JPH10139595A - Ｙｂｃｏ薄膜の製造方法およびｙｂｃｏ薄膜被覆体 - Google Patents
Ｙｂｃｏ薄膜の製造方法およびｙｂｃｏ薄膜被覆体Info
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- JPH10139595A JPH10139595A JP29475896A JP29475896A JPH10139595A JP H10139595 A JPH10139595 A JP H10139595A JP 29475896 A JP29475896 A JP 29475896A JP 29475896 A JP29475896 A JP 29475896A JP H10139595 A JPH10139595 A JP H10139595A
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- ybco
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- axis
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Abstract
(57)【要約】
【課題】基板面に垂直にｃ軸が配向した、結晶粒界の少
ない酸化物超伝導体ＹＢＣＯ薄膜の製造方法およびＹＢ
ＣＯ薄膜被覆体の提供。 【解決手段】（１）面方位｛１１０｝のＭｇＯ単結晶基
板を６５０℃以上に加熱して、その基板上に酸化物超伝
導体ＹＢＣＯを成膜する方法を含むＹＢＣＯ薄膜の製造
方法。 （２）面方位｛１１０｝のＭｇＯ単結晶基板上にｃ軸が
基板面に垂直な酸化物超伝導体ＹＢＣＯの薄膜を備える
ＹＢＣＯ薄膜被覆体。
ない酸化物超伝導体ＹＢＣＯ薄膜の製造方法およびＹＢ
ＣＯ薄膜被覆体の提供。 【解決手段】（１）面方位｛１１０｝のＭｇＯ単結晶基
板を６５０℃以上に加熱して、その基板上に酸化物超伝
導体ＹＢＣＯを成膜する方法を含むＹＢＣＯ薄膜の製造
方法。 （２）面方位｛１１０｝のＭｇＯ単結晶基板上にｃ軸が
基板面に垂直な酸化物超伝導体ＹＢＣＯの薄膜を備える
ＹＢＣＯ薄膜被覆体。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超伝導デバイス、
ＳＱＵＩＤ、フィルタ等に使用される酸化物超伝導体Ｙ
ＢＣＯの薄膜の製造方法およびＹＢＣＯ薄膜被覆体に関
する。
ＳＱＵＩＤ、フィルタ等に使用される酸化物超伝導体Ｙ
ＢＣＯの薄膜の製造方法およびＹＢＣＯ薄膜被覆体に関
する。
【０００２】
【従来の技術】立方晶の結晶構造をとるＭｇＯの単結晶
基板は酸化物超伝導薄膜、誘電体薄膜等の成膜用基板と
して広く使用されている。特に近年では、誘電率が小さ
く、かつ熱膨張係数が酸化物超伝導体に近いなどの特徴
から、酸化物超伝導体ＹＢＣＯの高周波デバイス用薄膜
の成膜基板としてもっとも広く使用されている。
基板は酸化物超伝導薄膜、誘電体薄膜等の成膜用基板と
して広く使用されている。特に近年では、誘電率が小さ
く、かつ熱膨張係数が酸化物超伝導体に近いなどの特徴
から、酸化物超伝導体ＹＢＣＯの高周波デバイス用薄膜
の成膜基板としてもっとも広く使用されている。
【０００３】このうち、通常使用されている基板はＭｇ
Ｏの｛１００｝面を基板面とする基板である。このよう
な基板を「面方位｛１００｝のＭｇＯ単結晶基板」とい
う。本明細書において、特定の面を表示する場合には、
（１００）等のように丸カッコを用い、｛１００｝のよ
うに｛｝カッコを用いる場合には、等価な面を全て含む
ことを表示する。たとえば立方晶においては、｛１０
０｝は、（１００）、（０１０）、（-１ ０ ０）等を
全て含むことを意味する。
Ｏの｛１００｝面を基板面とする基板である。このよう
な基板を「面方位｛１００｝のＭｇＯ単結晶基板」とい
う。本明細書において、特定の面を表示する場合には、
（１００）等のように丸カッコを用い、｛１００｝のよ
うに｛｝カッコを用いる場合には、等価な面を全て含む
ことを表示する。たとえば立方晶においては、｛１０
０｝は、（１００）、（０１０）、（-１ ０ ０）等を
全て含むことを意味する。
【０００４】また、特定の方向を表示する場合も、（１
００）のように丸カッコを用いる。しかし、等価な方向
を全て代表する場合は、〈１００〉のような形状のカッ
コを用いる。面の場合も方向の場合も、マイナスを表す
ときは -１のように指標にマイナス符号を付ける。
００）のように丸カッコを用いる。しかし、等価な方向
を全て代表する場合は、〈１００〉のような形状のカッ
コを用いる。面の場合も方向の場合も、マイナスを表す
ときは -１のように指標にマイナス符号を付ける。
【０００５】立方晶の場合、方向（１００）を直交する
ｘｙｚ軸のｘ軸とすれば、面（１００）はｘ軸に垂直、
すなわち方向（１００）に垂直な面である。
ｘｙｚ軸のｘ軸とすれば、面（１００）はｘ軸に垂直、
すなわち方向（１００）に垂直な面である。
【０００６】ＭｇＯの結晶構造は上記したように立方晶
であり、その原子配列はサイコロ型に区分けできる。Ｍ
ｇＯの面｛１００｝はサイコロの１つの面（どの面でも
よい。６個のサイコロの面は等価であり区別できな
い。）に対応する。
であり、その原子配列はサイコロ型に区分けできる。Ｍ
ｇＯの面｛１００｝はサイコロの１つの面（どの面でも
よい。６個のサイコロの面は等価であり区別できな
い。）に対応する。
【０００７】ＹＢＣＯとは、酸化物超伝導体ＹＢａ2Ｃ
ａ3Ｏ7-X をいう。ＹＢＣＯの結晶構造は常温では正方
晶であり、その原子配列は四角柱の形に区分けできる。
ＹＢＣＯは四角柱のなかでも細長い四角柱に区分けでき
る。
ａ3Ｏ7-X をいう。ＹＢＣＯの結晶構造は常温では正方
晶であり、その原子配列は四角柱の形に区分けできる。
ＹＢＣＯは四角柱のなかでも細長い四角柱に区分けでき
る。
【０００８】文献（M.Suzuki,et.al:Adv.Supercond. vo
l.7 ('95)，p945 ）によれば、ＭｇＯ｛１００｝基板上
にｃ軸配向のＹＢＣＯ薄膜を成膜した場合、基板面内方
向に主に二つの方位を持つ薄膜の結晶粒が生成する。一
つはｃｕｂｅ−ｏｎ−ｃｕｂｅ ｇｒａｉｎｓ（以下、
「辺々対応粒」という。）であり、もう一つは４５°ｒ
ｏｔａｔｅｄ ｇｒａｉｎｓ（以下、「４５゜回転粒」
という。）である。
l.7 ('95)，p945 ）によれば、ＭｇＯ｛１００｝基板上
にｃ軸配向のＹＢＣＯ薄膜を成膜した場合、基板面内方
向に主に二つの方位を持つ薄膜の結晶粒が生成する。一
つはｃｕｂｅ−ｏｎ−ｃｕｂｅ ｇｒａｉｎｓ（以下、
「辺々対応粒」という。）であり、もう一つは４５°ｒ
ｏｔａｔｅｄ ｇｒａｉｎｓ（以下、「４５゜回転粒」
という。）である。
【０００９】ここで、“ＹＢＣＯをｃ軸配向させる”と
は、上記のＹＢＣＯの四角柱の底面をＭｇＯのサイコロ
の面に平行にのせるように、すなわち四角柱の長さ方向
（ｃ軸）をサイコロ面に垂直になるようにＹＢＣＯの薄
膜を成長させることをいう。
は、上記のＹＢＣＯの四角柱の底面をＭｇＯのサイコロ
の面に平行にのせるように、すなわち四角柱の長さ方向
（ｃ軸）をサイコロ面に垂直になるようにＹＢＣＯの薄
膜を成長させることをいう。
【００１０】上記の二つの方位とは、四角柱の底面をサ
イコロの面に平行に保ちながら、四角柱の底面の正方形
の辺をサイコロ面の正方形の辺に平行にする方位（辺々
対応粒）と、サイコロ面の正方形の対角線に四角柱の底
面の正方形の辺を平行にする方位（４５゜回転粒）の２
つの方位をさす。
イコロの面に平行に保ちながら、四角柱の底面の正方形
の辺をサイコロ面の正方形の辺に平行にする方位（辺々
対応粒）と、サイコロ面の正方形の対角線に四角柱の底
面の正方形の辺を平行にする方位（４５゜回転粒）の２
つの方位をさす。
【００１１】ＹＢＣＯの薄膜面内における結晶粒の成長
は成膜時の条件の影響を受け、成膜時に基板温度、酸素
圧が高い場合、４５°回転粒の割合が増加する。ＹＢＣ
Ｏにおいては、電流はほとんど四角柱の底面に平行に流
れ、四角柱の長さ方向には流れないので、ｃ軸配向であ
るかぎり上記２種類の結晶粒が混在しても、双方の結晶
粒ともに電流が流れる面は基板面に平行なので電流が流
れなくなることはない。しかし、薄膜に上記のような異
なった二つの結晶粒が生成すると、その境界が結晶粒界
を形成し多結晶体となる。薄膜が多結晶体になると、そ
の結晶粒界が、超伝導薄膜の応用上非常に重要な因子で
ある臨界電流密度を低下させるので、多結晶薄膜となる
ことは避けなければならない。ここで、“臨界電流密
度”とは、臨界温度以下で超伝導状態にあるＹＢＣＯに
電流を流して超伝導状態が壊れない最大の電流をいう。
は成膜時の条件の影響を受け、成膜時に基板温度、酸素
圧が高い場合、４５°回転粒の割合が増加する。ＹＢＣ
Ｏにおいては、電流はほとんど四角柱の底面に平行に流
れ、四角柱の長さ方向には流れないので、ｃ軸配向であ
るかぎり上記２種類の結晶粒が混在しても、双方の結晶
粒ともに電流が流れる面は基板面に平行なので電流が流
れなくなることはない。しかし、薄膜に上記のような異
なった二つの結晶粒が生成すると、その境界が結晶粒界
を形成し多結晶体となる。薄膜が多結晶体になると、そ
の結晶粒界が、超伝導薄膜の応用上非常に重要な因子で
ある臨界電流密度を低下させるので、多結晶薄膜となる
ことは避けなければならない。ここで、“臨界電流密
度”とは、臨界温度以下で超伝導状態にあるＹＢＣＯに
電流を流して超伝導状態が壊れない最大の電流をいう。
【００１２】成膜時に基板温度を低くすることにより、
４５°回転粒の割合を少なくすることは出来る。しか
し、成膜持に基板温度を低くすることにより基板面に垂
直な方向にａ軸が配向し（これは四角柱がサイコロ面に
横になって寝るような方位が増えることを意味する）、
超伝導特性がいちじるしく劣化する。
４５°回転粒の割合を少なくすることは出来る。しか
し、成膜持に基板温度を低くすることにより基板面に垂
直な方向にａ軸が配向し（これは四角柱がサイコロ面に
横になって寝るような方位が増えることを意味する）、
超伝導特性がいちじるしく劣化する。
【００１３】上記の文献においては、ａ軸配向を抑制し
良好な超伝導特性を得るには、基板温度を８４０℃以上
にする必要があると述べているが、その場合には、４５
°回転粒の増大、したがって結晶粒界の増大は避けられ
ない。
良好な超伝導特性を得るには、基板温度を８４０℃以上
にする必要があると述べているが、その場合には、４５
°回転粒の増大、したがって結晶粒界の増大は避けられ
ない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、酸化物超伝
導体ＹＢＣＯ薄膜の成膜において、基板面に垂直にｃ軸
が配向した結晶粒界の少ないＹＢＣＯ薄膜の製造方法お
よびＹＢＣＯ薄膜被覆体を提供することを目的とする。
導体ＹＢＣＯ薄膜の成膜において、基板面に垂直にｃ軸
が配向した結晶粒界の少ないＹＢＣＯ薄膜の製造方法お
よびＹＢＣＯ薄膜被覆体を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】図１（ａ）はＭｇＯの
（１００）面を紙面に平行にした場合、方向（０１
０）、（０１１）、（０１０）を示した図面である。
（１００）面を紙面に平行にした場合、方向（０１
０）、（０１１）、（０１０）を示した図面である。
【００１６】図１（ｂ）は、このＭｇＯの（１００）面
にＹＢＣＯ薄膜を成膜した場合にｃ軸配向した薄膜ＹＢ
ＣＯがとりうる方位関係を示す図面である。図１（ｂ）
においては、紙面に垂直な方向にＹＢＣＯのｃ軸、すな
わち（００１）方向が、右側の図および左側の図ともに
揃っている。しかし、前記したようにＹＢＣＯのａ軸お
よびｂ軸はＭｇＯの方向（００１）、（０１０）、（０
１１）、（０ １ -１）等のどの方向に対しても優先順
位なく平行になる性質を有するため、基板面内方向に辺
々対応粒（〈１００〉に平行な場合）、４５°回転粒
（〈１１０〉に平行な場合）の異なる２方位の結晶粒が
生成する。ＹＢＣＯのａ軸とｂ軸（両者は等価な軸）
が、ＭｇＯの〈１００〉に平行になる場合、および〈１
１０〉に平行になる場合の２つの場合が生じるのは、Ｍ
ｇＯとＹＢＣＯでの結晶配列その他の性質に由来する。
本発明者は、上記の性質について綿密な考察をつき詰
めていった結果、つぎのような考えに到達することがで
きた。
にＹＢＣＯ薄膜を成膜した場合にｃ軸配向した薄膜ＹＢ
ＣＯがとりうる方位関係を示す図面である。図１（ｂ）
においては、紙面に垂直な方向にＹＢＣＯのｃ軸、すな
わち（００１）方向が、右側の図および左側の図ともに
揃っている。しかし、前記したようにＹＢＣＯのａ軸お
よびｂ軸はＭｇＯの方向（００１）、（０１０）、（０
１１）、（０ １ -１）等のどの方向に対しても優先順
位なく平行になる性質を有するため、基板面内方向に辺
々対応粒（〈１００〉に平行な場合）、４５°回転粒
（〈１１０〉に平行な場合）の異なる２方位の結晶粒が
生成する。ＹＢＣＯのａ軸とｂ軸（両者は等価な軸）
が、ＭｇＯの〈１００〉に平行になる場合、および〈１
１０〉に平行になる場合の２つの場合が生じるのは、Ｍ
ｇＯとＹＢＣＯでの結晶配列その他の性質に由来する。
本発明者は、上記の性質について綿密な考察をつき詰
めていった結果、つぎのような考えに到達することがで
きた。
【００１７】１種類の結晶方位のみのＹＢＣＯ薄膜を作
製するためには、“ＹＢＣＯのａ軸およびｂ軸が平行に
なるＭｇＯの方向を直交する２軸に持つ面”を基板面と
して成膜すればよい。そのような面は｛１１０｝であ
る。
製するためには、“ＹＢＣＯのａ軸およびｂ軸が平行に
なるＭｇＯの方向を直交する２軸に持つ面”を基板面と
して成膜すればよい。そのような面は｛１１０｝であ
る。
【００１８】図２は、ＭｇＯ基板面（１１０）を紙面に
平行にした場合、基板面上で直交する２方向（００１）
と（１ -１ ０） を示す図面である。立方晶において、
基板面（１１０）は面｛１１０｝が代表する等価な面の
うちの１つであり、方向（００１）および方向（１ -１
０）は、それぞれ 方向〈１００〉および〈１１０〉が
代表する等価な方向の１つである。
平行にした場合、基板面上で直交する２方向（００１）
と（１ -１ ０） を示す図面である。立方晶において、
基板面（１１０）は面｛１１０｝が代表する等価な面の
うちの１つであり、方向（００１）および方向（１ -１
０）は、それぞれ 方向〈１００〉および〈１１０〉が
代表する等価な方向の１つである。
【００１９】ＹＢＣＯのａ軸とｂ軸が平行になるＭｇＯ
の方向 （００１）と（１ -１ ０）は直交している。Ｙ
ＢＣＯのａ軸とｂ軸は結晶的に等価であるから、ａ軸ま
たはｂ軸が、方向（００１）または方向（１ -１ ０）
に平行であるかぎり、できるＹＢＣＯの結晶方位は１と
おりであり結晶粒界が生じることはない。
の方向 （００１）と（１ -１ ０）は直交している。Ｙ
ＢＣＯのａ軸とｂ軸は結晶的に等価であるから、ａ軸ま
たはｂ軸が、方向（００１）または方向（１ -１ ０）
に平行であるかぎり、できるＹＢＣＯの結晶方位は１と
おりであり結晶粒界が生じることはない。
【００２０】本発明は、上記考察結果を基に実験をおこ
ないその効果を確認することによって完成されたもの
で、下記のＹＢＣＯ薄膜の製造方法およびＹＢＣＯ薄膜
被覆体を要旨とする。
ないその効果を確認することによって完成されたもの
で、下記のＹＢＣＯ薄膜の製造方法およびＹＢＣＯ薄膜
被覆体を要旨とする。
【００２１】（１）面方位｛１１０｝のＭｇＯ単結晶基
板を６５０℃以上に加熱して、その基板上に酸化物超伝
導体ＹＢＣＯを成膜する方法を含むＹＢＣＯ薄膜の製造
方法（〔発明１〕とする）。
板を６５０℃以上に加熱して、その基板上に酸化物超伝
導体ＹＢＣＯを成膜する方法を含むＹＢＣＯ薄膜の製造
方法（〔発明１〕とする）。
【００２２】（２）面方位｛１１０｝のＭｇＯ単結晶基
板上にｃ軸が基板面に垂直な酸化物超伝導体ＹＢＣＯの
薄膜を備えるＹＢＣＯ薄膜被覆体（〔発明２〕とす
る）。
板上にｃ軸が基板面に垂直な酸化物超伝導体ＹＢＣＯの
薄膜を備えるＹＢＣＯ薄膜被覆体（〔発明２〕とす
る）。
【００２３】上記〔発明１〕および〔発明２〕におい
て、「ＭｇＯの面方位｛１００｝」は、ＭｇＯの基板面
が厳密に｛１００｝面でなくてもよく、後記するよう
に、その基板面が｛１００｝面から一定の範囲内にあれ
ばよい。
て、「ＭｇＯの面方位｛１００｝」は、ＭｇＯの基板面
が厳密に｛１００｝面でなくてもよく、後記するよう
に、その基板面が｛１００｝面から一定の範囲内にあれ
ばよい。
【００２４】〔発明１〕において、“面方位｛１１０｝
のＭｇＯ単結晶基板を７００℃以上に加熱して、その基
板上にＹＢＣＯを成膜する方法を含む”方法であれば、
いずれの方法も、本発明に該当する。
のＭｇＯ単結晶基板を７００℃以上に加熱して、その基
板上にＹＢＣＯを成膜する方法を含む”方法であれば、
いずれの方法も、本発明に該当する。
【００２５】〔発明２〕において、ＹＢＣＯの全ての結
晶粒においてそのｃ軸が基板面に垂直でなくてもよく、
一部の結晶粒のｃ軸が基板面に垂直でなくてもよい。
晶粒においてそのｃ軸が基板面に垂直でなくてもよく、
一部の結晶粒のｃ軸が基板面に垂直でなくてもよい。
【００２６】〔発明１〕における「ＹＢＣＯ“薄膜”」
はＹＢＣＯ薄膜そのものをさすのに対して、〔発明２〕
における「ＹＢＣＯ薄膜“被覆体”」とはＹＢＣＯ薄膜
とそれが成膜された基板との複合体をさす。
はＹＢＣＯ薄膜そのものをさすのに対して、〔発明２〕
における「ＹＢＣＯ薄膜“被覆体”」とはＹＢＣＯ薄膜
とそれが成膜された基板との複合体をさす。
【００２７】
１．基板 本発明法は｛１１０｝面を基板面とするＭｇＯ単結晶基
板を成膜用基板として使用し、ｃ軸配向し、かつ基板面
内方向のＹＢＣＯ結晶粒の方位の揃った薄膜作製方法で
ある。基板は、面｛１１０｝を基板面に平行に出したＭ
ｇＯ単結晶基板で、通常用いられている研磨方法で研磨
したものでよい。成膜したＹＢＣＯ結晶粒の方位を揃え
るため、基板面となる面は｛１１０｝面からの傾きが少
ない程良い。具体的には、基板面は、｛１１０｝面か
ら、任意の方向へ５度以内の傾きであればよい。
板を成膜用基板として使用し、ｃ軸配向し、かつ基板面
内方向のＹＢＣＯ結晶粒の方位の揃った薄膜作製方法で
ある。基板は、面｛１１０｝を基板面に平行に出したＭ
ｇＯ単結晶基板で、通常用いられている研磨方法で研磨
したものでよい。成膜したＹＢＣＯ結晶粒の方位を揃え
るため、基板面となる面は｛１１０｝面からの傾きが少
ない程良い。具体的には、基板面は、｛１１０｝面か
ら、任意の方向へ５度以内の傾きであればよい。
【００２８】２．薄膜成長方法 ＹＢＣＯ薄膜の成膜方法は、酸化物薄膜の成膜に通常用
いられる方法であればどのような方法でも良い。たとえ
ば、後述する実施例のような、レーザーアブレーション
法を用いてもよいし、また、スパッタリング法などで成
膜しても良い。
いられる方法であればどのような方法でも良い。たとえ
ば、後述する実施例のような、レーザーアブレーション
法を用いてもよいし、また、スパッタリング法などで成
膜しても良い。
【００２９】ただし、成膜は、あくまで基板面に対し垂
直な方向にＹＢＣＯのｃ軸が配向する条件で行われなけ
ればならない。一般的にＭｇＯ｛１００｝基板面にｃ軸
配向した薄膜を成膜させるためには基板温度８４０℃以
上が望ましいとされている。しかし、ＭｇＯ｛１００｝
単結晶基板上に成膜する場合、基板温度を高くすると４
５°回転粒が増大するため、臨界電流密度が劣化する。
直な方向にＹＢＣＯのｃ軸が配向する条件で行われなけ
ればならない。一般的にＭｇＯ｛１００｝基板面にｃ軸
配向した薄膜を成膜させるためには基板温度８４０℃以
上が望ましいとされている。しかし、ＭｇＯ｛１００｝
単結晶基板上に成膜する場合、基板温度を高くすると４
５°回転粒が増大するため、臨界電流密度が劣化する。
【００３０】〔発明１〕において、ＭｇＯ｛１１０｝基
板面にｃ軸配向させるには、６５０℃以上でｃ軸配向が
得られることが判明した。ＭｇＯ｛１００｝基板を用い
る場合は、８４０℃以上がｃ軸配向を得るのに好ましい
温度域とされていたが、ＭｇＯ｛１１０｝基板を用いる
場合には、それより低くなり、６５０℃以上が好ましい
温度域である。
板面にｃ軸配向させるには、６５０℃以上でｃ軸配向が
得られることが判明した。ＭｇＯ｛１００｝基板を用い
る場合は、８４０℃以上がｃ軸配向を得るのに好ましい
温度域とされていたが、ＭｇＯ｛１１０｝基板を用いる
場合には、それより低くなり、６５０℃以上が好ましい
温度域である。
【００３１】しかも、本発明方法によれば、ｃ軸配向し
た結晶粒には１種類の方位しか生じようがないため、基
板温度を６５０℃を超えてさらに高温にしても結晶粒界
の増大は抑制され、良質の薄膜を得ることができる。し
たがって、〔発明１〕の製造方法においては、基板温度
は６５０℃以上とする。
た結晶粒には１種類の方位しか生じようがないため、基
板温度を６５０℃を超えてさらに高温にしても結晶粒界
の増大は抑制され、良質の薄膜を得ることができる。し
たがって、〔発明１〕の製造方法においては、基板温度
は６５０℃以上とする。
【００３２】一方、基板温度があまり高すぎるとＹＢＣ
Ｏ中の酸素の含有率が低下して目的とするＹＢＣＯの組
成が得られないので９００℃以下とすることが望まし
い。より確実にｃ軸配向が得られ、かつ最適な酸素濃度
とするには、基板温度は６７５〜８５０℃の温度域とす
ることが望ましい。
Ｏ中の酸素の含有率が低下して目的とするＹＢＣＯの組
成が得られないので９００℃以下とすることが望まし
い。より確実にｃ軸配向が得られ、かつ最適な酸素濃度
とするには、基板温度は６７５〜８５０℃の温度域とす
ることが望ましい。
【００３３】３．ＹＢＣＯ薄膜被覆体 〔発明２〕におけるＹＢＣＯ薄膜被覆体のうちのＹＢＣ
Ｏ薄膜は、全てである必要はないが、大部分の結晶粒の
ｃ軸がＭｇＯ基板面に垂直でなければならない。すべて
の結晶粒がｃ軸配向することが望ましいのは言うまでも
ない。ｃ軸配向の度合いが減少するほど、超伝導の電流
密度がいちじるしく低下するからである。
Ｏ薄膜は、全てである必要はないが、大部分の結晶粒の
ｃ軸がＭｇＯ基板面に垂直でなければならない。すべて
の結晶粒がｃ軸配向することが望ましいのは言うまでも
ない。ｃ軸配向の度合いが減少するほど、超伝導の電流
密度がいちじるしく低下するからである。
【００３４】さらにＭｇＯ｛１１０｝を基板としている
ので、基板上には結晶粒界の少ないＹＢＣＯ薄膜が成膜
されており、臨界電流密度など超伝導特性は優れたもの
となる。通常、ＹＢＣＯ薄膜は基板上に成膜された後、
ＹＢＣＯ薄膜だけ基板から分離されて使用されずに、そ
のままの状態でＹＢＣＯ薄膜被覆体として使用される。
ので、基板上には結晶粒界の少ないＹＢＣＯ薄膜が成膜
されており、臨界電流密度など超伝導特性は優れたもの
となる。通常、ＹＢＣＯ薄膜は基板上に成膜された後、
ＹＢＣＯ薄膜だけ基板から分離されて使用されずに、そ
のままの状態でＹＢＣＯ薄膜被覆体として使用される。
【００３５】
【実施例】つぎに、実施例により本発明の効果を説明す
る。
る。
【００３６】本発明例として（１１０）面を基板面とす
るＭｇＯ単結晶基板上にレーザーアブレーション法を用
いてＹＢＣＯ薄膜を成膜した。
るＭｇＯ単結晶基板上にレーザーアブレーション法を用
いてＹＢＣＯ薄膜を成膜した。
【００３７】表１はそのレーザーアブレーション法によ
る成膜条件を示す。
る成膜条件を示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】成膜の際の基板温度は、７００、７５０、
８００℃の３条件とし、基板面の（１１０）からのオフ
角度はジャスト、３度オフ、５度オフ、１０度オフとし
た。
８００℃の３条件とし、基板面の（１１０）からのオフ
角度はジャスト、３度オフ、５度オフ、１０度オフとし
た。
【００４０】比較例として（１００）面を基板面とする
ＭｇＯ単結晶を用い、レーザーアブレーション法によ
り、表１と同じ条件で成膜をおこなった。基板面の（１
００）面からのオフ角度は、ジャスト、３度オフ、５度
オフ、１０度オフとした。膜厚は全てについて、０．３
μｍとなるように時間を調整しておこなった。
ＭｇＯ単結晶を用い、レーザーアブレーション法によ
り、表１と同じ条件で成膜をおこなった。基板面の（１
００）面からのオフ角度は、ジャスト、３度オフ、５度
オフ、１０度オフとした。膜厚は全てについて、０．３
μｍとなるように時間を調整しておこなった。
【００４１】成膜後、特別な熱処理を行うことなく、Ｙ
ＢＣＯ薄膜に対してＸ線回折測定をおこなった。Ｘ線回
折測定は入射角をスキャンさせ回折強度を求め、辺々対
応粒に対する４５°回転粒の回折強度の割合（｛Ｉ（４
５゜回転粒）／Ｉ（辺々対応粒）｝×１００％）により
評価した。
ＢＣＯ薄膜に対してＸ線回折測定をおこなった。Ｘ線回
折測定は入射角をスキャンさせ回折強度を求め、辺々対
応粒に対する４５°回転粒の回折強度の割合（｛Ｉ（４
５゜回転粒）／Ｉ（辺々対応粒）｝×１００％）により
評価した。
【００４２】表２は測定結果を示す一覧表である。
【００４３】
【表２】
【００４４】表３は別の機会に行った成膜温度のｃ軸配
向性に及ぼす影響を示す一覧表である。ここでａ軸配向
は、前記したように、基板面にＹＢＣＯを区切る四角柱
が横に寝る向きであり、超伝導特性が劣るものをさす。
本発明は超伝導特性の良好なｃ軸配向であって、かつ４
５゜回転粒の少ない薄膜を得ることを目的とする。
向性に及ぼす影響を示す一覧表である。ここでａ軸配向
は、前記したように、基板面にＹＢＣＯを区切る四角柱
が横に寝る向きであり、超伝導特性が劣るものをさす。
本発明は超伝導特性の良好なｃ軸配向であって、かつ４
５゜回転粒の少ない薄膜を得ることを目的とする。
【００４５】
【表３】
【００４６】表２には成膜温度６００℃での４５゜回転
粒の割合は記載されていないが、これは６００℃ではａ
軸配向の割合が増えたためｃ軸配向における４５゜回転
粒の比率の有意な測定ができなかったためである。
粒の割合は記載されていないが、これは６００℃ではａ
軸配向の割合が増えたためｃ軸配向における４５゜回転
粒の比率の有意な測定ができなかったためである。
【００４７】表２および表３によれば、本発明例はｃ軸
配向をとり、かつ４５゜回転粒の割合は非常に低く、と
くに基板温度７００〜７５０℃においては４５゜回転粒
の割合がゼロになる場合がある。比較例ではこのような
良質の薄膜は得られなかった。このような、単結晶化し
た、または単結晶に近いＹＢＣＯ薄膜は、これまででは
きわめて多数の試行錯誤の後、ごく少数の例において得
られていたものである。本発明例においてはこれが普通
に得られており、本発明がこの分野において、簡明、か
つ基本的なものであることを如実に示している。
配向をとり、かつ４５゜回転粒の割合は非常に低く、と
くに基板温度７００〜７５０℃においては４５゜回転粒
の割合がゼロになる場合がある。比較例ではこのような
良質の薄膜は得られなかった。このような、単結晶化し
た、または単結晶に近いＹＢＣＯ薄膜は、これまででは
きわめて多数の試行錯誤の後、ごく少数の例において得
られていたものである。本発明例においてはこれが普通
に得られており、本発明がこの分野において、簡明、か
つ基本的なものであることを如実に示している。
【００４８】
【発明の効果】本発明により、臨界電流密度の高い結晶
粒界の少ないＹＢＣＯ薄膜の製造方法とＹＢＣＯ薄膜被
覆体が高い再現性のもとに得られ、工業システムのなか
に良質のＹＢＣＯ薄膜を製造する方法を組み込むことが
可能となる。この結果、エレクトロニクス分野の各種の
デバイスにおいて高い臨界電流密度をもつＹＢＣＯ薄膜
の利用が促進される。
粒界の少ないＹＢＣＯ薄膜の製造方法とＹＢＣＯ薄膜被
覆体が高い再現性のもとに得られ、工業システムのなか
に良質のＹＢＣＯ薄膜を製造する方法を組み込むことが
可能となる。この結果、エレクトロニクス分野の各種の
デバイスにおいて高い臨界電流密度をもつＹＢＣＯ薄膜
の利用が促進される。
【図１】（ａ）は、ＭｇＯ（１００）面を紙面に平行に
した場合の方向（００１）、（０１０）、（０１１）を
表す。（ｂ）は、ＭｇＯ（１００）面にＹＢＣＯ薄膜が
ｃ軸配向して成長する場合にとりうる２つの方位関係を
示す。
した場合の方向（００１）、（０１０）、（０１１）を
表す。（ｂ）は、ＭｇＯ（１００）面にＹＢＣＯ薄膜が
ｃ軸配向して成長する場合にとりうる２つの方位関係を
示す。
【図２】ＭｇＯ（１１０）面を紙面に平行にした場合
に、基板面上で直交する２方向（１ -１ ０）と（００
１）を示す。
に、基板面上で直交する２方向（１ -１ ０）と（００
１）を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】面方位｛１１０｝のＭｇＯ単結晶基板を６
５０℃以上に加熱して、その基板上に酸化物超伝導体Ｙ
ＢＣＯを成膜する方法を含むことを特徴とするＹＢＣＯ
薄膜の製造方法。 - 【請求項２】面方位｛１１０｝のＭｇＯ単結晶基板上に
ｃ軸が基板面に垂直な酸化物超伝導体ＹＢＣＯの薄膜を
備えることを特徴とするＹＢＣＯ薄膜被覆体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29475896A JPH10139595A (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | Ｙｂｃｏ薄膜の製造方法およびｙｂｃｏ薄膜被覆体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29475896A JPH10139595A (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | Ｙｂｃｏ薄膜の製造方法およびｙｂｃｏ薄膜被覆体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10139595A true JPH10139595A (ja) | 1998-05-26 |
Family
ID=17811928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29475896A Pending JPH10139595A (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | Ｙｂｃｏ薄膜の製造方法およびｙｂｃｏ薄膜被覆体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10139595A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7283855B2 (en) | 2002-08-30 | 2007-10-16 | Fujitsu Limited | Dielectric waveguide having a 45° face and method of production thereof |
| CN103184513A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-07-03 | 清华大学 | 高温超导薄膜的制备方法 |
| KR101884137B1 (ko) | 2017-11-14 | 2018-07-31 | 김문수 | 2단 연소통을 가지는 펠릿용 로스터 |
-
1996
- 1996-11-07 JP JP29475896A patent/JPH10139595A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7283855B2 (en) | 2002-08-30 | 2007-10-16 | Fujitsu Limited | Dielectric waveguide having a 45° face and method of production thereof |
| CN103184513A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-07-03 | 清华大学 | 高温超导薄膜的制备方法 |
| CN103184513B (zh) * | 2013-03-13 | 2016-04-27 | 清华大学 | 高温超导薄膜的制备方法 |
| KR101884137B1 (ko) | 2017-11-14 | 2018-07-31 | 김문수 | 2단 연소통을 가지는 펠릿용 로스터 |
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