JPH0442895A - Production of thin film superconductor - Google Patents

Production of thin film superconductor

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JPH0442895A
JPH0442895A JP2148232A JP14823290A JPH0442895A JP H0442895 A JPH0442895 A JP H0442895A JP 2148232 A JP2148232 A JP 2148232A JP 14823290 A JP14823290 A JP 14823290A JP H0442895 A JPH0442895 A JP H0442895A
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JP
Japan
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oxygen
plasma
thin film
film superconductor
ion
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Application number
JP2148232A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Kamata
健 鎌田
Shigenori Hayashi
重徳 林
Masatoshi Kitagawa
雅俊 北川
Takashi Hirao
孝 平尾
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a multiple compound thin film superconductor with excellent superconducting characteristics through such a process that, when a multiple compound film is to be irradiated with oxygen ion or oxygen plasma, the direct current voltage to apply to said ion or plasma is either intermittently or continu ously varied with time. CONSTITUTION:When a multiple compound film 12 (11: substrate; 13: surface) is to be irradiated with oxygen ion or oxygen plasma (31: ionic source), the direct current voltage (electric source 37) to apply on said ion or plasma is either intermittently or continuously varied with time. Heating with a heater 36 of the film 12 under the irradiation with the oxygen ion or plasma will improve the superconducting characteristics. The heating temperature is pref. room temperature to <=500 deg.C, and the ion-accelerating voltage is pref. <=2kv.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明(よ 薄膜超電導体 特に複合化合物薄膜超電導
体の製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Industrial Field of Application The present invention relates to thin film superconductors, and in particular to a method for producing composite compound thin film superconductors.

従来の技術 超電導転移温度Tcか30〜40Kを示すBa−La−
Cu−0系の高温超電導体[J、G、へ’)’zルブ(
Bednorz)and K、A、ミューラー(Mal
ler)、  ツアイト シュリフトフェア フィジー
ク(Zeitshrift ff1r physik 
B)Condensed Matter 64.189
−193 (1986)]が発見されて以ITcが90
KをこえるY−Ba7Cu−0系材粁 まf、TCが1
00KをこえるB1−3r−Ca−Cu−〇系材粁 そ
してTl−Ba−Ca−Cu−0系材料が相次いで発見
された この種の材料の超電導機構の詳細は明かではない力(転
移温度がさらに高くなる可能性があり、また新しいデバ
イスの実現等の有望な応用が期待される。
Conventional technologyBa-La- exhibiting a superconducting transition temperature Tc of 30 to 40K
Cu-0-based high-temperature superconductor [J, G,
Bednorz) and K, A, Muller (Mal
ler), Zeitshrift ff1r physik
B) Condensed Matter 64.189
-193 (1986)] was discovered, ITc was 90
Y-Ba7Cu-0 material exceeding K Maf, TC is 1
B1-3r-Ca-Cu-〇 series materials and Tl-Ba-Ca-Cu-0 series materials have been discovered one after another.The details of the superconducting mechanism of these materials are not clear. There is a possibility that the amount of energy will increase even further, and promising applications such as the realization of new devices are expected.

こうした酸化物超電導材料をデバイス等に応用する場合
、薄膜化することが強く望まれる。薄膜形成手法として
は スパッタリング嵐 反応性蒸着mcVD(化学気相
成長)法 レーザ・アブレーション法等が用いられてい
る。しかしなが板形成された複合化合物被膜は配向性の
良好な膜であっても膜中の構成元素である酸素の含有量
によりその超電導特性が変化する。すなわ叛 酸素含有
量が少ない場合、超電導特性は示さないかもしくは良好
でなI、%  これは 膜形成時に酸素を十分に取り込
んでいないためであム こうした課題を解決するたぬ 従来(よ 形成された複
合化合物被膜を800℃以上の高温における酸素雰囲気
中で熱処理する力\ あるい(よ 酸素プラズマ中にて
プラズマ処理[H,タムラ(Tamura)。
When applying such oxide superconducting materials to devices and the like, it is strongly desired to make them thinner. Thin film formation methods include sputtering storm, reactive vapor deposition (mcVD) (chemical vapor deposition), and laser ablation. However, even if the composite compound film formed into a long plate has good orientation, its superconducting properties change depending on the content of oxygen, which is a constituent element in the film. In other words, when the oxygen content is low, superconducting properties are not exhibited or are not good. This is because not enough oxygen is taken in during film formation. Heat treatment of the resulting composite compound coating in an oxygen atmosphere at a high temperature of 800°C or higher is required.Plasma treatment in oxygen plasma [H, Tamura].

A、 ヨシタ゛(Yoshida)、  S、モCIA
シ(Morohashi)  and  S、Aスオ(
Hasuo)、 アプライド フィジックス レター(
Appi、  Phys、  Lett、)  53.
 618  (1988)  または S、ミノモ(M
inomo)、  M、タニクゝチ(Taniguch
i)、  Y、イシタ″’(Ishida)Muキ”ヨ
(Sugiyo)、T、タカハシ(Takahashi
)、  M、)ノウチ(Tonouchi)、  S、
キタ(Kita)  and  T、コへ’ヤシ(Ko
bayashi)。
A. Yoshida, S. MoCIA
Morohashi and S, A Suo (
Hasuo), Applied Physics Letter (
Appi, Phys, Lett,) 53.
618 (1988) or S, Minomo (M
inomo), M, Taniguchi (Taniguchi)
i), Y, Ishida, Muki'yo, T, Takahashi
), M,) Tonouchi, S,
Kita and T, Kohe'yashi (Ko)
bayashi).

ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライドフィジッ
クス (Jpn、 J、 Appl、 Phys、) 
27. L411(1988)]を行なうことにより被
膜中の酸素含有量を補ってい九 発明が解決しようとする課題 上述のように複合化合物被膜を炉等により酸素雰囲気中
で熱処理する場合ζ友 超電導の良好な特性を得ること
ができるものへ その条件設定が難しく、処理時間に長
時間を要し さらには800℃以上の高温プロセスを必
要とする問題があもまた 上述のような酸素プラズマ処
理、こおいて(よ 比較的低温で酸化処理を行なうこと
ができるものへ プラズマ自体は高々50〜100eV
のエネルギーでしかないたべ 被膜の表面層のみしか処
理ができなり℃ 課題を解決するための手段 本発明の薄膜超電導体の製造方法は 複合化合物被膜に
対し 酸素イオンあるいは酸素プラズマを照射する際に
 前記酸素イオンあるいは酸素プラズマに印加する直流
電圧を時間的に断続変化させることにより超電導特性を
実現して形成するというものである。
Japanese Journal of Applied Physics (Jpn, J, Appl, Phys,)
27. L411 (1988)] to compensate for the oxygen content in the coating.9 Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, when a composite compound coating is heat treated in an oxygen atmosphere in a furnace or the like, it is possible to obtain good superconductivity. There are still problems in that it is difficult to set the conditions, it takes a long time, and it requires a high temperature process of 800℃ or more. (The plasma itself has a voltage of at most 50 to 100 eV.)
Only the surface layer of the film can be treated using the energy of ℃. Superconducting properties are realized and formed by temporally changing the direct current voltage applied to oxygen ions or oxygen plasma.

また 他の薄膜超電導体の製造方法(よ 複合化合物被
膜に対し 酸素イオンあるいは酸素プラズマを照射する
際に 前記酸素イオンあるいは酸素プラズマに印加する
直流電圧を時間的に連続変化させることにより超電導特
性を実現して形成するというものである。
In addition, other thin film superconductor manufacturing methods (i.e., superconducting properties are achieved by continuously changing the DC voltage applied to the oxygen ions or oxygen plasma over time when irradiating the composite compound film with oxygen ions or oxygen plasma) It is said that it is formed by

作用 本発明者等はこの種の材料が酸化物であり、酸素原子量
の精密制御によりその超電導特性が制御できると考え 
酸素イオンや酸素プラズマの照射効果を研究し これに
基づいて新規な複合化合物薄膜超電導体の製造方法を発
明しな 本発明にかかる薄膜超電導体の製造方法において(よ 
複合化合物被膜に対し 酸素イオンや酸素プラズマを照
射する際へ 前記酸素イオンや酸素プラズマに印加する
直流電圧を時間的に断続変化させるために そのエネル
ギーの大きさに応じた深さく その位置を中心としたガ
ウシアン分布に近い形で酸素が注入され 前記被膜の深
さ方向にほぼ均一に酸化処理を行なうことが可能であム
また 照射時間により、膜中の酸素原子量が制御でき、
その結果 膜の超電導特性を制御することができも さ
らに 500℃以下という低温プロセスで短時間処理に
て薄膜超電導体を形成することが可能であも 本発明にかかる他の薄膜超電導体の製造方法においては
 複合化合物被膜に対し 酸素イオンや酸素プラズマを
照射する際へ 前記酸素イオンや酸素プラズマに印加す
る直流電圧を時間的に連続変化させるため凶 前記被膜
の深さ方向&へ 均一に酸化処理を行なうことが可能で
あム また 上記発明と同様へ 照射時間により、膜中
の酸素原子量が制御でき、その結果 膜の超電導特性を
制御することができム さらく 500℃以下という低
温プロセスで短時間処理にて薄膜超電導体を形成するこ
とが可能であも 実施例 本発明における実施例を図面を用いて説明すも第1図に
おいて、複合化合物被膜12(よ 基体11上に例えば
スパッタリング法で形成すも さらく 被膜12の表面
13に対して、イオン加速用の直流電圧を断続的に変化
させつつ酸素イオンあるいは酸素プラズマを照射すも 
また 本発明の別の製造方法においてζよ 被膜12の
表面13に対して、イオン加速用の直流電圧を連続的に
変化させつつ酸素イオンあるいは酸素プラズマを照射す
も これらの場合、酸素イオンあるいは酸素プラズマは
少なくとも酸素を含むガスの真空槽内での放電により生
成し 生成した酸素イオンあるいはプラズマと、被膜1
2を設置した試料台との間に2kV以下の直流の加速電
圧を、第1の発明においては断続的に 第2の発明にお
いては連続的に変化させなから印加すム 本発明者らは上記2種類の過程によりそれぞれ独自に被
膜12が良好な超電導特性を示すことを確認しへ これ
はそれぞれの方法とも酸素のイオンあるいはプラズマの
作用により、膜中の金属原子が酸化されているものと考
えられる。しかL酸素のイオンやプラズマに印加する直
流電界を断続的あるいは連続的に変化させるた敦 それ
に応じて照射される酸素イオンのエネルギーがそれぞれ
断続的あるいは連続的に変化し そのエネルギーの大き
さに応じた深さに酸素が注入され 深さ方向に均一に酸
化されるものと考えられも また照射される酸素イオン
あるいは酸素プラズマの濃度によって超電導特性が制御
できることを本発明者らは確認した 酸素イオンあるいは酸素プラズマにより処理する場合、
基体13を加熱することにより超電導特性が改善される
ことを見いだした 最適の加熱温度は室温〜500℃で
あった これ以Eの温度になると、照射により入ってく
る酸素量よりL 膜内部からの熱脱離により出ていく酸
素量が上回り、膜中の酸素含有量が減少すム 従って、
抵抗率が高くなるとともに 被膜の特性が不安定になり
、急峻な超電導特性を示さなl、X。
The inventors believe that this type of material is an oxide, and that its superconducting properties can be controlled by precisely controlling the amount of oxygen atoms.
Research on the irradiation effects of oxygen ions and oxygen plasma, and based on this research, invent a new method for manufacturing thin film superconductors of composite compounds.
When irradiating a composite compound film with oxygen ions or oxygen plasma, in order to change the direct current voltage applied to the oxygen ions or oxygen plasma intermittently over time, it is necessary to irradiate the composite compound film at a depth corresponding to the amount of energy, with the center at that position. Oxygen is injected in a form close to the Gaussian distribution, making it possible to oxidize the film almost uniformly in the depth direction.Also, the amount of oxygen atoms in the film can be controlled by adjusting the irradiation time.
As a result, it is possible to control the superconducting properties of the film, and it is also possible to form a thin film superconductor in a short time using a low temperature process of 500°C or less. When a composite compound film is irradiated with oxygen ions or oxygen plasma, the direct current voltage applied to the oxygen ions or oxygen plasma is continuously changed over time, so that the oxidation treatment is performed uniformly in the depth direction of the film. In addition, similar to the above invention, the amount of oxygen atoms in the film can be controlled by changing the irradiation time, and as a result, the superconducting properties of the film can be controlled. Although it is possible to form a thin film superconductor by processing, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The surface 13 of the coating 12 is irradiated with oxygen ions or oxygen plasma while intermittently changing the DC voltage for ion acceleration.
In another manufacturing method of the present invention, the surface 13 of the coating 12 is irradiated with oxygen ions or oxygen plasma while continuously changing the DC voltage for ion acceleration. Plasma is generated by discharging a gas containing at least oxygen in a vacuum chamber, and the generated oxygen ions or plasma and coating 1
In the first invention, a direct current accelerating voltage of 2 kV or less is applied intermittently in the first invention, and in the second invention, a direct current accelerating voltage is applied between the specimen stage and the sample stage on which the specimen is installed. It was confirmed that the film 12 exhibits good superconducting properties through two different processes.This is thought to be due to the metal atoms in the film being oxidized by the action of oxygen ions or plasma in each method. It will be done. However, the energy of the irradiated oxygen ions changes intermittently or continuously, depending on the magnitude of the energy. Although it is thought that oxygen is injected to a depth that is uniformly oxidized in the depth direction, the inventors have also confirmed that the superconducting properties can be controlled by the concentration of the irradiated oxygen ions or oxygen plasma When processing with oxygen plasma,
It was found that the superconducting properties were improved by heating the substrate 13.The optimum heating temperature was between room temperature and 500°C.At temperatures above this point, the amount of oxygen coming in from the inside of the film was greater than the amount of oxygen coming in due to irradiation. The amount of oxygen released due to thermal desorption exceeds the amount of oxygen, and the oxygen content in the film decreases.
As the resistivity increases, the properties of the film become unstable and do not exhibit steep superconducting properties.

酸素は比較的軽元素であり、 2kV以下の低加速電圧
で加速して照射してもかなり均一性の良好な処理が可能
であるので、本発明は薄膜に大きな損傷を与えないとい
う利点を有すも 以下本発明の内容の理解をさらに深めるためL具体的な
実施例を示す。
Oxygen is a relatively light element and can be treated with fairly good uniformity even when irradiated with acceleration at a low accelerating voltage of 2 kV or less, so the present invention has the advantage of not causing major damage to the thin film. In order to further deepen the understanding of the contents of the present invention, specific examples will be shown below.

(具体実施例) 酸化マグネシウム(100)面を基体11として用1.
X、高周波ブレナーマグネトロンスバッタにより、焼結
したGd+BatCu4.sQxターゲットをArと0
2の混合ガス雰囲気でスパッタリング蒸着して薄膜形成
を行なっ九 この場合、基体温度を600℃とし トー
タルガス圧力3X10−’Torr、  スパッタリン
グ電力160Wの条件のもとで、約1時間スパッタリン
グ蒸着することにより、膜厚的0.6 μmの薄膜が得
られた 形成された膜の組成を調べたとこへ 金属元素
の比率はGd:B a :Cu = 1 :1.98:
3.07とほぼ1 :2 :3の化学量論比になってい
た また 薄膜の結晶構造(よX線回折法によりC軸が
基体に垂直に配向した結晶構造であることがわかっ九 
しかしなが叙 形成された膜ζよ 超電導の兆候を示す
オンセット温度が94にで、ゼロ抵抗温度は62にと超
電導を示すものの低い値であった そこで、形成された
Gd−Ba−Cu−0化合物被膜12を300℃に加熱
して酸素イオン・プラズマ処理を行った 処理は酸素分
圧2 X 10−’Torrの真空槽内で酸素イオン/
プラズマに印加する加速電圧を1.5.1.2.0.9
.0.6.0.3 k V、 50Vと断続的に変化さ
せ、各々5旅 トータル照射時間30分で行なっ九 こ
のようにして得られた被膜の超電導転移温度はオンセッ
ト温度94K、ゼロ抵抗温度84にであつ九 ゼロ抵抗
温度が処理前より22に向上していも 酸素イオン・プ
ラズマ処理前後の抵抗率の温度依存性の様子を第2図に
示す。
(Specific Example) Using a magnesium oxide (100) surface as the substrate 11 1.
X, Gd+BatCu4. sintered by high-frequency Brenner magnetron scattering. sQx target with Ar and 0
A thin film was formed by sputtering deposition in a mixed gas atmosphere of 2. In this case, the substrate temperature was 600°C, the total gas pressure was 3X10-'Torr, and the sputtering power was 160W, and sputtering deposition was performed for about 1 hour. A thin film with a thickness of 0.6 μm was obtained.The composition of the formed film was investigated.The ratio of metal elements was Gd:B a :Cu = 1:1.98:
3.07, which was a stoichiometric ratio of approximately 1:2:3.Also, the crystal structure of the thin film was found to be a crystal structure in which the C-axis was oriented perpendicular to the substrate by X-ray diffraction.
However, the formed film ζ had an onset temperature of 94, which indicates a sign of superconductivity, and a zero resistance temperature of 62, which is a low value although it indicates superconductivity.Therefore, the formed Gd-Ba-Cu- The 0 compound film 12 was heated to 300°C and subjected to oxygen ion plasma treatment.
The acceleration voltage applied to the plasma is 1.5.1.2.0.9
.. 0.6.0.3 kV and 50V were intermittently varied, each for 5 journeys and a total irradiation time of 30 minutes.The superconducting transition temperature of the film thus obtained was an onset temperature of 94K and a zero resistance temperature. Figure 2 shows the temperature dependence of resistivity before and after oxygen ion plasma treatment.

次番ミ  本発明の別の製造方法の具体実施例を示す。Next I will show a specific example of another manufacturing method of the present invention.

上記と同様にして得られたC軸配向性で、オンセット温
度94に1 ゼロ抵抗温度62にのGd−BaCu−0
薄膜を、 300℃に加熱して酸素イオン・プラズマ処
理を行っt4  照射処理は酸素分圧2xlO”’To
rrの真空槽内で酸素イオン/プラズマに印加する加速
電圧を30分間で1.5 k Vから50Vまで連続的
に変化させながら行なった このようにして得られた被
膜の超電導転移温度はオンセット温度94に1 ゼロ抵
抗温度85にであっ九 ゼロ抵抗温度が処理前より23
に向上していも上述のような酸素イオンあるいはプラズ
マの照射方法として第3医 第4図に示すような構成の
装置を用い九 まず、第3図のイオン源31に少なくとも酸素を含むガ
スを導入し このガスをはさんで対向した電極32.3
3に高周波信号を印加してプラズマを発生させも この
プラズマ中に磁場を形成するための磁場発生源34を配
置し 効率よく発生させた酸素イオンおよびプラズマを
、複合化合物被膜を形成した基体11を配置した基板台
35と上記イオン源のプラズマの間に直流電圧源37に
より電界を印加することにより、酸素イオンをイオン源
より引き出し 被膜12に照射すム この啄 プラズマ
と基板台35の間に印加する直流電圧(よ 第1の発明
においては断続的番ミ  第2の発明においては連続的
に変化させも この場合、いずれの発明においても印加
する電圧が2kV以下の場合には被膜12の表面13は
わずかにスパッタリングされる力丈 被膜内部に対して
効果的にまた深さ方向に対し均一に構成金属原子の酸化
処理が行えることを確認した また 酸素処理時の基板
加熱はヒータ36により行なう。
With C-axis orientation obtained in the same manner as above, Gd-BaCu-0 at onset temperature of 94 and zero resistance temperature of 62.
The thin film was heated to 300°C and subjected to oxygen ion plasma treatment.
The acceleration voltage applied to oxygen ions/plasma was continuously varied from 1.5 kV to 50 V in 30 minutes in a vacuum chamber of RR.The superconducting transition temperature of the film thus obtained was on-set. Temperature is 94 to 1 Zero resistance temperature is 85 to 9 Zero resistance temperature is 23 compared to before treatment
However, even if the oxygen ion or plasma irradiation method described above is improved, the method of irradiation with oxygen ions or plasma may be performed by a third doctor. First, a gas containing at least oxygen is introduced into the ion source 31 of FIG. Electrodes 32.3 facing each other with this gas in between
Plasma is generated by applying a high frequency signal to 3. A magnetic field generation source 34 is arranged to form a magnetic field in this plasma, and the efficiently generated oxygen ions and plasma are transferred to the substrate 11 on which a composite compound film is formed. By applying an electric field from the DC voltage source 37 between the placed substrate table 35 and the plasma of the ion source, oxygen ions are extracted from the ion source and irradiated onto the coating 12. In this case, in either invention, if the applied voltage is 2 kV or less, the surface 13 of the coating 12 It was confirmed that the constituent metal atoms could be oxidized effectively inside the film and uniformly in the depth direction.The heater 36 heats the substrate during the oxygen treatment.

第4図はプラズマ生成室41内に少なくとも酸。FIG. 4 shows that at least acid is present in the plasma generation chamber 41.

素を含むガスを導入し このガスに対し マイクロ波電
源42で発生させたマイクロ波を導波管43を介して導
入して放電させることにより酸素プラズマを発生させも
 その酸素プラズマに磁場発生源34により磁場を印加
して酸素イオンのイオン化効率を上げたものをイオン源
として用いたものである。この場合、通常マイクロ波源
42には2.45  GHzのマイクロ波を使用し磁場
強度を875ガウス程度にすると電子のサイクロトロン
共鳴が生じるので酸素のイオン化効率が上がる。
Oxygen plasma is generated by introducing a gas containing an element and introducing microwaves generated by a microwave power source 42 into this gas through a waveguide 43 to cause a discharge. The ion source used was one in which a magnetic field was applied to increase the ionization efficiency of oxygen ions. In this case, if a 2.45 GHz microwave is normally used for the microwave source 42 and the magnetic field strength is set to about 875 Gauss, electron cyclotron resonance will occur, thereby increasing oxygen ionization efficiency.

プラズマ生成室4Iと試料室44との間に絶縁部45を
介して直流電圧を印加することにより、制御性良く酸素
イオンを試料室44内の基板台35上に設置された複合
化合物被膜12に照射する構造になっていも この場合
、印加する直流電圧tL第1の発明においては断続的に
 第2の発明においては連続的に変化させも いずれの
場合でL印加する電圧が2kV以下の場合には被膜内部
に対して効果的に また深さ方向に対し均一に構成金属
原子の酸化処理が行えることを確認した処理装置につい
て(よ これ以外にも真空槽内に少なくとも酸素を含む
ガスを導入し このガスに高周波を平行電極に印加して
放電させ、この放電プラズマ中に化合物被膜を配置して
、プラズマと化合物被膜を設置した試料台との間に直流
電界を印加し 印加電圧を断続的C,−あるいは連続的
に変化させつつ酸素処理することもできも酸素イオンお
よびプラズマの発生源としてはこれらの装置を組合せる
ことも可能でこの場合はさらに制御性が向上するという
利点があ4次&ミ 酸素を含むガスとして、オゾン(0
3)や亜酸化窒素(N2O)を用いた場合について説明
すも 03は02をオゾナイザ−により5%濃度で発生
させたものを用い九 〇3やN2Oと酸素のみとの違い
G友  例えば イオン・プラズマ発生源として、電子
サイクロトロン共鳴を利用したマイクロ波プラズマ源を
用いた場合 そのマイクロ波電力力丈 より低電力でイ
オン化効率の高い酸素プラズマを発生させることが可能
であることということ七あa 但り、N2O を用いた
場合、400W以上のマイクロ波電力で(よ 窒素の活
性なプラズマやイオンによる物理的損傷の影響がみられ
もしかり、  150〜300Wの比較的低電力ではプ
ラズマ分光の結果より、活性な酸素のプラズマやイオン
の方が多く、本発明の2方法とも超電導特性の向上に効
果的であることを確認し九発明の効果 本発明の製造方法により、良質で高性能な薄膜超電導体
を再現性よく得ることが可能となった酸素イオンあるい
は酸素プラズマによる照射効果は制御性がよく、また低
エネルギーであるたべ膜に大きな損傷を与えることなく
、しかも500℃以下という条件下で処理が簡単に行え
も とりわ仇 膜の深さ方向に対してほぼ均一に酸化処
理が行えも 従って、非常に容易にそして低温でダメー
ジの少ない薄膜超電導体が実現されも
By applying a DC voltage between the plasma generation chamber 4I and the sample chamber 44 via the insulating section 45, oxygen ions can be easily controlled to the composite compound coating 12 installed on the substrate stand 35 in the sample chamber 44. In this case, even if the applied DC voltage tL is changed intermittently in the first invention and continuously in the second invention, in either case, if the applied DC voltage tL is 2 kV or less, Regarding the processing equipment that has been confirmed to be able to oxidize the constituent metal atoms effectively and uniformly in the depth direction inside the film (in addition to this, we introduced a gas containing at least oxygen into the vacuum chamber). A high frequency is applied to this gas to parallel electrodes to cause a discharge, a compound film is placed in this discharge plasma, and a DC electric field is applied between the plasma and the sample stage on which the compound film is placed, and the applied voltage is changed intermittently to C. , - or it is possible to perform oxygen treatment while changing the oxygen continuously.It is also possible to combine these devices as a source of oxygen ions and plasma, and in this case, there is an advantage of further improving controllability. &mi As a gas containing oxygen, ozone (0
3) and nitrous oxide (N2O) are used, but 03 uses 02 generated at a concentration of 5% by an ozonizer.903 Differences between N2O and oxygen alone When a microwave plasma source that utilizes electron cyclotron resonance is used as a plasma generation source, it is possible to generate oxygen plasma with high ionization efficiency at lower power. However, when N2O is used, the effects of physical damage due to active nitrogen plasma and ions may be seen at microwave powers of 400 W or more, and at relatively low powers of 150 to 300 W, the results of plasma spectroscopy show that It was confirmed that the two methods of the present invention are effective in improving the superconducting properties. The irradiation effect with oxygen ions or oxygen plasma, which has made it possible to obtain the body with good reproducibility, is well controllable, and the low energy does not cause major damage to the membrane, and the treatment can be performed at temperatures below 500℃. However, even though oxidation treatment can be carried out easily and evenly in the depth direction of the film, thin film superconductors with little damage can be realized very easily and at low temperatures.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の薄膜超電導体の基本概念断
面図 第2図は本発明により実現された薄膜超電導体の
電気抵抗の温度依存の特性図 第3@ 第4図は本発明
の薄膜超電導体の製造方法の実施に用いる酸素処理装置
の概略構成を示す断面図であム 11・・・基体 12・・・複合化合物液IU  13
・・・表眠31・・・イオン爪32.33・・・電機 
34・・・磁場発生爪35・・・基板台 36・・・ヒ
ー久 37・・・直流電圧淑41・・・プラズマ生成室
 42・・・マイクロ波電淑43・・・導波管、44・
・・試料室 45・・・絶縁悉代理人の氏名 弁理士 
粟野重孝 はか1名第1図 第2図 眉 rv  (K)
Figure 1 is a cross-sectional view of the basic concept of a thin film superconductor according to an embodiment of the present invention. Figure 2 is a characteristic diagram of the temperature dependence of electrical resistance of a thin film superconductor realized by the present invention. Figure 3 is a diagram of the present invention. 11 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an oxygen treatment apparatus used in carrying out the method for producing a thin film superconductor; and FIG.
... Table sleep 31 ... Ion nails 32.33 ... Electric machine
34... Magnetic field generating claw 35... Substrate stand 36... Heater 37... DC voltage switch 41... Plasma generation chamber 42... Microwave generator 43... Waveguide, 44・
...Sample room 45...Name of insulating agent Patent attorney
Shigetaka Awano 1 person Figure 1 Figure 2 Eyebrow rv (K)

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複合化合物被膜に対し、酸素イオンあるいは酸素
プラズマを照射する際に、前記酸素イオンあるいは酸素
プラズマに印加する直流電圧を時間的に断続変化させて
形成することを特徴とする薄膜超電導体の製造方法。
(1) A thin film superconductor characterized in that when a composite compound film is irradiated with oxygen ions or oxygen plasma, the DC voltage applied to the oxygen ions or oxygen plasma is intermittently changed over time. Production method.
(2)複合化合物被膜に対し、酸素イオンあるいは酸素
プラズマを照射する際に、前記酸素イオンあるいは酸素
プラズマに印加する直流電圧を時間的に連続変化させて
形成することを特徴とする薄膜超電導体の製造方法。
(2) A thin film superconductor characterized in that when a composite compound film is irradiated with oxygen ions or oxygen plasma, the DC voltage applied to the oxygen ions or oxygen plasma is continuously changed over time. Production method.
(3)酸素イオンあるいは酸素プラズマ照射時の複合化
合物被膜を加熱することを特徴とする請求項1または請
求項2記載の薄膜超電導体の製造方法。
(3) The method for producing a thin film superconductor according to claim 1 or claim 2, characterized in that the composite compound film is heated during irradiation with oxygen ions or oxygen plasma.
(4)酸素イオンあるいは酸素プラズマ源として、少な
くとも酸素を含むガスの真空槽内での放電により生成し
たプラズマを用いることを特徴とする請求項1または請
求項2記載の薄膜超電導体の製造方法。
(4) The method for producing a thin film superconductor according to claim 1 or 2, wherein plasma generated by discharging a gas containing at least oxygen in a vacuum chamber is used as the oxygen ion or oxygen plasma source.
(5)酸素イオンあるいは酸素プラズマ源装置として、
マイクロ波を用いたプラズマ分解によるプラズマ処理装
置を用いることを特徴とする請求項4記載の薄膜超電導
体の製造方法。
(5) As an oxygen ion or oxygen plasma source device,
5. The method for manufacturing a thin film superconductor according to claim 4, characterized in that a plasma processing apparatus for plasma decomposition using microwaves is used.
(6)酸素イオンあるいは酸素プラズマ源装置として、
電子サイクロトロン共鳴吸収条件を満たすように磁界を
印加する方法を用いることを特徴とする請求項5記載の
薄膜超電導体の製造方法。
(6) As an oxygen ion or oxygen plasma source device,
6. The method of manufacturing a thin film superconductor according to claim 5, further comprising applying a magnetic field so as to satisfy an electron cyclotron resonance absorption condition.
(7)酸素イオンあるいは酸素プラズマ照射時の複合化
合物被膜を500℃以下の所定の温度に保持して加熱す
ることを特徴とする請求項3記載の薄膜超電導体の製造
方法。
(7) The method for manufacturing a thin film superconductor according to claim 3, characterized in that the composite compound film upon irradiation with oxygen ions or oxygen plasma is heated while being maintained at a predetermined temperature of 500° C. or less.
(8)少なくとも酸素を含むガスに高周波電圧を印加し
て生成したプラズマと複合化合物被膜を設置した試料台
との間に電位を任意に設定することが可能な電極を設置
して酸素イオンを照射することを特徴とする請求項4記
載の薄膜超電導体の製造方法。
(8) Oxygen ions are irradiated by installing an electrode that can arbitrarily set the potential between the plasma generated by applying a high-frequency voltage to a gas containing at least oxygen and the sample stage on which the composite compound coating is installed. 5. The method for producing a thin film superconductor according to claim 4.
(9)イオン加速電圧として2kV以下の直流可変電圧
を印加することを特徴とする請求項1または請求項2記
載の薄膜超電導体の製造方法。
(9) The method for manufacturing a thin film superconductor according to claim 1 or 2, characterized in that a DC variable voltage of 2 kV or less is applied as the ion accelerating voltage.
(10)少なくとも酸素を含むガスに高周波電圧を印加
して生成したプラズマ中に複合化合物被膜を設置するこ
とを特徴とする請求項4記載の薄膜超電導体の製造方法
(10) The method for manufacturing a thin film superconductor according to claim 4, characterized in that the composite compound film is placed in plasma generated by applying a high frequency voltage to a gas containing at least oxygen.
(11)少なくとも酸素を含むガスとして、酸素、オゾ
ン(O_3)、亜酸化窒素(N_2O)ガスの少なくと
も一種類のガスを用いることを特徴とする請求項4記載
の薄膜超電導体の製造方法。
(11) The method for manufacturing a thin film superconductor according to claim 4, characterized in that at least one type of gas selected from oxygen, ozone (O_3), and nitrous oxide (N_2O) gas is used as the gas containing at least oxygen.
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