわゆるオファクシススバッタリング
法でＢｉ　−５ｒ　−Ｃａ　−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導
薄膜を作製するが、Ｂ１、Ｓｒ、ＣａおよびＣｕを原子
比で、Ｂｉ　：Ｓｒ　：Ｃａ　：Ｃｕ＝ａ　：　ｂ　：　ｃ　
：　ｄ（ただし、１．５７５≦ａ≦１．９２５１．８　
　≦ｂ≦２．２０．９　　≦ｃ≦１．１１．５７５≦ｄ≦１．９２５　）で含む焼結体をターゲットに使用するところにその主要
な特徴がある。

一般にスパッタリンク法で多元系化合物の薄膜を作製す
る場合、ターゲットの組成と得られる薄膜の組成とは差
異が生じる。本発明者等の実験結果によれば、上記の組
成のターゲットを使用した場合に、ａｔ２Ｓｒ２Ｃａ、
Ｃｕ２ｏ）ｌで示される酸化物超電導体の単相で構成さ
れる薄膜が作製可能である。

この場合、スパッタリング条件を以下のように設定する
ことが好ましい。

基板　　　　　　　　　ＭｇＯ，５ｒＴｉ　０３等基板
温度　　　　　　　５８０〜６６０℃スバ・ツタリンク
カス　　　　八ｒ　　：３Ｑ％０２：２０％スパッタリング圧力　　　０，１〜０．８Ｔｏｒｒまた
、基板は、例えば、ターゲットに対し基板成膜面が直角
となる方向に向け、ターゲットの周辺部上方に配置する
ことが好ましい。

本発明の方法では、上記の条件で成膜を行った場合、結
晶のＣ軸が基板成膜面に直角となるＣ軸配向の単結晶の
Ｂｉ２５ｒ２Ｃａ、Ｃｕ２０Ｘ酸化物超電導薄膜が形成
される。この薄膜は、成膜後特に処理を行わなくても良
好な超電導特性を示す。

［３＋２Ｓｒ２Ｃａ１Ｃｕ２０ｙ酸化物超電導体は、各
種Ｂ１−３ｒ　−Ｃａ−Ｃｕ−〇系酸化物超電導体の中
でも臨界温度Ｔｃが低いいわゆる低温相の超電導体であ
るが、良好な薄膜を得やすい。

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。

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Ｉと、チャンバ１内で基板２を固定する基板ホル
ダ３と、ターゲット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
５の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。

上記の装置を使用して本発明の方法により、Ｂｉ２５ｒ
２Ｃａ、Ｃｕ２Ｏ□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、Ｂ１、Ｓｒ、ＣａおよびＣｕを原子比で、Ｂ
ｉ　：Ｓｒ　：Ｃａ　：Ｃｕ＝１．７５　：　２　：　
１：　１．７５で含む焼結体を使用した。

チャンバ１内にＡｒ　：　Ｏ□＝４：１の分圧比で混合
したスパッタリングガスを３．５　Ｔｏｒｒ導入し、基
板２をヒータ４で６２０℃まで加熱して、高周波電力を
印加した。

成膜速度は、０．１５人／秒となるようにし、１０００
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。

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軸配向のｔ３＋２ｓｒ２ｃａ、Ｃｕ２０Ｍ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。

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。

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−〇系酸化物超電導薄膜を作製可能
である。本発明の方法は、最適な組成のターゲット使用
し、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への酸化物超
電導体の応用が促進される。

【図面の簡単な説明】

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・・・ノズル、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

【特許請求の範囲】Ｂｉ、Ｓｒ、ＣａおよびＣｕを含む酸化物超電導体薄膜
を基板上に作製する方法において、Ｂｉ、Ｓｒ、Ｃａお
よびＣｕを原子比で、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝ａ：ｂ：ｃ：ｄ（ただし、１．５７５≦ａ≦１．９２５１．８≦ｂ≦２．２０．９≦ｃ≦１．１１．５７５≦ｄ≦１．９２５）で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
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。