JPH02118061A - 酸化物超電導体の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導体の製造方法Info
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- JPH02118061A JPH02118061A JP63271728A JP27172888A JPH02118061A JP H02118061 A JPH02118061 A JP H02118061A JP 63271728 A JP63271728 A JP 63271728A JP 27172888 A JP27172888 A JP 27172888A JP H02118061 A JPH02118061 A JP H02118061A
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- 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
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (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」
この発明は積層構造であって超電導特性の優れた酸化物
超電導体を製造する方法に関するものである。
超電導体を製造する方法に関するものである。
「従来の技術」
近年相欠いで発見されている酸化物超電導体は従来知ら
れている合金系あるいは金属間化合物系の超電導体に比
較して超電導状態に遷移する臨界温度が極めて高いため
に、有望な超電導材料として応用開発がなされている。
れている合金系あるいは金属間化合物系の超電導体に比
較して超電導状態に遷移する臨界温度が極めて高いため
に、有望な超電導材料として応用開発がなされている。
このような背景において超電導特性の優れた種々の酸化
物超電導体を製造する試みがなされているが、酸化物超
電導体の多くのものは結晶軸の特定の方向に電流を流し
易い異方性を有している関係から、酸化物超電導体を製
造する場合には結晶軸の方向制御が可能な薄膜製造法が
有利であるとされている。
物超電導体を製造する試みがなされているが、酸化物超
電導体の多くのものは結晶軸の特定の方向に電流を流し
易い異方性を有している関係から、酸化物超電導体を製
造する場合には結晶軸の方向制御が可能な薄膜製造法が
有利であるとされている。
この薄膜製造法は、近年、半導体の製造分野で急速に発
展してきたものであり、ＣＶＤ法（化学気相法）、スパ
ッタリング法、分子線エピタキシー法、レーザ蒸着法な
どの種々の方法を利用した酸化物超電導体の製造方法が
試みられ、臨界電流密度が数十刃〜数百万Ａ／ａｍ’に
及ぶ酸化物超電導体の試作もなされている。
展してきたものであり、ＣＶＤ法（化学気相法）、スパ
ッタリング法、分子線エピタキシー法、レーザ蒸着法な
どの種々の方法を利用した酸化物超電導体の製造方法が
試みられ、臨界電流密度が数十刃〜数百万Ａ／ａｍ’に
及ぶ酸化物超電導体の試作もなされている。
「発明が解決しようとする課題」
このような背景において種々の構造の酸化物超電導体の
薄膜を製造する試みがなされており、この薄膜状の酸化
物超電導層を製造する場合、多層膜構造のものを製造す
ることがあるが、第１層目の酸化物超電導層を形成した
後に第２層目の酸化物超電導層を形成して酸化物超電導
体を製造する場合に、以下に説明する問題を生じること
があった。
薄膜を製造する試みがなされており、この薄膜状の酸化
物超電導層を製造する場合、多層膜構造のものを製造す
ることがあるが、第１層目の酸化物超電導層を形成した
後に第２層目の酸化物超電導層を形成して酸化物超電導
体を製造する場合に、以下に説明する問題を生じること
があった。
まず、所定の製造装置を用いて基板上に第１層目の酸化
物超電導層を形成した後に、前記製造装置とは別種の製
造装置を用いて第２層目の酸化物超電導層を形成する場
合、あるいは、同じ製造装置を用いる場合であっても製
造条件を変えるような場合、第１層目の酸化物超電導層
を形成した後に製造装置から基板を取り出して大気中で
所定時間（例えば−日間）保存し、次の製造装置に基板
をセットして第２層目の酸化物超電導層を形成すること
がある。このような場合、第１層目の酸化物超電導層を
大気中で保存している間に、酸化物超電導層の表面部分
に雰囲気中の不純物が混入したり、酸化物超電導層の表
面部分に分解生成物が生じることがある。
物超電導層を形成した後に、前記製造装置とは別種の製
造装置を用いて第２層目の酸化物超電導層を形成する場
合、あるいは、同じ製造装置を用いる場合であっても製
造条件を変えるような場合、第１層目の酸化物超電導層
を形成した後に製造装置から基板を取り出して大気中で
所定時間（例えば−日間）保存し、次の製造装置に基板
をセットして第２層目の酸化物超電導層を形成すること
がある。このような場合、第１層目の酸化物超電導層を
大気中で保存している間に、酸化物超電導層の表面部分
に雰囲気中の不純物が混入したり、酸化物超電導層の表
面部分に分解生成物が生じることがある。
即ち、例えば、Ｙ −Ｂ ａ−Ｃｕ−０系の酸化物超電
導体などは、雰囲気中のＨ、ＯあるいはＣＯ３と反応し
易い傾向があり、反応の結果、Ｂ ａ（ＯＮ ）２Ｂａ
ＣＯ３などの分解生成物が生成されて酸化物超電導層の
表面部分の超電導特性が劣化する問題かある。実際に第
１層目の酸化物超電導層を大気中で１日間保存した場合
、その表面部分をオーンエ分光分析法で分析すると炭素
が存在していることが認められている。
導体などは、雰囲気中のＨ、ＯあるいはＣＯ３と反応し
易い傾向があり、反応の結果、Ｂ ａ（ＯＮ ）２Ｂａ
ＣＯ３などの分解生成物が生成されて酸化物超電導層の
表面部分の超電導特性が劣化する問題かある。実際に第
１層目の酸化物超電導層を大気中で１日間保存した場合
、その表面部分をオーンエ分光分析法で分析すると炭素
が存在していることが認められている。
そして更に、このように表面部分が劣化しｆこ第１層目
の酸化物超電導層上に第２層目の酸化物超電導層を形成
した場合、第１層目の酸化物超電導層と第２層目の酸化
物超電導層との付着力が低下して両層間で剥離現象を生
じることかあった。また、第１層目の酸化物超電導層上
に第２層目の酸化物超電導層を形成する場合、前記のよ
うに表面部分に分解生成物などが存在すると第２層目の
酸化物超電導層が十分にエピタキンヤル成長しなくなり
、第１層目と第２層目の酸化物超電導層の結晶方位が不
整合となって所望の超電導特性が得られなくなる問題が
ある。
の酸化物超電導層上に第２層目の酸化物超電導層を形成
した場合、第１層目の酸化物超電導層と第２層目の酸化
物超電導層との付着力が低下して両層間で剥離現象を生
じることかあった。また、第１層目の酸化物超電導層上
に第２層目の酸化物超電導層を形成する場合、前記のよ
うに表面部分に分解生成物などが存在すると第２層目の
酸化物超電導層が十分にエピタキンヤル成長しなくなり
、第１層目と第２層目の酸化物超電導層の結晶方位が不
整合となって所望の超電導特性が得られなくなる問題が
ある。
本発明は、前記課題を解決するためになされたらので、
多層構造の酸化物超電導体を形成ずろ場合に、各酸化物
超電導層間の付着力が強く、各層間で剥離なとを生じな
い酸化物超電導体を製造できる方法を提供することを目
的とする。
多層構造の酸化物超電導体を形成ずろ場合に、各酸化物
超電導層間の付着力が強く、各層間で剥離なとを生じな
い酸化物超電導体を製造できる方法を提供することを目
的とする。
［課題を解決するための手段ｊ
本発明は、１ｉｉｊ記課題を解決するために、積層構造
の酸化物超電導体を形成する方法において、先に形成し
た酸化物超電導層の後に次の酸化物超電導層を形成する
にあたり、先に形成した酸化物超電導層の表面を希ガス
雰囲気でプラズマを発生させてスパッタエツチングし、
この後に次の酸化物超電導層を形成するものである。
の酸化物超電導体を形成する方法において、先に形成し
た酸化物超電導層の後に次の酸化物超電導層を形成する
にあたり、先に形成した酸化物超電導層の表面を希ガス
雰囲気でプラズマを発生させてスパッタエツチングし、
この後に次の酸化物超電導層を形成するものである。
「作用 」
先に形成した酸化物超電導層の表面部分の不純物層をス
パッタエツチングして除去した後に次の酸化物超電導層
を形成するので、両方の酸化物超電導層が良好に付着す
る。先に形成した酸化物超電導層の表面部分の不純物層
かスパッタエツチングで除去されるので、次に形成する
酸化物超電導層の結晶方位が先の酸化物超電導層の結晶
方位に整合する。
パッタエツチングして除去した後に次の酸化物超電導層
を形成するので、両方の酸化物超電導層が良好に付着す
る。先に形成した酸化物超電導層の表面部分の不純物層
かスパッタエツチングで除去されるので、次に形成する
酸化物超電導層の結晶方位が先の酸化物超電導層の結晶
方位に整合する。
以下に本発明を更に詳細に説明する。
第１図ないし第４図は、本発明の製造方法をＹＢ ａ−
Ｃｕ−０系の超電導体の製造方法に適用した一例を説明
する１こめのらのであり、この例では、第３図に示すス
パッタ装置を用いて第１層目の酸化物超電導層を形成し
た後に、第１層目の酸化物超電導層の表面をスパッタエ
ツチングし、その後に第４図に示すプラズマＣＶＤ装置
で第２層目の酸化物超電導層を形成する場合について説
明する。
Ｃｕ−０系の超電導体の製造方法に適用した一例を説明
する１こめのらのであり、この例では、第３図に示すス
パッタ装置を用いて第１層目の酸化物超電導層を形成し
た後に、第１層目の酸化物超電導層の表面をスパッタエ
ツチングし、その後に第４図に示すプラズマＣＶＤ装置
で第２層目の酸化物超電導層を形成する場合について説
明する。
この例を実施するには、土「、第１図に示すような板状
の基材１０を用色する。この基ＦオｌＯの構成材料とし
ては、融点８００°Ｃ以上であって、非酸化性の材料を
用いろことが好ましく、具体的にはＡｇなどの貴金属あ
るいはその合金、Ｔｉ、ＴａＺｒ、［−１ｆ、Ｖ、Ｎｂ
等の単体金属、あるいはＣｕ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ａ Ｉ
合金、Ｎ ｉ−Ａ Ｉ合金、Ｔ ｉ−Ｖ合金、あるいは
、モネルメタル、ステンレスなとの金属材料、石英ガラ
ス、サファイア、または、酸化マグネシウム、チタン酸
ストロンチウムなどのセラミックスなどが用いられる。
の基材１０を用色する。この基ＦオｌＯの構成材料とし
ては、融点８００°Ｃ以上であって、非酸化性の材料を
用いろことが好ましく、具体的にはＡｇなどの貴金属あ
るいはその合金、Ｔｉ、ＴａＺｒ、［−１ｆ、Ｖ、Ｎｂ
等の単体金属、あるいはＣｕ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ａ Ｉ
合金、Ｎ ｉ−Ａ Ｉ合金、Ｔ ｉ−Ｖ合金、あるいは
、モネルメタル、ステンレスなとの金属材料、石英ガラ
ス、サファイア、または、酸化マグネシウム、チタン酸
ストロンチウムなどのセラミックスなどが用いられる。
このように非酸化性の材料を用いる理由は、後の工程で
行う熱処理時に、基材１０が酸化して酸化物超電導層か
ら酸素を奪うことがないようにするためである。
行う熱処理時に、基材１０が酸化して酸化物超電導層か
ら酸素を奪うことがないようにするためである。
次に第３図に示すスパッタ装置を用いて前記基材ｌＯの
上面に第１図に示すように第１屓目の酸化物超電導層１
１を形成する。この第１層目の酸化物超電導層１１を形
成するには、この例ではスパッタ装置を用いるが、ＣＶ
Ｄ法（化学蒸着法）、真空蒸着法、分子線エピタキシー
法、レーザ蒸着法などの薄膜形成手段を用いることら自
由である。
上面に第１図に示すように第１屓目の酸化物超電導層１
１を形成する。この第１層目の酸化物超電導層１１を形
成するには、この例ではスパッタ装置を用いるが、ＣＶ
Ｄ法（化学蒸着法）、真空蒸着法、分子線エピタキシー
法、レーザ蒸着法などの薄膜形成手段を用いることら自
由である。
また、ここで形成する酸化物超電導層１１とは、Ａ −
Ｂ −Ｃ−０（ただしＡは、Ｓｃ、Ｙ 、Ｌａ、Ｃｅ、
Ｐｒ。
Ｂ −Ｃ−０（ただしＡは、Ｓｃ、Ｙ 、Ｌａ、Ｃｅ、
Ｐｒ。
Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、ＹｂＬｕなどの周期律表第ｍａ族元素または
、Ｂａ、Ｂｉ。
ｒ、Ｔｍ、ＹｂＬｕなどの周期律表第ｍａ族元素または
、Ｂａ、Ｂｉ。
ＴＩのうち１種または２種以上を示し、Ｂは、ＢｅＭｇ
、Ｃａ、Ｓ ｒ、Ｂａ、Ｒａなどの周期率表Ｕａ族元素
とＫのうち１種あるいは２種以上を示し、ＣはＣｕ。
、Ｃａ、Ｓ ｒ、Ｂａ、Ｒａなどの周期率表Ｕａ族元素
とＫのうち１種あるいは２種以上を示し、ＣはＣｕ。
Ａｇ、Ａｕなどの周期律表Ｉｂ族元素とＮｂ、にのうち
１種あるいは２種以上を示す。）系のむのであり、実際
の系を例示するならば、Ｙ −Ｂ ａ−Ｃｕ’−０系、
Ｂ ｉ−Ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系、Ｔ Ｉ−ｃ ａ−
Ｂ ａ−Ｃｕ−０系、Ｌ ａ−Ｃｕ−０系、Ｂ ａ−Ｋ
−Ｂ ｉ−０系などである。
１種あるいは２種以上を示す。）系のむのであり、実際
の系を例示するならば、Ｙ −Ｂ ａ−Ｃｕ’−０系、
Ｂ ｉ−Ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系、Ｔ Ｉ−ｃ ａ−
Ｂ ａ−Ｃｕ−０系、Ｌ ａ−Ｃｕ−０系、Ｂ ａ−Ｋ
−Ｂ ｉ−０系などである。
第３図のスパッタ装置は、高周波スパッタ装置Ｓにイオ
ンビームアシスト用の酸素イオン源２を並設してなるも
のである。
ンビームアシスト用の酸素イオン源２を並設してなるも
のである。
このスパッタ装置Ｓは、基材ｌＯを保持する板状の基材
ホルダ３と、この基材ホルダ３に所定間隔をもって対向
する板状のターゲット４とから概略構成されている。そ
して、前記基材ホルダ３とターゲット４にはバイアス電
源７が接続されており、この電源７により基材ホルダ３
とターゲット４との間の空間にプラズマを発生できるよ
うになっている。また、前記基材ホルダ３とターゲット
４は共に真空等の低圧下におかれ、両者間の空間は不活
性ガス雰囲気あるいは酸素ガス雰囲気とされている。な
お、前記基材ホルダ３には、保持する基材１０を成膜に
適した温度に加熱するためのヒータが付設されている。
ホルダ３と、この基材ホルダ３に所定間隔をもって対向
する板状のターゲット４とから概略構成されている。そ
して、前記基材ホルダ３とターゲット４にはバイアス電
源７が接続されており、この電源７により基材ホルダ３
とターゲット４との間の空間にプラズマを発生できるよ
うになっている。また、前記基材ホルダ３とターゲット
４は共に真空等の低圧下におかれ、両者間の空間は不活
性ガス雰囲気あるいは酸素ガス雰囲気とされている。な
お、前記基材ホルダ３には、保持する基材１０を成膜に
適した温度に加熱するためのヒータが付設されている。
前記ターゲット４としては、前述したＡ−Ｂ−Ｃ−０系
の全元素を含む複合酸化物あるいは酸化物超電導体のタ
ーゲットなどを使用することができる。
の全元素を含む複合酸化物あるいは酸化物超電導体のタ
ーゲットなどを使用することができる。
前記スパッタ装置Ｓの近傍には酸素イオン源２か配設さ
れている。この酸素イオン源２は、前記基材ホルダ３に
保持された基１４１０上で成膜中の第１層目の酸化物超
電導層＋１に向けて、酸素イオン、原子状の酸素、分子
状の酸素を単独あるいは２種以上含むビームとして照射
するものである。
れている。この酸素イオン源２は、前記基材ホルダ３に
保持された基１４１０上で成膜中の第１層目の酸化物超
電導層＋１に向けて、酸素イオン、原子状の酸素、分子
状の酸素を単独あるいは２種以上含むビームとして照射
するものである。
このような装置を用いれば、Ｗ Ｉｔホルダ３とターゲ
ット４との間にプラズマを発生させ、ターゲット材料の
中性原子や分子を基材１０の表面に堆積させることがで
きる。そしてこの堆積と同時に第１層目の酸化物超電導
層１１に酸素イオン源２から酸素イオンを照射する。こ
のような処理により酸素を十分に導入しつつ第１層目の
酸化物超電導層１１を形成することができる。
ット４との間にプラズマを発生させ、ターゲット材料の
中性原子や分子を基材１０の表面に堆積させることがで
きる。そしてこの堆積と同時に第１層目の酸化物超電導
層１１に酸素イオン源２から酸素イオンを照射する。こ
のような処理により酸素を十分に導入しつつ第１層目の
酸化物超電導層１１を形成することができる。
以上の操作によって第１層目の酸化物超電導層１１を形
成したならば、スパッタ装置Ｓから基材１０を取り出し
て第２層目の酸化物超電導層を形成する準備を行う。
成したならば、スパッタ装置Ｓから基材１０を取り出し
て第２層目の酸化物超電導層を形成する準備を行う。
この亭備の際に、基材ｌＯを大気中に放置しておくと、
第１層目の酸化物超電導層＋１の表面が空気中の塵埃な
どで汚れるか、あるいは、分解生成物の層が形成されな
どして表面が汚染される。
第１層目の酸化物超電導層＋１の表面が空気中の塵埃な
どで汚れるか、あるいは、分解生成物の層が形成されな
どして表面が汚染される。
この状態のままで第１層目の酸化物超電導層Ｉｌ上に第
２層目の酸化物超電導層を形成すると、両層の付着力が
低下して場合によっては両層の間で剥離するなどの間層
か生じる。
２層目の酸化物超電導層を形成すると、両層の付着力が
低下して場合によっては両層の間で剥離するなどの間層
か生じる。
そこで、第２層目の酸化物超電導層を形成する前に、第
１層目の酸化物超電導層１１の表面をスパッタエツチン
グする。ここでスパッタエツチングを行うには、第３図
に示すスパッタ装置を用い、スパッタ雰囲気をＡｒガス
雰囲気、Ｎｅガス雰囲気、Ｈｅガス雰囲気、Ｘｅガス雰
囲気などのいずれかの雰囲気としたのちに、基材１０を
ターゲットとして装着し、真空雰囲気においてバイアス
電源７を作動させてプラズマを発生させ、基材ｌθ上の
第１層目の酸化物超電導層１１をスパッタエッチングす
れば良い。この場合にスパッタエツチングにより第１層
目の酸化物超電導層１１をエツチングする厚さは、０．
０１〜０．２μｍの範囲が好ましい。０．０１μｍ以下
であるとスパッタエツチングによる効果が不足であり、
０２μｍ以上であるとスパッタエツチングよる除去部分
が厚くなり過ぎて好ましくない。
１層目の酸化物超電導層１１の表面をスパッタエツチン
グする。ここでスパッタエツチングを行うには、第３図
に示すスパッタ装置を用い、スパッタ雰囲気をＡｒガス
雰囲気、Ｎｅガス雰囲気、Ｈｅガス雰囲気、Ｘｅガス雰
囲気などのいずれかの雰囲気としたのちに、基材１０を
ターゲットとして装着し、真空雰囲気においてバイアス
電源７を作動させてプラズマを発生させ、基材ｌθ上の
第１層目の酸化物超電導層１１をスパッタエッチングす
れば良い。この場合にスパッタエツチングにより第１層
目の酸化物超電導層１１をエツチングする厚さは、０．
０１〜０．２μｍの範囲が好ましい。０．０１μｍ以下
であるとスパッタエツチングによる効果が不足であり、
０２μｍ以上であるとスパッタエツチングよる除去部分
が厚くなり過ぎて好ましくない。
第４図は、第２層目の酸化物超電導層の形成に用いて好
適なプラズマＣＶＤ装置の一例を示すものである。なお
、第２の酸化物超電導層を形成する装置は、第３図に示
すようなスパッタ装置Ｓであっても良いし、真空蒸着装
置、分子線エピタキシー装置、レーザ蒸着装置などであ
っても良い。
適なプラズマＣＶＤ装置の一例を示すものである。なお
、第２の酸化物超電導層を形成する装置は、第３図に示
すようなスパッタ装置Ｓであっても良いし、真空蒸着装
置、分子線エピタキシー装置、レーザ蒸着装置などであ
っても良い。
第４図のプラズマＣＶＤ装置Ｐは、プラズマ発生筒２０
と、プラズマ発生筒２０の下部に接続された真空容器２
１と、真空容器２１に接続された気相源供給装置２２を
主体として構成されている。
と、プラズマ発生筒２０の下部に接続された真空容器２
１と、真空容器２１に接続された気相源供給装置２２を
主体として構成されている。
プラズマ発生筒２０の外周側には高周波コイル２４が付
設され、プラズマ発生筒２０の上端部にはキャリアガス
の供給管２５が接続されている。
設され、プラズマ発生筒２０の上端部にはキャリアガス
の供給管２５が接続されている。
前記真空容器２１は、図示路の真空排気装置に接続され
て内部を真空引きできるようになっているとともに、真
空容器２１の中央部には加熱ヒータ２６が設けられ、加
熱ヒータ２６の中央部上面に基材ｌＯを設置できるよう
になっている。
て内部を真空引きできるようになっているとともに、真
空容器２１の中央部には加熱ヒータ２６が設けられ、加
熱ヒータ２６の中央部上面に基材ｌＯを設置できるよう
になっている。
また、気相源ガス供給装置２２は、バブラ２８゜２９を
具備し、各バブラ２Ｂ、２９は接続パイプ２７によって
真空容器２１に接続され、接続パイプ２７の先端部２７
ａはプラズマ発生筒２０の下端開口部に臨ませられてい
る。前記バブラ２８にはＹとＣｕの気相源、例えば、こ
れらの元素のアセチルアセトン化合物、ヘキザフルオル
アセチルアセトン化合物などのノケトン化合物、シクロ
ペンタジェニル化合物などの金属錯体などが収納され、
バブラ２９にはＢａの有機金属錯体あるいはＣｕの無機
化合物などが収納されている。
具備し、各バブラ２Ｂ、２９は接続パイプ２７によって
真空容器２１に接続され、接続パイプ２７の先端部２７
ａはプラズマ発生筒２０の下端開口部に臨ませられてい
る。前記バブラ２８にはＹとＣｕの気相源、例えば、こ
れらの元素のアセチルアセトン化合物、ヘキザフルオル
アセチルアセトン化合物などのノケトン化合物、シクロ
ペンタジェニル化合物などの金属錯体などが収納され、
バブラ２９にはＢａの有機金属錯体あるいはＣｕの無機
化合物などが収納されている。
そして、この気相源ガス供給装置２２により、各バブラ
２Ｂ、２９から発生さけた揮発カスにキャリアガスを混
合して気相源ガスとした後に、この気相源ガスを接続パ
イプ２７を介して真空容器２１の内部に送ることができ
るようになっている。
２Ｂ、２９から発生さけた揮発カスにキャリアガスを混
合して気相源ガスとした後に、この気相源ガスを接続パ
イプ２７を介して真空容器２１の内部に送ることができ
るようになっている。
なお、バブラ２８，２９に供給されるキャリアガスとし
ては、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガスなどが好適に
用いられるとともに、気相源として常温常圧では気化し
難いものを用いる場合は、各バブラ２１１１，２９を加
熱するかあるいはバブラ２８．２９を減圧状態にするこ
とで揮発ガスの発生を促進することができろ。
ては、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガスなどが好適に
用いられるとともに、気相源として常温常圧では気化し
難いものを用いる場合は、各バブラ２１１１，２９を加
熱するかあるいはバブラ２８．２９を減圧状態にするこ
とで揮発ガスの発生を促進することができろ。
第２の酸化物超電導層１２を形成するには、基材ｌＯを
真空容器２１のヒータ２６の中央に設置し、真空容器２
１の内部を真空引きするとともに、気相源２２からＹと
Ｃｕの気相源ガスとＢａの気相源ガスと酸素ガスをプラ
ズマ発生筒２０の下方に送る一方、ガス供給管２５から
酸素ガスや亜酸化窒素ガスなどの酸素源ガスと不活性ガ
スを混合したプラズマ発生用ガスをプラズマ発生筒２０
に送り、更に高周波コイル２４を作動させてプラズマ発
生筒２０の内部にプラズマフレームＦを発生させろ。ま
た、加熱ヒータ２６を作動させて基材ｌＯを６００〜１
０００℃程度に予熱する。
真空容器２１のヒータ２６の中央に設置し、真空容器２
１の内部を真空引きするとともに、気相源２２からＹと
Ｃｕの気相源ガスとＢａの気相源ガスと酸素ガスをプラ
ズマ発生筒２０の下方に送る一方、ガス供給管２５から
酸素ガスや亜酸化窒素ガスなどの酸素源ガスと不活性ガ
スを混合したプラズマ発生用ガスをプラズマ発生筒２０
に送り、更に高周波コイル２４を作動させてプラズマ発
生筒２０の内部にプラズマフレームＦを発生させろ。ま
た、加熱ヒータ２６を作動させて基材ｌＯを６００〜１
０００℃程度に予熱する。
接続パイプ２７の先端からプラズマフレームＦに供給さ
れた気相源ガスは、プラズマフレームＦの熱で分解され
、プラズマフレームＦの周囲に存在する酸素と反応して
ＹとＢａとＣｕの複合酸化物の微粉末となって被覆線の
表面に吹き付けられる。
れた気相源ガスは、プラズマフレームＦの熱で分解され
、プラズマフレームＦの周囲に存在する酸素と反応して
ＹとＢａとＣｕの複合酸化物の微粉末となって被覆線の
表面に吹き付けられる。
このとき基材ｌＯは、プラズマフレームＦの熱と加熱ヒ
ータ２６の熱により８００〜１０００℃程度に予熱され
ているために、この高温雰囲気によって気相源ガスは雰
囲気中の酸素と反応してＹＢ ａ−Ｃｕ−０系の第２層
目の酸化物超電導層１２が生成する。第２層目の酸化物
超電導層１２を生成させたならば、必要に応じ、酸素雰
囲気中などにおいて８００℃以上に０．１〜数ｌＯ時間
程度加熱する熱処理を施して元素の拡散を促進し、各酸
化物超電導層１１．１２を安定化する。
ータ２６の熱により８００〜１０００℃程度に予熱され
ているために、この高温雰囲気によって気相源ガスは雰
囲気中の酸素と反応してＹＢ ａ−Ｃｕ−０系の第２層
目の酸化物超電導層１２が生成する。第２層目の酸化物
超電導層１２を生成させたならば、必要に応じ、酸素雰
囲気中などにおいて８００℃以上に０．１〜数ｌＯ時間
程度加熱する熱処理を施して元素の拡散を促進し、各酸
化物超電導層１１．１２を安定化する。
なお、第２層目の酸化物超電導層１２を生成する場合、
気相源ガス供給装置２２から、３００℃程度で分解して
酸素を放出する亜酸化窒素（Ｎ２０）ガスなどの酸化性
のガスを送り、酸化物超電導層１２の生成時に十分な酸
素を供給するようにしてら良い。
気相源ガス供給装置２２から、３００℃程度で分解して
酸素を放出する亜酸化窒素（Ｎ２０）ガスなどの酸化性
のガスを送り、酸化物超電導層１２の生成時に十分な酸
素を供給するようにしてら良い。
以上説明したように第１層目の酸化物超電導層＋１の表
面部分をプラズマを発生させてスパッタエツチングして
除去した後に第２層目の酸化物超電導層１２を形成する
ならば、第１層目の酸化物超電導層１１の結晶の方位に
整合させてエピタキシャル成長させながら第２層目の酸
化物超電導層１２を形成できるので、第１層目の酸化物
超電導層ＩＩの結晶方位と整合した第２層目の酸化物超
電導層１２を形成できる。従って所望の超電導特性の酸
化物超電導層１２を形成できる。また、第１層目の酸化
物超電導層Ｉｔに対して第２層目の酸化物超電導層１２
が整合性に侵れろので両超電導層ｔｔ、ｔ２が良好に密
着し、剥離することがない。
面部分をプラズマを発生させてスパッタエツチングして
除去した後に第２層目の酸化物超電導層１２を形成する
ならば、第１層目の酸化物超電導層１１の結晶の方位に
整合させてエピタキシャル成長させながら第２層目の酸
化物超電導層１２を形成できるので、第１層目の酸化物
超電導層ＩＩの結晶方位と整合した第２層目の酸化物超
電導層１２を形成できる。従って所望の超電導特性の酸
化物超電導層１２を形成できる。また、第１層目の酸化
物超電導層Ｉｔに対して第２層目の酸化物超電導層１２
が整合性に侵れろので両超電導層ｔｔ、ｔ２が良好に密
着し、剥離することがない。
なお、この発明の実施に用いる括第１０はテープ状、線
状、筒状などでも差し支えなく、テープ状の基材を用い
る場合は、基オの一側の表面のみに酸化物超電導層を形
成しても良い。なおまた、この例では２屓構造の酸化物
超電導体を形成する場合について説明したが、３層以上
の構造の酸化物超電導体を形成する場合ら層毎に前述と
同様の操作を繰り返し行って積層するならば、層間での
剥離を生じることなく特性の優れた多層構造の酸化物超
電導体を製造することができる。
状、筒状などでも差し支えなく、テープ状の基材を用い
る場合は、基オの一側の表面のみに酸化物超電導層を形
成しても良い。なおまた、この例では２屓構造の酸化物
超電導体を形成する場合について説明したが、３層以上
の構造の酸化物超電導体を形成する場合ら層毎に前述と
同様の操作を繰り返し行って積層するならば、層間での
剥離を生じることなく特性の優れた多層構造の酸化物超
電導体を製造することができる。
「実施例」
本発明の方法に基いて２層構造のＹ−Ｂａ−ＣｕＯ系の
酸化物超電導体を製造した。
酸化物超電導体を製造した。
基材には酸化マグネシウム製の基板を使用するとともに
、′：５＋層目の酸化物超電導層を形成するにはターゲ
ットを１基備えた高周波スパッタ装置を用い、ターゲ゛
ソトはＹ ＋Ｂ ａｔｃ ｕ、０ ？−８なる組成の酸
化物ターゲットを用いた。スパッタ時の雰囲気は１００
％Ａｒガス雰囲気とし、圧力は０．２５Ｐａに設定する
とともに、成膜時の基材温度は７００℃とした。また、
酸素イオン源のイオン電流密度は５００μＡ／ｃｍ″、
加速電圧は５００ｅＶに設定してスパッタを行い、基板
上に厚さ１μｍの酸化物超電導層を形成した。
、′：５＋層目の酸化物超電導層を形成するにはターゲ
ットを１基備えた高周波スパッタ装置を用い、ターゲ゛
ソトはＹ ＋Ｂ ａｔｃ ｕ、０ ？−８なる組成の酸
化物ターゲットを用いた。スパッタ時の雰囲気は１００
％Ａｒガス雰囲気とし、圧力は０．２５Ｐａに設定する
とともに、成膜時の基材温度は７００℃とした。また、
酸素イオン源のイオン電流密度は５００μＡ／ｃｍ″、
加速電圧は５００ｅＶに設定してスパッタを行い、基板
上に厚さ１μｍの酸化物超電導層を形成した。
次にこの酸化物超電導層を大気中で１日間保存しｆこ後
に、前記高周波スパッタ装置のターゲットとして再び設
置し直し、雰囲気を１００％ｌ＼ｒガス雰囲気に設定し
、高周波電圧をｌ ’ｖＶ ／ ｃｍ ’に設定してス
パッタエツチングを行って第１層目の酸化物超電導層の
表面から０，０５μｍの部分を除去した。
に、前記高周波スパッタ装置のターゲットとして再び設
置し直し、雰囲気を１００％ｌ＼ｒガス雰囲気に設定し
、高周波電圧をｌ ’ｖＶ ／ ｃｍ ’に設定してス
パッタエツチングを行って第１層目の酸化物超電導層の
表面から０，０５μｍの部分を除去した。
この後に第１層目の酸化物超電導層上に第４図に示すプ
ラズマＣＶＤ装置を用いて第２層目の酸化物Ｍ３電導層
を形成した。この装置におけろ気相源としては、Ｙのト
リスーツクロペンタジェニル化合物とＣｕのビス−アセ
チルアセトン化合物を用い、各気相源のキャリアガスと
しては窒素ガスを用いた。また、プラズマ発生筒のキャ
リアガスの供給管からＡｒガスとＮ、Ｏガスの混合ガス
によりＢａＣＯ５の粉末を供給し、プラズマ発生筒の真
空開をＩＴｏｒｒに設定し、基板温度を８５０℃に設定
して厚さ１μｍの第２層目の酸化物超電導層を形成した
。
ラズマＣＶＤ装置を用いて第２層目の酸化物Ｍ３電導層
を形成した。この装置におけろ気相源としては、Ｙのト
リスーツクロペンタジェニル化合物とＣｕのビス−アセ
チルアセトン化合物を用い、各気相源のキャリアガスと
しては窒素ガスを用いた。また、プラズマ発生筒のキャ
リアガスの供給管からＡｒガスとＮ、Ｏガスの混合ガス
によりＢａＣＯ５の粉末を供給し、プラズマ発生筒の真
空開をＩＴｏｒｒに設定し、基板温度を８５０℃に設定
して厚さ１μｍの第２層目の酸化物超電導層を形成した
。
以上の工程により製造された２層構造の酸化物超電導体
の臨界温度（Ｔ ｃ）と臨界電流密度（Ｊｃ）を測定し
た結果、 ’ｒｃ＝８９に 、１ ｃ＝ ３ Ｘ ｌ ０５Ａ ／ ｃｍ”の優秀な
値を発揮することを確認できた。また、第２層目の酸化
物超電導層は第１層目の酸化物超電導層に対して良好に
密着していることら確認できた。
の臨界温度（Ｔ ｃ）と臨界電流密度（Ｊｃ）を測定し
た結果、 ’ｒｃ＝８９に 、１ ｃ＝ ３ Ｘ ｌ ０５Ａ ／ ｃｍ”の優秀な
値を発揮することを確認できた。また、第２層目の酸化
物超電導層は第１層目の酸化物超電導層に対して良好に
密着していることら確認できた。
「発明の効果」
以」−説明したように本発明によれば、酸化物超電導層
を形成した後にプラズマを発生させてスパッタエツチン
グにより表面部分を除去し、表面部分の不純物層を除去
した後に次の酸化物超電導層を形成するので、多層構造
の酸化物超゛１π導層であってら各層間の密着性は良好
になる。従って酸化物超電導層が積層された構造の酸化
物超電導体であっても所望の特性のものを製造すること
ができる。
を形成した後にプラズマを発生させてスパッタエツチン
グにより表面部分を除去し、表面部分の不純物層を除去
した後に次の酸化物超電導層を形成するので、多層構造
の酸化物超゛１π導層であってら各層間の密着性は良好
になる。従って酸化物超電導層が積層された構造の酸化
物超電導体であっても所望の特性のものを製造すること
ができる。
また、先に形成した酸化物超電導層に対し、後に形成す
る酸化物超電導層が良好にエピタキシャル成長するので
、各超電導層間で結晶方位の揃った良好な特性の酸化物
超電導体を製造できる効果がある。
る酸化物超電導層が良好にエピタキシャル成長するので
、各超電導層間で結晶方位の揃った良好な特性の酸化物
超電導体を製造できる効果がある。
第１図ないし第４図は、本発明の一実施例を説明するた
めのもので、第１図は基材に第１の超電導層を形成した
状態を示す断面図、第２図は第１の超電導層上に第２の
超電導層を形成した状態を示す断面図、第３図はスパッ
タ装置の構成図、第４図はプラズマＣＶＤ装置の断面図
である。 １０・・・基材、 １１・・第１の超電導層、
１２・第２の超電導層、Ｓ・・スパッタ装置、Ｐ・・・
プラズマＣＶＤ装置。
めのもので、第１図は基材に第１の超電導層を形成した
状態を示す断面図、第２図は第１の超電導層上に第２の
超電導層を形成した状態を示す断面図、第３図はスパッ
タ装置の構成図、第４図はプラズマＣＶＤ装置の断面図
である。 １０・・・基材、 １１・・第１の超電導層、
１２・第２の超電導層、Ｓ・・スパッタ装置、Ｐ・・・
プラズマＣＶＤ装置。
Claims (1)
- 積層構造の酸化物超電導体を形成する方法において、先
に形成した酸化物超電導層の後に次の酸化物超電導層を
形成するにあたり、先に形成した酸化物超電導層の表面
を希ガス雰囲気でプラズマを発生させてスパッタエッチ
ングした後に次の酸化物超電導層を形成することを特徴
とする酸化物超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63271728A JPH0788568B2 (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63271728A JPH0788568B2 (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02118061A true JPH02118061A (ja) | 1990-05-02 |
| JPH0788568B2 JPH0788568B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=17504014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63271728A Expired - Fee Related JPH0788568B2 (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0788568B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH093659A (ja) * | 1995-04-15 | 1997-01-07 | Nec Corp | 酸化物薄膜の製造方法 |
| DE102008033977A1 (de) * | 2008-07-21 | 2010-02-04 | Iplas Innovative Plasma Systems Gmbh | Verfahren zur Oberflächenbeschichtung mit Schichtmaterialien |
| WO2025132229A3 (de) * | 2023-12-21 | 2025-10-30 | Element 3-5 Gmbh | Vorrichtung zur herstellung von elektronischen oder opto-elektronischen bauelementen oder festkörperbatterieschichten oder von metallischen einfach- oder mehrfachschichten |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51124680A (en) * | 1975-04-24 | 1976-10-30 | Oki Electric Ind Co Ltd | A method of rf supttering |
| JPS6350465A (ja) * | 1986-08-19 | 1988-03-03 | Anelva Corp | スパツタリング装置 |
| JPS63242532A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-07 | Komatsu Ltd | 超電導体およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-10-27 JP JP63271728A patent/JPH0788568B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51124680A (en) * | 1975-04-24 | 1976-10-30 | Oki Electric Ind Co Ltd | A method of rf supttering |
| JPS6350465A (ja) * | 1986-08-19 | 1988-03-03 | Anelva Corp | スパツタリング装置 |
| JPS63242532A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-07 | Komatsu Ltd | 超電導体およびその製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH093659A (ja) * | 1995-04-15 | 1997-01-07 | Nec Corp | 酸化物薄膜の製造方法 |
| DE102008033977A1 (de) * | 2008-07-21 | 2010-02-04 | Iplas Innovative Plasma Systems Gmbh | Verfahren zur Oberflächenbeschichtung mit Schichtmaterialien |
| WO2025132229A3 (de) * | 2023-12-21 | 2025-10-30 | Element 3-5 Gmbh | Vorrichtung zur herstellung von elektronischen oder opto-elektronischen bauelementen oder festkörperbatterieschichten oder von metallischen einfach- oder mehrfachschichten |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0788568B2 (ja) | 1995-09-27 |
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