JPH0316919A - 超電導薄膜およびその製造方法 - Google Patents
超電導薄膜およびその製造方法Info
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- JPH0316919A JPH0316919A JP1151804A JP15180489A JPH0316919A JP H0316919 A JPH0316919 A JP H0316919A JP 1151804 A JP1151804 A JP 1151804A JP 15180489 A JP15180489 A JP 15180489A JP H0316919 A JPH0316919 A JP H0316919A
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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
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明？Ｌ１００Ｋ以上の高臨界温度が期待されるビス
マスを含む酸イヒ物超電導薄膜とその製造方法に関する
ものである。
マスを含む酸イヒ物超電導薄膜とその製造方法に関する
ものである。
従来の技術
高温超電導体として、Ａ１５型２元系化合物として窒イ
シニオブ（ ＮｂＮ）やゲルマニウムニオブ（Ｎｂ＊Ｇ
ｅ）などが知られていた力交 これらの材料の超電導転
移温度はたかだか２３Ｋであった 一方、ペロブスカイ
ト系化合物ｉｔ さらに高い転移温度が期待さｈ
Ｂａ−Ｌａ−Ｃｕ−０系の高温超電導体が提案された
［シ゛エイ・シ゛−・へ゛ドノルツ アント゛ ケー・
工−・ミュラー，（ツ了イトシコリフト・フユ了・７イ
シ゛−ク ヘ゛−） 一 コンテゝンスト マター（Ｊ
．Ｇ．Ｂｅｄｎｏｒｚ ａｎｄ Ｋ．Ａ．Ｍｕｌｌ
ｅｒ， （Ｚｅｔｓｈｒｉｆｔ ＦｕｒＰｈｙｓｉ
ｋ Ｂ）−Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔｔｅｒ
Ｖｏｌ．６４，１８９−１９３（１９ｓ６））Ｌ さらに Ｂｉ−Ｓｒ − Ｃａ − Ｃｕ−０系の材料
が１００Ｋ以上の転移温度を示すことも発見された［エ
イチ・マエタゝ、ワイ・タナカ、エム・フクトミ アン
トゝ ティー・アサ八（シ゛ヤハ゜二−ス゛・シ゛ヤー
ナル４７ゝ・７７’ライト゛・７イシゝフクス） （
Ｈ．Ｍａｅｄａ，Ｙ，Ｔａｎａｋａ，Ｍ，Ｆｕｋｕｔｏ
ｍｉ ａｎｄ Ｔ．Ａｓａｎｏ，（Ｊａｐａｎｅｓ
ｅ Ｊｏｕｒｎａ↓ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ）Ｖｏ１．２７，Ｌ２０９−２１０（１９８８）
）］。この種の材料の超電導機構の詳細は明らかではな
い力丈転移温度が室温以上に高くなる可能性があり、高
温超電導体として従来の２元系化合物より、より有望な
特性が期待される。
シニオブ（ ＮｂＮ）やゲルマニウムニオブ（Ｎｂ＊Ｇ
ｅ）などが知られていた力交 これらの材料の超電導転
移温度はたかだか２３Ｋであった 一方、ペロブスカイ
ト系化合物ｉｔ さらに高い転移温度が期待さｈ
Ｂａ−Ｌａ−Ｃｕ−０系の高温超電導体が提案された
［シ゛エイ・シ゛−・へ゛ドノルツ アント゛ ケー・
工−・ミュラー，（ツ了イトシコリフト・フユ了・７イ
シ゛−ク ヘ゛−） 一 コンテゝンスト マター（Ｊ
．Ｇ．Ｂｅｄｎｏｒｚ ａｎｄ Ｋ．Ａ．Ｍｕｌｌ
ｅｒ， （Ｚｅｔｓｈｒｉｆｔ ＦｕｒＰｈｙｓｉ
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Ｖｏｌ．６４，１８９−１９３（１９ｓ６））Ｌ さらに Ｂｉ−Ｓｒ − Ｃａ − Ｃｕ−０系の材料
が１００Ｋ以上の転移温度を示すことも発見された［エ
イチ・マエタゝ、ワイ・タナカ、エム・フクトミ アン
トゝ ティー・アサ八（シ゛ヤハ゜二−ス゛・シ゛ヤー
ナル４７ゝ・７７’ライト゛・７イシゝフクス） （
Ｈ．Ｍａｅｄａ，Ｙ，Ｔａｎａｋａ，Ｍ，Ｆｕｋｕｔｏ
ｍｉ ａｎｄ Ｔ．Ａｓａｎｏ，（Ｊａｐａｎｅｓ
ｅ Ｊｏｕｒｎａ↓ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ）Ｖｏ１．２７，Ｌ２０９−２１０（１９８８）
）］。この種の材料の超電導機構の詳細は明らかではな
い力丈転移温度が室温以上に高くなる可能性があり、高
温超電導体として従来の２元系化合物より、より有望な
特性が期待される。
さらに超電導体と絶縁物とを交互に積層することにより
、より高い超電導転移温度が従来から期待サレていた
［エム・エイチ・コーエン アントゝ テゞイー・エイ
チ・タゝクゝラス、シ８ユニア、（７イシ゛カル・レヒ
゛ユー・レタース゛）Ｍ．Ｈ．Ｃｏｈｅｎ ａｎｄＤ
．Ｈ．Ｄｏｕｇｌａｓｓ，Ｊｒ．， （Ｐｈｙｓｉｃ
ａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ）Ｖｏｌ，１
９，１１８−１２１（１９６７））］。
、より高い超電導転移温度が従来から期待サレていた
［エム・エイチ・コーエン アントゝ テゞイー・エイ
チ・タゝクゝラス、シ８ユニア、（７イシ゛カル・レヒ
゛ユー・レタース゛）Ｍ．Ｈ．Ｃｏｈｅｎ ａｎｄＤ
．Ｈ．Ｄｏｕｇｌａｓｓ，Ｊｒ．， （Ｐｈｙｓｉｃ
ａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ）Ｖｏｌ，１
９，１１８−１２１（１９６７））］。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、Ｂｉ − Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系の材
料（よ現在の技術では主として焼結という過程でしか形
或できないたム セラミックの粉末あるいはブロックの
形状でしか得られなしも 一方、この種の材料を実用化
する場合、薄膜状に加工することが強く要望されている
力丈 従来の技術で（よ 良好な超電導特性を有する薄
膜作製は難しいものであったずなわ板 Ｂｉ−Ｓｒ −
Ｃａ−Ｃｕ − ０系には超電導転移温度の異なるい
くつかの相が存在することが知られているバ 特に転移
温度がＩＯＯＫ以上の相を薄膜の形態で達或するの｛上
非常に困難とされていた また 従来このＢｊ系において良好な超電導特性を示ず
薄膜を形或ずるためには少なくとも７００℃以上の熱処
理あるいは形成時の加熱が必要であり、そのため高い超
電導転移温度が期待される絶縁膜との周期的な積層構造
を得ることは極めて困難と考えられ またこの構造を利
用した集積化デバイスを構或することもたいへん困難で
あるとされていた 本発明１；ｌ．．このような従来技術の課題を解決する
ことを目的とする。
料（よ現在の技術では主として焼結という過程でしか形
或できないたム セラミックの粉末あるいはブロックの
形状でしか得られなしも 一方、この種の材料を実用化
する場合、薄膜状に加工することが強く要望されている
力丈 従来の技術で（よ 良好な超電導特性を有する薄
膜作製は難しいものであったずなわ板 Ｂｉ−Ｓｒ −
Ｃａ−Ｃｕ − ０系には超電導転移温度の異なるい
くつかの相が存在することが知られているバ 特に転移
温度がＩＯＯＫ以上の相を薄膜の形態で達或するの｛上
非常に困難とされていた また 従来このＢｊ系において良好な超電導特性を示ず
薄膜を形或ずるためには少なくとも７００℃以上の熱処
理あるいは形成時の加熱が必要であり、そのため高い超
電導転移温度が期待される絶縁膜との周期的な積層構造
を得ることは極めて困難と考えられ またこの構造を利
用した集積化デバイスを構或することもたいへん困難で
あるとされていた 本発明１；ｌ．．このような従来技術の課題を解決する
ことを目的とする。
課題を解決するための手段
本発明の超電導薄膜（よ 主体成分が少なくともビスマ
ス（Ｂ１）、銅（Ｃｕ）， およびアルカリ土類（Ｉ
Ｉａ族）を含む層状酸化物超電導薄膜と、主体成分が少
なくともＢｉとニオブ（Ｎｂ）を含む層状酸化物薄膜が
交互に積層された構造を持つことを特徴とする超電導薄
膜である。
ス（Ｂ１）、銅（Ｃｕ）， およびアルカリ土類（Ｉ
Ｉａ族）を含む層状酸化物超電導薄膜と、主体成分が少
なくともＢｉとニオブ（Ｎｂ）を含む層状酸化物薄膜が
交互に積層された構造を持つことを特徴とする超電導薄
膜である。
さらに本発明の超電導薄膜の製造方法（よ 基体上に
少なくともＢｉを含む酸化物と少なくとも銅およびアル
カリ土類（ＩＩａ族）を含む酸化物とを周期的に積層さ
せて形或する酸化物薄膜と、少なくともＢｉを含む酸化
物と少なくともＮｂを含む酸化物を周期的に積層させて
形或する酸化物薄膜とを、さらに交互に積層させて得る
ことを特徴とする超電導薄膜の製造方法である。
少なくともＢｉを含む酸化物と少なくとも銅およびアル
カリ土類（ＩＩａ族）を含む酸化物とを周期的に積層さ
せて形或する酸化物薄膜と、少なくともＢｉを含む酸化
物と少なくともＮｂを含む酸化物を周期的に積層させて
形或する酸化物薄膜とを、さらに交互に積層させて得る
ことを特徴とする超電導薄膜の製造方法である。
ここでアルカリ土類ｌｔＩＩａ族元素のうちの少なくと
も一種あるいは二種以上の元素を示も作用 本発明においては 安定なＢｊ．ａＯ２酸化膜層または
これを主体とした層によりともに覆われた結晶構造とな
っているところの、Ｂｉ系超電導薄膜と、Ｂ１とＮｂと
を含む酸化物層状構造の絶縁体薄膜と力交交互に積層さ
れた構造をとることによって、超電導膜と絶縁膜との間
での相互拡散の少ない積層が可能となり、その結果Ｂｉ
系超電導薄膜における超電導転移温度の上昇が実現され
たものである。
も一種あるいは二種以上の元素を示も作用 本発明においては 安定なＢｊ．ａＯ２酸化膜層または
これを主体とした層によりともに覆われた結晶構造とな
っているところの、Ｂｉ系超電導薄膜と、Ｂ１とＮｂと
を含む酸化物層状構造の絶縁体薄膜と力交交互に積層さ
れた構造をとることによって、超電導膜と絶縁膜との間
での相互拡散の少ない積層が可能となり、その結果Ｂｉ
系超電導薄膜における超電導転移温度の上昇が実現され
たものである。
さらに本発明による製造方法においては上記構造を達戊
ずるたム 少なくともＢｉを含む酸化物と、少なくとも
銅およびアルカリ土類（ＩＩａ族）を含む酸化物あるい
は少なくともＮｂを含む酸化物とを、周期的に積層させ
て分子レベルの制御による薄膜の作製を行うことによっ
て、再現性良＜Ｂｉ系超電導薄膜と絶縁膜との積層を得
ることに或功したものである。
ずるたム 少なくともＢｉを含む酸化物と、少なくとも
銅およびアルカリ土類（ＩＩａ族）を含む酸化物あるい
は少なくともＮｂを含む酸化物とを、周期的に積層させ
て分子レベルの制御による薄膜の作製を行うことによっ
て、再現性良＜Ｂｉ系超電導薄膜と絶縁膜との積層を得
ることに或功したものである。
実施例
以下に 本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
明する。
まず、本発明者らはＢｉ系超電導薄膜と絶縁膜との周期
的な積層構造を実現するた歇Ｂｉ系超電導薄膜と種々の
絶縁膜との相互作用について検討した。
的な積層構造を実現するた歇Ｂｉ系超電導薄膜と種々の
絶縁膜との相互作用について検討した。
通象Ｂｉ系超電導薄膜は６００〜７００℃に加熱した基
体上に蒸着して得る。蒸着後、そのままでも薄膜は超電
導特性を示すパ その後８５０〜９５０℃の熱処理を施
し 超電導特性を向上させる。
体上に蒸着して得る。蒸着後、そのままでも薄膜は超電
導特性を示すパ その後８５０〜９５０℃の熱処理を施
し 超電導特性を向上させる。
しかしなが転 基体温度が高い時に絶縁膜をＢｉ系超電
導薄膜に続いて積層したり、絶縁膜を形成後熱処理を行
った場合、超電導膜と絶縁膜との間で、元素の相互拡散
が起こり超電導特性が大きく劣化することが判゛明し氾
相互拡散を起こさないために（よ 超電導嵐 絶縁膜
の結晶性が優れていること、超電導膜・絶縁膜間での格
子の整合性が優れていること、絶縁膜が８５０〜９５０
℃の熱処理に対して安定であることが不可欠と考えられ
も種々の検討を行った結東 本発明者らは 少なくとも
Ｎｂを含むＢｉ酸化物層状構造の薄膜が絶縁膜として適
していることを見いだしｆ， この理由として、Ｎｂ
を含むＢｉ層状酸化物１上ＢｉｔＱ２酸化物層がＮｂお
よび酸素等の元素からなる構造体を挟み込んだ層状ペロ
プスカイトを示すことが知られており、このＢｉ２０ａ
層は同種の結晶構造の物質の界面に対して高温の熱処理
においても非常に安定であり、またＢｉ系超電導体とＢ
ｉ−Ｎｂ系酸化物との格子の整合性がきわめて優れてい
ることが考えられもさらに本発明者らｉよＢｉ系超電導
薄膜とＢｉ−Ｎｂ系酸化物薄膜を周期的に積層した時、
Ｂｉ系超電導薄膜本来の超電導転移温度が上昇すること
を見いだしｔも 本発明者らによる第１の本発明の内容を更に深く理解さ
れるために 第１図を用い具体的な実施例を示す。
導薄膜に続いて積層したり、絶縁膜を形成後熱処理を行
った場合、超電導膜と絶縁膜との間で、元素の相互拡散
が起こり超電導特性が大きく劣化することが判゛明し氾
相互拡散を起こさないために（よ 超電導嵐 絶縁膜
の結晶性が優れていること、超電導膜・絶縁膜間での格
子の整合性が優れていること、絶縁膜が８５０〜９５０
℃の熱処理に対して安定であることが不可欠と考えられ
も種々の検討を行った結東 本発明者らは 少なくとも
Ｎｂを含むＢｉ酸化物層状構造の薄膜が絶縁膜として適
していることを見いだしｆ， この理由として、Ｎｂ
を含むＢｉ層状酸化物１上ＢｉｔＱ２酸化物層がＮｂお
よび酸素等の元素からなる構造体を挟み込んだ層状ペロ
プスカイトを示すことが知られており、このＢｉ２０ａ
層は同種の結晶構造の物質の界面に対して高温の熱処理
においても非常に安定であり、またＢｉ系超電導体とＢ
ｉ−Ｎｂ系酸化物との格子の整合性がきわめて優れてい
ることが考えられもさらに本発明者らｉよＢｉ系超電導
薄膜とＢｉ−Ｎｂ系酸化物薄膜を周期的に積層した時、
Ｂｉ系超電導薄膜本来の超電導転移温度が上昇すること
を見いだしｔも 本発明者らによる第１の本発明の内容を更に深く理解さ
れるために 第１図を用い具体的な実施例を示す。
（実施例１）
第１図は 本実施例で用いた二元マグネトロンスパッタ
装置内部の概略図であり、 １１はＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−０ターゲット、 １２はＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０タ
ーゲット、１３はシャッター、 ｌ４はアパーチャー、
１５は基体 １６は基体加熱用ヒーターを示も 焼結
体をプレス或形加工して作製した２個のターゲット１１
、 １２を用も＼ 第１図に示すよう眸配置させた す
なわＩＥｘ． ＭｇＯ（ｊｏＯ）基体１５に焦点を結ぶ
ように各ターゲットが約３０”傾いて設置されている。
装置内部の概略図であり、 １１はＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−０ターゲット、 １２はＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０タ
ーゲット、１３はシャッター、 ｌ４はアパーチャー、
１５は基体 １６は基体加熱用ヒーターを示も 焼結
体をプレス或形加工して作製した２個のターゲット１１
、 １２を用も＼ 第１図に示すよう眸配置させた す
なわＩＥｘ． ＭｇＯ（ｊｏＯ）基体１５に焦点を結ぶ
ように各ターゲットが約３０”傾いて設置されている。
ターゲットの前方には回転するシャッター１３があり、
その中に設けられたアパーチャーｌ４の回転をパルスモ
ーターで制御することにより、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０−＋ Ｂｉ−Ｎｂ− Ｐｂ−０−＊ Ｂｉ−Ｓｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−０−＋ ＢｉＮｂ−Ｐｂ−０ →Ｂｉ−Ｓ
ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０のサイクルでスパッタ蒸着が行なう
ことができる。Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０１ｉ＠，
ＢｉＮｂ−Ｐｂ−０膜の積層の様子を概念的に第２図
に示す。
その中に設けられたアパーチャーｌ４の回転をパルスモ
ーターで制御することにより、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０−＋ Ｂｉ−Ｎｂ− Ｐｂ−０−＊ Ｂｉ−Ｓｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−０−＋ ＢｉＮｂ−Ｐｂ−０ →Ｂｉ−Ｓ
ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０のサイクルでスパッタ蒸着が行なう
ことができる。Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０１ｉ＠，
ＢｉＮｂ−Ｐｂ−０膜の積層の様子を概念的に第２図
に示す。
第２図において、 ２１はＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
ＷＬ２ ２はＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜を示す。ターゲッ
ト１１、 １２への入力電九 Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０およびＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０のスパッタ時間を制御
することにより、基体１５上に蒸着するＢｉ−Ｓｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−０膜２ １， Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０膜２２の膜厚を変えることができる。基体１５をヒー
ターｌ６で約７００℃に加熱し アルゴン・酸素（１：
１）混合雰囲気０．５Ｐａのガス中で各ターゲット
のスパッタリングを行なり？， 薄膜作製後は酸素雰
囲気中において、８５０℃の熱処理を５時間施した 本
実施例で（よ 各ターゲットのスパッタ電力を、Ｂｉ−
Ｑｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０： １５０ Ｗ， Ｂｉ−Ｎｂ
−Ｐｂ−０： １００ Ｗとし ターゲット１１、 ｌ
２のスパッタ時間を制御し？Ｑ， Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ
’Ｃｕ−０膜２１の元素の組或比率がＢｉ：Ｓｒ＋Ｃａ
：Ｃｕ＝２：２：２：３， Ｂｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜２
２の元素の組或比率がＢｉ：Ｎｂ：Ｐｂ＝２：２：１に
なるよう、ターゲットｌ１、 １２の元素の組或比率を
調整し１，Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２ｌをＢｉ−
Ｎｂ−Ｐｂ−０膜２２と積層せずに基体１５上に形或し
た場合、すなわちＢｉ−ＳｒＣａ−Ｃｕ−０膜２１その
ものの特性ＬＥ．１１５Ｋで超電導転移を起こＬ９７Ｋ
で抵抗がゼロになるものであっ１， さらに本発明者
らによると、結晶性を維持したまま、薄くできる膜厚の
限界はＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜２２については約２０Ｏ
Ａでありｔも 絶縁膜はできるだけ薄い方が好ましい
ので、膜厚２００ＡのＢｉ−Ｎｂ−ＰｂＯ膜２２に対し
て、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２ｌの膜厚を変え第
２図に示すような（Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜→Ｂ
ｉＮｂ−Ｐｂ−０膜）の積層構造を２０周期作製した
その１〇一 ときの超電導薄膜の抵抗の温度特性を第３図に示す。第
３図において、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２１の膜
厚がＩＯＯＡ． ３０（１ ５００Ａのときのを特
性をそれぞれ特性３１、 ３２、 ３３に示１−。特性
３１においてはゼロ抵抗温度が約３０ ＫとＢｉ−Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２１の特性が劣化することがわかっ
丸 この理由として、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２
１とＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜２２との間で元素の相互拡
散による膜２１、 ２２の結晶性の破壊が考えられる。
ＷＬ２ ２はＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜を示す。ターゲッ
ト１１、 １２への入力電九 Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０およびＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０のスパッタ時間を制御
することにより、基体１５上に蒸着するＢｉ−Ｓｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−０膜２ １， Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０膜２２の膜厚を変えることができる。基体１５をヒー
ターｌ６で約７００℃に加熱し アルゴン・酸素（１：
１）混合雰囲気０．５Ｐａのガス中で各ターゲット
のスパッタリングを行なり？， 薄膜作製後は酸素雰
囲気中において、８５０℃の熱処理を５時間施した 本
実施例で（よ 各ターゲットのスパッタ電力を、Ｂｉ−
Ｑｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０： １５０ Ｗ， Ｂｉ−Ｎｂ
−Ｐｂ−０： １００ Ｗとし ターゲット１１、 ｌ
２のスパッタ時間を制御し？Ｑ， Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ
’Ｃｕ−０膜２１の元素の組或比率がＢｉ：Ｓｒ＋Ｃａ
：Ｃｕ＝２：２：２：３， Ｂｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜２
２の元素の組或比率がＢｉ：Ｎｂ：Ｐｂ＝２：２：１に
なるよう、ターゲットｌ１、 １２の元素の組或比率を
調整し１，Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２ｌをＢｉ−
Ｎｂ−Ｐｂ−０膜２２と積層せずに基体１５上に形或し
た場合、すなわちＢｉ−ＳｒＣａ−Ｃｕ−０膜２１その
ものの特性ＬＥ．１１５Ｋで超電導転移を起こＬ９７Ｋ
で抵抗がゼロになるものであっ１， さらに本発明者
らによると、結晶性を維持したまま、薄くできる膜厚の
限界はＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜２２については約２０Ｏ
Ａでありｔも 絶縁膜はできるだけ薄い方が好ましい
ので、膜厚２００ＡのＢｉ−Ｎｂ−ＰｂＯ膜２２に対し
て、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２ｌの膜厚を変え第
２図に示すような（Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜→Ｂ
ｉＮｂ−Ｐｂ−０膜）の積層構造を２０周期作製した
その１〇一 ときの超電導薄膜の抵抗の温度特性を第３図に示す。第
３図において、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２１の膜
厚がＩＯＯＡ． ３０（１ ５００Ａのときのを特
性をそれぞれ特性３１、 ３２、 ３３に示１−。特性
３１においてはゼロ抵抗温度が約３０ ＫとＢｉ−Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２１の特性が劣化することがわかっ
丸 この理由として、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２
１とＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜２２との間で元素の相互拡
散による膜２１、 ２２の結晶性の破壊が考えられる。
さらに特性３３においてＩｔ ＢｉＮｂ−Ｐｂ−０膜
２２との周期的な積層なしに基体１５上につけたときの
Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ一〇膜２１本来の超電導特性と
ほとんど同じであり、絶縁ＭＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜２
２との積層効果は確認されなかった しかしながら、本
発明者らは特性３２において、超電導転移温度、ゼロ抵
抗温度がともに約５Ｋ上昇することを見いだし九 この
効果の詳細な理由については未だ不明であるが、Ｂｉ−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２１とＢｉＮｂ−Ｐｂ−０膜２
２との積層界面での元素の相互拡散の影響が少なく、か
つ薄いＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜２２を介して複数のＢｉ
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−○膜２１を積層することによりＢ
ｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２１において超電導機構に
なんらかの変化が引き起こされたことが考えられる。
２２との周期的な積層なしに基体１５上につけたときの
Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ一〇膜２１本来の超電導特性と
ほとんど同じであり、絶縁ＭＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜２
２との積層効果は確認されなかった しかしながら、本
発明者らは特性３２において、超電導転移温度、ゼロ抵
抗温度がともに約５Ｋ上昇することを見いだし九 この
効果の詳細な理由については未だ不明であるが、Ｂｉ−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２１とＢｉＮｂ−Ｐｂ−０膜２
２との積層界面での元素の相互拡散の影響が少なく、か
つ薄いＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜２２を介して複数のＢｉ
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−○膜２１を積層することによりＢ
ｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜２１において超電導機構に
なんらかの変化が引き起こされたことが考えられる。
な社 超電導転移温度が上昇する効果は、Ｂｉ−ＳｒＣ
ａ−Ｃｕ−０膜２１の膜厚が２００〜４００Ａの範囲で
有効であることを、本発明者らは確認した な抵 本発明者らはＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜２２の代わ
りに、Ｂｉ−Ｔｉ−Ｎｂ−０， Ｂｉ−Ｎｂ−Ｃａ−０
， Ｂｉ−Ｎｂ−Ｓｒ−０， Ｂｉ−ＮｂＢａ−０，
Ｂｉ−Ｎｂ−Ｂａ−Ｔｉ−０， Ｂｉ−Ｎｂ−Ｋ−０膜
を用いたときも第１の本発明が有効であることを確認し
たさらに本発明者らｌｅｔ， Ｂｉの酸化物と、Ｓｒ
ＳＣａ．Ｃｕの酸化物を異なる蒸発源から真空中で別々
に蒸発させ、基体上にＢｉ−０−＋ Ｓｒ−Ｃｕ−０−
＋ Ｃａ−Ｃｕ−０→Ｓｒ−Ｃｕ○→Ｂｉ−０の順で周
期的に積層させた場合、さらにＢｉの酸化物と、Ｎｂ−
Ｐｂの酸化物を異なる蒸発源から真空中で別々に蒸発さ
せ、Ｂｉ−（１” Ｎｂ−Ｐｂ−０→Ｂｉ−Ｏの順で周
期的に積層させた場合、 （実施例１）に示した積層構
造作製方法より極めて制御性良く、安定した膜質Ｑ し
かも膜表面が極めて平坦なＢｉＳｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０超
電導薄膜およびＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０絶縁膜が得られる
ことを見いだした １１ １２− さらに本発明者らは、Ｂｉ−０１Ｓｒ−Ｃｕ−０，Ｃａ
−Ｃｕ−０， ＮｂＰｂ一〇を別々の蒸発源から蒸発さ
せ、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−ＣｕＯ超電導薄膜とＢｉ−Ｎｂ
−Ｐｂ−０絶縁膜を周期的に積層した隊 極めて制御性
良（ ｍ （Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０）ｎ （ Ｂ
ｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０）の周期構造を持つ薄膜を形或でき
ることを見いだした ここで凪 ｎは正の整数を示す。
ａ−Ｃｕ−０膜２１の膜厚が２００〜４００Ａの範囲で
有効であることを、本発明者らは確認した な抵 本発明者らはＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜２２の代わ
りに、Ｂｉ−Ｔｉ−Ｎｂ−０， Ｂｉ−Ｎｂ−Ｃａ−０
， Ｂｉ−Ｎｂ−Ｓｒ−０， Ｂｉ−ＮｂＢａ−０，
Ｂｉ−Ｎｂ−Ｂａ−Ｔｉ−０， Ｂｉ−Ｎｂ−Ｋ−０膜
を用いたときも第１の本発明が有効であることを確認し
たさらに本発明者らｌｅｔ， Ｂｉの酸化物と、Ｓｒ
ＳＣａ．Ｃｕの酸化物を異なる蒸発源から真空中で別々
に蒸発させ、基体上にＢｉ−０−＋ Ｓｒ−Ｃｕ−０−
＋ Ｃａ−Ｃｕ−０→Ｓｒ−Ｃｕ○→Ｂｉ−０の順で周
期的に積層させた場合、さらにＢｉの酸化物と、Ｎｂ−
Ｐｂの酸化物を異なる蒸発源から真空中で別々に蒸発さ
せ、Ｂｉ−（１” Ｎｂ−Ｐｂ−０→Ｂｉ−Ｏの順で周
期的に積層させた場合、 （実施例１）に示した積層構
造作製方法より極めて制御性良く、安定した膜質Ｑ し
かも膜表面が極めて平坦なＢｉＳｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０超
電導薄膜およびＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０絶縁膜が得られる
ことを見いだした １１ １２− さらに本発明者らは、Ｂｉ−０１Ｓｒ−Ｃｕ−０，Ｃａ
−Ｃｕ−０， ＮｂＰｂ一〇を別々の蒸発源から蒸発さ
せ、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−ＣｕＯ超電導薄膜とＢｉ−Ｎｂ
−Ｐｂ−０絶縁膜を周期的に積層した隊 極めて制御性
良（ ｍ （Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０）ｎ （ Ｂ
ｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０）の周期構造を持つ薄膜を形或でき
ることを見いだした ここで凪 ｎは正の整数を示す。
さらに このｍ （Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０）
・ｎ（Ｂｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０）薄膜は、（実施例１）に
示したＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０を同時に蒸着して得
る超゛電導薄膜と、Ｂｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０を同時に蒸着
して得る酸化物絶縁膜とを周期的に積層して得た薄膜に
比べて、はるかに結晶性が優れ 超電導転移温度、臨界
電流密度等の特性に勝っていることも併せて見いだした
さらに本発明者ら（上 上記の方法で作製したＢｉ−
ＳｒＣａ−Ｃｕ−０超電導薄膜とＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０
絶縁膜はともに薄膜表面が極めて平坦であることを見い
だしたこれらのことは第４図に示す積層の概念図を用い
て説明することができる。すなわ坂 それぞれ層状構造
を構或する異なる元素を別々に順次積層していくことに
より、基体表面に対し平行な面内だけで積層された蒸着
元素が動くだけで、基体表面に対し垂直方向への元素の
移動がないことによるものと考えられる。さらニＢｉと
Ｎｂ−Ｐｂを含む酸化物層状ペロブスカイト構造の結晶
のａ軸の長さｉｉ Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０のそ
れとほぼ等しく、連続的にエビタキシャル戒長が可能で
あることによるものと考えられる。
・ｎ（Ｂｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０）薄膜は、（実施例１）に
示したＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０を同時に蒸着して得
る超゛電導薄膜と、Ｂｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０を同時に蒸着
して得る酸化物絶縁膜とを周期的に積層して得た薄膜に
比べて、はるかに結晶性が優れ 超電導転移温度、臨界
電流密度等の特性に勝っていることも併せて見いだした
さらに本発明者ら（上 上記の方法で作製したＢｉ−
ＳｒＣａ−Ｃｕ−０超電導薄膜とＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０
絶縁膜はともに薄膜表面が極めて平坦であることを見い
だしたこれらのことは第４図に示す積層の概念図を用い
て説明することができる。すなわ坂 それぞれ層状構造
を構或する異なる元素を別々に順次積層していくことに
より、基体表面に対し平行な面内だけで積層された蒸着
元素が動くだけで、基体表面に対し垂直方向への元素の
移動がないことによるものと考えられる。さらニＢｉと
Ｎｂ−Ｐｂを含む酸化物層状ペロブスカイト構造の結晶
のａ軸の長さｉｉ Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０のそ
れとほぼ等しく、連続的にエビタキシャル戒長が可能で
あることによるものと考えられる。
さらに以外にＬ 良好な超電導特性を得るに必要な基体
の温度、熱処理温度転 従来より低いことを見いだした Ｂｉ−○， Ｓｒ−Ｃｕ−０， Ｃａ−Ｃｕ−０， Ｎ
ｂ−Ｐｂ−０を周期的に積層させる方法として（友 い
くつか考えられる。一般に ＭＢＥ装置あるいは多元の
ＥＢ蒸着装置で蒸発源の前を開閉シャッターで制御した
り、気相戒長法で作製する際にガスの種類を切り替えた
りすることにより、周期的積層を達或することができる
。しかしこの種の非常に薄い層の積層には従来スパッタ
リング蒸着は不向きとされていた この理由（よ 戒膜
中のガス圧の高さに起因する不純物の混入およびエネル
ギーの高い粒子によるダメ−一１３一 １４− ジと考えられていも しかしながら、本発明者らＣヨ
このＢｉ系酸化物超電導体に対してスパッタリングに
より異なる薄い層の積層を行なったとこ水以外にも良好
な積層膜作製が可能なことを発見した スパッタ中の高
い酸素ガス圧およびスバッタ放電力＜．Ｂｉ系のＩＯＯ
Ｋ以上の臨界温度を持つ相の形恵 およびＢｉ−Ｎｂ−
Ｐｂ−０絶縁膜の形或に都合がよいためではなかろうか
と考えられる。
の温度、熱処理温度転 従来より低いことを見いだした Ｂｉ−○， Ｓｒ−Ｃｕ−０， Ｃａ−Ｃｕ−０， Ｎ
ｂ−Ｐｂ−０を周期的に積層させる方法として（友 い
くつか考えられる。一般に ＭＢＥ装置あるいは多元の
ＥＢ蒸着装置で蒸発源の前を開閉シャッターで制御した
り、気相戒長法で作製する際にガスの種類を切り替えた
りすることにより、周期的積層を達或することができる
。しかしこの種の非常に薄い層の積層には従来スパッタ
リング蒸着は不向きとされていた この理由（よ 戒膜
中のガス圧の高さに起因する不純物の混入およびエネル
ギーの高い粒子によるダメ−一１３一 １４− ジと考えられていも しかしながら、本発明者らＣヨ
このＢｉ系酸化物超電導体に対してスパッタリングに
より異なる薄い層の積層を行なったとこ水以外にも良好
な積層膜作製が可能なことを発見した スパッタ中の高
い酸素ガス圧およびスバッタ放電力＜．Ｂｉ系のＩＯＯ
Ｋ以上の臨界温度を持つ相の形恵 およびＢｉ−Ｎｂ−
Ｐｂ−０絶縁膜の形或に都合がよいためではなかろうか
と考えられる。
スパッタ蒸着で異なる物質を積層させる方法として｛上
組戊分布を設けた１ヶのスパッタリングターゲットの
放電位置を周期的に制御するという方法があるバ 組戊
の異なる複数個のターゲットのスパッタリングという方
法を用いると比較的簡単に達戒することができも この
場合、複数個のターゲットの各々のスパッタ量を周期的
に制御したり、あるいはターゲットの前にシャッターを
設けて周期的に開閉したりして、周期的積層膜を作製す
ることができる。また基板を周期的運動させて各々ター
ゲットの上を移動させる方法でも作製が可能である。レ
ーザースパッタあるいはイオンーｌ５− ビームスパッタを用いた場合にＣヨ 複数個のターゲ
ットを周期運動させてビームの照射するターゲットを周
期的に変えれば 周期的積層膜が実現されも このよう
に複数個のターゲットを用いたスパッタリングにより比
較的簡単にＢｉ系酸化物の周期的積層が作製可能となん 以下本発明者らによる第２の本発明の内容をさらに理解
するため番ヘ 具体的な実施例を示す。
組戊分布を設けた１ヶのスパッタリングターゲットの
放電位置を周期的に制御するという方法があるバ 組戊
の異なる複数個のターゲットのスパッタリングという方
法を用いると比較的簡単に達戒することができも この
場合、複数個のターゲットの各々のスパッタ量を周期的
に制御したり、あるいはターゲットの前にシャッターを
設けて周期的に開閉したりして、周期的積層膜を作製す
ることができる。また基板を周期的運動させて各々ター
ゲットの上を移動させる方法でも作製が可能である。レ
ーザースパッタあるいはイオンーｌ５− ビームスパッタを用いた場合にＣヨ 複数個のターゲ
ットを周期運動させてビームの照射するターゲットを周
期的に変えれば 周期的積層膜が実現されも このよう
に複数個のターゲットを用いたスパッタリングにより比
較的簡単にＢｉ系酸化物の周期的積層が作製可能となん 以下本発明者らによる第２の本発明の内容をさらに理解
するため番ヘ 具体的な実施例を示す。
（実施例２）
第５図に本実施例で用いた４元マグネトロンスパッタ装
置の概略図を示も 第５図において、５１はＢｉターゲ
ット、 ５２は８ｒＣｕ合金ターゲット、５３はＣ＋ａ
Ｃｕ合金ターゲット、 ５４はＮｂＰｂターゲット、
５５はシャッター、 ５６はスリット、 ５７は基休
５８は基体加熱用ヒーターを示も 計４個のターゲット
５１、 ５２、 ５３、 ５４は第２図に示すように配
置させｔラ 即−１＞ＭｇＯ（１００）基体５７に焦
点を結ぶように各ターゲットが約３０゜傾いて設置され
ている。ターゲットの前方には回転するシャッター５５
があり、パルスモー夕で駆ー１６一 動ずることによりその中に設けられたスリット５６の回
転が制御され 各ターゲットのサイクル及びスパッタ時
間を設定することができも 基体５７をヒーター５８で
約６００℃に加熱し アルゴン・酸素（５： ｔ＞混
合雰囲気３Ｐａのガス中で各ターゲットのスパッタリン
グを行なっｔも 各ターゲットのスパッタ電流を、Ｂ
ｉ：３０ ｍＡ． ＳｒＣｕ：８０ｍＡ， ＣａＣｕ：
３００ ｍＡ， Ｎｂ−Ｐｂ：３００ ｍＡにして実験
を行っ？Ｑ， Ｂｉ→ＳｒＣｕ→ＣａＣｕ→Ｂｉのサ
イクルでスパッタレＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜の元
素の組戒比率がＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ−２：２：２：
３となるように各ターゲットのスパッタ時間を調整し
上記サイクルを２０周期行った結凰１００Ｋ以上の臨界
温度を持つ相を作製することができｔも このままの
状態でもこのＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−ＣｕＯ薄膜は１００Ｋ
以上の超電導転移を示した力交 さらに酸素中で６５０
ｔ， １時間の熱処理を行なうと非常に再現性よくな
り、超電導転移温度は１２０Ｌ抵抗がゼロになる温度は
ＬＯＯＫになった。超電導転移温度が１００Ｋを越す相
は金属元素がＢｉ−Ｓｒ−Ｃｕ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｓｒ−Ｂｉの順序で並んだ酸化物の層から或り・立
っているとも言われており、本発明の製造方法がこの構
造を作るのに非常に役だっているのではないかと考えら
れも また、同様にＢｉ→Ｎｂ−Ｐｂ−”Ｂｉのサイク
ルでＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−Ｏｉ％の元素の組或比がＢｉ：
Ｎｂ ： Ｐｂ−２ ： ２ ： １となるように各タ
ーゲットのスパッタ時間を調整し 上記サイクルを４サ
イクルまで少なくして、Ｂｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜の膜厚
を薄くして転 極めて結晶性に優れたＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ
−０膜が得られ丸さらに本発明者らεよ ｍ×（Ｂｉ→
ＳｒＣｕ→ＣａＣｕ→ＳｒＣｕ＋Ｂｉ） →ｎ ｘ （
Ｂｉ＋Ｎｂ−Ｐｂ−＋Ｂｉ）のサイクルで各夕〒ゲット
をスパッタＬ ｍ （Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０）
・ｎ （Ｂｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０）薄膜を基体５７上に作
製しｔもここで風 ｎは正の整数を示す。本発明者らは
ｎ＝４のとき、ｍを変化させて周期的に積層して得た膜
の超電導特性を調べ１， 第６図にｍ＝２、６、１６
のときに得た膜の抵抗の温度変化をそれぞれ特性６１、
６２、 ６３に示ｔ 第６図において、ｍ＝６のとき、
最も高い超電導転移温度およびゼロ抵抗温度 すなわち
特性６２が得られｆ， 特性６２の超電導転移温嵐
ゼロ抵抗温度はＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−１７一 −１８− Ｃｕ−０膜本来のそれらの値よりも約８Ｋ高いものであ
った この効果の詳細な理由については未だ不明である
が、本実施例に示した方法でＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０膜とＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜とを周期的に積層するこ
とによって、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜とＢｉ−Ｎ
ｂ−Ｐｂ−０膜が互いにＢｉ２０ａ層を介してエビタキ
シャル或長していることにより積層界面での元素の相互
拡散の影響がなく、かつ結晶性に優れた薄いＢｉ−Ｎｂ
−Ｐｂ−０膜を介して同じく結晶性に優れたＢｉ−Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−０膜を積層することによりＢｉ−Ｓｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−０膜において超電導機構になんらかの変化
が引き起こされたことが考えられる。
置の概略図を示も 第５図において、５１はＢｉターゲ
ット、 ５２は８ｒＣｕ合金ターゲット、５３はＣ＋ａ
Ｃｕ合金ターゲット、 ５４はＮｂＰｂターゲット、
５５はシャッター、 ５６はスリット、 ５７は基休
５８は基体加熱用ヒーターを示も 計４個のターゲット
５１、 ５２、 ５３、 ５４は第２図に示すように配
置させｔラ 即−１＞ＭｇＯ（１００）基体５７に焦
点を結ぶように各ターゲットが約３０゜傾いて設置され
ている。ターゲットの前方には回転するシャッター５５
があり、パルスモー夕で駆ー１６一 動ずることによりその中に設けられたスリット５６の回
転が制御され 各ターゲットのサイクル及びスパッタ時
間を設定することができも 基体５７をヒーター５８で
約６００℃に加熱し アルゴン・酸素（５： ｔ＞混
合雰囲気３Ｐａのガス中で各ターゲットのスパッタリン
グを行なっｔも 各ターゲットのスパッタ電流を、Ｂ
ｉ：３０ ｍＡ． ＳｒＣｕ：８０ｍＡ， ＣａＣｕ：
３００ ｍＡ， Ｎｂ−Ｐｂ：３００ ｍＡにして実験
を行っ？Ｑ， Ｂｉ→ＳｒＣｕ→ＣａＣｕ→Ｂｉのサ
イクルでスパッタレＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜の元
素の組戒比率がＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ−２：２：２：
３となるように各ターゲットのスパッタ時間を調整し
上記サイクルを２０周期行った結凰１００Ｋ以上の臨界
温度を持つ相を作製することができｔも このままの
状態でもこのＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−ＣｕＯ薄膜は１００Ｋ
以上の超電導転移を示した力交 さらに酸素中で６５０
ｔ， １時間の熱処理を行なうと非常に再現性よくな
り、超電導転移温度は１２０Ｌ抵抗がゼロになる温度は
ＬＯＯＫになった。超電導転移温度が１００Ｋを越す相
は金属元素がＢｉ−Ｓｒ−Ｃｕ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｓｒ−Ｂｉの順序で並んだ酸化物の層から或り・立
っているとも言われており、本発明の製造方法がこの構
造を作るのに非常に役だっているのではないかと考えら
れも また、同様にＢｉ→Ｎｂ−Ｐｂ−”Ｂｉのサイク
ルでＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−Ｏｉ％の元素の組或比がＢｉ：
Ｎｂ ： Ｐｂ−２ ： ２ ： １となるように各タ
ーゲットのスパッタ時間を調整し 上記サイクルを４サ
イクルまで少なくして、Ｂｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜の膜厚
を薄くして転 極めて結晶性に優れたＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ
−０膜が得られ丸さらに本発明者らεよ ｍ×（Ｂｉ→
ＳｒＣｕ→ＣａＣｕ→ＳｒＣｕ＋Ｂｉ） →ｎ ｘ （
Ｂｉ＋Ｎｂ−Ｐｂ−＋Ｂｉ）のサイクルで各夕〒ゲット
をスパッタＬ ｍ （Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０）
・ｎ （Ｂｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０）薄膜を基体５７上に作
製しｔもここで風 ｎは正の整数を示す。本発明者らは
ｎ＝４のとき、ｍを変化させて周期的に積層して得た膜
の超電導特性を調べ１， 第６図にｍ＝２、６、１６
のときに得た膜の抵抗の温度変化をそれぞれ特性６１、
６２、 ６３に示ｔ 第６図において、ｍ＝６のとき、
最も高い超電導転移温度およびゼロ抵抗温度 すなわち
特性６２が得られｆ， 特性６２の超電導転移温嵐
ゼロ抵抗温度はＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−１７一 −１８− Ｃｕ−０膜本来のそれらの値よりも約８Ｋ高いものであ
った この効果の詳細な理由については未だ不明である
が、本実施例に示した方法でＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０膜とＢｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜とを周期的に積層するこ
とによって、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０膜とＢｉ−Ｎ
ｂ−Ｐｂ−０膜が互いにＢｉ２０ａ層を介してエビタキ
シャル或長していることにより積層界面での元素の相互
拡散の影響がなく、かつ結晶性に優れた薄いＢｉ−Ｎｂ
−Ｐｂ−０膜を介して同じく結晶性に優れたＢｉ−Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−０膜を積層することによりＢｉ−Ｓｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−０膜において超電導機構になんらかの変化
が引き起こされたことが考えられる。
なお、超電導転移温度が上昇する効果（よ １３ｊ．−
＋ＳｒＣｕ−＋ ＣａＣｕ−＋ Ｂｉのサイクルが４〜
１０の範囲で有効であることを、本発明者らは確認し九
な叙 本発明者らはＢｊ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜の代わりに
Ｂｉ−Ｔｉ−Ｎｂ−０， Ｂｉ−Ｎｂ−Ｃａ−０， Ｂ
ｉ−Ｎｂ−Ｓｒ−０， Ｂｉ−Ｎｂ−ＢａＯ， Ｂｉ−
Ｎｂ−Ｂａ−Ｔｉ−０， Ｂｉ−Ｎｂ−Ｋ−０膜を用い
たときも第２の本発明が有効であることを確認しｙ＝発
明の効果 以上のように本発明の超電導薄膜｛よ Ｂｉ系超電１９
− 導薄膜の超電導転移温度を上昇させる構造を提供するも
のであり、本発明の超電導薄膜の製造方法は第１の本発
明をより効果的に実現し デバイス等の応用には必須の
低温でのプロセス確立したものであり、本発明の工業的
価値は大きい。
＋ＳｒＣｕ−＋ ＣａＣｕ−＋ Ｂｉのサイクルが４〜
１０の範囲で有効であることを、本発明者らは確認し九
な叙 本発明者らはＢｊ−Ｎｂ−Ｐｂ−０膜の代わりに
Ｂｉ−Ｔｉ−Ｎｂ−０， Ｂｉ−Ｎｂ−Ｃａ−０， Ｂ
ｉ−Ｎｂ−Ｓｒ−０， Ｂｉ−Ｎｂ−ＢａＯ， Ｂｉ−
Ｎｂ−Ｂａ−Ｔｉ−０， Ｂｉ−Ｎｂ−Ｋ−０膜を用い
たときも第２の本発明が有効であることを確認しｙ＝発
明の効果 以上のように本発明の超電導薄膜｛よ Ｂｉ系超電１９
− 導薄膜の超電導転移温度を上昇させる構造を提供するも
のであり、本発明の超電導薄膜の製造方法は第１の本発
明をより効果的に実現し デバイス等の応用には必須の
低温でのプロセス確立したものであり、本発明の工業的
価値は大きい。
第１図は第１の本発明の一実施例における超電導薄膜の
製造装置の概略を示す斜視＠ 第２図は同薄膜の構造を
示す概念的断面＠ 第３図は第１図の装置により得た薄
膜における抵抗の温度特性グラフ、第４図は第２の本発
明の超電導薄膜の構造の概念を示す構戊阻 第５図は第
２の本発明の一実施例における超電導薄膜の製造装置の
概略を示す斜視は 第６図は第５図の装置により得た薄
膜における抵抗の温度特性を示すグラフである。 １１、１２、５■、５２、５３、５４・・・スハ゜ツタ
リンク゛ターケゝット、 １３、５５・・・シャッタ
ー、 １４・・・アハ゜−チャー、５６・・・スリ７
１・、１５、５７・・・ＭｇＯ基｛４（、 １６、５
８・・・ヒーター、 ２１・・・Ｂｉ−Ｓｒ Ｃａ
−Ｃｕ−０月％、 ２２・・・Ｂｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０
駄 ３１、３２、３３、６１、６２、６３・・・薄膜の
抵抗の温度特怯 −加一 第１図 第 ２ 図 第４図 第 ５ 図 Ｏ Ｏ ○ ○ ○ ○ Ｏ ○ Ｏ Ｏ ○ ○ Ｏ Ｏ ｏｏｏｏｏｏｏ ● ● ● ● ● ● ●＠
＠＠ ＠＠ ＠ ■ ● ● ● ● ● ● ●＠
＠ ＠ ＠ ＠ ＠ ＠ −ＣＩｌｌ
Ｌ−ｔ）ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ
−Ｃｔｔ−０■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ −δｒ
−０ｌ＝不６７悔０基本 ｏ ｏ Ｏ Ｏ ○ ｏ ｏ −Ｈｂ−ｏ０ ０
０ ０ Ｏ Ｏ （Ｓ） ｐｂ−００
０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０
製造装置の概略を示す斜視＠ 第２図は同薄膜の構造を
示す概念的断面＠ 第３図は第１図の装置により得た薄
膜における抵抗の温度特性グラフ、第４図は第２の本発
明の超電導薄膜の構造の概念を示す構戊阻 第５図は第
２の本発明の一実施例における超電導薄膜の製造装置の
概略を示す斜視は 第６図は第５図の装置により得た薄
膜における抵抗の温度特性を示すグラフである。 １１、１２、５■、５２、５３、５４・・・スハ゜ツタ
リンク゛ターケゝット、 １３、５５・・・シャッタ
ー、 １４・・・アハ゜−チャー、５６・・・スリ７
１・、１５、５７・・・ＭｇＯ基｛４（、 １６、５
８・・・ヒーター、 ２１・・・Ｂｉ−Ｓｒ Ｃａ
−Ｃｕ−０月％、 ２２・・・Ｂｉ−Ｎｂ−Ｐｂ−０
駄 ３１、３２、３３、６１、６２、６３・・・薄膜の
抵抗の温度特怯 −加一 第１図 第 ２ 図 第４図 第 ５ 図 Ｏ Ｏ ○ ○ ○ ○ Ｏ ○ Ｏ Ｏ ○ ○ Ｏ Ｏ ｏｏｏｏｏｏｏ ● ● ● ● ● ● ●＠
＠＠ ＠＠ ＠ ■ ● ● ● ● ● ● ●＠
＠ ＠ ＠ ＠ ＠ ＠ −ＣＩｌｌ
Ｌ−ｔ）ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ
−Ｃｔｔ−０■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ −δｒ
−０ｌ＝不６７悔０基本 ｏ ｏ Ｏ Ｏ ○ ｏ ｏ −Ｈｂ−ｏ０ ０
０ ０ Ｏ Ｏ （Ｓ） ｐｂ−００
０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０
Claims (4)
- （１）主体成分が少なくともビスマス（Ｂｉ）、銅（Ｃ
ｕ），およびアルカリ土類（ＩＩａ族）を含む層状酸化
物超電導薄膜と、主体成分が少なくともビスマス（Ｂｉ
）とニオブ（Ｎｂ）を含む層状酸化物薄膜とが交互に積
層された構造を持つ（ここでアルカリ土類はＩＩａ族元
素のうちの少なくとも一種あるいは二種以上の元素を示
す。）ことを特徴とする超電導薄膜。 - （２）基体上に少なくともビスマス（Ｂｉ）を含む酸化
物と少なくとも銅およびアルカリ土類（ＩＩａ族）を含
む酸化物とを周期的に積層させて形成する酸化物薄膜と
、少なくともビスマス（Ｂｉ）を含む酸化物と少なくと
もニオブ（Ｎｂ）を含む酸化物を周期的に積層させて形
成する酸化物薄膜とを、交互に積層させて得る（ここで
アルカリ土類は、ＩＩａ族元素のうちの少なくとも一種
あるいは二種以上の元素を示す。）ことを特徴とする超
電導薄膜の製造方法。 - （３）積層物質の蒸発を少なくとも二種以上の蒸発源で
行うことを特徴とする請求項２記載の超電導薄膜の製造
方法。 - （４）積層物質の蒸発をスパッタリングで行なうことを
特徴とする請求項２記載の超電導薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151804A JPH0822741B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 超電導薄膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151804A JPH0822741B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 超電導薄膜およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0316919A true JPH0316919A (ja) | 1991-01-24 |
| JPH0822741B2 JPH0822741B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=15526669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1151804A Expired - Fee Related JPH0822741B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 超電導薄膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0822741B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102515013B (zh) * | 2011-12-29 | 2013-10-30 | 大连华锐重工集团股份有限公司 | 起重机吊具用自动挂脱钩装置 |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP1151804A patent/JPH0822741B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0822741B2 (ja) | 1996-03-06 |
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|---|---|---|---|
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