JPH04104901A - 酸化物超電導薄膜の作製方法 - Google Patents

酸化物超電導薄膜の作製方法

Info

Publication number
JPH04104901A
JPH04104901A JP2217775A JP21777590A JPH04104901A JP H04104901 A JPH04104901 A JP H04104901A JP 2217775 A JP2217775 A JP 2217775A JP 21777590 A JP21777590 A JP 21777590A JP H04104901 A JPH04104901 A JP H04104901A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
thin film
laser
laser beam
beams
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2217775A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukihiro Ota
進啓 太田
Ryuki Nagaishi
竜起 永石
Naoharu Fujimori
直治 藤森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2217775A priority Critical patent/JPH04104901A/ja
Priority to EP91113507A priority patent/EP0472083A1/en
Priority to US07/743,621 priority patent/US5264412A/en
Publication of JPH04104901A publication Critical patent/JPH04104901A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0268Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0296Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
    • H10N60/0521Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers by pulsed laser deposition, e.g. laser sputtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/28Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S505/00Superconductor technology: apparatus, material, process
    • Y10S505/725Process of making or treating high tc, above 30 k, superconducting shaped material, article, or device
    • Y10S505/73Vacuum treating or coating
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S505/00Superconductor technology: apparatus, material, process
    • Y10S505/725Process of making or treating high tc, above 30 k, superconducting shaped material, article, or device
    • Y10S505/73Vacuum treating or coating
    • Y10S505/732Evaporative coating with superconducting material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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。

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作製方法に関する。より
詳細には、レーザアブレーション法を用いて、高品質な
酸化物超電導体の薄膜を作製する方法に関する。
従来の技術 薄膜の作製には、各種の方法が使用されるが、レーザア
ブレーション法は、−切の電磁場を必要としないので、
高品質の薄膜を作製するのに適した方法と考えられてい
る。
特に、エキシマレーザをレーザ光源に使用するエキシマ
レーザアブレーション法は、200nm付近の短波長領
域の高エネルギレーザ光を使用するので、薄膜を高速且
つ低い基板温度で作製できる。
また、下記の利点があり、多元系の化合物である酸化物
超電導体の薄膜化に適した技術として注目されている。
■ ターゲットとの組成のずれの無い薄膜が得られる。
■ 雰囲気の圧力がl Torr付近までの広い領域で
成膜ができる。
■ 成長速度を極めて速くすることができる。
■ 高エネルギ光による非熱平衡過程である。
しかしながら、エキシマレーザはパルス発振のレーザで
あり、通常その発光時間は10数ナノ秒程度の極めて短
い。そのため、上記のエキシマレーザを光源に使用した
レーザアブレーション法では、ターゲットにパルスレー
ザ光が断続的に照射される。
一般にレーザアブレーション法では、ターゲットがレー
ザに照射されている間のみ、ターゲットから粒子または
蒸気が飛散する。ターゲットから飛散した粒子または蒸
気は、基板表面における反応により基板表面で薄膜とな
って堆積する。そのため、エキシマレーザアブレーショ
ン法テハ、レーザパルスに合わせて、断続的にターゲッ
トから粒子または蒸気が飛散する。
パルス幅の極めて短くエネルギの高いエキシマレーザで
は、1パルスのレーザ光で多量の粒子または蒸気を発生
させることができる。従って、レーザのエネルギ状態が
、成膜に大きく影響を与える。
発明が解決しようとする課題 通常エキシマレーザのレーザビームは、断面方向に大き
なエネルギ分布を有している。即ち、レーザビーム断面
の周辺部ではエネルギが小さく、中央部はエネルギが大
きい分布を有する。
本発明者等の知見によれば、レーザアブレーション法に
おいて、ターゲットに照射するレーザ光の、良質の薄膜
が得ることが可能なエネルギ密度の範囲は限られている
。レーザ光のエネルギ密度が低い場合には、作製した薄
膜内に液滴状析出物が数多く生成し、膜質を大きく低下
させる。また、ターゲットに照射するレーザ光のエネル
ギ密度が高過ぎる場合には、薄膜中に亀裂が多数発生し
膜質を劣化させる。
そのため、レーザビームの中央部のエネルギ密度を適切
な大きさに調整すると、レーザビームの周辺部ではエネ
ルギが低くなり過ぎる。このような場合、成膜後のター
ゲットのレーザ光が照射された部分の周辺部は、融解し
た痕跡が認められ、この部分で発生した液滴状粒子が、
薄膜内の析出物となることが推定された。
すなわち、高品質の酸化物超電導薄膜を作製するには、
レーザビームのエネルギ分布を均一にすることが極めて
重要である。
そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し
た優れた超電導特性の高品質な酸化物超電導薄膜を作製
可能な酸化物超電導薄膜のレーザアブレーション法によ
る作製方法を提供することにある。
課題を解決するための手段 本発明に従うと、ターゲットにレーデ光を照射して、前
記ターゲットに対向して配置した基板上に薄膜を成長さ
せるレーザアブレーション法により酸化物超電導体の薄
膜を作製する方法において、ターゲットに照射する前記
レーザ光の入射方向に対して垂直な面内のエネルギ分布
を10%以内とすることを特徴とする酸化物超電導薄膜
の作製方法が提供される。
一作月 本発明の方法は、レーザアブレーション法で基板上に酸
化物超電導薄膜を作製する場合に、ターゲットに照射す
るレーザビームの断面におけるエネルギ分布を10%以
内とするところに主要な特徴がある。本発明の方法では
、ターゲットに照射されるレーザ光が均一であるので、
均質な薄膜が成膜できる。
本発明の方法は、プリズムおよびレンズを組み合わせて
、レーザビーム周辺の弱い部分を重ね合わせて強くした
り、中央の強い部分を平均化する装置をレーザ装置とチ
ャンバとの間のレーザ光の光路に設置することで実現で
きる。
以下、本発明を実施例により、さらに詳しく説明するが
、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎず、本発明
の技術的範囲をなんら制限するものではない。
実施例 第1図に、本発明の方法を実施するレーザアブレーショ
ン装置の一例の概略図を示す。第1図のレーザアブレー
ション装置は、レーザ入射窓12、酸素導入口13およ
び排気口10を具備し、排気口10から内部を高真空に
排気可能なチャンバ3と、チャンバ3内に配置された内
部に基板加熱用のヒータを備える基板ホルダ5と、モー
タ16で回転されるターゲットホルダ7とを具備する。
チャンバ3の外部には、エキシマレーザ装置1、レーザ
光を均一にするレーザ光均一化装置8およびレーザ光を
集光する集光レンズ2が配置されている。
レーザ装置1で発生されたレーザ光は、レーザ光均一化
装置8で、断面方向のエネルギ分布が10%以内になる
よう均一化されて出射される。レーザ光均一化装置8か
ら出射したレーザ光は、集光レンズ2で集光され、チャ
ンバ3のレーザ入射窓12に入射し、ターゲットホルダ
7に固定された原料ターゲット6を照射する。レーザ光
はターゲット6の中心からやや外れた位置を照射するよ
うになされている。ターゲット6は、モータ16により
回転されるので、この装置においては、ターゲット6の
一部だけがレーザ光に照射されることがない。
第2図に、上記の装置のレーザ光均一化装置8の概略断
面図を示す。第2図のレーザ光均一化装置8は、同形の
2個の5角形断面のプリズム21を適当な距離を隔てて
直列に配列して構成されている。
上記の装置を使用して、本発明の方法で酸化物超電導薄
膜を作製した。
実施例1 第1図の装置において、Mg○単結晶を基板4として使
用し、ターゲット6にYBa2Cu30を粉末の成形体
を使用して、酸化物超電導薄膜を作製した。
基板ホルダ5とターゲット6との間隔を40mmにした
。基板温度は700℃に設定した。温度の測定は、通常
の熱電対で更正したシース熱電対を使用した。
チャンバ3内をI X 1O−7Torrまで真空引き
した後、酸素導入口13より酸素ガスを導入して、圧力
を100 mTorrにした。次に、エキシマレーザを
1.5J/ctl、5七でターゲツト面上に照射し、1
0分間成膜を行った後、20℃/分の冷却速度で徐冷し
た。
得られた薄膜の電気抵抗の温度変化を測定したところ、
電気抵抗が零になる温度、すなわちキュウリ−温度(T
c )が90にであった。
また、77にでの臨界電流密度(Jc )を測定したと
ころ、5.2X106A/cm!であった。
走査型電子顕微鏡(SEM)による観察では、薄膜表面
は液滴状析出物の無い極めて滑らかな面をしており、面
粗さ計測定による面粗さはlQnm程度であった。
実施例2 第1図の装置において、5rTtO3単結晶を基板4と
して使用し、ターゲット6にYBa2Cu30−r粉末
の成形体を使用して、酸化物超電導薄膜を作製した。基
板ホルダ5とターゲット6との間隔を50mmにし、基
板温度を700℃に設定した。実施例1と同様の手順で
チャンバ3内の圧力を100 mTorrにし、エキシ
マレーザを1,5  J/cnf、 5Hzでターゲツ
ト面上に照射して10分間成膜を行った。その後、20
℃/分の冷却速度で徐冷した。
得られた薄膜の電気抵抗の温度変化を測定したところ、
電気抵抗が零になる温度(Tc )は90にであった。
また、77にでの臨界電流密度(Jc )は、8.0X
106A/cafであった。
さらに、SEM観察では、実施例1で作製した薄膜と同
様表面が液滴状析出物の無い極めて滑らかな面をしてお
り、面粗さ計測定による面粗さは7nm程度であった。
比較例 上記の装置において、レーザ光均一化装置8を使用しな
いで、実施例2と同様、5rTi03単結晶を基板4と
して使用し、ターゲット6にYBa2Cu3O7粉末の
成形体を使用して、酸化物超電導薄膜を作製した。実施
例2と同様の手順および条件で10分間の成膜を行った
。その後、20t/分の冷却速度で徐冷した。
得られた薄膜の電気抵抗が零になる温度(Tc )は8
5にであった。また、77にでの臨界電流密度(Jc 
)は、1.0X106A/c++!であった。
さらに、SEM観察では、薄膜表面に液滴状析出物が多
数具られ、面粗さ計測定による面粗さは1100n程度
であった。
発明の詳細 な説明したように、本発明の方法に従うと、レーザアブ
レーション法により、高品質の薄膜を作製することがで
きる。本発明の方法により作製される酸化物超電導薄膜
は、ジョセフソン素子、超電導トランジスタ等の電子デ
バイスに応用するのに最適である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の方法を実施するレーザアブレーショ
ン装置の一例の概略図であり、第2図は、レーザ光均一
化装置の一例の概略断面図である。 〔主な参照番号〕 1・・・エキシマレーザ、 2・・・レンズ、  3・・・チャンバ、4・・・基板
、  5・・・基板ホルダ、6・ ・ ・ターゲット、 7・・・ターゲットホルダ、 8・・・レーザ光均一化装置、 10・・・排気口、 12・・・レーザ入射窓、 13・・・酸素導入口

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ターゲットにレーザ光を照射して、前記ターゲットに対
    向して配置した基板上に薄膜を成長させるレーザアブレ
    ーション法により酸化物超電導体の薄膜を作製する方法
    において、ターゲットに照射する前記レーザ光の入射方
    向に対して垂直な面内のエネルギ分布を10%以内とす
    ることを特徴とする酸化物超電導薄膜の作製方法。
JP2217775A 1990-08-18 1990-08-18 酸化物超電導薄膜の作製方法 Pending JPH04104901A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2217775A JPH04104901A (ja) 1990-08-18 1990-08-18 酸化物超電導薄膜の作製方法
EP91113507A EP0472083A1 (en) 1990-08-18 1991-08-12 Method of forming oxide superconducting thin film
US07/743,621 US5264412A (en) 1990-08-18 1991-08-12 Laser ablation method for forming oxide superconducting thin films using a homogenized laser beam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2217775A JPH04104901A (ja) 1990-08-18 1990-08-18 酸化物超電導薄膜の作製方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04104901A true JPH04104901A (ja) 1992-04-07

Family

ID=16709538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2217775A Pending JPH04104901A (ja) 1990-08-18 1990-08-18 酸化物超電導薄膜の作製方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5264412A (ja)
EP (1) EP0472083A1 (ja)
JP (1) JPH04104901A (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05255842A (ja) * 1992-03-11 1993-10-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ・スパッタリング装置
US5405659A (en) * 1993-03-05 1995-04-11 University Of Puerto Rico Method and apparatus for removing material from a target by use of a ring-shaped elliptical laser beam and depositing the material onto a substrate
US5733609A (en) * 1993-06-01 1998-03-31 Wang; Liang Ceramic coatings synthesized by chemical reactions energized by laser plasmas
US5490912A (en) * 1994-05-31 1996-02-13 The Regents Of The University Of California Apparatus for laser assisted thin film deposition
US5591696A (en) * 1994-10-06 1997-01-07 Board Of Regents, The University Of Texas System Chemically tailored corrosion resistant high-TC superconductors
US5846909A (en) * 1995-05-22 1998-12-08 University Of Texas System Molecular level, precision control over the interfacial properties of high-TC superconductor structures and devices
US6221812B1 (en) 1998-07-20 2001-04-24 Board Of Regents, The University Of Texas System Jc in high magnetic field of bi-layer and multi-layer structures for high temperature superconductive materials
US6771683B2 (en) * 2000-10-26 2004-08-03 Coherent, Inc. Intra-cavity beam homogenizer resonator
US20050067389A1 (en) * 2003-09-25 2005-03-31 Greer James A. Target manipulation for pulsed laser deposition
CN112756281B (zh) * 2021-01-15 2023-12-12 镇江润茂钢球有限公司 一种钢球表面粗糙度筛选装置及其使用方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3816192A1 (de) * 1988-05-11 1989-11-23 Siemens Ag Verfahren zur herstellung einer schicht aus einem metalloxidischen supraleitermaterial mittels laser-verdampfens
GB2220502A (en) * 1988-07-09 1990-01-10 Exitech Ltd Excimer laser beam homogenizer system

Also Published As

Publication number Publication date
US5264412A (en) 1993-11-23
EP0472083A1 (en) 1992-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5212148A (en) Method for manufacturing oxide superconducting films by laser evaporation
JPH0870144A (ja) 超電導部品の作製方法
JPH04104901A (ja) 酸化物超電導薄膜の作製方法
Blank et al. High Tc thin films prepared by laser ablation: material distribution and droplet problem
JPH0347959A (ja) 有機超伝導薄膜
US5248659A (en) Process for preparing a superconducting thin oxide film
JP3080096B2 (ja) 大面積薄膜の作製方法
JPH04187507A (ja) 酸化物超電導薄膜の作製方法
JPH04114904A (ja) 高品質酸化物超電導薄膜の作製方法
JPH0446082A (ja) 高品質酸化物超電導薄膜の作製方法
JP2687845B2 (ja) パルスレーザー蒸着法を用いた複合系材料薄膜の製造方法
US5210070A (en) Process for preparing a single phase bi-containing superconducting thin oxide film by laser ablation
JPH01215963A (ja) 超電導薄膜形成方法
JPH0885865A (ja) レーザ蒸着法による薄膜の作製方法
JPS58153775A (ja) 薄膜の製造方法
KR100466825B1 (ko) 펄스 레이저를 이용한 박막 증착 장치
JPH03174305A (ja) 酸化物超電導体の製造方法
JPH04175204A (ja) 物理蒸着法による酸化物超電導導体の製造方法
JPH0446081A (ja) 酸化物超電導薄膜の作製方法
JPH02149402A (ja) 酸化物超電導体の製造方法および製造装置
JPH07133189A (ja) 酸化物薄膜の製造方法
JPH06329496A (ja) 蒸着薄膜の作製法
JPH04214862A (ja) 成膜装置
JPH02156072A (ja) 酸化物超電導膜の合成法
JPH04187505A (ja) 酸化物超伝導薄膜作製方法及びその装置