JPH01208327A - 薄膜超電導体の製造方法 - Google Patents
薄膜超電導体の製造方法Info
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- JPH01208327A JPH01208327A JP63032238A JP3223888A JPH01208327A JP H01208327 A JPH01208327 A JP H01208327A JP 63032238 A JP63032238 A JP 63032238A JP 3223888 A JP3223888 A JP 3223888A JP H01208327 A JPH01208327 A JP H01208327A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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
本発明は超電導体の製造方法に関するものである。特に
化合物薄膜超電導体の製造方法に関するものである。
化合物薄膜超電導体の製造方法に関するものである。
従来の技術
高温超電導体として、Ａ１５型２元系化合物として窒化
ニオブ（ＮｂＮ）やゲルマニウムニオブ（ＮｂｓＧｅ）
などが知られていたが、これらの材料の超電導転移温度
はたかだか２４°にであった。一方、ペロブスカイト系
３元化合物は、さらに高い転移温度が期待され、Ｂａ−
Ｌａ−Ｃｕ−０系の高温超電導体が提案された［ Ｊ、
Ｇ、 Ｂｅｎｄ。
ニオブ（ＮｂＮ）やゲルマニウムニオブ（ＮｂｓＧｅ）
などが知られていたが、これらの材料の超電導転移温度
はたかだか２４°にであった。一方、ペロブスカイト系
３元化合物は、さらに高い転移温度が期待され、Ｂａ−
Ｌａ−Ｃｕ−０系の高温超電導体が提案された［ Ｊ、
Ｇ、 Ｂｅｎｄ。
ｒｚ ａｎｄ Ｋ、Ａ、Ｍｕｌｌｅｒ、ツァイト シコ
リフト フェアフィジーク（Ｚｅ ｔｓｈｒｉｆｔ ｆ
（Ｉ ｒｐｈｙｓｉｋ Ｂ）−Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ
Ｍａｔｔｅｒ ６４．１８９−１９３ （１９８６）
］。さらに、］Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０がより高温の超電導
材料であることが最近提案された。（文献） ［８，
Ｋ、 Ｗｕ 等。
リフト フェアフィジーク（Ｚｅ ｔｓｈｒｉｆｔ ｆ
（Ｉ ｒｐｈｙｓｉｋ Ｂ）−Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ
Ｍａｔｔｅｒ ６４．１８９−１９３ （１９８６）
］。さらに、］Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０がより高温の超電導
材料であることが最近提案された。（文献） ［８，
Ｋ、 Ｗｕ 等。
フィジカルレビュー レターズ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒ
ｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ） Ｖｏｌ、５８ Ｎｏ９
．９０８−９１０ （１９８７） ］さらに、］Ｂ１−
８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０の材料が１００に以上の転移温度
を示すことも発見された。
ｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ） Ｖｏｌ、５８ Ｎｏ９
．９０８−９１０ （１９８７） ］さらに、］Ｂ１−
８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０の材料が１００に以上の転移温度
を示すことも発見された。
この種の材料の超電導機構の詳細は明らかではないが、
転移温度が液体窒素温度以上に高くなる可能性があり、
高温超電導体として従来の３元系化合物より、より有望
な特性が期待される。
転移温度が液体窒素温度以上に高くなる可能性があり、
高温超電導体として従来の３元系化合物より、より有望
な特性が期待される。
発明が解決しよとする課題
しかしながら、Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ Ｏ系の材料
は、現在の技術では焼結という過程でしか形成できない
ため、セラミックの粉末あるいはブロックの形状でしか
得られない。一方、この種の材料を実用化する場合、薄
膜状に加工することが強（要望されているが、従来の技
術では、薄膜化は非常に困難とされている。
は、現在の技術では焼結という過程でしか形成できない
ため、セラミックの粉末あるいはブロックの形状でしか
得られない。一方、この種の材料を実用化する場合、薄
膜状に加工することが強（要望されているが、従来の技
術では、薄膜化は非常に困難とされている。
本発明者らは、この種の材料の薄膜をイオンプロセスに
より付着させると、薄膜状の高温超電体が形成されるこ
とを発見し、これにもとづいて薄膜超電導体の製造方法
を発明した。
より付着させると、薄膜状の高温超電体が形成されるこ
とを発見し、これにもとづいて薄膜超電導体の製造方法
を発明した。
課題を解決するための手段
本発明の製造方法で形成する薄膜超電導体の基本構成は
、基体表面に主成分がＢｉ、Ｓｒ、Ｃａｌ Ｃｕ、Ｏの
４元化合物被膜を付着させた層状構造を特徴としている
。本発明者らこの種の層状構造超電導体は、加熱された
基体上に、主成分がＢｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｏである
複合化合物被膜を例えば蒸着というプロセスで付着させ
、さらに酸化性雰囲気で熱処理することにより、形成さ
れることを見い出し発明に致ったものである。
、基体表面に主成分がＢｉ、Ｓｒ、Ｃａｌ Ｃｕ、Ｏの
４元化合物被膜を付着させた層状構造を特徴としている
。本発明者らこの種の層状構造超電導体は、加熱された
基体上に、主成分がＢｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｏである
複合化合物被膜を例えば蒸着というプロセスで付着させ
、さらに酸化性雰囲気で熱処理することにより、形成さ
れることを見い出し発明に致ったものである。
作用
本発明にかかる薄膜超電導体の製造方法は、特定の組成
の超電導体を薄膜化している所に大きな特色がある。す
なわち、薄膜化は超電導体の素材を原子状態という極微
粒子に分解してから基体上に堆積させるから、形成され
た超電導体の組成は本質的に、従来の焼結体に比べて均
質である。したがってＢｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｏ薄膜
よりなる非常に高精度の超電導体が本発明の方法を用い
て実現される。
の超電導体を薄膜化している所に大きな特色がある。す
なわち、薄膜化は超電導体の素材を原子状態という極微
粒子に分解してから基体上に堆積させるから、形成され
た超電導体の組成は本質的に、従来の焼結体に比べて均
質である。したがってＢｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｏ薄膜
よりなる非常に高精度の超電導体が本発明の方法を用い
て実現される。
実施例
本発明の実施例を図面とともに説明する。
、 第１図において、４元化合物被膜１２は、例えばス
パッタリング法で形成する。この場合、基体１１は、超
電導を示す４元化合物被膜１２の保持を目的としている
。したがって、本発明の超電導体は本質的に層状構造か
らなっている。この層状構造は通常数８００〜９００℃
の高温で形成し、超電導を例えば液体窒素温度（−１９
５°Ｃ）の低温で動作させるため、特に基体１１と被膜
１２の密着性が悪（なり、しばしば層状構造が破損され
ることを本発明者らは確認した。さらに本発明者らは、
詳細な基体の熱的特性を各種の材質について調べた結果
、基体の線熱彫版係数α＞１０−’／ｅであれば、上記
層状構造の破損がな（、実用されることを確認した。例
えばα＜ １０−６／ｅの石英ガラスを基体に用いると
、被膜１２は無数の亀裂が入り不連続な被膜となり、実
用に供しにくいことを本発明者らは確認した。
パッタリング法で形成する。この場合、基体１１は、超
電導を示す４元化合物被膜１２の保持を目的としている
。したがって、本発明の超電導体は本質的に層状構造か
らなっている。この層状構造は通常数８００〜９００℃
の高温で形成し、超電導を例えば液体窒素温度（−１９
５°Ｃ）の低温で動作させるため、特に基体１１と被膜
１２の密着性が悪（なり、しばしば層状構造が破損され
ることを本発明者らは確認した。さらに本発明者らは、
詳細な基体の熱的特性を各種の材質について調べた結果
、基体の線熱彫版係数α＞１０−’／ｅであれば、上記
層状構造の破損がな（、実用されることを確認した。例
えばα＜ １０−６／ｅの石英ガラスを基体に用いると
、被膜１２は無数の亀裂が入り不連続な被膜となり、実
用に供しにくいことを本発明者らは確認した。
さらに、本発明者らは、第１図の層状構造の基体１１に
機能性から見て、最適の材料があることを見い出した。
機能性から見て、最適の材料があることを見い出した。
すなわち、結晶性の高い４元化合物被膜１２を基体１１
の表面１３に形成させるためには、単結晶の基体が有効
である。本発明者らは詳細に最適基体材料を調べた結果
、基体１１として、酸化マグネシウム、サファイア（α
−Ａｌ２Ｏ３）、スピネル、チタン酸ストロンチウユウ
ム、シリコン、ガリウム砒素等の単結晶が有効であるこ
とを確認した。もっとも、これは表面１３に効果的に結
晶性の高い被膜１２を成長させるためのものであるから
、少なくとも基体表面１３が単結晶であればよい。
の表面１３に形成させるためには、単結晶の基体が有効
である。本発明者らは詳細に最適基体材料を調べた結果
、基体１１として、酸化マグネシウム、サファイア（α
−Ａｌ２Ｏ３）、スピネル、チタン酸ストロンチウユウ
ム、シリコン、ガリウム砒素等の単結晶が有効であるこ
とを確認した。もっとも、これは表面１３に効果的に結
晶性の高い被膜１２を成長させるためのものであるから
、少なくとも基体表面１３が単結晶であればよい。
本発明者らは、この種の超電導体を任意の形状例えば円
筒状に加工する場合、基体としては単結晶よりも、所謂
焼結磁器が有効であることを確認するともに、最適の磁
器材料を見い出した。すなわち、磁器基体として、アル
ミナ、酸化マグルシウム、酸化ヂルコニウム、ステアタ
イト、ホルステライト、ヘリリア、スピネル等が基体の
加工等、超電導被膜１２の基体１１への密着性が最適で
あることを本発明者らは確認した。この場合も単結晶と
同様に、基体の表面さえこの種の磁器で構されていると
よい。
筒状に加工する場合、基体としては単結晶よりも、所謂
焼結磁器が有効であることを確認するともに、最適の磁
器材料を見い出した。すなわち、磁器基体として、アル
ミナ、酸化マグルシウム、酸化ヂルコニウム、ステアタ
イト、ホルステライト、ヘリリア、スピネル等が基体の
加工等、超電導被膜１２の基体１１への密着性が最適で
あることを本発明者らは確認した。この場合も単結晶と
同様に、基体の表面さえこの種の磁器で構されていると
よい。
薄膜超電導体の形成には、まずＢｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ
、Ｏ成分の複合化合物被膜をスパッタリング蒸着あるい
は熱蒸着例えば電子ビーム蒸着、レーザビーム蒸着等の
物理的気相成長法で基体上に付着させる。この場合、複
合化合物被膜は、成・分Ｂｉ、Ｓｒ、ＣａおよびＣｕの
化学量論比さえ合致していればよ（、酸素量は特に重要
ではなとことを本発明者らは確認した。その結果複合化
合物被膜の形成法は物理的気相成長法に限定されたもの
ではなく、化学的気相成長法例えば常圧あるいは減圧化
学的気相成長法、プラズマ化学的気相成長法、光化学的
気相成長法も、合致させれば、有効であることを本発明
者らは確認した。
、Ｏ成分の複合化合物被膜をスパッタリング蒸着あるい
は熱蒸着例えば電子ビーム蒸着、レーザビーム蒸着等の
物理的気相成長法で基体上に付着させる。この場合、複
合化合物被膜は、成・分Ｂｉ、Ｓｒ、ＣａおよびＣｕの
化学量論比さえ合致していればよ（、酸素量は特に重要
ではなとことを本発明者らは確認した。その結果複合化
合物被膜の形成法は物理的気相成長法に限定されたもの
ではなく、化学的気相成長法例えば常圧あるいは減圧化
学的気相成長法、プラズマ化学的気相成長法、光化学的
気相成長法も、合致させれば、有効であることを本発明
者らは確認した。
本発明者らは複合化合物被膜を基体１１の表面１３に付
着させる場合、基体の最適の温度範囲が存在することを
本発明者らは確認した。すなわち基体最適温度範囲は１
００〜１０００℃である。
着させる場合、基体の最適の温度範囲が存在することを
本発明者らは確認した。すなわち基体最適温度範囲は１
００〜１０００℃である。
なお、１００℃以下では、基体表面への複合酸化物被膜
の付着性が悪くなる。また、１０００℃以上では複合酸
化物被膜中の成分３ ｉ、Ｓ ｒ、ＣａおよびＣｕの化
学量論比からのずれが太き（なる。
の付着性が悪くなる。また、１０００℃以上では複合酸
化物被膜中の成分３ ｉ、Ｓ ｒ、ＣａおよびＣｕの化
学量論比からのずれが太き（なる。
ところで、このＢｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｏ系複合化合
物の超電導特性は、その組成と作製条件により転移温度
が１００ Ｋ以下の相と１００に以上の相を示す。これ
らの相は、複合化合物被膜を付着させる時の基体の温度
を６００℃以上とすることにより、１００に以上の複合
酸化物被膜の特性に対する再現性が良くなることを本発
明者らは確認した。
物の超電導特性は、その組成と作製条件により転移温度
が１００ Ｋ以下の相と１００に以上の相を示す。これ
らの相は、複合化合物被膜を付着させる時の基体の温度
を６００℃以上とすることにより、１００に以上の複合
酸化物被膜の特性に対する再現性が良くなることを本発
明者らは確認した。
しかしながら作製した被膜は、そのままは良好な超電導
転移特性を示さない。
転移特性を示さない。
本発明者らはこの種の複合化合物被膜をさらに空気、ア
ルゴンと酸素チッソお酸素の混合ガスあるいは純酸素な
どの酸化性雰囲気で熱処理することにより、超電導が発
生することを発見した。この場合最適の熱処理温度は６
００〜１０００ ’Ｃ。
ルゴンと酸素チッソお酸素の混合ガスあるいは純酸素な
どの酸化性雰囲気で熱処理することにより、超電導が発
生することを発見した。この場合最適の熱処理温度は６
００〜１０００ ’Ｃ。
熱処理時間は１〜１００時間である。
以下本発明の内容をさらに深く理解されるために、さら
に具体的な具体実施例を示す。
に具体的な具体実施例を示す。
（具体実施例）
酸化マグネシウム単結晶（１００）面を基体１１として
用い、高周波ブレナーマグネトロンスパッタにより、焼
結したＢ １−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０ターゲツトをＡｒ
と酸素の混合ガス雰囲気でスパッタリング蒸着して、上
記基体上に結晶性のＢｉ −８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０被膜
として付着させ７１状構造を形成した。
用い、高周波ブレナーマグネトロンスパッタにより、焼
結したＢ １−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０ターゲツトをＡｒ
と酸素の混合ガス雰囲気でスパッタリング蒸着して、上
記基体上に結晶性のＢｉ −８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０被膜
として付着させ７１状構造を形成した。
この場合、Ａｒと酸素の混合ガス圧力は０．５Ｐａ、ス
パッタリング電力１５０Ｗ、スパッタリング時間１時間
、被膜の膜厚０．５μｍ、基体温度７００℃であった。
パッタリング電力１５０Ｗ、スパッタリング時間１時間
、被膜の膜厚０．５μｍ、基体温度７００℃であった。
形成された被膜に対し、その温度を７００°Ｃとし、形
成装置内に酸素を含んだガスを引き継ぎ導入して、１時
間熱処理した。
成装置内に酸素を含んだガスを引き継ぎ導入して、１時
間熱処理した。
又同様に形成された被膜を装置より取り出し、空気中で
８８０℃ １時間熱処理後３時間で除冷した。
８８０℃ １時間熱処理後３時間で除冷した。
この実施例では被膜の膜厚は０．５μｍであるが、膜厚
は０．１μｍかそれ以下の薄い場合、ｌＯμ−以上の厚
い場合も超電導が発生することを確認した。
は０．１μｍかそれ以下の薄い場合、ｌＯμ−以上の厚
い場合も超電導が発生することを確認した。
本発明者らは、酸化マグネシウム以外の結晶性基体につ
いての有効性を詳細に実験的に調べた。
いての有効性を詳細に実験的に調べた。
スピネル単結晶基体上に、Ｂｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｏ
系の被膜を、酸化マグネシウム単結晶の場合と同様にス
パッタリング蒸着法で付着させ、これらの被膜を空気中
で８８０℃１時間熱処理後３時間除冷するといずれも超
電導を示すことが確認された。また、チタン酸ストロン
チュウム、シリコン、ガリウム砒素単結晶についても同
様の結果が得られた。
系の被膜を、酸化マグネシウム単結晶の場合と同様にス
パッタリング蒸着法で付着させ、これらの被膜を空気中
で８８０℃１時間熱処理後３時間除冷するといずれも超
電導を示すことが確認された。また、チタン酸ストロン
チュウム、シリコン、ガリウム砒素単結晶についても同
様の結果が得られた。
Ｂ ＋ ＋ Ｓ ｒ ｒ Ｃａ ｅ Ｃｕ ｅ Ｏ系の
超電導材料の構造は複雑であり、まだわかっていない。
超電導材料の構造は複雑であり、まだわかっていない。
単結晶基体に基体温度をエピタキシャル温度以上にあげ
た場合１作製条件により意図した結晶相が得られない場
合が多い。したがって、基体温度はむしろ低い範囲に選
らびアモルファスないしは微結晶構造の複合化合物被膜
を形成した後熱処理により結晶化する方が再現性よ（超
電導特性が得られることを本発明者らは実験的に確認し
た。
た場合１作製条件により意図した結晶相が得られない場
合が多い。したがって、基体温度はむしろ低い範囲に選
らびアモルファスないしは微結晶構造の複合化合物被膜
を形成した後熱処理により結晶化する方が再現性よ（超
電導特性が得られることを本発明者らは実験的に確認し
た。
この場合、単結晶構造の基体は熱処理過程において、被
膜の固相エピタキシャル成長を助は有効である。特に基
体上にアモルファス状態の被膜をあらかじめ形成し、こ
れを熱処理すると基板単結晶材料を適切に選択すること
により、結晶性基体表面に効果的に結晶性の被膜が固相
エピタキシャルし、超電導特性の優れた薄膜の形成に有
効であることを本発明者らは確認した。なお、超電導被
膜の結晶性が特に要求されない場合（急峻な超電導転位
が不要の時）は、多結晶の磁器基体が有効である。
膜の固相エピタキシャル成長を助は有効である。特に基
体上にアモルファス状態の被膜をあらかじめ形成し、こ
れを熱処理すると基板単結晶材料を適切に選択すること
により、結晶性基体表面に効果的に結晶性の被膜が固相
エピタキシャルし、超電導特性の優れた薄膜の形成に有
効であることを本発明者らは確認した。なお、超電導被
膜の結晶性が特に要求されない場合（急峻な超電導転位
が不要の時）は、多結晶の磁器基体が有効である。
この種の酸化物被膜のスパッタリング蒸着では例えばＡ
ｒと０２との混合ガスをスパッタリングガスに用いる。
ｒと０２との混合ガスをスパッタリングガスに用いる。
このほか実験的に、Ａ ｒ 、Ｘ ｅ ＊Ｎｅ、Ｋｒの
ような不活性ガスあるいはこれらの不活性ガスの混合ガ
スがスパッタリングガスとして有効であることを本発明
者らは確認した。
ような不活性ガスあるいはこれらの不活性ガスの混合ガ
スがスパッタリングガスとして有効であることを本発明
者らは確認した。
スパッタリング蒸着方式も、二極スパッタ、高周波二極
スパッタ、直流二極スパッタ、マグネトロンスパッタい
ずれも有効であることを本発明者らは確認した。特に直
流スパッタの場合、スパッタリングターゲラ、トの抵抗
率を１０−３Ω備以下に低くする事が必要で、これ以上
の抵抗率では、充分なスパッタリング放電が発生しない
。なお、ターゲットの抵抗率の調整は通常ターゲットの
焼結条件によって行う。
スパッタ、直流二極スパッタ、マグネトロンスパッタい
ずれも有効であることを本発明者らは確認した。特に直
流スパッタの場合、スパッタリングターゲラ、トの抵抗
率を１０−３Ω備以下に低くする事が必要で、これ以上
の抵抗率では、充分なスパッタリング放電が発生しない
。なお、ターゲットの抵抗率の調整は通常ターゲットの
焼結条件によって行う。
特にこの種の装置では、直流スパッタがスパッタ電力等
の精密制御に有効であり、また直′流マグネトロンスパ
ッタ、あるいは直流マグネトロンスパッタガンなどが特
に有効であることを本発明者らは確認した。
の精密制御に有効であり、また直′流マグネトロンスパ
ッタ、あるいは直流マグネトロンスパッタガンなどが特
に有効であることを本発明者らは確認した。
なお、基体表面に′複合化合物被膜の形成法として、金
属主成分を物理的気相成長法で基体上に付着させ、さら
に酸素ビームあるいは酸素イオンを被膜形成中に被膜に
照射し、基体表面で金属主成分を酸化させることも可能
である。物理的気相成長法としては、スパッタリング以
外に熱蒸着例えば電子ビームを照射しながら、複合酸化
物被膜の合金主成分をターゲットとしてスパッタリング
蒸着する。この場合複合酸化物ターゲットとしてスパッ
タリング蒸着するよりも被膜形成速度が１桁以上速い特
長を示し、工業的により有効である。
属主成分を物理的気相成長法で基体上に付着させ、さら
に酸素ビームあるいは酸素イオンを被膜形成中に被膜に
照射し、基体表面で金属主成分を酸化させることも可能
である。物理的気相成長法としては、スパッタリング以
外に熱蒸着例えば電子ビームを照射しながら、複合酸化
物被膜の合金主成分をターゲットとしてスパッタリング
蒸着する。この場合複合酸化物ターゲットとしてスパッ
タリング蒸着するよりも被膜形成速度が１桁以上速い特
長を示し、工業的により有効である。
この種の被膜の結晶構造など詳細な特性は、基体上に被
膜が拘束されているため、被膜内には通常の焼結体では
存在しない様な大きな歪とか欠陥が存在する。このため
、焼結体の製造方法から被膜の製造方法を類推できるも
のでない。なお、被膜の熱処理の物理的な意味の詳細は
明らかではないが、おおよそつぎにように考えられる。
膜が拘束されているため、被膜内には通常の焼結体では
存在しない様な大きな歪とか欠陥が存在する。このため
、焼結体の製造方法から被膜の製造方法を類推できるも
のでない。なお、被膜の熱処理の物理的な意味の詳細は
明らかではないが、おおよそつぎにように考えられる。
すなわち、スパッタリング蒸着等で基体上に付着させた
複合化合物被膜では、Ｂ１−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −Ｏの
化合物を形成していない。この場合、例えば（Ｓｒ、Ｃ
ａ）Ｃｕｂ３正方晶のペロブスカイト構造のネットワー
ク中にＡ元素の酸化物が分散した複合酸化物を形成して
いる。超電導は、層状ペロブスカイト構造の発生に起因
し、この過程が熱処理に関連する。なお、熱処理時間が
１時間以下で超電導性が得られないのは、転移温度１０
０に以上の結晶相の生成が不充分であった事に起因して
いると考えられる。なお、熱処理は通常のヒータ加熱炉
により行なったが、レーザ光、赤外線等の工学的熱処理
方法あるいは電子線による加熱方法等が応用可能である
。
複合化合物被膜では、Ｂ１−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −Ｏの
化合物を形成していない。この場合、例えば（Ｓｒ、Ｃ
ａ）Ｃｕｂ３正方晶のペロブスカイト構造のネットワー
ク中にＡ元素の酸化物が分散した複合酸化物を形成して
いる。超電導は、層状ペロブスカイト構造の発生に起因
し、この過程が熱処理に関連する。なお、熱処理時間が
１時間以下で超電導性が得られないのは、転移温度１０
０に以上の結晶相の生成が不充分であった事に起因して
いると考えられる。なお、熱処理は通常のヒータ加熱炉
により行なったが、レーザ光、赤外線等の工学的熱処理
方法あるいは電子線による加熱方法等が応用可能である
。
この種の４元化合物超電導体Ｂ１−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０の構成元素Ｂｉ、ＳｒおよびＣａの変化による超電導
特性の変化の詳細は明らかではない。ただＢは、３価＋
Ｓ ｒ ＋ Ｃａは２価を示しているのは事実ではあ
る。
０の構成元素Ｂｉ、ＳｒおよびＣａの変化による超電導
特性の変化の詳細は明らかではない。ただＢは、３価＋
Ｓ ｒ ＋ Ｃａは２価を示しているのは事実ではあ
る。
発明の効果
とりわけ、本発明にかかる超電導体は、Ｂｉ。
Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｏよりなる超電導体を薄膜化してい
る所に大きな特色がある。すなわち、薄膜化は超電導体
の素材を原子状態という極微粒子に分解してから、基体
上に堆積させるから、形成された超電導体の組成は本質
的に、従来の焼結体に比べて均質である。したがって、
非常に高精度の超電導体が本発明で実現される。
る所に大きな特色がある。すなわち、薄膜化は超電導体
の素材を原子状態という極微粒子に分解してから、基体
上に堆積させるから、形成された超電導体の組成は本質
的に、従来の焼結体に比べて均質である。したがって、
非常に高精度の超電導体が本発明で実現される。
以上の説明のごとく本発明の薄膜超電導体の製造方法に
よると、例えば結晶性基体上に薄膜状で形成されるので
焼結体より本質的により精度が高い上ＳｉあるいはＧａ
Ａｓなどのデバイスとの集積化が可能であるとともに、
ジョセフソン素子など各種の超電導デバイスの製造に実
用される。特にこの種の化合物超電導体の転移温度が室
温になる可能性もあり、従来の実用の範囲は広（、本発
明の工業的価値は高い。
よると、例えば結晶性基体上に薄膜状で形成されるので
焼結体より本質的により精度が高い上ＳｉあるいはＧａ
Ａｓなどのデバイスとの集積化が可能であるとともに、
ジョセフソン素子など各種の超電導デバイスの製造に実
用される。特にこの種の化合物超電導体の転移温度が室
温になる可能性もあり、従来の実用の範囲は広（、本発
明の工業的価値は高い。
図は本発明の一実施例の薄膜超電導体の製造方法で形成
した薄膜超電導体の基本構成図である。 １１・・・基体、１２・・・４元化合物被膜。
した薄膜超電導体の基本構成図である。 １１・・・基体、１２・・・４元化合物被膜。
Claims (8)
- （１）基体上に主成分がＢｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｏで
ある複合化合物被膜を付着させ、さらに上記被膜を熱処
理することを特徴とする薄膜超電導体の製造方法。 - （２）基体を、線膨脹係数α＞１０＾−＾６／℃の材質
で構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の薄膜超電導体の製造方法。 - （３）基体を、酸化マグネシウム、サファイア（α−Ａ
ｌ＿２Ｏ＿３）、スピネル、チタン酸ストロンチュウム
、シリコン、ガリウム砒素等の単結晶の少なくとも一種
で構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の薄膜超電導体の製造方法。 - （４）基体を、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化ヂル
コニウム、ステアタイト、ホルステライト、ベリリア、
スピネル等の磁器で構成したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の薄膜超電導体の製造方法。 - （５）複合化合物被膜を、スパッタリング蒸着、熱蒸着
等の物理的気相成長法もしくは、常圧あるいは減圧化学
的気相成長法、プラズマ化学的気相成長法、光化学的気
相成長法等の化学的気相成長法で基体上に付着させるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜超電導
体の製造方法。 - （６）スパッタリング蒸着において、被膜蒸着中基体温
度を６００℃以上に設定することを特徴とする特許請求
の範囲第５項記載の薄膜超電導体の製造方法。 - （７）形成した複合化合物被膜を、空気にさらすことな
く形成工程に引き継ぎ少なくとも酸素を含むガスを被膜
形成装置に導入し、基体温度を２００〜９００℃の範囲
内に設定することを特徴とする特許請求の範囲第５項記
載の薄膜超電導体の製造方法。 - （８）熱処理において、雰囲気として少なくとも酸素を
含むガスを用い、基板温度を６００℃以上に設定するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜超電導
体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63032238A JPH01208327A (ja) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63032238A JPH01208327A (ja) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01208327A true JPH01208327A (ja) | 1989-08-22 |
Family
ID=12353409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63032238A Pending JPH01208327A (ja) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01208327A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01212227A (ja) * | 1988-02-17 | 1989-08-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 酸化物超伝導材料 |
| JPH01235103A (ja) * | 1988-03-15 | 1989-09-20 | Toray Ind Inc | 超伝導材 |
| JPH01252536A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超電導体 |
| JPH01252534A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-09 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 超電導セラミックス積層体およびその製造法 |
| JPH0288773A (ja) * | 1988-09-27 | 1990-03-28 | Fujitsu Ltd | 化学気相成長を用いた酸化物超伝導膜の作成方法 |
| WO1990003453A1 (fr) * | 1988-09-28 | 1990-04-05 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Procede de formation d'un mince film supraconducteur |
-
1988
- 1988-02-15 JP JP63032238A patent/JPH01208327A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01212227A (ja) * | 1988-02-17 | 1989-08-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 酸化物超伝導材料 |
| JPH01235103A (ja) * | 1988-03-15 | 1989-09-20 | Toray Ind Inc | 超伝導材 |
| JPH01252536A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超電導体 |
| JPH01252534A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-09 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 超電導セラミックス積層体およびその製造法 |
| JPH0288773A (ja) * | 1988-09-27 | 1990-03-28 | Fujitsu Ltd | 化学気相成長を用いた酸化物超伝導膜の作成方法 |
| WO1990003453A1 (fr) * | 1988-09-28 | 1990-04-05 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Procede de formation d'un mince film supraconducteur |
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