JPH0873298A - ＬｎＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 単結晶基板の表面処理方法 - Google Patents
ＬｎＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 単結晶基板の表面処理方法Info
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- JPH0873298A JPH0873298A JP6240622A JP24062294A JPH0873298A JP H0873298 A JPH0873298 A JP H0873298A JP 6240622 A JP6240622 A JP 6240622A JP 24062294 A JP24062294 A JP 24062294A JP H0873298 A JPH0873298 A JP H0873298A
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- C30B29/16—Oxides
- C30B29/22—Complex oxides
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 銅系酸化物超電導体のＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-x （Ｌｎ＝Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍ；０．３≦ｘ≦１．０）の
単結晶基板上に薄膜を成長させる為の加熱、或いはＬｎ
Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x のダメージの回復の為の加熱などに
おける改良。加熱により単結晶の薄膜表面や単結晶基板
表面に多数の高い突起を発生する。平坦な基板の表面が
荒れるし、平坦な接合ができない。表面の突起生成を抑
制することが目的である。 【構成】 酸素分圧が５０ｍＴｏｒｒ〜２００ｍＴｏｒ
ｒの雰囲気においてＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の単結晶基
板、薄膜を加熱する。
7-x （Ｌｎ＝Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍ；０．３≦ｘ≦１．０）の
単結晶基板上に薄膜を成長させる為の加熱、或いはＬｎ
Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x のダメージの回復の為の加熱などに
おける改良。加熱により単結晶の薄膜表面や単結晶基板
表面に多数の高い突起を発生する。平坦な基板の表面が
荒れるし、平坦な接合ができない。表面の突起生成を抑
制することが目的である。 【構成】 酸素分圧が５０ｍＴｏｒｒ〜２００ｍＴｏｒ
ｒの雰囲気においてＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の単結晶基
板、薄膜を加熱する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-x （Ｌｎ＝Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍ）単結晶基板の表面処理に
関するものである。特に加熱によってＬｎＢａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-x の表面に現われる突起構造を除き平坦な表面を与
えるようにした処理方法に関する。
7-x （Ｌｎ＝Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍ）単結晶基板の表面処理に
関するものである。特に加熱によってＬｎＢａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-x の表面に現われる突起構造を除き平坦な表面を与
えるようにした処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来酸化物超電導体は多くの場合、粉末
原料を焼成して作成するので多結晶であった。このよう
な方法では単結晶の超電導体はできない。粉末原料を用
いる方法で作られる多結晶の酸化物超電導体は多くの結
晶粒界と欠陥を含んでいる。欠陥はポテンシャル障壁を
結晶粒界に形成する。このために伝導特性が著しく低下
する。
原料を焼成して作成するので多結晶であった。このよう
な方法では単結晶の超電導体はできない。粉末原料を用
いる方法で作られる多結晶の酸化物超電導体は多くの結
晶粒界と欠陥を含んでいる。欠陥はポテンシャル障壁を
結晶粒界に形成する。このために伝導特性が著しく低下
する。
【０００３】そこで、結晶粒界のない酸化物単結晶が強
く期待される。酸化物超電導体は幾つも種類があるが、
ここでは、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x やこれのＹ原子を他の
稀土類元素により置換した構造の酸化物超電導体ＬｎＢ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x （Ｌｎ＝Ｙ，Ｐｒ，Ｓｍ）を例に挙げ
て説明する。ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x は稀土類酸化物では
最もよく知られたものである。ＹＢＣＯと略記すること
もある。
く期待される。酸化物超電導体は幾つも種類があるが、
ここでは、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x やこれのＹ原子を他の
稀土類元素により置換した構造の酸化物超電導体ＬｎＢ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x （Ｌｎ＝Ｙ，Ｐｒ，Ｓｍ）を例に挙げ
て説明する。ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x は稀土類酸化物では
最もよく知られたものである。ＹＢＣＯと略記すること
もある。
【０００４】最近、これら超電導体の大型単結晶を製造
することができるようになってきた。単結晶は結晶粒界
がなく欠陥も少ないので、優れた電気的特性を示す。し
かしバルク単結晶ができても、それだけでは特定の機能
を果たす素子にならない。この上に何層もの薄膜を成長
させる必要がある。
することができるようになってきた。単結晶は結晶粒界
がなく欠陥も少ないので、優れた電気的特性を示す。し
かしバルク単結晶ができても、それだけでは特定の機能
を果たす素子にならない。この上に何層もの薄膜を成長
させる必要がある。
【０００５】酸化物超電導体単結晶が得られたとして、
これを電子素子に応用するには、単結晶の表面を平坦に
研磨し、さらに酸化物超電導体の薄膜をエピタキシャル
成長させる必要がある。酸化物超電導体の基板結晶も薄
膜結晶も、強い電気的異方性を持つので、基板表面と薄
膜の界面、薄膜の表面が平坦でなければならない。
これを電子素子に応用するには、単結晶の表面を平坦に
研磨し、さらに酸化物超電導体の薄膜をエピタキシャル
成長させる必要がある。酸化物超電導体の基板結晶も薄
膜結晶も、強い電気的異方性を持つので、基板表面と薄
膜の界面、薄膜の表面が平坦でなければならない。
【０００６】このために基板は平坦に研磨する。薄膜を
基板の上にエピタキシャル成長させるには、基板を加熱
し温度を上げる必要がある。常温の基板にエピタキシャ
ル成長させる事はできない。エピタキシャル成長の方法
はパルスレーザ堆積法或いはスパッタ法がしばしば用い
られる。パルスレーザ堆積法は、基板を加熱しておき、
酸素ガスを導入し、パルス発振する紫外線レーザの光を
薄膜の原料よりなるターゲットに照射し、ターゲット物
質を蒸発させて基板に運び、基板に付着させる方法であ
る。スパッタ法は薄膜原料よりなるターゲットをアルゴ
ンイオンなどで叩いて原料の分子を基板に運び、この上
に堆積させるものである。
基板の上にエピタキシャル成長させるには、基板を加熱
し温度を上げる必要がある。常温の基板にエピタキシャ
ル成長させる事はできない。エピタキシャル成長の方法
はパルスレーザ堆積法或いはスパッタ法がしばしば用い
られる。パルスレーザ堆積法は、基板を加熱しておき、
酸素ガスを導入し、パルス発振する紫外線レーザの光を
薄膜の原料よりなるターゲットに照射し、ターゲット物
質を蒸発させて基板に運び、基板に付着させる方法であ
る。スパッタ法は薄膜原料よりなるターゲットをアルゴ
ンイオンなどで叩いて原料の分子を基板に運び、この上
に堆積させるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】何れにしても基板を加
熱する必要がある。この時にＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 基
板の表面に無数の突起が発生した。基板を加熱するだけ
でそれまで平坦であった基板に突起ができる。エッチン
グするのでもないし、スパッタするのでもなく、温度を
上げるだけで平坦な基板の表面が荒れて突起が発生する
のである。
熱する必要がある。この時にＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 基
板の表面に無数の突起が発生した。基板を加熱するだけ
でそれまで平坦であった基板に突起ができる。エッチン
グするのでもないし、スパッタするのでもなく、温度を
上げるだけで平坦な基板の表面が荒れて突起が発生する
のである。
【０００８】これは新規に発見された現象である。これ
まで酸化物超電導体の大型単結晶が存在しなかったの
で、この様な事が分からなかった。多結晶の場合はこの
ような事はない。単結晶表面に出現する突起は、高さが
３０ｎｍ以上もある。かなり高い突起である。これは基
板の表面に現れ、基板の平坦性を損なう。突起の分布し
た基板の上に薄膜を成長させると、基板と薄膜の境界が
著しい凹凸を持つようになる。接合が平坦でないので、
素子の特性も悪い。
まで酸化物超電導体の大型単結晶が存在しなかったの
で、この様な事が分からなかった。多結晶の場合はこの
ような事はない。単結晶表面に出現する突起は、高さが
３０ｎｍ以上もある。かなり高い突起である。これは基
板の表面に現れ、基板の平坦性を損なう。突起の分布し
た基板の上に薄膜を成長させると、基板と薄膜の境界が
著しい凹凸を持つようになる。接合が平坦でないので、
素子の特性も悪い。
【０００９】薄膜のエピタキシャル成長以外にも、基板
の温度を上げることがある。例えば基板の表面のダメー
ジの回復のために基板温度を上げる。これは他の物質で
はよく行うことである。例えば、基板表面の変質層を除
去するために、イオンエッチングにより基板の表面を削
る事がある。変質層は除去できるが、今度は基板がダメ
ージを受ける。ダメージを回復するために基板を４００
℃以上に加熱する。ダメージを回復する事ができるが、
加熱により基板表面に多数の突起が発生する。はじめに
表面を平坦に研磨しておくのであるが、加熱により表面
が荒れてしまうのである。
の温度を上げることがある。例えば基板の表面のダメー
ジの回復のために基板温度を上げる。これは他の物質で
はよく行うことである。例えば、基板表面の変質層を除
去するために、イオンエッチングにより基板の表面を削
る事がある。変質層は除去できるが、今度は基板がダメ
ージを受ける。ダメージを回復するために基板を４００
℃以上に加熱する。ダメージを回復する事ができるが、
加熱により基板表面に多数の突起が発生する。はじめに
表面を平坦に研磨しておくのであるが、加熱により表面
が荒れてしまうのである。
【００１０】これはＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x のＬｎを
Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍの何れに置き換えても現れる現象であ
る。突起の現れる温度を、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x につい
て調べた。この単結晶を、３００℃に加熱しても突起は
出現しない。しかし４００℃に加熱すると表面に突起が
現れる。従って３００℃より低い温度に加熱する場合は
問題がない。しかし多くの場合、３００℃以下の温度で
熱処理の目的を達成する事はできない。例えば、３００
℃以下の低温に基板を加熱しても、良好なエピタキシャ
ル成長を行う事ができない。また、基板の表面ダメージ
を除くための加熱を行う場合でも、３００℃以下の温度
では殆ど効果がない。
Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍの何れに置き換えても現れる現象であ
る。突起の現れる温度を、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x につい
て調べた。この単結晶を、３００℃に加熱しても突起は
出現しない。しかし４００℃に加熱すると表面に突起が
現れる。従って３００℃より低い温度に加熱する場合は
問題がない。しかし多くの場合、３００℃以下の温度で
熱処理の目的を達成する事はできない。例えば、３００
℃以下の低温に基板を加熱しても、良好なエピタキシャ
ル成長を行う事ができない。また、基板の表面ダメージ
を除くための加熱を行う場合でも、３００℃以下の温度
では殆ど効果がない。
【００１１】加熱するとどうして酸化物超電導体単結晶
の表面に突起が発生するのか？多くの他の材料の場合、
表面の荒れは、汚れや変質層の為に現れる。しかしここ
で問題にする突起は、単結晶基板をウエットエッチング
して表面変質層を除去し汚れを除いた基板にも発生す
る。だからこの突起は、汚れや変質層に起因しないもの
と思われる。
の表面に突起が発生するのか？多くの他の材料の場合、
表面の荒れは、汚れや変質層の為に現れる。しかしここ
で問題にする突起は、単結晶基板をウエットエッチング
して表面変質層を除去し汚れを除いた基板にも発生す
る。だからこの突起は、汚れや変質層に起因しないもの
と思われる。
【００１２】酸化物超電導体の平坦な単結晶を加熱する
時に、表面に突起が発生しないようにする基板の加熱方
法を提供する事が本発明の目的である。薄膜をエピタキ
シャル成長させるために基板を加熱する時に、基板に突
起ができないように平坦性を保ったまま加熱する方法を
提供する事が本発明の他の目的である。研磨或いはエッ
チングにより基板表面に発生したダメージを除くために
基板を加熱する時に、基板に突起が発生しないようにす
る方法を提供する事が本発明の他の目的である。その他
様々な目的で酸化物超電導体単結晶基板を加熱する事が
あるが、本発明はこの時に突起の発生を抑制できる方法
を提供する。
時に、表面に突起が発生しないようにする基板の加熱方
法を提供する事が本発明の目的である。薄膜をエピタキ
シャル成長させるために基板を加熱する時に、基板に突
起ができないように平坦性を保ったまま加熱する方法を
提供する事が本発明の他の目的である。研磨或いはエッ
チングにより基板表面に発生したダメージを除くために
基板を加熱する時に、基板に突起が発生しないようにす
る方法を提供する事が本発明の他の目的である。その他
様々な目的で酸化物超電導体単結晶基板を加熱する事が
あるが、本発明はこの時に突起の発生を抑制できる方法
を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】突起発生の原因は汚染や
変質ではない。突起生成は加熱によるＬｎＢａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-x の単結晶自身の構造変化によるものと考えられ
る。どうして構造変化がおこるのであろうか？処理の条
件は、温度や雰囲気により規定される。温度は加熱の目
的により決まってしまうので自由にできるパラメータで
はない。雰囲気ガスの圧力は自由に制御できるパラメー
タである。特定の雰囲気により突起が生成したりされな
かったりするのかもしれない。
変質ではない。突起生成は加熱によるＬｎＢａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-x の単結晶自身の構造変化によるものと考えられ
る。どうして構造変化がおこるのであろうか？処理の条
件は、温度や雰囲気により規定される。温度は加熱の目
的により決まってしまうので自由にできるパラメータで
はない。雰囲気ガスの圧力は自由に制御できるパラメー
タである。特定の雰囲気により突起が生成したりされな
かったりするのかもしれない。
【００１４】そこで加熱中の雰囲気をさまざまに変え
て、表面の突起発生の有り様を観察した。雰囲気ガス
を、不活性ガス、窒素ガス、酸素ガス、ハロゲンガス或
いはこれらの混合ガスにして、基板を加熱した。この結
果、酸素ガスを含む雰囲気で加熱すると基板表面に突起
を殆ど生成しないようにできる事を見い出した。酸素雰
囲気により突起発生を防ぐ事ができる。その他のガスは
突起抑制の上で効果がない事が分かった。
て、表面の突起発生の有り様を観察した。雰囲気ガス
を、不活性ガス、窒素ガス、酸素ガス、ハロゲンガス或
いはこれらの混合ガスにして、基板を加熱した。この結
果、酸素ガスを含む雰囲気で加熱すると基板表面に突起
を殆ど生成しないようにできる事を見い出した。酸素雰
囲気により突起発生を防ぐ事ができる。その他のガスは
突起抑制の上で効果がない事が分かった。
【００１５】さらに詳しく言えば、酸素ガスの分圧が５
０ｍＴｏｒｒ〜２００ｍＴｏｒｒの場合に突起抑制の効
果がある。５０ｍＴｏｒｒ以下では突起が発生してしま
う。２００ｍＴｏｒｒ以上でも突起発生を防ぐ事ができ
る。しかし反対に酸化の為に表面が荒れてしまうという
難点がある。酸化による表面の荒れは突起のように高い
表面の乱れではないが、数ｎｍ程度の表面の凹凸を生ず
る。平坦性が失われるので望ましくない。
０ｍＴｏｒｒ〜２００ｍＴｏｒｒの場合に突起抑制の効
果がある。５０ｍＴｏｒｒ以下では突起が発生してしま
う。２００ｍＴｏｒｒ以上でも突起発生を防ぐ事ができ
る。しかし反対に酸化の為に表面が荒れてしまうという
難点がある。酸化による表面の荒れは突起のように高い
表面の乱れではないが、数ｎｍ程度の表面の凹凸を生ず
る。平坦性が失われるので望ましくない。
【００１６】加熱による突起発生はＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-x （Ｌｎ＝Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍ）の共通の欠点であったが
本発明の方法により、Ｌｎ＝Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍの何れにつ
いても突起抑制の効果がある事が分かった。ＬｎＢａ2
Ｃｕ3 Ｏ7-x の表記において、ｘは酸素数の７からの欠
損数を意味する。電気的特性はｘによって異なる。ｘは
当然１より小さい。
7-x （Ｌｎ＝Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍ）の共通の欠点であったが
本発明の方法により、Ｌｎ＝Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍの何れにつ
いても突起抑制の効果がある事が分かった。ＬｎＢａ2
Ｃｕ3 Ｏ7-x の表記において、ｘは酸素数の７からの欠
損数を意味する。電気的特性はｘによって異なる。ｘは
当然１より小さい。
【００１７】
【作用】ＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x は、結晶中に含まれる
酸素の量により、ｘが０から１の値を取る。ｘ＝０の
時、酸素は７である。ｘ＝１の時酸素は６である。酸素
の少ないもの、つまりｘが１に近いものは、酸素ガス中
で加熱すると酸素を吸収してｘの値が減少する。ｘが０
に近いものでは、酸素ガスのない雰囲気中、たとえば真
空中や不活性ガス中で加熱すると、酸素を放出してｘの
値は増加する。現在得られている大型の単結晶は、高温
で成長されるため十分酸素が入っておらず、０．３≦ｘ
≦１である。
酸素の量により、ｘが０から１の値を取る。ｘ＝０の
時、酸素は７である。ｘ＝１の時酸素は６である。酸素
の少ないもの、つまりｘが１に近いものは、酸素ガス中
で加熱すると酸素を吸収してｘの値が減少する。ｘが０
に近いものでは、酸素ガスのない雰囲気中、たとえば真
空中や不活性ガス中で加熱すると、酸素を放出してｘの
値は増加する。現在得られている大型の単結晶は、高温
で成長されるため十分酸素が入っておらず、０．３≦ｘ
≦１である。
【００１８】したがって酸素ガス中で加熱すれば、酸素
を吸収して結晶の組成が変化すると思われる。組成の変
化が起これば、結晶の表面は荒れてしまうと考えられ
る。真空中で加熱すると組成の変化はないと思われる。
１０-6Ｔｏｒｒ程度の真空中で４００℃程度に加熱した
場合には、組成の変化や結晶の分解は発生しないはずで
ある。しかし結晶の表面においては、結晶が不完全であ
るために、このような低温でも表面付近の結晶が分解
し、表面に組成の異なる部分が突起として生じているも
のと思われる。
を吸収して結晶の組成が変化すると思われる。組成の変
化が起これば、結晶の表面は荒れてしまうと考えられ
る。真空中で加熱すると組成の変化はないと思われる。
１０-6Ｔｏｒｒ程度の真空中で４００℃程度に加熱した
場合には、組成の変化や結晶の分解は発生しないはずで
ある。しかし結晶の表面においては、結晶が不完全であ
るために、このような低温でも表面付近の結晶が分解
し、表面に組成の異なる部分が突起として生じているも
のと思われる。
【００１９】つまり結晶表面においては、結晶が不完全
であるために低い温度でも表面の酸素が抜けて結晶表面
に組成の異なる突起が発生していると考えられる。そこ
で、酸素ガスを雰囲気としてこの中で、酸化物超電導体
を加熱する。雰囲気中の酸素によって、結晶表面の酸素
の抜けを抑制できる。酸素が抜けないと突起が発生しな
い。
であるために低い温度でも表面の酸素が抜けて結晶表面
に組成の異なる突起が発生していると考えられる。そこ
で、酸素ガスを雰囲気としてこの中で、酸化物超電導体
を加熱する。雰囲気中の酸素によって、結晶表面の酸素
の抜けを抑制できる。酸素が抜けないと突起が発生しな
い。
【００２０】こうして突起発生の原因が分かる。これま
で酸化物超電導体の薄膜を作製する場合、基板にはＭｇ
ＯやＳｒＴｉＯ3 の単結晶が使用され、これを真空中で
加熱していた。例えば通常のスパッタのように１０-6〜
１０-5Ｔｏｒｒの真空にしていた。このような真空では
なく、酸素を入れて酸素ガスの分圧を５０ｍＴｏｒｒ
（６．６Ｐａ）〜２００ｍＴｏｒｒ（２６．６Ｐａ）に
する。
で酸化物超電導体の薄膜を作製する場合、基板にはＭｇ
ＯやＳｒＴｉＯ3 の単結晶が使用され、これを真空中で
加熱していた。例えば通常のスパッタのように１０-6〜
１０-5Ｔｏｒｒの真空にしていた。このような真空では
なく、酸素を入れて酸素ガスの分圧を５０ｍＴｏｒｒ
（６．６Ｐａ）〜２００ｍＴｏｒｒ（２６．６Ｐａ）に
する。
【００２１】酸素を含む雰囲気下で加熱するので、結晶
構造から酸素が抜けない、為に酸素抜けによって発生し
ていた突起が発生しなくなる。この様に、本発明は適当
な圧力の酸素を導入する事により、４００℃〜８００℃
の高温に加熱しても突起が発生しないようにすることが
できる。
構造から酸素が抜けない、為に酸素抜けによって発生し
ていた突起が発生しなくなる。この様に、本発明は適当
な圧力の酸素を導入する事により、４００℃〜８００℃
の高温に加熱しても突起が発生しないようにすることが
できる。
【００２２】従来は１０-6から１０-5Ｔ０ｒｒの真空で
加熱していたのであるから、５０ｍＴｏｒｒの酸素圧で
加熱するというのは常識に著しく反する訳である。その
ような酸化雰囲気で加熱すると、結晶が酸化されるかも
しれないという危惧があるので、従来は真空で加熱して
いた。しかし５０ｍＴｏｒｒの酸素では試料が酸化され
ないという事を確かめている。むしろ反対に、５０ｍＴ
ｏｒｒ以下であれば酸素抜けの為に突起が生ずるという
事も確かめた。
加熱していたのであるから、５０ｍＴｏｒｒの酸素圧で
加熱するというのは常識に著しく反する訳である。その
ような酸化雰囲気で加熱すると、結晶が酸化されるかも
しれないという危惧があるので、従来は真空で加熱して
いた。しかし５０ｍＴｏｒｒの酸素では試料が酸化され
ないという事を確かめている。むしろ反対に、５０ｍＴ
ｏｒｒ以下であれば酸素抜けの為に突起が生ずるという
事も確かめた。
【００２３】反対に、１気圧の酸素（７６０Ｔｏｒｒ）
雰囲気中で加熱すると、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 結晶は酸
化され、酸化による格子歪みが現れる。表面も荒れてし
まう。１０００ｍＴｏｒｒ程度までは、突起発生を防ぎ
つつ、酸化も著しくない事が分かる。しかし２００ｍＴ
ｏｒｒ〜１０００ｍＴｏｒｒにおいて表面の酸化が徐々
に現れてくる。従って、ＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x は５０
ｍＴｏｒｒ〜２００ｍＴｏｒｒの酸素分圧で加熱するの
が最も良い。
雰囲気中で加熱すると、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 結晶は酸
化され、酸化による格子歪みが現れる。表面も荒れてし
まう。１０００ｍＴｏｒｒ程度までは、突起発生を防ぎ
つつ、酸化も著しくない事が分かる。しかし２００ｍＴ
ｏｒｒ〜１０００ｍＴｏｒｒにおいて表面の酸化が徐々
に現れてくる。従って、ＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x は５０
ｍＴｏｒｒ〜２００ｍＴｏｒｒの酸素分圧で加熱するの
が最も良い。
【００２４】
［実施例：ダメージからの回復のための加熱］平坦に
研磨したＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の単結晶をイオンエッチ
ングした。エッチングによるダメージのために、ＲＨＥ
ＥＤ（反射高速電子線回折）パターンが消える。つまり
表面の結晶構造がランダムに乱れているという事を意味
する。これによるダメージを除くために試料を真空容器
に入れて加熱する。
研磨したＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の単結晶をイオンエッチ
ングした。エッチングによるダメージのために、ＲＨＥ
ＥＤ（反射高速電子線回折）パターンが消える。つまり
表面の結晶構造がランダムに乱れているという事を意味
する。これによるダメージを除くために試料を真空容器
に入れて加熱する。
【００２５】加熱の際、一つのＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 単
結晶（Ａ試料）は本発明の思想に従い、１００ｍＴｏｒ
ｒの酸素ガス雰囲気中で５００℃まで加熱した。もう一
つのＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x （Ｂ試料）は、従来の思想に
従い、真空中（１０-6〜１０-5Ｔｏｒｒ）で、５００℃
まで加熱した。この後冷却し容器から取り出す。ＲＨＥ
ＥＤを行うと、Ａ試料、Ｂ試料ともにストリーク状のＲ
ＨＥＥＤパターンが出現する。これは表面の結晶性が回
復した事を意味する。この点ではＡ、Ｂ試料ともに変わ
らない。
結晶（Ａ試料）は本発明の思想に従い、１００ｍＴｏｒ
ｒの酸素ガス雰囲気中で５００℃まで加熱した。もう一
つのＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x （Ｂ試料）は、従来の思想に
従い、真空中（１０-6〜１０-5Ｔｏｒｒ）で、５００℃
まで加熱した。この後冷却し容器から取り出す。ＲＨＥ
ＥＤを行うと、Ａ試料、Ｂ試料ともにストリーク状のＲ
ＨＥＥＤパターンが出現する。これは表面の結晶性が回
復した事を意味する。この点ではＡ、Ｂ試料ともに変わ
らない。
【００２６】しかし、表面の結晶性が回復しても平坦で
あるとは限らない。そこで試料の表面をＡＦＭ（原子間
力顕微鏡）によって観察した。この結果を図１（Ｂ試
料）と図２（Ａ試料）に示す。図１（ａ）において、試
料の３μｍ平方の表面の高さをＸ方向に連続する線によ
って示している。Ｙ方向には３μｍの間隔を５０の幅に
分割し、６０ｎｍ毎のデータを示す。縦軸は高さを示
す。
あるとは限らない。そこで試料の表面をＡＦＭ（原子間
力顕微鏡）によって観察した。この結果を図１（Ｂ試
料）と図２（Ａ試料）に示す。図１（ａ）において、試
料の３μｍ平方の表面の高さをＸ方向に連続する線によ
って示している。Ｙ方向には３μｍの間隔を５０の幅に
分割し、６０ｎｍ毎のデータを示す。縦軸は高さを示
す。
【００２７】図１（ｂ）は矢印をした線についての断面
の高さを示す。真空中で加熱したＢ試料は図１（ａ）に
示すように、一様に数多くの突起を持つ。突起の幅は、
６０ｎｍ以下のものもあるし、６０ｎｍ以上のもの（前
後２本の線にまたがっている）もある。高さは、１０μ
ｍ〜３０μｍの程度である。かなり高い突起である。ま
た数も多い。図１（ｂ）の断面図においても、突起が７
つ出現している。かなりの頻度で突起ができるというこ
とである。この様に同じ試料でも真空中で加熱すると表
面に背の高い数多くの突起が出現する。
の高さを示す。真空中で加熱したＢ試料は図１（ａ）に
示すように、一様に数多くの突起を持つ。突起の幅は、
６０ｎｍ以下のものもあるし、６０ｎｍ以上のもの（前
後２本の線にまたがっている）もある。高さは、１０μ
ｍ〜３０μｍの程度である。かなり高い突起である。ま
た数も多い。図１（ｂ）の断面図においても、突起が７
つ出現している。かなりの頻度で突起ができるというこ
とである。この様に同じ試料でも真空中で加熱すると表
面に背の高い数多くの突起が出現する。
【００２８】これに反して本発明の思想により、１００
ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気で加熱したものは、図２に示す
ように表面は極めて平坦である。図２（ａ）は３μｍ×
３μｍの広さにおいて、突起と言えるようなものは一つ
もない。図２（ｂ）は矢印の部分の断面図であるが、表
面の乱れは全くない。極めて平坦、平滑な面である。そ
の他の条件が全く同じ２つの試料について、Ａ試料（本
発明）は酸素雰囲気で、Ｂ試料（従来例）は真空中で加
熱（５００℃）したのであるから、表面状態の違いは、
酸素の有無のみによっている事が明らかである。
ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気で加熱したものは、図２に示す
ように表面は極めて平坦である。図２（ａ）は３μｍ×
３μｍの広さにおいて、突起と言えるようなものは一つ
もない。図２（ｂ）は矢印の部分の断面図であるが、表
面の乱れは全くない。極めて平坦、平滑な面である。そ
の他の条件が全く同じ２つの試料について、Ａ試料（本
発明）は酸素雰囲気で、Ｂ試料（従来例）は真空中で加
熱（５００℃）したのであるから、表面状態の違いは、
酸素の有無のみによっている事が明らかである。
【００２９】［実施例（エピタキシャル成長を行うた
めの加熱）］ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の単結晶の基板の上
に、スパッタ法により単結晶薄膜をエピタキシャル成長
させた。エピタキシャルのために加熱するので突起発生
の可能性がある。本発明の方法（酸素雰囲気で加熱）で
作った試料をＣ、従来法（真空中で加熱）で作った試料
をＤとする。
めの加熱）］ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の単結晶の基板の上
に、スパッタ法により単結晶薄膜をエピタキシャル成長
させた。エピタキシャルのために加熱するので突起発生
の可能性がある。本発明の方法（酸素雰囲気で加熱）で
作った試料をＣ、従来法（真空中で加熱）で作った試料
をＤとする。
【００３０】図３は従来法による試料Ｄの成膜工程を示
す。横軸は時間である。チャンバ内は真空（１０-6Ｔｏ
ｒｒ）である。昇温過程１、スパッタ過程２、降温（冷
却）過程３よりなる簡単な工程である。６５０℃の温度
に維持しここでスパッタを行っている。スパッタを開始
する直前に、酸素ガス９０％、アルゴンガス１０％から
なるガスを導入し、全圧を２００ｍＴｏｒｒにしてい
る。これで酸化物超電導材料よりなるターゲットを叩い
ている。
す。横軸は時間である。チャンバ内は真空（１０-6Ｔｏ
ｒｒ）である。昇温過程１、スパッタ過程２、降温（冷
却）過程３よりなる簡単な工程である。６５０℃の温度
に維持しここでスパッタを行っている。スパッタを開始
する直前に、酸素ガス９０％、アルゴンガス１０％から
なるガスを導入し、全圧を２００ｍＴｏｒｒにしてい
る。これで酸化物超電導材料よりなるターゲットを叩い
ている。
【００３１】図４は本発明の方法による試料Ｃの成膜工
程を示す。昇温過程１、スパッタ過程２、降温過程（冷
却）３よりなる温度プロフィルは図３と同様である。６
５０℃でスパッタする点も同じである。スパッタのター
ゲットはＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の多結晶である。違うの
は昇温中のチャンバの雰囲気である。酸素ガス９０％、
アルゴンガス１０％の混合ガスを雰囲気ガスとしてい
る。圧力は１００ｍＴｏｒｒである。酸素分圧は９０ｍ
Ｔｏｒｒである。昇温、スパッタ、降温の全過程におい
て雰囲気ガスは同じである。酸素だけにせずアルゴンも
含ませるのはスパッタ過程でアルゴンガスが必要だから
である。酸素＋アルゴンの雰囲気を用いると、スパッタ
過程で雰囲気ガスの組成を変化させる必要がない。工程
切り換えを円滑に行うことができる。
程を示す。昇温過程１、スパッタ過程２、降温過程（冷
却）３よりなる温度プロフィルは図３と同様である。６
５０℃でスパッタする点も同じである。スパッタのター
ゲットはＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の多結晶である。違うの
は昇温中のチャンバの雰囲気である。酸素ガス９０％、
アルゴンガス１０％の混合ガスを雰囲気ガスとしてい
る。圧力は１００ｍＴｏｒｒである。酸素分圧は９０ｍ
Ｔｏｒｒである。昇温、スパッタ、降温の全過程におい
て雰囲気ガスは同じである。酸素だけにせずアルゴンも
含ませるのはスパッタ過程でアルゴンガスが必要だから
である。酸素＋アルゴンの雰囲気を用いると、スパッタ
過程で雰囲気ガスの組成を変化させる必要がない。工程
切り換えを円滑に行うことができる。
【００３２】酸素の抜けを防ぎ、突起を抑制するのは酸
素の分圧である。その他のガスの分圧は突起抑制につい
ては無関係である。他のガスの存在が突起発生を促進す
るという事もない。であるからその他のガスは自在に雰
囲気ガスに含ませることができる。
素の分圧である。その他のガスの分圧は突起抑制につい
ては無関係である。他のガスの存在が突起発生を促進す
るという事もない。であるからその他のガスは自在に雰
囲気ガスに含ませることができる。
【００３３】図５は、従来法のよる試料Ｄの薄膜表面の
ＡＦＭ測定結果である。３μｍ×３μｍの広さについて
の測定である。Ｘ方向の断面について連続線により高さ
を示す。これもＹ方向に５０本程度の線が並んでいる。
縦軸は表面の高さである。著しく高い突起が多数生成さ
れている事が分かる。５０μｍ〜９０μｍの程度の高い
突起が現れている。７０μｍ程度の大きい突起が数多く
ある。図１（Ｂ試料：基板自体））と比べて突起の高さ
が高くなり、また幅も太くなっている。前後の幾つかの
線に渡って突起になる場合が多い。基板の場合よりも背
が高いのは、昇温する温度が高いためであろうと考えら
れる。この様な高い突起があると、接合の境界に多くの
欠陥ができ、良好な性質の接合を作る事ができない。
ＡＦＭ測定結果である。３μｍ×３μｍの広さについて
の測定である。Ｘ方向の断面について連続線により高さ
を示す。これもＹ方向に５０本程度の線が並んでいる。
縦軸は表面の高さである。著しく高い突起が多数生成さ
れている事が分かる。５０μｍ〜９０μｍの程度の高い
突起が現れている。７０μｍ程度の大きい突起が数多く
ある。図１（Ｂ試料：基板自体））と比べて突起の高さ
が高くなり、また幅も太くなっている。前後の幾つかの
線に渡って突起になる場合が多い。基板の場合よりも背
が高いのは、昇温する温度が高いためであろうと考えら
れる。この様な高い突起があると、接合の境界に多くの
欠陥ができ、良好な性質の接合を作る事ができない。
【００３４】突起の密度は図１の場合よりも少ない。こ
れは複数の突起が一つに統合されてさらに大きく成長す
るためであろうと思われる。図５（ｂ）は一つの断面を
示すが、これは高い４つの突起を持つ。６０μｍ程度の
突起を持つ。図６は本発明の方法により作ったエピタキ
シャル薄膜の表面形状のＡＦＭの結果を示す。図６
（ａ）は３μｍ×３μｍ平方の表面高さを、（ｂ）は断
面図を示す。表面高さの差は５ｎｍ以下である。表面が
全く平坦である事が良く分かる。図２（試料Ａ）に比べ
てもより平滑になっている。試料Ｃと試料Ｄの違いは昇
温中に酸素を雰囲気に入れているかいないかだけの違い
である。酸素雰囲気が昇温中に発生する突起の生成を効
果的に抑制し、平坦性に優れた薄膜を作り出す事ができ
るという事が分かる。
れは複数の突起が一つに統合されてさらに大きく成長す
るためであろうと思われる。図５（ｂ）は一つの断面を
示すが、これは高い４つの突起を持つ。６０μｍ程度の
突起を持つ。図６は本発明の方法により作ったエピタキ
シャル薄膜の表面形状のＡＦＭの結果を示す。図６
（ａ）は３μｍ×３μｍ平方の表面高さを、（ｂ）は断
面図を示す。表面高さの差は５ｎｍ以下である。表面が
全く平坦である事が良く分かる。図２（試料Ａ）に比べ
てもより平滑になっている。試料Ｃと試料Ｄの違いは昇
温中に酸素を雰囲気に入れているかいないかだけの違い
である。酸素雰囲気が昇温中に発生する突起の生成を効
果的に抑制し、平坦性に優れた薄膜を作り出す事ができ
るという事が分かる。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、ＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 単結
晶を加熱する時に表面に突起が発生するのを効果的に防
止することができる。ダメージを取るための熱処理にお
いて本発明を適用すると、基板の表面に突起が生成され
ない。平坦平滑な表面を得る事ができる。またＬｎＢａ
2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の基板の上に薄膜をエピタキシャル成長
させる時も加熱する必要があるが、本発明は基板、薄膜
の上に突起ができるのを防ぐ事ができる。薄膜の表面に
凹凸がない。極めて平坦で平滑な優れた薄膜を製作する
事ができる。この薄膜を用いて特性の良い接合を作る事
ができる。
晶を加熱する時に表面に突起が発生するのを効果的に防
止することができる。ダメージを取るための熱処理にお
いて本発明を適用すると、基板の表面に突起が生成され
ない。平坦平滑な表面を得る事ができる。またＬｎＢａ
2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の基板の上に薄膜をエピタキシャル成長
させる時も加熱する必要があるが、本発明は基板、薄膜
の上に突起ができるのを防ぐ事ができる。薄膜の表面に
凹凸がない。極めて平坦で平滑な優れた薄膜を製作する
事ができる。この薄膜を用いて特性の良い接合を作る事
ができる。
【図１】ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 単結晶基板のイオンエッ
チングによるダメージを除くために、従来法に従い真空
中で単結晶を５００℃に加熱した後、基板表面をＡＦＭ
で観察した測定結果。図１（ａ）は３μｍ×３μｍの平
面での基板表面高さを一定間隔毎に連続線で示すライン
プロットによる斜視図。図１（ｂ）は矢印で示す面の断
面図。横軸は一端からの距離、縦軸は表面の高さであ
る。
チングによるダメージを除くために、従来法に従い真空
中で単結晶を５００℃に加熱した後、基板表面をＡＦＭ
で観察した測定結果。図１（ａ）は３μｍ×３μｍの平
面での基板表面高さを一定間隔毎に連続線で示すライン
プロットによる斜視図。図１（ｂ）は矢印で示す面の断
面図。横軸は一端からの距離、縦軸は表面の高さであ
る。
【図２】ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 単結晶基板のイオンエッ
チングによるダメージを除くために、本発明に従い酸素
１００ｍＴｏｒｒの雰囲気で単結晶を５００℃に加熱し
た後、基板表面をＡＦＭで観察した測定結果。図２
（ａ）は３μｍ×３μｍの平面での基板表面高さを一定
間隔毎に連続線で示すラインプロットによる斜視図。図
２（ｂ）は矢印で示す面の断面図。横軸は一端からの距
離、縦軸は表面の高さである。
チングによるダメージを除くために、本発明に従い酸素
１００ｍＴｏｒｒの雰囲気で単結晶を５００℃に加熱し
た後、基板表面をＡＦＭで観察した測定結果。図２
（ａ）は３μｍ×３μｍの平面での基板表面高さを一定
間隔毎に連続線で示すラインプロットによる斜視図。図
２（ｂ）は矢印で示す面の断面図。横軸は一端からの距
離、縦軸は表面の高さである。
【図３】従来法に従い、１０-6Ｔｏｒｒの真空中でＹＢ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 単結晶基板の上に、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-x 薄膜をスパッタ法によって成長させる場合における
温度の時間変化を示すグラフ。
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 単結晶基板の上に、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-x 薄膜をスパッタ法によって成長させる場合における
温度の時間変化を示すグラフ。
【図４】本発明に従い、９０ｍＴｏｒｒの酸素分圧を有
する雰囲気においてＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 単結晶基板の
上に、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 薄膜をスパッタ法によって
成長させる場合における温度の時間変化を示すグラフ。
する雰囲気においてＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 単結晶基板の
上に、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 薄膜をスパッタ法によって
成長させる場合における温度の時間変化を示すグラフ。
【図５】ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 単結晶基板を従来法に従
い真空中（１０-6Ｔｏｒｒ）において加熱し、ＹＢａ2
Ｃｕ3 Ｏ7-x ターゲットを用いたスパッタ法により、基
板の上にＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の薄膜（Ｄ試料）を形成
し、薄膜の表面をＡＦＭによって観察した結果を示す
図。図５（ａ）が３μｍ×３μｍの平面での表面の高さ
の線図。図５（ｂ）が矢印で示した断面部分の高さ分布
図。
い真空中（１０-6Ｔｏｒｒ）において加熱し、ＹＢａ2
Ｃｕ3 Ｏ7-x ターゲットを用いたスパッタ法により、基
板の上にＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の薄膜（Ｄ試料）を形成
し、薄膜の表面をＡＦＭによって観察した結果を示す
図。図５（ａ）が３μｍ×３μｍの平面での表面の高さ
の線図。図５（ｂ）が矢印で示した断面部分の高さ分布
図。
【図６】ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 単結晶基板を本発明に従
い９０ｍＴｏｒｒの酸素分圧の雰囲気で加熱し、ＹＢａ
2 Ｃｕ3 Ｏ7-x ターゲットを用いたスパッタ法により、
基板の上にＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の薄膜（Ｃ試料）を形
成し、薄膜の表面をＡＦＭによって観察した結果を示す
図。図６（ａ）が３μｍ×３μｍの平面での表面の高さ
の線図。図６（ｂ）が矢印で示した断面部分の高さ分布
図。
い９０ｍＴｏｒｒの酸素分圧の雰囲気で加熱し、ＹＢａ
2 Ｃｕ3 Ｏ7-x ターゲットを用いたスパッタ法により、
基板の上にＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の薄膜（Ｃ試料）を形
成し、薄膜の表面をＡＦＭによって観察した結果を示す
図。図６（ａ）が３μｍ×３μｍの平面での表面の高さ
の線図。図６（ｂ）が矢印で示した断面部分の高さ分布
図。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年８月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】図１（ｂ）は矢印をした線についての断面
の高さを示す。真空中で加熱したＢ試料は図１（ａ）に
示すように、一様に数多くの突起を持つ。突起の幅は、
６０ｎｍ以下のものもあるし、６０ｎｍ以上のもの（前
後２本の線にまたがっている）もある。高さは、１０ｎ
ｍ〜３０ｎｍの程度である。かなり高い突起である。ま
た数も多い。図１（ｂ）の断面図においても、突起が７
つ出現している。かなりの頻度で突起ができるというこ
とである。この様に同じ試料でも真空中で加熱すると表
面に背の高い数多くの突起が出現する。
の高さを示す。真空中で加熱したＢ試料は図１（ａ）に
示すように、一様に数多くの突起を持つ。突起の幅は、
６０ｎｍ以下のものもあるし、６０ｎｍ以上のもの（前
後２本の線にまたがっている）もある。高さは、１０ｎ
ｍ〜３０ｎｍの程度である。かなり高い突起である。ま
た数も多い。図１（ｂ）の断面図においても、突起が７
つ出現している。かなりの頻度で突起ができるというこ
とである。この様に同じ試料でも真空中で加熱すると表
面に背の高い数多くの突起が出現する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】図５は、従来法のよる試料Ｄの薄膜表面の
ＡＦＭ測定結果である。３μｍ×３μｍの広さについて
の測定である。Ｘ方向の断面について連続線により高さ
を示す。これもＹ方向に５０本程度の線が並んでいる。
縦軸は表面の高さである。著しく高い突起が多数生成さ
れている事が分かる。５０ｎｍ〜９０ｎｍの程度の高い
突起が現れている。７０ｎｍ程度の大きい突起が数多く
ある。図１（Ｂ試料：基板自体））と比べて突起の高さ
が高くなり、また幅も太くなっている。前後の幾つかの
線に渡って突起になる場合が多い。基板の場合よりも背
が高いのは、昇温する温度が高いためであろうと考えら
れる。この様な高い突起があると、接合の境界に多くの
欠陥ができ、良好な性質の接合を作る事ができない。
ＡＦＭ測定結果である。３μｍ×３μｍの広さについて
の測定である。Ｘ方向の断面について連続線により高さ
を示す。これもＹ方向に５０本程度の線が並んでいる。
縦軸は表面の高さである。著しく高い突起が多数生成さ
れている事が分かる。５０ｎｍ〜９０ｎｍの程度の高い
突起が現れている。７０ｎｍ程度の大きい突起が数多く
ある。図１（Ｂ試料：基板自体））と比べて突起の高さ
が高くなり、また幅も太くなっている。前後の幾つかの
線に渡って突起になる場合が多い。基板の場合よりも背
が高いのは、昇温する温度が高いためであろうと考えら
れる。この様な高い突起があると、接合の境界に多くの
欠陥ができ、良好な性質の接合を作る事ができない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３４】突起の密度は図１の場合よりも少ない。こ
れは複数の突起が一つに統合されてさらに大きく成長す
るためであろうと思われる。図５（ｂ）は一つの断面を
示すが、これは高い４つの突起を持つ。６０ｎｍ程度の
突起を持つ。図６は本発明の方法により作ったエピタキ
シャル薄膜の表面形状のＡＦＭの結果を示す。図６
（ａ）は３μｍ×３μｍ平方の表面高さを、（ｂ）は断
面図を示す。表面高さの差は５ｎｍ以下である。表面が
全く平坦である事が良く分かる。図２（試料Ａ）に比べ
てもより平滑になっている。試料Ｃと試料Ｄの違いは昇
温中に酸素を雰囲気に入れているかいないかだけの違い
である。酸素雰囲気が昇温中に発生する突起の生成を効
果的に抑制し、平坦性に優れた薄膜を作り出す事ができ
るという事が分かる。
れは複数の突起が一つに統合されてさらに大きく成長す
るためであろうと思われる。図５（ｂ）は一つの断面を
示すが、これは高い４つの突起を持つ。６０ｎｍ程度の
突起を持つ。図６は本発明の方法により作ったエピタキ
シャル薄膜の表面形状のＡＦＭの結果を示す。図６
（ａ）は３μｍ×３μｍ平方の表面高さを、（ｂ）は断
面図を示す。表面高さの差は５ｎｍ以下である。表面が
全く平坦である事が良く分かる。図２（試料Ａ）に比べ
てもより平滑になっている。試料Ｃと試料Ｄの違いは昇
温中に酸素を雰囲気に入れているかいないかだけの違い
である。酸素雰囲気が昇温中に発生する突起の生成を効
果的に抑制し、平坦性に優れた薄膜を作り出す事ができ
るという事が分かる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 昌也 東京都江東区東雲一丁目14番３号財団法人 国際超電導産業技術研究センタ−超電導工 学研究所内 (72)発明者 福家 浩之 東京都江東区東雲一丁目14番３号財団法人 国際超電導産業技術研究センタ−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14番３号財団法人 国際超電導産業技術研究センタ−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14番３号財団法人 国際超電導産業技術研究センタ−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14番３号財団法人 国際超電導産業技術研究センタ−超電導工 学研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 銅系酸化物超電導体ＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-x （Ｌｎ＝Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍ；０．３≦ｘ≦１．０）単
結晶を４００℃以上に加熱する際に、５０ｍＴｏｒｒ〜
２００ｍＴｏｒｒの酸素分圧を含む雰囲気において加熱
するようにした事を特徴とするＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x
単結晶基板の表面処理方法。 - 【請求項２】 表面にダメージを受けたＬｎＢａ2 Ｃｕ
3 Ｏ7-x （Ｌｎ＝Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍ；０．３≦ｘ≦１．
０）単結晶を、５０ｍＴｏｒｒ〜２００ｍＴｏｒｒの酸
素ガス分圧を含む雰囲気の中で、４００℃〜８００℃に
加熱する事により表面ダメージを回復する事を特徴とす
る。ＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 単結晶基板の表面処理方
法。 - 【請求項３】 酸化物超電導体ＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x
（Ｌｎ＝Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍ；０．３≦ｘ≦１．０）単結晶
の上に、ＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の薄膜をエピタキシャ
ル成長させる際に、５０ｍＴｏｒｒ〜２００ｍＴｏｒｒ
の酸素ガス分圧を含む雰囲気の中で、４００℃〜８００
℃に加熱した後、前記薄膜を堆積するようにした事を特
徴とするＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x 単結晶基板の表面処理
方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24062294A JP3245506B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | ＬｎＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 単結晶基板の表面処理方法 |
| DE69505617T DE69505617T2 (de) | 1994-09-07 | 1995-08-30 | Oberflächenbehandlung eines Einkristalls aus LnBa2Cu3O7-x-Oxid |
| EP95306030A EP0701009B1 (en) | 1994-09-07 | 1995-08-30 | Surface treatment of an oxide LnBa2Cu3O7-x single crystal |
| US08/524,490 US5728214A (en) | 1994-09-07 | 1995-09-06 | Surface treatment of an oxide LNBA2CU307-X single crystal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24062294A JP3245506B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | ＬｎＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 単結晶基板の表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0873298A true JPH0873298A (ja) | 1996-03-19 |
| JP3245506B2 JP3245506B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=17062239
Family Applications (1)
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