JPH0543397A - 酸化物超伝導体薄膜用の基板結晶 - Google Patents
酸化物超伝導体薄膜用の基板結晶Info
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- JPH0543397A JPH0543397A JP3205156A JP20515691A JPH0543397A JP H0543397 A JPH0543397 A JP H0543397A JP 3205156 A JP3205156 A JP 3205156A JP 20515691 A JP20515691 A JP 20515691A JP H0543397 A JPH0543397 A JP H0543397A
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- 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
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 本発明の酸化物超伝導体薄膜用の基板結晶１
は、ＳｉまたはＧａＡｓ半導体基板２上にＫ2ＮｉＦ4型
ベロブスカイト構造酸化物絶縁体からなる膜厚５０〜５
０００Åのバッファー層３を設けたことを特徴とする。 【効果】 良質な単結晶の大面積ウエハーが得られるＳ
ｉ，ＧａＡｓ、及び酸化物超伝導体のいずれとも格子整
合性がよく、熱安定性に優れたバッファー層を堆積させ
た基板結晶を用いるため、高品質なエピタキシャル高温
酸化物超伝導体薄膜を大面積にわたって均一に作製で
き、Ｓｉ，ＧａＡｓの半導体結晶基板、及びバッファー
層の双方が、誘電率（ε）、誘電損失（tanδ）ともに
小さいため、高周波デバイスの作製にも適している。更
に、Ｓｉ，ＧａＡｓという半導体結晶基板を用いている
ため、超伝導体と半導体を結合させた複合デバイスの作
製にも応用できる。
は、ＳｉまたはＧａＡｓ半導体基板２上にＫ2ＮｉＦ4型
ベロブスカイト構造酸化物絶縁体からなる膜厚５０〜５
０００Åのバッファー層３を設けたことを特徴とする。 【効果】 良質な単結晶の大面積ウエハーが得られるＳ
ｉ，ＧａＡｓ、及び酸化物超伝導体のいずれとも格子整
合性がよく、熱安定性に優れたバッファー層を堆積させ
た基板結晶を用いるため、高品質なエピタキシャル高温
酸化物超伝導体薄膜を大面積にわたって均一に作製で
き、Ｓｉ，ＧａＡｓの半導体結晶基板、及びバッファー
層の双方が、誘電率（ε）、誘電損失（tanδ）ともに
小さいため、高周波デバイスの作製にも適している。更
に、Ｓｉ，ＧａＡｓという半導体結晶基板を用いている
ため、超伝導体と半導体を結合させた複合デバイスの作
製にも応用できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超伝導デバイス、超伝
導−半導体結合デバイスの作製を可能にする、高品質な
高温酸化物超伝導体エピタキシャル薄膜を堆積させるた
めの基板結晶に関するものである。
導−半導体結合デバイスの作製を可能にする、高品質な
高温酸化物超伝導体エピタキシャル薄膜を堆積させるた
めの基板結晶に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超伝導現象を利用した電子デバイスは、
高速スイッチング素子、高感度電磁波検出素子、高感度
磁束計、マイクロ波回路素子等として広範囲の応用が可
能である。そこで実用的価値の高いデバイスや配線層を
形成するためには、超伝導転移温度（Ｔｃ）の高い（＞
７７Ｋ）、積層ベロブスカイト構造酸化物超伝導体から
なる薄膜を用いることとなる。
高速スイッチング素子、高感度電磁波検出素子、高感度
磁束計、マイクロ波回路素子等として広範囲の応用が可
能である。そこで実用的価値の高いデバイスや配線層を
形成するためには、超伝導転移温度（Ｔｃ）の高い（＞
７７Ｋ）、積層ベロブスカイト構造酸化物超伝導体から
なる薄膜を用いることとなる。
【０００３】これらのデバイス応用に適用できる高品質
な酸化物超伝導体からなる薄膜を作製するための基板結
晶としては、次のような性質が要求される。 (a) 熱的に安定で形成される薄膜と反応しないこと、
(b) 薄膜との格子整合性がよいこと、(c) 欠陥の少ない
良質の単結晶であること、(d) 大面積ウエハーが得られ
ること（２インチ径以上）、(e) 誘電率（ε）、誘電損
失（tanδ）が小さいこと（ε＜20、tanδ＜10-4）。 従来、これらの酸化物高温超伝導体薄膜を堆積させるた
めの基板結晶としては、ＳｒＴｉＯ3、ＬａＡｌ
Ｏ3，ＬａＧａＯ3等のベロブスカイト構造酸化物、ある
いはＭｇＯ、ＹＳＺ（Ｙ2Ｏ3安定化ＺｒＯ2）、
サファイア（Ａｌ2Ｏ3）等の酸化物、更にはＳｉ，Ｇ
ａＡｓ等の半導体が検討されており、従来は、図２に示
すように、これらの基板結晶５上に直接酸化物超伝導体
薄膜４が堆積されている。
な酸化物超伝導体からなる薄膜を作製するための基板結
晶としては、次のような性質が要求される。 (a) 熱的に安定で形成される薄膜と反応しないこと、
(b) 薄膜との格子整合性がよいこと、(c) 欠陥の少ない
良質の単結晶であること、(d) 大面積ウエハーが得られ
ること（２インチ径以上）、(e) 誘電率（ε）、誘電損
失（tanδ）が小さいこと（ε＜20、tanδ＜10-4）。 従来、これらの酸化物高温超伝導体薄膜を堆積させるた
めの基板結晶としては、ＳｒＴｉＯ3、ＬａＡｌ
Ｏ3，ＬａＧａＯ3等のベロブスカイト構造酸化物、ある
いはＭｇＯ、ＹＳＺ（Ｙ2Ｏ3安定化ＺｒＯ2）、
サファイア（Ａｌ2Ｏ3）等の酸化物、更にはＳｉ，Ｇ
ａＡｓ等の半導体が検討されており、従来は、図２に示
すように、これらの基板結晶５上に直接酸化物超伝導体
薄膜４が堆積されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のいずれの基板結晶も、上記の全ての要求される性質を
満足するものではなかった。すなわち、のＳｒＴｉＯ
3は、上記(a),(b)の条件を満足させるものの、欠陥（サ
ブグレイン、転位等）を多く含んでおり、基板面積も１
インチ径以下で大面積化することができない。また、高
周波デバイスへの応用において重要な基板結晶の誘電率
がε＞300と著しく大きいという致命的欠点を有してい
る。また、のＬａＡｌＯ3，ＬａＧａＯ3等のベロブス
カイト構造酸化物の基板結晶は、(a),(b),(e)の条件は
満足させるものの、欠陥（サブグレイン、双晶、転位
等）を多く含んでおり、ウエハーを大面積化することが
できない。、の酸化物基板結晶は、(a),(e)の条件
は満足させるものの、(b),(c),(d)において難点があ
る。の基板結晶は、(c),(d),(e)の条件はある程度満
足させるものの、(a),(b)が十分でない。の半導体基
板結晶は、(c),(d),(e)の点では非常に優れた性質を有
するものの、酸化物超伝導体薄膜と化学的に反応し易い
ためにこれらの基板結晶上では十分な特性の酸化物超伝
導体薄膜成長が実現されていない。
のいずれの基板結晶も、上記の全ての要求される性質を
満足するものではなかった。すなわち、のＳｒＴｉＯ
3は、上記(a),(b)の条件を満足させるものの、欠陥（サ
ブグレイン、転位等）を多く含んでおり、基板面積も１
インチ径以下で大面積化することができない。また、高
周波デバイスへの応用において重要な基板結晶の誘電率
がε＞300と著しく大きいという致命的欠点を有してい
る。また、のＬａＡｌＯ3，ＬａＧａＯ3等のベロブス
カイト構造酸化物の基板結晶は、(a),(b),(e)の条件は
満足させるものの、欠陥（サブグレイン、双晶、転位
等）を多く含んでおり、ウエハーを大面積化することが
できない。、の酸化物基板結晶は、(a),(e)の条件
は満足させるものの、(b),(c),(d)において難点があ
る。の基板結晶は、(c),(d),(e)の条件はある程度満
足させるものの、(a),(b)が十分でない。の半導体基
板結晶は、(c),(d),(e)の点では非常に優れた性質を有
するものの、酸化物超伝導体薄膜と化学的に反応し易い
ためにこれらの基板結晶上では十分な特性の酸化物超伝
導体薄膜成長が実現されていない。
【０００５】本発明の目的は、前記(a)〜(e)の全ての条
件を満足させ得る基板結晶を提供することにある。
件を満足させ得る基板結晶を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するべく鋭意検討した結果、良質な単結晶ウエハーと
して得られ、誘電率（ε）、誘電損失（tanδ）ともに
小さい半導体結晶上、特に半導体結晶Ｓｉまたは化合物
半導体結晶ＧａＡｓ上に、Ｋ2ＮｉＦ4型ベロブスカイト
構造酸化物絶縁体からなる膜厚５０〜５０００Åのバッ
ファー層を設けることにより、前記(a)〜(e)の全ての条
件を満足させ得る酸化物超伝導体薄膜用の基板結晶が得
られることを見出し本発明を完成するに至った。
決するべく鋭意検討した結果、良質な単結晶ウエハーと
して得られ、誘電率（ε）、誘電損失（tanδ）ともに
小さい半導体結晶上、特に半導体結晶Ｓｉまたは化合物
半導体結晶ＧａＡｓ上に、Ｋ2ＮｉＦ4型ベロブスカイト
構造酸化物絶縁体からなる膜厚５０〜５０００Åのバッ
ファー層を設けることにより、前記(a)〜(e)の全ての条
件を満足させ得る酸化物超伝導体薄膜用の基板結晶が得
られることを見出し本発明を完成するに至った。
【０００７】本発明の基板結晶１においては、図１に示
すように、半導体基板２と酸化物超伝導体薄膜４とを結
合させるために、Ｓｉ，ＧａＡｓの半導体基板２と超伝
導体薄膜４との中間に、Ｋ2ＮｉＦ4型ベロブスカイト構
造酸化物絶縁体からなるバッファー層３を設ける。この
ような構造を採用することにより、このバッファー層３
が半導体基板２と酸化物超伝導体薄膜４との反応を抑制
するため、非常に単結晶性に優れた大面積ウエハーが得
られるＳｉ，ＧａＡｓの半導体結晶を利用できる。
すように、半導体基板２と酸化物超伝導体薄膜４とを結
合させるために、Ｓｉ，ＧａＡｓの半導体基板２と超伝
導体薄膜４との中間に、Ｋ2ＮｉＦ4型ベロブスカイト構
造酸化物絶縁体からなるバッファー層３を設ける。この
ような構造を採用することにより、このバッファー層３
が半導体基板２と酸化物超伝導体薄膜４との反応を抑制
するため、非常に単結晶性に優れた大面積ウエハーが得
られるＳｉ，ＧａＡｓの半導体結晶を利用できる。
【０００８】バッファー層３に用いられるＫ2ＮｉＦ4型
ベロブスカイト構造酸化物は、Ｓｉ，ＧａＡｓと、高温
酸化物超伝導体薄膜の双方と格子整合性を有する物質を
選択する。Ｓｉの格子定数ａは、５．４３Å、ＧａＡｓ
の格子定数ａは５．６５Åであるが、結晶格子に対して
４５°方向の単位格子（ａ’＝ａ／２1/2）を考えれ
ば、Ｓｉでａ’＝３．８４Å、ＧａＡｓでａ’＝４．０
０Åとなる。また高温酸化物超伝導体であるＹＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏ7-xの格子定数ａ＝３．８２〜３．８８Åである。
従って、Ｓｉ基板とＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x薄膜のバッファ
ー層としては、格子定数ａ＝３．８〜３．９Å程度の物
質を、ＧａＡｓ基板とＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x薄膜のバッフ
ァー層としては格子定数ａ＝３．９〜４．０Å程度の物
質を格子整合性の観点から選択する。そのような物質と
して、Ｋ2ＮｉＦ4型ベロブスカイト構造酸化物、具体的
には、Ｇｄ2ＣｕＯ4，Ｌａ2ＮｉＯ4，Ｎｄ2ＣｕＯ4，Ｎ
ｄ2ＮｉＯ4，Ｓｍ2ＣｕＯ4，Ｓｒ2ＩｒＯ4，Ｓｒ2Ｍｎ
Ｏ4，Ｓｒ2ＭｏＯ4，Ｓｒ2ＲｈＯ4，Ｓｒ2ＲｕＯ4，Ｓ
ｒ2ＳｎＯ4，Ｓｒ2ＴｉＯ4からなる群より選ばれる１種
が表１に示すように格子定数ａ＝３．８〜４．０Åの範
囲内にあるため好ましい。従って、これらの物質をバッ
ファー層３として用いれば、半導体（Ｓｉ，ＧａＡｓ）
及び高温酸化物超伝導体の双方に対する格子不整合が２
％以内と小さいため、良好なエピタキシャル成長を実現
することができる。また、上記のＫ2ＮｉＦ4型ベロブス
カイト構造酸化物は、ベロブスカイト構造酸化物のなか
でも誘電損失が非常に小さいという特徴を有する（tan
δ＜10-5）。
ベロブスカイト構造酸化物は、Ｓｉ，ＧａＡｓと、高温
酸化物超伝導体薄膜の双方と格子整合性を有する物質を
選択する。Ｓｉの格子定数ａは、５．４３Å、ＧａＡｓ
の格子定数ａは５．６５Åであるが、結晶格子に対して
４５°方向の単位格子（ａ’＝ａ／２1/2）を考えれ
ば、Ｓｉでａ’＝３．８４Å、ＧａＡｓでａ’＝４．０
０Åとなる。また高温酸化物超伝導体であるＹＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏ7-xの格子定数ａ＝３．８２〜３．８８Åである。
従って、Ｓｉ基板とＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x薄膜のバッファ
ー層としては、格子定数ａ＝３．８〜３．９Å程度の物
質を、ＧａＡｓ基板とＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x薄膜のバッフ
ァー層としては格子定数ａ＝３．９〜４．０Å程度の物
質を格子整合性の観点から選択する。そのような物質と
して、Ｋ2ＮｉＦ4型ベロブスカイト構造酸化物、具体的
には、Ｇｄ2ＣｕＯ4，Ｌａ2ＮｉＯ4，Ｎｄ2ＣｕＯ4，Ｎ
ｄ2ＮｉＯ4，Ｓｍ2ＣｕＯ4，Ｓｒ2ＩｒＯ4，Ｓｒ2Ｍｎ
Ｏ4，Ｓｒ2ＭｏＯ4，Ｓｒ2ＲｈＯ4，Ｓｒ2ＲｕＯ4，Ｓ
ｒ2ＳｎＯ4，Ｓｒ2ＴｉＯ4からなる群より選ばれる１種
が表１に示すように格子定数ａ＝３．８〜４．０Åの範
囲内にあるため好ましい。従って、これらの物質をバッ
ファー層３として用いれば、半導体（Ｓｉ，ＧａＡｓ）
及び高温酸化物超伝導体の双方に対する格子不整合が２
％以内と小さいため、良好なエピタキシャル成長を実現
することができる。また、上記のＫ2ＮｉＦ4型ベロブス
カイト構造酸化物は、ベロブスカイト構造酸化物のなか
でも誘電損失が非常に小さいという特徴を有する（tan
δ＜10-5）。
【０００９】
【表１】 このようなバッファー層３を設けた基板結晶１を用い、
スパッタリング法、蒸着法、化学気相蒸着法（ＣＶＤ
法）等の薄膜堆積法により、酸化物超伝導体薄膜４を成
長させれば、該薄膜４は高品質なエピタキシャル薄膜と
して容易に作製することが可能である。
スパッタリング法、蒸着法、化学気相蒸着法（ＣＶＤ
法）等の薄膜堆積法により、酸化物超伝導体薄膜４を成
長させれば、該薄膜４は高品質なエピタキシャル薄膜と
して容易に作製することが可能である。
【００１０】バッファー層３の膜厚としては、５０〜５
０００Åが好ましい。５０Åよりも薄い場合、バッファ
ー層の連続性が維持できず、半導体基板の露出部が存在
するおそれがあり、半導体基板と酸化物超伝導体との反
応を抑制する効果が損なわれる。逆に５０００Åよりも
厚い場合、バッファー層の表面の平滑性が維持できず、
好ましくない。
０００Åが好ましい。５０Åよりも薄い場合、バッファ
ー層の連続性が維持できず、半導体基板の露出部が存在
するおそれがあり、半導体基板と酸化物超伝導体との反
応を抑制する効果が損なわれる。逆に５０００Åよりも
厚い場合、バッファー層の表面の平滑性が維持できず、
好ましくない。
【００１１】以上のように、本発明の基板結晶１は、酸
化物超伝導体との格子定数の整合性、優れた結晶品質、
及び低誘電率、低誘電損失という優れた高周波特性など
の上述の基板結晶として要求される全ての条件を満たし
ているため、幅広いデバイス応用に適応でき、高品質な
酸化物超伝導体薄膜を作製できる。また、Ｓｉ，ＧａＡ
ｓという半導体結晶を用いているため、超伝導体と半導
体とを結合させた複合デバイスの作製に応用できるとい
う、従来にない優れた効果を有する。
化物超伝導体との格子定数の整合性、優れた結晶品質、
及び低誘電率、低誘電損失という優れた高周波特性など
の上述の基板結晶として要求される全ての条件を満たし
ているため、幅広いデバイス応用に適応でき、高品質な
酸化物超伝導体薄膜を作製できる。また、Ｓｉ，ＧａＡ
ｓという半導体結晶を用いているため、超伝導体と半導
体とを結合させた複合デバイスの作製に応用できるとい
う、従来にない優れた効果を有する。
【００１２】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
る。
る。
【００１３】実施例１ Ｓｉ単結晶ウエハー（２インチ径）を基板として、Ｓｒ
2ＩｒＯ4からなるバッファー層をマグネトロンスパッタ
法を用いて、2000Åの膜厚で前記基板上に形成した。こ
のバッファー層の結晶性をＸ線回折法、及び反射電子線
回折法により調べた結果、結晶性、表面平滑性の良いｃ
軸成長膜がエピタキシャル成長していることが分かっ
た。
2ＩｒＯ4からなるバッファー層をマグネトロンスパッタ
法を用いて、2000Åの膜厚で前記基板上に形成した。こ
のバッファー層の結晶性をＸ線回折法、及び反射電子線
回折法により調べた結果、結晶性、表面平滑性の良いｃ
軸成長膜がエピタキシャル成長していることが分かっ
た。
【００１４】ここで、ＩｒをＢ＝Ｍｎ，Ｍｏ，Ｒｈ，Ｒ
ｕ，Ｓｎ，Ｔｉで置換したＳｒ2ＢＯ4からなる６種のバ
ッファー層を同様にして形成した結果、同様に結晶性、
表面平滑性の良いｃ軸成長膜がエピタキシャル成長して
いることが確認された。
ｕ，Ｓｎ，Ｔｉで置換したＳｒ2ＢＯ4からなる６種のバ
ッファー層を同様にして形成した結果、同様に結晶性、
表面平滑性の良いｃ軸成長膜がエピタキシャル成長して
いることが確認された。
【００１５】次に、これらのバッファー層のある基板結
晶上及びバッファー層の無い基板結晶上に、レーザー蒸
着法により基板温度650℃でＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x薄膜を20
00Å堆積させた。これら基板結晶上に堆積させた薄膜を
Ｘ線回折法、及び反射電子線回折法により調べた結果、
バッファー層のある基板結晶上に堆積させた薄膜では、
結晶性、表面平滑性の良いｃ軸成長膜がエピタキシャル
成長していることが確認された。一方、バッファー層の
無いＳｉ基板結晶上に直接堆積させた薄膜は、配向の弱
い多結晶状態となっていた。また、これらの基板結晶上
に堆積させた薄膜の電気抵抗−温度特性を４端子電気抵
抗法により測定した結果、バッファー層のある基板結晶
上の全ての薄膜において、超伝導転移開始温度は90〜94
Ｋ、ゼロ抵抗温度は80〜90Ｋという優れた超伝導特性が
得られたのに対し、バッファー層の無い基板結晶上に直
接堆積させた薄膜は、超伝導転移開始温度が70〜80Ｋ、
ゼロ抵抗温度が30〜60Ｋという非常に劣った超伝導特性
しか得られなかった。
晶上及びバッファー層の無い基板結晶上に、レーザー蒸
着法により基板温度650℃でＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x薄膜を20
00Å堆積させた。これら基板結晶上に堆積させた薄膜を
Ｘ線回折法、及び反射電子線回折法により調べた結果、
バッファー層のある基板結晶上に堆積させた薄膜では、
結晶性、表面平滑性の良いｃ軸成長膜がエピタキシャル
成長していることが確認された。一方、バッファー層の
無いＳｉ基板結晶上に直接堆積させた薄膜は、配向の弱
い多結晶状態となっていた。また、これらの基板結晶上
に堆積させた薄膜の電気抵抗−温度特性を４端子電気抵
抗法により測定した結果、バッファー層のある基板結晶
上の全ての薄膜において、超伝導転移開始温度は90〜94
Ｋ、ゼロ抵抗温度は80〜90Ｋという優れた超伝導特性が
得られたのに対し、バッファー層の無い基板結晶上に直
接堆積させた薄膜は、超伝導転移開始温度が70〜80Ｋ、
ゼロ抵抗温度が30〜60Ｋという非常に劣った超伝導特性
しか得られなかった。
【００１６】本発明のように、半導体基板と酸化物超伝
導体薄膜との間にバッファー層を設けることにより、著
しい薄膜特性の向上が図れることが分かった。
導体薄膜との間にバッファー層を設けることにより、著
しい薄膜特性の向上が図れることが分かった。
【００１７】実施例２ ＧａＡｓ単結晶ウエハー（１インチ径）を用い、共蒸着
法によりバッファー層としてＮｄ2ＣｕＯ4を50Åの膜厚
で形成し、ついでマグネトロンスパッタ法によりＥｕＢ
ａ2Ｃｕ3Ｏ7-x（ａ＝3.84〜3.90）薄膜を4000Å堆積さ
せた。この薄膜の電気抵抗−温度特性を４端子電気抵抗
法により測定した結果、超伝導転移開始温度は94Ｋ、ゼ
ロ抵抗温度は90Ｋという優れた超伝導特性が得られた。
更に、この薄膜の高周波表面抵抗を空洞共振器法で測定
した結果、液体窒素温度（77.3Ｋ）、50GHzでの高周波
表面抵抗は10〜50mΩと非常に低い値を示した。
法によりバッファー層としてＮｄ2ＣｕＯ4を50Åの膜厚
で形成し、ついでマグネトロンスパッタ法によりＥｕＢ
ａ2Ｃｕ3Ｏ7-x（ａ＝3.84〜3.90）薄膜を4000Å堆積さ
せた。この薄膜の電気抵抗−温度特性を４端子電気抵抗
法により測定した結果、超伝導転移開始温度は94Ｋ、ゼ
ロ抵抗温度は90Ｋという優れた超伝導特性が得られた。
更に、この薄膜の高周波表面抵抗を空洞共振器法で測定
した結果、液体窒素温度（77.3Ｋ）、50GHzでの高周波
表面抵抗は10〜50mΩと非常に低い値を示した。
【００１８】また、バッファー層としてＧｄ2ＣｕＯ4，
Ｌａ2ＮｉＯ4，Ｎｄ2ＣｕＯ4，Ｎｄ 2ＮｉＯ4，Ｓｍ2Ｃ
ｕＯ4を、膜厚を50〜5000Åの範囲で変えて形成し、同
様の実験を行ったところ、同様な結果が得られた。
Ｌａ2ＮｉＯ4，Ｎｄ2ＣｕＯ4，Ｎｄ 2ＮｉＯ4，Ｓｍ2Ｃ
ｕＯ4を、膜厚を50〜5000Åの範囲で変えて形成し、同
様の実験を行ったところ、同様な結果が得られた。
【００１９】また、バッファー層の堆積された基板結晶
の誘電特性を、空洞共振器法で測定した結果、誘電率ε
は10〜13の範囲にあり、誘電損失tanδは0.6×10-5〜3
×10- 5の範囲にあることから、良好な誘電特性を有して
いることが分かった。
の誘電特性を、空洞共振器法で測定した結果、誘電率ε
は10〜13の範囲にあり、誘電損失tanδは0.6×10-5〜3
×10- 5の範囲にあることから、良好な誘電特性を有して
いることが分かった。
【００２０】このように、基板結晶が優れた誘電特性を
示し、堆積された薄膜が優れた高周波特性を有している
ため、高周波デバイスへの応用上非常に有利である。
示し、堆積された薄膜が優れた高周波特性を有している
ため、高周波デバイスへの応用上非常に有利である。
【００２１】実施例３ Ｓｉ単結晶ウエハー（３インチ径）を基板として、Ｌａ
2ＮｉＯ4からなるバッファー層をマグネトロンスパッタ
法を用いて2000Åの膜厚で形成した。更に、この基板結
晶上に、マグネトロンスパッタ法により4000Å厚のＢｉ
2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3ＯY（ａ＝3.90）薄膜を作製した。こ
の薄膜をフォト工程とイオンミリングによって、１チッ
プ5mm×5mmのパターンを基板全面に形成した。これをチ
ップ毎にカッティングし、77Ｋでの超伝導臨界電流密度
を測定した結果、全てのチップ上の特性が1.1〜1.4×10
6 A/cm2の範囲に入ることが分かった。このように３イ
ンチ径という大面積にわたって非常に均一性の良い薄膜
製造が実現でき、高集積デバイス作製に適用できること
が分かる。
2ＮｉＯ4からなるバッファー層をマグネトロンスパッタ
法を用いて2000Åの膜厚で形成した。更に、この基板結
晶上に、マグネトロンスパッタ法により4000Å厚のＢｉ
2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3ＯY（ａ＝3.90）薄膜を作製した。こ
の薄膜をフォト工程とイオンミリングによって、１チッ
プ5mm×5mmのパターンを基板全面に形成した。これをチ
ップ毎にカッティングし、77Ｋでの超伝導臨界電流密度
を測定した結果、全てのチップ上の特性が1.1〜1.4×10
6 A/cm2の範囲に入ることが分かった。このように３イ
ンチ径という大面積にわたって非常に均一性の良い薄膜
製造が実現でき、高集積デバイス作製に適用できること
が分かる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、良質
な単結晶の大面積ウエハーが得られる、Ｓｉ，ＧａＡ
ｓ、及び酸化物超伝導体のいずれとも格子整合性がよ
く、熱安定性に優れたＫ2ＮｉＦ4型ベロブスカイト構造
酸化物をバッファー層として堆積させた基板結晶を用い
るため、高品質なエピタキシャル高温酸化物超伝導体薄
膜を大面積にわたって均一に作製できる。しかも、Ｓ
ｉ，ＧａＡｓの半導体結晶基板、及びベロブスカイト構
造酸化物バッファー層の双方が、誘電率（ε）、誘電損
失（tanδ）ともに小さいため、高周波デバイスの作製
にも適している。更に、Ｓｉ，ＧａＡｓという半導体結
晶基板を用いているため、超伝導体と半導体を結合させ
た複合デバイスの作製にも応用できる。
な単結晶の大面積ウエハーが得られる、Ｓｉ，ＧａＡ
ｓ、及び酸化物超伝導体のいずれとも格子整合性がよ
く、熱安定性に優れたＫ2ＮｉＦ4型ベロブスカイト構造
酸化物をバッファー層として堆積させた基板結晶を用い
るため、高品質なエピタキシャル高温酸化物超伝導体薄
膜を大面積にわたって均一に作製できる。しかも、Ｓ
ｉ，ＧａＡｓの半導体結晶基板、及びベロブスカイト構
造酸化物バッファー層の双方が、誘電率（ε）、誘電損
失（tanδ）ともに小さいため、高周波デバイスの作製
にも適している。更に、Ｓｉ，ＧａＡｓという半導体結
晶基板を用いているため、超伝導体と半導体を結合させ
た複合デバイスの作製にも応用できる。
【図１】本発明の基板結晶を用いて酸化物超伝導体薄膜
を堆積させた構成を示す概念図。
を堆積させた構成を示す概念図。
【図２】従来の基板結晶を用いて酸化物超伝導体薄膜を
堆積させた構成を示す概念図。
堆積させた構成を示す概念図。
１ 基板結晶 ２ 半導体基板 ３ バッファー層 ４ 酸化物超伝導体薄膜 ５ 基板結晶（従来例）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０１Ｂ 12/06 ＺＡＡ 8936−5Ｇ
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体結晶上に、Ｋ2ＮｉＦ4型ベロブス
カイト構造酸化物絶縁体からなる膜厚５０〜５０００Å
のバッファー層を設けたことを特徴とする酸化物超伝導
体薄膜用の基板結晶。 - 【請求項２】 請求項１において、半導体結晶がＳｉま
たはＧａＡｓであることを特徴とする酸化物超伝導体薄
膜用の基板結晶。 - 【請求項３】 請求項１または２において、Ｋ2ＮｉＦ4
型ベロブスカイト構造酸化物が、Ｇｄ2ＣｕＯ4，Ｌａ2
ＮｉＯ4，Ｎｄ2ＣｕＯ4，Ｎｄ2ＮｉＯ4，Ｓｍ 2Ｃｕ
Ｏ4，Ｓｒ2ＩｒＯ4，Ｓｒ2ＭｎＯ4，Ｓｒ2ＭｏＯ4，Ｓ
ｒ2ＲｈＯ4，Ｓｒ2ＲｕＯ4，Ｓｒ2ＳｎＯ4，Ｓｒ2Ｔｉ
Ｏ4からなる群より選ばれた１種であることを特徴とす
る酸化物超伝導体薄膜用の基板結晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3205156A JPH0543397A (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | 酸化物超伝導体薄膜用の基板結晶 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3205156A JPH0543397A (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | 酸化物超伝導体薄膜用の基板結晶 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0543397A true JPH0543397A (ja) | 1993-02-23 |
Family
ID=16502352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3205156A Pending JPH0543397A (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | 酸化物超伝導体薄膜用の基板結晶 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0543397A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09505114A (ja) * | 1994-02-16 | 1997-05-20 | リーバイ ストラウス アンド カンパニー | 衣類のミスト処理 |
-
1991
- 1991-08-15 JP JP3205156A patent/JPH0543397A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09505114A (ja) * | 1994-02-16 | 1997-05-20 | リーバイ ストラウス アンド カンパニー | 衣類のミスト処理 |
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