KR960000947B1 - Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막과 그의 제조방법 - Google Patents
Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막과 그의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR960000947B1 KR960000947B1 KR1019920004150A KR920004150A KR960000947B1 KR 960000947 B1 KR960000947 B1 KR 960000947B1 KR 1019920004150 A KR1019920004150 A KR 1019920004150A KR 920004150 A KR920004150 A KR 920004150A KR 960000947 B1 KR960000947 B1 KR 960000947B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- thin film
- superconducting thin
- atomic
- unit cells
- layer
- Prior art date
Links
- 229910015901 Bi-Sr-Ca-Cu-O Inorganic materials 0.000 title claims description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 claims description 8
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229910014454 Ca-Cu Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 11
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910004247 CaCu Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000014653 Carica parviflora Nutrition 0.000 description 2
- 241000243321 Cnidaria Species 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000002128 reflection high energy electron diffraction Methods 0.000 description 2
- 241001080189 Quadrus Species 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- COUNCWOLUGAQQG-UHFFFAOYSA-N copper;hydrogen peroxide Chemical compound [Cu].OO COUNCWOLUGAQQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000000097 high energy electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- 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
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/02—Epitaxial-layer growth
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- 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
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/002—Controlling or regulating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- 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
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- 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
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/22—Complex oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- 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
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/22—Complex oxides
- C30B29/225—Complex oxides based on rare earth copper oxides, e.g. high T-superconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
- H10N60/0381—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers by evaporation, e.g. MBE
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/85—Superconducting active materials
- H10N60/855—Ceramic superconductors
- H10N60/857—Ceramic superconductors comprising copper oxide
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/725—Process of making or treating high tc, above 30 k, superconducting shaped material, article, or device
- Y10S505/73—Vacuum treating or coating
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/725—Process of making or treating high tc, above 30 k, superconducting shaped material, article, or device
- Y10S505/742—Annealing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 종래의 MBE(molecular-beam epitaxy)장치를 보인 개략도.
제2도는 본 발명의 방법에 의한 원자층 제어상태하에서 기판에 형성된 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막의 개략단면도.
제3도는 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막의 임계전류 밀도와 자기장세기 (magnetic field intensity)의 관계를 도시한 그래프.
본 발명은 산화물 고운 초전도체(oxide high-temperature superconductor)에 관한 것으로써, 특히, Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막과 그의 제조방법에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 초전도성 성질(예를 들면, 제로 전기전도도)을 이용하여 장치 또는 배선(wirings)등에 초전도체를 적용하고자 하는 시도가 이루어져 왔으나 초전도체의 임계온도(Tc)는 매우 낮기 때문에, 초전도체는 단지 액화 헬륨(liquid helium(He))에서만 사용될 수 있다.
그러나 최근에는 상대적으로 높은 임계온도를 갖는 산화물 초전도체의 개발로 인해 액화 질소(liquid nitrogen(N))에서도 사용될 수 있게 되었다.
또한, 산화물 고온 초전도막은 원자층제어(atomic layer control)로 기판에서 산화물을 석출함으로써 형성될 수 있고, 이와 같은 막의 형성은 시도 및 연구되어지고 있다.(참조, 가와이 도모지 ; “연속 석출 방법에 의한 고온 초전도초격자의 설계와 합성”, 일본 금속학회 회보 제29권 제9호(1990), 733∼739페이지와 J.N. 엑스테인 외 “고온 초전도 박막의 에피텍셜 성장”, J. Vac. Sci. Technol. B7(2), 1989, 319∼323페이지)
금속 초전도체와 대조적으로, 산화물 고온 초전도체는 그의 결합거리(ξC)가 C-축(C-axis)방향에서 매우 짧다는 문제점을 갖고 있다.
예를 들면, Y-Ba-C-O계 산화물 및 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 산화물의 결합거리는 각각 약 0.3nm와 0.1∼0.2nm로 추정되며, 따라서, 이들 결합거리는 금속 초전도체들 (예를 들면, Pb의 100nm 및 Nb의 40nm)의 결합거리와 비교하여 매우 작다.
그러므로 C-축 방향에서 산화물 초전도체에 자기장을 인가할 경우, 임계온도(Tc)는 현저하게 낮아진다.
Bi계 산화물 초전도막(예를 들면, Bi2Sr2Can-1CunOx)에서, 페로브스키트 구조층(Perovskite structure layer)을 분할하는 BiO 층은 전자 차폐(차단)층으로서 제공되고 초전도율로서 확실하게 기능을 갖는 CuO2의 전자들은 BiO층을 거의 통과할 수 없게 되기 때문에 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 산화물의 결합거리(ξC)는 짧아진다.
만약, 페로브스키트 구조층의 반쪽 단위 셀(helf-unit cell)에서 CuO2층들의 수(m)가 증가된다면 결합 거리는 늘어날 수 있지만 CuO2층들의 수(m)가 4 또는 그 이상일 경우 임계온도는 떨어지고, 5에서 임계온도는 10K 또는 그 이하가 된다(즉, 그러한 산화물 초전도막은 헬륨 냉각(helium cooling)이 필요함).
본 발명의 목적은 증가되는 자기장하에서 임계온도의 감소없이도 임계전류가 더 낮아지지 않는 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 산화물 초전도 박막을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 산화물 초전도 박막을 형성하는 방법을 제공하는데 있다.
이는 두개의 반쪽 단위 셀이 페로브스키트 구조층으로 구성된 Bi-Sr-Ca-Cu-O계(예, Bi2Sr2CaCu2Ox(2-2-1-2) 초전도 박막을 제공함으로써 성취될 수 있고, 하나의 실제 금속 스트론튬(Sr) 원자층과 두개의 실제 금속 비스무스(Bi) 원자층들은 상기 반쪽 단위 셀들의 산화구리(CuO) 원자층 사이에 놓여짐을 특징으로 한다.
본 발명에 의하여 상기 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막을 형성시키는 방법은반쪽 단위 셀들 사이에 존재하는 스트론튬(Sr)과 비스무스(Bi)가 원자층 제어 레벨 능력을 갖는 분자 빔 에피텍시(moleculor-beam epitaxy (MBE) 공정 또는 MO-MBE(Metal Orgamic-MBE) 공정을 사용함으로써 산화작용 없이 각각 선출된다.
Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막이 원자층 제어상태하에서 기판에 형성될 경우, 반쪽 단위 셀들 사이에 존재하는 스트론튬(Sr)과 비스무스(Bi)는 각각 산화작용 없이 석출되어지고 그래서 비스무스(Bi)는 실제로 산화되지 않는다(그러나 Bi는 BiO1-x(X=0.1∼0.3)를 형성하기 위하여 약간 산화됨).
그러한 실제 금속 Bi 전자층(BiO1-X)은 비교적 작은 전자 차폐 능력을 갖는다. 그러므로, 이산화구리(CuO2)층들의 전자들은 쉽게 Bi(BiO1-X)층을 통과할 수 있어서, 산화물 초전도 박막의 결합거리를 확실히 더 길게 만들 수 있다.
따라서, 얻어진 박막의 임계전류 밀도는 자기장내에서 실제로 저하(감소)하지 않는다.
보다 바람직하게는 하나의 Sr 전자층과 두 개의 Bi 전자층들이 반쪽 단위 셀들의 산화구리(CuO) 원자층들 사이에 형성되는 것이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 선호된 실시예를 설명하면 다음과 같다.
제1도에 언급하여 종래의 MBE 장치는 진공실(1), 히터가 있는 기판홀더(2), 각각의 Bi, Sr, Ca, Cu에 대한 크누센 센들(Knudsen cells)(4∼7), 그리고 산소플라즈마를 발생시키기 위한 전자 사이클로트론 공명(ECR) 장치로 구성되어 있고, MBE 장치에는 쿼드루 질량 분광계(quadru mass spectrometer (QMS))(9), 굴절 고에너지 전자편향(reflection high-energy electron diffraction(RHEED)) 스크린(10), RHEED를 위한 전자총(11), 그리고 수정발진기의 시크니스모니터(thickness monitor)(12)가 설치되어 있으며 기판(MgO 또는 SrTiO3로 된)(3)은 홀더(2)에 끼워져 있다.
Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막은 다음과 같이 기판에 형성(석출)된다.
진공실(1)은 2×10-5내지 8×10-5torr의 진공압력(산소부분압력)에 도달되도록 진공으로 하고 기판(MgO 단일 결정판)(3)은 600℃ 내지 800℃의 온도에서 가열된다.
제2도에 도시된 바와 같이 셀(4)에서 나오는 비스무스(Bi) 빔이 기판(3)에 충돌되도록 하고 이와 동시에 ECR 장치(8)로부터 나오는 산호 플라즈마 빔을 기판(3)에 공급함으로써 기판(3)에는 두개의 BiO 전자층이 석출된다.
그리고 산호 플라즈마 빔을 계속 유지하면서 셀(5)로부터 나오는 스트론튬 빔, 셀(7)로부터 나오는 구리빔, 셀(6)로부터 나오는 칼슘 빔, 그리고 셀(7)로부터 나오는 구리 빔을 순차적으로 공급하면, 기판(3)에 SrO 원자층, CuO 원자층, CaO 원자층, 그리고 CuO 원자층이 석출된다.
이와같이 하여 Bi2Sr2CaCu2Ox(2-2-1-2)의 반쪽 단위 셀이 형성된다.
이와같이 되도록 Bi 쿠누센 셀(4), Sr 쿠누센 셀(5), Ca 쿠누센 셀(6), 그리고 Cu 쿠누센 셀(7)은 각각 700℃, 740℃, 550℃ 그리고 1080℃에서 가열된다.
ECR 장치(8)는 100W의 마이크로파력(microwave power)과 0.5KV의 가속전압을 갖고, 기판인가 전압은 0.5KV이다. 다음, ECR 장치(8)의 작동과 산소공급을 중지한다. 그리고 나서 Sr 빔과 Bi 빔을 공급하면 제2도에 도시된 바와 같이 CuO 원자층 다음에 순차적으로 하나의 Sr 원자층과 두개의 Bi 원자층이 산화 작용 없이 석출된다.
그 후에 ECR장치(8)가 산소 플라즈마 빔을 발생시키도록 재작동시키고 셀(7)로부터 나오는 구리 빔, 셀(6)로부터 나오는 칼슘 빔, 셀(7)로부터 나오는 구리 빔, 셀(5)로부터 나오는 스트론튬 빔, 셀(4)로부터 나오는 비스무스 빔을 순차적으로 공급하면 제2도에 도시된 바와 같이 CuO 원자층, CaO 원자층, CuO 원자층, SrO 원자층 그리고 두개의 BiO 원자층이 석출된다.
그러므로 Bi2Sr2CaCu2Ox의 다른 반쪽 단위 셀이 형성되어 Bi2Sr2CaCu2OX(2-2-1-2)의 하나의 단위 페로브스키트 구조층을 형성하게 된다.
이와 같은 연속적인 석출공정은 Bi2Sr2CaCu2Ox의 다층박막을 형성하도록 반복된다.
얻어진 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막은 액화질소를 사용하여 77K에 냉각되고, 자기장세기 B(T)를 변화시켜 박막의 임계전류 밀도(Jc, A/cm2)를 측정하면 제3도의 실선으로 표시된 결과를 얻게 된다.
비교예로서, 종래 형태의 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막은 ECR 장치작동과 산소공급의 중간정지(interruption)가 수행되지 않는다는 것을 제외하고, 상기 연석석출공정에 의해 형성된다.
이와 같은 경우, 모든 분자 빔들의 성분은 단지 산화물층들만을 석출하도록 산소 플라즈마와 산화된다. 이와 같은 박막의 임계전류 밀도(Jc)를 동일 조건하에서 측정하면 제3도의 점선에 표시된 결과를 얻게 된다.
제3도에 명확하게 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 의한 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막은 종래 형태의 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막과 비교하여 실질적으로 자기장에 의한 영향을 받지 않는 우수한 임계전류 성질을 갖고 있다.
본 발명에 의하여 반쪽 단위 셀들의 사이에 있는 Bi와 Sr은 종래의 BiO 원자층 대신에 Bi(BiO1-X) 전자층을 형성하기 위해 산화 작용 없이 석출되어지고, 결합거리 (ξC)를 늘리기 위하여 비교적 작은 전자차폐 능력을 갖는다.
그러므로, 종래의 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막의 임계전류 밀도는 자기장세기가 증가하는 동안 현저하게 감소하는 반면, 본 발명의 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막의 임계전류 밀도는 그다지 감소되지 않는다.
이와 같은 본 발명은 상기 실시예에만 제한되는 것이 아니라 본 발명을 벗어나지 않는 범위에서 동일 기술분야에 속하는 사람에게는 다양한 변화가 가능하며, 예를들면, MBE 공정 대신에 금속조직 NME(MO-MBE) 공정을 사용할 수도 있다.
Claims (4)
- 두개의 반쪽 단위 셀(help-unit cell)들은 페로브스키트(Perovskite) 구조층을 형성하고, 상기 반쪽 단위 셀들 사이에 놓여 있는 스트론튬(Sr)과 비스무스(Bi)는 원자층 제어 레벨 능력을 갖는 MBE 공정 또는 MO-MBE 공정을 사용하여 산화 작용 없이 각각 석출되어짐을 특징으로 하는 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반쪽 단위 셀들의 CuO 원자층 사이에는 하나의 실제 금속 스트론튬(Sr) 원자층과 두개의 실제 금속 비스무스(Bi) 원자층이 놓여짐을 특징으로 하는 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막의 제조방법.
- 두개의 반쪽 단위 셀들은 페로브스키트 구조층을 형성하고, 상기 반쪽 단위 셀들의 CuO 원자층 사이에는 하나의 실제 금속 스트론튬(Sr) 원자층과 두개의 실제 금속 비스무스(Bi) 원자층이 놓여짐을 특징으로 하는 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막.
- 제3항에 있어서, 상기 초전도 박막은 Bi2Sr2CaCU2(2-2-1-2)로 이루어짐을 특징으로 하는 Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3051049A JPH04285012A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 酸化物超伝導体薄膜の形成方法 |
| JP91-51049 | 1991-03-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR920018847A KR920018847A (ko) | 1992-10-22 |
| KR960000947B1 true KR960000947B1 (ko) | 1996-01-15 |
Family
ID=12875949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019920004150A KR960000947B1 (ko) | 1991-03-15 | 1992-03-13 | Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막과 그의 제조방법 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5300484A (ko) |
| EP (1) | EP0505112B1 (ko) |
| JP (1) | JPH04285012A (ko) |
| KR (1) | KR960000947B1 (ko) |
| DE (1) | DE69201384D1 (ko) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0461592B1 (en) * | 1990-06-11 | 1996-09-04 | Mitsubishi Chemical Corporation | Thin film Josephson device |
| JP3435966B2 (ja) * | 1996-03-13 | 2003-08-11 | 株式会社日立製作所 | 強誘電体素子とその製造方法 |
| JP2939530B2 (ja) * | 1996-11-29 | 1999-08-25 | 工業技術院長 | ビスマスを構成元素に含む多元系酸化物薄膜の結晶成長法 |
| JP2958455B1 (ja) * | 1998-03-27 | 1999-10-06 | 工業技術院長 | 酸化物薄膜の結晶成長方法 |
| JP5100313B2 (ja) * | 2007-10-31 | 2012-12-19 | 株式会社東芝 | 酸化ランタン化合物の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0292958B1 (en) * | 1987-05-26 | 1993-12-29 | Sumitomo Electric Industries Limited | Method for preparing thin film of compound oxide superconductor |
| DE3854828T2 (de) * | 1987-08-24 | 1996-08-22 | Sumitomo Electric Industries | Verfahren zur Herstellung einer dünnen Schicht aus zusammengesetztem supraleitendem Oxyd |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP3051049A patent/JPH04285012A/ja not_active Withdrawn
-
1992
- 1992-03-13 US US07/851,200 patent/US5300484A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-03-13 EP EP92302190A patent/EP0505112B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-13 DE DE69201384T patent/DE69201384D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-13 KR KR1019920004150A patent/KR960000947B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0505112A1 (en) | 1992-09-23 |
| US5300484A (en) | 1994-04-05 |
| EP0505112B1 (en) | 1995-02-15 |
| KR920018847A (ko) | 1992-10-22 |
| JPH04285012A (ja) | 1992-10-09 |
| DE69201384D1 (de) | 1995-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5047390A (en) | Josephson devices and process for manufacturing the same | |
| US5162298A (en) | Grain boundary junction devices using high tc superconductors | |
| US6541789B1 (en) | High temperature superconductor Josephson junction element and manufacturing method for the same | |
| US5627139A (en) | High-temperature superconducting josephson devices having a barrier layer of a doped, cubic crystalline, conductive oxide material | |
| EP0390704B1 (en) | Tunnel junction type Josephson device and method for fabricating the same | |
| US5034374A (en) | Method of producing high temperature superconductor Josephson element | |
| Gao et al. | Preparation and properties of all high T/sub c/SNS-type edge DC SQUIDs | |
| US5179070A (en) | Semiconductor substrate having a superconducting thin film with a buffer layer in between | |
| Wakana et al. | Improvement in reproducibility of multilayer and junction process for HTS SFQ circuits | |
| KR960000947B1 (ko) | Bi-Sr-Ca-Cu-O계 초전도 박막과 그의 제조방법 | |
| US5229360A (en) | Method for forming a multilayer superconducting circuit | |
| US5910662A (en) | Semiconductor substrate having a superconducting thin film | |
| US5250506A (en) | Superconductive switching element with semiconductor channel | |
| EP0553593B1 (en) | Pinning structures for superconducting films and method for making same | |
| EP0565455B1 (en) | Process for preparing superconducting thin film formed of oxide superconductor material | |
| JPH05129671A (ja) | 超電導磁気抵抗効果素子およびその製造方法 | |
| EP0341148A2 (en) | A semiconductor substrate having a superconducting thin film | |
| US5422338A (en) | Layer-by-layer vapor deposition method for forming a high Tc superconductor thin film device | |
| EP0491496B1 (en) | Article comprising a superconductor/insulator layer structure, and method of making the article | |
| US5629267A (en) | Superconducting element having an intermediate layer with multiple fluorite blocks | |
| US5106819A (en) | Oxide superconducting tunnel junctions and manufacturing method for the same | |
| US5691280A (en) | Method of producing a high Tc superconducting film free of second phase defects | |
| JP2713343B2 (ja) | 超電導回路の作製方法 | |
| EP0824275A2 (en) | Method for preparing layered structure including oxide superconductor thin film | |
| JPH0278282A (ja) | ジヨセフソン素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| G160 | Decision to publish patent application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |