多重スパッタ法による高温超伝導膜成長の低温プロセス化と接合素子形成

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02226227
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 田中 正一 日本大学, 理工学部, 教授 (70058600)
• 研究分担者: 山本 寛 日本大学, 理工学部, 助教授 (90130632)
• キーワード: 多重スパッタ法 / 低温合成 / YBaCuO / BiSrCaCuO / CuO系多層膜 / 紫外線照射 / N_2O反応性スパッタ

研究概要

本研究においては、スパッタ法により複合酸化物膜を合成するとき、結晶化温度の低い低級酸化物を多重積層化するプロセスを開発し、結果として低温合成を可能にすることを目指している。
本年度の研究成果は大きく3つに分れており、各々の実績について以下に概要を述べる。
YーBaーCuーO系薄膜に関しては、Y_2Cu_2O_5とBaCuO_2酸化物膜のスパッタ形成にあたりタ-ゲットとして合金と焼結体の2つのタイプを用いた結果を詳細に比較検討した。結論として、合金タ-ゲットを用い、基板温度約600℃のもとで、成膜可能であることを明らかにした。特に、YーCuーO膜においては、紫外線照射下でのN_2O反応性スパッタが低温化に有効であることを確かめた。
BiーSrーCaーCuーO系薄膜に関しては、対向タ-ゲットスパッタ法により、基板温度700℃のもとで、110K相単相膜の形成が可能であることを示した。しかし、膜の超伝導特性に関しては、膜の結晶性についての種々の物理分析の結果、大幅な改善が必要であることを明確にした。
CuーO系多層膜形成に関しては、dc反応性スパッタ法により、350〜450℃の低温基板温度のもとで、単結晶CuO膜をうることができることを実験的に明らかにした。さらに、CuO/NiO多重積層膜の形成を試み、CuOの半導体特性を制御・変化する上でNiO層の存在が有効であることを確かめた。また、NiO膜の結晶相の強い影響を受け、CuOエピタキシャル膜は、正方晶へ相変化することを確認することができた。

研究成果

• [文献書誌] H.Yamamoto: "Preparation of HighーTc Oxide Superconducting Film Applicable to Electronic Devices Loaded in Artificial Satellite" Proc.3rd Nihon University International Symposium on Aerospace Science. 275-280 (1990)
• [文献書誌] M.Furuyama: "Performance of Nb_3 Sn Tape Magnet Cooled by Indireet Conduction Method" Advances in Cryogenic Engineering. 35. 625-631 (1990)
• [文献書誌] H.Yamamoto: "Stabilization of HighーTc Phese in Sputlered Bi Sr Ca CuO Films by Post Anneal" Adrances in Cryogenice Engineering(Materials). 36. 573-579 (1990)
• [文献書誌] H.Yamamoto: "Sputtering Synthesis of AsーGrown Superconducting Bi Sr Ca CuO Thin Film with Single HighーTc Phase" Physica B. 165&166. 1481-1482 (1990)
• [文献書誌] T.Nakamura: "Conducting Property of Epitaxial CuO Film Prepared by Reactive Sputtering" Physica B. 165&166. 1489-1490 (1990)
• [文献書誌] H.Yamamoto: "Thermal Conductivity of High Jc YBaCuO Bulk Prepared by Melt Growthe Technique" Proc.LTー19 Satellite Conference on HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTIVITY. (1991)
• [文献書誌] H.Yamamoto: "Performance of Current Lead of YBaCuO Bulk in Solid Conduction Cooling System" Proc.3rd International Symposium on Superconductivity. (1991)
• [文献書誌] T.Nakamura: "Low Temperature Synthesis of Cu,YーCu,BaーCu Oxide Film by Reactive Sputtering" Proc.3rd International Symposium on Superconductivity. (1991)