JPS63248019A - 酸化物超電導薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導薄膜の製造方法Info
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- JPS63248019A JPS63248019A JP62080949A JP8094987A JPS63248019A JP S63248019 A JPS63248019 A JP S63248019A JP 62080949 A JP62080949 A JP 62080949A JP 8094987 A JP8094987 A JP 8094987A JP S63248019 A JPS63248019 A JP S63248019A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、酸化物超電導薄膜の製造方法に関し、特に超
電導素子化を目的として（Ａ、−えＢａ、）Ｃｕｏｙ（
ここで、ＡはＩＩＩａ族元素、Ｙ（３、以下同じ）の組
成により作成された超電導薄膜を製造する方法に関する
。
電導素子化を目的として（Ａ、−えＢａ、）Ｃｕｏｙ（
ここで、ＡはＩＩＩａ族元素、Ｙ（３、以下同じ）の組
成により作成された超電導薄膜を製造する方法に関する
。
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ系酸化物（Ｙ：イツトリウム、Ｂａ：バ
リウム、Ｃｕ：鋼）は、Ｔ ｃ ＝ ９０ Ｋの高い転
移温度を有する酸化物超電導材料である。このことは、
フィジカル・レビュー・レター（Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔ、） ５８ 、 ｐ ｐ ９
０８−９１０ （１９８７）において論じられている。
リウム、Ｃｕ：鋼）は、Ｔ ｃ ＝ ９０ Ｋの高い転
移温度を有する酸化物超電導材料である。このことは、
フィジカル・レビュー・レター（Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔ、） ５８ 、 ｐ ｐ ９
０８−９１０ （１９８７）において論じられている。
この超電導材料は、酸化性雰囲気においても高温まで安
定で、超電導素子に適用する場合には、信り 頼性が高く、また液体窒素温度レベルに動作温度を設定
できる可能性が述べられている。
定で、超電導素子に適用する場合には、信り 頼性が高く、また液体窒素温度レベルに動作温度を設定
できる可能性が述べられている。
上記従来技術は、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ系酸化物において、結
晶性が良好で均一で、かつ平担な超電導薄膜を製造する
場合については配慮がされておらず。
晶性が良好で均一で、かつ平担な超電導薄膜を製造する
場合については配慮がされておらず。
基板の条件、成膜時の基板温度条件、成膜後の熱処理条
件が明らかになっていないという問題があった・ 本発明の目的は、微細構造を有する素子の作製を可能に
するような、均一で平担なＡ−Ｂａ−Ｃｕ（Ａはｍａ族
元素）系酸化物超電導薄膜の製造方法を得ることにある
。
件が明らかになっていないという問題があった・ 本発明の目的は、微細構造を有する素子の作製を可能に
するような、均一で平担なＡ−Ｂａ−Ｃｕ（Ａはｍａ族
元素）系酸化物超電導薄膜の製造方法を得ることにある
。
上記目的は、（Ａ□−１Ｂａ、 ）ＣｕＯｙ （０，
４≦Ｘ≦０．７）の組成により作成された磁器をターゲ
ットとし、アルゴンと酸素の混合雰囲気中で、スパッタ
リングによって（Ａ□−、Ｂ ａＡ）Ｃｕ ＯＨ薄膜・
を形成する工程と、そのようにして得られる（Ａ、、
Ｂ ａ、 ）Ｃｕ ＯＨ薄膜を酸化性雰囲気において４
００℃〜６５０℃で熱処理する工程とをもつ製造方法に
より達成される。
４≦Ｘ≦０．７）の組成により作成された磁器をターゲ
ットとし、アルゴンと酸素の混合雰囲気中で、スパッタ
リングによって（Ａ□−、Ｂ ａＡ）Ｃｕ ＯＨ薄膜・
を形成する工程と、そのようにして得られる（Ａ、、
Ｂ ａ、 ）Ｃｕ ＯＨ薄膜を酸化性雰囲気において４
００℃〜６５０℃で熱処理する工程とをもつ製造方法に
より達成される。
（Ａ１−８ＢａＸ）ＣｕＯｙ は、ペロブスカイト結晶
構造を有する酸化物であり、４種類の元素で構成されて
いるために、蒸着法などの普通の薄膜形成法でこの材料
の薄膜を形成することは非常に困藩である。（Ａｌ−Ｉ
Ｂ ａ、 ） Ｃｕ Ｏｙ の結晶化温度（８００
℃）以上の温度にｌ基板を保ってスパッタしたとしても
、基板に膜が堆積しなかったり、堆積したとしても所望
の化学量論組成から大きく蝮 ずｂたりする。そこで、基板温度を４００℃以下に保ち
、非晶質あるいは多結晶質の薄膜を１００〜１０００人
／ ｍ ｉ ｎの堆積速度で短時間に成膜し、その後に
４００℃〜７ｏＯ℃で２〜１０時間、酸化性雰囲気中で
熱処理することによって結晶性を回復させ、良好な酸化
物超電導薄膜を得る。それによって、（Ａニー。ｆ３
ａ、）Ｃｕ ＯＨの膜が基板吹 に確ｌに堆積し、かつ結晶性の良い超電導薄膜にするこ
とができる。
構造を有する酸化物であり、４種類の元素で構成されて
いるために、蒸着法などの普通の薄膜形成法でこの材料
の薄膜を形成することは非常に困藩である。（Ａｌ−Ｉ
Ｂ ａ、 ） Ｃｕ Ｏｙ の結晶化温度（８００
℃）以上の温度にｌ基板を保ってスパッタしたとしても
、基板に膜が堆積しなかったり、堆積したとしても所望
の化学量論組成から大きく蝮 ずｂたりする。そこで、基板温度を４００℃以下に保ち
、非晶質あるいは多結晶質の薄膜を１００〜１０００人
／ ｍ ｉ ｎの堆積速度で短時間に成膜し、その後に
４００℃〜７ｏＯ℃で２〜１０時間、酸化性雰囲気中で
熱処理することによって結晶性を回復させ、良好な酸化
物超電導薄膜を得る。それによって、（Ａニー。ｆ３
ａ、）Ｃｕ ＯＨの膜が基板吹 に確ｌに堆積し、かつ結晶性の良い超電導薄膜にするこ
とができる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
スパッタ用のターゲットは次のように作成する。
Ｙ２Ｏ１、ＢａＣ０，、Ｃｕｏの粉末を所定の組成にな
るように秤量し、充分に混合したものを酸素（あるいは
空気）雰囲気中で９００℃、２〜５時間加熱して反応さ
せる。こうして得られたものを粉砕し、この粉末をター
ゲット形状の円板にホットプレスなどで９２５℃、５時
間、酸素雰囲気中で焼結して、ターゲットを得る。この
ターゲットを用い、アルゴン・酸素混合雰囲気中で適当
な陽極電圧、圧力条件でスパッタすることで（Ｙニー。
るように秤量し、充分に混合したものを酸素（あるいは
空気）雰囲気中で９００℃、２〜５時間加熱して反応さ
せる。こうして得られたものを粉砕し、この粉末をター
ゲット形状の円板にホットプレスなどで９２５℃、５時
間、酸素雰囲気中で焼結して、ターゲットを得る。この
ターゲットを用い、アルゴン・酸素混合雰囲気中で適当
な陽極電圧、圧力条件でスパッタすることで（Ｙニー。
Ｂａｘ）ＣｕＯｙ 薄膜が得られる。基板の温度が（Ｙ
、、 Ｂ ａｘ）Ｃｕ Ｏｙ の結晶化温度８００℃以
りし 上にすると、所望の化学量論組成から大きくずｂたり、
膜が全く堆積しなかったりする。そこで、基板の温度を
１００℃〜４００℃にすることによって、先ず非結晶質
の所望の化学量論組成の膜を１００〜１０００人／ ｍ
ｉ ｎの堆積速度で成膜する。この非結晶質の膜は、
液体窒素温度（−１９６℃）で超電導体とはならない。
、、 Ｂ ａｘ）Ｃｕ Ｏｙ の結晶化温度８００℃以
りし 上にすると、所望の化学量論組成から大きくずｂたり、
膜が全く堆積しなかったりする。そこで、基板の温度を
１００℃〜４００℃にすることによって、先ず非結晶質
の所望の化学量論組成の膜を１００〜１０００人／ ｍ
ｉ ｎの堆積速度で成膜する。この非結晶質の膜は、
液体窒素温度（−１９６℃）で超電導体とはならない。
しかしながら。
前記薄膜形成後、４００℃〜７００℃の温度で、２〜１
０時間、酸化性雰囲気中で熱処理することによって、第
１図に示すように、超電導転移開始温度として約９３に
、完全に電気抵抗が零になる温度は約９０にで、その転
移幅は３にと非常に良好な超電導特性を有する膜が得ら
れる。以上の薄膜製造プロセスをまとめて第２図に示す
。
０時間、酸化性雰囲気中で熱処理することによって、第
１図に示すように、超電導転移開始温度として約９３に
、完全に電気抵抗が零になる温度は約９０にで、その転
移幅は３にと非常に良好な超電導特性を有する膜が得ら
れる。以上の薄膜製造プロセスをまとめて第２図に示す
。
薄膜形成時の基板温度を一１５０℃以下にすることによ
って、薄膜は完全非晶質化する。このように非晶質化し
た膜を、前記薄膜形成後の熱処理条件で熱処理すると、
結晶化する時間が短縮でき、かつ非常に配向性が強く、
単結晶に近い良質の（Ｙ、−８Ｂ ａＷ ） ＣｕＯＪ
超電導薄膜を作製することができる。
って、薄膜は完全非晶質化する。このように非晶質化し
た膜を、前記薄膜形成後の熱処理条件で熱処理すると、
結晶化する時間が短縮でき、かつ非常に配向性が強く、
単結晶に近い良質の（Ｙ、−８Ｂ ａＷ ） ＣｕＯＪ
超電導薄膜を作製することができる。
薄膜を形成する基板としては、従来よく使用されている
Ａｆ１２０．、ＳｉＯ２、ＭｇＯなどの単結晶に直接超
電導薄膜を堆積してもよいが、熱膨張系数や格子定数な
どの違いにより、堆積した膜が、薄膜の表面があれたり
、はがれたりする。そこで基板として、入手が容易なＡ
Ｑ２０３、Ｓ ｉ Ｏ２゜ＭｇＯ及びＳｉなどの単結晶
を用い、この基板の表面にベース薄膜として、Ｚｒ○単
結晶薄膜を１０００人〜１００００人の膜厚で、先ず形
成した後に、その上部に所望の（Ｙ １−ｗ Ｂ ａＫ
） Ｃｕ Ｏｙの超電導薄膜を堆積させる。こうするこ
とによって、ＺｒＯ単結晶は、ＡＱ２０３、Ｓ ｉ Ｏ
２、ＭｇＯ、Ｓｉなどの単結晶に付着性が良好で、かつ
（ｙｚ−ｇ Ｂ ａ、 ）ｃ ｕ ０，１ も付着性が
非常に良いので、熱処理時に、膜がはがれたり、その表
面があれたりすることがない。そのため、微細加工した
細い線巾の薄膜も熱処理することによって損なわれるこ
とがほとんどないので、微細な素子を形成する場合に非
常に適している。
Ａｆ１２０．、ＳｉＯ２、ＭｇＯなどの単結晶に直接超
電導薄膜を堆積してもよいが、熱膨張系数や格子定数な
どの違いにより、堆積した膜が、薄膜の表面があれたり
、はがれたりする。そこで基板として、入手が容易なＡ
Ｑ２０３、Ｓ ｉ Ｏ２゜ＭｇＯ及びＳｉなどの単結晶
を用い、この基板の表面にベース薄膜として、Ｚｒ○単
結晶薄膜を１０００人〜１００００人の膜厚で、先ず形
成した後に、その上部に所望の（Ｙ １−ｗ Ｂ ａＫ
） Ｃｕ Ｏｙの超電導薄膜を堆積させる。こうするこ
とによって、ＺｒＯ単結晶は、ＡＱ２０３、Ｓ ｉ Ｏ
２、ＭｇＯ、Ｓｉなどの単結晶に付着性が良好で、かつ
（ｙｚ−ｇ Ｂ ａ、 ）ｃ ｕ ０，１ も付着性が
非常に良いので、熱処理時に、膜がはがれたり、その表
面があれたりすることがない。そのため、微細加工した
細い線巾の薄膜も熱処理することによって損なわれるこ
とがほとんどないので、微細な素子を形成する場合に非
常に適している。
なお、上記実施例では、超電導薄膜を作成する（Ａニー
えＢａ、）ＣｕＯｙ のＡとしてイツトリウム（Ｙ）を
使用した例について説明したが、Ａは元（ｙｂ）、サマ
リウム（Ｓｍ） 、ガドリウム（Ｇｄ）、エルビウム（
Ｅｒ）、ホルミウム（ＨＯ）、ツリウム（Ｔｍ） 、ル
テチウム（Ｌｕ）が好適であり、上記イツトリウムを使
用した場合の実施例と同様に実施できる。
えＢａ、）ＣｕＯｙ のＡとしてイツトリウム（Ｙ）を
使用した例について説明したが、Ａは元（ｙｂ）、サマ
リウム（Ｓｍ） 、ガドリウム（Ｇｄ）、エルビウム（
Ｅｒ）、ホルミウム（ＨＯ）、ツリウム（Ｔｍ） 、ル
テチウム（Ｌｕ）が好適であり、上記イツトリウムを使
用した場合の実施例と同様に実施できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、単結晶に近い良質の（Ａ１−＾Ｂａえ
） Ｃｕ ＯＪ 超電導薄膜を作製することができ、か
つその付着性が良いのでヒートサイクルに対しても安定
な薄膜を得ることができる効果がある。
） Ｃｕ ＯＪ 超電導薄膜を作製することができ、か
つその付着性が良いのでヒートサイクルに対しても安定
な薄膜を得ることができる効果がある。
第１図は、スパッタリングで得られた超電導薄膜の超電
導特性を示す電気抵抗の温度特性図、第２図は、本発明
の一実施例の製造プロセスを説明第 ）図 θ ／θｏ ２θθ ３０
０温度ＣＩ＜’）
導特性を示す電気抵抗の温度特性図、第２図は、本発明
の一実施例の製造プロセスを説明第 ）図 θ ／θｏ ２θθ ３０
０温度ＣＩ＜’）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、下式の組成により作成された磁器をターゲットとし
、アルゴンと酸素の混合雰囲気中でのスパッタリングに
よって、（Ａ＿１＿−＿ｘＢａ＿ｘ）ＣｕＯ＿ｙ（ここ
でＹ≦３、以下同じ）の薄膜を形成する工程と、こうし
て得られた（Ａ＿１＿−＿ｘＢａ＿ｘ）ＣｕＯ＿ｙ薄膜
を酸化性雰囲気中において４００℃〜７００℃で熱処理
する工程を有することを特徴とする酸化物超電導薄膜の
製造方法。 （Ａ＿１＿−＿ｘＢａ＿ｘ）ＣｕＯ＿ｙ 但し、この式で、ＡはIIIａ族元素である。 ２、薄膜を形成する基板として、Ｓｉ単結晶、Ａ＿２Ｏ
＿３単結晶、ＳｉＯ＿２単結晶、ＭｇＯ単結晶の上に、
ＺｒＯ＿２の薄膜をベース薄膜として形成した基板を使
用し、この上に、（Ａ＿１＿−＿ｘＢａ＿ｘ）ＣｕＯ＿
ｙの薄膜を形成することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の酸化物超電導薄膜の製造方法。 ３、熱処理前の（Ａ＿１＿−＿ｘＢａ＿ｘ）ＣｕＯ＿ｙ
の薄膜を形成するとき、基板の温度を１００℃〜４００
℃にすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
酸化物超電導薄膜の製造方法。 ４、熱処理前の（Ａ＿１＿−＿ｘＢａ＿ｘ）ＣｕＯ＿ｙ
の薄膜を形成するとき、基板の温度を−１５０℃以下に
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の酸化
物超電導薄膜の製造方法。 ５、IIIａ族の元素はイットリウム（Ｙ）またはランタ
ノイド系元素であることを特徴とする特許請求の範囲第
１〜４項のいずれかに記載の酸化物超電導薄膜の製造方
法。 ６、ランタノイド系元素は、イッテリビウム（Ｙｂ）、
サマリウム（Ｓｍ）、ガドリウム（Ｇｄ）、エルビウム
（Ｅｒ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ツリウム（Ｔｍ）及び
ルテチウム（Ｌｕ）のうちのいずれか１つであることを
特徴とする特許請求の範囲第５項記載の酸化物超電導薄
膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62080949A JPS63248019A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62080949A JPS63248019A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63248019A true JPS63248019A (ja) | 1988-10-14 |
Family
ID=13732750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62080949A Pending JPS63248019A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63248019A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02168515A (ja) * | 1988-12-21 | 1990-06-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 超伝導薄膜の作製方法 |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP62080949A patent/JPS63248019A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02168515A (ja) * | 1988-12-21 | 1990-06-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 超伝導薄膜の作製方法 |
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