JPS5874517A - 炭化物薄膜の製造方法 - Google Patents
炭化物薄膜の製造方法Info
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- JPS5874517A JPS5874517A JP56170152A JP17015281A JPS5874517A JP S5874517 A JPS5874517 A JP S5874517A JP 56170152 A JP56170152 A JP 56170152A JP 17015281 A JP17015281 A JP 17015281A JP S5874517 A JPS5874517 A JP S5874517A
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- JP
- Japan
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- substrate
- carbide
- carbon
- thin
- film
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
- C23C26/02—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00 applying molten material to the substrate
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は基板表面を局所的に急加熱＋１急冷却して炭化
反応を短時間に終了させ、不純物の混入を抑えた炭化物
薄膜の製造方法に関する。
反応を短時間に終了させ、不純物の混入を抑えた炭化物
薄膜の製造方法に関する。
従来、炭化物薄膜の製造方法には反応スパッタリング法
、気相成長法などがある。反応スパッタリング法は低圧
のメタン（Ｃ１４）とアルゴン（Ａｒ）の混合ガス雰囲
気中において、基板と陰極間に直流あるいは高周波電圧
を印加すると、Ｗｓ極にｔＩＩｔかｎた拐料がＡｒイオ
ンの衝撃によって飛び出し、ガス雰囲気のＣＨ，イオン
と反応し、基板上に陰極材料の炭化物が堆積して七の薄
膜を形成する方法である。しかしこの方法では、高真空
槽を有する大型の装置が必要であることや、槽内のガス
圧、印加電圧、電流、基板温度など多くのパラメーター
を同時に制御すゐ必要があるので、製造方法が非常に複
雑となる。また反応スパッタリング法で炭化物博ｌＩを
製造する場合には、ＣＨ，の雰囲気ガスを使用するため
生成薄膜中に不純物として水素（Ｈ）が混入する傾向が
あるが、 Ｎｂ 、 ＮｂＮ 、 ＮｂＣ１１の超伝導
材料で線水素の固溶は超伝導臨界温度の低下ｔ−まね〈
九め、この方法は大きな欠点を有するのまた気相成長法
では、 Ａ’Ｈの薄膜を形成しようとする場合にはｂ
Ａ ＝ Ｂ両元素′を含む混合ガス（ＡＣ＋ＢＤ ）を
適当な基板□温度の反応槽中に送り込み、その中におｊ
≧ｎた基板上で反応させ目的とする物質ＡＢｔ−生成さ
せる。例えば超伝導体のニオブカーバイド（ＮｂＣ）を
作製する場合には、反応ガスとしてＮｂ ＣｚａとＣＨ
，ｔ−用いて１０００℃に加熱した基板にＮｂＣを形成
するので、生成薄膜中に不純物としてＨ−？（Ｊが混入
しやすいという欠点が見らｎる。またあらかじめ蒸着法
などで形成しｆｃＮｂ薄換會加熱しておき、 ＣＨ＋＋
賄のガス金導入してＮｂＣとする方法でも上述と同様の
欠点がある。以上のように従来の方法では、炭化物薄膜
の製造方法は煩雑でＴｏり、不純物の少ない良好な炭化
物薄膜を得ることは困難でめつ九〇またとｎらの方法で
は、基板全体が高温にさらされるため、熱損傷を受け、
低融点材料の基板は用いらｎないという欠点が見られる
。
、気相成長法などがある。反応スパッタリング法は低圧
のメタン（Ｃ１４）とアルゴン（Ａｒ）の混合ガス雰囲
気中において、基板と陰極間に直流あるいは高周波電圧
を印加すると、Ｗｓ極にｔＩＩｔかｎた拐料がＡｒイオ
ンの衝撃によって飛び出し、ガス雰囲気のＣＨ，イオン
と反応し、基板上に陰極材料の炭化物が堆積して七の薄
膜を形成する方法である。しかしこの方法では、高真空
槽を有する大型の装置が必要であることや、槽内のガス
圧、印加電圧、電流、基板温度など多くのパラメーター
を同時に制御すゐ必要があるので、製造方法が非常に複
雑となる。また反応スパッタリング法で炭化物博ｌＩを
製造する場合には、ＣＨ，の雰囲気ガスを使用するため
生成薄膜中に不純物として水素（Ｈ）が混入する傾向が
あるが、 Ｎｂ 、 ＮｂＮ 、 ＮｂＣ１１の超伝導
材料で線水素の固溶は超伝導臨界温度の低下ｔ−まね〈
九め、この方法は大きな欠点を有するのまた気相成長法
では、 Ａ’Ｈの薄膜を形成しようとする場合にはｂ
Ａ ＝ Ｂ両元素′を含む混合ガス（ＡＣ＋ＢＤ ）を
適当な基板□温度の反応槽中に送り込み、その中におｊ
≧ｎた基板上で反応させ目的とする物質ＡＢｔ−生成さ
せる。例えば超伝導体のニオブカーバイド（ＮｂＣ）を
作製する場合には、反応ガスとしてＮｂ ＣｚａとＣＨ
，ｔ−用いて１０００℃に加熱した基板にＮｂＣを形成
するので、生成薄膜中に不純物としてＨ−？（Ｊが混入
しやすいという欠点が見らｎる。またあらかじめ蒸着法
などで形成しｆｃＮｂ薄換會加熱しておき、 ＣＨ＋＋
賄のガス金導入してＮｂＣとする方法でも上述と同様の
欠点がある。以上のように従来の方法では、炭化物薄膜
の製造方法は煩雑でＴｏり、不純物の少ない良好な炭化
物薄膜を得ることは困難でめつ九〇またとｎらの方法で
は、基板全体が高温にさらされるため、熱損傷を受け、
低融点材料の基板は用いらｎないという欠点が見られる
。
本発明はこれらの欠点上解決するために高出方レーサー
パルスを炭素薄膜を堆積した被炭化物基板に照射して、
炭化反応を基板表面の温度上昇のみで短時間に終了させ
るξ１とを特徴とし、その目的は生成薄膜中への不純物
”の混入を抑えることにろる０ 以下本発明を実施例とと１もに説明する〇第１図に本発
明の概略１示す。パルスレーザ−発生装置１で発生され
たレニザー光が反射−２によって試料支持台３に向かう
ようになっている。
パルスを炭素薄膜を堆積した被炭化物基板に照射して、
炭化反応を基板表面の温度上昇のみで短時間に終了させ
るξ１とを特徴とし、その目的は生成薄膜中への不純物
”の混入を抑えることにろる０ 以下本発明を実施例とと１もに説明する〇第１図に本発
明の概略１示す。パルスレーザ−発生装置１で発生され
たレニザー光が反射−２によって試料支持台３に向かう
ようになっている。
上記装置を用いて炭化物薄ａｔ作るには、まず炭化すべ
き試料である基板４の表面上に炭素５會薄（（０，１〜
１００μｍ）堆積させる。この操作は通常の真空蒸着法
などによって行なう９次に上記操作によって表面上に炭
素會堆棟させた基板４′ｔ−試料支持台３に載せ、その
基板４０表面にレーザー光パルスを照射する０レーザー
光パルスが基板４に照射されると、基板表面上の炭素膜
と基板の温度が上昇するので、溶融して炭素と基板が反
応し、基板の炭化物が基板表面に形成さｎる。レーザー
光のパルス幅ｔ−１０ｎ ｓｅｃ程度とすると、基板表
面の溶融状態の持続時間、室温への冷却時間はいずれも
数百ｎ ｓｅｃであり、炭化反応は少なくとも１ ｐ
ｓｅｃ程度で完了すると推定される０また。この間炭素
ｌｌＩ表内から内部への熱拡散距離は０．１１１ｍのオ
ーダーなのて炭Ｘ膜厚は０．１ｐｍ程度とすれば艮い。
き試料である基板４の表面上に炭素５會薄（（０，１〜
１００μｍ）堆積させる。この操作は通常の真空蒸着法
などによって行なう９次に上記操作によって表面上に炭
素會堆棟させた基板４′ｔ−試料支持台３に載せ、その
基板４０表面にレーザー光パルスを照射する０レーザー
光パルスが基板４に照射されると、基板表面上の炭素膜
と基板の温度が上昇するので、溶融して炭素と基板が反
応し、基板の炭化物が基板表面に形成さｎる。レーザー
光のパルス幅ｔ−１０ｎ ｓｅｃ程度とすると、基板表
面の溶融状態の持続時間、室温への冷却時間はいずれも
数百ｎ ｓｅｃであり、炭化反応は少なくとも１ ｐ
ｓｅｃ程度で完了すると推定される０また。この間炭素
ｌｌＩ表内から内部への熱拡散距離は０．１１１ｍのオ
ーダーなのて炭Ｘ膜厚は０．１ｐｍ程度とすれば艮い。
またレーザー光′１のパルス幅と熱拡散距離線大体比例
する傾向を有：”７１）るので、パルス幅に応じて基板
上の炭素膜厚全変化させると良い。以上のように炭化反
応は極めて短時間に終了するので、大気中で行なっても
酸素、窒素、水分などをほとんど収り込まず不純物の非
常に少ない炭化物を得ることかでき、しかもレーザー照
射による温度上昇は反応の生じる表面部のみに限られ、
基板下部が熱損傷を受けることはない。またレーザーパ
ワーｔ−変化させることによって炭化物のＩＩＮ廖、種
類（組成）を容易に制御することが可能である。
する傾向を有：”７１）るので、パルス幅に応じて基板
上の炭素膜厚全変化させると良い。以上のように炭化反
応は極めて短時間に終了するので、大気中で行なっても
酸素、窒素、水分などをほとんど収り込まず不純物の非
常に少ない炭化物を得ることかでき、しかもレーザー照
射による温度上昇は反応の生じる表面部のみに限られ、
基板下部が熱損傷を受けることはない。またレーザーパ
ワーｔ−変化させることによって炭化物のＩＩＮ廖、種
類（組成）を容易に制御することが可能である。
次に本発明の実施例を示す。
〔実施例１〕
ニオブ（Ｗｂ）基板上に炭素を真空蒸着法で０．２ ｐ
ｍのＪ＄嘔に堆積させ、ジャイアントパルスルビーレー
ザーをパルス幅２０ｎ Ｓｅ１ｍ ｓパワー密度Ｉ Ｘ
ｌＯ’Ｗ／ａｉで煕射し九。第２図位パルスレーザ−
照射による基板表面のＸ線回折パターン（Ｘ！：ＣｕＫ
ａ）の変化でるる。第２図０）嬬レーザー照射前の試料
のＸ細ｌＩｌ！ｌ折パターンでるり、 Ｎｂの（２００
）反射がみられるが、炭素膜１ｉｔｉ非晶質である友め
明瞭な１街ピークは昭められない。（ロ）はレーザー照
射後の１折パターンでらシ％Ｎｂの（２００）反射、と
共にＮｂＣす（２００） 、 （１１１）反射が見られ
、炭化反応が進行していることが確認できる・またこの
試料ＶＡＮｓ（オージェ電子分光）で組成分析したとこ
ろ、表面から約０．３／Ａｍ内側まではＮｂとＣの比は
約１：１でありＮｂＣ膜が０．３μｍ形成されたことを
示している。それよシ内−では順次Ｃ＃Ｉ＆度は低下し
、約０．７岸でＣ６度は０となっている。こｎに対して
酸素。
ｍのＪ＄嘔に堆積させ、ジャイアントパルスルビーレー
ザーをパルス幅２０ｎ Ｓｅ１ｍ ｓパワー密度Ｉ Ｘ
ｌＯ’Ｗ／ａｉで煕射し九。第２図位パルスレーザ−
照射による基板表面のＸ線回折パターン（Ｘ！：ＣｕＫ
ａ）の変化でるる。第２図０）嬬レーザー照射前の試料
のＸ細ｌＩｌ！ｌ折パターンでるり、 Ｎｂの（２００
）反射がみられるが、炭素膜１ｉｔｉ非晶質である友め
明瞭な１街ピークは昭められない。（ロ）はレーザー照
射後の１折パターンでらシ％Ｎｂの（２００）反射、と
共にＮｂＣす（２００） 、 （１１１）反射が見られ
、炭化反応が進行していることが確認できる・またこの
試料ＶＡＮｓ（オージェ電子分光）で組成分析したとこ
ろ、表面から約０．３／Ａｍ内側まではＮｂとＣの比は
約１：１でありＮｂＣ膜が０．３μｍ形成されたことを
示している。それよシ内−では順次Ｃ＃Ｉ＆度は低下し
、約０．７岸でＣ６度は０となっている。こｎに対して
酸素。
窒素、水素などの不純物はＡＥＳの感度以下で検出され
なかった。
なかった。
〔実施例２〕
歯基板上にイオンビーム蒸着法によって透明な擬ダイア
モンド状カーボン會０．３μｍ堆積させ、この表面に実
施例１と同じ条件でパルスルビーレーザーを照射したと
ころ、 Ｎｂと擬ダイアモンド状カーボンの界面で反応
が起こＦ）、Ｎｂｃが形成さｔしたこと１ｉ−１冥施例
１と同一のす法で確認することができ良。
モンド状カーボン會０．３μｍ堆積させ、この表面に実
施例１と同じ条件でパルスルビーレーザーを照射したと
ころ、 Ｎｂと擬ダイアモンド状カーボンの界面で反応
が起こＦ）、Ｎｂｃが形成さｔしたこと１ｉ−１冥施例
１と同一のす法で確認することができ良。
〔実施例３〕
実施Ｍｌ及び２の方法で作製したＮｂＣ表面層を４端子
法による電気抵抗の測定から超伝導転移温度を求めたと
ころ実施例１の試料では、転移開始温度ｔｉｘ１．４に
、 ２の試料では１２．１ Ｋでめった。このことは十
分良質なＮｂＣ膜が形成されたことを示している。
法による電気抵抗の測定から超伝導転移温度を求めたと
ころ実施例１の試料では、転移開始温度ｔｉｘ１．４に
、 ２の試料では１２．１ Ｋでめった。このことは十
分良質なＮｂＣ膜が形成されたことを示している。
以上説明したように、本発明によれは、基板表面上に炭
化物薄ａｔ形成する場合に、被炭化物の基板表面に炭素
を堆積させ、その部分にレーザー光パルスを照射すれば
、不純物の少ない良質な炭化物を容易に得ることができ
また加熱される部分は基板表面に駆足さｎるため、他の
部分／ｒｉはとんど影響を受けないという利点かめる。
化物薄ａｔ形成する場合に、被炭化物の基板表面に炭素
を堆積させ、その部分にレーザー光パルスを照射すれば
、不純物の少ない良質な炭化物を容易に得ることができ
また加熱される部分は基板表面に駆足さｎるため、他の
部分／ｒｉはとんど影響を受けないという利点かめる。
またこの実施例の冷に限らず、Ｍなどの低融点金属の炭
化物Ａｔ、ｃ、 ｔ−始めとする各種元素の炭化物の作
製にも広く適用できる利点を有する。
化物Ａｔ、ｃ、 ｔ−始めとする各種元素の炭化物の作
製にも広く適用できる利点を有する。
第１図は本発明に用いる基本装置構成図、第２凶０）、
←）はレーサー照射前・後の励基板＃！面のＸ融回折パ
ターンを示す。 １・・・・・・パルスレーザ−発生装置、２・・・・・
・反射−１３・・・・・・試料支持台、４・・・・・・
基板、５・・・・・・炭素、ｒｉ 図
←）はレーサー照射前・後の励基板＃！面のＸ融回折パ
ターンを示す。 １・・・・・・パルスレーザ−発生装置、２・・・・・
・反射−１３・・・・・・試料支持台、４・・・・・・
基板、５・・・・・・炭素、ｒｉ 図
Claims (1)
- 被炭化物の基板上に炭素を真空蒸着法などによって堆積
させ、その表面にパルスレーザ−光ｋＭ射して、基板と
炭素との反応を生じさせることにより基板表面に炭化物
薄膜を形成することを特徴とする炭化物薄膜の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56170152A JPS5874517A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | 炭化物薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56170152A JPS5874517A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | 炭化物薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5874517A true JPS5874517A (ja) | 1983-05-06 |
Family
ID=15899638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56170152A Pending JPS5874517A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | 炭化物薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5874517A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02309684A (ja) * | 1989-05-25 | 1990-12-25 | Nippon Steel Corp | 超電導材料の製造方法 |
-
1981
- 1981-10-26 JP JP56170152A patent/JPS5874517A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02309684A (ja) * | 1989-05-25 | 1990-12-25 | Nippon Steel Corp | 超電導材料の製造方法 |
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