JPH0818837B2 - スパッタリング用ターゲットおよび超電導薄膜の製造方法 - Google Patents
スパッタリング用ターゲットおよび超電導薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH0818837B2 JPH0818837B2 JP63032239A JP3223988A JPH0818837B2 JP H0818837 B2 JPH0818837 B2 JP H0818837B2 JP 63032239 A JP63032239 A JP 63032239A JP 3223988 A JP3223988 A JP 3223988A JP H0818837 B2 JPH0818837 B2 JP H0818837B2
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- Japan
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- thin film
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- bismuth
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- 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
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は超電導体の製造に用いるスパッタリングター
ゲットおよび薄膜の製造方法に関するものである。特に
化合物薄膜超電導体をスパッタリング蒸着により製造す
るために使用されるスパッタリングターゲットに関する
ものである。
ゲットおよび薄膜の製造方法に関するものである。特に
化合物薄膜超電導体をスパッタリング蒸着により製造す
るために使用されるスパッタリングターゲットに関する
ものである。
従来の技術 高温超電導体として、A15型２元系化合物として窒化
ニオブ（NbN）やゲルマニウムオブ（Nb3Ge）などが知ら
れていたが、これらの材料の超電導転移温度はたかだか
24°Ｋであった。一方、ペロブスカイト系３元化合物
は、さらに高い転移温度が期待され、Ba−La−Cu−Ｏ系
の高温超電導体が提案された［J.G.Bendorz and K.A.Mu
ller,ツァイト シュリフト フェアフィジーク（Zetsh
rift frphysik B）−Condensed Matter 64,189−193
（1986）］。
ニオブ（NbN）やゲルマニウムオブ（Nb3Ge）などが知ら
れていたが、これらの材料の超電導転移温度はたかだか
24°Ｋであった。一方、ペロブスカイト系３元化合物
は、さらに高い転移温度が期待され、Ba−La−Cu−Ｏ系
の高温超電導体が提案された［J.G.Bendorz and K.A.Mu
ller,ツァイト シュリフト フェアフィジーク（Zetsh
rift frphysik B）−Condensed Matter 64,189−193
（1986）］。
さらに、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系の材料が100K以上の転
移温度を示すことも発見された。
移温度を示すことも発見された。
この種の材料の超電導機構の詳細は明らかではない
が、転移温度が室温以上高くなる可能性があり、高温超
電導体として従来の２元系化合物より、より有望な特性
が期待される。
が、転移温度が室温以上高くなる可能性があり、高温超
電導体として従来の２元系化合物より、より有望な特性
が期待される。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系の材料は、現在
の技術では焼結という過程でしか形成できないため、セ
ラミックの粉末あるいはブロックの形状でしか得られな
い。一方、この種の材料を実用化する場合、薄膜状に加
工することが強く要望されているが、従来の技術では、
薄膜化は非常に困難とされている。
の技術では焼結という過程でしか形成できないため、セ
ラミックの粉末あるいはブロックの形状でしか得られな
い。一方、この種の材料を実用化する場合、薄膜状に加
工することが強く要望されているが、従来の技術では、
薄膜化は非常に困難とされている。
本発明者らは、この種の材料の薄膜がイオンプロセス
により付着させると、薄膜状の高温超電体が形成される
ことを発見し、これにもとづいて薄膜超電導体を製造す
るに際し、好適なスパッタリングターゲットおよびこれ
を用いた製造方法を提供することを目的とする。
により付着させると、薄膜状の高温超電体が形成される
ことを発見し、これにもとづいて薄膜超電導体を製造す
るに際し、好適なスパッタリングターゲットおよびこれ
を用いた製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明のスパッタリングターゲットおよび超電導薄膜
の製造方法は、主成分が少なくともビスマス，銅，アル
カリ土類を含む酸化物から構成される焼結体、粉末ある
いは粒状の形態をもつターゲットで、その化学組成が、
作製を行う薄膜の組成よりビスマスを過剰に含むものを
用いるというものである。ここでアルカリ土類は、IIa
族元素のうちすくなくとも一種あるいは二種以上の元素
を示す。このターゲットを用いることにより、良好な超
電導特性を有する薄膜を容易に得ることが可能となる。
の製造方法は、主成分が少なくともビスマス，銅，アル
カリ土類を含む酸化物から構成される焼結体、粉末ある
いは粒状の形態をもつターゲットで、その化学組成が、
作製を行う薄膜の組成よりビスマスを過剰に含むものを
用いるというものである。ここでアルカリ土類は、IIa
族元素のうちすくなくとも一種あるいは二種以上の元素
を示す。このターゲットを用いることにより、良好な超
電導特性を有する薄膜を容易に得ることが可能となる。
作用 本発明のスパッタリングターゲットを用いて形成する
薄膜超電導体の基本構成は、基体表面に主成分がビスマ
ス，銅，アルカリ土類の酸化物被膜を付着させた構造を
特徴としている。本発明者らはこの種の超電導体は、基
体上に、主成分がビスマス，銅，アルカリ土類からなる
複合酸化物被膜を本発明のスパッタリングターゲットを
用いたスパッタリング蒸着というプロセスで付着させ、
場合によっては熱処理することにより形成される。
薄膜超電導体の基本構成は、基体表面に主成分がビスマ
ス，銅，アルカリ土類の酸化物被膜を付着させた構造を
特徴としている。本発明者らはこの種の超電導体は、基
体上に、主成分がビスマス，銅，アルカリ土類からなる
複合酸化物被膜を本発明のスパッタリングターゲットを
用いたスパッタリング蒸着というプロセスで付着させ、
場合によっては熱処理することにより形成される。
そして、本発明者らは、作製を行う薄膜の組成よりも
ビスマスを過剰に含むターゲットを用いれば、薄膜の組
成を良好に所望のものに調整できるということを合わせ
て発見した。したがって、本発明のターゲットを、100K
以上の転移温度を持つとされるBi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系の
材料の薄膜作製に応用することにより、高品質の超電導
薄膜材料が実現され非常に有効である。
ビスマスを過剰に含むターゲットを用いれば、薄膜の組
成を良好に所望のものに調整できるということを合わせ
て発見した。したがって、本発明のターゲットを、100K
以上の転移温度を持つとされるBi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系の
材料の薄膜作製に応用することにより、高品質の超電導
薄膜材料が実現され非常に有効である。
本発明のターゲットを用いて形成される薄膜超電導体
は、薄膜化しており、薄膜化は超電導体の素材を原子状
態という極微粒子に分解してから基体上に堆積させるか
ら、形成された超電導体の組成は本質的に、従来の焼結
体に比べて均質である。したがって非常に高精度の超電
導体が本発明のターゲットを用いて実現される。
は、薄膜化しており、薄膜化は超電導体の素材を原子状
態という極微粒子に分解してから基体上に堆積させるか
ら、形成された超電導体の組成は本質的に、従来の焼結
体に比べて均質である。したがって非常に高精度の超電
導体が本発明のターゲットを用いて実現される。
以下本発明の内容をさらに深く理解されるために、さ
らに具体的な実施例を示す。
らに具体的な実施例を示す。
（実施例） 第２図に示すように、酸化マグネシウム単結晶（10
0）面を基体21として用い、高周波プレナーマグネトロ
ンスパッタにより、焼結したBi−Sr−Ca−Cu−Ｏターゲ
ットをAr,O2ガス雰囲気でスパッタリング蒸着して、上
記基体上に結晶性のBi−Sr−Ca−Cu−Ｏ被膜22として付
着させ層状構造を形成した。
0）面を基体21として用い、高周波プレナーマグネトロ
ンスパッタにより、焼結したBi−Sr−Ca−Cu−Ｏターゲ
ットをAr,O2ガス雰囲気でスパッタリング蒸着して、上
記基体上に結晶性のBi−Sr−Ca−Cu−Ｏ被膜22として付
着させ層状構造を形成した。
この場合、スパッタガス圧力は0.5Pa、スパッタリン
グ電力150W、スパッタリング時間１時間、被膜の膜厚0.
5μｍ、基体温度700℃であった。形成された層状構造を
さらに空気中で880℃１時間熱処理した。
グ電力150W、スパッタリング時間１時間、被膜の膜厚0.
5μｍ、基体温度700℃であった。形成された層状構造を
さらに空気中で880℃１時間熱処理した。
Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ化合物の金属元素比率は、Bi:Sr:
Ca:Cu:＝1:1:1:2の近傍のところが臨界温度の高い良好
な超電導体となるといわれている。本発明者らはターゲ
ット組成を種々変化させて、上記の手法で薄膜作製を行
った。その結果、所望の組成よりもビスマスが過剰に入
った のターゲットを用いた場合に、薄膜の組成は となり、良好な超電導特性が得られることを確認した。
Ca:Cu:＝1:1:1:2の近傍のところが臨界温度の高い良好
な超電導体となるといわれている。本発明者らはターゲ
ット組成を種々変化させて、上記の手法で薄膜作製を行
った。その結果、所望の組成よりもビスマスが過剰に入
った のターゲットを用いた場合に、薄膜の組成は となり、良好な超電導特性が得られることを確認した。
第１図に薄膜の抵抗の温度依存性を示す。上記範囲の
ビスマス量を持つターゲットを用いて薄膜を作製した場
合、特性曲線11のように零抵抗温度が80K以上という良
好な超電導特性の薄膜が得られた。また特に というターゲットを用いた場合においては、一部が超電
導状態になっていると考えられるオンセット温度120Kを
持つ特性12が観測され、より高い温度で超電導を示す薄
膜材料の作製に非常に有効であると考えられる。
ビスマス量を持つターゲットを用いて薄膜を作製した場
合、特性曲線11のように零抵抗温度が80K以上という良
好な超電導特性の薄膜が得られた。また特に というターゲットを用いた場合においては、一部が超電
導状態になっていると考えられるオンセット温度120Kを
持つ特性12が観測され、より高い温度で超電導を示す薄
膜材料の作製に非常に有効であると考えられる。
この場合、ターゲットの構成は焼結体例えば円板、円
筒などが有用である。しかし、必ずしも成型品である必
要はなく、例えば、粉末又は粒状あるいはチャック状で
あってもよい。
筒などが有用である。しかし、必ずしも成型品である必
要はなく、例えば、粉末又は粒状あるいはチャック状で
あってもよい。
特に本発明にかかる粉末ターゲットは成型の必要がな
い上、スパッタ中に連続的に供給できる特長があり、こ
の種の超電導体の製造に一層有効である。
い上、スパッタ中に連続的に供給できる特長があり、こ
の種の超電導体の製造に一層有効である。
発明の効果 本発明のスパッタリング用ターゲットを用いて超電導
薄膜を形成するに際し、ターゲットを粉末あるいは粒状
等にすることが可能で、超電導薄膜形成に特に要求され
る組成の調整が容易でかつ均一な材料組成のターゲット
を作成することが出来、信頼性の高い安定な超電導体を
再現性良く得ることが可能となる。したがって、本発明
にかかるターゲットにより作製される超電導体は、超電
導体を安定な薄膜として形成することが可能となる。す
なわち、均質で組成が最適に制御されたターゲットを用
い、超電導体の素材を原子状態という極微粒子に分解し
てから、基体上に堆積させるため、形成された超電導体
の組成は本質的に、従来の焼結体に比べて均質である。
したがって、非常に高精度の超電導体が本発明で実現さ
れる。
薄膜を形成するに際し、ターゲットを粉末あるいは粒状
等にすることが可能で、超電導薄膜形成に特に要求され
る組成の調整が容易でかつ均一な材料組成のターゲット
を作成することが出来、信頼性の高い安定な超電導体を
再現性良く得ることが可能となる。したがって、本発明
にかかるターゲットにより作製される超電導体は、超電
導体を安定な薄膜として形成することが可能となる。す
なわち、均質で組成が最適に制御されたターゲットを用
い、超電導体の素材を原子状態という極微粒子に分解し
てから、基体上に堆積させるため、形成された超電導体
の組成は本質的に、従来の焼結体に比べて均質である。
したがって、非常に高精度の超電導体が本発明で実現さ
れる。
特に高臨界温度の期待の高いBi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系の
超電導薄膜作製に際し、良好な特性を持つ薄膜製造に適
したものであり、本発明の工業的価値は高い。
超電導薄膜作製に際し、良好な特性を持つ薄膜製造に適
したものであり、本発明の工業的価値は高い。
第１図は本発明を用いて形成された薄膜超電導体の基本
特性図、第２図は薄膜超電導体の基本構成断面図であ
る。 1,2,3……スパッタリングターゲット、８……粉末ター
ゲット、11……基体、12……３元化合物被膜。
特性図、第２図は薄膜超電導体の基本構成断面図であ
る。 1,2,3……スパッタリングターゲット、８……粉末ター
ゲット、11……基体、12……３元化合物被膜。
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 39/12 ＺＡＡ Ｃ 39/24 ＺＡＡ Ｂ (72)発明者 市川 洋 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 八田 真一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 和佐 清孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 日経産業新聞（昭63−２−４）第３面
Claims (5)
- 【請求項１】主成分がすくなくともビスマス（Bi），銅
（Cu），アルカリ土類（IIa族）を含む酸化物から構成
される焼結体、粉末あるいは粒状の物質よりなり、その
化学組成が、作製を行う薄膜の組成よりビスマスを過剰
に含むことを特徴とするスパッタリング用ターゲット。
ここでアルカリ土類は、IIa族元素のうちすくなくとも
一種あるいは二種以上の元素を示す。 - 【請求項２】アルカリ土類がカルシウム（Ca）およびス
トロンチウム（Sr）からなることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のスパッタリング用ターゲット。 - 【請求項３】アルカリ土類がカルシウム、ストロンチウ
ム1:1からなり、ビスマスのモル比率が であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のス
パッタリング用ターゲット。 - 【請求項４】ビスマスのモル比率が であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のス
パッタリング用ターゲット。 - 【請求項５】主成分が少なくともビスマス、銅、アルカ
リ土類を含む酸化物からなるターゲットを用い、基体上
にスパッタリング法にて少なくともビスマス、銅、アル
カリ土類を含む酸化物薄膜を形成するに際し、前記ター
ゲットのビスマスの組成比を、前記薄膜中のビスマスの
組成比よりも大きくすることを特徴とする超電導薄膜の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63032239A JPH0818837B2 (ja) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | スパッタリング用ターゲットおよび超電導薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63032239A JPH0818837B2 (ja) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | スパッタリング用ターゲットおよび超電導薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01208328A JPH01208328A (ja) | 1989-08-22 |
| JPH0818837B2 true JPH0818837B2 (ja) | 1996-02-28 |
Family
ID=12353439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63032239A Expired - Fee Related JPH0818837B2 (ja) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | スパッタリング用ターゲットおよび超電導薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818837B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01215722A (ja) * | 1988-02-25 | 1989-08-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導材料及びその製造方法 |
| JP2832002B2 (ja) * | 1988-03-04 | 1998-12-02 | 科学技術振興事業団 | Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｉ−Ｏ系超伝導薄膜の製造方法 |
| JPH02129009A (ja) * | 1988-11-04 | 1990-05-17 | Mitsubishi Metal Corp | 酸化物超伝導体の製造方法 |
-
1988
- 1988-02-15 JP JP63032239A patent/JPH0818837B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日経産業新聞（昭６３−２−４）第３面 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01208328A (ja) | 1989-08-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |