JPH0446082A - 高品質酸化物超電導薄膜の作製方法 - Google Patents
高品質酸化物超電導薄膜の作製方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
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- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、高品質酸化物超電導薄膜の作製方法に関する
。より詳細には、レーザ蒸着法を用いて、酸化物超電導
体の高品質な薄膜を作製する方法に関する。
。より詳細には、レーザ蒸着法を用いて、酸化物超電導
体の高品質な薄膜を作製する方法に関する。
従来の技術
薄膜の作製には、各種の方法が使用されるが、レーザ蒸
着法は、組成の制御がやり易く、成膜速度が速い等の利
点がある。また、−切の電磁場を必要としなし）ので、
高品質の薄膜を作製するのに適した方法と考えられてし
）る。
着法は、組成の制御がやり易く、成膜速度が速い等の利
点がある。また、−切の電磁場を必要としなし）ので、
高品質の薄膜を作製するのに適した方法と考えられてし
）る。
従来、レーザ蒸着法で薄膜を作製する場合は、内部を高
真空に排気可能で、任意の雰囲気ガスを導入できる成膜
室内に基板およびターゲットを配置し、成膜室４託に配
置したレーザ装置の発するレーザ光を光学手段により誘
導し、ターゲットに照射してし）だ。
真空に排気可能で、任意の雰囲気ガスを導入できる成膜
室内に基板およびターゲットを配置し、成膜室４託に配
置したレーザ装置の発するレーザ光を光学手段により誘
導し、ターゲットに照射してし）だ。
レーザには、通常ＣＯ２レーザやエキシマレーザ等パル
ス発光の高出力のものが使用される。ターゲットに照射
されるレーザのエネルギは、上記のようなパルス発光の
レーザを用いた場合には、ｌパルスあたり最大ても３．
５Ｊ／ｃａｔ程度くターゲット表面で）で、通常は１パ
ルスあたり１〜２Ｊ／ｃｒｌであった。
ス発光の高出力のものが使用される。ターゲットに照射
されるレーザのエネルギは、上記のようなパルス発光の
レーザを用いた場合には、ｌパルスあたり最大ても３．
５Ｊ／ｃａｔ程度くターゲット表面で）で、通常は１パ
ルスあたり１〜２Ｊ／ｃｒｌであった。
発明が解決しようとする課題
上記従来のレーザ蒸着法では、ターゲット表面のレーザ
光に照射された部分が融解し、そのためにその部分の組
成が変化してしまう。それに伴い、薄膜の組成も厚さ方
向に分布を生じる。そのため、従来のレーザ蒸着法では
、組成の均質な酸化物超電導薄膜を作製することが困難
であった。
光に照射された部分が融解し、そのためにその部分の組
成が変化してしまう。それに伴い、薄膜の組成も厚さ方
向に分布を生じる。そのため、従来のレーザ蒸着法では
、組成の均質な酸化物超電導薄膜を作製することが困難
であった。
これは、上記従来の方法では、レーデ光のエネルギが熱
エネルギとしてターゲットに吸収され、ターゲットの温
度が上昇することが原因である。
エネルギとしてターゲットに吸収され、ターゲットの温
度が上昇することが原因である。
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、優れた超電導特性の高品質な酸化物超電導薄膜を
作製できる酸化物超電導薄膜のレーザ蒸着法による作製
方法を提供することにある。
して、優れた超電導特性の高品質な酸化物超電導薄膜を
作製できる酸化物超電導薄膜のレーザ蒸着法による作製
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、ターゲットにパルスレーザ光を照射し
て、前記ターゲットに対向して配置した基板上に薄膜を
堆積させて作製するレーザ蒸着法により酸化物超電導体
の薄膜を作製する方法において、前記ターゲットに照射
するレーザ光のエネルギを前記ターゲット上で１パルス
当たり５Ｊ／ｃｒ１以上とする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。
て、前記ターゲットに対向して配置した基板上に薄膜を
堆積させて作製するレーザ蒸着法により酸化物超電導体
の薄膜を作製する方法において、前記ターゲットに照射
するレーザ光のエネルギを前記ターゲット上で１パルス
当たり５Ｊ／ｃｒ１以上とする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、レーザ蒸着法で酸化物超電導薄膜を作
製する場合に、従来よりもはるかに大きいエネルギのレ
ーザ光をターゲットに照射するところに主要な特徴があ
る。高いエネルギのレーザ光をターゲットに照射すると
、従来と異なるメカニズムでターゲットから粒子が飛び
出し、基板上に堆積すると考えられる。
製する場合に、従来よりもはるかに大きいエネルギのレ
ーザ光をターゲットに照射するところに主要な特徴があ
る。高いエネルギのレーザ光をターゲットに照射すると
、従来と異なるメカニズムでターゲットから粒子が飛び
出し、基板上に堆積すると考えられる。
即ち、本発明の方法では、レーザ光がターゲットを照射
すると、そのエネルギにより最初にターゲットを構成し
ている分子中の電子が飛び出す。
すると、そのエネルギにより最初にターゲットを構成し
ている分子中の電子が飛び出す。
続いて、正電位に帯電した分子がイオン反発により飛び
出し、基板上で堆積する。
出し、基板上で堆積する。
従って、本発明の方法では、ターゲットのレーザ光に照
射された部分が融解することがなく、その部分の組成が
変化することもない。そのため、本発明の方法で作製さ
れた酸化物超電導薄膜は、厚さ方向に組成の分布がなく
、均質になる。
射された部分が融解することがなく、その部分の組成が
変化することもない。そのため、本発明の方法で作製さ
れた酸化物超電導薄膜は、厚さ方向に組成の分布がなく
、均質になる。
本発明の方法では、上記のようにターゲットから分子を
飛び出させるため、ターゲットに実際に照射されたレー
ザ光のエネルギを１パルス当たり５Ｊ／ｃｒｊ以上とす
る。ターゲット上でのレーザ光のエネルギが、１パルス
当たり５Ｊ／ｃ＋＋！未満では、ターゲット表面が融解
する現象と上記の現象が同時に起こる。
飛び出させるため、ターゲットに実際に照射されたレー
ザ光のエネルギを１パルス当たり５Ｊ／ｃｒｊ以上とす
る。ターゲット上でのレーザ光のエネルギが、１パルス
当たり５Ｊ／ｃ＋＋！未満では、ターゲット表面が融解
する現象と上記の現象が同時に起こる。
本発明の方法では、上記のレーザ光のエネルギの制御は
、レーザ発振装置だけでなく、無反射コーティングを施
した高品質合成石英レンズ等の光学手段を使用すること
が好ましい。即ち、レーザ発振器が発したレーザ光をタ
ーゲット上に集光して、照射エネルギが上記の範囲とな
るようにすることが好ましい。
、レーザ発振装置だけでなく、無反射コーティングを施
した高品質合成石英レンズ等の光学手段を使用すること
が好ましい。即ち、レーザ発振器が発したレーザ光をタ
ーゲット上に集光して、照射エネルギが上記の範囲とな
るようにすることが好ましい。
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（、Ｔ。
、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（、Ｔ。
実施例
本発明の方法と従来の方法とて、ＹＩＢａ２Ｃｕ３０ｔ
−ｘ酸化物超電導薄膜を作製した。ターゲ７）には、Ｙ
、Ｂａ、Ｃｕ：＋０７−Ｘの焼結体を用いた。チャンバ
の内部をＩ Ｘ １Ｏ−６Ｔｏｒｒに排気したのち酸素
ガスを導入して１００ ｍＴｏｒｒにし、以下の条件て
成膜を行った。
−ｘ酸化物超電導薄膜を作製した。ターゲ７）には、Ｙ
、Ｂａ、Ｃｕ：＋０７−Ｘの焼結体を用いた。チャンバ
の内部をＩ Ｘ １Ｏ−６Ｔｏｒｒに排気したのち酸素
ガスを導入して１００ ｍＴｏｒｒにし、以下の条件て
成膜を行った。
基 板 Ｍｇ Ｏ（１００）レーザ光
エネルギ １０Ｊ／ｃｌＩｉ（本発明）０．７Ｊ／ｃｄ
（従来法） 酸素ガス圧 ４００ ｍＴｏｒｒ基板温度
７００℃ 成膜時Ｍ １時間 レーザは、波長１９３ ｎｍのエキシマレ−ザラ使用し
た。使用したレーザ装置の１パルス当たりのレーザ光出
力は０，５ Ｊであり、レーザ装置出射直後の発光パタ
ーンは、ｌＯｘ５０ｍｍ”の矩形であるので、合成石英
レンズによりターゲット上でｌｘ５ｍｍ２となるように
集光して照射した。
エネルギ １０Ｊ／ｃｌＩｉ（本発明）０．７Ｊ／ｃｄ
（従来法） 酸素ガス圧 ４００ ｍＴｏｒｒ基板温度
７００℃ 成膜時Ｍ １時間 レーザは、波長１９３ ｎｍのエキシマレ−ザラ使用し
た。使用したレーザ装置の１パルス当たりのレーザ光出
力は０，５ Ｊであり、レーザ装置出射直後の発光パタ
ーンは、ｌＯｘ５０ｍｍ”の矩形であるので、合成石英
レンズによりターゲット上でｌｘ５ｍｍ２となるように
集光して照射した。
成膜後、得られた酸化物超電導薄膜の断面を透過型電子
顕微鏡で観察し、また、超電導特性を測定した。
顕微鏡で観察し、また、超電導特性を測定した。
本発明の方法に従って作製された酸化物超電導薄膜は、
膜厚２００閉に亘って−様な結晶で構成され、結晶の乱
れはなかった。また、表面の凹凸も少なかった。
膜厚２００閉に亘って−様な結晶で構成され、結晶の乱
れはなかった。また、表面の凹凸も少なかった。
それに対し、従来の方法で作製された酸化物超電導薄膜
は、−様な結晶で構成されているものの、表面の凹凸状
態は極めて悪いものであった。以下に両方の薄膜の超電
導特性を示す。
は、−様な結晶で構成されているものの、表面の凹凸状
態は極めて悪いものであった。以下に両方の薄膜の超電
導特性を示す。
臨界温度（Ｋ） 臨界電流密度（Ａ ／ ｃｒｌ ）
本発明 ８５ １ ｘ１０６従来法
８２ ５ ＸＩＯ３発明の効果 以上説肋したように、本発明の方法に従うと、レーザ蒸
着法により、高品質の薄膜を作製することができる。本
発明の方法により作製される酸化物超電導薄膜は、 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のに最適である。
本発明 ８５ １ ｘ１０６従来法
８２ ５ ＸＩＯ３発明の効果 以上説肋したように、本発明の方法に従うと、レーザ蒸
着法により、高品質の薄膜を作製することができる。本
発明の方法により作製される酸化物超電導薄膜は、 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のに最適である。
Claims (1)
- ターゲットにパルスレーザ光を照射して、前記ターゲ
ットに対向して配置した基板上に薄膜を堆積させて作製
するレーザ蒸着法により酸化物超電導体の薄膜を作製す
る方法において、前記ターゲットに照射するレーザ光の
エネルギを前記ターゲット上で１パルス当たり５Ｊ／ｃ
ｍ＾２以上とすることを特徴とする酸化物超電導薄膜の
作製方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2154208A JPH0446082A (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | 高品質酸化物超電導薄膜の作製方法 |
| EP19910109666 EP0461645A3 (en) | 1990-06-13 | 1991-06-12 | Process for preparing superconducting oxide thin films |
| US07/713,490 US5231075A (en) | 1990-06-13 | 1991-06-12 | Process for preparing superconducting oxide thin films |
| CA002044439A CA2044439C (en) | 1990-06-13 | 1991-06-12 | Process for preparing superconducting oxide thin films |
| AU78392/91A AU634888B2 (en) | 1990-06-13 | 1991-06-13 | Process for preparing superconducting oxide thin films |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2154208A JPH0446082A (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | 高品質酸化物超電導薄膜の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0446082A true JPH0446082A (ja) | 1992-02-17 |
Family
ID=15579210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2154208A Pending JPH0446082A (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | 高品質酸化物超電導薄膜の作製方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5231075A (ja) |
| EP (1) | EP0461645A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0446082A (ja) |
| AU (1) | AU634888B2 (ja) |
| CA (1) | CA2044439C (ja) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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| US5660746A (en) * | 1994-10-24 | 1997-08-26 | University Of South Florida | Dual-laser process for film deposition |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5419263B2 (ja) * | 1973-10-17 | 1979-07-13 | ||
| DE3472574D1 (en) * | 1983-10-14 | 1988-08-11 | Hitachi Ltd | Process for forming an organic thin film |
| JPS6472504A (en) * | 1987-09-12 | 1989-03-17 | Univ Tokai | Superconducting coil |
| US4997809A (en) * | 1987-11-18 | 1991-03-05 | International Business Machines Corporation | Fabrication of patterned lines of high Tc superconductors |
| US4987007A (en) * | 1988-04-18 | 1991-01-22 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method and apparatus for producing a layer of material from a laser ion source |
| DE3816192A1 (de) * | 1988-05-11 | 1989-11-23 | Siemens Ag | Verfahren zur herstellung einer schicht aus einem metalloxidischen supraleitermaterial mittels laser-verdampfens |
| JPH02104658A (ja) * | 1988-10-13 | 1990-04-17 | Tokai Univ | Ｃｏ↓２レーザ蒸着方法における酸化物超電導皮膜の形成方法 |
| JPH02133185A (ja) * | 1988-11-10 | 1990-05-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置のレーザマーキング方法 |
| US5015492A (en) * | 1989-04-03 | 1991-05-14 | Rutgers University | Method and apparatus for pulsed energy induced vapor deposition of thin films |
| US4909895A (en) * | 1989-04-11 | 1990-03-20 | Pacific Bell | System and method for providing a conductive circuit pattern utilizing thermal oxidation |
| US5019552A (en) * | 1990-02-20 | 1991-05-28 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Long-laser-pulse method of producing thin films |
-
1990
- 1990-06-13 JP JP2154208A patent/JPH0446082A/ja active Pending
-
1991
- 1991-06-12 US US07/713,490 patent/US5231075A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-06-12 EP EP19910109666 patent/EP0461645A3/en not_active Withdrawn
- 1991-06-12 CA CA002044439A patent/CA2044439C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-06-13 AU AU78392/91A patent/AU634888B2/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2044439C (en) | 1997-09-30 |
| AU634888B2 (en) | 1993-03-04 |
| US5231075A (en) | 1993-07-27 |
| EP0461645A2 (en) | 1991-12-18 |
| CA2044439A1 (en) | 1991-12-14 |
| EP0461645A3 (en) | 1992-04-01 |
| AU7839291A (en) | 1991-12-19 |
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