JPS63206462A - 導電性又は超伝導性薄膜の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 イ０発明の目的 産業上の利用分野 本発明は導電性又は超伝導性の薄膜を製造する方法に関
するものであり、ジョセフソン素子及び光センサー等へ
の応用が期待される。

え釆二丑遣 導電性物質は、バリスターやセンサー等への応用が期待
される物質である。

一方超伝導物質は、電気抵抗率ゼロ、ジョセフソン効果
、完全反磁性等の性質を有するために、多量の電力損失
があるコイル導線、ジョセフソン素子又は磁気シールド
材料などの用途がある。

超伝導物質としては従来ニオブ・錫合金（臨界温度１８
Ｋ）、ニオブｅゲルマニウム合金（臨界温度２３Ｋ）な
どの合金系が知られているが、最近複合酸化物系、特に
ランタン、アルカリ土類金属及び銅を主成分とする複合
酸化物、具体的にはＬａ−３ｒ−Ｃｕ−０系、Ｌａ−Ｂ
ａ−Ｃｕ−０系又はＬａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系などの複合
酸化物が、従来知られている超伝導物質よりも高い温度
（Ｓｒ、Ｂａ含有系では３０に以上）でその性質が現れ
ることが発見され、液体水素（沸点２０゜３Ｋ）又は液
体ネオ゛ン（沸点２７．１Ｋ）の冷却下で使用可能な低
コストの超伝導材料として複合酸化物系のものが特に注
目されるようになった。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような複合酸化物は、一種のセラミ
ックであるために、これまで粉末状、又はその粉末を原
料としてプレス成形後１０００℃以上の高温で熱処理し
て得られる焼結体としてしか得る事ができなかった。こ
のため、この物質を上記用途へ用いる事は事実上不可能
であった。

本発明は、上記のような複合酸化物を原料としてた電子
材料、例えば超伝導性の薄膜を製造する方法を提供し、
複合酸化物系の超伝導物質の利用を容易にすることを目
的とする。

口０発明の構成 問題点を解決するための手段 本発明による導電性又は超伝導性薄膜の製造方法は、導
電性又は超伝導性を示す組成の複合酸化物をターゲット
材料として用い、スパッタリング法により基板上に膜を
形成することよりなる。

本発明においてターゲット材料として使用される導電性
又は超伝導性を示す組成の複合酸化物としては、ランタ
ン、アルカリ土類金属及び銅を主成分とする複合酸化物
、具体的には、Ｌａ−５ｒ−Ｃｕ−０、Ｌａ−Ｅａ−Ｃ
ｕ−０、Ｌａ−Ｃａ−Ｃｕ−０のような複合酸化物、又
はこれらの混合物、さらにはこれらに他の金属酸化物を
少量添加したものなどが例示される。

ターゲット材料としては、粉末又は焼結体として導電性
又は超伝導性を示す上記成分の複合酸化物のすべてにつ
いて本発明を適用して導電性又は超伝導性の薄膜とする
ことができる。

例えば前記ランタン、アルカリ土類金属及び銅を主成分
とする複合酸化物においては、一般式％式％ （ここでＭはＣａ、Ｓｒ又はＢａを表し、又は０．０４
〜０．２０、好ましくは０．０５〜０゜１５なる数値、
４−δは金属成分の原子価とバランスするＯ原子の値で
ある）なる組成物を主体とし、Ｋ２ＮｉＦ４型結晶構造
を有するものが高い臨界温度Ｔｃ（転移゛開始温度）を
示すことが知られているので、上記一般式の組成を有す
る複合酸化物をターゲット材料として用いればよい。

本発明においては、ターゲット材料として、既に導電性
又は超伝導性を示す組成と結晶構造の複合酸化物を使用
しても、また組成は同じでも未だ導電性又は超伝導性を
有していない複合酸化物を使用してもよく、いずれの場
合もスパッタリングによる薄膜の形成及びその後熱処理
することにより導電性又は超伝導性薄膜が得られる。

ターゲット材料とする複合酸化物の製法は、各成分の酸
化物又は炭酸塩を用いた粉まぜ法、共沈法、スプレード
ライ法等、既知の酸化物粉末の合成法で所定の組成とし
たものを用い、４５０℃以上の温度で１時間以上、望ま
しくは８００℃以上の高温で１０時間以上焼成を行い、
これを任意の大きさのベレット状にプレスした後、さら
に高温で焼結させて得ることができる。また粉末のまま
適当な電極基材上に静置してもよい 本発明におけるスパッタリングのプラズマ電源としては
高周波、交流、直流のいずれでも良い。

また、その際の雰囲気ガスは、酸素、アルゴン又はその
他の不活性ガス、さらに酸素と不活性ガスの混合ガスを
用いる。

スパッタリングされた薄膜の熱処理は、膜の結晶化を促
進するために行うものであり、４００〜１２００℃、好
ましくは５００〜１ｏｏｏ℃で行うのがよい、４００℃
以下では結晶化が遅く、１２００℃以上の高温では膜の
分解が起こる。最適処理時間は温度により決まるが、長
過ぎても差支えない。

熱処理は、スパッタリングによる薄膜の形成を高温雰囲
気で行うことにより薄膜の形成と熱処理を同時に行って
もよいし、薄膜形成後別途熱処理を行ってもよい。

基板としてはセラミック又は金属で熱処理温度に耐える
ものを使用する。

スパッタリング装置は市販のものを使用してもよいが、
下記の実施例においては第１図に示す装置を用いた０図
中符号１は流量計、２はアルゴンボンベ、３は酸素ボン
ベ、４はロータリーポンプ及び拡散ポンプ、５は基板、
６はターゲット、７はネオンサイントランス、８はスラ
イダック、９はＡＣ１００Ｖ電源、１０は電極棒、１１
は反応管、１２は基板加熱用赤外ランプである。

実）１例」２ 第１図に示したようなスパッタリング装置を使用し、 （Ｌａ　　　　Ｓｒ　　　　）　　　Ｃｕｂ、−δ（１
，９０，１２ なる組成の複合酸化物よりなるターゲットを用いて、反
応圧力５０ｍＴｏｒｒ、Ａｒ中０２５％の雰囲気、交流
（５０Ｈｚ）５４００Ｖ（７）条件下でジルコニア基板
上にスパッタリングを行ったところ、厚さＩＩＬｍの複
合酸化物の薄膜が得られた。

さらに、この膜を電気炉中で５５０℃、１０時間熱処理
を行った。

この膜について低温の抵抗率測定を行ったところ、第２
図に示すように３２に付近から超伝導への転移を開始し
、ＩＯＫ付近で測定限界以下の超伝導状態になった。

えム亘ヱ （Ｌａ　　　　　Ｂａ Ｏ，９０，１）２　°ｕ　Ｏ４−δ なる組成の複合酸化物よりなるターゲットを用いて、実
施例１と同様にしてコーニング７０５９基板上にスパッ
タリングを行い、得られた厚さＩＩＬｍの複合酸化物の
薄膜を実施例１と同様に熱処理した。この膜は３０に付
近から超伝導への転移を開始した。

支ム亘Ｊ Ｏ，９０，１）２　ＣｕＯ４−８ （Ｌａ　　　Ｃａ なる組成の複合酸化物よりなるターゲットを用いて、実
施例１と同様にしてサファイア基板上にスパッタリング
を行い、得られた厚さ１＃Ｌｍの複合酸化物の薄膜を実
施例１と同様に熱処理した。この膜は１５に付近から超
伝導への転移を開始した。

支ム皇１ （Ｌ　＆　　　Ｓ　ｒ　ｏ−ｏｓＢ　ａｏ、ｏｓ）　２
　Ｃｕ　０ａ−ａＯ１９ なる組成の複合酸化物よりなるターゲットを用いて、実
施例１と同様にしてコーニング７０５９基板上にスパッ
タリングを行い、得られた厚さｌ弘ｍの複合酸化物の薄
゛膜を実施例１と同様に熱処理した。この膜は、３１に
付近から超伝導への転移を開始した。

実施例５ （Ｌａ　　　Ｓｒ Ｏ，８５０，１５）　２　°ｕｏ４−δなる組成の複合
酸化物よりなるターゲットを用いて、実施例１と同様に
してコーニング７０５９基板上にスパッタリングを行い
、厚さＩｇｍの複合酸化物の薄膜を得た。この膜につい
て室温の導電率を測定したところ、３００５＊ｃｍ−’
程度の高導電性を示した。

ハ９発明の効果 導電性又は超伝導性薄膜を製造でき、複合酸化物系の超
伝導物質の利用が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するためのスパッタリング装置の
一例を示す図、第２図は実施例１の膜の低温における抵
抗率を測定した結果を示す図で、縦軸は抵抗率（１０５
ｃｍ）、横軸は絶対温度（Ｋ）を表す。 １１　光郊↓　実在　旦− 第　１　国 第　２凹 、ｆ！、１１曳 手続補正書（自発） 昭和６２年６月８日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　導電性又は超伝導性を示す組成の複合酸化物をター
   ゲット材料として用い、スパッタリング法により基板上
   に膜を形成することよりなる導電性又は超伝導性薄膜の
   製造方法。 ２　膜形成後熱処理することよりなる特許請求の範囲第
   １項記載の導電性又は超伝導性薄膜の製造方法。 ３　ターゲット材料として用いる導電性又は超伝導性を
   示す組成の複合酸化物が、ランタン、アルカリ土類金属
   及び銅を主成分とするものである特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の導電性又は超伝導性薄膜の製造方法。