JPH08245298A - 酸化物超伝導体薄膜の形成方法 - Google Patents
酸化物超伝導体薄膜の形成方法Info
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- JPH08245298A JPH08245298A JP8052877A JP5287796A JPH08245298A JP H08245298 A JPH08245298 A JP H08245298A JP 8052877 A JP8052877 A JP 8052877A JP 5287796 A JP5287796 A JP 5287796A JP H08245298 A JPH08245298 A JP H08245298A
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- forming
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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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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の課題は、生産性よく焼結体のような優
れた超伝導特性を示す薄膜を形成することである。 【解決手段】酸化物で超伝導を示す金属の粉末焼結体又
は合金にレーザを照射して蒸発させたものを雰囲気ガス
とを作用させて酸化物超伝導の蒸発物とし、この蒸発物
を酸化物超伝導体として基板上に析出させることにより
酸化物超伝導体薄膜を形成することができる。また、酸
化物超伝導薄膜を形成する雰囲気を酸素、あるいは酸素
と不活性ガスの混合ガスとすることが望ましく、また酸
化物超伝導体薄膜を形成する雰囲気の一部、あるいは全
部をプラズマ状態とすることが好ましい。
れた超伝導特性を示す薄膜を形成することである。 【解決手段】酸化物で超伝導を示す金属の粉末焼結体又
は合金にレーザを照射して蒸発させたものを雰囲気ガス
とを作用させて酸化物超伝導の蒸発物とし、この蒸発物
を酸化物超伝導体として基板上に析出させることにより
酸化物超伝導体薄膜を形成することができる。また、酸
化物超伝導薄膜を形成する雰囲気を酸素、あるいは酸素
と不活性ガスの混合ガスとすることが望ましく、また酸
化物超伝導体薄膜を形成する雰囲気の一部、あるいは全
部をプラズマ状態とすることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物超伝導体の
薄膜の形成法に関するものである。
薄膜の形成法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｌａ−Ｓｒ−ＣｕＯ系、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ
Ｏ系を中心とする酸化物超伝導体は、従来にない高い超
伝導温度を示し、各方面で注目を集めている。
Ｏ系を中心とする酸化物超伝導体は、従来にない高い超
伝導温度を示し、各方面で注目を集めている。
【０００３】また、現在電子素子への応力を目的とし
て、優れた特性を示す超伝導薄膜の形成方法が各方面で
研究されている。上記の酸化物超伝導体の薄膜形成に
は、現在主にスパッタ法とＭＢＥ法が用いられている。
て、優れた特性を示す超伝導薄膜の形成方法が各方面で
研究されている。上記の酸化物超伝導体の薄膜形成に
は、現在主にスパッタ法とＭＢＥ法が用いられている。
【０００４】尚、関連する従来技術としては特開昭５２
−３９２７４５号公報がある。
−３９２７４５号公報がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】スパッタ法では、酸化
物超伝導体の焼結体をターゲットとし、不活性ガスある
いは酸素と不活性ガスとの混合ガス中でスパッタし、対
向する基板上に薄膜を形成する。しかし、酸化物超伝導
体を形成する各元素のスパッタ率に差があるため、薄膜
の組成の制御が難しく、焼結体のような優れた超伝導特
性を示す薄膜を形成することは難しい。また、この酸化
物超伝導体の超伝導機構は、酸素原子の欠損が重要な役
割をはたしていると言われ、薄膜形成のためには雰囲気
の酸素分圧の制御が極めて重要である。しかしながら、
スパッタ法による薄膜形成では、雰囲気圧力が制限さ
れ、雰囲気の酸素分圧の広範な制御が難しい。ＭＢＥ法
は、組成制御が容易であるが、高価な真空容器を必要と
し、かつ成膜速度が遅く、生産性に問題がある。また、
ＭＢＥ法はスパッタ法と同様に膜形成雰囲気の酸素分圧
の広範な制御が難しい。
物超伝導体の焼結体をターゲットとし、不活性ガスある
いは酸素と不活性ガスとの混合ガス中でスパッタし、対
向する基板上に薄膜を形成する。しかし、酸化物超伝導
体を形成する各元素のスパッタ率に差があるため、薄膜
の組成の制御が難しく、焼結体のような優れた超伝導特
性を示す薄膜を形成することは難しい。また、この酸化
物超伝導体の超伝導機構は、酸素原子の欠損が重要な役
割をはたしていると言われ、薄膜形成のためには雰囲気
の酸素分圧の制御が極めて重要である。しかしながら、
スパッタ法による薄膜形成では、雰囲気圧力が制限さ
れ、雰囲気の酸素分圧の広範な制御が難しい。ＭＢＥ法
は、組成制御が容易であるが、高価な真空容器を必要と
し、かつ成膜速度が遅く、生産性に問題がある。また、
ＭＢＥ法はスパッタ法と同様に膜形成雰囲気の酸素分圧
の広範な制御が難しい。
【０００６】本発明の目的は、生産性よく良質の酸化物
超伝導薄膜を形成することにある。
超伝導薄膜を形成することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本超伝導機
構において極めて重要な酸素欠損を制御するために、雰
囲気の酸素分圧を、広範にかつ正確に制御しながら薄膜
を形成することにより、達成される。
構において極めて重要な酸素欠損を制御するために、雰
囲気の酸素分圧を、広範にかつ正確に制御しながら薄膜
を形成することにより、達成される。
【０００８】本願発明は、酸化物で超伝導を示す金属の
粉末焼結体又は合金にレーザを照射して蒸発させたもの
を雰囲気ガスとを作用させて酸化物超伝導の蒸発物と
し、この蒸発物を酸化物超伝導体として基板上に析出さ
せることを特徴とする。
粉末焼結体又は合金にレーザを照射して蒸発させたもの
を雰囲気ガスとを作用させて酸化物超伝導の蒸発物と
し、この蒸発物を酸化物超伝導体として基板上に析出さ
せることを特徴とする。
【０００９】上記発明においては酸化物超伝導薄膜を形
成する雰囲気を酸素、あるいは酸素と不活性ガスの混合
ガスとすることが望ましく、また酸化物超伝導体薄膜を
形成する雰囲気の一部、あるいは全部をプラズマ状態と
することが好ましい。
成する雰囲気を酸素、あるいは酸素と不活性ガスの混合
ガスとすることが望ましく、また酸化物超伝導体薄膜を
形成する雰囲気の一部、あるいは全部をプラズマ状態と
することが好ましい。
【００１０】レーザ照射は、ターゲットを極部的に瞬時
に蒸発させるために、薄膜のターゲットからの組成変化
が少ない。また、レーザ加熱は雰囲気圧力、及び状態に
制限がなく、雰囲気の酸素分圧が広範に制御でき、超伝
導体薄膜の酸素欠損の制御が容易である。また、プラズ
マ化された雰囲気は、蒸発原子との反応性を高める。
に蒸発させるために、薄膜のターゲットからの組成変化
が少ない。また、レーザ加熱は雰囲気圧力、及び状態に
制限がなく、雰囲気の酸素分圧が広範に制御でき、超伝
導体薄膜の酸素欠損の制御が容易である。また、プラズ
マ化された雰囲気は、蒸発原子との反応性を高める。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
より説明する。図において、１は容器、２は酸化物超伝
導体の焼結体（以後ターゲットと記す）３はレーザ発振
器、４はレーザ光、５は超伝導薄膜を形成する基板、６
はプラズマ発生のための高周波電極、７は高周波電源、
８は石英ガラス管、９は石英ガラス支持治具、１０はシ
ヤツタ、１１は膜厚測定器の測定子、１２は膜厚計、１
３は基板加熱ホルダ、１４は圧力計、１５は圧力計の測
定子、１６は真空排気装置、１７はゲートバルブ、１８
はターゲット支持治具、１９はベローズ、２０はＸＹス
テージ、２１はレーザ光導入窓、２２はストップバル
ブ、２３は流量調節バルブ、２４は高純度アルゴン、２
５は高純度酸素、２６はプラズマ領域、２７は基板加熱
用の電源、２８はアースである。
より説明する。図において、１は容器、２は酸化物超伝
導体の焼結体（以後ターゲットと記す）３はレーザ発振
器、４はレーザ光、５は超伝導薄膜を形成する基板、６
はプラズマ発生のための高周波電極、７は高周波電源、
８は石英ガラス管、９は石英ガラス支持治具、１０はシ
ヤツタ、１１は膜厚測定器の測定子、１２は膜厚計、１
３は基板加熱ホルダ、１４は圧力計、１５は圧力計の測
定子、１６は真空排気装置、１７はゲートバルブ、１８
はターゲット支持治具、１９はベローズ、２０はＸＹス
テージ、２１はレーザ光導入窓、２２はストップバル
ブ、２３は流量調節バルブ、２４は高純度アルゴン、２
５は高純度酸素、２６はプラズマ領域、２７は基板加熱
用の電源、２８はアースである。
【００１２】薄膜形成手順を次に示す。
【００１３】まず、仮焼ずみ酸化物超伝導体粉末の焼結
体（ターゲット）を支持治具１８に設置し、容器内を十
分に真空排気する。なお本実施例の場合、焼結体は、共
沈法で作成した、Ｙ04Ｂａ06ＣｕＯ3粉末を焼結したも
のを用いた。またレーザは、高出力のＹＡＧレーザ（パ
ルスレーザ、平均最大出力３５０Ｗ）を用いた。
体（ターゲット）を支持治具１８に設置し、容器内を十
分に真空排気する。なお本実施例の場合、焼結体は、共
沈法で作成した、Ｙ04Ｂａ06ＣｕＯ3粉末を焼結したも
のを用いた。またレーザは、高出力のＹＡＧレーザ（パ
ルスレーザ、平均最大出力３５０Ｗ）を用いた。
【００１４】真空排気後、容器内に高純度酸素と高純度
アルゴンの混合ガスを封入する。本実施例の場合、雰囲
気全圧力は１×１０~6〜数＋Ｔorrの範囲であり、酸素
濃度は１０〜１００％の範囲である。
アルゴンの混合ガスを封入する。本実施例の場合、雰囲
気全圧力は１×１０~6〜数＋Ｔorrの範囲であり、酸素
濃度は１０〜１００％の範囲である。
【００１５】諸定の圧力までガスを封入後、高周波によ
って容器内に設置した石英ガラス管内をプラズマ化す
る。用いた高周波電源の出力は最大５００Ｗである。容
器内を上記状態にした後、ターゲットにＹＡＧレーザを
照射する。照射条件は、レーザエネルギーがパルス当り
３０Ｊ〜１００Ｊ、パルス幅が１ｍｓ〜１２ｍｓであ
る。
って容器内に設置した石英ガラス管内をプラズマ化す
る。用いた高周波電源の出力は最大５００Ｗである。容
器内を上記状態にした後、ターゲットにＹＡＧレーザを
照射する。照射条件は、レーザエネルギーがパルス当り
３０Ｊ〜１００Ｊ、パルス幅が１ｍｓ〜１２ｍｓであ
る。
【００１６】基板は、上記石英管の出口に、ターゲット
に対向するように設置した。また、薄膜の接着力を増す
ためと形成した薄膜の超伝導特性を増すために、加熱ホ
ルダによって基板を約８００℃に加熱した。
に対向するように設置した。また、薄膜の接着力を増す
ためと形成した薄膜の超伝導特性を増すために、加熱ホ
ルダによって基板を約８００℃に加熱した。
【００１７】ターゲットに高出力レーザを照射すると、
ターゲットが瞬時に蒸発する。蒸発原子、分子は、石英
管中のプラズマ領域中で反応し、サフアイア基板上にた
い積して、酸化物超伝導体薄膜を形成する。膜厚は基板
の近くに設置した水晶振動型の膜厚計によって測定す
る。諸定の膜厚に達したならば、シヤツタを閉じる。
ターゲットが瞬時に蒸発する。蒸発原子、分子は、石英
管中のプラズマ領域中で反応し、サフアイア基板上にた
い積して、酸化物超伝導体薄膜を形成する。膜厚は基板
の近くに設置した水晶振動型の膜厚計によって測定す
る。諸定の膜厚に達したならば、シヤツタを閉じる。
【００１８】ターゲットの全面を照射できるように、容
器の外から、ベローズを通して、ＸＹテーブルによっ
て、ターゲットを動かせるようにした。
器の外から、ベローズを通して、ＸＹテーブルによっ
て、ターゲットを動かせるようにした。
【００１９】本実施例ではＹＡＧレーザを用いたが、タ
ーゲットを瞬時に蒸発できるエネルギがあればよく、特
にレーザの種類に制限はない。またターゲットは、酸化
物ではなく、酸化物超伝導体を形成する金属元素からな
る合金、あるいは、上記金属元素粉末の混合粉の焼結体
でもよい。あるいは、各金属元素からなる複数のターゲ
ットを容器内に設置し、各ターゲットに順次レーザを照
射する、あるいはマルチレーザで一度に照射してもよ
い。この場合、蒸発した金属原子は、プラズマ領域で反
応し、酸化物となって基板上にたい積し、薄膜を形成す
る。
ーゲットを瞬時に蒸発できるエネルギがあればよく、特
にレーザの種類に制限はない。またターゲットは、酸化
物ではなく、酸化物超伝導体を形成する金属元素からな
る合金、あるいは、上記金属元素粉末の混合粉の焼結体
でもよい。あるいは、各金属元素からなる複数のターゲ
ットを容器内に設置し、各ターゲットに順次レーザを照
射する、あるいはマルチレーザで一度に照射してもよ
い。この場合、蒸発した金属原子は、プラズマ領域で反
応し、酸化物となって基板上にたい積し、薄膜を形成す
る。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、ターゲットは金属でも
非金属でもよい。また雰囲気圧力の制限もないから、薄
膜形成時の雰囲気の酸素分圧が広範囲に制御できるた
め、形成した酸化物超伝導体薄膜の酸素欠損が容易に制
御でき、良質の酸化物超伝導薄膜が形成できる。さら
に、成膜速度も速く、生産性に優れる。
非金属でもよい。また雰囲気圧力の制限もないから、薄
膜形成時の雰囲気の酸素分圧が広範囲に制御できるた
め、形成した酸化物超伝導体薄膜の酸素欠損が容易に制
御でき、良質の酸化物超伝導薄膜が形成できる。さら
に、成膜速度も速く、生産性に優れる。
【図１】 本発明の一実施形態である酸化物超伝導体の
成形方法で用いる薄膜形成装置の縦断面図である。
成形方法で用いる薄膜形成装置の縦断面図である。
２…ターゲット、３…レーザ発振器、４…レーザ光、５
…基板、６…高周波電極、８…石英管、１６…真空排気
装置。
…基板、６…高周波電極、８…石英管、１６…真空排気
装置。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ２３Ｃ 14/28 Ｃ２３Ｃ 14/28 Ｈ０１Ｂ 12/06 ＺＡＡ Ｈ０１Ｂ 12/06 ＺＡＡ Ｈ０１Ｌ 39/12 ＺＡＡ Ｈ０１Ｌ 39/12 ＺＡＡＣ (72)発明者 荒谷 雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 日置 進 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】酸化物で超伝導を示す金属の粉末焼結体又
は合金にレーザを照射して蒸発させたものを雰囲気ガス
と作用させて酸化物超伝導の蒸発物とし、この蒸発物を
酸化物超伝導体として基板上に析出させることを特徴と
する酸化物超伝導体薄膜の形成方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載において、酸化
物超伝導薄膜を形成する雰囲気を酸素、あるいは酸素と
不活性ガスの混合ガスとすることを特徴とする酸化物超
伝導体薄膜の形成方法。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項記載に
おいて、酸化物超伝導体薄膜を形成する雰囲気の一部、
あるいは全部をプラズマ状態とすることを特徴とする酸
化物超伝導体薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8052877A JP2776362B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 酸化物超伝導体薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8052877A JP2776362B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 酸化物超伝導体薄膜の形成方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62097372A Division JP2650910B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 酸化物超伝導体薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08245298A true JPH08245298A (ja) | 1996-09-24 |
| JP2776362B2 JP2776362B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=12927120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8052877A Expired - Lifetime JP2776362B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 酸化物超伝導体薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2776362B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6690957B2 (en) | 2001-10-12 | 2004-02-10 | Fujitsu Limited | High temperature superconductor film, method for forming the same and superconductor element |
| JP2011174129A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導膜の製造方法 |
-
1996
- 1996-03-11 JP JP8052877A patent/JP2776362B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6690957B2 (en) | 2001-10-12 | 2004-02-10 | Fujitsu Limited | High temperature superconductor film, method for forming the same and superconductor element |
| JP2011174129A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導膜の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2776362B2 (ja) | 1998-07-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |