JPS6161556B2 - - Google Patents
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- JPS6161556B2 JPS6161556B2 JP55012027A JP1202780A JPS6161556B2 JP S6161556 B2 JPS6161556 B2 JP S6161556B2 JP 55012027 A JP55012027 A JP 55012027A JP 1202780 A JP1202780 A JP 1202780A JP S6161556 B2 JPS6161556 B2 JP S6161556B2
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Landscapes
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は酸化物超伝導薄膜、特に素子化を目的
とするBaPb1-xBixO3超伝導薄膜の製造方法に関
する。
とするBaPb1-xBixO3超伝導薄膜の製造方法に関
する。
BaPb1-xBixO3はｘ＝0.3でTc＝13Kの高い転移温
度を有する酸化物超伝導材料であり、酸化性雰囲
気においても高温まで安定で、ジヨセフソン素子
等の超伝導素子に適用する場合には、信頼性の高
い素子が期待できる。
度を有する酸化物超伝導材料であり、酸化性雰囲
気においても高温まで安定で、ジヨセフソン素子
等の超伝導素子に適用する場合には、信頼性の高
い素子が期待できる。
しかし、BaPb1-xBixO3はペロヴスカイト製造
を有する酸化物固溶体であり、４種類の元素で構
成されているために、蒸着法等の普通の薄膜形成
法でこの材料の薄膜を形成することは至難であ
る。また多元素系材料の薄膜形成に有利とされて
いる通常のスパツタ法では表面が粗くなり、良質
な薄膜が得られず、かつの膜は非晶質である。こ
の非晶質膜を結晶化温度以上の温度で熱処理する
と薄膜構成元素の大半は蒸発したり、他の鉛酸化
物になるか、あるいは基板と反応したりするので
BaPb1-xBixO3となるのは一部であり、膜の均一
性、平坦性等は非常に悪く、素子化のための薄膜
化はまだ未検討の段階で、素子に必要な薄膜はま
だ得られていないのが現状である。
を有する酸化物固溶体であり、４種類の元素で構
成されているために、蒸着法等の普通の薄膜形成
法でこの材料の薄膜を形成することは至難であ
る。また多元素系材料の薄膜形成に有利とされて
いる通常のスパツタ法では表面が粗くなり、良質
な薄膜が得られず、かつの膜は非晶質である。こ
の非晶質膜を結晶化温度以上の温度で熱処理する
と薄膜構成元素の大半は蒸発したり、他の鉛酸化
物になるか、あるいは基板と反応したりするので
BaPb1-xBixO3となるのは一部であり、膜の均一
性、平坦性等は非常に悪く、素子化のための薄膜
化はまだ未検討の段階で、素子に必要な薄膜はま
だ得られていないのが現状である。
本発明の目的は、したがつて、ジヨセフソン素
子等の微細構造を有する素子の作製を可能にする
ような、均一で、かつ平坦な酸化物超伝導薄膜の
製造方法を提供することである。
子等の微細構造を有する素子の作製を可能にする
ような、均一で、かつ平坦な酸化物超伝導薄膜の
製造方法を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明による酸化
物超伝導薄膜の製造方法はBaPb1-xBixO3（ｘ＝
0.05〜0.35）磁器をターゲツトとし、酸素の割合
を10〜50％とするアルゴン、酸素混合雰囲気中
で、雰囲気圧力を４〜10×10-2Torrにおいて陽
極電圧１〜2kV印加の下での高周波スパツタによ
つてBaPb1-xBixO3の薄膜を形成する工程と、そ
のようにして得られるBaPb1-xBixO3薄膜を酸化
性雰囲気において500〜550℃で熱処理する工程と
から成ることを要旨とする。
物超伝導薄膜の製造方法はBaPb1-xBixO3（ｘ＝
0.05〜0.35）磁器をターゲツトとし、酸素の割合
を10〜50％とするアルゴン、酸素混合雰囲気中
で、雰囲気圧力を４〜10×10-2Torrにおいて陽
極電圧１〜2kV印加の下での高周波スパツタによ
つてBaPb1-xBixO3の薄膜を形成する工程と、そ
のようにして得られるBaPb1-xBixO3薄膜を酸化
性雰囲気において500〜550℃で熱処理する工程と
から成ることを要旨とする。
以下本発明を実施例を用いて一層詳しく説明す
るが、それは例示であつて、本発明の枠を越える
ことなく、いろいろな変形や改良があり得ること
は勿論である。
るが、それは例示であつて、本発明の枠を越える
ことなく、いろいろな変形や改良があり得ること
は勿論である。
ターゲツトを次の様に作製する。BaCO3，
PbO2，Bi2O3所定の組成に調合し、酸素雰囲気中
で800℃、２時間加熱して反応させる。こうして
得られた粉末をターゲツト形状の円板に成形プレ
スし、880℃で８時間、酸素雰囲気中で焼結して
ターゲツトを得る。このターゲツトを用い、アル
ゴン酸素混合雰囲気（酸素50％）中で陽極電圧
1.6kV、圧力６×10-2Torrの条件でスパツタする
とBaPb1-xBixO3結晶薄膜が得られる。堆積速度
は８〜10nm／minである。アルゴン酸素混合雰
囲気の圧力が高すぎる場合には非晶質となり、ま
た圧力が低い場合には結晶性が非常に悪くなる。
第１図はいろいろのアルゴン酸素混合雰囲気の圧
力でスパツタして得られる薄膜のCuKαを用い
たＸ線回折図形を示す。図中Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞ
れ10×10-2Torr，６×10-2Torr，２×10-2Torr
の圧力において得られた膜で、300nm、680nm、
890nmの厚さを有していた。Ａは非晶質であり、
Ｂは（200）方向に配向性を持つ良い結晶性を示
し、ＣはＢに比較すると結晶性の劣るのがわか
る。Ｂで得られた薄膜を500℃で12時間、空気中
で熱処理すると、立方晶系格子定数が439pmから
429pmまで減少し、結晶性はさらに良くなる。Ａ
またはＣの薄膜を熱処理すると、BaPb1-xBixO3
のピークと共に他の鉛酸化物のピークも現れる。
第２図は第１図中のＢを熱処理して得られた薄膜
の比抵抗の温度特性で、超伝導状態への転移の様
子を示している。
PbO2，Bi2O3所定の組成に調合し、酸素雰囲気中
で800℃、２時間加熱して反応させる。こうして
得られた粉末をターゲツト形状の円板に成形プレ
スし、880℃で８時間、酸素雰囲気中で焼結して
ターゲツトを得る。このターゲツトを用い、アル
ゴン酸素混合雰囲気（酸素50％）中で陽極電圧
1.6kV、圧力６×10-2Torrの条件でスパツタする
とBaPb1-xBixO3結晶薄膜が得られる。堆積速度
は８〜10nm／minである。アルゴン酸素混合雰
囲気の圧力が高すぎる場合には非晶質となり、ま
た圧力が低い場合には結晶性が非常に悪くなる。
第１図はいろいろのアルゴン酸素混合雰囲気の圧
力でスパツタして得られる薄膜のCuKαを用い
たＸ線回折図形を示す。図中Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞ
れ10×10-2Torr，６×10-2Torr，２×10-2Torr
の圧力において得られた膜で、300nm、680nm、
890nmの厚さを有していた。Ａは非晶質であり、
Ｂは（200）方向に配向性を持つ良い結晶性を示
し、ＣはＢに比較すると結晶性の劣るのがわか
る。Ｂで得られた薄膜を500℃で12時間、空気中
で熱処理すると、立方晶系格子定数が439pmから
429pmまで減少し、結晶性はさらに良くなる。Ａ
またはＣの薄膜を熱処理すると、BaPb1-xBixO3
のピークと共に他の鉛酸化物のピークも現れる。
第２図は第１図中のＢを熱処理して得られた薄膜
の比抵抗の温度特性で、超伝導状態への転移の様
子を示している。
アルゴン酸素混合雰囲気で酸素が10％の場合に
同じ特徴が確認されたが、この場合、良い結晶性
の膜を得るためには８〜10×10-2Torr程度のよ
り高い雰囲気圧力が必要である。
同じ特徴が確認されたが、この場合、良い結晶性
の膜を得るためには８〜10×10-2Torr程度のよ
り高い雰囲気圧力が必要である。
一般に雰囲気圧力は４〜10×10-2Torrの範囲
にあるのが好ましい。これよりも低い圧力では得
られる薄膜の表面があれ、これよりも高い圧力で
は薄膜の堆積速度が小さ過ぎて、実用的でなくな
る。
にあるのが好ましい。これよりも低い圧力では得
られる薄膜の表面があれ、これよりも高い圧力で
は薄膜の堆積速度が小さ過ぎて、実用的でなくな
る。
薄膜形成後の熱処理は500〜550℃の範囲にある
温度で行なうのが適切である。500℃以下の熱処
理温度では良好な超伝導特性が得られず、この温
度が550℃を越えると、薄膜の表面があれる。
温度で行なうのが適切である。500℃以下の熱処
理温度では良好な超伝導特性が得られず、この温
度が550℃を越えると、薄膜の表面があれる。
高周波スパツタの際の陽極電圧は、余り低いと
放電が得られず、高過ぎると単位面積当りの電力
が大きくなり過ぎてターゲツトが破壊されるので
１〜2kVが適切で、約60〜120℃の基板温度で良
好な性質を持つたBaPb1-xBixO3の結晶薄膜が得
られることが確認された。
放電が得られず、高過ぎると単位面積当りの電力
が大きくなり過ぎてターゲツトが破壊されるので
１〜2kVが適切で、約60〜120℃の基板温度で良
好な性質を持つたBaPb1-xBixO3の結晶薄膜が得
られることが確認された。
以上述べた通り、本発明によれば、基板温度が
60〜120℃と低いために、レジスト材料を損うこ
となくBaPb1-xBixO3の結晶化薄膜を得ることが
でき、微細加工が可能となる。スパツタして得た
薄膜は転移温度が極めて低いがこれを約500℃で
熱処理すると、Tcは約10Kになり、転移も急峻
になる。しかも特筆すべきことはあらかじめ結晶
化している薄膜を熱処理した場合には膜の均一
性、平坦性が損なわれず。全てBaPb1-xBixO3に
なるということである。そのため、感光性樹脂等
による微細加工した細い線幅の薄膜も熱処理をす
ることによつて損なわれることが殆んどないとい
う点で、本発明による方法は素子化に非常に適し
ている。
60〜120℃と低いために、レジスト材料を損うこ
となくBaPb1-xBixO3の結晶化薄膜を得ることが
でき、微細加工が可能となる。スパツタして得た
薄膜は転移温度が極めて低いがこれを約500℃で
熱処理すると、Tcは約10Kになり、転移も急峻
になる。しかも特筆すべきことはあらかじめ結晶
化している薄膜を熱処理した場合には膜の均一
性、平坦性が損なわれず。全てBaPb1-xBixO3に
なるということである。そのため、感光性樹脂等
による微細加工した細い線幅の薄膜も熱処理をす
ることによつて損なわれることが殆んどないとい
う点で、本発明による方法は素子化に非常に適し
ている。
このように、本発明によれば、配向性が強く、
単結晶に近い良質のBaPb1-xBixO3超伝導薄膜を
作製することが可能になるばかりでなく、スパツ
タ中の温度が60〜120℃と低いために感光性樹脂
の使用が可能になり、リフトオフ工程等の微細加
工も可能のになる等の利点がある。
単結晶に近い良質のBaPb1-xBixO3超伝導薄膜を
作製することが可能になるばかりでなく、スパツ
タ中の温度が60〜120℃と低いために感光性樹脂
の使用が可能になり、リフトオフ工程等の微細加
工も可能のになる等の利点がある。
第１図はいろいろのアルゴン酸素混合雰囲気の
圧力でスパツタして得られる薄膜のＸ線回折図
形、第２図は本発明の方法によつて得られる
BaPb1-xBixO3薄膜の比抵抗の温度特性を示す図
である。
圧力でスパツタして得られる薄膜のＸ線回折図
形、第２図は本発明の方法によつて得られる
BaPb1-xBixO3薄膜の比抵抗の温度特性を示す図
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ BaPb1-xBixO3（ｘ＝0.05〜0.35）磁器をター
ゲツトとし、酸素の割合を10〜50％とするアルゴ
ン・酸素混合雰囲気中で、雰囲気圧力を４〜10×
10-2Torrにおいて陽極電圧１〜2kV印加の下での
高周波スパツタによつて BaPb1-xBixO3の薄膜を形成する工程と、そのよ
うにして得られるBaPb1-xBixO3薄膜を酸化性雰
囲気において500〜550℃で熱処理する工程とから
なることを特徴とする酸化物超伝導薄膜の製造方
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1202780A JPS56109824A (en) | 1980-02-05 | 1980-02-05 | Manufacture of oxide superconductive thin film |
| US06/202,640 US4316785A (en) | 1979-11-05 | 1980-10-31 | Oxide superconductor Josephson junction and fabrication method therefor |
| FR8023545A FR2469005A1 (fr) | 1979-11-05 | 1980-11-04 | Jonction josephson de supraconducteurs a base d'oxyde et son procede de fabrication |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1202780A JPS56109824A (en) | 1980-02-05 | 1980-02-05 | Manufacture of oxide superconductive thin film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56109824A JPS56109824A (en) | 1981-08-31 |
| JPS6161556B2 true JPS6161556B2 (ja) | 1986-12-26 |
Family
ID=11794114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1202780A Granted JPS56109824A (en) | 1979-11-05 | 1980-02-05 | Manufacture of oxide superconductive thin film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56109824A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61168530A (ja) * | 1985-01-21 | 1986-07-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 酸化物超伝導材料およびその製造方法 |
| JPS6465003A (en) * | 1987-01-30 | 1989-03-10 | Agency Ind Science Techn | Superconductive material and production thereof |
| CA1339019C (en) * | 1987-02-05 | 1997-03-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for preparing a superconducting thin film |
| KR910002311B1 (ko) * | 1987-02-27 | 1991-04-11 | 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 | 초전도 디바이스 |
| AU598113B2 (en) * | 1987-03-14 | 1990-06-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for depositing a superconducting thin film |
| EP0287325B1 (en) * | 1987-04-13 | 1994-07-27 | Hitachi, Ltd. | Superconducting material and process for producing the same |
| CA1336566C (en) * | 1987-05-31 | 1995-08-08 | Naoji Fujimori | Superconducting thin film |
| CA1336149C (en) * | 1987-07-06 | 1995-07-04 | Saburo Tanaka | Superconducting thin film and a method for preparing the same |
| JPS6460925A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-08 | Semiconductor Energy Lab | Fabricating method for superconductive material |
| JPS6467823A (en) * | 1987-09-07 | 1989-03-14 | Semiconductor Energy Lab | Formation of oxide superconducting film |
| JPS6467824A (en) * | 1987-09-07 | 1989-03-14 | Semiconductor Energy Lab | Forming device for oxide superconducting material |
| JPS6476903A (en) * | 1987-09-16 | 1989-03-23 | Semiconductor Energy Lab | Apparatus for producing oxide superconducting material |
-
1980
- 1980-02-05 JP JP1202780A patent/JPS56109824A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56109824A (en) | 1981-08-31 |
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