JPH0782080A - 酸化物超電導体単結晶薄膜作製法 - Google Patents
酸化物超電導体単結晶薄膜作製法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温超電導体である酸化物超電導体（ＹＢＣ
Ｏ）は、従来バルク単結晶ができず、この上に同じ組成
の薄膜を成長させることができない。ＭｇＯ、ＳｒＴｉ
Ｏ3 などの異方性のない酸化物単結晶の上に酸化物超電
導体薄膜を成長させるということが行われる。酸化物超
電導体の結晶構造はａ軸とｃ軸で大きく異なる。前記の
場合基板に異方性がないので、基板の温度により薄膜の
方位が決まる。低温ではａ軸配向膜、高温ではｃ軸配向
膜というようになる。この方法では、任意の基板の温度
で任意の配向を持つ薄膜を成長させることができない。
任意の基板の温度において任意の配向の薄膜を成長させ
るのが目的である。 【構成】 酸化物超電導体のバルクの単結晶を基板に用
いて、この上に同じ材料或いは一部の原子を他の原子で
置換した材料の薄膜を成長させる。こうすると、基板の
結晶方位と、薄膜の結晶方位が同一になる。所望の方位
の基板を使用することにより、薄膜の成長方位を指定す
ることができる。
Ｏ）は、従来バルク単結晶ができず、この上に同じ組成
の薄膜を成長させることができない。ＭｇＯ、ＳｒＴｉ
Ｏ3 などの異方性のない酸化物単結晶の上に酸化物超電
導体薄膜を成長させるということが行われる。酸化物超
電導体の結晶構造はａ軸とｃ軸で大きく異なる。前記の
場合基板に異方性がないので、基板の温度により薄膜の
方位が決まる。低温ではａ軸配向膜、高温ではｃ軸配向
膜というようになる。この方法では、任意の基板の温度
で任意の配向を持つ薄膜を成長させることができない。
任意の基板の温度において任意の配向の薄膜を成長させ
るのが目的である。 【構成】 酸化物超電導体のバルクの単結晶を基板に用
いて、この上に同じ材料或いは一部の原子を他の原子で
置換した材料の薄膜を成長させる。こうすると、基板の
結晶方位と、薄膜の結晶方位が同一になる。所望の方位
の基板を使用することにより、薄膜の成長方位を指定す
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超電導薄膜作製法に関す
る。より詳しくは、層状構造をもつ酸化物薄膜の結晶方
位制御に関するものである。薄膜と同じ結晶構造をもつ
酸化物超電導体単結晶を基板として使用するホモエピタ
キシ−技術により、薄膜の結晶方位の制御を可能とする
ものである。
る。より詳しくは、層状構造をもつ酸化物薄膜の結晶方
位制御に関するものである。薄膜と同じ結晶構造をもつ
酸化物超電導体単結晶を基板として使用するホモエピタ
キシ−技術により、薄膜の結晶方位の制御を可能とする
ものである。
【０００２】
【従来の技術】酸化物超電導体はいずれも低キャリア密
度である。つまり金属の超電導体よりも伝導に寄与する
電子や正孔の密度がもともと低い。ために結晶粒界に欠
陥に伴うポテンシャル障壁が形成されると、伝導特性が
著しく低下する。そこで酸化物超電導体を実際的な電気
的用途に役立てるためには、結晶粒界を持たない単結晶
材料が必要である。酸化物超電導体の単結晶薄膜を成長
させるための研究は精力的になされている。しかし現在
のところ酸化物超電導体の良好な単結晶薄膜を形成する
技術が未だに存在しない。酸化物超電導体の大型の高品
質バルク単結晶を成長させることができないので、酸化
物超電導体の基板の上に薄膜を成長させるホモエピタキ
シ−は実現できない。適当な基板がないので、ＭｇＯ、
ＳｒＴｉＯ3 などの酸化物の単結晶を作りこれを基板と
して酸化物超電導体の薄膜をヘテロエピタキシ−してい
る。これが現状である。
度である。つまり金属の超電導体よりも伝導に寄与する
電子や正孔の密度がもともと低い。ために結晶粒界に欠
陥に伴うポテンシャル障壁が形成されると、伝導特性が
著しく低下する。そこで酸化物超電導体を実際的な電気
的用途に役立てるためには、結晶粒界を持たない単結晶
材料が必要である。酸化物超電導体の単結晶薄膜を成長
させるための研究は精力的になされている。しかし現在
のところ酸化物超電導体の良好な単結晶薄膜を形成する
技術が未だに存在しない。酸化物超電導体の大型の高品
質バルク単結晶を成長させることができないので、酸化
物超電導体の基板の上に薄膜を成長させるホモエピタキ
シ−は実現できない。適当な基板がないので、ＭｇＯ、
ＳｒＴｉＯ3 などの酸化物の単結晶を作りこれを基板と
して酸化物超電導体の薄膜をヘテロエピタキシ−してい
る。これが現状である。
【０００３】一方、高い臨界温度Ｔｃが実現できる銅系
の酸化物超電導体は層状の結晶構造を持つ。立方対称性
を持たないで、層に平行な方向と層に直角な方向では結
晶の配列が全く異なる。このような層状構造のために銅
系酸化物超電導体は電気的特性に強い異方性がある。そ
こで単結晶薄膜を用いて超電導デバイスを作ろうとする
場合、所望の電気的特性を得るためには、単結晶の方位
制御が基本的に重要な技術になる。
の酸化物超電導体は層状の結晶構造を持つ。立方対称性
を持たないで、層に平行な方向と層に直角な方向では結
晶の配列が全く異なる。このような層状構造のために銅
系酸化物超電導体は電気的特性に強い異方性がある。そ
こで単結晶薄膜を用いて超電導デバイスを作ろうとする
場合、所望の電気的特性を得るためには、単結晶の方位
制御が基本的に重要な技術になる。
【０００４】超電導材料を用いた電子デバイスを製作す
る場合、基本となる要素は接合である。接合を作るため
に多くの場合薄膜が用いられる。超電導体の場合、接合
界面では超電導コヒーレンス長が重要なパラメータにな
る。酸化物超電導体においては、結晶構造、組成の微妙
な変化が大きく超電導特性に影響する。超電導特性が、
構造、組成に敏感である。もしも接合界面に欠陥がある
と、接合部に劣化層を生じる。この場合、コヒーレンス
長が短いと、良好な接合特性が得られない。
る場合、基本となる要素は接合である。接合を作るため
に多くの場合薄膜が用いられる。超電導体の場合、接合
界面では超電導コヒーレンス長が重要なパラメータにな
る。酸化物超電導体においては、結晶構造、組成の微妙
な変化が大きく超電導特性に影響する。超電導特性が、
構造、組成に敏感である。もしも接合界面に欠陥がある
と、接合部に劣化層を生じる。この場合、コヒーレンス
長が短いと、良好な接合特性が得られない。
【０００５】現在の結晶成長法は先述のように容易に成
長できるＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3 などのバルク基板の上に
酸化物超電導体薄膜をヘテロエピタキシ−により成長さ
せようとしている。ところがこれらのありふれたバルク
結晶は、酸化物超電導体の結晶と構造が異なる。これら
の基板用の結晶は、立方対称性があり、ａ軸（ｂ軸はａ
軸と等価であるのでａ軸で代表させる）とｃ軸に結晶構
造的な差異がない。
長できるＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3 などのバルク基板の上に
酸化物超電導体薄膜をヘテロエピタキシ−により成長さ
せようとしている。ところがこれらのありふれたバルク
結晶は、酸化物超電導体の結晶と構造が異なる。これら
の基板用の結晶は、立方対称性があり、ａ軸（ｂ軸はａ
軸と等価であるのでａ軸で代表させる）とｃ軸に結晶構
造的な差異がない。
【０００６】まず結晶構造について説明する。図８はＭ
ｇＯの結晶構造である。Ｍｇ原子の周囲４方向にＯ原子
がある。Ｏ原子の周囲４方向にもＭｇ原子がある。第１
の層と、第２の層を区別でき、第１の層と、第２の層の
間で半周期だけ原子の位置がずれている。しかしこれは
ａ、ｂ、ｃ軸方向に区別がない。立方晶系の結晶構造で
ある。ａ軸とｃ軸の間で異方性がない。
ｇＯの結晶構造である。Ｍｇ原子の周囲４方向にＯ原子
がある。Ｏ原子の周囲４方向にもＭｇ原子がある。第１
の層と、第２の層を区別でき、第１の層と、第２の層の
間で半周期だけ原子の位置がずれている。しかしこれは
ａ、ｂ、ｃ軸方向に区別がない。立方晶系の結晶構造で
ある。ａ軸とｃ軸の間で異方性がない。
【０００７】図９はＳｒＴｉＯ3 の結晶構造である。４
つの面の中央にＯ原子がある。８つの頂点にはＳｒ原子
がある。丁度中央の位置にＴｉ原子がある。これもａ、
ｂ、ｃ軸方向に全く等価の結晶構造である。ａ軸とｃ軸
に関して異方性がない。
つの面の中央にＯ原子がある。８つの頂点にはＳｒ原子
がある。丁度中央の位置にＴｉ原子がある。これもａ、
ｂ、ｃ軸方向に全く等価の結晶構造である。ａ軸とｃ軸
に関して異方性がない。
【０００８】図１０はＹＢＣＯ（ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-x ）の結晶構造である。四角柱状の結晶構造である。
四角柱の中心にＢａ原子がふたつ上下に並ぶ。この間に
Ｙ原子がある。四角柱の面に沿ってＯ原子が並ぶ。Ｃｕ
原子は四角柱の縦線に沿って４つ並んでいる。同じ高さ
で４つのＣｕ原子がある。ある高さの面では、Ｏ原子が
Ｃｕ原子の周りに９０°の角度をなして配置される。打
点を施した白丸もＯ原子である。このような構造はａ軸
とｂ軸に関しては等価である。しかしｃ軸はこれらとは
全く違う。ｃ軸の方が長いし、原子の並び方も違う。ａ
軸とｃ軸は等価ではない。ａ軸とｃ軸に関して強い異方
性がある。
7-x ）の結晶構造である。四角柱状の結晶構造である。
四角柱の中心にＢａ原子がふたつ上下に並ぶ。この間に
Ｙ原子がある。四角柱の面に沿ってＯ原子が並ぶ。Ｃｕ
原子は四角柱の縦線に沿って４つ並んでいる。同じ高さ
で４つのＣｕ原子がある。ある高さの面では、Ｏ原子が
Ｃｕ原子の周りに９０°の角度をなして配置される。打
点を施した白丸もＯ原子である。このような構造はａ軸
とｂ軸に関しては等価である。しかしｃ軸はこれらとは
全く違う。ｃ軸の方が長いし、原子の並び方も違う。ａ
軸とｃ軸は等価ではない。ａ軸とｃ軸に関して強い異方
性がある。
【０００９】つまり立方晶系のペロブスカイト等を基板
とし、その上に酸化物超電導体を成長させる場合、基板
と薄膜で異方性が異なる。基板にはａ軸とｃ軸方向につ
いて異方性がない。薄膜はａ軸とｃ軸で性質が大きく異
なる。ために基板と薄膜が同一物質であるホモエピタキ
シ−とは違い、基板の方位により薄膜の結晶方位を完全
に規定することができない。異方性に於いて差異がある
ので、ＭｇＯやＳｒＴｉＯの上に成長させた酸化物超電
導体薄膜はａ軸配向膜（薄膜法線がａ軸に平行）とｃ軸
配向膜（薄膜法線がｃ軸に平行）が等確率でできそうに
思えるがそうではない。基板の温度により、ａ軸配向膜
かｃ軸配向膜ができる。現在のところｃ軸配向膜と欠陥
の多いａ軸配向膜しか得られない。
とし、その上に酸化物超電導体を成長させる場合、基板
と薄膜で異方性が異なる。基板にはａ軸とｃ軸方向につ
いて異方性がない。薄膜はａ軸とｃ軸で性質が大きく異
なる。ために基板と薄膜が同一物質であるホモエピタキ
シ−とは違い、基板の方位により薄膜の結晶方位を完全
に規定することができない。異方性に於いて差異がある
ので、ＭｇＯやＳｒＴｉＯの上に成長させた酸化物超電
導体薄膜はａ軸配向膜（薄膜法線がａ軸に平行）とｃ軸
配向膜（薄膜法線がｃ軸に平行）が等確率でできそうに
思えるがそうではない。基板の温度により、ａ軸配向膜
かｃ軸配向膜ができる。現在のところｃ軸配向膜と欠陥
の多いａ軸配向膜しか得られない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】酸化物超電導体は結晶
成長速度自体に異方性がある。原子の動き易さ、つまり
成長速度はａ、ｂ面（ａ軸とｂ軸を含む面）に於いて速
く、ｃ軸方向に遅い。成長速度の速い面が基板に平行に
なるので、通常ｃ軸配向膜となり易い。つまり酸化物超
電導体のヘテロエピタキシ−においては、基板の結晶方
位が、酸化物超電導体薄膜の結晶方位を規定せず、酸化
物超電導体自体の構造的異方性が基板上での結晶方位を
決定する傾向が強い。
成長速度自体に異方性がある。原子の動き易さ、つまり
成長速度はａ、ｂ面（ａ軸とｂ軸を含む面）に於いて速
く、ｃ軸方向に遅い。成長速度の速い面が基板に平行に
なるので、通常ｃ軸配向膜となり易い。つまり酸化物超
電導体のヘテロエピタキシ−においては、基板の結晶方
位が、酸化物超電導体薄膜の結晶方位を規定せず、酸化
物超電導体自体の構造的異方性が基板上での結晶方位を
決定する傾向が強い。
【００１１】例えばペロブスカイトの上に成長させるヘ
テロエピタキシ−によって得られる酸化物超電導体の薄
膜はｃ軸方向に垂直な膜が作製し易い。つまり薄膜の法
線がｃ軸方向を向いている膜である。これをｃ軸配向膜
という。ｃ軸配向膜を基板の上に堆積すると、接合はｃ
軸に垂直となる。ところがｃ軸方向のコヒーレンス長が
短い場合に、接合での特性が悪くなり接合を電流が通過
しにくくなる。
テロエピタキシ−によって得られる酸化物超電導体の薄
膜はｃ軸方向に垂直な膜が作製し易い。つまり薄膜の法
線がｃ軸方向を向いている膜である。これをｃ軸配向膜
という。ｃ軸配向膜を基板の上に堆積すると、接合はｃ
軸に垂直となる。ところがｃ軸方向のコヒーレンス長が
短い場合に、接合での特性が悪くなり接合を電流が通過
しにくくなる。
【００１２】コヒ−レンス長はξで表す。ａ軸方向のコ
ヒ−レンス長をξａとする。ｃ軸方向のコヒ−レンス長
をξｃで表す。ＹＢＣＯ（ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x ）に於
いては、ａ軸方向のコヒ−レンス長がｃ軸方向のコヒ−
レンス長よりもずっと長い。ξａ≫ξｃである。
ヒ−レンス長をξａとする。ｃ軸方向のコヒ−レンス長
をξｃで表す。ＹＢＣＯ（ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x ）に於
いては、ａ軸方向のコヒ−レンス長がｃ軸方向のコヒ−
レンス長よりもずっと長い。ξａ≫ξｃである。
【００１３】コヒ−レンス長が長いとこれに直角に作っ
た接合を介して流れる電流を大きくできる。そこでｃ軸
が基板に平行になる薄膜、つまりａ軸配向膜を作製する
技術が強く望まれている。ａ軸配向膜というのは基板の
法線方向がａ軸方向である膜である。これができれば、
ａ軸に直角な接合ができることになるが、ｃ軸方向のコ
ヒーレンス長が短くても良好な接合特性が得られるはず
である。しかしａ軸配向膜の良質の薄膜はこれまで作製
できなかった。
た接合を介して流れる電流を大きくできる。そこでｃ軸
が基板に平行になる薄膜、つまりａ軸配向膜を作製する
技術が強く望まれている。ａ軸配向膜というのは基板の
法線方向がａ軸方向である膜である。これができれば、
ａ軸に直角な接合ができることになるが、ｃ軸方向のコ
ヒーレンス長が短くても良好な接合特性が得られるはず
である。しかしａ軸配向膜の良質の薄膜はこれまで作製
できなかった。
【００１４】図１は浅野秀文の博士論文（「酸化物高温
超伝導薄膜の成長方位制御とその特性に関する研究」名
古屋大学工学部 博士論文 浅野秀文 ｐ８８ １９９
２年）に示されているＳｒＴｉＯ3 単結晶基板の上にＹ
ＢＣＯ（ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x ）を成長させた時の、基
板温度と超電導への転移温度Ｔｃと、結晶方位を示すグ
ラフである。横軸は基板温度である。縦軸は転移温度で
ある。丸は酸素分圧が０．７６ｍＴｏｒｒである。四角
は３．８ｍＴｏｒｒである。基板温度が４８０℃から６
００℃までは、基板温度が上がると共にＴｃが上がる。
酸素圧力によりＴｃが少し違う。重要なことは４００℃
〜５８０℃の低温の成長の場合、ａ軸配向膜ができると
いうことである。黒丸、黒角はｃ軸配向膜である。基板
温度が６００℃〜６８０℃において主にｃ軸配向膜が出
来る。基板温度が５８０℃〜６００℃に於いてはａ軸配
向膜とｃ軸配向膜が混合してできる。
超伝導薄膜の成長方位制御とその特性に関する研究」名
古屋大学工学部 博士論文 浅野秀文 ｐ８８ １９９
２年）に示されているＳｒＴｉＯ3 単結晶基板の上にＹ
ＢＣＯ（ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x ）を成長させた時の、基
板温度と超電導への転移温度Ｔｃと、結晶方位を示すグ
ラフである。横軸は基板温度である。縦軸は転移温度で
ある。丸は酸素分圧が０．７６ｍＴｏｒｒである。四角
は３．８ｍＴｏｒｒである。基板温度が４８０℃から６
００℃までは、基板温度が上がると共にＴｃが上がる。
酸素圧力によりＴｃが少し違う。重要なことは４００℃
〜５８０℃の低温の成長の場合、ａ軸配向膜ができると
いうことである。黒丸、黒角はｃ軸配向膜である。基板
温度が６００℃〜６８０℃において主にｃ軸配向膜が出
来る。基板温度が５８０℃〜６００℃に於いてはａ軸配
向膜とｃ軸配向膜が混合してできる。
【００１５】このようにＳｒＴｉＯ基板の上にＹＢＣＯ
を成長させると、基板の温度によりａ軸配向膜とｃ軸配
向膜のものを選択的に作ることができる。基板自体には
結晶学的にａ軸とｃ軸に関して異方性がないが、ＹＢＣ
Ｏ結晶自体に方位の選択性がある。低温（６００℃以
下）で成長したものはａ軸配向膜であるから、これを利
用して接合を作れば良いように思えるが、そうはゆかな
い。低温基板に成長したものは結晶の性質が悪い。確か
に超電導にはなるが、大きい電流を流すことができな
い。高温成長でしかもａ軸配向膜のものができることが
望ましい。
を成長させると、基板の温度によりａ軸配向膜とｃ軸配
向膜のものを選択的に作ることができる。基板自体には
結晶学的にａ軸とｃ軸に関して異方性がないが、ＹＢＣ
Ｏ結晶自体に方位の選択性がある。低温（６００℃以
下）で成長したものはａ軸配向膜であるから、これを利
用して接合を作れば良いように思えるが、そうはゆかな
い。低温基板に成長したものは結晶の性質が悪い。確か
に超電導にはなるが、大きい電流を流すことができな
い。高温成長でしかもａ軸配向膜のものができることが
望ましい。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の酸化物超電導体
単結晶薄膜作製法は、稀土類元素と、アルカリ土類金属
と、銅族の金属を含む酸化物超電導体の単結晶を基板と
して、基板と同一または一部の原子を置換した構造の薄
膜を基板と同一の方位に成長させることを特徴とする。
単結晶薄膜作製法は、稀土類元素と、アルカリ土類金属
と、銅族の金属を含む酸化物超電導体の単結晶を基板と
して、基板と同一または一部の原子を置換した構造の薄
膜を基板と同一の方位に成長させることを特徴とする。
【００１７】
【作用】バルクの酸化物超電導体を成長させる成長法、
成長条件などがごく最近まで知られていなかった。しか
し本発明者らの創意により極めて最近に、ＹＢＣＯなど
高温のＴｃを持つ酸化物超電導体の単結晶ができるよう
になってきた。大きいものでは５ｍｍ×５ｍｍ表面積を
もつ単結晶を成長させることができる。これ自体が画期
的なことである。本発明は基板成長技術が確立したので
可能となったものである。酸化物超電導体単結晶を成長
させることができたので、これを用いてホモエピタキシ
ャル成長を行なって見ると、薄膜は基板と同じ結晶方位
に成長することが分かった。
成長条件などがごく最近まで知られていなかった。しか
し本発明者らの創意により極めて最近に、ＹＢＣＯなど
高温のＴｃを持つ酸化物超電導体の単結晶ができるよう
になってきた。大きいものでは５ｍｍ×５ｍｍ表面積を
もつ単結晶を成長させることができる。これ自体が画期
的なことである。本発明は基板成長技術が確立したので
可能となったものである。酸化物超電導体単結晶を成長
させることができたので、これを用いてホモエピタキシ
ャル成長を行なって見ると、薄膜は基板と同じ結晶方位
に成長することが分かった。
【００１８】つまり基板の結晶方位により、薄膜の結晶
方位を規定することができるようになった。基板表面が
ａ面（１００）なら、その上に成長させた薄膜もａ軸配
向膜である。基板表面がｃ面（００１）なら、その上に
成長させた薄膜はｃ軸配向膜である。基板の温度による
方位選好性よりも（図１）、基板の面方位による方位選
好性の方が優越する。これは基板材料と、薄膜材料が完
全に同一でなくても成り立つ性質であることも分かっ
た。基板材料の一部の原子を他の原子で置き換えた材料
の薄膜でもやはり同一の方位に成長する。
方位を規定することができるようになった。基板表面が
ａ面（１００）なら、その上に成長させた薄膜もａ軸配
向膜である。基板表面がｃ面（００１）なら、その上に
成長させた薄膜はｃ軸配向膜である。基板の温度による
方位選好性よりも（図１）、基板の面方位による方位選
好性の方が優越する。これは基板材料と、薄膜材料が完
全に同一でなくても成り立つ性質であることも分かっ
た。基板材料の一部の原子を他の原子で置き換えた材料
の薄膜でもやはり同一の方位に成長する。
【００１９】
【実施例】本発明の実施例について説明する。ここでは
例としてＹＢＣＯを主に述べるが、Ｙの代わりに超電導
材料ではＬａ、Ｅｒ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｓｍ、Ｈｏを置き換
えても良い。半導体材料ではＹの代わりにＰｒ、Ｓｃを
用いても良い。またＣｕの一部をＮｉ、Ｃｏ、Ｚｎで置
換した系に対しても本発明は成り立つ。図２に示すよう
に（１００）面のＹＢＣＯ又は（００１）面のＹＢＣＯ
を基板として用いる。ＹＢＣＯの単結晶を成長させる。
この単結晶はＸ線ラウエ法により方位を決定した。その
後、平板状に切り出して基板の形状にする。これをダイ
ヤモンドペ−ストにより研磨した。これを基板として使
用する。
例としてＹＢＣＯを主に述べるが、Ｙの代わりに超電導
材料ではＬａ、Ｅｒ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｓｍ、Ｈｏを置き換
えても良い。半導体材料ではＹの代わりにＰｒ、Ｓｃを
用いても良い。またＣｕの一部をＮｉ、Ｃｏ、Ｚｎで置
換した系に対しても本発明は成り立つ。図２に示すよう
に（１００）面のＹＢＣＯ又は（００１）面のＹＢＣＯ
を基板として用いる。ＹＢＣＯの単結晶を成長させる。
この単結晶はＸ線ラウエ法により方位を決定した。その
後、平板状に切り出して基板の形状にする。これをダイ
ヤモンドペ−ストにより研磨した。これを基板として使
用する。
【００２０】［実施例１］ ｃ面上への成長 ＹＢａＣｕ3 Ｏ7-x （ＹＢＣＯ）単結晶ｃ面（００１）
基板上にＹＢＣＯ薄膜作製を試みた。薄膜作製は図７に
示すような装置を用いてパルスレ−ザ堆積法によって行
なった。図７において、チャンバ１は真空に引くことの
できる容器である。チャンバ１の内部上方にホルダ２に
よって基板３を下向きに支持する。これをヒータ４で加
熱している。チャンバ１の下方にはタ−ゲット６を置
き、チャンバ１外のＫｒＦレ−ザ７によりタ−ゲット６
を照射しタ−ゲット６の表面を蒸発させる。タ−ゲット
の蒸気が基板３まで上昇し、加熱された基板の下面に堆
積する。これがパルスレ−ザ堆積法である。薄膜作製条
件は次のようである。
基板上にＹＢＣＯ薄膜作製を試みた。薄膜作製は図７に
示すような装置を用いてパルスレ−ザ堆積法によって行
なった。図７において、チャンバ１は真空に引くことの
できる容器である。チャンバ１の内部上方にホルダ２に
よって基板３を下向きに支持する。これをヒータ４で加
熱している。チャンバ１の下方にはタ−ゲット６を置
き、チャンバ１外のＫｒＦレ−ザ７によりタ−ゲット６
を照射しタ−ゲット６の表面を蒸発させる。タ−ゲット
の蒸気が基板３まで上昇し、加熱された基板の下面に堆
積する。これがパルスレ−ザ堆積法である。薄膜作製条
件は次のようである。
【００２１】基板 ＹＢａＣｕ3 Ｏ7-x 単結
晶ｃ面（００１） タ−ゲット ＹＢａＣｕ3 Ｏ7-x 多結晶 基板温度 ７９０℃ 酸素分圧 １００ｍＴｏｒｒ 成長時間 ２７分 膜厚 ３００ｎｍ ＫｒＦレ−ザ エネルギ−密度 ５Ｊ／ｃｍ2 波長
２４８ｎｍ
晶ｃ面（００１） タ−ゲット ＹＢａＣｕ3 Ｏ7-x 多結晶 基板温度 ７９０℃ 酸素分圧 １００ｍＴｏｒｒ 成長時間 ２７分 膜厚 ３００ｎｍ ＫｒＦレ−ザ エネルギ−密度 ５Ｊ／ｃｍ2 波長
２４８ｎｍ
【００２２】図３はこの方法で成長させた薄膜のＸ線回
折パタ−ンの結果を示す。横軸は回折角２θであり、縦
軸は回折強度である。４６°に強いピークがある。３８
°と５５°にもピ−クがある。この薄膜は単結晶であり
しかも面方位が（００１）であることが分かる。つまり
（００１）面（ｃ面）のＹＢＣＯ基板の上には、（００
１）面の薄膜が成長するのである。
折パタ−ンの結果を示す。横軸は回折角２θであり、縦
軸は回折強度である。４６°に強いピークがある。３８
°と５５°にもピ−クがある。この薄膜は単結晶であり
しかも面方位が（００１）であることが分かる。つまり
（００１）面（ｃ面）のＹＢＣＯ基板の上には、（００
１）面の薄膜が成長するのである。
【００２３】この薄膜が超電導になるかどうかを調べる
必要がある。このために電気抵抗の温度変化を調べた。
図４はこの結果を示すグラフである。横軸は温度
（Ｋ）、縦軸は抵抗（Ω）である。２００Ｋで５．５×
１０-3Ω、１５０Ｋで４．３×１０-3、１００Ｋで３．
３×１０-3Ωである。２００Ｋから８８Ｋまで電気抵抗
はリニアに低下する。８８Ｋで電気抵抗が急に０に降下
する。つまりこの薄膜は８８Ｋで超電導になったという
ことである。超電導への転移温度Ｔｃが高い（８８Ｋ）
高温の超電導体である。基板の超電導と同じＴｃであ
る。
必要がある。このために電気抵抗の温度変化を調べた。
図４はこの結果を示すグラフである。横軸は温度
（Ｋ）、縦軸は抵抗（Ω）である。２００Ｋで５．５×
１０-3Ω、１５０Ｋで４．３×１０-3、１００Ｋで３．
３×１０-3Ωである。２００Ｋから８８Ｋまで電気抵抗
はリニアに低下する。８８Ｋで電気抵抗が急に０に降下
する。つまりこの薄膜は８８Ｋで超電導になったという
ことである。超電導への転移温度Ｔｃが高い（８８Ｋ）
高温の超電導体である。基板の超電導と同じＴｃであ
る。
【００２４】［実施例２］ ａ面上への成長 ＹＢａＣｕ3 Ｏ7-x （ＹＢＣＯ）単結晶ａ面（１００）
基板上にＹＢＣＯ薄膜作製を試みた。薄膜作製は前例と
同じように、図７に示すパルスレ−ザ堆積法を用いた。
薄膜作製条件は次のようである。
基板上にＹＢＣＯ薄膜作製を試みた。薄膜作製は前例と
同じように、図７に示すパルスレ−ザ堆積法を用いた。
薄膜作製条件は次のようである。
【００２５】基板 ＹＢａＣｕ3 Ｏ7-x 単結
晶ａ面（１００） タ−ゲット ＹＢａＣｕ3 Ｏ7-x 多結晶 基板温度 ７９０℃ 酸素分圧 １００ｍＴｏｒｒ 成長時間 ２７分 膜厚 ３００ｎｍ ＫｒＦレ−ザ エネルギ−密度 ５Ｊ／ｃｍ2 波長
２４８ｎｍ
晶ａ面（１００） タ−ゲット ＹＢａＣｕ3 Ｏ7-x 多結晶 基板温度 ７９０℃ 酸素分圧 １００ｍＴｏｒｒ 成長時間 ２７分 膜厚 ３００ｎｍ ＫｒＦレ−ザ エネルギ−密度 ５Ｊ／ｃｍ2 波長
２４８ｎｍ
【００２６】図５はこの方法で成長させた薄膜のＸ線回
折パタ−ンを示す。横軸は回折角２θであり、縦軸は回
折強度である。４７°、４８°に強いピークがある。図
３の場合と異なり、４６°、３８°、５５°にはピ−ク
が存在しない。この薄膜は単結晶でありしかも面方位が
（１００）であることが分かる。つまり（１００）面
（ａ面）のＹＢＣＯ基板の上には、（１００）面の薄膜
が成長するのである。（１００）ＹＢＣＯ単結晶を基板
に利用して、ａ軸配向膜のＹＢＣＯ薄膜を成長させるこ
とができる。
折パタ−ンを示す。横軸は回折角２θであり、縦軸は回
折強度である。４７°、４８°に強いピークがある。図
３の場合と異なり、４６°、３８°、５５°にはピ−ク
が存在しない。この薄膜は単結晶でありしかも面方位が
（１００）であることが分かる。つまり（１００）面
（ａ面）のＹＢＣＯ基板の上には、（１００）面の薄膜
が成長するのである。（１００）ＹＢＣＯ単結晶を基板
に利用して、ａ軸配向膜のＹＢＣＯ薄膜を成長させるこ
とができる。
【００２７】このａ軸配向膜が超電導になるかどうかを
確かめなければならない。前例と同じように、温度を変
えて電気抵抗を測定した。図６はその結果を示すグラフ
である。２００Ｋで２．１×１０-3Ω、１５０Ｋで１．
６×１０-3Ω、１００Ｋで１．１×１０-3Ωである。こ
の間の温度依存性はほぼリニアである。しかし８８Ｋで
急に電気抵抗が０に落ちている。８８Ｋで超電導になっ
たということである。このａ軸配向膜の薄膜も８８Ｋで
超電導になる。
確かめなければならない。前例と同じように、温度を変
えて電気抵抗を測定した。図６はその結果を示すグラフ
である。２００Ｋで２．１×１０-3Ω、１５０Ｋで１．
６×１０-3Ω、１００Ｋで１．１×１０-3Ωである。こ
の間の温度依存性はほぼリニアである。しかし８８Ｋで
急に電気抵抗が０に落ちている。８８Ｋで超電導になっ
たということである。このａ軸配向膜の薄膜も８８Ｋで
超電導になる。
【００２８】この例は特に重要である。ＭｇＯやＳｒＴ
ｉＯ単結晶の上にＹＢＣＯを成長させるという従来の方
法では良質のａ軸配向膜が得られないということを述べ
た。ところがここでは（１００）面のＹＢＣＯ単結晶を
基板としてエピタキシャル成長することによりＹＢＣＯ
の良質なａ軸配向膜を得ることができるという事であ
る。
ｉＯ単結晶の上にＹＢＣＯを成長させるという従来の方
法では良質のａ軸配向膜が得られないということを述べ
た。ところがここでは（１００）面のＹＢＣＯ単結晶を
基板としてエピタキシャル成長することによりＹＢＣＯ
の良質なａ軸配向膜を得ることができるという事であ
る。
【００２９】図１の説明で低温ではａ軸配向膜が、高温
ではｃ軸配向膜が出来やすいということを説明した。７
９０℃という高温の成長であるので、ＹＢＣＯ自身の性
質から言えばｃ軸配向膜が出来易いはずであるが、ここ
ではａ軸配向膜（１００）膜が出来ている。つまり材料
自体の成長方位の選択性よりも基板の成長方位選択性が
優越するという事が分かる。高温成長の薄膜は結晶性が
良いのであるが、本発明は高温でａ軸配向膜を成長させ
ることができるのである。つまり結晶性に優れたａ軸配
向膜を初めて成長させることに成功したのである。
ではｃ軸配向膜が出来やすいということを説明した。７
９０℃という高温の成長であるので、ＹＢＣＯ自身の性
質から言えばｃ軸配向膜が出来易いはずであるが、ここ
ではａ軸配向膜（１００）膜が出来ている。つまり材料
自体の成長方位の選択性よりも基板の成長方位選択性が
優越するという事が分かる。高温成長の薄膜は結晶性が
良いのであるが、本発明は高温でａ軸配向膜を成長させ
ることができるのである。つまり結晶性に優れたａ軸配
向膜を初めて成長させることに成功したのである。
【００３０】
【発明の効果】本発明は、酸化物超電導体の単結晶基板
の上に酸化物超電導体の薄膜を成長させる。薄膜の結晶
方位が、基板の酸化物超電導体の結晶方位によって決ま
る。つまりａ面の基板の上にはａ軸配向膜が、ｃ面の基
板の上にはｃ軸配向膜が成長する。これは４５０℃〜８
００℃の範囲では成長温度によって変わらない性質であ
る。高温でａ軸配向膜を成長させることができる。薄膜
の高温成長が可能であるので、超電導特性の優れた薄膜
を同一材料の基板の上に形成することができる。
の上に酸化物超電導体の薄膜を成長させる。薄膜の結晶
方位が、基板の酸化物超電導体の結晶方位によって決ま
る。つまりａ面の基板の上にはａ軸配向膜が、ｃ面の基
板の上にはｃ軸配向膜が成長する。これは４５０℃〜８
００℃の範囲では成長温度によって変わらない性質であ
る。高温でａ軸配向膜を成長させることができる。薄膜
の高温成長が可能であるので、超電導特性の優れた薄膜
を同一材料の基板の上に形成することができる。
【００３１】コヒ−レンス長がａ軸方向に長く、ｃ軸方
向に短いが、本発明は高温でａ軸配向膜を作製すること
ができるので、特性の良い接合を作製することができ
る。
向に短いが、本発明は高温でａ軸配向膜を作製すること
ができるので、特性の良い接合を作製することができ
る。
【図１】浅野秀文の博士論文（「酸化物高温超伝導薄膜
の成長方位制御とその特性に関する研究」名古屋大学工
学部 博士論文 浅野秀文 ｐ８８ １９９２年）に記
載の基板温度と、この上に成長させた酸化物超電導体薄
膜の結晶配向性の関係を示すグラフ。
の成長方位制御とその特性に関する研究」名古屋大学工
学部 博士論文 浅野秀文 ｐ８８ １９９２年）に記
載の基板温度と、この上に成長させた酸化物超電導体薄
膜の結晶配向性の関係を示すグラフ。
【図２】酸化物超電導体の（１００）、（００１）基板
の上に酸化物超電導体薄膜を成長させることを説明する
ための図。
の上に酸化物超電導体薄膜を成長させることを説明する
ための図。
【図３】ＹＢＣＯの（００１）基板にＹＢＣＯ薄膜を成
長させた時の、薄膜のＸ線回折の結果を示すグラフ。
長させた時の、薄膜のＸ線回折の結果を示すグラフ。
【図４】ＹＢＣＯの（００１）基板にＹＢＣＯ薄膜を成
長させたときの、薄膜の電気抵抗の温度依存性を示すグ
ラフ。
長させたときの、薄膜の電気抵抗の温度依存性を示すグ
ラフ。
【図５】ＹＢＣＯの（１００）基板にＹＢＣＯ薄膜を成
長させたときの、薄膜のＸ線回折の結果を示すグラフ。
長させたときの、薄膜のＸ線回折の結果を示すグラフ。
【図６】ＹＢＣＯの（１００）基板にＹＢＣＯ薄膜を成
長させた時の、電気抵抗の温度依存性を示すグラフ。
長させた時の、電気抵抗の温度依存性を示すグラフ。
【図７】パルスレ−ザ堆積法を実施するための装置の概
略断面図。
略断面図。
【図８】ＭｇＯの結晶構造図。
【図９】ＳｒＴｉＯ3 の結晶構造図。
【図１０】ＹＢＣＯの結晶構造図。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｚ 8122−4Ｍ 39/24 ＺＡＡ Ｂ 9276−4Ｍ (71)出願人 000164438 九州電力株式会社 福岡県福岡市中央区渡辺通２丁目１番82号 (71)出願人 000156938 関西電力株式会社 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 (72)発明者 小西 昌也 東京都江東区東雲一丁目10番13号財団法人 国際超電導産業技術研究センター超電導工 学研究所内 (72)発明者 林 邦彦 東京都江東区東雲一丁目10番13号財団法人 国際超電導産業技術研究センター超電導工 学研究所内 (72)発明者 榎本 陽一 東京都江東区東雲一丁目10番13号財団法人 国際超電導産業技術研究センター超電導工 学研究所内 (72)発明者 田中 昭二 東京都江東区東雲一丁目10番13号財団法人 国際超電導産業技術研究センター超電導工 学研究所内 (72)発明者 山田 容士 東京都江東区東雲一丁目10番13号財団法人 国際超電導産業技術研究センター超電導工 学研究所内 (72)発明者 大津 敢視 東京都江東区東雲一丁目10番13号財団法人 国際超電導産業技術研究センター超電導工 学研究所内 (72)発明者 金森 康夫 東京都江東区東雲一丁目10番13号財団法人 国際超電導産業技術研究センター超電導工 学研究所内 (72)発明者 塩原 融 東京都江東区東雲一丁目10番13号財団法人 国際超電導産業技術研究センター超電導工 学研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】 稀土類元素と、アルカリ土類金属と、銅
族の金属を含む酸化物超電導体の単結晶を基板として、
基板と同一の材料の薄膜を基板と同一の方位に成長させ
ることを特徴とする酸化物超電導体単結晶薄膜作製法。 - 【請求項２】 稀土類元素と、アルカリ土類金属と、銅
族の金属を含む酸化物超電導体の単結晶を基板として、
基板の構成原子の一部を他の原子で置換した材料の薄膜
を基板と同一の方位に成長させることを特徴とする酸化
物超電導体単結晶薄膜作製法。 - 【請求項３】 Ｌ＝Ｙ，Ｌａ，Ｅｒ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄ
ｙ，Ｓｍ，Ｈｏであり、Ｒ＝Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇであり、
Ｍ＝Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｚｎであるとして、化学式がＬ
Ｒ2 Ｍ3 Ｏ7-x で示される酸化物超電導体の単結晶を基
板として用いることを特徴とする請求項１または２に記
載の酸化物超電導体単結晶薄膜作製法。 - 【請求項４】 稀土類元素と、アルカリ土類金属と、銅
族の金属を含む酸化物超電導体の薄膜単結晶を成長させ
るために、この酸化物超電導体の一部の原子を他の原子
で置換した材料の単結晶を基板として用い、この基板の
上に前記の酸化物超電導体薄膜を基板と同一の方位に成
長させる事を特徴とする酸化物超電導体単結晶薄膜作製
法。 - 【請求項５】 ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の単結晶を基板と
して、４５０℃〜８００℃に加熱し、この上にパルスレ
−ザ堆積法で、同じ材料ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の単結晶
薄膜を、基板と同じ方位に成長させることを特徴とする
酸化物超電導体単結晶薄膜作製法。 - 【請求項６】 ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の単結晶を基板と
して、４５０℃〜８００℃に加熱し、この上にパルスレ
−ザ堆積法によって、ＹＢａ2 （Ｃｕz Ｍ1-z ）3 Ｏ
7-y （Ｍ＝Ｎｉ，Ｃｏ，Ｚｎ）の単結晶薄膜を、基板と
同じ方位に成長させることを特徴とする酸化物超電導体
単結晶薄膜作製法。 - 【請求項７】 ＹＢａ2 （Ｃｕz Ｍ1-z ）3 Ｏ7-x （Ｍ
＝Ｎｉ，Ｃｏ，Ｚｎ）の単結晶を基板として、４５０℃
〜８００℃に加熱し、この上にパルスレ−ザ堆積法によ
って、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y の単結晶薄膜を基板と同じ
方位に成長させることを特徴とする酸化物超電導体単結
晶薄膜作製法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5252200A JPH0782080A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 酸化物超電導体単結晶薄膜作製法 |
| US08/304,770 US5512541A (en) | 1993-09-13 | 1994-09-12 | Method of producing an oxide superconductor single crystal film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5252200A JPH0782080A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 酸化物超電導体単結晶薄膜作製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0782080A true JPH0782080A (ja) | 1995-03-28 |
Family
ID=17233898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5252200A Pending JPH0782080A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 酸化物超電導体単結晶薄膜作製法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5512541A (ja) |
| JP (1) | JPH0782080A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Cited By (2)
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