JPH05251770A - 酸化物超電導薄膜およびその作製方法 - Google Patents
酸化物超電導薄膜およびその作製方法Info
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- JPH05251770A JPH05251770A JP4327398A JP32739892A JPH05251770A JP H05251770 A JPH05251770 A JP H05251770A JP 4327398 A JP4327398 A JP 4327398A JP 32739892 A JP32739892 A JP 32739892A JP H05251770 A JPH05251770 A JP H05251770A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 MgＯ（１００）基板１の成膜面２の一部22を
Ｈ3ＰＯ4でウェットエッチングし、段差４を設ける。こ
の成膜面全体の上にスパッタリング法により、厚さ約６
nmの単結晶のMgＯ層６を形成するか、成膜面全体を３〜
５nmスパッタエッチングしてウェットエッチングの影響
を受けていない結晶面を露出させ、その上にＹ1Ba2Cu3
Ｏ7-X酸化物超電導体層３を形成する。 【効果】 ウェットエッチングでMgＯ基板の成膜面に段
差を設けると、段差の上側と下側とで成膜面に現れるMg
Ｏ結晶の方向が異なってしまう。しかしながら、成膜面
上に単結晶のMgＯ層６が形成されていたり、成膜面上に
ウェットエッチングの影響を受けていない結晶面が露出
しているので、酸化物超電導体層３は、成膜面の結晶状
態の影響を受けず、品質、特性ともに優れている。
Ｈ3ＰＯ4でウェットエッチングし、段差４を設ける。こ
の成膜面全体の上にスパッタリング法により、厚さ約６
nmの単結晶のMgＯ層６を形成するか、成膜面全体を３〜
５nmスパッタエッチングしてウェットエッチングの影響
を受けていない結晶面を露出させ、その上にＹ1Ba2Cu3
Ｏ7-X酸化物超電導体層３を形成する。 【効果】 ウェットエッチングでMgＯ基板の成膜面に段
差を設けると、段差の上側と下側とで成膜面に現れるMg
Ｏ結晶の方向が異なってしまう。しかしながら、成膜面
上に単結晶のMgＯ層６が形成されていたり、成膜面上に
ウェットエッチングの影響を受けていない結晶面が露出
しているので、酸化物超電導体層３は、成膜面の結晶状
態の影響を受けず、品質、特性ともに優れている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物超電導薄膜およ
びその作製方法に関する。より詳細には、成膜面に段差
を有する絶縁体基板上に形成された酸化物超電導体層を
備える酸化物超電導薄膜およびその作製方法に関する。
びその作製方法に関する。より詳細には、成膜面に段差
を有する絶縁体基板上に形成された酸化物超電導体層を
備える酸化物超電導薄膜およびその作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸化物超電導体は、従来の金属系超電導
体に比較して臨界温度が高く、実用性がより高いと考え
られている。例えば、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系酸化物超電導体
の臨界温度は80Ｋ以上であり、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系酸
化物超電導体およびTl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系酸化物超電導
体の臨界温度は 100Ｋ以上と発表されている。酸化物超
電導体の超電導特性には結晶異方性があり、特に臨界電
流密度は結晶のｃ軸に垂直な方向が最も大きい。そのた
め、酸化物超電導体を使用する場合には、結晶方向に注
意を払う必要がある。
体に比較して臨界温度が高く、実用性がより高いと考え
られている。例えば、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系酸化物超電導体
の臨界温度は80Ｋ以上であり、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系酸
化物超電導体およびTl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系酸化物超電導
体の臨界温度は 100Ｋ以上と発表されている。酸化物超
電導体の超電導特性には結晶異方性があり、特に臨界電
流密度は結晶のｃ軸に垂直な方向が最も大きい。そのた
め、酸化物超電導体を使用する場合には、結晶方向に注
意を払う必要がある。
【０００３】酸化物超電導体を超電導素子、超電導集積
回路等いわゆる超電導エレクトロニクス技術に応用する
場合、一般には酸化物超電導体を薄膜化して使用しなけ
ればならない。酸化物超電導体を薄膜化した場合には、
上記の超電導特性の結晶異方性の問題はより顕著にな
る。そのため、酸化物超電導体を薄膜化する際には、結
晶方向を揃えて薄膜化することが一般的である。従来
は、酸化物超電導体をMgＯ、SrTiＯ3 等の単結晶基板上
に、スパッタリング法、ＭＢＥ法、ＣＶＤ法等でエピタ
キシャル成長させて酸化物超電導薄膜を作製していた。
回路等いわゆる超電導エレクトロニクス技術に応用する
場合、一般には酸化物超電導体を薄膜化して使用しなけ
ればならない。酸化物超電導体を薄膜化した場合には、
上記の超電導特性の結晶異方性の問題はより顕著にな
る。そのため、酸化物超電導体を薄膜化する際には、結
晶方向を揃えて薄膜化することが一般的である。従来
は、酸化物超電導体をMgＯ、SrTiＯ3 等の単結晶基板上
に、スパッタリング法、ＭＢＥ法、ＣＶＤ法等でエピタ
キシャル成長させて酸化物超電導薄膜を作製していた。
【０００４】上記の酸化物超電導薄膜は、通常基板の平
坦な成膜面上に成膜するが、超電導素子を作製する場合
には、基板の成膜面に段差を形成し、その上に酸化物超
電導薄膜を成膜することがある。図３に基板の成膜面に
段差を形成し、その上に酸化物超電導薄膜を成膜して超
電導素子を作製する具体例を示す。図３(a)および(b)
は、段差型のジョセフソン接合素子を作製する様子を図
示したものである。この例では、最初に図３(a)に示す
よう、絶縁体基板１の成膜面２の一部22をエッチングし
て段差４を形成する。次いで、図３(b)に示すよう、成
膜面２のエッチングしてない部分21およびエッチングし
た部分22上に酸化物超電導薄膜３を成膜する。酸化物超
電導薄膜３の段差４の上の部分10に弱結合型のジョセフ
ソン接合が形成される。
坦な成膜面上に成膜するが、超電導素子を作製する場合
には、基板の成膜面に段差を形成し、その上に酸化物超
電導薄膜を成膜することがある。図３に基板の成膜面に
段差を形成し、その上に酸化物超電導薄膜を成膜して超
電導素子を作製する具体例を示す。図３(a)および(b)
は、段差型のジョセフソン接合素子を作製する様子を図
示したものである。この例では、最初に図３(a)に示す
よう、絶縁体基板１の成膜面２の一部22をエッチングし
て段差４を形成する。次いで、図３(b)に示すよう、成
膜面２のエッチングしてない部分21およびエッチングし
た部分22上に酸化物超電導薄膜３を成膜する。酸化物超
電導薄膜３の段差４の上の部分10に弱結合型のジョセフ
ソン接合が形成される。
【０００５】図３(A)および(B)は、膜厚変化型のジョセ
フソン接合素子を作製する様子を図示したものである。
この例では、最初に図３(A)に示すように、絶縁体基板
１の成膜面２の一部22をエッチングして中心付近に突出
部５が形成されるよう段差４を形成する。次いで、図３
(B)に示すよう、成膜面２のエッチングしてない部分21
およびエッチングした部分22上に酸化物超電導薄膜３を
上面が平坦になるよう成膜する。酸化物超電導薄膜３の
基板突出部５上の部分10は極薄の薄膜となり、弱結合型
のジョセフソン接合が形成される。
フソン接合素子を作製する様子を図示したものである。
この例では、最初に図３(A)に示すように、絶縁体基板
１の成膜面２の一部22をエッチングして中心付近に突出
部５が形成されるよう段差４を形成する。次いで、図３
(B)に示すよう、成膜面２のエッチングしてない部分21
およびエッチングした部分22上に酸化物超電導薄膜３を
上面が平坦になるよう成膜する。酸化物超電導薄膜３の
基板突出部５上の部分10は極薄の薄膜となり、弱結合型
のジョセフソン接合が形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のジョセフソン素
子を作製する場合、絶縁体基板１のエッチングをウェッ
トエッチング法で行うと、成膜面のエッチングされた部
分22の表面に現れている結晶の格子間隔が、異なる結晶
方位の薄膜がその上に成長することを許容するように変
化する。このような成膜面上に酸化物超電導薄膜を成膜
すると、成膜面上に現れている基板材料の結晶格子と、
酸化物超電導体結晶の結晶格子との整合関係が、成膜面
のエッチングされた部分22とエッチングされていない部
分21とで異なる。このため、図４に示したように、酸化
物超電導薄膜の結晶のａ軸およびｂ軸の方向が、成膜面
のエッチングされた部分22上に成膜された部分32とエッ
チングされていない部分21上に成膜された部分31とでは
異なってしまう。従って、一部がウェットエッチングさ
れた成膜面上に形成された酸化物超電導薄膜は、内部に
明確な結晶粒界を有する。この結晶粒界部分に、不要な
ジョセフソン接合が生じることがあり、このような酸化
物超電導薄膜を使用した超電導素子は、各種の特性に問
題が生ずる。
子を作製する場合、絶縁体基板１のエッチングをウェッ
トエッチング法で行うと、成膜面のエッチングされた部
分22の表面に現れている結晶の格子間隔が、異なる結晶
方位の薄膜がその上に成長することを許容するように変
化する。このような成膜面上に酸化物超電導薄膜を成膜
すると、成膜面上に現れている基板材料の結晶格子と、
酸化物超電導体結晶の結晶格子との整合関係が、成膜面
のエッチングされた部分22とエッチングされていない部
分21とで異なる。このため、図４に示したように、酸化
物超電導薄膜の結晶のａ軸およびｂ軸の方向が、成膜面
のエッチングされた部分22上に成膜された部分32とエッ
チングされていない部分21上に成膜された部分31とでは
異なってしまう。従って、一部がウェットエッチングさ
れた成膜面上に形成された酸化物超電導薄膜は、内部に
明確な結晶粒界を有する。この結晶粒界部分に、不要な
ジョセフソン接合が生じることがあり、このような酸化
物超電導薄膜を使用した超電導素子は、各種の特性に問
題が生ずる。
【０００７】そこで本発明の目的は、上記従来技術の問
題点を解決した酸化物超電導薄膜およびその作製方法を
提供することにある。
題点を解決した酸化物超電導薄膜およびその作製方法を
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、成膜面
に段差を有する絶縁体基板と、該絶縁体基板の該成膜面
上に形成された内部に結晶粒界を持たない酸化物超電導
体層とを具備することを特徴とする酸化物超電導薄膜が
提供される。
に段差を有する絶縁体基板と、該絶縁体基板の該成膜面
上に形成された内部に結晶粒界を持たない酸化物超電導
体層とを具備することを特徴とする酸化物超電導薄膜が
提供される。
【０００９】本発明においては、上記酸化物超電導薄膜
は、成膜面に段差を有し、該段差の上側と下側とで成膜
面に現れている結晶格子の状態が異なる絶縁体基板と、
該絶縁体基板の該成膜面上に形成された単結晶の絶縁体
材料からなる極めて薄い絶縁体層と、該絶縁体層上に形
成された内部に結晶粒界を持たない酸化物超電導体層と
を具備することを特徴とする酸化物超電導薄膜とするこ
とができる。
は、成膜面に段差を有し、該段差の上側と下側とで成膜
面に現れている結晶格子の状態が異なる絶縁体基板と、
該絶縁体基板の該成膜面上に形成された単結晶の絶縁体
材料からなる極めて薄い絶縁体層と、該絶縁体層上に形
成された内部に結晶粒界を持たない酸化物超電導体層と
を具備することを特徴とする酸化物超電導薄膜とするこ
とができる。
【００１０】本発明の酸化物超電導薄膜では、上記の絶
縁体層の厚さが、５〜10nmであることが好ましく、上記
の絶縁体層と上記の絶縁体基板とが、等しい絶縁体材料
で構成されていることが好ましい。
縁体層の厚さが、５〜10nmであることが好ましく、上記
の絶縁体層と上記の絶縁体基板とが、等しい絶縁体材料
で構成されていることが好ましい。
【００１１】本発明では上記本発明の酸化物超電導薄膜
を作製する方法として、絶縁体基板の成膜面にウェット
エッチング法により段差を形成し、該段差を形成した前
記成膜面に対し、該段差を残したまま、該成膜面に前記
ウェットエッチングによる影響を受けた結晶格子が露出
しないような処理を行い、該処理後の前記成膜面上に酸
化物超電導体層を作製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。
を作製する方法として、絶縁体基板の成膜面にウェット
エッチング法により段差を形成し、該段差を形成した前
記成膜面に対し、該段差を残したまま、該成膜面に前記
ウェットエッチングによる影響を受けた結晶格子が露出
しないような処理を行い、該処理後の前記成膜面上に酸
化物超電導体層を作製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。
【００１２】上記本発明の方法は具体的には、絶縁体基
板の成膜面にウェットエッチング法により段差を形成
し、該段差を形成した前記成膜面に該段差を残したまま
絶縁体層を形成し、該絶縁体層上に酸化物超電導体層を
作製することを特徴とする酸化物超電導薄膜の作製方法
とすることができる。
板の成膜面にウェットエッチング法により段差を形成
し、該段差を形成した前記成膜面に該段差を残したまま
絶縁体層を形成し、該絶縁体層上に酸化物超電導体層を
作製することを特徴とする酸化物超電導薄膜の作製方法
とすることができる。
【００１３】また、上記本発明の方法は、絶縁体基板の
成膜面にウェットエッチング法により段差を形成し、該
段差を形成した前記成膜面全体を該段差を残したままス
パッタエッチングし、新たに現れた面上に酸化物超電導
体層を作製することを特徴とする酸化物超電導薄膜の作
製方法としてもよい。
成膜面にウェットエッチング法により段差を形成し、該
段差を形成した前記成膜面全体を該段差を残したままス
パッタエッチングし、新たに現れた面上に酸化物超電導
体層を作製することを特徴とする酸化物超電導薄膜の作
製方法としてもよい。
【００１４】本発明の方法では、上記の成膜面をスパッ
タエッチングする深さが、３〜５nmであることが好まし
い。
タエッチングする深さが、３〜５nmであることが好まし
い。
【００１５】
【作用】本発明の酸化物超電導薄膜は、段差を有する基
板成膜面上に形成された結晶粒界のない酸化物超電導体
層を有する。本発明の酸化物超電導薄膜は、酸化物超電
導体層の基板成膜面の段差の上の部分の厚さが極めて薄
くなっており、この部分をジョセフソン結合とするジョ
セフソン素子またはこの部分を超電導チャネルとする超
電導電界効果型素子等の超電導素子に使用することがで
きる。
板成膜面上に形成された結晶粒界のない酸化物超電導体
層を有する。本発明の酸化物超電導薄膜は、酸化物超電
導体層の基板成膜面の段差の上の部分の厚さが極めて薄
くなっており、この部分をジョセフソン結合とするジョ
セフソン素子またはこの部分を超電導チャネルとする超
電導電界効果型素子等の超電導素子に使用することがで
きる。
【００１６】本発明の酸化物超電導薄膜は、例えば、段
差を有する基板成膜面上に形成された薄い絶縁体層上に
酸化物超電導体層を有する構成とすることができる。本
発明の酸化物超電導薄膜では、上記の薄い絶縁体層が単
結晶の絶縁体材料で構成されている。酸化物超電導体層
は、絶縁体層上にエピタキシャル成長しており、その結
晶方向、結晶状態は、基板成膜面の結晶状態の影響を受
けない。従って、基板成膜面の段差部分の結晶が乱れて
いても、本発明の酸化物超電導薄膜の酸化物超電導体層
は、結晶性がよく、各種の特性が優れている。
差を有する基板成膜面上に形成された薄い絶縁体層上に
酸化物超電導体層を有する構成とすることができる。本
発明の酸化物超電導薄膜では、上記の薄い絶縁体層が単
結晶の絶縁体材料で構成されている。酸化物超電導体層
は、絶縁体層上にエピタキシャル成長しており、その結
晶方向、結晶状態は、基板成膜面の結晶状態の影響を受
けない。従って、基板成膜面の段差部分の結晶が乱れて
いても、本発明の酸化物超電導薄膜の酸化物超電導体層
は、結晶性がよく、各種の特性が優れている。
【００１７】本発明の酸化物超電導薄膜では、上記の絶
縁体層の厚さは５〜10nmであることが好ましい。絶縁体
層の厚さが５nm未満では、絶縁体層が単結晶の一様な層
にならないのでその効果が十分ではない。一方、絶縁体
層の厚さが10nmを超えてもその効果に変わりはなく、基
板成膜面の段差がシャープでなくなる恐れがある。従っ
て、本発明の酸化物超電導薄膜では、上記の絶縁体層の
厚さが５〜10nmであることが好ましい。
縁体層の厚さは５〜10nmであることが好ましい。絶縁体
層の厚さが５nm未満では、絶縁体層が単結晶の一様な層
にならないのでその効果が十分ではない。一方、絶縁体
層の厚さが10nmを超えてもその効果に変わりはなく、基
板成膜面の段差がシャープでなくなる恐れがある。従っ
て、本発明の酸化物超電導薄膜では、上記の絶縁体層の
厚さが５〜10nmであることが好ましい。
【００１８】一方、本発明の酸化物超電導薄膜では、上
記の絶縁体層と絶縁体基板とが、等しい絶縁体材料で構
成されていることが好ましい。即ち、酸化物超電導薄膜
用の基板としては、MgＯ、SrTiＯ3 、ＹＳＺ等の単結晶
基板が使用されるが、本発明の酸化物超電導薄膜の絶縁
体層は、それぞれ基板と等しい絶縁体材料を用い、例え
ばスパッタリング法等で形成されていることが好まし
い。
記の絶縁体層と絶縁体基板とが、等しい絶縁体材料で構
成されていることが好ましい。即ち、酸化物超電導薄膜
用の基板としては、MgＯ、SrTiＯ3 、ＹＳＺ等の単結晶
基板が使用されるが、本発明の酸化物超電導薄膜の絶縁
体層は、それぞれ基板と等しい絶縁体材料を用い、例え
ばスパッタリング法等で形成されていることが好まし
い。
【００１９】また、本発明では、上記本発明の酸化物超
電導薄膜を作製するために、ウェットエッチング法によ
り段差を形成した絶縁体基板の成膜面に、該段差を残し
たまま、ウェットエッチングによる影響を受けた結晶格
子が露出しないような処理を行い、その処理を行った成
膜面上に酸化物超電導体層を形成する方法が提供され
る。本発明の方法は、より具体的には、ウェットエッチ
ング法で段差を形成した成膜面上にに薄い絶縁体層を形
成し、この絶縁体層上に酸化物超電導体層を形成する方
法とすることができる。
電導薄膜を作製するために、ウェットエッチング法によ
り段差を形成した絶縁体基板の成膜面に、該段差を残し
たまま、ウェットエッチングによる影響を受けた結晶格
子が露出しないような処理を行い、その処理を行った成
膜面上に酸化物超電導体層を形成する方法が提供され
る。本発明の方法は、より具体的には、ウェットエッチ
ング法で段差を形成した成膜面上にに薄い絶縁体層を形
成し、この絶縁体層上に酸化物超電導体層を形成する方
法とすることができる。
【００２０】上記本発明の方法には、絶縁体基板の成膜
面にウェットエッチング法で段差を形成し、この段差を
形成した成膜面全体をスパッタエッチングし、新たに現
れた面上に酸化物超電導体層を形成する方法も含まれ
る。
面にウェットエッチング法で段差を形成し、この段差を
形成した成膜面全体をスパッタエッチングし、新たに現
れた面上に酸化物超電導体層を形成する方法も含まれ
る。
【００２１】本発明の方法では、処理時間が短く、設備
が簡便なウェットエッチングを使用するので、製造コス
トを低減することができる。しかしながら、絶縁体基板
の成膜面にウェットエッチングで段差を設けると、成膜
面の段差の上側の部分と下側の部分とでは、成膜面に現
れる絶縁体結晶の格子間隔が異なることがある。本発明
の方法では、基板成膜面にウェットエッチングによる影
響を受けた結晶格子が露出しないような処理を行うた
め、酸化物超電導体層がウェットエッチングにより変化
した基板の結晶格子の影響を受けることがない。
が簡便なウェットエッチングを使用するので、製造コス
トを低減することができる。しかしながら、絶縁体基板
の成膜面にウェットエッチングで段差を設けると、成膜
面の段差の上側の部分と下側の部分とでは、成膜面に現
れる絶縁体結晶の格子間隔が異なることがある。本発明
の方法では、基板成膜面にウェットエッチングによる影
響を受けた結晶格子が露出しないような処理を行うた
め、酸化物超電導体層がウェットエッチングにより変化
した基板の結晶格子の影響を受けることがない。
【００２２】基板成膜面にウェットエッチングによる影
響を受けた結晶格子が露出しないような処理としては、
ウェットエッチング後基板成膜面上に単結晶の絶縁体層
を形成するか、またはウェットエッチング後基板成膜面
全体をさらにスパッタエッチングし、ウェットエッチン
グの影響を受けていない結晶の格子間隔が変化していな
い結晶面を露出させる方法が好ましい。
響を受けた結晶格子が露出しないような処理としては、
ウェットエッチング後基板成膜面上に単結晶の絶縁体層
を形成するか、またはウェットエッチング後基板成膜面
全体をさらにスパッタエッチングし、ウェットエッチン
グの影響を受けていない結晶の格子間隔が変化していな
い結晶面を露出させる方法が好ましい。
【００２３】上記本発明の方法では、スパッタエッチン
グする深さは３〜５nmであることが好ましい。スパッタ
エッチングする深さが３nm未満では、ウェットエッチン
グの影響が残っており、きれいな結晶面が現れない。一
方、スパッタエッチングする深さが５nmを超えてもその
効果に変わりはなく、基板成膜面の段差がシャープでな
くなる恐れがある。従って、本発明の酸化物超電導薄膜
では、上記のスパッタエッチングする深さが３〜５nmで
あることが好ましい。
グする深さは３〜５nmであることが好ましい。スパッタ
エッチングする深さが３nm未満では、ウェットエッチン
グの影響が残っており、きれいな結晶面が現れない。一
方、スパッタエッチングする深さが５nmを超えてもその
効果に変わりはなく、基板成膜面の段差がシャープでな
くなる恐れがある。従って、本発明の酸化物超電導薄膜
では、上記のスパッタエッチングする深さが３〜５nmで
あることが好ましい。
【００２４】本発明は、任意の酸化物超電導体に適用で
きるが、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X系酸化物超電導体は安定的に高
品質の結晶性のよい薄膜が得られるので好ましい。ま
た、Bi2Sr2Ca2Cu3Ｏx 系酸化物超電導体は、特にその超
電導臨界温度Ｔc が高いので好ましい。
きるが、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X系酸化物超電導体は安定的に高
品質の結晶性のよい薄膜が得られるので好ましい。ま
た、Bi2Sr2Ca2Cu3Ｏx 系酸化物超電導体は、特にその超
電導臨界温度Ｔc が高いので好ましい。
【００２５】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。
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。
【００２６】
【実施例】実施例１ 本発明の酸化物超電導薄膜を、本発明の方法により作製
した。図１を参照して、その工程を説明する。まず、図
１(a)に示すように、MgＯ（１００）基板１の成膜面２
の一部22をＨ3ＰＯ4でエッチングして段差４を形成す
る。MgＯ基板１の成膜面の段差４の上側の部分21と下側
の部分22とでは表面に現れているMgＯ結晶の格子間隔
が、異なる結晶方位の薄膜がその上に成長することを許
容するように変化していた。次に、図１(b)に示すよ
う、このMgＯ基板１の成膜面全体にスパッタリング法に
より厚さ約６nmのMgＯ層６を形成する。MgＯ層６は、単
結晶のMgＯで構成されなければならない。最後に、図１
(c) に示すよう、MgＯ層６上にＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超
電導体層３を成膜して、本発明の酸化物超電導薄膜が完
成する。Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体層３の成膜方法
としては、各種のスパッタリング法、ＭＢＥ法、真空蒸
着法、ＣＶＤ法等任意の方法が使用可能である。オフア
クシススパッタリング法で成膜を行う際の主な成膜条件
を以下に示す。 基板温度 700℃ スパッタリングガス Ar 90 ％ Ｏ2 10 ％ 圧力 ５×10-2Torr 膜厚 300 nm
した。図１を参照して、その工程を説明する。まず、図
１(a)に示すように、MgＯ（１００）基板１の成膜面２
の一部22をＨ3ＰＯ4でエッチングして段差４を形成す
る。MgＯ基板１の成膜面の段差４の上側の部分21と下側
の部分22とでは表面に現れているMgＯ結晶の格子間隔
が、異なる結晶方位の薄膜がその上に成長することを許
容するように変化していた。次に、図１(b)に示すよ
う、このMgＯ基板１の成膜面全体にスパッタリング法に
より厚さ約６nmのMgＯ層６を形成する。MgＯ層６は、単
結晶のMgＯで構成されなければならない。最後に、図１
(c) に示すよう、MgＯ層６上にＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超
電導体層３を成膜して、本発明の酸化物超電導薄膜が完
成する。Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体層３の成膜方法
としては、各種のスパッタリング法、ＭＢＥ法、真空蒸
着法、ＣＶＤ法等任意の方法が使用可能である。オフア
クシススパッタリング法で成膜を行う際の主な成膜条件
を以下に示す。 基板温度 700℃ スパッタリングガス Ar 90 ％ Ｏ2 10 ％ 圧力 ５×10-2Torr 膜厚 300 nm
【００２７】上記本発明の方法で作製された本発明の酸
化物超電導薄膜は、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体層３
が、一様なｃ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体結
晶で構成されていた。
化物超電導薄膜は、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体層３
が、一様なｃ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体結
晶で構成されていた。
【００２８】実施例２ 次に本発明の酸化物超電導薄膜を、本発明の他の方法に
より作製した。図２を参照して、その工程を説明する。
まず、図２(a)に示すように、MgＯ（１００）基板１の
成膜面２の一部22をＨ3ＰＯ4でエッチングして段差４を
形成する。MgＯ基板１の成膜面の段差４の上側の部分21
と下側の部分22とでは表面に現れているMgＯ結晶の方向
が異なっていた。次に、図２(b)に示すよう、このMgＯ
基板１の成膜面全体を深さ約４nmスパッタエッチング
し、ウェットエッチングの影響を受けていないきれいな
結晶面を成膜面21、22として露出させる。
より作製した。図２を参照して、その工程を説明する。
まず、図２(a)に示すように、MgＯ（１００）基板１の
成膜面２の一部22をＨ3ＰＯ4でエッチングして段差４を
形成する。MgＯ基板１の成膜面の段差４の上側の部分21
と下側の部分22とでは表面に現れているMgＯ結晶の方向
が異なっていた。次に、図２(b)に示すよう、このMgＯ
基板１の成膜面全体を深さ約４nmスパッタエッチング
し、ウェットエッチングの影響を受けていないきれいな
結晶面を成膜面21、22として露出させる。
【００２９】最後に、図２(c)に示すよう、新たに露出
した成膜面21、22上にＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体層
３を成膜して、本発明の酸化物超電導薄膜が完成する。
Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体層３の成膜方法として
は、実施例１と同様各種のスパッタリング法、ＭＢＥ
法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等任意の方法が使用可能であ
る。本実施例においても実施例１と等しい条件によるオ
フアクシススパッタリング法で成膜を行った。
した成膜面21、22上にＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体層
３を成膜して、本発明の酸化物超電導薄膜が完成する。
Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体層３の成膜方法として
は、実施例１と同様各種のスパッタリング法、ＭＢＥ
法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等任意の方法が使用可能であ
る。本実施例においても実施例１と等しい条件によるオ
フアクシススパッタリング法で成膜を行った。
【００３０】上記本発明の方法で作製された酸化物超電
導薄膜は、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体層３が、一様
なｃ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体結晶で構成
されていた。
導薄膜は、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体層３が、一様
なｃ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体結晶で構成
されていた。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に従えば、
段差を有する基板成膜面上に形成された酸化物超電導体
層を有する高品質の酸化物超電導薄膜およびその作製方
法が提供される。本発明の方法で作製した本発明の酸化
物超電導薄膜は、基板成膜面の段差の上側、下側で結晶
格子の間隔が異なっていてもその影響を受けず、一様で
高品質である。
段差を有する基板成膜面上に形成された酸化物超電導体
層を有する高品質の酸化物超電導薄膜およびその作製方
法が提供される。本発明の方法で作製した本発明の酸化
物超電導薄膜は、基板成膜面の段差の上側、下側で結晶
格子の間隔が異なっていてもその影響を受けず、一様で
高品質である。
【図１】本発明の酸化物超電導薄膜を、本発明の方法に
より作製する工程を説明する図である。
より作製する工程を説明する図である。
【図２】本発明の酸化物超電導薄膜を、本発明の他の方
法により作製する工程を説明する図である。
法により作製する工程を説明する図である。
【図３】段差型のジョセフソン接合素子の作製工程を説
明する図である。
明する図である。
【図４】絶縁体基板の成膜面に段差を設けると、成膜面
の段差の上側および下側で成膜面に現れる結晶方向が変
わることを説明する図である。
の段差の上側および下側で成膜面に現れる結晶方向が変
わることを説明する図である。
【符号の説明】 １ 絶縁体基板 ２ 成膜面 ３ 酸化物超電導体層 ４ 段差
Claims (5)
- 【請求項１】 成膜面に段差を有する絶縁体基板と、該
絶縁体基板の該成膜面上に形成された内部に結晶粒界を
持たない酸化物超電導体層とを具備することを特徴とす
る酸化物超電導薄膜。 - 【請求項２】 成膜面に段差を有し、該段差の上側と下
側とで成膜面に現れている結晶格子の状態が異なる絶縁
体基板と、該絶縁体基板の該成膜面上に形成された単結
晶の絶縁体材料からなる極めて薄い絶縁体層と、該絶縁
体層上に形成された内部に結晶粒界を持たない酸化物超
電導体層とを具備することを特徴とする酸化物超電導薄
膜。 - 【請求項３】 絶縁体基板の成膜面にウェットエッチン
グ法により段差を形成し、該段差を形成した前記成膜面
に対し、該段差を残したまま、該成膜面に前記ウェット
エッチングによる影響を受けた結晶格子が露出しないよ
うな処理を行い、該処理後の前記成膜面上に酸化物超電
導体層を作製することを特徴とする酸化物超電導薄膜の
作製方法。 - 【請求項４】 絶縁体基板の成膜面にウェットエッチン
グ法により段差を形成し、該段差を形成した前記成膜面
に該段差を残したまま絶縁体層を形成し、該絶縁体層上
に酸化物超電導体層を作製することを特徴とする請求項
３に記載の酸化物超電導薄膜の作製方法。 - 【請求項５】 絶縁体基板の成膜面にウェットエッチン
グ法により段差を形成し、該段差を形成した前記成膜面
全体を該段差を残したままスパッタエッチングし、新た
に現れた面上に酸化物超電導体層を作製することを特徴
とする請求項３に記載の酸化物超電導薄膜の作製方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34246491 | 1991-11-30 | ||
| JP34246391 | 1991-11-30 | ||
| JP3-342463 | 1991-11-30 | ||
| JP3-342464 | 1991-11-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251770A true JPH05251770A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=26577269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4327398A Withdrawn JPH05251770A (ja) | 1991-11-30 | 1992-11-12 | 酸化物超電導薄膜およびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05251770A (ja) |
-
1992
- 1992-11-12 JP JP4327398A patent/JPH05251770A/ja not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|
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