JPH02104658A - Co↓2レーザ蒸着方法における酸化物超電導皮膜の形成方法 - Google Patents

Co↓2レーザ蒸着方法における酸化物超電導皮膜の形成方法

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JPH02104658A
JPH02104658A JP25785388A JP25785388A JPH02104658A JP H02104658 A JPH02104658 A JP H02104658A JP 25785388 A JP25785388 A JP 25785388A JP 25785388 A JP25785388 A JP 25785388A JP H02104658 A JPH02104658 A JP H02104658A
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JP
Japan
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laser beam
laser
vapor deposition
vacuum chamber
film
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Pending
Application number
JP25785388A
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English (en)
Inventor
Kyoji Tachikawa
恭治 太刀川
Moriaki Ono
守章 小野
Yukio Shinpo
幸雄 真保
Shigechika Kosuge
小菅 茂義
Teruo Suzuki
輝男 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokai University
JFE Engineering Corp
Original Assignee
Tokai University
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02104658A publication Critical patent/JPH02104658A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/28Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (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〕 この発明は、被蒸着体の表面上に複数の成分からなる皮
膜を形成するためのCO2レーザ蒸着方法における酸化
物超電導皮膜の形成方法に関するものである。
〔従来の技術〕
金属基材の表面上にセラミックス等の皮膜を形成する手
段として、CO,レーザ蒸着方法が知られている。
第4図は、従来の一般的なCO2レーザ蒸着方法のため
の装置の一例を示す概略斜視図である。第4図に示すよ
うに、真空室1内には、所定大きさの薄板状の蒸着源2
と、被蒸着体としての例えば金属板からなる基材3とが
配置されている。
基材3は蒸着源2の上方に位置されている。
真空室1の一方の側壁1aには、真空室1内の蒸着源2
に向けて、図示しないレーザビーム発生源カラCO□レ
ーザビームを照射するためのレーザ透過窓4が設けられ
、レーザ透過窓4の外側には、レーザビーム集光用の集
光レンズ5が設けられている。6は真空室l内のガスを
排出するためのガス排出口である。
真空室1内に基材3を配置した後、ガス排出口6から真
空室1内のガスを吸引して室外に排出し、真空室1内を
所定の真空度に保つ。次いで、図示しないレーザビーム
発生源から、レーザ透過窓4を通して、真空室1内の蒸
着源2に向けてCo2レーザビームを照射する。このと
き、集光レンズ5によp CO2レーザビームを蒸着源
2上に集光させ、且つ、蒸着源2を所定速度で平面的に
移動する。
このようにして、CO□レーザビームが照射された蒸着
源2の表面は、溶融且つ蒸発し、蒸発した微細な粒子が
、基材3の表面上に付着して皮膜を形成する。
〔発明が解決しようとする課題〕
レーザ蒸着方法においては、蒸着源が単一元素からなる
単一組成または例えばAl 203のような単一金属の
化合物からなっている場合には、蒸着源の組成が、殆ん
どそのまま基材の表面上に形成された皮膜の組成となる
。従って、皮膜の化学組成上問題は生じない。
しかしながら、蒸着源が、例えば、l O% Y、03
を含有するZrO2のようなイツトリア安定化ソルコニ
ア(Y13Z)やY−Ba−Cu−0等のような、複数
の成分の化合物からなる場合には、蒸着源の組成と、基
材の表面上に形成された皮膜の組成とが、必ずしも一致
せず、両者が非常に異なる場合がある。
これは、蒸着源を構成する複数の成分の各々の物理的性
質例えば蒸気圧や沸点等に大きな差がある場合に顕著に
認められる。即ち、蒸気圧が高く沸点が低い成分はど蒸
気化しやすく、従って、皮膜中に含有される成分の量が
、蒸着源中に含有される成分の量よシも大幅に多くなる
逆に、蒸気圧が低く、沸点が高い成分はど蒸気化しにく
く、従って、皮膜中に含有される成分の量が、蒸着源中
に含有される成分の量よシも著しく少なくなる。
集光したCO2レーザビームを用いて蒸着源を照射する
従来方法は、蒸着源の表面上のCO□レーザビーム照射
部の温度分布が不均一となるため、上述したように蒸発
物の成分組成が不均一となり、形成される皮膜組成が不
均一となる。この結果、基材の表面上に、所定の目標組
成を有する皮膜を形成することが困難になる問題がある
また、集光したCO,レーザビームを蒸着源に照射する
ことにより、蒸着源に短時間で孔があき、蒸着源の寿命
が短いという問題があった。
従って、この発明の目的は、基材の表面上に複数の成分
からなる所定の目標組成を有する皮膜を形成することが
でき、しかも、蒸着源の長寿命化を図ることができるC
O□レーザ蒸着方法における酸化物超電導皮膜の形成方
法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
この発明の特徴は、下記の通シである。
(1)真空室内に蒸着源および被蒸着体を配置し、前記
蒸着源に対しCO□レーザビームを照射し、前記CO2
レーザビームにより前記蒸着源から蒸発した粒子を前記
被蒸着体の表面上に付着させることによって、前記被蒸
着体の表面上に皮膜を形成せしめるCO,レーザ蒸着方
法において、前記蒸着源のほぼ全体にわたって前記Co
2レーザビームが照射されるように、前記CO,レーザ
ビームを前記真空室外に取り付けられた振動ミラーに反
射させて前記CO2レーザビームを振動させることを特
徴とするCO,レーザ蒸着方法における酸化物超電導皮
膜の形成方法。
(2)真空室内に蒸着源および被蒸着体を配置し、前記
蒸着源に対しCO2レーザビームを照射し、前記CO□
レーザビームにより前記蒸着源から蒸発した粒子を前記
被蒸着体の表面上に付着させることによって、前記被蒸
着体の表面上に皮膜を形成せしめるCO2レーザ蒸着方
法において、前記蒸着源のほぼ全体にわたって前記CO
2レーザビームが照射されるように、前記CO,レーザ
ビームを前記真空室外に取り付けられた集光レンズを透
過させて前記CO2レーザビームの焦点位置をはずすこ
とを特徴とするCO□レーザ蒸着方法における酸化物超
電導皮膜の形成方法。
(3)真空室内に蒸着源および被蒸着体を配置し、前記
蒸着源に対しCO,レーザビームを照射し、前記CO,
レーザビームにより前記蒸着源から蒸発した粒子を前記
被蒸着体の表面上に付着させることによって、前記被蒸
着体の表面上に皮膜を形成せしめるCO□レーザ蒸着方
法において、前記蒸着源のほぼ全体にわたって前記CO
2レーザビームが照射されるように、前記CO,レーザ
ビームを前記真空室外に取り付けられたインテグレーシ
ョンミラーに反射させて前記CO2レーザビームを分散
させることを特徴とするCO□レーザ蒸着方法における
酸化物超電導皮膜の形成方法。
次に、この発明を図面を参照しながら説明する。
第1図は、この発明の方法を実施するための装置の第1
実施態様を示す概略斜視図である。
第1図に示すように、真空室1内には、平板状の蒸着源
2と、蒸着源2の上方に位置する被蒸着体としての基材
3とが配置されている。
真空室1の一方の側壁1aの外側には、真空室1の側壁
1aに設けられた透過窓4を通し、真空室1内の蒸着源
2に向けて、図示しないレーザビーム発生源から発射さ
れたCO2レーザビームを照射するための振動ミラー(
オシレーションミラー)7が設けられている。6は真空
室1内のがスを排出するためのガス排出口である。振動
ミラー7は、図示しない振動機構により、X−Y軸方向
に所定の周波数および振シ幅で振動し、蒸着源2のほぼ
全面にわたシ、または、所定面積にわたシCO,レーザ
ビームが照射されるように、CO2レーザビームを振動
させる機能を有している。振動ミラー7としては、銅製
のものを使用することが最も一般的であシ、且つ、好ま
しい。
例えば、基材3の表面上に、Y−Ba−Cu−0系の皮
膜を形成する場合には、Y −Ba−Cu−0が配置さ
れた蒸着源2を使用する。
そして、真空室1内に蒸着源2、および、被蒸着体であ
る基材3を配置した後、ガス排出口6がら真空室l内の
ガスを吸引して室外に排出し、真空室1内を所定の真空
度に保つ。
次いで、図示しないレーザビーム発生源から、振動ミラ
ー7に向けてCO,レーザビームを照射すると共に、振
動ミラー7を図示しない振動機構により、X−Y軸方向
に所定の周波数および振υ幅で振動させる。
この結果、 CO,レーザビームは、振動ミラー7によ
って蒸着源2を、そのほぼ全面にわたシ、または、所定
の面積にわたシ一定の振シ幅で連続的に往復照射する。
このようにして、CO,レーザビームが照射された、蒸
着源2の表面は、溶融且つ蒸発し、蒸発した蒸着源から
の微細粒子が渾然一体となって、基材3の表面上に付着
し、皮膜が形成される。
このCO2レーザビームの振動周波数を適正化すること
によって、基材の表面全体に、バラツキのない組成の均
一な皮膜を形成することができる。
また、CO2レーザビームが蒸着源2の1ケ所に集光さ
れて照射されないので、蒸着源2に短時間で孔があくこ
とがなく、蒸着源2の寿命が長くなる。
第2図は、この発明の方法を実施するための装置の第2
実施態様を示す概略斜視図である。
第2図に示すように、真空室1内には、蒸着源2と、蒸
着源2の上方に位置する基材3とが配置され、ガス排出
口6が設備されていることは第1実施態様と同じである
真空室1の一方の側壁1aの外側には、真空室1の側壁
1aに設けられた透過窓4を通し、真空室1内の蒸着源
2に向けて、図示しないレーザビーム発生源から発射さ
れた〇〇、レーザビームを透過するための集光レンズ8
が設けられている。
集光レンズ8を透過させてCO2レーザビームの焦点を
外すことによって、集光レンズ8はCO□レーザビーム
を分散し、蒸着源2のほぼ全面にわたシ、または、所定
面積にわたシ、CO2レーザビームを照射させる。
第3図は、この発明の方法を実施するための装置の第3
実施態様を示す概略斜視図である。
第3図に示すように、真空室1内には、蒸着源2と、蒸
着源2の上方に位置する基材3とが配置され、ガス排出
口6が設備されていることは第1実施態様と同じである
真空室1の一方の側壁1aの外側には、真空室1の側壁
1aに設けられた透過窓4全通し、真空室1内の蒸着源
2に向けて、図示しないレーザビーム発生源から発射さ
れたレーザビームを照射するためのインテグレーション
ミラー9が設けられている。インテグレーションミラー
9は、凹面鏡1o、および、凹面鏡10の凹面部に基盤
目状に貼シ付けられた多数の矩形の平面鏡11からなっ
ている。
12はレーザビームをインテグレーションミラー9に反
射させるための銅ミラーである。
図示しないレーザビーム発生源から発射されたレーザビ
ームは、銅ミラー12に反射し、さらに、インテグレー
ションミラー9に照射されて分散し、蒸着源2の全面に
わた9、または、所定の面積にわた多照射される。
〔実施例〕
次に、この発明を実施例により説明する。
真空室内に蒸着源としてY2oBa5Cu、 Oxの成
分組成を有する、たて20朋、よこ20.、、厚さlO
龍の矩形の蒸着源を配置し、被蒸着体としての基材とし
て1辺が10龍、厚さが2 Illの正方形のYSZを
使用した。
皮膜の目標組成は、超電導現象を示すY、Ba2Cu。
Oxとした。
次いで、前述の第1〜第3実施態様に示す本発明方法お
よび従来の技術に示す従来方法によって、基材の表面上
に超電導皮膜を形成し、形成されたYBaCuOxの成
分組成、形成された超電導物質の臨界温度(化学組成の
変動による臨界温度のバラツキ)、および、蒸着源に孔
があくまでの時間(レーザ照射時間(hour))を第
1表に示した。
下記に成膜条件を示す。
(ω 真空室の真空度: 5 X 10  TorrG
)真空室の雰囲気:酸素雰囲気 (C)  基材の加熱温度:600℃ (d)  レーザビームの種類:CO2レーザビーム(
e)  レーザビームの出カニ500W(f)  レー
ザビームの波長:10.5μm(?)  レーザビーム
の振動条件 周波数:50Hz 振υ幅:26n (6)振動ミラー: 銅製 振動数:毎秒200回 振シ幅:15n (1)集光レンズ: Zn5e製レンズ 焦点距離:50インチ ω インテグレーションミラー 銅製 平面鏡の数:49枚 第1表 *l目標組成 Y、 BalCu ! Ox・ 室2成
分組成の変動による臨界温度の・9ラツキ *3レーザ照射時間 第1表に示すように、本発明方法によれば、目標に近い
成分組成を得ることができ、臨界温度のバラツキの幅も
小さく、また蒸N源の寿命も長かった。
これに対して、従来方法によれば、特に、YおよびBa
の成分組成が目標に遠く、臨界温度の・ぐラツキの幅も
大きく、また蒸着源の寿命も短かかった。
〔発明の効果〕
以上述べたように、この発明によれば、基材の表面上に
、所定の目標組成を有する、例えば、複合酸化物超電導
物質等の皮膜を形成することができ、しかも、蒸着源の
長寿命化が図れる等、工業上有用な効果がもたらされる
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の方法を実施するための装置の第1実
施態様を示す概略斜視図、第2図は第2実施態様を示す
概略斜視図、第3図は第3実施態様を示す概略斜視図、
第4図は従来の方法に使用されている装置の一例を示す
概略斜視図である。 図面において、 1・・・真空室、 la・・・側壁、 2・・・蒸着源、 3・・・基材、 4・・・レーザ透過窓、 5・・・集光レンズ、 6・・・排出口、 7・・・振動ミラー、 8・・・集光レンズ、 9・・・インテグレーションミラー、 10・・・凹面鏡、 11・・・平面鏡、 12・・・銅ミラー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 真空室内に蒸着源および被蒸着体を配置し、前記蒸
    着源に対しCO_2レーザビームを照射し、前記CO_
    2レーザビームにより前記蒸着源から蒸発した粒子を前
    記被蒸着体の表面上に付着させることによつて、前記被
    蒸着体の表面上に皮膜を形成せしめるCO_2レーザ蒸
    着方法において、 前記蒸着源のほぼ全体にわたつて前記CO_2レーザビ
    ームが照射されるように、前記CO_2レーザビームを
    前記真空室外に取り付けられた振動ミラーに反射させて
    前記CO_2レーザビームを振動させることを特徴とす
    るCO_2レーザ蒸着方法における酸化物超電導皮膜の
    形成方法。 2 真空室内に蒸着源および被蒸着体を配置し、前記蒸
    着源に対しCO_2レーザビームを照射し、前記CO_
    2レーザビームにより前記蒸着源から蒸発した粒子を前
    記被蒸着体の表面上に付着させることによつて、前記被
    蒸着体の表面上に皮膜を形成せしめるCO_2レーザ蒸
    着方法において、 前記蒸着源のほぼ全体にわたつて前記CO_2レーザビ
    ームが照射されるように、前記CO_2レーザビームを
    前記真空室外に取り付けられた集光レンズを透過させて
    前記CO_2レーザビームの焦点位置をはずすことを特
    徴とするCO_2レーザ蒸着方法における酸化物超電導
    皮膜の形成方法。 3 真空室内に蒸着源および被蒸着体を配置し、前記蒸
    着源に対しCO_2レーザビームを照射し、前記CO_
    2レーザビームにより前記蒸着源から蒸発した粒子を前
    記被蒸着体の表面上に付着させることによつて、前記被
    蒸着体の表面上に皮膜を形成せしめるCO_2レーザ蒸
    着方法において、 前記蒸着源のほぼ全体にわたつて前記CO_2レーザビ
    ームが照射されるように、前記CO_2レーザビームを
    前記真空室外に取り付けられたインテグレーションミラ
    ーに反射させて前記CO_2レーザビームを分散するこ
    とを特徴とするCO_2レーザ蒸着方法における酸化物
    超電導皮膜の形成方法。
JP25785388A 1988-10-13 1988-10-13 Co↓2レーザ蒸着方法における酸化物超電導皮膜の形成方法 Pending JPH02104658A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2674468A1 (fr) * 1991-03-29 1992-10-02 Alsthom Cge Alcatel Methode de depot de films minces par ablation laser et dispositif de mise en óoeuvre.
US5231075A (en) * 1990-06-13 1993-07-27 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Process for preparing superconducting oxide thin films
JP2006265627A (ja) * 2005-03-24 2006-10-05 National Institute Of Advanced Industrial & Technology クラスター膜製造方法および製造装置
JP2011060668A (ja) * 2009-09-11 2011-03-24 Fujikura Ltd レーザー蒸着法による長尺酸化物超電導導体の製造方法

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FR2674468A1 (fr) * 1991-03-29 1992-10-02 Alsthom Cge Alcatel Methode de depot de films minces par ablation laser et dispositif de mise en óoeuvre.
JP2006265627A (ja) * 2005-03-24 2006-10-05 National Institute Of Advanced Industrial & Technology クラスター膜製造方法および製造装置
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