JPH06183894A - 酸化物単結晶の表面形成方法 - Google Patents
酸化物単結晶の表面形成方法Info
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- JPH06183894A JPH06183894A JP15742392A JP15742392A JPH06183894A JP H06183894 A JPH06183894 A JP H06183894A JP 15742392 A JP15742392 A JP 15742392A JP 15742392 A JP15742392 A JP 15742392A JP H06183894 A JPH06183894 A JP H06183894A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 酸化物超伝導体及びその周辺物質について原
子配列の乱れが小さく平滑な単結晶表面を形成可能な酸
化物単結晶の表面形成方法を提供する。 【構成】 ペロブスカイト構造及びそれをもとにして導
かれるペロブスカイト類似の層状の誘導構造を持つ酸化
物単結晶の表面形成方法であって、２００℃から１５０
０℃の間の温度で酸素分圧が０．１Ｐａ以上の雰囲気に
曝すことにより、表面を平滑化する。 【効果】 酸化物単結晶の表面を２００℃から１５００
℃の間の温度で酸素分圧が０．１気圧以上の雰囲気に曝
すことにより、平滑で結晶性に優れた単結晶表面を作り
だすことができる。この表面形成方法は酸化物薄膜の形
成装置内で容易に行なえると同時にそのまま成膜に移行
できるので、酸化物薄膜のエピタキシャル成長の前処理
として極めて有効である。
子配列の乱れが小さく平滑な単結晶表面を形成可能な酸
化物単結晶の表面形成方法を提供する。 【構成】 ペロブスカイト構造及びそれをもとにして導
かれるペロブスカイト類似の層状の誘導構造を持つ酸化
物単結晶の表面形成方法であって、２００℃から１５０
０℃の間の温度で酸素分圧が０．１Ｐａ以上の雰囲気に
曝すことにより、表面を平滑化する。 【効果】 酸化物単結晶の表面を２００℃から１５００
℃の間の温度で酸素分圧が０．１気圧以上の雰囲気に曝
すことにより、平滑で結晶性に優れた単結晶表面を作り
だすことができる。この表面形成方法は酸化物薄膜の形
成装置内で容易に行なえると同時にそのまま成膜に移行
できるので、酸化物薄膜のエピタキシャル成長の前処理
として極めて有効である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物単結晶の表
面形成方法に関するものである。
面形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、高温酸化物超伝導体の出現によ
り、種々の分野でこの新材料に対する応用の期待が高ま
っている。最も重要な応用分野の一つは酸化物による電
子デバイスの構築であるが、それにはデバイス構築の土
台となる平滑で原子配列に乱れの少ない単結晶表面が不
可欠である。これまでの酸化物特に超伝導酸化物の単結
晶表面の平滑化に用いられてきた技術は、１）機械的研
磨、２）酸や反応性ガスによる化学的なエッチング、
３）真空中での劈開である。
り、種々の分野でこの新材料に対する応用の期待が高ま
っている。最も重要な応用分野の一つは酸化物による電
子デバイスの構築であるが、それにはデバイス構築の土
台となる平滑で原子配列に乱れの少ない単結晶表面が不
可欠である。これまでの酸化物特に超伝導酸化物の単結
晶表面の平滑化に用いられてきた技術は、１）機械的研
磨、２）酸や反応性ガスによる化学的なエッチング、
３）真空中での劈開である。
【０００３】
【発明が解決する問題点】上述の１）の方法において
は、１００ｎｍ程度の傷が表面にできるために、原子層
オーダー（１ｎｍ）での平滑化はできない。また２）の
方法では、上記ペロブスカイト構造及びそれをもとにし
て導かれるペロブスカイト類似の層状の誘導構造を持つ
酸化物単結晶のほとんどについて、エッチングの後で結
晶表面に化学組成の異なる物質が残ってしまい、結晶表
面そのものを露出させることができない。３）は、劈開
性の弱い物質には使えない上に、劈開性の弱い方位の面
を選択的に得ることが困難である。
は、１００ｎｍ程度の傷が表面にできるために、原子層
オーダー（１ｎｍ）での平滑化はできない。また２）の
方法では、上記ペロブスカイト構造及びそれをもとにし
て導かれるペロブスカイト類似の層状の誘導構造を持つ
酸化物単結晶のほとんどについて、エッチングの後で結
晶表面に化学組成の異なる物質が残ってしまい、結晶表
面そのものを露出させることができない。３）は、劈開
性の弱い物質には使えない上に、劈開性の弱い方位の面
を選択的に得ることが困難である。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的は、酸化物超伝導体及びそ
の周辺物質について原子配列の乱れが小さく平滑な単結
晶表面を提供することにある。
の周辺物質について原子配列の乱れが小さく平滑な単結
晶表面を提供することにある。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】上述の問題点を解決す
るため、本発明による酸化物単結晶の表面形成方法は、
ペロブスカイト構造及びそれをもとにして導かれるペロ
ブスカイト類似の層状の誘導構造を持つ酸化物単結晶の
表面形成方法であって、２００℃から１５００℃の間の
温度で酸素分圧が０．１Ｐａ以上の雰囲気に曝すことに
より、表面を平滑化することを特徴とする。
るため、本発明による酸化物単結晶の表面形成方法は、
ペロブスカイト構造及びそれをもとにして導かれるペロ
ブスカイト類似の層状の誘導構造を持つ酸化物単結晶の
表面形成方法であって、２００℃から１５００℃の間の
温度で酸素分圧が０．１Ｐａ以上の雰囲気に曝すことに
より、表面を平滑化することを特徴とする。
【０００６】従来の技術とは、結晶表面を酸素分圧の高
い雰囲気中で加熱処理する点が異なっている。
い雰囲気中で加熱処理する点が異なっている。
【０００７】本発明をさらに詳しく説明する。
【０００８】本発明の酸化物単結晶の表面形成方法は、
ペロブスカイト構造及びそれをもとにして導かれるペロ
ブスカイト類似の層状の誘導構造を持つ酸化物単結晶に
使用される。
ペロブスカイト構造及びそれをもとにして導かれるペロ
ブスカイト類似の層状の誘導構造を持つ酸化物単結晶に
使用される。
【０００９】このようなペロブスカイト構造及びそれを
もとにして導かれるペロブスカイト類似の層状の誘導構
造を持つ酸化物単結晶としては、Ｐｒ2ＣｕＯ4単結晶、
Ｌａ2ＣｕＯ4単結晶、Ｌａ2-xＳｒxＣｕＯ4（０≦ｘ≦
０．３）、Ｌｎ2-xＣｅxＣｕＯ4（Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｐｒ、
Ｓｍ、Ｇｄ）（０≦ｘ≦０．２）、ＬａＳｒＧａＯ4、
Ｌａ2-xＳｒxＮｉＯ4（０≦ｘ≦１）、Ｌａ2-xＳｒxＣ
ｏＯ4（０≦ｘ≦１）、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+4
（ｎ＝１、２、３）、Ｔｌ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ
2n +4（ｎ＝１、２、３）、ＴｌＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ9、Ｔ
ｌＳｒ2ＣａＣｕ2Ｏ7-x（０≦ｘ≦１）、Ｔｌ2Ｂａ2Ｃ
ｕＯ6+x（０≦ｘ≦１）、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x（０≦ｘ≦
１）、ＢａＢｉＯ3、Ｂａ1-xＫxＢｉＯ3（０＜ｘ≦０．
５）、ＢａＢｉ1-xＰｂxＯ3（０＜ｘ≦１）、ＢａＳｂ
1-xＰｂxＯ3（０．５≦ｘ＜１）などを例としてあげる
ことができる。
もとにして導かれるペロブスカイト類似の層状の誘導構
造を持つ酸化物単結晶としては、Ｐｒ2ＣｕＯ4単結晶、
Ｌａ2ＣｕＯ4単結晶、Ｌａ2-xＳｒxＣｕＯ4（０≦ｘ≦
０．３）、Ｌｎ2-xＣｅxＣｕＯ4（Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｐｒ、
Ｓｍ、Ｇｄ）（０≦ｘ≦０．２）、ＬａＳｒＧａＯ4、
Ｌａ2-xＳｒxＮｉＯ4（０≦ｘ≦１）、Ｌａ2-xＳｒxＣ
ｏＯ4（０≦ｘ≦１）、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+4
（ｎ＝１、２、３）、Ｔｌ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ
2n +4（ｎ＝１、２、３）、ＴｌＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ9、Ｔ
ｌＳｒ2ＣａＣｕ2Ｏ7-x（０≦ｘ≦１）、Ｔｌ2Ｂａ2Ｃ
ｕＯ6+x（０≦ｘ≦１）、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x（０≦ｘ≦
１）、ＢａＢｉＯ3、Ｂａ1-xＫxＢｉＯ3（０＜ｘ≦０．
５）、ＢａＢｉ1-xＰｂxＯ3（０＜ｘ≦１）、ＢａＳｂ
1-xＰｂxＯ3（０．５≦ｘ＜１）などを例としてあげる
ことができる。
【００１０】本発明においては、２００〜１５００℃の
温度で、酸素分圧が０．１Ｐａ以上の雰囲気に曝らす。
温度が２００℃未満であると、表面の平滑化が不十分と
なる恐れがあり、また１５００℃を越えると、結晶の融
点を越えるか、分解溶融をする恐れを生じる。
温度で、酸素分圧が０．１Ｐａ以上の雰囲気に曝らす。
温度が２００℃未満であると、表面の平滑化が不十分と
なる恐れがあり、また１５００℃を越えると、結晶の融
点を越えるか、分解溶融をする恐れを生じる。
【００１１】さらに酸素分圧が０．１Ｐａ未満である
と、表面平滑化が充分でない恐れを生じる。
と、表面平滑化が充分でない恐れを生じる。
【００１２】
【実施例１】図１は実施例として、Ｐｒ2ＣｕＯ4単結晶
の（１１０）表面を８００℃で１気圧の酸素雰囲気中に
３０分間曝した表面の電子顕微鏡写真である。図２は比
較例として、３００ｎｍ径の酸化アルミニウム粉末を用
いて機械的に研磨したＰｒ2ＣｕＯ4単結晶の（１１０）
表面を示し、図３はＰｒ2ＣｕＯ4単結晶の（１１０）表
面を８００℃で１気圧のアルゴンに３０分間曝した表面
の電子顕微鏡写真の比較を示した。
の（１１０）表面を８００℃で１気圧の酸素雰囲気中に
３０分間曝した表面の電子顕微鏡写真である。図２は比
較例として、３００ｎｍ径の酸化アルミニウム粉末を用
いて機械的に研磨したＰｒ2ＣｕＯ4単結晶の（１１０）
表面を示し、図３はＰｒ2ＣｕＯ4単結晶の（１１０）表
面を８００℃で１気圧のアルゴンに３０分間曝した表面
の電子顕微鏡写真の比較を示した。
【００１３】図２に見られる約１００ｎｍ幅の研磨傷
が、酸素中で加熱処理した本発明の表面（図１）では消
失し、平坦な表面が得られたことがわかる。また、酸素
分圧の低い雰囲気で加熱処理を行なった表面（図３）で
は研磨傷が残っていることがわかる。
が、酸素中で加熱処理した本発明の表面（図１）では消
失し、平坦な表面が得られたことがわかる。また、酸素
分圧の低い雰囲気で加熱処理を行なった表面（図３）で
は研磨傷が残っていることがわかる。
【００１４】図４には本発明による図１に示した表面の
反射高エネルギー電子線回折パターンを示した。電子線
の入射方向は［１,−１,０］である。本発明によって処
理した表面の結晶組織が結晶内部に較べてほぼ同一であ
ることと、結晶表面の上に１ｎｍ以内の平坦性を持つ領
域が存在することを示している。
反射高エネルギー電子線回折パターンを示した。電子線
の入射方向は［１,−１,０］である。本発明によって処
理した表面の結晶組織が結晶内部に較べてほぼ同一であ
ることと、結晶表面の上に１ｎｍ以内の平坦性を持つ領
域が存在することを示している。
【００１５】
【実施例２】図５は実施例として、Ｌａ2ＣｕＯ4単結晶
の（１１０）表面を３００ｎｍ径の酸化アルミニウム粉
末を用いて機械的に研磨し、これを８００℃で０．２気
圧の酸素に３０分間曝した本発明による方法で処理した
結晶表面の反射高エネルギー電子線回折パターンを示し
た。図６はＬａ2ＣｕＯ4単結晶の（１１０）表面を３０
０ｎｍ径の酸化アルミニウム粉末を用いて機械的に研磨
した結晶表面の反射高エネルギー電子線回折パターンで
ある。いずれも電子線の入射方向は［１,−１,０］であ
る。
の（１１０）表面を３００ｎｍ径の酸化アルミニウム粉
末を用いて機械的に研磨し、これを８００℃で０．２気
圧の酸素に３０分間曝した本発明による方法で処理した
結晶表面の反射高エネルギー電子線回折パターンを示し
た。図６はＬａ2ＣｕＯ4単結晶の（１１０）表面を３０
０ｎｍ径の酸化アルミニウム粉末を用いて機械的に研磨
した結晶表面の反射高エネルギー電子線回折パターンで
ある。いずれも電子線の入射方向は［１,−１,０］であ
る。
【００１６】研磨処理を行なった表面にに見られなかっ
た反射電子線による斑点が、本発明による方法で処理さ
れた表面で明瞭に観察された。このことによって酸素雰
囲気中での加熱によって、結晶表面に１ｎｍ以内の平坦
性を持つ領域ができたことがわかる。
た反射電子線による斑点が、本発明による方法で処理さ
れた表面で明瞭に観察された。このことによって酸素雰
囲気中での加熱によって、結晶表面に１ｎｍ以内の平坦
性を持つ領域ができたことがわかる。
【００１７】
【実施例３】上記以外の下記の単結晶材料についても、
本発明により平滑な表面を形成することができた。
本発明により平滑な表面を形成することができた。
【００１８】Ｌａ2-xＳｒxＣｕＯ4（０≦ｘ≦０．３） Ｌａ2-xＣｅxＣｕＯ4（Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇ
ｄ）（０≦ｘ≦０．２） ＬａＳｒＧａＯ4 Ｌａ2-xＳｒxＮｉＯ4（０≦ｘ≦１） Ｌａ2-xＳｒxＣｏＯ4（０≦ｘ≦１） Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+4（ｎ＝１、２、３） Ｔｌ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+4（ｎ＝１、２、３） ＴｌＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ9 ＴｌＳｒ2ＣａＣｕ2Ｏ7-x（０≦ｘ≦１） Ｔｌ2Ｂａ2ＣｕＯ6+x（０≦ｘ≦１） ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x（０≦ｘ≦１） ＢａＢｉＯ3 Ｂａ1-xＫxＢｉＯ3（０＜ｘ≦０．５） ＢａＢｉ1-xＰｂxＯ3（０＜ｘ≦１） ＢａＳｂ1-xＰｂxＯ3（０．５≦ｘ＜１）
ｄ）（０≦ｘ≦０．２） ＬａＳｒＧａＯ4 Ｌａ2-xＳｒxＮｉＯ4（０≦ｘ≦１） Ｌａ2-xＳｒxＣｏＯ4（０≦ｘ≦１） Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+4（ｎ＝１、２、３） Ｔｌ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+4（ｎ＝１、２、３） ＴｌＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ9 ＴｌＳｒ2ＣａＣｕ2Ｏ7-x（０≦ｘ≦１） Ｔｌ2Ｂａ2ＣｕＯ6+x（０≦ｘ≦１） ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x（０≦ｘ≦１） ＢａＢｉＯ3 Ｂａ1-xＫxＢｉＯ3（０＜ｘ≦０．５） ＢａＢｉ1-xＰｂxＯ3（０＜ｘ≦１） ＢａＳｂ1-xＰｂxＯ3（０．５≦ｘ＜１）
【００１９】
【発明の効果】本発明では、酸化物単結晶の表面を２０
０℃から１５００℃の間の温度で酸素分圧が０．１気圧
以上の雰囲気に曝すことにより、平滑で結晶性に優れた
単結晶表面を作りだすことができる。この表面形成方法
は酸化物薄膜の形成装置内で容易に行なえると同時にそ
のまま成膜に移行できるので、酸化物薄膜のエピタキシ
ャル成長の前処理として極めて有効である。こうして得
られた酸化物単結晶表面は、その上でのエピタキシャル
多層薄膜の形成を可能にすることにより、本物質を用い
たジョセフソン素子やトンネル素子を構成要素に含むエ
レクトロニクスデバイスを実現できる。
０℃から１５００℃の間の温度で酸素分圧が０．１気圧
以上の雰囲気に曝すことにより、平滑で結晶性に優れた
単結晶表面を作りだすことができる。この表面形成方法
は酸化物薄膜の形成装置内で容易に行なえると同時にそ
のまま成膜に移行できるので、酸化物薄膜のエピタキシ
ャル成長の前処理として極めて有効である。こうして得
られた酸化物単結晶表面は、その上でのエピタキシャル
多層薄膜の形成を可能にすることにより、本物質を用い
たジョセフソン素子やトンネル素子を構成要素に含むエ
レクトロニクスデバイスを実現できる。
【図１】酸素中で加熱処理したＰｒ2ＣｕＯ4単結晶（１
１０）面の結晶構造を示す電子顕微鏡写真。
１０）面の結晶構造を示す電子顕微鏡写真。
【図２】機械的に研磨したＰｒ2ＣｕＯ4単結晶（１１
０）面の結晶構造を示す電子顕微鏡写真。
０）面の結晶構造を示す電子顕微鏡写真。
【図３】アルゴン中で加熱処理したＰｒ2ＣｕＯ4単結晶
（１１０）面の結晶構造を示す電子顕微鏡写真。
（１１０）面の結晶構造を示す電子顕微鏡写真。
【図４】本発明のＰｒ2ＣｕＯ4単結晶（１１０）面の結
晶構造を示す反射高エネルギー電子線回折パターン写
真。
晶構造を示す反射高エネルギー電子線回折パターン写
真。
【図５】機械的に研磨したＬａ2ＣｕＯ4単結晶の（１１
０）面を酸素中で加熱処理した本発明の酸化物単結晶の
構造を示す反射高エネルギー電子線回折パターン写真。
０）面を酸素中で加熱処理した本発明の酸化物単結晶の
構造を示す反射高エネルギー電子線回折パターン写真。
【図６】機械的に研磨したＬａ2ＣｕＯ4単結晶の（１１
０）面の構造を示す反射高エネルギー電子線回折パター
ン写真。
０）面の構造を示す反射高エネルギー電子線回折パター
ン写真。
Claims (1)
- 【請求項１】ペロブスカイト構造及びそれをもとにして
導かれるペロブスカイト類似の層状の誘導構造を持つ酸
化物単結晶の表面形成方法であって、２００℃から１５
００℃の間の温度で酸素分圧が０．１Ｐａ以上の雰囲気
に曝すことにより、表面を平滑化することを特徴とする
酸化物単結晶の表面形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15742392A JPH06183894A (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 酸化物単結晶の表面形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15742392A JPH06183894A (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 酸化物単結晶の表面形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06183894A true JPH06183894A (ja) | 1994-07-05 |
Family
ID=15649315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15742392A Pending JPH06183894A (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 酸化物単結晶の表面形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06183894A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001240487A (ja) * | 2000-02-29 | 2001-09-04 | Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti | 基板表面処理方法と同方法で作製した膜作製用基板 |
| WO2008126532A1 (ja) * | 2007-03-14 | 2008-10-23 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | エピタキシャル成長用基板および窒化物系化合物半導体単結晶の製造方法 |
-
1992
- 1992-05-25 JP JP15742392A patent/JPH06183894A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001240487A (ja) * | 2000-02-29 | 2001-09-04 | Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti | 基板表面処理方法と同方法で作製した膜作製用基板 |
| WO2008126532A1 (ja) * | 2007-03-14 | 2008-10-23 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | エピタキシャル成長用基板および窒化物系化合物半導体単結晶の製造方法 |
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