帯溶融法による酸化物超伝導体薄膜の単結晶化と単一接合マイクロブリッジの作成

本研究の目的は、MgO基板上にスパッタ成膜した無定形YBCOおよびBSCCO薄膜を、帯溶融法を用いて液相エピ成長させ、単結晶薄膜とするプロセス技術を明らかにし、基板段差部に単一接合マイクロブリッジを形成することである。本年度は、(1)MgO基板にAg薄膜を予備コ-トしたあと、厚さ0.3μmの無定形YBCO膜をスパッタ成膜し、赤外線集光加熱を用いた帯溶融法により結晶化する場合の最適条件を調べた。最適帯溶融温度は、200A^^ﾟのAgの中間層のある場合は、960℃であり、C軸配向した直径10μm以上の板状結晶となり、Tcエンドで75Kとなることが分かった。Ag中間層は、YBCOの結晶化を促進し、高いTcの膜を得る上で効果的であるが、リン酸エッチによりマイクロブリッジを作成する際、膜が剥離する問題が発生したため、対策を検討中である。(2)厚さ1.5μmの無定形BSCCO(2212)膜の帯溶融を試みた。0.23mm/minの掃引速度のとき、帯溶融温度844℃では、(2201)相の混入が多いこと、板状結晶と針状結晶の両方が見られること、抵抗は温度に対し二段遷移で、Tcエンドで30Kと低いことが分かった。帯溶融温度855℃のときは、X線回折線は(2212)相のピ-クで占められ、C面配向した、表面の滑らかな板状結晶よりなる膜が得られ、Tcエンドで75Kであった。860℃で処理した場合は、膜表面の凹凸が激しくなりTcも低下した。したがって、BSCCO(2212)膜の場合は、855℃付近のきわめて狭い温度範囲で帯溶融することが重要であることが分かった。帯溶融法により結晶化して超伝導膜とするプロセス技術からYBCO膜とBSCCO(2212)膜を比較すると、処理温度が低く、スパッタ時の組成制御の容易なBSCCO膜の方がより適しているといえる。

本研究の目的は、MgO基板上にスパッタ成膜した無定形YBCOおよびBSCCO薄膜を、帯溶融法を用いて液相エピ成長させ、単結晶薄膜とするプロセス技術を明らかにし、基板段差部に単一接合マイクロブリッジを形成することである。本年度は、(1)MgO基板にAg薄膜を予備コ-トしたあと、厚さ0.3μmの無定形YBCO膜をスパッタ成膜し、赤外線集光加熱を用いた帯溶融法により結晶化する場合の最適条件を調べた。最適帯溶融温度は、200A^^ﾟのAgの中間層のある場合は、960℃であり、C軸配向した直径10μm以上の板状結晶となり、Tcエンドで75Kとなることが分かった。Ag中間層は、YBCOの結晶化を促進し、高いTcの膜を得る上で効果的であるが、リン酸エッチによりマイクロブリッジを作成する際、膜が剥離する問題が発生したため、対策を検討中である。(2)厚さ1.5μmの無定形BSCCO(2212)膜の帯溶融を試みた。0.23mm/minの掃引速度のとき、帯溶融温度844℃では、(2201)相の混入が多いこと、板状結晶と針状結晶の両方が見られること、抵抗は温度に対し二段遷移で、Tcエンドで30Kと低いことが分かった。帯溶融温度855℃のときは、X線回折線は(2212)相のピ-クで占められ、C面配向した、表面の滑らかな板状結晶よりなる膜が得られ、Tcエンドで75Kであった。860℃で処理した場合は、膜表面の凹凸が激しくなりTcも低下した。したがって、BSCCO(2212)膜の場合は、855℃付近のきわめて狭い温度範囲で帯溶融することが重要であることが分かった。帯溶融法により結晶化して超伝導膜とするプロセス技術からYBCO膜とBSCCO(2212)膜を比較すると、処理温度が低く、スパッタ時の組成制御の容易なBSCCO膜の方がより適しているといえる。