JPH05139893A - Production of superconductive thin film - Google Patents
Production of superconductive thin filmInfo
- Publication number
- JPH05139893A JPH05139893A JP3299028A JP29902891A JPH05139893A JP H05139893 A JPH05139893 A JP H05139893A JP 3299028 A JP3299028 A JP 3299028A JP 29902891 A JP29902891 A JP 29902891A JP H05139893 A JPH05139893 A JP H05139893A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- amorphous film
- single crystal
- thin film
- amorphous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、基板上に超電導薄膜
を形成する方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a superconducting thin film on a substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx などのイットリウム
系超電導薄膜、ならびにＢｉ2 ＣａＳｒ2 Ｃｕ2 Ｏ8 お
よびＢｉ2 Ｃａ2 Ｓｒ2Ｃｕ3 Ｏ10などのビスマス系超
電導薄膜は、スパッタリング法、レーザアブレーション
法、およびＭＢＥ法などにより従来より作製されてい
る。 2. Description of the Related Art Yttrium-based superconducting thin films such as YBa 2 Cu 3 O x and bismuth-based superconducting thin films such as Bi 2 CaSr 2 Cu 2 O 8 and Bi 2 Ca 2 Sr 2 Cu 3 O 10 are formed by a sputtering method, a laser method. It is conventionally produced by an ablation method, an MBE method, or the like.
【０００３】またＴｌ2 ＣａＢａ2 Ｃｕ2 Ｏ8 およびＴ
ｌ2 Ｃａ2 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ10などのタリウム系超電導薄
膜は、Ｃａ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏプリカーサ膜のＴｌ蒸気中
での熱処理などによって作製できることが知られてい
る。Also, Tl 2 CaBa 2 Cu 2 O 8 and T
thallium-based superconducting thin film such as l 2 Ca 2 Ba 2 Cu 3 O 10 is known to be produced by such heat treatment in Tl vapor Ca-Ba-Cu-O precursor film.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、イット
リウム系薄膜は、比較的結晶性の良好なものを得ること
ができるが、臨界温度（Ｔｃ）が１００Ｋ以下である。However, although the yttrium-based thin film can have a relatively good crystallinity, the critical temperature (Tc) is 100 K or less.
【０００５】ビスマス系およびタリウム系の超電導薄膜
では、臨界温度（Ｔｃ）が１００Ｋを超える薄膜が報告
されているが、非超電導相が分散しており、元素の偏析
および格子欠陥が存在している。また薄膜の表面には大
きな凹凸が存在し、結晶性および表面平滑性などの膜の
性質において良好なものが得られていない。With respect to bismuth-based and thallium-based superconducting thin films, it has been reported that the critical temperature (Tc) exceeds 100K, but non-superconducting phases are dispersed, and element segregation and lattice defects exist. .. Further, there are large irregularities on the surface of the thin film, and good film properties such as crystallinity and surface smoothness have not been obtained.
【０００６】この発明の目的は、結晶性および表面平滑
性に優れた超電導薄膜を製造する方法を提供することに
ある。An object of the present invention is to provide a method for producing a superconducting thin film excellent in crystallinity and surface smoothness.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明の製造方法は、
単結晶基板上に超電導相となり得るアモルファス膜を形
成する工程と、アモルファス膜をアモルファス膜が溶融
する温度に加熱する工程と、加熱した膜を徐冷すること
によって単結晶基板と結晶学的に晶癖関係を有する超電
導相膜を形成する工程とを備えている。The manufacturing method of the present invention comprises:
A step of forming an amorphous film that can be a superconducting phase on the single crystal substrate, a step of heating the amorphous film to a temperature at which the amorphous film melts, and a crystallographically crystallized crystal with the single crystal substrate by gradually cooling the heated film. And a step of forming a superconducting phase film having a habit relationship.
【０００８】この発明において単結晶基板として用いら
れるものとしては、たとえば、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3 、
およびＬａＡｌＯ3 などである。The single crystal substrate used in the present invention is, for example, MgO, SrTiO 3 ,
And LaAlO 3 .
【０００９】この発明が適用される超電導薄膜の組成は
特に限定されるものではないが、従来の方法では結晶性
および表面平滑性の良いものが得られにくいビスマス系
およびタリウム系などの超電導薄膜に適用すると特に有
用である。The composition of the superconducting thin film to which the present invention is applied is not particularly limited, but a bismuth-based or thallium-based superconducting thin film which is difficult to obtain with good crystallinity and surface smoothness by the conventional method can be used. It is especially useful when applied.
【００１０】タリウム系超電導薄膜の場合、種々の組成
のものが知られている。たとえばアモルファス膜の組成
がＴｌ、Ｃａ、Ｂａ、およびＣｕであれば、超電導相と
しては、Ｔｌ2 ＣａＢａ2 Ｃｕ2 Ｏ8 またはＴｌ2 Ｃａ
2 Ｂａ2 Ｃｕ3Ｏ10の組成のものを形成させることがで
きる。In the case of thallium-based superconducting thin films, those having various compositions are known. For example, if the composition of the amorphous film is Tl, Ca, Ba, and Cu, the superconducting phase may be Tl 2 CaBa 2 Cu 2 O 8 or Tl 2 Ca.
A composition of 2 Ba 2 Cu 3 O 10 can be formed.
【００１１】またアモルファス膜の組成が、Ｔｌ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、およびＣｕに、Ｂｉおよび／またはＰｂを含
んだ組成であれば、超電導相としては、（Ｔｌ，Ｂｉ，
Ｐｂ）ＣａＳｒ2 Ｃｕ2 Ｏ7 または（Ｔｌ，Ｂｉ，Ｐ
ｂ）Ｃａ2 Ｓｒ2 Ｃｕ3 Ｏ9 のものを形成させることが
できる。The composition of the amorphous film is Tl, C
If the composition contains Bi and / or Pb in a, Sr, and Cu, the superconducting phase is (Tl, Bi,
Pb) CaSr 2 Cu 2 O 7 or (Tl, Bi, P
b) Ca 2 Sr 2 Cu 3 O 9 can be formed.
【００１２】図１は、この発明に従い、単結晶基板１の
上にアモルファス膜２を形成した状態を示す断面図であ
る。この発明において、アモルファス膜の形成方法は特
に限定されるものではないが、たとえばスパッタリング
法、ＭＢＥ法および多元蒸着法などにより作製すること
ができる。FIG. 1 is a sectional view showing a state in which an amorphous film 2 is formed on a single crystal substrate 1 according to the present invention. In the present invention, the method for forming the amorphous film is not particularly limited, but the amorphous film can be formed by, for example, a sputtering method, an MBE method, a multi-source deposition method, or the like.
【００１３】このようにして形成したアモルファス膜を
加熱して、アモルファス膜を溶融させる。タリウム系超
電導薄膜を形成させる場合には、たとえばこの加熱の際
の雰囲気をＴｌ蒸気およびＯ2 気流中で行なうことによ
り、組成ずれを調整することができる。その後この溶融
した膜を徐冷することにより単結晶基板上に、単結晶基
板と結晶学的に晶癖関係を有する超電導相膜を形成する
ことができる。The amorphous film thus formed is heated to melt the amorphous film. When forming a thallium-based superconducting thin film, the composition deviation can be adjusted, for example, by performing the atmosphere during this heating in Tl vapor and O 2 gas flow. Then, the melted film is gradually cooled to form a superconducting phase film having a crystallographic relationship with the single crystal substrate on the single crystal substrate.
【００１４】図２は、このようにして形成した結晶性の
超電導相膜３を示す断面図である。この発明においてア
モルファスを加熱する温度はアモルファス膜が溶融する
温度であり、アモルファス膜の融点より１０〜５０℃高
い温度が好ましい。FIG. 2 is a sectional view showing the crystalline superconducting phase film 3 thus formed. In the present invention, the temperature at which the amorphous film is heated is the temperature at which the amorphous film melts, and is preferably 10 to 50 ° C. higher than the melting point of the amorphous film.
【００１５】また溶融した膜を徐冷する際の冷却速度
は、０．１℃／時間〜１００℃／時間が好ましい。The cooling rate for gradually cooling the melted film is preferably 0.1 ° C./hour to 100 ° C./hour.
【００１６】[0016]
【作用】この発明の製造方法では、単結晶基板上にアモ
ルファス膜を形成している。このため任意の組成に精度
よく制御しながら薄膜を形成することができる。In the manufacturing method of the present invention, the amorphous film is formed on the single crystal substrate. Therefore, it is possible to form a thin film while controlling the composition to an arbitrary composition with high precision.
【００１７】この発明では、次にこのアモルファス膜を
加熱して溶融した後徐冷することによって超電導相膜を
形成している。この際単結晶基板と結晶学的な晶癖関係
を保ちながら超電導相膜が形成されるので、結晶性の良
好な薄膜を形成することができる。In the present invention, the superconducting phase film is then formed by heating and melting the amorphous film and then gradually cooling it. At this time, since the superconducting phase film is formed while maintaining the crystallographic habit relationship with the single crystal substrate, a thin film having good crystallinity can be formed.
【００１８】図３は、この発明における加熱および徐冷
の工程におけるアモルファス膜の温度の変化を示す図で
ある。FIG. 3 is a diagram showing changes in the temperature of the amorphous film during the heating and slow cooling steps in the present invention.
【００１９】図３に示すように融点よりもやや高い温度
に加熱した後徐冷することが好ましい。As shown in FIG. 3, it is preferable to heat to a temperature slightly higher than the melting point and then gradually cool.
【００２０】[0020]
【発明の効果】この発明の製造方法に従えば、結晶性お
よび表面平滑性の良好な薄膜を得ることができるので、
Ｊ−Ｊ素子、ＳＱＵＩＤ、および共振器などエレクトロ
ニクス分野の超電導素子に応用して、ノイズおよびロス
の低減された素子特性の向上を期待することができる。According to the manufacturing method of the present invention, a thin film having good crystallinity and surface smoothness can be obtained.
Application to superconducting devices in the electronics field such as JJ devices, SQUIDs, and resonators can be expected to improve device characteristics with reduced noise and loss.
【００２１】[0021]
【実施例】焼結体ターゲットを用いたスパッタリング法
および多元蒸着法により、アモルファス膜を作製した。
基板としてはＭｇＯ（実験Ｎo.１，３，６）、ＳｒＴｉ
Ｏ 3 （実験Ｎo.２，４，７）、およびＬａＡｌＯ3 （実
験Ｎo.５，８）を用いた。また蒸着中における基板温度
は室温とした。[Example] Sputtering method using a sintered body target
An amorphous film was produced by the multi-source vapor deposition method.
As the substrate, MgO (Experiment No. 1, 3, 6), SrTi
O 3(Experiment No. 2, 4, 7), and LaAlO3(Actually
Test No. 5, 8) was used. Also, the substrate temperature during vapor deposition
Was at room temperature.
【００２２】スパッタリング法においては、焼結体ター
ゲットの組成を調整することにより形成する膜の組成を
調整した。また多元蒸着法では、各元素の蒸着速度を制
御することにより、形成する膜の組成を調整した。形成
した膜がアモルファス状態であることは、Ｘ線回折で確
認した。In the sputtering method, the composition of the formed film was adjusted by adjusting the composition of the sintered target. In the multi-source vapor deposition method, the composition of the film to be formed was adjusted by controlling the vapor deposition rate of each element. It was confirmed by X-ray diffraction that the formed film was in an amorphous state.
【００２３】表１に示すように、形成したアモルファス
膜を８５０〜１０００℃に加熱した後、０．２〜２０℃
／時間の速度で冷却した。作製した薄膜は、Ｘ線回折に
よる結晶構造解析、ＳＥＭによる表面観察、ＥＤＸによ
る組成分析を行なった。また、電気抵抗−温度曲線を測
定して、臨界温度（Ｔｃ）を求めた。その結果を表１に
示す。As shown in Table 1, after heating the formed amorphous film to 850 to 1000 ° C., 0.2 to 20 ° C.
Cooled at a rate of / hour. The produced thin film was subjected to crystal structure analysis by X-ray diffraction, surface observation by SEM, and composition analysis by EDX. Further, the electric resistance-temperature curve was measured to determine the critical temperature (Tc). The results are shown in Table 1.
【００２４】[0024]
【表１】 [Table 1]
【００２５】表１から明らかなように、この発明に従い
形成された超電導相膜は、ｃ軸が基板に垂直に配向した
良好な結晶性を示し、また表面は極めて平滑である。As is clear from Table 1, the superconducting phase film formed according to the present invention has good crystallinity with the c-axis oriented perpendicular to the substrate, and the surface is extremely smooth.
【図１】この発明に従い単結晶基板上にアモルファス膜
を形成した状態を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in which an amorphous film is formed on a single crystal substrate according to the present invention.
【図２】この発明に従い単結晶基板上に形成したアモル
ファス膜を加熱した後徐冷して超電導相膜を形成した状
態を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which an amorphous film formed on a single crystal substrate according to the present invention is heated and then gradually cooled to form a superconducting phase film.
【図３】この発明に従いアモルファス膜を加熱した後徐
冷する工程における膜温度の変化を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a change in film temperature in a process of heating an amorphous film and then gradually cooling it according to the present invention.
１ 単結晶基板 ２ アモルファス膜 ３ 超電導相膜 1 Single crystal substrate 2 Amorphous film 3 Superconducting phase film
Claims (1)
ルファス膜を形成する工程と、 前記アモルファス膜を、前記アモルファス膜が溶融する
温度に加熱する工程と、 前記加熱した膜を徐冷することによって、前記単結晶基
板と結晶学的に晶癖関係を有する超電導相膜を形成する
工程とを備える、超電導薄膜の製造方法。1. A step of forming an amorphous film capable of forming a superconducting phase on a single crystal substrate, a step of heating the amorphous film to a temperature at which the amorphous film melts, and a step of gradually cooling the heated film. And a step of forming a superconducting phase film having a crystallographic habit relationship with the single crystal substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3299028A JPH05139893A (en) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Production of superconductive thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3299028A JPH05139893A (en) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Production of superconductive thin film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05139893A true JPH05139893A (en) | 1993-06-08 |
Family
ID=17867285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3299028A Withdrawn JPH05139893A (en) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Production of superconductive thin film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05139893A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6461484B2 (en) | 2000-09-13 | 2002-10-08 | Anelva Corporation | Sputtering device |
-
1991
- 1991-11-14 JP JP3299028A patent/JPH05139893A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6461484B2 (en) | 2000-09-13 | 2002-10-08 | Anelva Corporation | Sputtering device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0498306B1 (en) | Method of preparing oxide superconducting material | |
| US5856277A (en) | Surface texturing of superconductors by controlled oxygen pressure | |
| KR20050118294A (en) | Metal base plate for oxide superconductive wire rod, oxide superconductive wire rod and process for producing the same | |
| JPH05139893A (en) | Production of superconductive thin film | |
| JPH0218974A (en) | Supeconducting device and its manufacture | |
| JPH0297427A (en) | Production of oxide superconducting thin film | |
| JP3096050B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP2814563B2 (en) | Manufacturing method of oxide superconducting film | |
| US6929695B2 (en) | Method for preparing single crystal oxide thin film | |
| WO1992022426A1 (en) | A-axis high temperature superconducting films with preferential in-plane alignment | |
| JPH01100096A (en) | Production of oxide superconductor thin film | |
| JPH0244029A (en) | Production of thin oxide superconducting film | |
| JP2754494B2 (en) | Method for producing an oriented layer of Bi-Sr-Ca-Cu-oxide or T1-Ba-Ca-Cu-oxide high temperature superconductor | |
| JP3188912B2 (en) | Method for producing oxide superconducting thin film | |
| JPH01119076A (en) | Manufacture of oxide superconductive film | |
| JPH04349108A (en) | Formation of high temperature superconducting thin film | |
| JPH01115899A (en) | Production of oxide superconductor film | |
| JPH03261608A (en) | Manufacture of high-temperature superconducting thin film | |
| JPH01167912A (en) | Sheathing material of superconducting material and manufacture thereof | |
| JPH01100095A (en) | Production of oxide superconductor circuits | |
| JPH03261607A (en) | Manufacture of high-temperature superconducting thin film | |
| JPH02196004A (en) | Formation of oxide superconducting film | |
| JPH0244024A (en) | Production of thin oxide superconducting film | |
| JPH01220876A (en) | Wiring of oxide superconductor film | |
| Lathrop et al. | In-Situ Production of Superconducting YBa2Cu3O7-y Thin Films by High Pressure Reactive Evaporation with Rapid Thermal Annealing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |