JPH05179430A - パルスレーザ蒸着法によるセラミックス複合系材料薄膜の製造方法 - Google Patents
パルスレーザ蒸着法によるセラミックス複合系材料薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH05179430A JPH05179430A JP36058191A JP36058191A JPH05179430A JP H05179430 A JPH05179430 A JP H05179430A JP 36058191 A JP36058191 A JP 36058191A JP 36058191 A JP36058191 A JP 36058191A JP H05179430 A JPH05179430 A JP H05179430A
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- JP
- Japan
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- thin film
- target
- composite material
- vapor deposition
- film
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- 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.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 パルスレーザ蒸着法で、微粒子のない表面平
滑で良質なセラミックス複合系材料薄膜を作成する。 【構成】 パルスレーザ蒸着法で作成する複合系材料の
各構成元素の単体例えば、Ｙ金属１，Ｂａ金属２，Ｃｕ
金属３を必要な面積比率に配置してホルダーにはめ込ん
だターゲットＴを使用して成膜を行う。金属ターゲット
を用いることにより、従来セラミックスターゲットを用
いたときの膜中への微粒子の混入が避けられ、表面平滑
で良質な薄膜が作成可能となる。更に面積比率を変える
ことにより容易に組成制御が可能となる。
滑で良質なセラミックス複合系材料薄膜を作成する。 【構成】 パルスレーザ蒸着法で作成する複合系材料の
各構成元素の単体例えば、Ｙ金属１，Ｂａ金属２，Ｃｕ
金属３を必要な面積比率に配置してホルダーにはめ込ん
だターゲットＴを使用して成膜を行う。金属ターゲット
を用いることにより、従来セラミックスターゲットを用
いたときの膜中への微粒子の混入が避けられ、表面平滑
で良質な薄膜が作成可能となる。更に面積比率を変える
ことにより容易に組成制御が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス複合系材
料薄膜を製造する方法に関する。
料薄膜を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックス複合系材料薄膜は、従来よ
りスパッタリング法，蒸着法で製造されてきたが、酸化
物高温超伝導体が発見されて以来、簡易性，再現性の理
由からパルスレーザ蒸着法が成膜手法として多く用いら
れてきた。
りスパッタリング法，蒸着法で製造されてきたが、酸化
物高温超伝導体が発見されて以来、簡易性，再現性の理
由からパルスレーザ蒸着法が成膜手法として多く用いら
れてきた。
【０００３】パルスレーザ蒸着法は、材料を蒸発させる
手段として外部から導入したパルスレーザのエネルギー
を用いる手法であり、そのため、蒸発源の加熱手法とし
てクリーンであり、超高真空から低真空まで同一の装置
で足り、レーザ光の吸収のない雰囲気である限り、自由
に選べるという利点がある。また、多成分系複合材料の
成膜においても、ターゲットとほぼ同一組成の膜を小さ
なターゲットで作成できるという利点もあり、特に酸化
物超伝導薄膜の作成に有効な方法と考えられ、研究が盛
んに行われている。
手段として外部から導入したパルスレーザのエネルギー
を用いる手法であり、そのため、蒸発源の加熱手法とし
てクリーンであり、超高真空から低真空まで同一の装置
で足り、レーザ光の吸収のない雰囲気である限り、自由
に選べるという利点がある。また、多成分系複合材料の
成膜においても、ターゲットとほぼ同一組成の膜を小さ
なターゲットで作成できるという利点もあり、特に酸化
物超伝導薄膜の作成に有効な方法と考えられ、研究が盛
んに行われている。
【０００４】ところが、例えばアプライド・フィジック
ス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ）ｖｏｌ．５５，Ｎｏ．２３，ｐｐ．２４５
０〜２４５２に述べられているように、パルスレーザ蒸
着法で作成した膜中には、直径１μｍ程度の微粒子が存
在し、それを取り除くことが困難であると報告されてい
る。
ス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ）ｖｏｌ．５５，Ｎｏ．２３，ｐｐ．２４５
０〜２４５２に述べられているように、パルスレーザ蒸
着法で作成した膜中には、直径１μｍ程度の微粒子が存
在し、それを取り除くことが困難であると報告されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、パルスレーザ蒸
着法でセラミックス複合系材料薄膜を作成する場合、蒸
発源としてのターゲットは、セラミックスを用いて検討
が行われていた。しかしこの手法では、膜中には直径１
μｍ程度の微粒子が存在し、電子デバイス用基板として
の応用に問題があった。
着法でセラミックス複合系材料薄膜を作成する場合、蒸
発源としてのターゲットは、セラミックスを用いて検討
が行われていた。しかしこの手法では、膜中には直径１
μｍ程度の微粒子が存在し、電子デバイス用基板として
の応用に問題があった。
【０００６】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決するもので、パルスレーザ蒸着法により微粒子のな
い表面平滑なセラミックス複合系材料薄膜の作成を行う
パルスレーザ蒸着法によるセラミックス複合系材料薄膜
の製造方法を提供することにある。
解決するもので、パルスレーザ蒸着法により微粒子のな
い表面平滑なセラミックス複合系材料薄膜の作成を行う
パルスレーザ蒸着法によるセラミックス複合系材料薄膜
の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるパルスレーザ蒸着法によるセラミック
ス複合系材料薄膜の製造方法においては、ターゲットに
パルスレーザ光を照射し、ターゲット物質を蒸発させて
基板にセラミックス複合系材料薄膜を堆積させるパルス
レーザ蒸着法によるセラミックス複合系材料薄膜の製造
方法であって、ホルダーに複合系材料の各構成元素の単
体金属をはめ込んだターゲットを用いるものである。
め、本発明によるパルスレーザ蒸着法によるセラミック
ス複合系材料薄膜の製造方法においては、ターゲットに
パルスレーザ光を照射し、ターゲット物質を蒸発させて
基板にセラミックス複合系材料薄膜を堆積させるパルス
レーザ蒸着法によるセラミックス複合系材料薄膜の製造
方法であって、ホルダーに複合系材料の各構成元素の単
体金属をはめ込んだターゲットを用いるものである。
【０００８】また、得られた前記セラミックス複合系材
料薄膜は、ペロブスカイト型結晶構造を有する酸化物超
伝導化合物層である。
料薄膜は、ペロブスカイト型結晶構造を有する酸化物超
伝導化合物層である。
【０００９】
【作用】パルスレーザ蒸着法により作成した薄膜中の微
粒子密度は、ターゲットの焼結密度に依存し、ターゲッ
トの焼結密度が高いほど微粒子密度が低くなることが、
例えばアプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌ
ｉｅｄ ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）ｖｏｌ．５
９，Ｎｏ．１１，ｐｐ．１３０２〜１３０４で報告され
ている。
粒子密度は、ターゲットの焼結密度に依存し、ターゲッ
トの焼結密度が高いほど微粒子密度が低くなることが、
例えばアプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌ
ｉｅｄ ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）ｖｏｌ．５
９，Ｎｏ．１１，ｐｐ．１３０２〜１３０４で報告され
ている。
【００１０】パルスレーザ蒸着法については、アプライ
ド・オプティクス（ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ）ｖｏ
ｌ．２４，Ｎｏ．２０，ｐｐ．３３４３〜３３４７に述
べられているように、パルス・レーザ光を極めて短いパ
ルス幅の時間だけ照射することでターゲット表面近傍を
急加熱（プラズマ状態を含めると数千Ｋ），急冷却する
ことにより、ターゲットを昇化，蒸発させる手法であ
る。
ド・オプティクス（ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ）ｖｏ
ｌ．２４，Ｎｏ．２０，ｐｐ．３３４３〜３３４７に述
べられているように、パルス・レーザ光を極めて短いパ
ルス幅の時間だけ照射することでターゲット表面近傍を
急加熱（プラズマ状態を含めると数千Ｋ），急冷却する
ことにより、ターゲットを昇化，蒸発させる手法であ
る。
【００１１】本発明者は、種々の実験結果からセラミッ
クスターゲット中に含まれるポアの加熱による急激な体
積膨張、並びにセラミックスターゲットの熱伝導の悪さ
からくるレーザビームによる局部的急過熱等により生成
されることを見い出し、本発明に至った。
クスターゲット中に含まれるポアの加熱による急激な体
積膨張、並びにセラミックスターゲットの熱伝導の悪さ
からくるレーザビームによる局部的急過熱等により生成
されることを見い出し、本発明に至った。
【００１２】即ち、金属ターゲットを用いることによ
り、ターゲット中のポアを１００％消失することを可能
とし、また熱伝導性も改善されたため、ターゲットの局
部的急過熱も避けることができ、微粒子の発生のないパ
ルスレーザ蒸着法によるセラミックス複合系材料薄膜の
製造方法を完成するに至った。更にセラミックス複合系
材料の各構成元素の単体金属をホルダーにはめ込んだタ
ーゲットとすることにより、非常に安易に薄膜の組成の
制御も可能となった。
り、ターゲット中のポアを１００％消失することを可能
とし、また熱伝導性も改善されたため、ターゲットの局
部的急過熱も避けることができ、微粒子の発生のないパ
ルスレーザ蒸着法によるセラミックス複合系材料薄膜の
製造方法を完成するに至った。更にセラミックス複合系
材料の各構成元素の単体金属をホルダーにはめ込んだタ
ーゲットとすることにより、非常に安易に薄膜の組成の
制御も可能となった。
【００１３】
【実施例】以下に本発明の実施例を図によって説明す
る。
る。
【００１４】（実施例１）図１（ａ）は、本発明の実施
例を示すターゲットの構成図を示す。図において、Ｙ金
属１，Ｂａ金属２，Ｃｕ金属３を面積比として１：２：
３になるように組合せて円形に配列し、ホルダーにはめ
込んだターゲットＴを用い、真空槽内でエキシマレーザ
からのパルスレーザ光を照射して基板温度６４０℃，酸
素分圧１×１０-1（Ｔｏｒｒ）雰囲気中で膜厚０．２μ
ｍの薄膜を作成した。
例を示すターゲットの構成図を示す。図において、Ｙ金
属１，Ｂａ金属２，Ｃｕ金属３を面積比として１：２：
３になるように組合せて円形に配列し、ホルダーにはめ
込んだターゲットＴを用い、真空槽内でエキシマレーザ
からのパルスレーザ光を照射して基板温度６４０℃，酸
素分圧１×１０-1（Ｔｏｒｒ）雰囲気中で膜厚０．２μ
ｍの薄膜を作成した。
【００１５】得られた薄膜は、ペロブスカイト型結晶構
造を有する酸化物超伝導化合物層であり、走査型電子顕
微鏡による薄膜の表面観察から微粒子のない平滑な薄膜
であることが確認された。
造を有する酸化物超伝導化合物層であり、走査型電子顕
微鏡による薄膜の表面観察から微粒子のない平滑な薄膜
であることが確認された。
【００１６】薄膜の組成は、ＥＰＭＡによって分析した
ところ、Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ6.8であった。この薄膜の抵抗
率の温度変化を測定したところ、ゼロ抵抗温度が９０Ｋ
を示す良好な薄膜であることが判明した。
ところ、Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ6.8であった。この薄膜の抵抗
率の温度変化を測定したところ、ゼロ抵抗温度が９０Ｋ
を示す良好な薄膜であることが判明した。
【００１７】（実施例２）図１（ｂ）は、本発明の他の
実施例を示すターゲットの構成図を示す。図において、
それぞれ正方形のＹ金属１，Ｂａ金属２，Ｃｕ金属３を
面積比として１：２：３になるようにモザイク状に組合
せて円形に配列し、ホルダーにはめ込んだターゲットＴ
を用い、実施例１と同様の条件下で膜厚０．２μｍの薄
膜を作成した。薄膜の組成は、ＥＰＭＡによって分析し
たところ、Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ6.8であった。
実施例を示すターゲットの構成図を示す。図において、
それぞれ正方形のＹ金属１，Ｂａ金属２，Ｃｕ金属３を
面積比として１：２：３になるようにモザイク状に組合
せて円形に配列し、ホルダーにはめ込んだターゲットＴ
を用い、実施例１と同様の条件下で膜厚０．２μｍの薄
膜を作成した。薄膜の組成は、ＥＰＭＡによって分析し
たところ、Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ6.8であった。
【００１８】得られた薄膜は、ペロブスカイト型結晶構
造を有する酸化物超伝導化合物層であり、走査型電子顕
微鏡による薄膜の表面観察から微粒子のない平滑な薄膜
であることが確認された。この薄膜の抵抗率の温度変化
を測定したところゼロ抵抗温度が９０Ｋを示す良好な薄
膜であることが判明した。
造を有する酸化物超伝導化合物層であり、走査型電子顕
微鏡による薄膜の表面観察から微粒子のない平滑な薄膜
であることが確認された。この薄膜の抵抗率の温度変化
を測定したところゼロ抵抗温度が９０Ｋを示す良好な薄
膜であることが判明した。
【００１９】（実施例３）実施例１のＹ金属，Ｂａ金
属，Ｃｕ金属に代えてそれぞれＰｂ金属，Ｚｒ金属，Ｔ
ｉ金属を面積比４：１：５となるように組合せて円形に
配列した。そのターゲットを用い、真空槽内でエキシマ
レーザからのレーゾ光を照射して基板温度５８０℃，酸
素分圧１×１０-1（Ｔｏｒｒ）雰囲気中で膜厚０．２μ
ｍの薄膜を作成した。
属，Ｃｕ金属に代えてそれぞれＰｂ金属，Ｚｒ金属，Ｔ
ｉ金属を面積比４：１：５となるように組合せて円形に
配列した。そのターゲットを用い、真空槽内でエキシマ
レーザからのレーゾ光を照射して基板温度５８０℃，酸
素分圧１×１０-1（Ｔｏｒｒ）雰囲気中で膜厚０．２μ
ｍの薄膜を作成した。
【００２０】得られた薄膜は、走査型電子顕微鏡による
薄膜の表面観察から微粒子のない平滑な薄膜であること
が確認された。薄膜の組成は、ＥＰＭＡによって分析し
たところ、Ｐｂ0.8Ｚｒ0.2ＴｉＯ3であった。この薄膜
は誘電率５００Ｆ／ｍ，６３２８Åの光伝搬損は、２ｄ
Ｂ／ｃｍと良好な特性を示し、良質な薄膜であることが
判明した。
薄膜の表面観察から微粒子のない平滑な薄膜であること
が確認された。薄膜の組成は、ＥＰＭＡによって分析し
たところ、Ｐｂ0.8Ｚｒ0.2ＴｉＯ3であった。この薄膜
は誘電率５００Ｆ／ｍ，６３２８Åの光伝搬損は、２ｄ
Ｂ／ｃｍと良好な特性を示し、良質な薄膜であることが
判明した。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、微粒子の
ない表面平滑で、良質なセラミックス複合系材料薄膜を
形成することが可能となり、かつ各単体金属の面積比率
を変えることにより、組成制御が容易であり、本発明の
工業的価値は大きい。
ない表面平滑で、良質なセラミックス複合系材料薄膜を
形成することが可能となり、かつ各単体金属の面積比率
を変えることにより、組成制御が容易であり、本発明の
工業的価値は大きい。
【図１】本発明の実施例を示すもので、（ａ）は、本発
明の一実施例を示すターゲットの正面図、（ｂ）は、他
の実施例を示すターゲットの正面図である。
明の一実施例を示すターゲットの正面図、（ｂ）は、他
の実施例を示すターゲットの正面図である。
１ Ｙ金属 ２ Ｂａ金属 ３ Ｃｕ金属 Ｔ ターゲット
Claims (2)
- 【請求項１】 ターゲットにパルスレーザ光を照射し、
ターゲット物質を蒸発させて基板にセラミックス複合系
材料薄膜を堆積させるパルスレーザ蒸着法によるセラミ
ックス複合系材料薄膜の製造方法であって、 ホルダーに複合系材料の各構成元素の単体金属をはめ込
んだターゲットを用いることを特徴とするパルスレーザ
蒸着法によるセラミックス複合系材料薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 得られた前記セラミックス複合系材料薄
膜は、ペロブスカイト型結晶構造を有する酸化物超伝導
化合物層であることを特徴とする請求項１に記載のパル
スレーザ蒸着法によるセラミックス複合系材料薄膜の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36058191A JPH05179430A (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | パルスレーザ蒸着法によるセラミックス複合系材料薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36058191A JPH05179430A (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | パルスレーザ蒸着法によるセラミックス複合系材料薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05179430A true JPH05179430A (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=18470026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36058191A Pending JPH05179430A (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | パルスレーザ蒸着法によるセラミックス複合系材料薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05179430A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7713353B2 (en) | 2003-02-24 | 2010-05-11 | Waseda University | β-Ga2O3 single crystal growing method, thin-film single crystal growing method, Ga2O3 light-emitting device, and its manufacturing method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6443917A (en) * | 1987-08-07 | 1989-02-16 | Mitsubishi Electric Corp | Forming device for superconductive thin film |
| JPH02160609A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-20 | Chiyoudendou Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai | 酸化物超電導体形成用ターゲット |
| JPH02197565A (ja) * | 1989-01-25 | 1990-08-06 | Fujikura Ltd | レーザ蒸着装置用ターゲット |
-
1991
- 1991-12-28 JP JP36058191A patent/JPH05179430A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6443917A (en) * | 1987-08-07 | 1989-02-16 | Mitsubishi Electric Corp | Forming device for superconductive thin film |
| JPH02160609A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-20 | Chiyoudendou Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai | 酸化物超電導体形成用ターゲット |
| JPH02197565A (ja) * | 1989-01-25 | 1990-08-06 | Fujikura Ltd | レーザ蒸着装置用ターゲット |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7713353B2 (en) | 2003-02-24 | 2010-05-11 | Waseda University | β-Ga2O3 single crystal growing method, thin-film single crystal growing method, Ga2O3 light-emitting device, and its manufacturing method |
| US8262796B2 (en) | 2003-02-24 | 2012-09-11 | Waseda University | β-Ga2O3 single crystal growing method, thin-film single crystal growing method, Ga2O3 light-emitting device, and its manufacturing method |
| US8747553B2 (en) | 2003-02-24 | 2014-06-10 | Waseda University | β-Ga2O3 single crystal growing method including crystal growth method |
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