後方散乱分光法による高温超伝導薄膜の組成分析法の高速化および基板界面反応の制御

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01645503
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 中嶋 英雄 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (30134042)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 永田 晋二 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (40208012) ; 松井 秀樹 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50005980) ; 山口 貞衛 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80005892)
• Keywords: 酸化物高温超伝導体 / ラザフォ-ド後方散乱法 / 相互拡散 / 界面反応 / 銅シリサイド / バッファ-層

Research Abstract

1.本研究の目的
本研究の目的はHeイオンを用いたラザフォ-ド後方散乱法(RBS)によりBa-Cu-O薄膜と種々の基板との相互拡散および界面反応を調べ、さらに、薄膜と基板との間のバッファ-層の相互拡散および界面反応に及ぼす効果を明らかにすることである。
2.実験方法
Y-Ba-Cu-O焼結材をタ-ゲットとする高周波マグネトロンスパッタ装置を用いて、反応性スパッタ法により厚さ2000A程度のY-Ba-Cu-O薄膜を作製した。基板にはサファイア、Si、MgO単結晶および石英を用いた。酸素雰囲気中で870-1220Kの温度範囲でアニ-ルを行なつた。RBSはダイナミトロン加速器からの2.7MeVのHeイオンビ-を用いて、また、X線ディフラクトメ-タ-を用いて薄膜の構造を調べた。
3.実験結果および考察
得られた結果および考察をまとめると、次の通りである。(1)874-1226Kの温度範囲において、基板中へのCu拡散係数およびYBa_2Cu_3Ox薄膜中への基板元素の拡散係数を測定した。(2)YBa_2Cu_3Ox薄膜中の元素で、Cuが最も速く基板中に拡散する。(3)アニ-ル中にBaは薄膜表面付近から蒸発する。(4)Y-Ba-Cu-O薄膜中のCuとSi基板とは、顕著な界面反応を起こし、界面に銅シリサイドを形成する。(5)Si基板上に蒸着したHf、Zrあるいは、それらの酸化物層は良いバッファ-層となることを確認した。

Research Products

• [Publications] H.Nakahima: "Interdiffusion and Interfacial Reaction between an YBa_2Cu_3Ox Thin Film and Substrates" Applied Physics Letters. 53. 1437-1439 (1988)
• [Publications] H.Nakajima: "Interdiffusion between Y-Ba-Cu-O Thin Films and Substrate Mataerials" Defect and Diffusion Forum. 66-69. 1371-1376 (1989)