JPH06248440A - 酸化物薄膜作製装置 - Google Patents
酸化物薄膜作製装置Info
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- JPH06248440A JPH06248440A JP3897393A JP3897393A JPH06248440A JP H06248440 A JPH06248440 A JP H06248440A JP 3897393 A JP3897393 A JP 3897393A JP 3897393 A JP3897393 A JP 3897393A JP H06248440 A JPH06248440 A JP H06248440A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】簡単な構造で、基板表面を清浄表面に維持し、
もって高品質膜を得ることができる酸化物薄膜形成装置
を提供する。 【構成】酸化物薄膜形成装置は、酸化物材料のターゲッ
ト14及びこのターゲットの酸化物材料を蒸着する基板
16とを配置した真空槽12と、レーザ光源10と、光
空間変調器20,22,24と備え、光空間変調器2
0,22,24によりレーザ光源10からのレーザ光を
まず基板16に照射して基板16表面を清浄化し、つい
でターゲット12の表面に照射して、基板表面に酸化物
を蒸着、堆積させる。
もって高品質膜を得ることができる酸化物薄膜形成装置
を提供する。 【構成】酸化物薄膜形成装置は、酸化物材料のターゲッ
ト14及びこのターゲットの酸化物材料を蒸着する基板
16とを配置した真空槽12と、レーザ光源10と、光
空間変調器20,22,24と備え、光空間変調器2
0,22,24によりレーザ光源10からのレーザ光を
まず基板16に照射して基板16表面を清浄化し、つい
でターゲット12の表面に照射して、基板表面に酸化物
を蒸着、堆積させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を用いて基板
にターゲットの酸化物材料を蒸着する酸化物薄膜形成装
置に係り、特に、大面積の基板に酸化物薄膜を形成する
のに好適な酸化物薄膜形成装置に関する。
にターゲットの酸化物材料を蒸着する酸化物薄膜形成装
置に係り、特に、大面積の基板に酸化物薄膜を形成する
のに好適な酸化物薄膜形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、高Tc酸化物超電導体が発明さ
れ、それ以降、酸化物薄膜作製法の研究が大幅に進展し
ている。このなかでレーザ光を酸化物材料のターゲット
に照射し、その際蒸発する物質を基板に蒸着、堆積し、
酸化物薄膜を形成する方法が広く用いられている。この
方法は、酸素分圧が高い状態でも薄膜が作製できること
から、酸素を充分薄膜に取り込め、かつターゲット組成
に近い組成の薄膜を実現できるという利点を持ってい
る。
れ、それ以降、酸化物薄膜作製法の研究が大幅に進展し
ている。このなかでレーザ光を酸化物材料のターゲット
に照射し、その際蒸発する物質を基板に蒸着、堆積し、
酸化物薄膜を形成する方法が広く用いられている。この
方法は、酸素分圧が高い状態でも薄膜が作製できること
から、酸素を充分薄膜に取り込め、かつターゲット組成
に近い組成の薄膜を実現できるという利点を持ってい
る。
【0003】この方法は、ターゲットに高い照射パワー
でレーザ光を照射するため、高い酸素分圧として酸化物
ターゲットの劣化を防ぐ必要がある。しかし、この場
合、基板表面にガスが吸着し、清浄表面を保つことが難
しく、高品質膜を実現することを困難にしていた。
でレーザ光を照射するため、高い酸素分圧として酸化物
ターゲットの劣化を防ぐ必要がある。しかし、この場
合、基板表面にガスが吸着し、清浄表面を保つことが難
しく、高品質膜を実現することを困難にしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡単
な構造で、基板表面を清浄表面に維持し、もって高品質
膜を得ることができる酸化物薄膜形成装置を提供するこ
とにある。
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡単
な構造で、基板表面を清浄表面に維持し、もって高品質
膜を得ることができる酸化物薄膜形成装置を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の酸化物薄膜作製装置は、酸化物材料のター
ゲット及びこのターゲットの酸化物材料を蒸着する基板
とを配置した真空槽と、レーザ光発生手段と、このレー
ザ光発生手段からのレーザ光の向きを、少なくとも前記
ターゲットに照射する方向と前記基板に照射する方向と
の2方向に変えることが可能な光空間変調手段とを具備
している。
め、本発明の酸化物薄膜作製装置は、酸化物材料のター
ゲット及びこのターゲットの酸化物材料を蒸着する基板
とを配置した真空槽と、レーザ光発生手段と、このレー
ザ光発生手段からのレーザ光の向きを、少なくとも前記
ターゲットに照射する方向と前記基板に照射する方向と
の2方向に変えることが可能な光空間変調手段とを具備
している。
【0006】
【作用】この装置によれば、ターゲットに照射するため
のレーザ光を利用して、真空槽内にある基板を清浄化す
る。光空間変調手段では始めに基板に照射可能なように
レーザ光の向きを変え、基板の清浄化が完了した後、タ
ーゲットに照射可能なようにレーザ光の向きを変える。
基板へのレーザ光の照射パワーとターゲットへのレーザ
光の照射パワーとは適切な値に適宜設定される。基板及
びターゲット表面の照射位置が一箇所に偏らないよう
に、基板及びターゲット全面を走査するようにする。こ
の操作は、光空間変調手段の照射方向及びレーザ光振幅
を制御することによりおこなう。
のレーザ光を利用して、真空槽内にある基板を清浄化す
る。光空間変調手段では始めに基板に照射可能なように
レーザ光の向きを変え、基板の清浄化が完了した後、タ
ーゲットに照射可能なようにレーザ光の向きを変える。
基板へのレーザ光の照射パワーとターゲットへのレーザ
光の照射パワーとは適切な値に適宜設定される。基板及
びターゲット表面の照射位置が一箇所に偏らないよう
に、基板及びターゲット全面を走査するようにする。こ
の操作は、光空間変調手段の照射方向及びレーザ光振幅
を制御することによりおこなう。
【0007】図1は本発明の基板清浄化の原理を示す。
図中1は高強度の入射光、2は基板、3は表面にある分
子あるいは原子である。基板2にレーザ光を照射する
と、蒸着直前に基板表面の温度を上昇させて、基板表面
上に吸着した不純物を飛び出させる。レーザ光自体は不
純物にならないため、清浄な基板表面を実現することが
できる。一方、ターゲットにレーザ光を照射した場合、
照射点が蒸着源となるが、光をターゲットの広い面上に
走査させることにより、蒸発源を空間広く取ることがで
きるようになる。そこで、大面積の基板にわたって、均
一な酸化膜を形成できることになる。また、故障の原因
となる機械的可動部であるターゲット回転機構部を真空
槽内部に設ける必要がなくなり、稼働率が上昇する。更
に、ターゲット全面を使用できることから効率も向上す
る。
図中1は高強度の入射光、2は基板、3は表面にある分
子あるいは原子である。基板2にレーザ光を照射する
と、蒸着直前に基板表面の温度を上昇させて、基板表面
上に吸着した不純物を飛び出させる。レーザ光自体は不
純物にならないため、清浄な基板表面を実現することが
できる。一方、ターゲットにレーザ光を照射した場合、
照射点が蒸着源となるが、光をターゲットの広い面上に
走査させることにより、蒸発源を空間広く取ることがで
きるようになる。そこで、大面積の基板にわたって、均
一な酸化膜を形成できることになる。また、故障の原因
となる機械的可動部であるターゲット回転機構部を真空
槽内部に設ける必要がなくなり、稼働率が上昇する。更
に、ターゲット全面を使用できることから効率も向上す
る。
【0008】
【実施例】本発明装置を図示する各実施例に基づいて詳
細に説明する。
細に説明する。
【0009】実施例1 図2は本発明に係る酸化物薄膜作成装置を示す。図中1
0はレーザ光発生手段で、、レーザはこの実施例では5
Hzの割合で発光するKr−Fエキシマレーザ(λ=2
48nm)で、その光量は、基板に照射する場合、0.1
J/cm2 〜0.5J/cm2 の程度の範囲に、ターゲット
14に照射する場合、3J/cm2 〜6J/cm2 の程度の
範囲に制御するようになっている。図中12は真空槽
で、レーザ光が透過する透過窓12aと、真空槽内を排
気する排気口12bとを備えている。排気口12bには
図示しない真空ポンプが接続され、真空槽内の酸素分圧
を10Pa〜40Pa程度、好ましくは約13Paの真
空度に維持できるようになっている。真空槽12内に
は、ターゲット14と基板16とが対向して配置される
ようになっている。この実施例では、ターゲット14は
YBa2 Cu3 Ou3 O7-δのセラミックで、形状は直
径30mm、厚さ5mmであり、基板16はMgO(10
0)である。レーザ発生手段10と真空槽12との間に
は光空間変調手段18による光学経路が形成されてい
る。光空間変調手段18は、可動光空間変調手段である
可動鏡20と、第1及び第2の固定光空間変調手段であ
る第1、第2固定鏡22,24とで構成されている。可
動鏡20は、図示しない駆動装置により、矢印α方向に
回動可能で、位置a−aにおいてレーザ発生手段10か
らのレーザ光を第1固定鏡22に向けて反射させ、位置
b−bにおいてレーザ発生手段10からのレーザ光を第
2固定鏡24に向けて反射させるようになっている。第
1固定鏡22では、可動鏡20のレーザ光を受け、基板
方向に向きを変え、第2固定鏡24では、可動鏡20の
レーザ光を受け、ターゲット方向に向きを変える。さら
に、可動鏡20は、駆動装置により、α方向にその角度
を所望の振幅で振らせ、かつ紙面の垂直方向に対してそ
の角度を所望の振幅で振らせることができ、このことに
より、図3に示すように、ターゲット14及び基板16
の全面を走査することができるようになっている。
0はレーザ光発生手段で、、レーザはこの実施例では5
Hzの割合で発光するKr−Fエキシマレーザ(λ=2
48nm)で、その光量は、基板に照射する場合、0.1
J/cm2 〜0.5J/cm2 の程度の範囲に、ターゲット
14に照射する場合、3J/cm2 〜6J/cm2 の程度の
範囲に制御するようになっている。図中12は真空槽
で、レーザ光が透過する透過窓12aと、真空槽内を排
気する排気口12bとを備えている。排気口12bには
図示しない真空ポンプが接続され、真空槽内の酸素分圧
を10Pa〜40Pa程度、好ましくは約13Paの真
空度に維持できるようになっている。真空槽12内に
は、ターゲット14と基板16とが対向して配置される
ようになっている。この実施例では、ターゲット14は
YBa2 Cu3 Ou3 O7-δのセラミックで、形状は直
径30mm、厚さ5mmであり、基板16はMgO(10
0)である。レーザ発生手段10と真空槽12との間に
は光空間変調手段18による光学経路が形成されてい
る。光空間変調手段18は、可動光空間変調手段である
可動鏡20と、第1及び第2の固定光空間変調手段であ
る第1、第2固定鏡22,24とで構成されている。可
動鏡20は、図示しない駆動装置により、矢印α方向に
回動可能で、位置a−aにおいてレーザ発生手段10か
らのレーザ光を第1固定鏡22に向けて反射させ、位置
b−bにおいてレーザ発生手段10からのレーザ光を第
2固定鏡24に向けて反射させるようになっている。第
1固定鏡22では、可動鏡20のレーザ光を受け、基板
方向に向きを変え、第2固定鏡24では、可動鏡20の
レーザ光を受け、ターゲット方向に向きを変える。さら
に、可動鏡20は、駆動装置により、α方向にその角度
を所望の振幅で振らせ、かつ紙面の垂直方向に対してそ
の角度を所望の振幅で振らせることができ、このことに
より、図3に示すように、ターゲット14及び基板16
の全面を走査することができるようになっている。
【0010】この装置では、可動鏡20を位置a−aに
して、レーザ発生手段10からのレーザ光を、可動鏡2
0、第1固定鏡22、透過窓12aを通して、750℃
の温度に設定された基板16に例えば0.3J/cm2 の
光量で照射する。この時、可動鏡の垂直およひ水平方向
の角度を所定の振幅で振らして、図3に示すように、全
面を走査するようにする。その後、可動鏡20を位置b
−bに設定して、レーザ光をターゲット14に照射す
る。この時、レーザ発生手段10からのレーザ光の光量
を例えば5J/cm2 に上昇させ、輝点がターゲット14
上を走査するよう可動鏡の垂直および水平方向をわずか
に振動させる。走査のパターンは基板の場合と同様にお
こなうことができる。このことにより、ターゲット14
の酸化物材料が基板16に蒸着し、堆積して、酸化物皮
膜が作成される。
して、レーザ発生手段10からのレーザ光を、可動鏡2
0、第1固定鏡22、透過窓12aを通して、750℃
の温度に設定された基板16に例えば0.3J/cm2 の
光量で照射する。この時、可動鏡の垂直およひ水平方向
の角度を所定の振幅で振らして、図3に示すように、全
面を走査するようにする。その後、可動鏡20を位置b
−bに設定して、レーザ光をターゲット14に照射す
る。この時、レーザ発生手段10からのレーザ光の光量
を例えば5J/cm2 に上昇させ、輝点がターゲット14
上を走査するよう可動鏡の垂直および水平方向をわずか
に振動させる。走査のパターンは基板の場合と同様にお
こなうことができる。このことにより、ターゲット14
の酸化物材料が基板16に蒸着し、堆積して、酸化物皮
膜が作成される。
【0011】この装置によれば、真空雰囲気中の基板に
対して予めレーザ光により表面を清浄化するので、高品
質の酸化物被膜を形成することができる。従って、特に
大面積の電子デバイスに用いることができるように、高
品質の酸化物薄膜を大面積基板上に安定に経済的に均質
に堆積することができる。しかも、基板の清浄化は、タ
ーゲットに照射するレーザ光源を利用して、その光量と
光学経路を変えればよいだけなので、装置が簡単であ
る。
対して予めレーザ光により表面を清浄化するので、高品
質の酸化物被膜を形成することができる。従って、特に
大面積の電子デバイスに用いることができるように、高
品質の酸化物薄膜を大面積基板上に安定に経済的に均質
に堆積することができる。しかも、基板の清浄化は、タ
ーゲットに照射するレーザ光源を利用して、その光量と
光学経路を変えればよいだけなので、装置が簡単であ
る。
【0012】さらにこの実施例の装置では、ターゲット
14全面を走査するので、化学量論比の組成をもつ薄膜
が得られる領域を広くすることができる。図4は、作製
した薄膜の基板面内のTcの分布(直径30mm)を示
す。30mmの面内で高いTc値が得られ、しかもその分
布もほぼ一定である。このため、大面積が要求される電
子デバイス、例えば超電導アンテナ等を実現することが
できる。また、多数の素子を一枚の基板上に作製できる
ことから、素子の価格を下げらることができる。
14全面を走査するので、化学量論比の組成をもつ薄膜
が得られる領域を広くすることができる。図4は、作製
した薄膜の基板面内のTcの分布(直径30mm)を示
す。30mmの面内で高いTc値が得られ、しかもその分
布もほぼ一定である。このため、大面積が要求される電
子デバイス、例えば超電導アンテナ等を実現することが
できる。また、多数の素子を一枚の基板上に作製できる
ことから、素子の価格を下げらることができる。
【0013】また、ターゲット14全面を走査するの
で、ターゲットの回転が不要で、真空槽内部に複雑な回
転機構装置を設ける必要がない。このため回転部品の破
損による故障がなく、ターゲット水冷等の設備を付加す
ることが容易である。さらに加えて、ターゲット14上
の全面ををまんべんなく光照射するため、ターゲット均
一に使用して経済的であり、特に、高価な材料をターゲ
ットに使用する場合、極めて有効である。
で、ターゲットの回転が不要で、真空槽内部に複雑な回
転機構装置を設ける必要がない。このため回転部品の破
損による故障がなく、ターゲット水冷等の設備を付加す
ることが容易である。さらに加えて、ターゲット14上
の全面ををまんべんなく光照射するため、ターゲット均
一に使用して経済的であり、特に、高価な材料をターゲ
ットに使用する場合、極めて有効である。
【0014】実施例2 図5は、本発明に係る他の酸化物薄膜作成装置を示す。
図2に示した実施例1の装置と異なる点は、可動光空間
変調手段として可動プリズム30を用いている点であ
り、他の構成は図2のものと同様である。この構成の酸
化物薄膜作成装置においても実施例1と同様の効果を発
揮する。図6のaは作製した薄膜の基板面内の膜厚(m
m)の分布(直径30mm)を、bは77Kにおける臨界
電流密度Jc(106 A/cm2 )の分布(直径30m
m)を示す。
図2に示した実施例1の装置と異なる点は、可動光空間
変調手段として可動プリズム30を用いている点であ
り、他の構成は図2のものと同様である。この構成の酸
化物薄膜作成装置においても実施例1と同様の効果を発
揮する。図6のaは作製した薄膜の基板面内の膜厚(m
m)の分布(直径30mm)を、bは77Kにおける臨界
電流密度Jc(106 A/cm2 )の分布(直径30m
m)を示す。
【0015】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えばレーザ光の種類は、Nd:YAGなどでもよい。
ターゲットの材質として、PrBa2Cu3O7−δ、
CeO2、Bi2Sr2Ca2Cu3OXなども挙げら
れる。基板の材質として、SrTiO3、Y2O3、N
dGaO4なども挙げられる。また、光空間変調手段
は、実施例の機器に限らず、一つのレーザ光を少なくと
も2方向に変えて、基板とターゲットに選択的に照射で
きるものであればよい。また、ターゲットにレーザ光を
照射する場合、あらかじめ低光量で表面を走査して表面
清浄化した後、高光量として、蒸着を実施するようにし
てもよい。
例えばレーザ光の種類は、Nd:YAGなどでもよい。
ターゲットの材質として、PrBa2Cu3O7−δ、
CeO2、Bi2Sr2Ca2Cu3OXなども挙げら
れる。基板の材質として、SrTiO3、Y2O3、N
dGaO4なども挙げられる。また、光空間変調手段
は、実施例の機器に限らず、一つのレーザ光を少なくと
も2方向に変えて、基板とターゲットに選択的に照射で
きるものであればよい。また、ターゲットにレーザ光を
照射する場合、あらかじめ低光量で表面を走査して表面
清浄化した後、高光量として、蒸着を実施するようにし
てもよい。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の酸化物薄
膜作製装置によれば、従来公知の酸化物薄膜作製装置に
使用されたターゲット照射用のレーザ光を利用して基板
を清浄化するので、装置が簡単であり、しかも高品質酸
化物薄膜を作製することができる。
膜作製装置によれば、従来公知の酸化物薄膜作製装置に
使用されたターゲット照射用のレーザ光を利用して基板
を清浄化するので、装置が簡単であり、しかも高品質酸
化物薄膜を作製することができる。
【図1】本発明に係る酸化物薄膜作成の原理図。
【図2】本発明の一実施例を示す酸化物薄膜作成装置の
概略説明図。
概略説明図。
【図3】レーザ光の基板走査の典型例を示す説明図。
【図4】作製した薄膜の基板面内のTc分布を示す説明
図。
図。
【図5】本発明の他の実施例を示す酸化物薄膜作成装置
の概略説明図。
の概略説明図。
【図6】aは作製した薄膜の基板面内の膜厚の分布を、
bは77Kにおける臨界電流密度Jcの分布を示す説明
図。
bは77Kにおける臨界電流密度Jcの分布を示す説明
図。
【符号の説明】 10…レーザ光発生手段、12…真空槽、14…ターゲ
ット、16…基板、18…光空間変調手段、20…可動
鏡(可動光空間変調手段)、22…第1固定鏡(第1の
固定光空間変調手段)、24…第2固定鏡(第2の固定
光空間変調手段)、30…可動プリズム。
ット、16…基板、18…光空間変調手段、20…可動
鏡(可動光空間変調手段)、22…第1固定鏡(第1の
固定光空間変調手段)、24…第2固定鏡(第2の固定
光空間変調手段)、30…可動プリズム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤野 修一 東京都江東区東雲一丁目14番3号 財団法 人国際超電導産業技術研究センター内 (72)発明者 小田川 明弘 東京都江東区東雲一丁目14番3号 財団法 人国際超電導産業技術研究センター内 (72)発明者 榎本 陽一 東京都江東区東雲一丁目14番3号 財団法 人国際超電導産業技術研究センター内
Claims (4)
- 【請求項1】 酸化物材料のターゲット及びこのターゲ
ットの酸化物材料を蒸着する基板とを配置した真空槽
と、レーザ光発生手段と、このレーザ光発生手段からの
レーザ光の向きを、少なくとも前記ターゲットに照射す
る方向と前記基板に照射する方向との2方向に変えるこ
とが可能な光空間変調手段とを具備した酸化物薄膜作製
装置。 - 【請求項2】 光空間変調手段は、レーザ光発生手段か
らのレーザ光の向きを少なくとも2方向に変えることが
可能な可動光空間変調手段と、可動光空間変調手段で変
えられたレーザ光の一方を受け、このレーザ光を前記タ
ーゲットに照射する方向に変えるように配置された第1
の固定光空間変調手段と、前記可動光空間変調手段で変
えられたレーザ光の他方を前記基板に照射する方向に変
えるように配置された第2の固定光空間変調手段とを具
備した酸化物薄膜作製装置。 - 【請求項3】 可動光変調手段は、角度変更可能に設け
られた鏡である請求項1に記載の酸化物薄膜作製装置。 - 【請求項4】 可動光変調手段は、角度変更可能に設け
られたプリズムである請求項1に記載の酸化物薄膜作製
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3897393A JPH06248440A (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 酸化物薄膜作製装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3897393A JPH06248440A (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 酸化物薄膜作製装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06248440A true JPH06248440A (ja) | 1994-09-06 |
Family
ID=12540104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3897393A Withdrawn JPH06248440A (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 酸化物薄膜作製装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06248440A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009527643A (ja) * | 2006-02-23 | 2009-07-30 | ピコデオン・リミテッド・オサケユキテュア | エレメント |
-
1993
- 1993-02-26 JP JP3897393A patent/JPH06248440A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009527643A (ja) * | 2006-02-23 | 2009-07-30 | ピコデオン・リミテッド・オサケユキテュア | エレメント |
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