酸化物高温超伝導体超薄膜のエピタキシャル多層成長と3端子デバイスへの応用

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03210213
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 小田 俊理 東京工業大学, 工学部, 助教授 (50126314)
• 研究分担者: 川合 真紀 理化学研究所, 主任研究員 (70177640) ; 座間 秀昭 東京工業大学, 工学部, 助手 (50206033) ; 松村 正清 東京工業大学, 工学部, 教授 (30110729)
• キーワード: 高温超伝導 / エピタキシャル成長 / 原子層エピタキシ- / MOCVD / 光アシスタントCVD

研究概要

原子層制御CVD法によるY系高温超伝導膜の低温成長と超伝導マイクロデバイスプロセスの基礎に関する研究を行ない、以下の成果を得た。
1.βジケトン金属錯体とN_2Oを原料とする熱CVD法でY系酸化物の超伝導膜を得られる条件範囲を調べた。Ba原料にはフェナンスロリン付加体を利用して安定供給を図った。基板温度592℃でオンセット臨界温度90K、ゼロ抵抗温度84Kの超伝導膜を、基板温度633℃ではオンセット臨界温度94K、ゼロ抵抗温度88Kの高温超伝導薄膜を作製できた。低温成長により表面モホロジ-も改善され、サブミクロンスケ-ルのデバイス作製が可能になった。
2.水銀増感法により紫外線アシストの効果を増幅すると共に、N_2Oを反応性ガスとして、さらに低温での結晶成長をめざした。Cuβジケトン錯体は120℃から分解堆積が認められた。Y,Ba,Cuそれぞれのβジケトン錯体を紫外光励起により分解したところ、基板温度215℃という低温でY:Ba:Cu組成比1:2:3の膜を堆積できた。
3.CVD成長表面のその場光学診断技術を開発した。波長780nmのレ-ザ-ダイオ-ド光の基板上での反射率がY、Ba、Cu原料と酸素を交互に供給した場合に振動することを観測できた。
4.超伝導微細構造デバイスの作製プロセスを検討した。シリコン基板上に、PMMA/A1/PMMAを順次積層した多層レジスト構造を作製し、電子ビ-ム露光を行なったところ、幅30nmのレジストパタ-ンを形成することができた。A1の微細加工には四塩化炭素を用いたECRプラズマエッチングを行った。さらに下層レジストもECR酸素プラズマによるアッシングを行った。微細超伝導デバイス作製の基礎プロセスを確立できた。

研究成果

• [文献書誌] S.Oda: "Atomic Layer CVD of YBaCuO Films," 3rd FED Workshop on HighーTemperature Superconducting Electron Devices. 46-47 (1991)
• [文献書誌] S.Oda: "Selflimiting Adsorption of Precursors for Chemical Vapor Deposition of Oxide Superconductors," Physica C,. 185ー189. 2001-2002 (1991)
• [文献書誌] H.Zama: "LowーTemperature Chemical Vapor Deaposition of YBaCuO Films," Phisica C,. 185ー189. 2103-2104 (1991)
• [文献書誌] H.Zama: "MercuryーSensitized Photoinduced Chemical Vapor Deposition of YBaCuO Films," Phisica C.
• [文献書誌] H.Zama: "PhotoーAssisted Chemical Vapor Deposition of YBaCuO Films," Proc.4th International Symposium on Superconductivity,. (1991)
• [文献書誌] S.Oda: "Low Temperature Growth of YBaCuO Films By MOCVD," International Workshop on Chemistry and Technology of HighーTemperature Superconductors,Moscow,. 22 (1991)
• [文献書誌] H.Zama: "Atomic Layer CVD of YBaCuO Films," Dr.G.Wagner Memorialー3rd International Symposium on Superconductivity,. 37-39 (1991)
• [文献書誌] H.Zama: "InーSitu Optical Diagnostics for Atomic Layer CVD of Oxide Superconductors," International workshop on Science and Technology for Surface Reaction Process,. 21-22 (1992)
• [文献書誌] S.Oda: "InーSitu Optical Diagnostics in Atomic Layer CVD of Oxide Superconductors," Proc.5th Topical Meeting on Crystal Growth Mechanism,. 227-232 (1992)
• [文献書誌] H.Zama: "Preparation of Highly Oriented Copper Films by PhotoーAssisted Chemical Vapor Deposition Using βーdiketonate Complex," Jpn.J.Appl.Phys.(1992)
• [文献書誌] H.Zama: "Preparation and Characterization of YBaCuO Superconducting Films by LowーTemperature Chemical Vapor Deposition Using βーdiketonate Complex and N_2O," Jpn.J.Appl.Phys.
• [文献書誌] K.Fujii: "LayerーbyーLayer Metalorganic Chemical Vapor Deposition of YBa_2Cu_3O_x," Jpn,J.Appl.Phys.