| 研究課題/領域番号 |
02226210
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
菅野 卓雄 東京大学, 工学部, 教授 (50010707)
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| 研究分担者 |
新井 夫差子 東京大学, 工学部, 助手 (10010927)
浅田 邦博 東京大学, 工学部, 助教授 (70142239)
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| キーワード | 高温超伝導材料 / 酸化物超伝導体 / 超伝導集積回路 / 超高速集積回路 |
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| 研究概要 |
1.酸化物超伝導体薄膜の集積回路構成用膜としての評価
高温プロセスを最小限に抑え、半導体プロセスとの適合性を考慮した薄膜作成プロセスとして、基板加熱を行わない狭ギャプスパッタリング法による成膜と、その後のrapid thermalーannealing(RTA)法による結晶化を組み合せたプロセスの確立を行い、電気抵抗、交流帯磁率による評価を行った。本研究では赤外線イメ-ジ炉を使用したが、1.15μmに軸射のピ-クを有し、酸化物超伝導体のプラズマ振動により吸収される波長が1〜2μmにあるため、効率よく加熱されることが判明した。
アニ-ル最高温度を940〜1000℃とし、2分保持することによりMgO基板上に超伝導遷移温度59.4KのYBCO膜を得ることに成功した。
2.酸化物超伝導体薄膜による集積回路の構成
半導体集積回路作成プロセスとの両立性を確めるためにSi基板上へのYBCO膜の作成を試みたが、BaのSi基板上への拡散が著しく、超伝導性を得ることはできなかった。このBaの拡散を抑制するために、YBCO及びSiと化学的に反応せず、且つ格子定数、熱膨張係数もYBCO膜に近い材料でバッファ層を形成することを行った。本研究では約100nmの膜厚のZrO_2を電子ビ-ム蒸着を行ってバッファ層とし、940℃で15秒、500℃で5分の酸素雰囲気中のアニ-ルを行い、超伝導遷移温度が約10Kの酸化物超伝導膜をSi基板上に作成することに成功した。超伝導遷移温度が低い理由は、ZrO_2膜の堆積を室温で行ったために多結晶薄膜となり、粒界を通じてのYBCOとSiとの反応を完全に抑制することが出来なかったためと考えられ、ZrO_2膜の単結晶化により、この問題は避け得ると考えられる。
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