JPH02133316A - 超伝導材料の製造方法 - Google Patents
超伝導材料の製造方法Info
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- JPH02133316A JPH02133316A JP63285906A JP28590688A JPH02133316A JP H02133316 A JPH02133316 A JP H02133316A JP 63285906 A JP63285906 A JP 63285906A JP 28590688 A JP28590688 A JP 28590688A JP H02133316 A JPH02133316 A JP H02133316A
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- superconducting material
- ceramic
- atomic oxygen
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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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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (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］
本発明はセラミックス系超伝導材料の製造方法に関し、
さらに詳しくは化学的に活性の大きい原子状酸素を用い
て比較的低温においてセラミックス系超伝導材料を製造
する方法に関する。
さらに詳しくは化学的に活性の大きい原子状酸素を用い
て比較的低温においてセラミックス系超伝導材料を製造
する方法に関する。
［従来の技術］
従来、超伝導性を示す物質は数多く知られており２合金
系においてはＮｂ３ＧｅやＮｂ３ＴｉなどのＮｂ系合金
が高い超伝導臨界温度（以下。
系においてはＮｂ３ＧｅやＮｂ３ＴｉなどのＮｂ系合金
が高い超伝導臨界温度（以下。
Ｔｃと記述する）を示す材料として利用されてきた。超
伝導材料の応用範囲は広く、エレクトロニクス分野にお
いては、超伝導三端子素子。
伝導材料の応用範囲は広く、エレクトロニクス分野にお
いては、超伝導三端子素子。
微少磁場検出センサー、マイクロ波のミキサー発１ｔｉ
Ｈ，温度スイッチ、配線材料などへの応用があり、電力
分野においては、大容量送電、電力貯蔵や発電機への応
用がある。また ｙ１磁石への応用として、超伝導磁石
は冷却および励磁に要するわずかな電力だけで大容量電
流を流し。
Ｈ，温度スイッチ、配線材料などへの応用があり、電力
分野においては、大容量送電、電力貯蔵や発電機への応
用がある。また ｙ１磁石への応用として、超伝導磁石
は冷却および励磁に要するわずかな電力だけで大容量電
流を流し。
強い磁場を発生させることができるので、核磁気共鳴装
置、磁気浮上列車、ＭＨＤ発電、電磁推進船、加速器、
核融合、モーターなどへの応用が期待されている。
置、磁気浮上列車、ＭＨＤ発電、電磁推進船、加速器、
核融合、モーターなどへの応用が期待されている。
近年、セラミックス系超伝導材料として高いＴｃを有す
るものが発見され。
るものが発見され。
Ｌａ−Ｂａ−Ｃｕ−０系ではＴＣ〜３０Ｋ［Ｚｅｉｔｓ
ｃｈｒｉｆｔ ｆｕｒ ｐｈｙｓｉｋ、８６４，１
８９（１９８６）］］＋ＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−０系ＲＥは
Ｙを含む希土類元素）ではＴ ｃ 〜９０ Ｋ ［：
Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗしｅｔｔｅｒｓ ５
８． ９０８（＋９８７）］。
ｃｈｒｉｆｔ ｆｕｒ ｐｈｙｓｉｋ、８６４，１
８９（１９８６）］］＋ＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−０系ＲＥは
Ｙを含む希土類元素）ではＴ ｃ 〜９０ Ｋ ［：
Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗしｅｔｔｅｒｓ ５
８． ９０８（＋９８７）］。
］Ｂ１−９ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０ではＴＣ〜１ １ ０
Ｋ ［Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ ２７．Ｌ、 ２０
９（１９８８）１．さらにはＴ ｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ
−０系ではＴＣ〜１２０ Ｋ ［Ｎａｔｕｒｅ ３３
２，１３８（１９８８）コとなることが報告されている
。
Ｋ ［Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ ２７．Ｌ、 ２０
９（１９８８）１．さらにはＴ ｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ
−０系ではＴＣ〜１２０ Ｋ ［Ｎａｔｕｒｅ ３３
２，１３８（１９８８）コとなることが報告されている
。
セラミックス系超伝導材料は液体窒素温度以上のＴｃを
有するものもあり、高価で資源的に問題のある液体ヘリ
ウムを冷媒として用いる必要がなく、安価で資源的に豊
富な液体窒素を用いることができるため、産業上有用な
ものである。
有するものもあり、高価で資源的に問題のある液体ヘリ
ウムを冷媒として用いる必要がなく、安価で資源的に豊
富な液体窒素を用いることができるため、産業上有用な
ものである。
これらのセラミックス系超伝導材料は、結晶構造中の酸
素の挙動によって超伝導特性、特にＴｃが変化すること
が報告されている［例えば。
素の挙動によって超伝導特性、特にＴｃが変化すること
が報告されている［例えば。
Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ２６（＋９８７）］。超伝導特
性を向上させる目的で、高温、酸素中でのアニールが行
われているが、超伝導材料をエレクトロニクス分野等へ
応用するうえては、できる限り低温のプロセスで１！造
することが要求されている。
ｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ２６（＋９８７）］。超伝導特
性を向上させる目的で、高温、酸素中でのアニールが行
われているが、超伝導材料をエレクトロニクス分野等へ
応用するうえては、できる限り低温のプロセスで１！造
することが要求されている。
最近、５００〜６００℃という比較的低い温度において
酸素プラズマ、オゾンや酸素イオンを用いて超伝導薄膜
を作製した例が報告されている。しかし、これらの方法
で作製された超伝導薄膜のＴｃは一般的に液体窒素の沸
点より低くなる傾向にあり、再現性も低いのが現状であ
る。また、スパッタリングプラズマ中において。
酸素プラズマ、オゾンや酸素イオンを用いて超伝導薄膜
を作製した例が報告されている。しかし、これらの方法
で作製された超伝導薄膜のＴｃは一般的に液体窒素の沸
点より低くなる傾向にあり、再現性も低いのが現状であ
る。また、スパッタリングプラズマ中において。
原子状酸素が高濃度で存在する条件においてＴｃが８０
に以上の超伝導薄膜を作製した例も報告されているが、
この場合は８００℃以上の高温で処理することが必要で
あり、超伝導臨界電流密度（以下＋ Ｊｃと記述する
）ついては述べられていない。
に以上の超伝導薄膜を作製した例も報告されているが、
この場合は８００℃以上の高温で処理することが必要で
あり、超伝導臨界電流密度（以下＋ Ｊｃと記述する
）ついては述べられていない。
［発明が解決しようとする課題］
本発明は以上の点を考慮してなされたもので。
比較的低温において再現性よく高いＴｃおよび大きなＪ
ｃを有するセラミックス系超伝導材料を提供するもので
ある。
ｃを有するセラミックス系超伝導材料を提供するもので
ある。
［課題を解決するための手段］
本発明者らは前記課題を解決するた゛めに鋭意研究を重
ねた結果、原子状酸累を用いることにより、比較的低温
で高いＴｃと大きなＪｃを有するセラミックス系超伝導
材料する製造方法を見いだし本発明を完成するに至った
。
ねた結果、原子状酸累を用いることにより、比較的低温
で高いＴｃと大きなＪｃを有するセラミックス系超伝導
材料する製造方法を見いだし本発明を完成するに至った
。
すなわち２本発明は組成が一般式
％式％
選ばれた少なくとも一種類の金属、ＢはＭＸ 、 Ｃａ
。
。
Ｓｒ、あるいはＢａから選ばれた少なくとも一種類の金
属）において、 ｘ、 ｙおよびＺの値が０．１≦
Ｘ≦３．０ ０．１５≦Ｙ≦３．０ ２．０≦２５４．０ であり、酸素が主として原子状酸素として供給されるこ
とを特徴とするセラミックス系超伝導材料の製造方法で
ある。
属）において、 ｘ、 ｙおよびＺの値が０．１≦
Ｘ≦３．０ ０．１５≦Ｙ≦３．０ ２．０≦２５４．０ であり、酸素が主として原子状酸素として供給されるこ
とを特徴とするセラミックス系超伝導材料の製造方法で
ある。
以下９発明のセラミックス系超伝導材料の製造方法につ
いて説明する。
いて説明する。
本発明におけるセラミックス超伝導材料の組成は一般式
ＡｘＢｙＣｕＯｚ（ただし、ＡはＬａ、Ｙ。
ＡｘＢｙＣｕＯｚ（ただし、ＡはＬａ、Ｙ。
Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、５ＩＩｌ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、ｌ（
ｏ、Ｙｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｂｉ＋あるいはＴｉから選ばれ
た少なくとも一種類の金属、ＢはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、あ
るいはＢａから選ばれた少なくとも一種類の金属）にお
いて、 ｘ、 ｙおよび２の値が ０．１ ≦Ｘ≦ ３．０ ０．１５ ≦ｙ≦ ３．０ ２．０ ≦２≦ ４．０ の範囲にあることが、高いＴｃおよＵ大きなＪｃを得る
ためには好ましいものとなる。 Ｘ、ＹおよびＺの値
がこの範囲からはずれる場合には。
ｏ、Ｙｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｂｉ＋あるいはＴｉから選ばれ
た少なくとも一種類の金属、ＢはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、あ
るいはＢａから選ばれた少なくとも一種類の金属）にお
いて、 ｘ、 ｙおよび２の値が ０．１ ≦Ｘ≦ ３．０ ０．１５ ≦ｙ≦ ３．０ ２．０ ≦２≦ ４．０ の範囲にあることが、高いＴｃおよＵ大きなＪｃを得る
ためには好ましいものとなる。 Ｘ、ＹおよびＺの値
がこの範囲からはずれる場合には。
電気伝導性の低い結晶相が大量に生成するために超伝導
特性が低下するので好ましくない。
特性が低下するので好ましくない。
本発明のセラミックス系超伝導材料の製造方法は１例え
ば、希土類の塩化物、硝酸塩、炭酸塩や酸化物、酸化ビ
スマス、水酸化ビスマスや硝酸ビスマスのようなビスマ
ス化合物、あるいは酸化タリウムや硝酸タリウムのよう
なタリウム化合物と、酸化バリウム、炭酸バリウム、硝
酸バリウム、＊化ストロンチウム、炭酸ストロンチウム
、硝酸ストロンチウ、酸化カルシウム。
ば、希土類の塩化物、硝酸塩、炭酸塩や酸化物、酸化ビ
スマス、水酸化ビスマスや硝酸ビスマスのようなビスマ
ス化合物、あるいは酸化タリウムや硝酸タリウムのよう
なタリウム化合物と、酸化バリウム、炭酸バリウム、硝
酸バリウム、＊化ストロンチウム、炭酸ストロンチウム
、硝酸ストロンチウ、酸化カルシウム。
炭酸カルシウム、硝酸カルシウム等のアルカリ土類金属
化合物、および酸化第二銅、炭酸第二銅、硝酸鋼のよう
な銅化合物を所定量混合・加熱して、原子状酸素を大量
に含む雰囲気中で同相反応させる方法である。また、希
土類元素。
化合物、および酸化第二銅、炭酸第二銅、硝酸鋼のよう
な銅化合物を所定量混合・加熱して、原子状酸素を大量
に含む雰囲気中で同相反応させる方法である。また、希
土類元素。
ビスマス、あるいはタリウムやアルカリ土類金属および
銅の塩化物や硝酸塩のような水溶性化合物の混合水溶液
中にシュウ酸塩、炭酸塩やギ酸塩等の水溶液を添加して
共沈せしめ加熱して反応、さらには希土類元素、ビスマ
ス、あるいはタリウムやアルカリ土類金属、および銅の
有機錯体を所定量混合して加熱し反応させる際に。
銅の塩化物や硝酸塩のような水溶性化合物の混合水溶液
中にシュウ酸塩、炭酸塩やギ酸塩等の水溶液を添加して
共沈せしめ加熱して反応、さらには希土類元素、ビスマ
ス、あるいはタリウムやアルカリ土類金属、および銅の
有機錯体を所定量混合して加熱し反応させる際に。
原子状酸素を大量に含む雰囲気中で反応させる方法もあ
る。
る。
本発明の反応条件としては、原料２組成や作製する超伝
導材料の形状等によって異なるものであるが２反応温度
は１００℃〜１０００℃であり。
導材料の形状等によって異なるものであるが２反応温度
は１００℃〜１０００℃であり。
反応時間は３０分以上であることが均一なセラミックス
系超伝導材料を得るためには好ましいものとなる。反応
する時の雰囲気は、原子状酸素を大量に含むものを用い
るが、窒素、酸素。
系超伝導材料を得るためには好ましいものとなる。反応
する時の雰囲気は、原子状酸素を大量に含むものを用い
るが、窒素、酸素。
希ガス等が存在していても、原子状酸素の活性が大きい
ためにほとんど影響はない。
ためにほとんど影響はない。
本発明において、原子状酸素を得る方法としては、グロ
ー放電、コロナ放電、ラジオ波放電。
ー放電、コロナ放電、ラジオ波放電。
あるいはマイクロ波放電等によって発生した酸素プラズ
マ中から取り出す方法、酸素ガス、二酸化塩素、一酸化
窒素、二酸化窒素、あるいは一酸化二窒素等を紫外線、
Ｘ線、レーザー、マイクロ波、熱、アーク放電、電子シ
ンクロトロン等によって分解して原子状酸素を発生させ
る方法がある。
マ中から取り出す方法、酸素ガス、二酸化塩素、一酸化
窒素、二酸化窒素、あるいは一酸化二窒素等を紫外線、
Ｘ線、レーザー、マイクロ波、熱、アーク放電、電子シ
ンクロトロン等によって分解して原子状酸素を発生させ
る方法がある。
なかでも、一酸化二窒素、あるいは二酸化塩素等を紫外
線によって分解する方法は効率が良く、装置も簡便であ
るため好ましいものとなる。
線によって分解する方法は効率が良く、装置も簡便であ
るため好ましいものとなる。
紫外線としては、波長が１１００ｎから４０Ｏｎ＋ａで
あることが好ましいものであり、低圧水銀灯、高圧水銀
灯５重水素ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプや
電子シンクロトロンを用いることができる。紫外線の波
長は一酸化二窒素では１００〜３００ｎｍ 、二酸化塩
素で２５０〜４００ｎｍであることが分解効率を高める
上では好ましいものとなる。
あることが好ましいものであり、低圧水銀灯、高圧水銀
灯５重水素ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプや
電子シンクロトロンを用いることができる。紫外線の波
長は一酸化二窒素では１００〜３００ｎｍ 、二酸化塩
素で２５０〜４００ｎｍであることが分解効率を高める
上では好ましいものとなる。
また２本発明は薄膜のセラミックス系超伝導材料を製造
する方法として特に適しており、適当な基板上に超伝導
体となる原料をコーティングした後に原子状酸素中で加
熱・反応したり。
する方法として特に適しており、適当な基板上に超伝導
体となる原料をコーティングした後に原子状酸素中で加
熱・反応したり。
真空蒸着法、スパッタリング法９分子線エピタキシー法
等によってセラミックス系超伝導材料を構成する金属元
素と同時に原子状酸素を基板上に供給する方法、あるい
は金属元素をあらかじめ基板上に成膜後にに原子状酸素
と反応せしめる方法がある。なかでも２分子線エピタキ
シー法は特性の優れた超伝導体薄膜を製造することが可
能なため特に好ましい方法である。
等によってセラミックス系超伝導材料を構成する金属元
素と同時に原子状酸素を基板上に供給する方法、あるい
は金属元素をあらかじめ基板上に成膜後にに原子状酸素
と反応せしめる方法がある。なかでも２分子線エピタキ
シー法は特性の優れた超伝導体薄膜を製造することが可
能なため特に好ましい方法である。
次に９本発明のセラミックス系超伝導材料の高真空中に
おける製造方法について説明する。
おける製造方法について説明する。
本発明においては９次のような分子線エピタキシー法、
すなわち、超高真空中においてセラミックス系超伝導材
料を構成する各成分元素。
すなわち、超高真空中においてセラミックス系超伝導材
料を構成する各成分元素。
および原子状酸素を分子線、あるいは原子線として基板
上に供給する方法によりセラミックス系超伝導体薄膜を
作製することができる。
上に供給する方法によりセラミックス系超伝導体薄膜を
作製することができる。
分子線エピタキシー法により本発明のセラミックス系超
伝導体薄膜を作製するうえで、真空度は１Ｏ−７Ｔｏｒ
ｒ以下の超高真空であることが必要で、好ましくは１Ｏ
−９Ｔｏｒｒ以下の！ｆｉ高真空である。
伝導体薄膜を作製するうえで、真空度は１Ｏ−７Ｔｏｒ
ｒ以下の超高真空であることが必要で、好ましくは１Ｏ
−９Ｔｏｒｒ以下の！ｆｉ高真空である。
この範囲の超高真空であれば、単結晶ｉ’ｉｉ膜を作製
することが可能となる。
することが可能となる。
セラミックス系超伝導材料を構成する各成分元素を供給
する方法としては、クヌードセンセルを用いて適当な温
度に加熱する方法や、？［子銃によって加熱する方法が
あり、供給する元素の種類によって選択することができ
る。また。
する方法としては、クヌードセンセルを用いて適当な温
度に加熱する方法や、？［子銃によって加熱する方法が
あり、供給する元素の種類によって選択することができ
る。また。
原料として適度な蒸気を有する有機金属を用いる方法、
すなわち、ガスソース分子線エピタキシー法を用いるこ
とができる。ガスソースを用いる場合は、セルの部分で
いったん熱分解してから基板表面に供給する方法が、欠
陥の少ない’ｄＢを作製するうえで好ましいものとなる
。
すなわち、ガスソース分子線エピタキシー法を用いるこ
とができる。ガスソースを用いる場合は、セルの部分で
いったん熱分解してから基板表面に供給する方法が、欠
陥の少ない’ｄＢを作製するうえで好ましいものとなる
。
セラミックス系超伝導材料を構成する各成分元素と原子
状酸素とを反応して基板とにセラミックス系超伝導体薄
膜を作製するためには、上記のように供給される各成分
元素、および原子状酸素の分子密度が各々３．２２ＸＩ
ＯＩ３個／ ｃｍ３（３００Ｋ）以下になるように基板
上に供給することが必要であり１分子密度は好ましくは
３．２２ＸＩＯＩ２個／ ｃｍ３（３００Ｋ）以下、さ
らに好ましくは３．２２ＸＩＯＩ ’個／ ｃｍ３（３
００Ｋ）以下である。分子密度が大きくなると２分子線
あるいは原子線とならないため、得られる超伝導体薄膜
の結晶性が悪くなるため好ましいものではなくなる。
状酸素とを反応して基板とにセラミックス系超伝導体薄
膜を作製するためには、上記のように供給される各成分
元素、および原子状酸素の分子密度が各々３．２２ＸＩ
ＯＩ３個／ ｃｍ３（３００Ｋ）以下になるように基板
上に供給することが必要であり１分子密度は好ましくは
３．２２ＸＩＯＩ２個／ ｃｍ３（３００Ｋ）以下、さ
らに好ましくは３．２２ＸＩＯＩ ’個／ ｃｍ３（３
００Ｋ）以下である。分子密度が大きくなると２分子線
あるいは原子線とならないため、得られる超伝導体薄膜
の結晶性が悪くなるため好ましいものではなくなる。
本発明ではセラミックス系超伝導体薄膜を構成する各成
分、原子状酸素を、同時にあるいは交互に基板上に供給
することにより、膜厚や結晶性を制御しながらＭｉ伝導
体薄膜を作製することができる。
分、原子状酸素を、同時にあるいは交互に基板上に供給
することにより、膜厚や結晶性を制御しながらＭｉ伝導
体薄膜を作製することができる。
また２本発明のもう一つの方法とし′Ｃは、基板面に紫
外線を照射しながらセラミックス系超伝導材料を構成す
る各成分、および紫外線により分解する化合物を分子線
あるいは原子線として基板上に供給し基板面近傍で原子
状酸素を発生させることにより、セラミックス系超伝導
体薄膜を作製する方法がある。この場合も、前述の、よ
うな作製条件を適用することができる。さらに、化合物
分解の効率を向上するために基板の温度を１００℃以上
、さらには２００℃以上にすることが好ましい。
外線を照射しながらセラミックス系超伝導材料を構成す
る各成分、および紫外線により分解する化合物を分子線
あるいは原子線として基板上に供給し基板面近傍で原子
状酸素を発生させることにより、セラミックス系超伝導
体薄膜を作製する方法がある。この場合も、前述の、よ
うな作製条件を適用することができる。さらに、化合物
分解の効率を向上するために基板の温度を１００℃以上
、さらには２００℃以上にすることが好ましい。
本発明において使用することができる基板については、
マグネシア、アルミナ、サファイア。
マグネシア、アルミナ、サファイア。
ジルコニア、チタン酸ストロンチウム、窒化アルミニウ
ムなとのセラミックス、ＧａＡｓ。
ムなとのセラミックス、ＧａＡｓ。
Ｔ ｎ Ａ ｓ、 Ｉ ｎ Ｐ、 Ｇ ａ Ｐ、
Ｉ ｎ Ｓ ｂ。
Ｉ ｎ Ｓ ｂ。
ＧａＳｂ、Ｓ ｉ＋ ＺｎＯ，Ｉ ｎａｏ３等の半導
体基板＋ Ａｕ＋ Ａｇ、 Ｐｔ、 Ｃｕ＋
Ｐｄ＋ Ｒｈ。
体基板＋ Ａｕ＋ Ａｇ、 Ｐｔ、 Ｃｕ＋
Ｐｄ＋ Ｒｈ。
Ｉｒ等の金属を挙げることができる。基板の温度を変え
ることにより薄膜の成長速度や結晶性を制御しすること
もできろ。
ることにより薄膜の成長速度や結晶性を制御しすること
もできろ。
また２本発明の方法によって得られるセラミックス系超
伝導体薄膜を、さらに欠陥の少ない７１［膜とするため
に、アニールすることも好ましいものとなる。アニール
の条付は、酸素雰囲気中、酸素プラズマ中、あるいは原
子状酸素中で加熱することにより行うことができるが、
なかでも原子状酸素中では６００℃以下の低温でアニー
ルを行うことができるため好ましいものとなる。
伝導体薄膜を、さらに欠陥の少ない７１［膜とするため
に、アニールすることも好ましいものとなる。アニール
の条付は、酸素雰囲気中、酸素プラズマ中、あるいは原
子状酸素中で加熱することにより行うことができるが、
なかでも原子状酸素中では６００℃以下の低温でアニー
ルを行うことができるため好ましいものとなる。
本発明のセラミックス系超伝導材料の製造方法は、低温
の処理プロセスであり、再現性良く大きなＪｃを有する
超伝導材料を提供するものである。しかも９本製造方法
は基板上に結晶性の良いセラミックス系超伝導体ＫＡ膜
を作製する方法として適している。
の処理プロセスであり、再現性良く大きなＪｃを有する
超伝導材料を提供するものである。しかも９本製造方法
は基板上に結晶性の良いセラミックス系超伝導体ＫＡ膜
を作製する方法として適している。
［実施例］
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
実施例 １
第１図は本発明の一実施例を示すもので、実験装置の概
略図である。図中、ｌは高真空容器。
略図である。図中、ｌは高真空容器。
２−１〜２−３はクヌードセンセル、３は電子線蒸発源
、４は原子状酸素を供給する線源。
、４は原子状酸素を供給する線源。
５−１と５−２は紫外線照射装置、６は基板。
７は基板ホルダー、８は基板加熱ヒーター ９は各線源
供給口近くに設置されたシャッター１０は膜厚モニター
、１１はガスの流量制御装置、 １２は一酸化二窒素
あるいは二酸化塩素等のガスボンベを示す。なお、実際
には ＲＨＥＥＤパターン測定装置、排気用ポンプ。
供給口近くに設置されたシャッター１０は膜厚モニター
、１１はガスの流量制御装置、 １２は一酸化二窒素
あるいは二酸化塩素等のガスボンベを示す。なお、実際
には ＲＨＥＥＤパターン測定装置、排気用ポンプ。
質量分析系、基板搬送装置等があるが、ここでは省略し
ている。
ている。
高真空容器を２ＸｌＯ−”Ｔｏｒｒの真空に保ち、基板
６として単結晶チタン酸ストロンチウム（１００）を用
い基板加熱ヒーター８により５００’Ｃに加熱した。ク
ヌードセンセル２−１に銅。
６として単結晶チタン酸ストロンチウム（１００）を用
い基板加熱ヒーター８により５００’Ｃに加熱した。ク
ヌードセンセル２−１に銅。
２−２にバリウム金属を供給しセルの加熱温度を調節す
ることにより、また電子線蒸発源３にイツトリウム金属
を供給し電子銃の出方を調節して電子線を照射すること
により９分子密度が１０目個／ｃｍ３程度の分子線源と
する。ガスボンベ９には一酸化二窒素を用い、５−２の
部分で＋００Ｗの出力の重水素ランプ（放射波長１１５
〜４００ｎｍ）により一酸化二窒素を分解して原子状酸
素を線源４から基板上に供給した。シャッター９を同時
に開き、０．４μｍ／ｈｒの成膜速度で０．３７１ｍの
膜厚のセラミックス系超伝導体薄膜を作製した。得られ
た薄膜の表面は平滑であり、Ｘ線回折法（ＣｕＫａ線）
により測定しとたところ。
ることにより、また電子線蒸発源３にイツトリウム金属
を供給し電子銃の出方を調節して電子線を照射すること
により９分子密度が１０目個／ｃｍ３程度の分子線源と
する。ガスボンベ９には一酸化二窒素を用い、５−２の
部分で＋００Ｗの出力の重水素ランプ（放射波長１１５
〜４００ｎｍ）により一酸化二窒素を分解して原子状酸
素を線源４から基板上に供給した。シャッター９を同時
に開き、０．４μｍ／ｈｒの成膜速度で０．３７１ｍの
膜厚のセラミックス系超伝導体薄膜を作製した。得られ
た薄膜の表面は平滑であり、Ｘ線回折法（ＣｕＫａ線）
により測定しとたところ。
Ｙ＋Ｂａ２Ｃｕ３０ｘ構造を有い （ｏ ＋ ｏ ｒ
ｎ ）面の回折強度が強いため、結晶軸（Ｃ軸）が基板
面に垂直に配向したセラミックス系超伝導体薄膜である
ことがわかった。
ｎ ）面の回折強度が強いため、結晶軸（Ｃ軸）が基板
面に垂直に配向したセラミックス系超伝導体薄膜である
ことがわかった。
該薄膜に四端子電極を取り付け、クライオスタット中で
電気伝導度の温度依存性を測定したとろ、Ｔｃは９２に
であることがわかった。また、印加磁界ゼロにおける７
７．３ ＫでのＪｃは１．６ＸＩＯ’Ａ／ＣＩｌ＋２
であった。
電気伝導度の温度依存性を測定したとろ、Ｔｃは９２に
であることがわかった。また、印加磁界ゼロにおける７
７．３ ＫでのＪｃは１．６ＸＩＯ’Ａ／ＣＩｌ＋２
であった。
実施例 ２
実施例１で用いた装置において、クヌードセンセル２−
１にビスマス金属、２−２にストロンチウム金属、２−
３にカルシウム金属を供給しセルの加熱温度を調節する
ことにより、また電子線蒸発源３に銅を供給し電子銃の
出力を調節して電子線を照射することにより２分子密度
が１０１１個／ｃＩＩ＋３程度の分子線源とする。ガス
ボンベ９には一酸化二窒素を用い、線源４から基板上に
供給した。５−１に１００ｖの出力の重水素ランプを用
いて、基板面に照射することにより基板近傍で一酸化二
窒素を分解して原子状酸素を発生させる。
１にビスマス金属、２−２にストロンチウム金属、２−
３にカルシウム金属を供給しセルの加熱温度を調節する
ことにより、また電子線蒸発源３に銅を供給し電子銃の
出力を調節して電子線を照射することにより２分子密度
が１０１１個／ｃＩＩ＋３程度の分子線源とする。ガス
ボンベ９には一酸化二窒素を用い、線源４から基板上に
供給した。５−１に１００ｖの出力の重水素ランプを用
いて、基板面に照射することにより基板近傍で一酸化二
窒素を分解して原子状酸素を発生させる。
基板としては単結晶酸化マグネシウム（１００）を用い
て基板加熱ヒーター８により４８０℃に加熱した。
て基板加熱ヒーター８により４８０℃に加熱した。
シャッター９を同時に開き、０．３μｍ／ｈｒの成膜速
度で０．２５μｍの膜厚のセラミックス系超伝導体薄膜
を作製した。得られた薄膜の表面は平滑であり、Ｘ線回
折法（ＣｕＫａ線）により測定したところ、Ｂ ｉ ２
Ｓ ｒ ２Ｃａ２ｃ ｕ ３０１１構造を有Ｌｌ、
（０，０，ｎ）面回折強度が強いことにより。
度で０．２５μｍの膜厚のセラミックス系超伝導体薄膜
を作製した。得られた薄膜の表面は平滑であり、Ｘ線回
折法（ＣｕＫａ線）により測定したところ、Ｂ ｉ ２
Ｓ ｒ ２Ｃａ２ｃ ｕ ３０１１構造を有Ｌｌ、
（０，０，ｎ）面回折強度が強いことにより。
結晶軸（Ｃ軸）が基板面に垂直方向に配向したセラミッ
クス系超伝導体薄膜であることがわかった。
クス系超伝導体薄膜であることがわかった。
実施例１と同様の方法で電気伝導度の温度依存性を測定
したところ、Ｔｃは１０７にで、印加磁界ゼロにおける
７７．３にでのＪｃはＩｘｌＯ”Ａ／ｃｍ２であった。
したところ、Ｔｃは１０７にで、印加磁界ゼロにおける
７７．３にでのＪｃはＩｘｌＯ”Ａ／ｃｍ２であった。
実施例 ３
実施例１で用いたＲ置において、クヌードセンセルおよ
び電子線蒸発源に実施例１と同様の金属を供給した。ガ
スボンベ９には二酸化塩素を用い、５−２の部分で１５
０Ｗの出力のキセノンランプ（放射波長１８５〜２００
０ｎｍ）により二酸化塩素を分解して原子状酸素として
線源４から基板上に供給した。各線源からの分子線の分
子密度は１０口個／ ｃｍ３程度とした。
び電子線蒸発源に実施例１と同様の金属を供給した。ガ
スボンベ９には二酸化塩素を用い、５−２の部分で１５
０Ｗの出力のキセノンランプ（放射波長１８５〜２００
０ｎｍ）により二酸化塩素を分解して原子状酸素として
線源４から基板上に供給した。各線源からの分子線の分
子密度は１０口個／ ｃｍ３程度とした。
シャッター９を同時に開き、０．３μｓ／ｈｒの成膜速
度で０．２７μ−の膜厚のセラミックス系超伝導体薄膜
を作製した。得られた薄膜の表面は平滑であり、Ｘ線回
折法（ＣｕＫａ線）により測定したところ、Ｙ＋Ｂ ａ
２ｃ ｕ３０ｘ構造を有し。
度で０．２７μ−の膜厚のセラミックス系超伝導体薄膜
を作製した。得られた薄膜の表面は平滑であり、Ｘ線回
折法（ＣｕＫａ線）により測定したところ、Ｙ＋Ｂ ａ
２ｃ ｕ３０ｘ構造を有し。
（ｏ＋ｏ＋ｎ）面の回折強度が強いため、結晶軸（Ｃ軸
）が基板面に垂直に配向したセラミックス系超伝導体薄
膜であることがわかった。
）が基板面に垂直に配向したセラミックス系超伝導体薄
膜であることがわかった。
実施例１と同様の方法で電気伝導度の温度依存性を測定
したところ、Ｔｃは９２にで、印加磁界ゼロにおける７
７．３にでのＪｃは９ｘｌＯ５Ａ／ｃｍ２であった。
したところ、Ｔｃは９２にで、印加磁界ゼロにおける７
７．３にでのＪｃは９ｘｌＯ５Ａ／ｃｍ２であった。
実施例 ４
実施例１で用いた装置において、クヌードセンセル２−
１にタリウム金属、２−２にバリウム金属、２−３にカ
ルシウム金属を供給して加熱温度を調節することにより
、また電子線蒸発源３に銅を供給し電子銃の出力を調節
して電子線を照射することにより、各線源の分子密度が
１０目個／ｃｏ３程度の分子線源とする。ガスボンベ９
には一酸化二窒素を用い、線Ｒ４から基板上に供給した
。５−１に１００−の出力の重水素ランプを用いて、基
板面に照射することにより基板近傍で一酸化二窒素を分
解して原子状酸素を発生させる。
１にタリウム金属、２−２にバリウム金属、２−３にカ
ルシウム金属を供給して加熱温度を調節することにより
、また電子線蒸発源３に銅を供給し電子銃の出力を調節
して電子線を照射することにより、各線源の分子密度が
１０目個／ｃｏ３程度の分子線源とする。ガスボンベ９
には一酸化二窒素を用い、線Ｒ４から基板上に供給した
。５−１に１００−の出力の重水素ランプを用いて、基
板面に照射することにより基板近傍で一酸化二窒素を分
解して原子状酸素を発生させる。
基板としては単結晶酸化マグネシウム（＋００）を用い
て基板加熱ヒーター８により４５０℃に加熱した。
て基板加熱ヒーター８により４５０℃に加熱した。
シャッター９を同時に開き、 ０．２５μｍ／ｈｒの
成膜速度で０．２５μｍの膜厚のセラミックス系超伝導
体薄膜を作製した。得られた薄膜の表面は平滑であり、
Ｘ線回折法（ＣｕＫａ線）により測定したところ、Ｔ
Ｉ Ｂ ＆２Ｃａ２ｃ Ｌ１３０Ｘ構造を有し、 （
０，０，ｎ）面回折強度が強いことにより。
成膜速度で０．２５μｍの膜厚のセラミックス系超伝導
体薄膜を作製した。得られた薄膜の表面は平滑であり、
Ｘ線回折法（ＣｕＫａ線）により測定したところ、Ｔ
Ｉ Ｂ ＆２Ｃａ２ｃ Ｌ１３０Ｘ構造を有し、 （
０，０，ｎ）面回折強度が強いことにより。
結晶軸（Ｃ軸）が基板面に垂直方向に配向したセラミッ
クス系超伝導体薄膜であることがわかった。
クス系超伝導体薄膜であることがわかった。
実施例１と同様の方法で電気伝導度の温度依存性を測定
したところ、Ｔｃは１１４にで、印加磁界ゼロにおける
７ ７．３ ＫでのＪｃは１．３ｘｌＯ’Ａ／ｃｍ２で
あった。
したところ、Ｔｃは１１４にで、印加磁界ゼロにおける
７ ７．３ ＫでのＪｃは１．３ｘｌＯ’Ａ／ｃｍ２で
あった。
実施例 ５
実施例１において、原子状酸素線源のシャッターを開け
ておき、クヌードセンセルのシャッターをイツトリウム
金属、バリウム金属、ｆＩの順に繰り返し開ける方法に
よりｏ、３５μｒａ ／ ＩＴ ｒの成膜速度で０．２
８μｍ膜厚のセラミックス系超伝導体薄膜を作製した。
ておき、クヌードセンセルのシャッターをイツトリウム
金属、バリウム金属、ｆＩの順に繰り返し開ける方法に
よりｏ、３５μｒａ ／ ＩＴ ｒの成膜速度で０．２
８μｍ膜厚のセラミックス系超伝導体薄膜を作製した。
得られた薄膜の表面は平滑であり、ＲＨＥＥＤパターン
の測定は薄膜の結晶性が良好なこと、またＸ線回折法 （ＣＩ３ Ｋα線）により測定したところ。
の測定は薄膜の結晶性が良好なこと、またＸ線回折法 （ＣＩ３ Ｋα線）により測定したところ。
Ｙ ｒ Ｂ ＆ ２ Ｃｕ ｓ ＯＸ構造を有しくｏ＋
ｏ＋ｎ）面回折強度が強いことにより、結晶軸（Ｃ軸）
が基板面に垂直方向に配向したセラミックス系超伝導体
薄膜であることがわかった。
ｏ＋ｎ）面回折強度が強いことにより、結晶軸（Ｃ軸）
が基板面に垂直方向に配向したセラミックス系超伝導体
薄膜であることがわかった。
実施例１と同様の方法で電気伝導度の温度依存性を測定
したところ、Ｔｃは９１にで、印加磁界ゼロにおける７
７．３にでのＪｃは２．２ｘｌＯ’Ａ／ｃｍ２であった
。
したところ、Ｔｃは９１にで、印加磁界ゼロにおける７
７．３にでのＪｃは２．２ｘｌＯ’Ａ／ｃｍ２であった
。
実施例 ６
イツトリウム金属、バリウム金属、および銅をターゲッ
トとして用い、単結晶チタン酸ストロンチウム（＋００
）を基板とした。雰囲気として一酸化二窒素の圧力を１
ｍＴｏｒｒとして、実施例１で用いた重水素ランプを用
いて４５０℃に加熱された基板面に照射しなからマグネ
トロンスパッタリング法によって成膜し、膜厚０．４３
μｍの薄膜を得た。
トとして用い、単結晶チタン酸ストロンチウム（＋００
）を基板とした。雰囲気として一酸化二窒素の圧力を１
ｍＴｏｒｒとして、実施例１で用いた重水素ランプを用
いて４５０℃に加熱された基板面に照射しなからマグネ
トロンスパッタリング法によって成膜し、膜厚０．４３
μｍの薄膜を得た。
Ｘ線回折法（ＣｕＫａ線）により測定したところ、ＹＩ
Ｂ ａ２ｃｕ ３ｏｚ構造を有しく０，０．ｎ）面回折
強度が強いことにより、結晶軸（Ｃ軸）が基板面に垂直
方向に配向したセラミックス系超伝導体薄膜であること
がわかった。
Ｂ ａ２ｃｕ ３ｏｚ構造を有しく０，０．ｎ）面回折
強度が強いことにより、結晶軸（Ｃ軸）が基板面に垂直
方向に配向したセラミックス系超伝導体薄膜であること
がわかった。
実施例１と同様の方法で電気伝導度の温度依存性を測定
したところ、Ｔｃは９０にで、印加磁界ゼロにおける７
７．３にでのＪｃは？、５ｘｌＯ５Ａ／ｃ＋ａ２であっ
た。
したところ、Ｔｃは９０にで、印加磁界ゼロにおける７
７．３にでのＪｃは？、５ｘｌＯ５Ａ／ｃ＋ａ２であっ
た。
［発明の効果コ
以上説明したように２本発明のセラミックス系超伝導材
料の製造方法は、低温プロセスでＴｃが高＜Ｊｃの大き
なセラミ・ンクス系超伝導薄膜を得ることができ、特に
結晶性および配向性に優れた薄膜を低温プロセスで提供
するすることができるため、産業上極めて有用なもので
ある。本発明の方法により製造されたセラミックス系超
伝導材料は、エレクトロニクス部品やエレクトロニクス
デバイス等への応用に適したものである。
料の製造方法は、低温プロセスでＴｃが高＜Ｊｃの大き
なセラミ・ンクス系超伝導薄膜を得ることができ、特に
結晶性および配向性に優れた薄膜を低温プロセスで提供
するすることができるため、産業上極めて有用なもので
ある。本発明の方法により製造されたセラミックス系超
伝導材料は、エレクトロニクス部品やエレクトロニクス
デバイス等への応用に適したものである。
第１図は本発明の一実施例を示す装置の概略図である。
図面において。
１は高真空容器。
２−１．２−２．２−３はクヌードセンセル。
３電子線蒸発源。
４は原子状酸素を供給する線源。
５−１と５−２は紫外線照射装置。
６は基板。
７は基板ホルダー
８は基板加熱ヒーター
９はシャッター
１０は膜厚モニター
１１はガスの流量制御装置。
１２はガスボンベ
をそれぞれ示す。
特許社願人
旭化滅工業材式会１１゜
Claims (5)
- （１）組成が一般式Ａ＿ＸＢ＿ＹＣｕＯ＿Ｚ（ただし、
ＡはＬａ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、ＢｉあるいはＴ
ｉから選ばれた少なくとも一種類の金属、ＢはＭｇ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、あるいはＢａから選ばれた少なくとも一種類
の金属）において ０．１≦Ｘ≦３．０ ０．１５≦Ｙ≦３．０ - ２．０≦Ｚ≦４．０ であり、酸素が主として原子状酸素として供給されるこ
とを特徴とするセラミックス系超伝導材料の製造方法。 （２）一酸化二窒素、あるいは二酸化塩素を分解するこ
とにより発生する原子状酸素を用いることを特徴とする
請求項１記載のセラミックス系超伝導材料の製造方法。 - （３）高真空中において、セラミックス系超伝導材料を
構成する各成分元素および原子状酸素を基板上に分子線
あるいは原子線として供給することを特徴とする請求項
１あるいは請求項２記載のセラミックス系超伝導材料の
製造方法。 - （４）紫外線を照射することにより一酸化二窒素、ある
いは二酸化塩素を分解する請求項２記載のセラミックス
系超伝導材料の製造方法。 - （５）超高真空中において、紫外線を基板面に照射しな
がらセラミックス系超伝導材料を構成する各成分元素お
よび一酸化二窒素、あるいは二酸化塩素を分子線あるい
は原子線として基板上に供給することを特徴とする請求
項２記載のセラミックス系超伝導材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63285906A JPH02133316A (ja) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | 超伝導材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63285906A JPH02133316A (ja) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | 超伝導材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02133316A true JPH02133316A (ja) | 1990-05-22 |
Family
ID=17697550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63285906A Pending JPH02133316A (ja) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | 超伝導材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02133316A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03295896A (ja) * | 1990-04-13 | 1991-12-26 | Tokyo Inst Of Technol | 分子線エピタキシー法による酸化物超伝導体薄膜の製造方法 |
-
1988
- 1988-11-14 JP JP63285906A patent/JPH02133316A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03295896A (ja) * | 1990-04-13 | 1991-12-26 | Tokyo Inst Of Technol | 分子線エピタキシー法による酸化物超伝導体薄膜の製造方法 |
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