JPH01215981A - 超伝導体薄膜の製造方法及び装置 - Google Patents

超伝導体薄膜の製造方法及び装置

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JPH01215981A
JPH01215981A JP63040508A JP4050888A JPH01215981A JP H01215981 A JPH01215981 A JP H01215981A JP 63040508 A JP63040508 A JP 63040508A JP 4050888 A JP4050888 A JP 4050888A JP H01215981 A JPH01215981 A JP H01215981A
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JP
Japan
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film
ultrasonic atomizer
substrate
thin film
carrier gas
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Pending
Application number
JP63040508A
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English (en)
Inventor
Keitaro Fukui
福井 慶太郎
Yasushi Okayama
岡山 泰
Osamu Nakamura
修 中村
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Japan Science and Technology Agency
Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Research Development Corp of Japan
Toa Nenryo Kogyyo KK
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Publication date
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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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  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波霧化器を使用した超伝導体薄膜の製造
方法及び装置に関するものである。
〔従来の技術〕
近年超伝導体の改良が著しく、高温の臨界温度を有する
超伝導素材が次々と開発されている。
例えば、Ba−La−Cu−0の複合金属酸化物が30
にという比較的高温で超伝導を示すことがIBMのチュ
ーリッヒ研究所のJ、G、Bedonoz等によって報
告(CondensedMatter 64+、189
−193(1986)されている。次いで、(La (
1−x) 5rx) ZCuO(4−δ)や(La (
1−x) Cax)ZCuO(4−δ)で表される複合
金属酸化物が、各々最高37K、18にで、超伝導を示
すことが東京大学の国中らによって報告〔ケミストリー
・レクーズ(Chemistry Letters) 
429〜432頁(1987) )されている。
また、米国ヒユーストン大学C,W、Chu、  らの
グループは臨界温度が94にのバリウム−イツトリウム
−銅−酸化系の酸化物を見出したことを報告している(
Phrs、 Rev、 Letter、 vol、 5
8+ p、908−9091987)。さらに、東京大
学の北沢らのグループはバリウム−イッテルビウム−銅
−酸化系の酸化物において臨界温度が95にのものを報
告しており、同じく東京大学の高木らのグループはバリ
ウム−エルビウム−銅−酸化系の酸化物において、95
にの臨界温度を報告している(いずれも、Jap、 J
ournal of Appl、 Phys、、vol
、 26+ 4月号、1987)。
この種の複合金属酸化ものは、上記複合金属酸化物のC
u成分の一部をFe、Co、Niから選ばれる少なくと
も1種の遷移金属成分に代えることができ、また、La
、Y、Yb成分に変えてLu、Ym、I(o、Dy、C
d等の他の希土類成分を導入することができ、これらの
金属成分の検討によりさらに臨界温度の高い超伝導体が
得られるものと期待されている。
これらの複合金属酸化物からなる超伝導体の製造方法と
しては、複合金属酸化物を構成する各種金属酸化物、炭
化塩等を混合焼成する方法が一般的である。
また、超伝導体の薄膜化に対しては、蒸着、スパッタリ
ング等により直接基板上に膜状の伝導体を形成するとい
う製造方法が利用されている。
〔発明が解決すべき課題〕
しかしながら、従来の被膜形成方法によって超伝導体薄
膜を製造するものでは、高真空を必要とするために生産
効率が悪いだけでなく、大型化も困難で、厚みにむらの
ない複合金属酸化物の超伝導体薄膜を安定して形成する
ことは困難であった。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、超音波霧
化器とサセプターとの距離を可変とすることにより、均
一な超伝導体薄膜を効率よく製造することができる超伝
導体薄膜の製造方法及び装置を従供することを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、薄膜形成初期においては超音波霧化器とサセ
プターの距離を近接させ、一定程度膜が形成された場合
に超音波霧化器とサセプターとの距離を遠ざけてさらに
膜形成を行うことにより、均一な超伝導体薄膜を形成す
ることができたものである。
第1図は超音波霧化器を用いた本発明による超伝導体8
19の製造を説明するための図である。図中、1は超音
波霧化器、3は石英管、5はパイレックス管、7は振動
軸、9はノズル、11はCVDサセプター、12は基(
反、13はロッド、15゜17はキャリアガス用パイプ
、19はパイプ、21a、21bは蓋、23a−dは保
持金具、25a、25bは保持金具、27a−dはテフ
ロンリング、29a−dは0リングである。
超音波霧化器1は図の矢印水平方向に6センチ程度の範
囲でスライドできるように取付けられている。そして、
ノズル9から、例えば、Y、、Ba、Cuの各硝酸塩の
モル比1;2:3水溶液からなる原料水溶液が供給され
、振動軸7の先端で霧化される構成となっている。管内
にはロッド13の先端に取付けられ、基板12が固定さ
れたCVDサセプター11が上下動可能に挿入され、ま
た、ステンレス製のキャリアガス用パイプ15.17が
取付けられて空気、窒素ガス等のキャリアガスが送り込
まれ、排出される構成となっている。管の上端にはパイ
プ19が設けられ、基板温度を測定するための熱電対が
パイプ19を通して挿入され、そこからのリード線が引
き出されるようになっている(図示せず)。また管の上
端、下端には!21a、21bが設けられ、保持金具2
3a、23bで固定されている。保持金具23a−dは
ステンレス製の材質で、キャリアガス用パイプ15.1
7との接続は銀蝋付け、もしくは溶接等で行っている。
また、石英管3、パイレックス管5と保持金具とは0リ
ング29a−dにより接している。また、石英管3、パ
イレックス管5の上下端と保持金具との間には、テフロ
ンリング27a〜dが挿入されている。また、CVDサ
セプター11が加熱されるために、保持金具23a−d
の側面には、冷却用に図示しないウォータージャケット
が組込まれている。
このような構成において、まず、CVDサセプター11
を下降させて、超音波霧化器1に接近させ、この状態で
ノズル9より原料水溶液を供給し、超音波霧化器1を駆
動して水溶液を霧化する。−方、管内にはキャリアガス
用パイプ15からキャリアガスが送り込まれているので
、霧化された原料用液は上昇して、CVDサセプター1
1の面に取イ」けられた基板12に付着して、膜形成が
行われる。こうして、所定厚みの膜形成がされた状態で
、ロッド13を上昇させてCVDサセプター11と超音
波霧化器とを離し、この状態で所定厚みまでの膜形成を
行う。なお、膜形成の過程で超音波霧化器1を水平方向
にスライドすることにより、均一な膜形成を行えるよう
にする。
なお、」1記説明では、CVDサセプターを超音波霧化
器の上側とずろ例について説明したが、この上下関係を
逆にして、CVDサセプターを下方にしてキャリアガス
を上側から下側へ送るようにしてもよい。また、石英管
内部を負圧にして、膜形成を行う場合には、超音波霧化
器1と管との取付は部分には金属へロー等を使用する。
第2図は超音波霧化器の例を示す図で、振動軸7の先端
に切り込み7aを入れ、そこにノズル9より原料水溶液
を流し込むようにしている。この切り込み7aは第2図
(ロ)に示すように7字形、第2図(ハ)に示すように
U字形、第2図(ニ)に示すように矩形溝であってもよ
い。
〔作用〕
本発明は、膜形成初期においては基板面と超音波霧化器
との距離を近接させ、その後、基板面と超音波霧化器と
の距離を離して膜形成することにより、むらがなく、均
一な超伝導体薄膜を形成することができたものである。
こうして膜形成した後、940°Cで熱処理したものに
ついて、電気抵抗の測定を行った結果、第3図のような
結果が得られた。
第3図から分かるように940°Cで3時間焼成した場
合、50μmの膜厚で零抵抗温度78Kが達成された。
また、製膜後、940’Cで3時間、550゜Cで5時
間程度のアニーリングをし、膜厚45μmの試料のX線
回折パターンを求めたところ、第4図のような結果が得
られた。45Imという比較的厚い膜であるが、C軸配
向性を示していることが分かる。この薄膜の零抵抗温度
は80にであった。
〔実施例〕
以下実施例を説明する。
〔実施例I〕
第5図に示すように、基板を霧化器の下側に置き、空気
、窒素ガス等のキャリアガスを上から送り込む、いわゆ
るデポジションダウン方式で膜形成を行った。基板温度
は400°C一定、製膜初期段階では霧化器と基板面と
の距離を2〜5cm程度にし、霧化量最大にして1〜2
分程度製膜しJ!Xの1μm程度に膜形成し、その後霧
化器と基板面との距離をlθ〜13cmLこ離して、霧
化量は最大時の1/3〜1/4程度に絞って20〜40
分程度製膜を行い厚み50μm内外の膜形成を行った。
その結果均一で滑らかな膜質が得られたが、管壁を伝わ
った原料液が一部基板上に滴下し、膜表面が荒れるとい
う現象が見られた。
〔実施例2〕 第6図に示すように、サセプターを霧化器に対して上方
に位置させ、空気、窒素ガス等のキャリアガスを下側か
ら上側へ送り込む、いわゆるデポジションアップ方式で
膜形成を行った。基板温度は同様に400°C一定、製
膜初期段階では基板面と霧化器との距離を2〜5cm程
度にし、霧化量は最大で1〜2分程度製膜し厚み約1μ
mに膜形成し、その後基板と霧化器との距離を10〜1
5cmまで離して、霧化量は最大時の1/3〜1/4程
度に絞って30〜50分程度製膜を行い厚み約45μm
に膜形成した。
その結果均一でかつ滑らかな薄膜が得られると共に、原
料液の滴下により膜質が荒れることもなかった。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、超音波霧化器を使用し、
製膜初期段階では板面と霧化器との距離を接近させてご
く薄く膜形成し、その後基板面と霧化器との距離を離し
て膜形成することにより、効率的に均一で滑らかな超伝
導体薄膜の形成を行うことができ、その結果臨界温度の
高い超伝導体薄膜を得ることができた。また、通常の膜
形成においては、w板上に超伝導体を堆積していく過程
で、基板温度の低下があるために、吹付−休止一吹付一
体止というザイクルで作製しているのに対し、本発明に
よるエアースプレーの方法により休止時間を大幅に短縮
でき、はぼ連続製膜によっても膜形成を行うことができ
た。また、原料霧化源、ノズル七基板との距離を適宜変
化さ−けるごとにより作製される膜質を変えることがで
きる。また、超音波霧化器の位置を水平力向にスライド
可能とすることにより、−層均一な膜形成を行うことが
−できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による超伝導体薄膜の製造装置の全体構
成を示す図、第2図は超音波霧化器のノズル先端部を示
す図、第3図は焼成時間と零抵抗温度との関係を示す図
、第4図は回折パターンを示す図、第5図、第6図はデ
ポジションダウン、デボジションアソプ方式における霧
化器ti)の流れを示す図である。 1・・・超音波霧化器、3・・・石英管、5・・・パイ
レックス管、7・・・振動軸、9・・・ノズル、11・
・・CVDサセプター、12・・・基板、13・・・ロ
ンド、15゜17・・・キャリアガス用パイプ。 出  願  人  東亜燃料株式会社(外1 名:)代
理人 弁理士  奸 川 昌 信(外4名)1l (11積i秒)J!/i釧

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)超音波霧化器を使用し、霧化した原料溶液をキャ
    リアガスで輸送して基板上に薄膜形成する超伝導体薄膜
    の製造方法であって、超音波霧化器と基板との距離を製
    膜初期においては短く、一定程度膜形成後は長くしたこ
    とを特徴とする超伝導体薄膜の製造方法。
  2. (2)管内に上下動可能に設けられ、基板が固定された
    CVDサセプタと、管に対して水平方向にスライド可能
    に設けられ、管内で原料液を霧化する超音波霧化器と、
    キャリアガスを導入、排出するパイプとを備え、製膜時
    、超音波霧化器と基板との距離を可変にしたことを特徴
    とする超伝導体薄膜の製造装置。
  3. (3)管の上端、下端には蓋が設けられ、該蓋を通して
    CVDサセプタが上下動すると共に、キャリアガス用パ
    イプが設けられている請求項2記載の超伝導体薄膜の製
    造装置。
  4. (4)CVDサセプタは加熱されると共に、管冷却手段
    が設けられている請求項2記載の超伝導体薄膜の製造装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01230403A (ja) * 1988-03-09 1989-09-13 Hitachi Ltd 酸化物超電導体の製造方法
JPH04325405A (ja) * 1990-12-24 1992-11-13 General Electric Co <Ge> 金属酸化物薄膜の製法
JP2014063973A (ja) * 2012-08-26 2014-04-10 Kumamoto Univ 酸化亜鉛結晶層の製造方法及び酸化亜鉛結晶層並びにミスト化学気相成長装置

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