JPH06157196A - Method and device for producing thallium-base superconductor thin film - Google Patents
Method and device for producing thallium-base superconductor thin filmInfo
- Publication number
- JPH06157196A JPH06157196A JP4305545A JP30554592A JPH06157196A JP H06157196 A JPH06157196 A JP H06157196A JP 4305545 A JP4305545 A JP 4305545A JP 30554592 A JP30554592 A JP 30554592A JP H06157196 A JPH06157196 A JP H06157196A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thallium
- gas
- thin film
- sputtering
- superconductor thin
- 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.)
- Granted
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
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリングによる
タリウム系超電導体薄膜の製造方法及びそれに使用する
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a thallium-based superconductor thin film by sputtering and an apparatus used therefor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２は、例えば「スパッタリング現象」
(金原粲著、東京大学出版会)１５０頁に示された従来の
スパッタリング装置の概念図である。図において、(1)
は真空容器、(2)は基板、(3)はターゲット、(4)はガス
導入口、(5)は高周波または高圧電源である。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows, for example, "sputtering phenomenon".
(Kanehara Yuu, The University of Tokyo Press) FIG. 1 is a conceptual diagram of a conventional sputtering device. In the figure, (1)
Is a vacuum container, (2) is a substrate, (3) is a target, (4) is a gas inlet, and (5) is a high frequency or high voltage power supply.
【０００３】従来のスパッタリング法では、スパッタリ
ング装置は図２のように構成され、真空容器(1)を真空
ポンプを用いて減圧し、その後ガス導入口(4)よりアル
ゴン等のスパッタリングガスを導入し、数１０ｍｍＴｏ
ｒｒの圧力とする。そこでターゲット(3)に高周波また
は高電圧を加えると、真空容器内で放電が生じ、プラズ
マ中のイオンがターゲット表面に衝突し、ターゲット材
料の粒子が放出される。この粒子が基板上に堆積し、基
板上にターゲット材料と同組成の物質からなる薄膜が形
成される。なお、酸化物薄膜を形成する場合には、スパ
ッタリングガスとして酸素または酸素とアルゴンの混合
ガス等が用いられる。In the conventional sputtering method, the sputtering apparatus is constructed as shown in FIG. 2, the vacuum container (1) is depressurized by using a vacuum pump, and then a sputtering gas such as argon is introduced from a gas inlet (4). , Several 10mmTo
Let rr be the pressure. Therefore, when a high frequency or a high voltage is applied to the target (3), a discharge is generated in the vacuum container, the ions in the plasma collide with the target surface, and the particles of the target material are emitted. The particles are deposited on the substrate, and a thin film made of a substance having the same composition as the target material is formed on the substrate. When forming an oxide thin film, oxygen or a mixed gas of oxygen and argon is used as a sputtering gas.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のス
パッタリング法では、基板上にタリウム系超電導体の薄
膜を形成するには、ターゲットとしてタリウム系超電導
体と同組成となるように調製された混合粉末の焼結体を
用い、スパッタリングガスとして酸素またはアルゴンと
酸素との混合ガス等を用いる必要があった。ところが、
タリウムを含む物質で良質なターゲットを製造すること
は困難である。In the conventional sputtering method as described above, in order to form a thin film of thallium-based superconductor on a substrate, it was prepared so as to have the same composition as the thallium-based superconductor as a target. It was necessary to use a mixed powder sintered body and to use oxygen or a mixed gas of argon and oxygen as a sputtering gas. However,
It is difficult to manufacture a high-quality target with a substance containing thallium.
【０００５】この理由はタリウムやタリウム酸化物の蒸
気圧が非常に高いことに起因している。すなわち、ター
ゲットの焼結作業中にタリウムやタリウム酸化物が蒸発
し、ターゲットから離脱してしまうため、タリウム組成
が小さくなってしまい、目的のタリウム組成を維持する
ことが困難だからである。また、たとえターゲットが製
造できても、同じ理由でスパッタリングによる薄膜形成
中にもタリウムやタリウム酸化物が薄膜から離脱し、薄
膜中のタリウム組成が小さくなってしまうという問題点
があった。The reason for this is that the vapor pressure of thallium and thallium oxide is very high. That is, during the sintering operation of the target, thallium and thallium oxide are evaporated and separated from the target, so that the thallium composition becomes small and it is difficult to maintain the target thallium composition. Further, even if the target can be manufactured, thallium and thallium oxide are separated from the thin film during the formation of the thin film by sputtering for the same reason, and the thallium composition in the thin film becomes small.
【０００６】このため、よい超電導特性を示す薄膜を得
るためには、薄膜形成後に基板を高タリウム雰囲気中で
熱処理するなどの後加工が必要であった。この熱処理に
は８００℃程度の高温が必要であり、これがタリウム系
超電導薄膜を半導体等と組み合わせたデバイス材料とし
て用いることを困難にしていた。Therefore, in order to obtain a thin film exhibiting good superconducting properties, post-processing such as heat treatment of the substrate in a high thallium atmosphere was required after the thin film was formed. This heat treatment requires a high temperature of about 800 ° C., which makes it difficult to use the thallium-based superconducting thin film as a device material in combination with a semiconductor or the like.
【０００７】本発明は、かかる問題点を解決するために
なされたものであり、ターゲットとしてタリウムを含有
しない材料を用いることができ、更にスパッタリングの
みでタリウム濃度の高い高品質な超電導体薄膜を形成
し、後熱処理の不要なタリウム系超電導薄膜の製造方法
及びそれに使用する装置を提供することを目的としてい
る。The present invention has been made to solve the above problems, and a material containing no thallium can be used as a target, and a high-quality superconductor thin film having a high thallium concentration can be formed only by sputtering. However, it is an object of the present invention to provide a method for producing a thallium-based superconducting thin film that does not require post heat treatment and an apparatus used for the method.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明に係るスパッタリ
ングによるタリウム系超電導体薄膜の製造方法は、スパ
ッタリングガスとしてタリウム酸化物を用いることを特
徴とする。The method for producing a thallium-based superconductor thin film by sputtering according to the present invention is characterized by using thallium oxide as a sputtering gas.
【０００９】更に、本発明に係るスパッタリングによる
タリウム系超電導体薄膜の製造方法は、スパッタリング
ガスとしてタリウム酸化物と他の物質との混合ガスを用
いることを特徴とする。Furthermore, the method for producing a thallium-based superconductor thin film by sputtering according to the present invention is characterized by using a mixed gas of thallium oxide and another substance as a sputtering gas.
【００１０】また、本発明に係るスパッタリングによる
タリウム系超電導体薄膜の製造方法は、スパッタリング
ガスとしてガス状タリウムと酸素ガスを用いることを特
徴とする。The method for producing a thallium-based superconductor thin film by sputtering according to the present invention is characterized in that gaseous thallium and oxygen gas are used as the sputtering gas.
【００１１】更に、本発明に係るスパッタリングによる
タリウム系超電導体薄膜の製造方法は、上記方法におい
て、ターゲットとしてタリウムを含有するものを用いる
ことを特徴とする。Furthermore, the method for producing a thallium-based superconductor thin film by sputtering according to the present invention is characterized in that, in the above method, a target containing thallium is used.
【００１２】また、本発明に係るタリウム系超電導体薄
膜の製造装置は、スパッタリング装置と、スパッタリン
グガスを供給するための加熱したタリウムまたはタリウ
ム化合物に酸素または酸素と他の物質との混合ガスの気
流を接触させてタリウム酸化物を発生させることからな
るタリウム酸化物ガス発生装置とを備えることを特徴と
する。The thallium-based superconducting thin film manufacturing apparatus according to the present invention comprises a sputtering apparatus and a heated thallium or thallium compound gas for supplying a sputtering gas with oxygen or a mixed gas of oxygen and another substance. And a thallium oxide gas generation device which is configured to generate thallium oxide by bringing the two into contact with each other.
【００１３】[0013]
【作用】本発明方法によれば、スパッタリングガス中に
タリウム酸化物が含まれているので、スパッタリングの
際にタリウムが基板上の薄膜と化合し、タリウム系超電
導薄膜が形成される。これにより、ターゲットの構成物
質にタリウムを含まないものを用いても、基板上にタリ
ウム系超電導体薄膜を形成できる。According to the method of the present invention, since thallium oxide is contained in the sputtering gas, thallium is combined with the thin film on the substrate during sputtering to form a thallium-based superconducting thin film. Thus, the thallium-based superconductor thin film can be formed on the substrate even when the target material does not contain thallium.
【００１４】また、スパッタリングが上記のように制御
された必要十分な高タリウム雰囲気中で行われるため、
形成されたタリウム系超電導体薄膜からのタリウムの離
脱がなく、高品質なタリウム系超電導体薄膜が形成でき
る。これにより薄膜形成後の熱処理が不要となり、タリ
ウム系超電導体薄膜をデバイス材料として利用する道が
開かれる。Further, since the sputtering is performed in a necessary and sufficient high thallium atmosphere controlled as described above,
There is no separation of thallium from the formed thallium-based superconductor thin film, and a high-quality thallium-based superconductor thin film can be formed. This eliminates the need for heat treatment after forming the thin film, and opens the way to use the thallium-based superconductor thin film as a device material.
【００１５】本発明方法及び装置を図を用いて更に詳細
に説明する。本発明方法に使用する装置としては、スパ
ッタリングガスとして酸素または酸素とアルゴンの混合
ガスを使用する以外は図２に示す従来のスパッタリング
装置を使用することができる。この実施態様によれば、
ガス導入口(4)からタリウム酸化物(Ｔｌ2Ｏ、Ｔｌ2Ｏ3)
ガスを真空容器(1)内に導入し、タリウムを含有するタ
ーゲット(3)を用いてスパッタリングを行うことで、基
板(2)上にタリウム系超電導体薄膜を形成することがで
きる。The method and apparatus of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. As the apparatus used in the method of the present invention, the conventional sputtering apparatus shown in FIG. 2 can be used except that oxygen or a mixed gas of oxygen and argon is used as the sputtering gas. According to this embodiment,
Thallium oxide (Tl 2 O, Tl 2 O 3 ) from the gas inlet (4)
A thallium-based superconductor thin film can be formed on the substrate (2) by introducing gas into the vacuum container (1) and performing sputtering using the target (3) containing thallium.
【００１６】なお、形成されるタリウム系超電導体薄膜
中のタリウムの組成はスパッタリングガスの圧力やスパ
ッタリングガス中のタリウム酸化物の割合を調節するこ
とで任意に制御することができる。The composition of thallium in the formed thallium-based superconductor thin film can be arbitrarily controlled by adjusting the pressure of the sputtering gas and the proportion of thallium oxide in the sputtering gas.
【００１７】上述の実施態様では、スパッタリングガス
としてタリウム酸化物を用いたが、スパッタ率を上げる
ために、スパッタリングガスとしてタリウム酸化物と他
の物質、例えばアルゴンやキセノン等の希ガスとの混合
ガスを用いて同様の操作を行うことにより同様にタリウ
ム系超電導体薄膜を形成できる。Although thallium oxide is used as the sputtering gas in the above-described embodiment, in order to increase the sputtering rate, a mixed gas of thallium oxide and another substance, for example, a rare gas such as argon or xenon is used as the sputtering gas. A thallium-based superconductor thin film can be similarly formed by performing the same operation using.
【００１８】なお、この場合も、形成されるタリウム系
超電導体薄膜中のタリウムの組成はスパッタリングガス
の圧力やスパッタリングガス中のタリウム酸化物の割合
を調節することで任意に制御することができる。Also in this case, the composition of thallium in the formed thallium-based superconductor thin film can be arbitrarily controlled by adjusting the pressure of the sputtering gas and the proportion of thallium oxide in the sputtering gas.
【００１９】上述の２種の実施態様では、タリウムと酸
素の供給源としてタリウム酸化物を用いたが、ガス状の
タリウムと酸素ガスを別々にガス導入口(4)から真空容
器(1)に導入することにより同様にタリウム系超電導体
薄膜を形成することができる。In the above-mentioned two embodiments, thallium oxide was used as the source of thallium and oxygen, but gaseous thallium and oxygen gas were separately supplied from the gas inlet (4) to the vacuum container (1). By introducing the same, a thallium-based superconductor thin film can be similarly formed.
【００２０】上述の実施態様では、ターゲット(3)とし
てタリウムを含まない材料を用いたが、もちろんターゲ
ットとしてタリウムを含んだものを用いても、本発明の
効果が損なわれるものではなく、ターゲット材料として
タリウムを含んだものを用いるものとして同様にタリウ
ム系超電導体薄膜を形成できる。In the above-mentioned embodiment, the target (3) is made of a material not containing thallium, but of course the use of a target containing thallium does not impair the effects of the present invention, and the target material Similarly, a thallium-based superconductor thin film can be formed by using a material containing thallium.
【００２１】また、本発明によりタリウム系超電導体薄
膜を製造するための装置の他の実施態様として、後述の
実施例において詳述する図１に記載するような、図２に
示すスパッタリング装置に、タリウム酸化物ガスを簡易
に製造できるタリウム酸化物ガス発生装置を備えた構成
のもので、この装置を使用することによりガス状のタリ
ウム酸化物を用意する必要はなくなり、取り扱い易い固
体状のタリウムを原料とすることができる。As another embodiment of the apparatus for producing a thallium-based superconducting thin film according to the present invention, the sputtering apparatus shown in FIG. 2 as shown in FIG. With a configuration equipped with a thallium oxide gas generator that can easily produce thallium oxide gas, the use of this device eliminates the need to prepare gaseous thallium oxide, making solid thallium easy to handle. It can be a raw material.
【００２２】[0022]
【実施例】実施例１．タリウム酸化物をスパッタリング
ガスとして用いることによりタリウム系超電導体薄膜を
形成できること、及びスパッタリングガスの圧力を変化
させるとタリウム組成比が変えられることを確かめるた
め、図２に示す装置を用い、以下の条件でスパッタリン
グを行った。基板：ＭｇＯ(１００)、基板サイズ：１０
mm×１０mm、ターゲット：Ba2Ca2Cu2Ox、ターゲットサ
イズ：直径３０mm、スパッタリングガス：Tl2O、ガス圧
力：２００〜４００mTorr、高周波電力：１３.５６MH
z、１００Ｗ、反応時間：１０時間。スパッタリングガ
スの圧力を変化させた結果、次のような薄膜が得られ
た。 圧力(mTorr) 200 300 400 膜厚(nm) 800 600 400 膜組成比(Tl:Ba:Ca:Cu) 1.5:2:2:3 2:2:2:3 2.5:2:2:3 臨界温度(Ｋ) 100 120 110 上記のように、タリウム酸化物をスパッタリングガスと
して用いることによりタリウム系超電導体薄膜を形成で
き、スパッタリングガスの圧力を変化させることで、タ
リウム組成比の異なる薄膜が得られた。EXAMPLES Example 1. In order to confirm that a thallium-based superconductor thin film can be formed by using thallium oxide as a sputtering gas, and that the thallium composition ratio can be changed by changing the pressure of the sputtering gas, the device shown in FIG. Was sputtered. Substrate: MgO (100), Substrate size: 10
mm × 10 mm, target: Ba 2 Ca 2 Cu 2 O x , target size: diameter 30 mm, sputtering gas: Tl 2 O, gas pressure: 200 to 400 mTorr, high frequency power: 13.56 MH
z, 100 W, reaction time: 10 hours. As a result of changing the pressure of the sputtering gas, the following thin film was obtained. Pressure (mTorr) 200 300 400 Film thickness (nm) 800 600 400 Film composition ratio (Tl: Ba: Ca: Cu) 1.5: 2: 2: 3 2: 2: 2: 3 2.5: 2: 2: 3 Critical temperature (K) 100 120 110 As described above, a thallium-based superconductor thin film can be formed by using thallium oxide as a sputtering gas, and by changing the pressure of the sputtering gas, thin films having different thallium composition ratios were obtained. .
【００２３】実施例２．スパッタリング率を上げるた
め、スパッタリングガスとしてタリウム酸化物と他の物
質の混合物を用いてもタリウム系超電導体薄膜を形成で
きることを確かめるため、図２に示す装置を用い、以下
の条件でスパッタリングを行った。基板：ＭｇＯ(10
0)、基板サイズ：１０mm×１０mm、ターゲット：Ba2Ca2
Cu2Ox、ターゲットサイズ：直径３０mm、スパッタリン
グガス：Tl2O＋Ar、ガス圧力：３００〜５００mTorr、
Ａｒ分率：０〜５０％、高周波電力１３.５６MHz、１０
０Ｗ、反応時間：１０時間。スパッタリングガス中のア
ルゴン分率とスパッタリングガスの圧力を変化させた結
果、次のような薄膜が得られた。 Ａｒ分率(％) 0 25 50 圧力(mTorr) 300 400 500 膜圧(nm) 600 800 1000 膜組成比(Tl:Ba:Ca:Cu) 2:2:2:3 2:2:2:3 2:2:2:3 臨界温度(Ｋ) 120 120 120 上記のように、タリウム酸化物と他の物質(例としてア
ルゴン)の混合物をスパッタリングガスとして用いるこ
とによりタリウム系超電導体薄膜を効率よく形成でき、
スパッタリングガスの圧力を変化させることで、タリウ
ム組成比を最適な値に制御することができた。Example 2. In order to confirm that a thallium-based superconductor thin film can be formed by using a mixture of thallium oxide and another substance as a sputtering gas in order to increase the sputtering rate, sputtering was performed under the following conditions using the apparatus shown in FIG. . Substrate: MgO (10
0), substrate size: 10 mm x 10 mm, target: Ba 2 Ca 2
Cu 2 O x , target size: diameter 30 mm, sputtering gas: Tl 2 O + Ar, gas pressure: 300 to 500 mTorr,
Ar fraction: 0 to 50%, high frequency power 13.56MHz, 10
0W, reaction time: 10 hours. As a result of changing the argon fraction in the sputtering gas and the pressure of the sputtering gas, the following thin film was obtained. Ar fraction (%) 0 25 50 Pressure (mTorr) 300 400 500 Membrane pressure (nm) 600 800 1000 Membrane composition ratio (Tl: Ba: Ca: Cu) 2: 2: 2: 3 2: 2: 2: 3 2: 2: 2: 3 Critical temperature (K) 120 120 120 As described above, a mixture of thallium oxide and another substance (for example, argon) is used as a sputtering gas to efficiently form a thallium-based superconductor thin film. You can
The thallium composition ratio could be controlled to an optimum value by changing the pressure of the sputtering gas.
【００２４】実施例３．タリウムと酸素の供給源とし
て、タリウム酸化物に代えて、ガス状タリウムと酸素ガ
スを別々に真空容器に導入することによっても、タリウ
ム系超電導体薄膜を形成できることを確かめるため、図
２に示す装置を用い、以下の条件でスパッタリングを行
った。基板：ＭｇＯ(100)、基板サイズ：１０mm×１０m
m、ターゲット：Ba2Ca2Cu2Ox、ターゲットサイズ：直径
３０mm、スパッタリングガス：Tl＋O2、ガス圧力：３０
０mTorr、タリウム分率：８０％、高周波電力１３.５６
MHz、１００Ｗ、反応時間：１０時間。スパッタリング
の結果、次のような薄膜が得られた。 膜厚(nm) 600 膜組成比(Tl:Ba:Ca:Cu) 2:2:2:3 臨界温度(Ｋ) 120 上記のように、タリウムと酸素の供給源として、ガス状
タリウムと酸素ガスを別々に真空容器に導入することに
よっても、タリウム系超電導体薄膜を形成できた。Example 3. In order to confirm that a thallium-based superconductor thin film can be formed by separately introducing gaseous thallium and oxygen gas into a vacuum container instead of thallium oxide as a source of supply of thallium and oxygen, the apparatus shown in FIG. Was used for sputtering under the following conditions. Substrate: MgO (100), Substrate size: 10 mm x 10 m
m, target: Ba 2 Ca 2 Cu 2 O x , target size: diameter 30 mm, sputtering gas: Tl + O 2 , gas pressure: 30
0mTorr, thallium fraction: 80%, high frequency power 13.56
MHz, 100 W, reaction time: 10 hours. As a result of sputtering, the following thin film was obtained. Film thickness (nm) 600 Film composition ratio (Tl: Ba: Ca: Cu) 2: 2: 2: 3 Critical temperature (K) 120 As described above, gaseous thallium and oxygen gas are used as sources of thallium and oxygen. It was also possible to form a thallium-based superconductor thin film by separately introducing the above into a vacuum container.
【００２５】実施例４．ターゲットにタリウムを含んだ
ものを用いてもタリウム系超電導体薄膜を形成できるこ
とを確かめるため、図２に示す装置を用い、以下の条件
でスパッタリングを行った。基板：ＭｇＯ(100)、基板
サイズ：１０mm×１０mm、ターゲット：Tl2Ba2Ca2Cu
2Ox、ターゲットサイズ：直径３０mm、スパッタリング
ガス：Tl2O、ガス圧力：２００mTorr、高周波電力１３.
５６MHz、１００Ｗ、反応時間：１０時間。スパッタリ
ングの結果、次のような薄膜が得られた。 膜厚(nm) 800 膜組成比(Tl:Ba:Ca:Cu) 2:2:2:3 臨界温度(Ｋ) 120 上記のように、ターゲットにタリウムを含んだものを用
いても、タリウム系超電導体薄膜を形成できた。Example 4. In order to confirm that a thallium-based superconductor thin film can be formed even if a target containing thallium is used, sputtering was performed under the following conditions using the apparatus shown in FIG. Substrate: MgO (100), Substrate size: 10 mm x 10 mm, Target: Tl 2 Ba 2 Ca 2 Cu
2 O x , target size: diameter 30 mm, sputtering gas: Tl 2 O, gas pressure: 200 mTorr, high frequency power 13.
56MHz, 100W, Reaction time: 10 hours. As a result of sputtering, the following thin film was obtained. Film thickness (nm) 800 Film composition ratio (Tl: Ba: Ca: Cu) 2: 2: 2: 3 Critical temperature (K) 120 As described above, even if the target containing thallium is used, A superconductor thin film could be formed.
【００２６】実施例５．図１は、本発明に使用するタリ
ウム系超電導体薄膜の製造装置の他の実施態様を示すも
ので、(1)〜(5)は上記スパッタリング装置と全く同一の
ものである。本実施態様は、タリウム酸化物ガスを簡易
に製造する装置をスパッタリング装置に組み込んだ構成
のものである。すなわち、ガス導入口(9)及びガス排出
口(10)を有する容器(6)中に金属タリウムの粒子(7)を入
れ、容器(6)をヒータ(8)で加熱しながらガス導入口(9)
より酸素ガスを導入するものである。容器(6)中に導入
された酸素ガスは、加熱された金属タリウム(7)と反応
し、タリウム酸化物を生成する。このタリウム酸化物が
ガス排出口(10)より真空容器(1)内に排出され、スパッ
タリングガスとして作用する。この装置によれば、ガス
状のタリウム酸化物を用意する必要がなく、取り扱い易
い固体状のタリウムを原料とすることができる。Example 5. FIG. 1 shows another embodiment of the apparatus for producing a thallium-based superconductor thin film used in the present invention, wherein (1) to (5) are exactly the same as the above-mentioned sputtering apparatus. In this embodiment, an apparatus for easily producing thallium oxide gas is incorporated in a sputtering apparatus. That is, particles of metal thallium (7) are placed in a container (6) having a gas inlet (9) and a gas outlet (10), and the gas inlet ((6) is heated by a heater (8) ( 9)
More oxygen gas is introduced. The oxygen gas introduced into the container (6) reacts with the heated metal thallium (7) to produce thallium oxide. This thallium oxide is discharged into the vacuum container (1) through the gas discharge port (10) and acts as a sputtering gas. According to this apparatus, it is not necessary to prepare a gaseous thallium oxide, and solid thallium that is easy to handle can be used as a raw material.
【００２７】なお、この実施態様に用いたヒータ(8)の
加熱温度は２００〜６００℃、酸素ガスの圧力は１〜１
００ｍｍＴｏｒ、金属タリウムと酸素ガスとの接触時間
は１〜２０秒である。The heating temperature of the heater (8) used in this embodiment is 200 to 600 ° C., and the pressure of oxygen gas is 1 to 1.
The contact time between the thallium metal and oxygen gas is 00 to 20 seconds.
【００２８】なお、上述の実施態様では、容器(6)中に
金属タリウムの粒子を入れるものとしたが、それ以外に
も金属タリウムの粉末や焼結体、あるいはタリウムと他
の物質との化合物を同様な形状にしたものを用いること
ができる。更に、容器(6)に導入するガスとして酸素だ
けでなく、酸素と他の物質、例えばアルゴンやキセノン
等の希ガスとの混合ガスを用いてもよいことはいうまで
もない。また、容器(6)の設置場所は、図１に示された
例に限定されるものではなく、真空容器(1)と独立に設
置したり、真空容器(1)の内部に深くに設置してもかま
わないことは勿論である。In the above-mentioned embodiment, the particles of metal thallium were put in the container (6), but other than that, powder of metal thallium or a sintered body, or a compound of thallium and another substance. The same shape can be used. Further, it goes without saying that not only oxygen but also a mixed gas of oxygen and another substance, for example, a rare gas such as argon or xenon may be used as the gas introduced into the container (6). Further, the installation location of the container (6) is not limited to the example shown in FIG. 1, and it may be installed independently of the vacuum container (1) or may be installed deep inside the vacuum container (1). Of course, it doesn't matter.
【００２９】実施例６．図１に示すスパッタリングガス
としてのタリウム酸化物を簡易に製造するタリウム酸化
物ガス発生装置を組み込んだスパッタリング装置による
タリウム系超電導体薄膜の形成を実証するため、以下の
条件でスパッタリングを行った。基板：ＭｇＯ(100)、
基板サイズ：１０mm×１０mm、ターゲット：Ba2Ca2Cu2O
x、ターゲットサイズ：直径３０mm、導入ガス：Ｏ2、ガ
ス流量：２０ＳＣＣＭ、ガス圧力：３００mTorr、容器
(6)内の固体：顆粒状タリウム金属、固体の重量：２５
ｇ、容器(6)の加熱温度：４００℃、高周波電力１３.５
６MHz、１００Ｗ、反応時間：１０時間。スパッタリン
グの結果、次のような薄膜が得られた。 膜厚(ｎｍ) 600 膜組成比(Tl:Ba:Ca:Cu) 2:2:2:3 臨界温度(Ｋ) 120 上記のように、タリウム酸化物を簡易に製造する装置を
組み込んだスパッタリング装置を用いて、金属タリウム
と酸素ガスを使用してタリウム系超電導体薄膜を形成で
きた。Example 6. In order to demonstrate the formation of a thallium-based superconductor thin film by a sputtering apparatus incorporating a thallium oxide gas generator for easily producing thallium oxide as a sputtering gas shown in FIG. 1, sputtering was performed under the following conditions. Substrate: MgO (100),
Substrate size: 10 mm x 10 mm, target: Ba 2 Ca 2 Cu 2 O
x , target size: diameter 30 mm, introduced gas: O 2 , gas flow rate: 20 SCCM, gas pressure: 300 mTorr, container
Solids in (6): granular thallium metal, weight of solids: 25
g, heating temperature of container (6): 400 ° C., high frequency power 13.5
6MHz, 100W, reaction time: 10 hours. As a result of sputtering, the following thin film was obtained. Film thickness (nm) 600 Film composition ratio (Tl: Ba: Ca: Cu) 2: 2: 2: 3 Critical temperature (K) 120 As mentioned above, a sputtering device incorporating a device for easily producing thallium oxide. Was used to form a thallium-based superconductor thin film using metallic thallium and oxygen gas.
【００３０】実施例７．上記使用例１における、容器
(6)内の固体として金属タリウムに代えてタリウム化合
物を用い、導入ガスとして酸素に代えて酸素と他のガス
の混合物を用いてもタリウム系超電導体薄膜が形成でき
ることを確かめるため、図１に示す装置を用い、以下の
条件でスパッタリングを行った。基板：ＭｇＯ(100)、
基板サイズ：１０mm×１０mm、ターゲット：Ba2Ca2Cu2O
x、ターゲットサイズ：直径３０mm、導入ガス：O2＋A
r、ガス流量：２０ＳＣＣＭ、ガス圧力：４００mTorr、
Ａｒ分率：２５％、容器(6)内の固体：顆粒状タリウム
酸化物(Tl2O)、固体の重量：２５ｇ、容器(6)の加熱温
度：４００℃、高周波電力１３.５６MHz、１００Ｗ、反
応時間：１０時間。スパッタリングの結果、次のような
薄膜が得られた。 膜厚(nm) 800 膜組成比(Tl:Ba:Ca:Cu) 2:2:2:3 臨界温度(Ｋ) 120 上記のように、容器(6)内の固体として金属タリウムに
代えてタリウム化合物を用い、導入ガスとして酸素に代
えて酸素と他のガスの混合物を用いてもタリウム系超電
導体薄膜が形成できた。Example 7. Container in Use Example 1 above
To confirm that a thallium-based superconductor thin film can be formed by using a thallium compound in place of metal thallium as the solid in (6) and a mixture of oxygen and another gas in place of oxygen as the introduction gas, see FIG. Sputtering was performed under the following conditions using the apparatus shown. Substrate: MgO (100),
Substrate size: 10 mm x 10 mm, target: Ba 2 Ca 2 Cu 2 O
x , target size: diameter 30 mm, introduced gas: O 2 + A
r, gas flow rate: 20 SCCM, gas pressure: 400 mTorr,
Ar fraction: 25%, solid in container (6): granular thallium oxide (Tl 2 O), weight of solid: 25 g, heating temperature of container (6): 400 ° C., high frequency power 13.56 MHz, 100 W , Reaction time: 10 hours. As a result of sputtering, the following thin film was obtained. Film thickness (nm) 800 Film composition ratio (Tl: Ba: Ca: Cu) 2: 2: 2: 3 Critical temperature (K) 120 As described above, thallium instead of metal thallium is used as the solid in the container (6). A thallium-based superconductor thin film could be formed by using a compound and using a mixture of oxygen and another gas as an introduction gas instead of oxygen.
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する：スパ
ッタリングガス中に含まれるタリウムが基板上の薄膜と
反応してタリウム系超電導体薄膜を生成するので、ター
ゲットにタリウムを含まない材料を用いることができ
る；また、スパッタリングが高タリウム雰囲気中で行わ
れるため、形成されるタリウム系超電導体薄膜からのタ
リウムの離脱がなく、後熱処理の不要な高品質のタリウ
ム系超電導薄膜が形成できる；更に、タリウム酸化物を
含むスパッタリングガスを製造する装置として本発明の
装置に組み込まれたタリウム酸化物ガス発生装置を使用
する時には、ガス状のタリウム酸化物を用意する必要は
なく、取り扱い易い固体状のタリウムを用いることがで
きる。Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects: Thallium contained in the sputtering gas reacts with the thin film on the substrate to produce a thallium-based superconductor. Since a thin film is produced, a target that does not contain thallium can be used; and because sputtering is performed in a high thallium atmosphere, there is no separation of thallium from the formed thallium-based superconductor thin film, and a post heat treatment is performed. In addition, a thallium-based superconducting thin film of high quality can be formed, which is unnecessary; in addition, when the thallium oxide gas generator incorporated in the device of the present invention is used as a device for producing a sputtering gas containing thallium oxide, it is It is not necessary to prepare thallium oxide, and solid thallium that is easy to handle can be used.
【図１】本発明の一実施態様を示す装置の概略図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus showing one embodiment of the present invention.
【図２】従来のスパッタリング装置を示す断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional sputtering device.
１ 真空容器 ２ 基板 ３ ターゲット ４ ガス導入口 ５ 高圧または高周波電源 ６ 容器 ７ 固体状タリウム ８ ヒータ ９ ガス導入口 １０ ガス排出口 1 Vacuum Container 2 Substrate 3 Target 4 Gas Inlet 5 High Pressure or High Frequency Power 6 Container 7 Solid Thallium 8 Heater 9 Gas Inlet 10 Gas Outlet
───────────────────────────────────────────────────── 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 7244−5Ｇ 13/00 ５６５ Ｄ 7244−5Ｇ Ｈ０１Ｌ 39/24 ＺＡＡ Ｂ 9276−4Ｍ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical indication location H01B 12/06 ZAA 7244-5G 13/00 565 D 7244-5G H01L 39/24 ZAA B 9276-4M
Claims (5)
体薄膜の製造方法において、スパッタリングガスとして
タリウム酸化物を用いることを特徴とするタリウム系超
電導体薄膜の製造方法。1. A method for producing a thallium-based superconductor thin film, which comprises using thallium oxide as a sputtering gas in the method for producing a thallium-based superconductor thin film by sputtering.
体薄膜の製造方法において、スパッタリングガスとして
タリウム酸化物と他の物質との混合ガスを用いることを
特徴とするタリウム系超電導体薄膜の製造方法。2. A method for producing a thallium-based superconductor thin film, which comprises using a mixed gas of thallium oxide and another substance as a sputtering gas in the method for producing a thallium-based superconductor thin film by sputtering.
体薄膜の製造方法において、スパッタリングガスとして
ガス状タリウムと酸素ガスを用いることを特徴とするタ
リウム系超電導体薄膜の製造方法。3. A method for producing a thallium-based superconductor thin film, which comprises using gaseous thallium and oxygen gas as sputtering gas in the method for producing a thallium-based superconductor thin film by sputtering.
のタリウム系超電導体薄膜の製造方法において、ターゲ
ットとしてタリウムを含有するものを用いることを特徴
とするタリウム系超電導体薄膜の製造方法。4. The method for producing a thallium-based superconductor thin film according to claim 1, wherein a target containing thallium is used as a target. .
ガスを供給するための加熱したタリウムまたはタリウム
化合物に酸素または酸素と他の物質との混合ガスの気流
を接触させてタリウム酸化物を発生させることからなる
タリウム酸化物ガス発生装置とを備えることを特徴とす
るタリウム系超電導体薄膜の製造装置。5. A thallium comprising: a sputtering apparatus; and a heated gas of thallium or a thallium compound for supplying a sputtering gas, which is brought into contact with an air stream of oxygen or a mixed gas of oxygen and another substance to generate thallium oxide. An apparatus for producing a thallium-based superconductor thin film, comprising: an oxide gas generator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4305545A JP3034711B2 (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Thallium based superconductor thin film manufacturing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4305545A JP3034711B2 (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Thallium based superconductor thin film manufacturing equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06157196A true JPH06157196A (en) | 1994-06-03 |
| JP3034711B2 JP3034711B2 (en) | 2000-04-17 |
Family
ID=17946454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4305545A Expired - Fee Related JP3034711B2 (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Thallium based superconductor thin film manufacturing equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3034711B2 (en) |
-
1992
- 1992-11-16 JP JP4305545A patent/JP3034711B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3034711B2 (en) | 2000-04-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6828588B2 (en) | Protective film for FPD, vapor deposition material for protective film and its production method, FPD, and manufacturing device for FPD protective film | |
| US5508066A (en) | Method for forming a thin film | |
| JP3551851B2 (en) | X-ray phosphor manufacturing method and substrate for forming X-ray phosphor | |
| JP2000160335A (en) | Thin film material and thin film formation | |
| TW200422413A (en) | Sputtering target and process for producing the same | |
| JPH08259386A (en) | Production of oxide thin film and chemical deposition apparatus therefor | |
| JPH08293483A (en) | Flattening method for solid surface with gas cluster ion beam | |
| JPH06157196A (en) | Method and device for producing thallium-base superconductor thin film | |
| KR0141194B1 (en) | Fabrication method of target for sputturing | |
| JPS6459729A (en) | Manufacture of superconducting thin film | |
| JPS5928629B2 (en) | Hard coating manufacturing method | |
| JP3127831B2 (en) | Sputtering target for high dielectric film formation | |
| US3669863A (en) | Technique for the preparation of iron oxide films by cathodic sputtering | |
| JPH03197306A (en) | Equipment for producing oxide superconducting thin film and method therefor | |
| JP3062697B2 (en) | Method for forming TiN film by ion plating | |
| JPH02259062A (en) | Production of thin oxide film | |
| JPS58174568A (en) | Formation of film of metal compound | |
| JP2507963B2 (en) | Method of manufacturing oxide thin film | |
| JP2523785B2 (en) | Method for manufacturing superconductor thin film | |
| JPS59217332A (en) | Manufacture of silicon dioxide film | |
| JP2661169B2 (en) | Superconductor thin film manufacturing method | |
| JPH0365501A (en) | Preparation of oxide thin film | |
| JPH02157123A (en) | Production of thin barium titanate film | |
| JPS5973413A (en) | Insulating material of thin film and its preparation | |
| JP2006037172A (en) | The sputtering method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |