JPH01160826A - 酸化物超電導薄膜作成法 - Google Patents
酸化物超電導薄膜作成法Info
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- JPH01160826A JPH01160826A JP62322169A JP32216987A JPH01160826A JP H01160826 A JPH01160826 A JP H01160826A JP 62322169 A JP62322169 A JP 62322169A JP 32216987 A JP32216987 A JP 32216987A JP H01160826 A JPH01160826 A JP H01160826A
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- Japan
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- earth element
- oxide
- thin film
- superconducting thin
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、酸化物超電導薄膜作成法に関するものであ
る。
る。
[従来の技術]
従来、常電導から超電導へと転移する温度(以下]゛c
と略記】が最も高いといわれていたNb5G eでもI
−c約23にで、利用に際しては一般に高価な液体ヘリ
ウムを用いて冷却しなければならなかった。
と略記】が最も高いといわれていたNb5G eでもI
−c約23にで、利用に際しては一般に高価な液体ヘリ
ウムを用いて冷却しなければならなかった。
これに対し、近年ベドノルツ(0cdnorz)やミュ
ーラ−(M’uller)などによってT cが約30
〜40にである金属酸化物(1,a −[3a −S
r −Ca−Cu−0系)が見出された(雑誌; Z、
Phys、 864、189 (1986) )、、そ
れに続いて%M、に、ウー(M、K、■U)などによっ
て′「cが80〜93に程度であるY −B a −C
u −0系物質が発見され(雑誌:Phys、 Rev
、 Left、、 58.908(+9871) 、其
の後の検討でY F3 a z Cu s Oy (
[3≦y≦7)組成近傍が最も良好な特性を示すことが
判明した。また、YをLa、Nd、Sm、Eu、Gd、
Ho、Er、Yb、Lu等のランタノイドで置き換えて
も同様の特性が得られる。これらの超電導材料は冷媒と
して安価な液体窒素(沸点77K)を用いることが11
J能で、また、焼結体では77Kにおける臨界電流密度
(以下Jcと略記)がio’A/cm冨以上であること
が確認されており、実用上極めて有用な特性をもつ、一
方、この物質の応用としては、ジョセフソン素子や&j
1気検出素子などへの適用司能性も薄膜形成技術を通し
て検討されてきており、この方面での開発も急速に進め
られている。
ーラ−(M’uller)などによってT cが約30
〜40にである金属酸化物(1,a −[3a −S
r −Ca−Cu−0系)が見出された(雑誌; Z、
Phys、 864、189 (1986) )、、そ
れに続いて%M、に、ウー(M、K、■U)などによっ
て′「cが80〜93に程度であるY −B a −C
u −0系物質が発見され(雑誌:Phys、 Rev
、 Left、、 58.908(+9871) 、其
の後の検討でY F3 a z Cu s Oy (
[3≦y≦7)組成近傍が最も良好な特性を示すことが
判明した。また、YをLa、Nd、Sm、Eu、Gd、
Ho、Er、Yb、Lu等のランタノイドで置き換えて
も同様の特性が得られる。これらの超電導材料は冷媒と
して安価な液体窒素(沸点77K)を用いることが11
J能で、また、焼結体では77Kにおける臨界電流密度
(以下Jcと略記)がio’A/cm冨以上であること
が確認されており、実用上極めて有用な特性をもつ、一
方、この物質の応用としては、ジョセフソン素子や&j
1気検出素子などへの適用司能性も薄膜形成技術を通し
て検討されてきており、この方面での開発も急速に進め
られている。
この物質の薄膜化に対していくつかの方法が提案されて
おり、代表的な例としては蒸着法が挙げられ、Ma、L
n、Cuそれぞれの金属またはその化合物を蒸着源とし
て、抵抗または電子ビームなどにより加熱し、三元同時
蒸着するなどの方法が採られてきている。基板に付着し
た膜を酸素雰囲気中で約900℃程度に加熱すると、M
a−Ln −Cu −0のペロブスカイト型化合物が得
られ。
おり、代表的な例としては蒸着法が挙げられ、Ma、L
n、Cuそれぞれの金属またはその化合物を蒸着源とし
て、抵抗または電子ビームなどにより加熱し、三元同時
蒸着するなどの方法が採られてきている。基板に付着し
た膜を酸素雰囲気中で約900℃程度に加熱すると、M
a−Ln −Cu −0のペロブスカイト型化合物が得
られ。
しかも、最も単純な成膜方法であるため、比較的簡便に
作成できるなどの利点がある。
作成できるなどの利点がある。
[発明が解決しようとする問題点]
従来の三元同時蒸着法による酸化物超電導薄膜作成法は
以上のようであるので、Ma、Ln、CUの三元素が混
然一体となって基板に接して生じる。これらの元素のう
ちMa、Lnは化学的な反応性が著しく高い物質である
ことが知られているが、特に成膜後の酸素雰囲気中での
熱処理においては、高温下で基板材料と激しく反応し、
基板成分の酸化物超電導膜内への拡散や、その結果生じ
る所望以外の化合物の生成などが起こるなどの問題点が
あった。
以上のようであるので、Ma、Ln、CUの三元素が混
然一体となって基板に接して生じる。これらの元素のう
ちMa、Lnは化学的な反応性が著しく高い物質である
ことが知られているが、特に成膜後の酸素雰囲気中での
熱処理においては、高温下で基板材料と激しく反応し、
基板成分の酸化物超電導膜内への拡散や、その結果生じ
る所望以外の化合物の生成などが起こるなどの問題点が
あった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、酸素雰囲気中での熱処理に伴う基板とMaや
Lnとの反応を防止することにより、熱処理後に良質の
Ma−Ln−Cu−0系の酸化物超電導薄膜を得ること
を目的とする。
たもので、酸素雰囲気中での熱処理に伴う基板とMaや
Lnとの反応を防止することにより、熱処理後に良質の
Ma−Ln−Cu−0系の酸化物超電導薄膜を得ること
を目的とする。
L問題点を解決するための手段]
この発明に係る酸化物超電導薄膜作成法は、基板にCu
またはCu酸化物の膜を作成する工程、上記Cuまたは
Cu酸化物の膜に上記Cu、Ma、およびLnの三元同
時蒸着膜を作成する工程、並びに」二記三元同時蒸着膜
を酸素雰囲気中で熱処理する工程を順に施すものである
。
またはCu酸化物の膜を作成する工程、上記Cuまたは
Cu酸化物の膜に上記Cu、Ma、およびLnの三元同
時蒸着膜を作成する工程、並びに」二記三元同時蒸着膜
を酸素雰囲気中で熱処理する工程を順に施すものである
。
[作用]
この発明におけるCuまたはC11酸化物膜は、Ma、
Lnと基板との直接反応を防止する。また、Cuまたは
Cu酸化物の膜は超電導相の成分であるから、熱処理中
に酸化物超電導薄膜中に拡散しても悪影響は小さい6 [実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。
Lnと基板との直接反応を防止する。また、Cuまたは
Cu酸化物の膜は超電導相の成分であるから、熱処理中
に酸化物超電導薄膜中に拡散しても悪影響は小さい6 [実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。
実施例1
第1図はこの発明の一実施例に係る三元同時蒸着装置を
示す断面図である。ルツボ(1)〜(3)にそれぞれY
、Ba、およびCu金属を充填し、真空外容器(4)を
高真空(〜l O−”torr)とした後、ヒータ(5
)〜(7)でルツボ(1)〜(3)を加熱して各金属を
蒸発せしめる。この時ヒータ(5)〜(7)に流れる電
流を電流制御器(8)〜(10)で制御卸し、各金属の
蒸発速度をそれぞれ独立に変化させる。
示す断面図である。ルツボ(1)〜(3)にそれぞれY
、Ba、およびCu金属を充填し、真空外容器(4)を
高真空(〜l O−”torr)とした後、ヒータ(5
)〜(7)でルツボ(1)〜(3)を加熱して各金属を
蒸発せしめる。この時ヒータ(5)〜(7)に流れる電
流を電流制御器(8)〜(10)で制御卸し、各金属の
蒸発速度をそれぞれ独立に変化させる。
各元素の蒸発速度は、水晶振動子式膜厚計(11)〜(
13)により計測され、電流制御器(8)〜(1o)に
フィードバックされてR幣される。 (141〜(!6
)はシャッタである。
13)により計測され、電流制御器(8)〜(1o)に
フィードバックされてR幣される。 (141〜(!6
)はシャッタである。
次に、作成法について説明する。シャッタ(14)を開
はヒータ(5)でルツボ(1)を加熱し、例えばサファ
イアよりなる基板(17)に先ずCuを約0.5μm蒸
着した上にY、Ba、Cuを電流側!、1112i!+
8)〜(10)と膜厚計(It) 〜(+3)を使用し
てY:Ba:Cu与1:2:3(モル比)になるように
さらに約1tLm三元同時に堆積させ、この三元同時蒸
着膜を酸素雰囲気中で約900℃、1時間加熱後100
℃/時間で徐冷し、この抵抗温度特性を計測したところ
、約80にのT cをもつ超電導特性を示す膜となった
。第2図はこの膜のオージェ分析の結果であるが、Cu
1liiiの効果で基板(17)成分(AI)の酸化物
超電導膜内への拡散は殆ど見られない。
はヒータ(5)でルツボ(1)を加熱し、例えばサファ
イアよりなる基板(17)に先ずCuを約0.5μm蒸
着した上にY、Ba、Cuを電流側!、1112i!+
8)〜(10)と膜厚計(It) 〜(+3)を使用し
てY:Ba:Cu与1:2:3(モル比)になるように
さらに約1tLm三元同時に堆積させ、この三元同時蒸
着膜を酸素雰囲気中で約900℃、1時間加熱後100
℃/時間で徐冷し、この抵抗温度特性を計測したところ
、約80にのT cをもつ超電導特性を示す膜となった
。第2図はこの膜のオージェ分析の結果であるが、Cu
1liiiの効果で基板(17)成分(AI)の酸化物
超電導膜内への拡散は殆ど見られない。
なお、あらかじめ蒸着する物質なCuの酸化物としたも
のも、基本的には同様な超電導特性と膜内組成をもっこ
とを確認した。
のも、基本的には同様な超電導特性と膜内組成をもっこ
とを確認した。
実施例2
第3図はこの発明の他の実施例に係るクラスタ・イオン
ビーム(以下■CBと略す)法による三元同時蒸着装置
を示す断面図である。ルツボ(11〜(3)にそれぞれ
Cu、Y、13a金属を充填し、これを高具空とした後
ヒータ(5)を加熱して先ず(:11を蒸発させ、また
同時に電子シャワーをイオン化フィラメント(18)〜
(20)から照射してクラスタイオンとし、直流電源(
21)によりこれに数KVの電圧を印加して加速し、シ
ャッタ(14)を開けた状態でサファイア基板(!7)
に付着させる。この膜が約0.3μmとなったところで
他のルツボ(2)。
ビーム(以下■CBと略す)法による三元同時蒸着装置
を示す断面図である。ルツボ(11〜(3)にそれぞれ
Cu、Y、13a金属を充填し、これを高具空とした後
ヒータ(5)を加熱して先ず(:11を蒸発させ、また
同時に電子シャワーをイオン化フィラメント(18)〜
(20)から照射してクラスタイオンとし、直流電源(
21)によりこれに数KVの電圧を印加して加速し、シ
ャッタ(14)を開けた状態でサファイア基板(!7)
に付着させる。この膜が約0.3μmとなったところで
他のルツボ(2)。
(3)をヒータ(61、+7)で加熱し、電子シャワー
(19+、 (201により同様にクラスタイオンを
形成させ、シャッタ(14)を全開してこれを三元同時
蒸着する。この時、膜厚計(1■)〜(I3)と電流制
御器(8)〜(lO)で蒸着速度を制御し、Y:Ba:
Cu’=1:2:3 (モル比)となるようにヒータ温
度および加速電圧を調整した。 (22)は加速電極で
ある。
(19+、 (201により同様にクラスタイオンを
形成させ、シャッタ(14)を全開してこれを三元同時
蒸着する。この時、膜厚計(1■)〜(I3)と電流制
御器(8)〜(lO)で蒸着速度を制御し、Y:Ba:
Cu’=1:2:3 (モル比)となるようにヒータ温
度および加速電圧を調整した。 (22)は加速電極で
ある。
この膜を実施例1と同様に熱処理し、Tcを計測したと
ころ、約85Kが得られた。また、オージェによる厚さ
方向の元素分布も、傾向は基本的には第2図と一致して
おり、Δlの校内拡散は殆ど見られなかった。
ころ、約85Kが得られた。また、オージェによる厚さ
方向の元素分布も、傾向は基本的には第2図と一致して
おり、Δlの校内拡散は殆ど見られなかった。
比較例
サファイア基板(17)に第1図に示す装置によりY、
Ba、CuをY:Ba:Cu’:l :2:3 (モル
比)で約16mの厚さで三元同時蒸着を行ない、酸素雰
囲気中で約900℃、1時間加熱後、■00℃/時間で
徐冷した。このようにして得られた膜にAu電極をつけ
四探針法で低温特性を計測したところ、全く超電導現象
を示さなかった。
Ba、CuをY:Ba:Cu’:l :2:3 (モル
比)で約16mの厚さで三元同時蒸着を行ない、酸素雰
囲気中で約900℃、1時間加熱後、■00℃/時間で
徐冷した。このようにして得られた膜にAu電極をつけ
四探針法で低温特性を計測したところ、全く超電導現象
を示さなかった。
また、この膜をオージェ分光法により分析したところ第
4図に示すように、サファイア基板の!成分であるAI
が原着膜中に広く拡散していることが判明した。
4図に示すように、サファイア基板の!成分であるAI
が原着膜中に広く拡散していることが判明した。
なお、上記実施例では蒸着源としてY、Ba。
Cuの金屑をそれぞれ用いた場合について説明したが、
これらの化合物をそれぞれ用いてもよく、上記実施例と
同様の効果を奏する。
これらの化合物をそれぞれ用いてもよく、上記実施例と
同様の効果を奏する。
また、上記実施例では成分系としてY−Ba−Cu−0
系の場合を示したが%Yを例えばLa。
系の場合を示したが%Yを例えばLa。
Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Yb、L
u等の他の希土類元素、Baを例えばSr等の他のアル
カリ土類元素で置き換えたLn−Ma−Cu−0系の場
合でも同様の効果を奏する。
u等の他の希土類元素、Baを例えばSr等の他のアル
カリ土類元素で置き換えたLn−Ma−Cu−0系の場
合でも同様の効果を奏する。
また、上記実施例では基板(17)としてサファイアを
用いた場合を示したが、SiやSiOやガラスなどであ
ってもよく、上記実施例と同様の効果が得られる。
用いた場合を示したが、SiやSiOやガラスなどであ
ってもよく、上記実施例と同様の効果が得られる。
また、上記実施例では先ず基板(17)にC11を蒸着
後、連続的にCu、Y、Baを三元同時蒸着したが、C
uを蒸着後、酸素雰囲気中で熱処理し、Cu酸化物膜と
した上にCu、Y、Baを三元同時蒸着する方法を用い
ても上記実施例と同様の効果がirJられる。
後、連続的にCu、Y、Baを三元同時蒸着したが、C
uを蒸着後、酸素雰囲気中で熱処理し、Cu酸化物膜と
した上にCu、Y、Baを三元同時蒸着する方法を用い
ても上記実施例と同様の効果がirJられる。
[発明の効果]
以上のように、この発明によれば、基板にCuまたはC
u酸化物の膜を作成する工程、上記CuまたはCu酸化
物の膜に上記Cu%Ma、およびLnの三元同時蒸着膜
を作成する工程、並びに上記三元同時蒸着膜を酸素雰囲
気中で熱処理する工程を順に施すので、熱処理に伴う基
板とMaやLnとの反応を防ぐことができ、良好な超電
導特性を示す酸化物超電導薄膜が得られる効果がある。
u酸化物の膜を作成する工程、上記CuまたはCu酸化
物の膜に上記Cu%Ma、およびLnの三元同時蒸着膜
を作成する工程、並びに上記三元同時蒸着膜を酸素雰囲
気中で熱処理する工程を順に施すので、熱処理に伴う基
板とMaやLnとの反応を防ぐことができ、良好な超電
導特性を示す酸化物超電導薄膜が得られる効果がある。
第1図はこの発明の一実施例に係る三元同時蒸着装置を
示す断面図、第2図はこの発明の一実施例による方法で
作成された酸化物超電導薄膜の厚み方向の元素分布を示
す特性図、第3図はこの発明の他の実施例に係るICB
法による三元同時蒸着装置を示す断面図、第4図は比較
例による膜の厚み方向の元素分布を示す特性図である。 図において、(+)〜(3)はルツボ、(5)〜(7)
はヒータ、(8)〜(lO)は電流制御器、(11)〜
(13)は膜厚計、(14)〜(■6)はシャッタ、(
17)は基板、(18)〜(20)はイオン化フィラメ
ント、(22)は加速電極である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 第1図 1〜3 ニルツボ゛ j27:ヒー7 I4−16:シマ゛ツタ 17:基板 第2図 第3図 1F〜2θ、1tノ化フイラメシF 、72 : /7U遣電極 第4図
示す断面図、第2図はこの発明の一実施例による方法で
作成された酸化物超電導薄膜の厚み方向の元素分布を示
す特性図、第3図はこの発明の他の実施例に係るICB
法による三元同時蒸着装置を示す断面図、第4図は比較
例による膜の厚み方向の元素分布を示す特性図である。 図において、(+)〜(3)はルツボ、(5)〜(7)
はヒータ、(8)〜(lO)は電流制御器、(11)〜
(13)は膜厚計、(14)〜(■6)はシャッタ、(
17)は基板、(18)〜(20)はイオン化フィラメ
ント、(22)は加速電極である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 第1図 1〜3 ニルツボ゛ j27:ヒー7 I4−16:シマ゛ツタ 17:基板 第2図 第3図 1F〜2θ、1tノ化フイラメシF 、72 : /7U遣電極 第4図
Claims (2)
- (1)Cu、アルカリ土類元素(以下Maと略す)およ
び希土類元素(以下Lnと略す)を成分として有する酸
化物超電導薄膜を作成するものにおいて、基板にCuま
たはCu酸化物の膜を作成する工程、上記CuまたはC
u酸化物の膜に上記Cu、Ma、およびLnの三元同時
蒸着膜を作成する工程、並びに上記三元同時蒸着膜を酸
素雰囲気中で熱処理する工程を順に施す酸化物超電導薄
膜作成法。 - (2)CuまたはCu酸化物の膜、並びにCu、Ma、
およびLnの三元同時蒸着膜は、クラスタ・イオンビー
ム蒸着法により作成される特許請求の範囲第1項記載の
酸化物超電導薄膜作成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62322169A JPH01160826A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 酸化物超電導薄膜作成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62322169A JPH01160826A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 酸化物超電導薄膜作成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01160826A true JPH01160826A (ja) | 1989-06-23 |
Family
ID=18140707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62322169A Pending JPH01160826A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 酸化物超電導薄膜作成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01160826A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102834879A (zh) * | 2010-04-26 | 2012-12-19 | 株式会社藤仓 | 氧化物超导导体及其制造方法 |
-
1987
- 1987-12-17 JP JP62322169A patent/JPH01160826A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102834879A (zh) * | 2010-04-26 | 2012-12-19 | 株式会社藤仓 | 氧化物超导导体及其制造方法 |
| US8772201B2 (en) | 2010-04-26 | 2014-07-08 | Fujikura Ltd. | Oxide superconducting conductor and method of manufacturing the same |
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