JPH01298006A - 酸化物系超電導体の製造方法 - Google Patents

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】 １−産業上の利用分野」 この発明は、ノヨセフソン素子等の超電導回路材や、各
種超電導機器用の超電導材として使用される超電導体の
製造方法に関する。

「従来の技術」 近時、常電導状態から超電導状態に遷移する臨界７ＥＦ
ｎ度（Ｔｃ）が液体窒素温度以上の高い値を示す酸化物
系超電導体か←■々発見されている。

そして、このような酸化物系超電導材料からなる超電導
体を製造する方法として、例えばＣＶＤ法（化、学気相
蒸着法）やＩ）　Ｖ　Ｄ法（物理的蒸着法）によって基
板上に超電導体層あるいは超電導前駆体層を形成する方
法が知られている。

ところで、このような方法においては、基板上に超電導
体層あるいは超電導前駆体層を形成した後、基板全体を
５００〜９００　℃程度で５〜２４時間程時間熱して上
記超電導体層あるいは超電導前駆体層をアニールし、良
好な超電導特性をａする超電導体とするのが普通である
。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら上記方法にあっては、アニール時間度が５
００〜９００℃と高いため、基板材料として低−融点の
ものが使用できないなどの不都合があり、またアニール
時間も５〜２４時間程度を要すことから、生産効率が損
なわれるといった問題がある。

さらに、例えばＹ　−Ｂ　ａ−Ｃｕ−０系の酸化物系超
電導体を製造する場合においては、優れた超電導特性を
有する酸素欠損型ペロブスカイト構造のものを作製する
のが望ましいが、この種の酸化物系超電導体を製造する
場合には、酸素原子が結晶の内部に十分取り込まれるよ
うにできる限り高濃度の酸素雰囲気で熱処理を行い、酸
素原子が結晶の外部に逃げないような温度条件で熱処理
を行うことが重要とされている。ところが、このように
酸素原子が結晶の外部に逃げないような温度条件で熱処
理するためには、より高温でしかも長時間加熱する必要
があり、上述した不都合を助長する結果となる。

この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、基板の材質を広く選択でき、かつアニ
ール工程を簡略化し得るとともに、優れた超電導特性を
有する超電導体の製造方法を提供することにある。

「課題を解決するための手段」 この発明の酸化物系超電導体の製造方法では、超電導体
あるいは超電導前駆体を熱処理するに際し、超電導体あ
るいは超電導前駆体に酸素プラズマガスを照射しつつ熱
処理することを上記課題の解決手段とした。

以下、この発明の酸化物系超電導体の製造方法の一例を
図面を利用して詳しく説明する。

まず、超電導体あるいは超電導前駆体からなる層を表面
上に形成した基板を用意する。ここで基板としては、単
体金属、合金、セラミックなどが用いられるが、融点が
４５０℃以上程度の低融点金属、合金を用いることもで
き、さらに４５０°Ｃ程度まで変性等を来さない耐熱性
に優れた合成樹脂等の材料を用いることらできる。また
、超電導体とは、一般式Ａ　−Ｂ　−Ｃｕ−０（ただし
、ＡはＹ。

Ｓｃ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ等の周期律表第ｆ
ｆ１ａ族元素、Ｂｉ、Ｓｂ等の周期律表第ｖｂ族元素お
よびＴｌｊｎ等の周期律表第ｍｂ族元素のうち１種以上
を示し、ＢはＳｒ、Ｂａ、Ｃａ等の周期律表第１Ｔａ族
元素のうち１種以上を示す。）として表される酸化物系
超電導体をいい、超電導前駆体とは該酸化物系超電導体
と超電導体材料との中間体をいう。

なお、このような超電導体として具体的なものを例示す
ると、Ｙ　−Ｂ　ａ−Ｃｕ−０系、Ｂ　ｉ−９ｒ−Ｃａ
−Ｃｕ−０系、Ｔ　ｉＢ　ａ−Ｃａ−９ｒ−Ｃｕ−０系
、Ｎｄ−９ｒ−Ｃｅ−Ｃｕ−０系などである。

また、このような超電導体を作製するには、例えば上記
一般式におけるＡ、Ｂ、Ｃｕ元素を含む有機化合物をそ
れぞれ気相源とし、これらを高熱により瞬時に熱分解し
て気相源中の有機物を焼失せしめ、材料中のＡ、Ｂ、Ｃ
ｕ元素を高熱中で励起せしめてガス化し、さらに昇華さ
せ超微粉状として基板ｌ上に堆積せしめ、これにより薄
膜の超電導層あるいは超電導前駆体層を形成するＣＶＤ
法（化学気相蒸着法）や、形成する薄膜層と同一あるい
は近似組成の酸化物系超電導体のバルクなどをターゲッ
トとして用い、このターゲットにレーザビームなどを照
射してその一部を蒸発せしめ、基板上に蒸着させて超電
導体層あるいは超電導前駆体層を形成するＰＶＤ法（物
理的蒸着法）などが好適に採用される。

次に、用意した上記基板の超電導体層あるいは超電導前
駆体層に酸素プラズマガスを照射しつつ熱処理し、アニ
ール処理を行う。この場合に酸素プラズマガスを作製す
る方法としては、直流アーク放電を用いる方法や高周波
プラズマを用いる方法などが採用される。

直流アーク放電を用いる方法は、第１図に示すように陰
極１と陽極２との間を減圧状態に保つとともにこれらの
間に直流電圧を印加してアーク放電を起こし、該放電箇
所Ａに酸素管３より酸素を通気し、酸素を上記アークと
で熱交換させてプラズマ化せしめ、これを減圧下におい
て上述した基板４の超電導体層５あるいは超電導前駆体
層（５）に照射する方法である。

高周波プラズマを用いる方法は、第２図に示すように石
英管６内を減圧下に保つとともに該石英管６．内に酸素
を通気し、かつこの石英管６に巻回した高周波コイル７
に図示路の高周波電源を接続し高周波電磁誘導によって
石英管６内の酸素をプラズマ状にし、これを減圧下にお
いて上述した基板４の超電導体層５あるいは超電導前駆
体層（５）に照射する方法である。

また、このような酸素プラズマガスの照射処理と同時に
行う超電導体層５あるいは超電導而駆体層（５）の熱処
理における加熱温度としては、２００〜４５０°Ｃ程度
とされ、酸素プラズマガスの照射および加熱の処理時間
としては２〜５時間程度とされる。また、加熱方法とし
ては加熱炉中にて熱処理する他、ヒーター等による外部
からの熱放射加熱法などを採用することができる。

このようなアニール処理によれば、プラズマ状に励起さ
れた酸素が超電導体層５あるいは超電導前駆体層（５）
に照射されるので、超電導体層５あるいは超電導前駆体
層（５）中に酸素が十分供給され、よって超電導体層５
あるいは超電導前駆体層（５）は、熱処理されることに
より酸素欠損型ペロブスカイト＋構造を有する超電導体
になるととらに、その結晶内に酸素が十分取り込まれる
ため、結晶中から酸素が抜は出て結晶構造が変化し、超
電導特性が低下するといった不都合が防止され、例えば
従来法で作製したものの臨界温度が８５〜９４に程度で
あるのに比べて本発明法によるものでは９３゜〜９６に
程度となるなど良好な超電導特性を有する酸化物系超電
導体となる。

また、酸素プラズマを照射することにより励起した酸素
が十分供給されるので、熱処理条件が従来に比較して低
温・短時間となる。

さらに、酸素プラズマガスの発生および照射を減圧下に
て行うことにより、酸素プラズマや酸素イオンの生成速
度が早まり、かつその飛行速度が高まるので、より高度
な確率で超電導体の結晶内に取り込まれ、よって十分量
の酸素供給を短時間にて行うことができる。

なお、上記例においては、超電導体あるいは超電導前駆
体として基板上に形成したこれらの薄膜層を用い、酸素
プラズマガスを照射しつつ熱処理を行ったが、超電導体
あるいは超電導前駆体として、他にバルク状など所望す
る形状に成形したものを用いてもよく、またテープ状の
基体表面に薄膜層として形成したものを用いてもよく、
さらには金属被覆層を有する超電導線から金属被覆層を
除去し、露出した超電導体あるいは超電導前駆体からな
る芯線を用いてもよい。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明の酸化物系超電導体の製
造方法は、超電導体あるいは超電導前駆′体に酸素プラ
ズマガスを照射しつつ加熱して熱処理を行うものである
から、超電導体あるいは超電導前駆体中に酸素を十分供
給することができ、よって超電導体あるいは超電導前駆
体を、その結晶内に十分な酸素を有する構造の酸化物系
超電導体とすることができ、したがって得られた酸化物
系超電導体にあっては高い臨界温度を示すなど優れた超
電導特性を有するものとなる。

また、酸素プラズマガスを照射することにより励起した
酸素を結晶内に十分供給することができるので、熱処理
条件を従来に比較して低温・短時間とすることができ、
よって生産性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明に係わる図であって、第
１図は直流アーク放電を用いる方法を説明するための概
略構成図、第２図は高周波プラズマを用いる方法を説明
するための概略構成図である。 １・・・・・・陰極、２・・・・・・陽極、４・・・・
・・基板、５・・・・・・超電導体層あるいは超電導前
駆体層、７・・・・・・高周波コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　超電導体あるいは超電導前駆体を熱処理するに際し、
   超電導体あるいは超電導前駆体に酸素プラズマガスを照
   射しつつ熱処理することを特徴とする酸化物系超電導体
   の製造方法。