JPH0360407A - 酸化物高温超伝導薄膜の形成方法 - Google Patents
酸化物高温超伝導薄膜の形成方法Info
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- JPH0360407A JPH0360407A JP1194364A JP19436489A JPH0360407A JP H0360407 A JPH0360407 A JP H0360407A JP 1194364 A JP1194364 A JP 1194364A JP 19436489 A JP19436489 A JP 19436489A JP H0360407 A JPH0360407 A JP H0360407A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（概 要〕
酸化物高温超伝導体、より詳しくは、基板上に酸化物高
温超伝導薄膜を形成する方法に関し、酸化物高温超伝導
薄膜の高結晶化のために基板〆温度を上げるにもかかわ
らず、該薄膜の組成を所定のものにしく組成比制御を確
実に行ない）かつ基板およびｔｉ薄膜の構成元素の相互
拡散を最小限に抑制することのできる薄膜形成方法を提
供することを目的とし、 基板上に酸化物高温超伝導薄膜を形成する方法において
、該酸化物高温超伝導薄膜の構成元素のうちで蒸気圧の
高い元素の酸化物薄膜を加熱状態にない基板上に形成し
、次に、該基板を所定温度に加熱した状態で構成元素の
残り元素を酸素含有雰囲気中にて酸化物薄膜上に堆積さ
せて酸化物高温超伝導薄膜とするように構成する。
温超伝導薄膜を形成する方法に関し、酸化物高温超伝導
薄膜の高結晶化のために基板〆温度を上げるにもかかわ
らず、該薄膜の組成を所定のものにしく組成比制御を確
実に行ない）かつ基板およびｔｉ薄膜の構成元素の相互
拡散を最小限に抑制することのできる薄膜形成方法を提
供することを目的とし、 基板上に酸化物高温超伝導薄膜を形成する方法において
、該酸化物高温超伝導薄膜の構成元素のうちで蒸気圧の
高い元素の酸化物薄膜を加熱状態にない基板上に形成し
、次に、該基板を所定温度に加熱した状態で構成元素の
残り元素を酸素含有雰囲気中にて酸化物薄膜上に堆積さ
せて酸化物高温超伝導薄膜とするように構成する。
［産業上の利用分野］
本発明は、酸化物高温超伝導体、より詳しくは、基板上
に酸化物高温超伝導薄膜を形成する方法に関する。
に酸化物高温超伝導薄膜を形成する方法に関する。
本発明は、特に、Ｌａ −Ｓｒ −Ｃｕ −０系やＬｎ
（Ｌ、ｎ−ランタノイド） −Ｂａ −Ｃｕ −０系の
酸化物高温超伝導体の後に、発見されかつこれらよりも
更に高い超伝導転移温度を有するＢｉ −Ｓｒ −Ｃａ
−Ｃｕ−０系やＴＱ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ −０系の酸
化物高温超伝導体の薄膜化に関する。
（Ｌ、ｎ−ランタノイド） −Ｂａ −Ｃｕ −０系の
酸化物高温超伝導体の後に、発見されかつこれらよりも
更に高い超伝導転移温度を有するＢｉ −Ｓｒ −Ｃａ
−Ｃｕ−０系やＴＱ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ −０系の酸
化物高温超伝導体の薄膜化に関する。
〔従来の技術］
上述したＢｉ −Ｓｒ −Ｃａ −Ｃｕ −０系やＴｆ
ｆｉＢａ −Ｃａ −Ｃｕ −０系の酸化物高温超伝導
薄膜をスパッタリング、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）
、電子線（ＥＢ）蒸着などの方法によって薄膜形成する
場合に、結晶化の向上を図るために、基板温度を約７０
０°Ｃまでも上昇させることが行なわれるようになって
きた。しかしながら、その際に酸化物高温超伝導体の構
成元素中の蒸気圧の高い元素（Ｂｉ、Ｔｆなど）が形成
時に一部蒸発してしまい、形成した薄膜のＭｉ戒比が所
定値より変動してしまう。すなわち、基板温度が高くな
って蒸気圧の高い元素が基板上から再蒸発してしまう。
ｆｉＢａ −Ｃａ −Ｃｕ −０系の酸化物高温超伝導
薄膜をスパッタリング、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）
、電子線（ＥＢ）蒸着などの方法によって薄膜形成する
場合に、結晶化の向上を図るために、基板温度を約７０
０°Ｃまでも上昇させることが行なわれるようになって
きた。しかしながら、その際に酸化物高温超伝導体の構
成元素中の蒸気圧の高い元素（Ｂｉ、Ｔｆなど）が形成
時に一部蒸発してしまい、形成した薄膜のＭｉ戒比が所
定値より変動してしまう。すなわち、基板温度が高くな
って蒸気圧の高い元素が基板上から再蒸発してしまう。
このような組成比変動は得られる薄膜の超伝導特性の変
動、特に、低下を招く。さらに、基板温度を高くするほ
ど、基板および薄膜の構成元素間で元素の相互拡散が生
しるようになり、薄膜の超伝導特性が劣化することにな
る。
動、特に、低下を招く。さらに、基板温度を高くするほ
ど、基板および薄膜の構成元素間で元素の相互拡散が生
しるようになり、薄膜の超伝導特性が劣化することにな
る。
上述したように形成する酸化物高温超伝導薄膜に蒸気圧
の高い元素が含まれていると、薄膜の組成比が所定の値
でなくずれるので、すなわち、組成比制御がむずかしい
ので、高い超伝導特性を得ることがむずかしい（Ｔｅ、
Ｊｃが共に高くならない）。
の高い元素が含まれていると、薄膜の組成比が所定の値
でなくずれるので、すなわち、組成比制御がむずかしい
ので、高い超伝導特性を得ることがむずかしい（Ｔｅ、
Ｊｃが共に高くならない）。
本発明は、酸化物高温超伝導薄膜の高結晶化のために基
板温度を上げるにもかかわらず、該薄膜の組成を所定の
ものにしくＭｉ戒比制御を確実に行ない）かつ基板およ
び該薄膜の構成元素の相互拡散を最小限に抑制すること
のできる薄膜形成方法を提供することを目的とする。
板温度を上げるにもかかわらず、該薄膜の組成を所定の
ものにしくＭｉ戒比制御を確実に行ない）かつ基板およ
び該薄膜の構成元素の相互拡散を最小限に抑制すること
のできる薄膜形成方法を提供することを目的とする。
上述の目的が、基板上に酸化物高温超伝導薄膜を形成す
る方法において、該酸化物高温超伝導薄膜の構成元素の
うちで蒸気圧の高い元素の酸化物薄膜を加熱状態にない
基板上に形成し、次に、該基板を所定温度に加熱した状
態で構成元素の残り元素を酸素含有雰囲気中にて酸化物
薄膜上に堆積させて酸化物高温超伝導薄膜とすることを
特徴とする酸化物高温超伝導薄膜の形成方法によって達
成される。
る方法において、該酸化物高温超伝導薄膜の構成元素の
うちで蒸気圧の高い元素の酸化物薄膜を加熱状態にない
基板上に形成し、次に、該基板を所定温度に加熱した状
態で構成元素の残り元素を酸素含有雰囲気中にて酸化物
薄膜上に堆積させて酸化物高温超伝導薄膜とすることを
特徴とする酸化物高温超伝導薄膜の形成方法によって達
成される。
上述の酸化物高温超伝導薄膜にはＢｉ −Ｓｒ −Ｃａ
−Ｃｕ−０系、１／！−Ｂａ −Ｃａ −Ｃｕ −０
系などの酸化物（セラミック）があり、基板上に形成す
る蒸気圧の高い元素の酸化物薄膜にはＢｉ、０．。
−Ｃｕ−０系、１／！−Ｂａ −Ｃａ −Ｃｕ −０
系などの酸化物（セラミック）があり、基板上に形成す
る蒸気圧の高い元素の酸化物薄膜にはＢｉ、０．。
１！２０．などがある。
本発明では、基板温度を上げない状態（低い基板温度）
なので、蒸気圧の高い元素（Ｂｉ、Ｔ／！など）の酸化
物薄膜をあらかじめ基板上に形成することができる。そ
して、基板を加熱した状態でその他の構成元素を酸素含
有雰囲気中でスパッタリング、ＭＢＥ、ＥＢ蒸着などの
方法によって先に形成した酸化物薄膜上に堆積させると
、この堆積中に蒸気圧の高い元素が酸化物薄膜から堆積
層へ拡散して、所定の組成比である酸化物高温超伝導７
ｙｉ膜が形成できる。また、あらかしめ形成した酸化物
薄膜がバリアとなって、基板温度上昇による基板および
超伝導薄膜の構成元素相互拡散を防止（ないし大幅に減
らし）して、超伝導特性の劣化が回避できる。
なので、蒸気圧の高い元素（Ｂｉ、Ｔ／！など）の酸化
物薄膜をあらかじめ基板上に形成することができる。そ
して、基板を加熱した状態でその他の構成元素を酸素含
有雰囲気中でスパッタリング、ＭＢＥ、ＥＢ蒸着などの
方法によって先に形成した酸化物薄膜上に堆積させると
、この堆積中に蒸気圧の高い元素が酸化物薄膜から堆積
層へ拡散して、所定の組成比である酸化物高温超伝導７
ｙｉ膜が形成できる。また、あらかしめ形成した酸化物
薄膜がバリアとなって、基板温度上昇による基板および
超伝導薄膜の構成元素相互拡散を防止（ないし大幅に減
らし）して、超伝導特性の劣化が回避できる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施態様例によっ
て本発明の詳細な説明する。
て本発明の詳細な説明する。
第１Ａ図、第１Ｂ図および第１Ｃ図は、本発明に係る形
成方法にしたがった酸化物高温超伝導薄膜工程を説明す
る基板および該薄膜の概略断面図であり、Ｂｉ −Ｓｒ
−Ｃａ −Ｃｕ −０系超伝導薄膜形戊の場合で説明
する。
成方法にしたがった酸化物高温超伝導薄膜工程を説明す
る基板および該薄膜の概略断面図であり、Ｂｉ −Ｓｒ
−Ｃａ −Ｃｕ −０系超伝導薄膜形戊の場合で説明
する。
まず、基板１としてＭｇＯ（１００）単結晶基板を用意
し、該基板１を加熱することなく常温にしておいて、こ
の上にＥＢ蒸着法によってＢｉ２Ｏ３ソースでＢｔＺＯ
ｆｆｉ膜２（厚さ： １０１００ｎを、第１Ａ図に示す
ように、形成する。
し、該基板１を加熱することなく常温にしておいて、こ
の上にＥＢ蒸着法によってＢｉ２Ｏ３ソースでＢｔＺＯ
ｆｆｉ膜２（厚さ： １０１００ｎを、第１Ａ図に示す
ように、形成する。
このＢｉ、０３膜付基板１を７００″Ｃに加熱維持し、
Ｓｒ、ＣａおよびＣｕそれぞれの金属を同時ＥＢ蒸着法
によって酸素含有雰囲気中で基板１上に、第１Ｂ図に示
すように堆積させて、Ｂｉ −Ｓｒ −Ｃａ−Ｃｕ−〇
膜３を形成する。なお、第１Ｂ図は堆積途中であり、底
膜でのＳｒ、ＣａおよびＣｕはＥＢソース源より、Ｏは
雰囲気よりそしてＢｉはＢｉ、Ｏ，薄膜２よりくる。蒸
着開始前に１０〜’Ｔｏｒｒ程度まで減圧し、酸素含有
ガス導入で１０−５〜１Ｏ−４Ｔｏｒｒにして同時蒸着
を行なう。
Ｓｒ、ＣａおよびＣｕそれぞれの金属を同時ＥＢ蒸着法
によって酸素含有雰囲気中で基板１上に、第１Ｂ図に示
すように堆積させて、Ｂｉ −Ｓｒ −Ｃａ−Ｃｕ−〇
膜３を形成する。なお、第１Ｂ図は堆積途中であり、底
膜でのＳｒ、ＣａおよびＣｕはＥＢソース源より、Ｏは
雰囲気よりそしてＢｉはＢｉ、Ｏ，薄膜２よりくる。蒸
着開始前に１０〜’Ｔｏｒｒ程度まで減圧し、酸素含有
ガス導入で１０−５〜１Ｏ−４Ｔｏｒｒにして同時蒸着
を行なう。
そして、所定厚さ（例えば、２００ｎｍ 、基板１の表
面から高さ３００ｎｍとなる）にまで同時ＥＢ葎着をｍ
続Ｌ７て、第ｉｃ図に示すように、Ｂｉ −Ｓｒ−Ｃａ
−Ｃｕ−０超伝導薄膜３が得られる。この薄膜の組Ｊ戊
はＢｆ２Ｓｒ７．ＣａｚＣｕ３０に近いものとなってい
る。
面から高さ３００ｎｍとなる）にまで同時ＥＢ葎着をｍ
続Ｌ７て、第ｉｃ図に示すように、Ｂｉ −Ｓｒ−Ｃａ
−Ｃｕ−０超伝導薄膜３が得られる。この薄膜の組Ｊ戊
はＢｆ２Ｓｒ７．ＣａｚＣｕ３０に近いものとなってい
る。
本発明者の実験では、本発明の形成方法にしたがって上
述したように形成したＢｉ −Ｓｒ −ＣａＣｕ−〇薄
膜では］ｃが７６にであり、一方、ＢｉｚＯ３薄膜を形
成せずに直接にＳｒ、Ｃａ、ＣｕおよびＢｉの酸素雰囲
気中での同時ＥＢ蒸着法でＢ１Ｓｒ −Ｃａ −Ｃｕ
−０薄膜を形成した場合にはＴｃが１０にと低い。
述したように形成したＢｉ −Ｓｒ −ＣａＣｕ−〇薄
膜では］ｃが７６にであり、一方、ＢｉｚＯ３薄膜を形
成せずに直接にＳｒ、Ｃａ、ＣｕおよびＢｉの酸素雰囲
気中での同時ＥＢ蒸着法でＢ１Ｓｒ −Ｃａ −Ｃｕ
−０薄膜を形成した場合にはＴｃが１０にと低い。
上述の例でば、Ｂｉ −Ｓｒ −Ｃａ−Ｃｕ−○系であ
るが、同様にＴ １− Ｂａ −Ｃａ −Ｃｕ −０系
超伝導薄膜形戊にも本発明の方法を適用することができ
、この場合にはＴ ｆｆｉ ２０．薄膜を基板上にあら
かしめ形成することになる。なお、その他の酸化物高温
超伝導薄膜であっても蒸気圧の高い元素を含んでいると
きには、本発明の形成方法が当然に適用できる。
るが、同様にＴ １− Ｂａ −Ｃａ −Ｃｕ −０系
超伝導薄膜形戊にも本発明の方法を適用することができ
、この場合にはＴ ｆｆｉ ２０．薄膜を基板上にあら
かしめ形成することになる。なお、その他の酸化物高温
超伝導薄膜であっても蒸気圧の高い元素を含んでいると
きには、本発明の形成方法が当然に適用できる。
［発明の効果〕
本発明によれば、薄膜形成時の基板温度を上げることに
よって高結晶化したＢｉ −Ｓｒ −Ｃａ −Ｃｕ−０
系、Ｔｌ−Ｂａ −Ｃａ ”Ｃｕ −０系などの蒸気圧
の高い元素を含む酸化物高温超伝導薄膜を絹戊比制御性
良く、しかも基板との相互拡散を抑えて形成することが
できる。そして、得られる該薄膜の超伝導特性も向上す
る。
よって高結晶化したＢｉ −Ｓｒ −Ｃａ −Ｃｕ−０
系、Ｔｌ−Ｂａ −Ｃａ ”Ｃｕ −０系などの蒸気圧
の高い元素を含む酸化物高温超伝導薄膜を絹戊比制御性
良く、しかも基板との相互拡散を抑えて形成することが
できる。そして、得られる該薄膜の超伝導特性も向上す
る。
第１Ａ図、第１Ｂ図および第１Ｃ図は、本発明に係る形
成方法による形成工程を説明する基板および酸化物高温
超伝導薄膜の概略断面図である。 ■・・・基板、 ２・・・酸化物薄膜、３
・・・酸化物高温超伝導薄膜。 第１Ａ巨 第１Ｂ陸 第ＩＣ倒 ３・・・酸化物高温超伝導薄膜
成方法による形成工程を説明する基板および酸化物高温
超伝導薄膜の概略断面図である。 ■・・・基板、 ２・・・酸化物薄膜、３
・・・酸化物高温超伝導薄膜。 第１Ａ巨 第１Ｂ陸 第ＩＣ倒 ３・・・酸化物高温超伝導薄膜
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板上に酸化物高温超伝導薄膜を形成する方法にお
いて、該酸化物高温超伝導薄膜の構成元素のうちで蒸気
圧の高い元素の酸化物薄膜を加熱状態にない前記基板上
に形成し、次に、該基板を所定温度に加熱した状態で前
記構成元素の残り元素を酸素含有雰囲気中にて前記酸化
物薄膜上に堆積させて前記酸化物高温超伝導薄膜とする
ことを特徴とする酸化物高温超伝導薄膜の形成方法。 ２、前記酸化物高温超伝導薄膜がＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｏ系酸化物であり、かつ前記酸化物薄膜がＢｉ＿２
Ｏ＿３であることを特徴とする請求項１記載の形成方法
。 ３、前記酸化物高温超伝導薄膜がＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｏ系酸化物であり、かつ前記酸化物薄膜がＴｌ＿２
Ｏ＿３であることを特徴とする請求項１記載の形成方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1194364A JPH0360407A (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 酸化物高温超伝導薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1194364A JPH0360407A (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 酸化物高温超伝導薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0360407A true JPH0360407A (ja) | 1991-03-15 |
Family
ID=16323353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1194364A Pending JPH0360407A (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 酸化物高温超伝導薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0360407A (ja) |
-
1989
- 1989-07-28 JP JP1194364A patent/JPH0360407A/ja active Pending
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