JPH02141567A - 高温度超伝導体の薄層製造方法 - Google Patents
高温度超伝導体の薄層製造方法Info
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- JPH02141567A JPH02141567A JP1256913A JP25691389A JPH02141567A JP H02141567 A JPH02141567 A JP H02141567A JP 1256913 A JP1256913 A JP 1256913A JP 25691389 A JP25691389 A JP 25691389A JP H02141567 A JPH02141567 A JP H02141567A
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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、プラズマ活性化された物理的蒸着法による
高温度超伝導体の薄層製造方法に関する。更にこの発明
は薄層製造のために用いられる陰極に関する。
高温度超伝導体の薄層製造方法に関する。更にこの発明
は薄層製造のために用いられる陰極に関する。
［従来の技術］
頭記の方法において陰極法で材料が陰極から運び去られ
て基板上に析出され、超伝導に適した構造と酸素化学量
とが熱処理により調整されることが知られている。
て基板上に析出され、超伝導に適した構造と酸素化学量
とが熱処理により調整されることが知られている。
大きい電流容量を有する高温度超伝導体を実現するため
には、現在の知見によればセラミック材料は微細構造の
所定の優先方向に置かれなければならない。従来気相を
介する析出法だけにより、この種の配列を有する薄層の
製造が達成されている。その際基板として主としては二
酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化マグネシウム（Ｍ
ｇＯ） 、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ０３）及
び適合する熱膨張係数と格子構造とを備えたその他の材
料が用いられている。これらの基板材料の相応に方向づ
けられた単結晶表面上に高温度超伝導体材料のエピタキ
シアル成長を行うことができる。
には、現在の知見によればセラミック材料は微細構造の
所定の優先方向に置かれなければならない。従来気相を
介する析出法だけにより、この種の配列を有する薄層の
製造が達成されている。その際基板として主としては二
酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化マグネシウム（Ｍ
ｇＯ） 、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ０３）及
び適合する熱膨張係数と格子構造とを備えたその他の材
料が用いられている。これらの基板材料の相応に方向づ
けられた単結晶表面上に高温度超伝導体材料のエピタキ
シアル成長を行うことができる。
例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０又はＢ１−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０又はＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０（いずれも化学量
の表示無し）のような種々の従来知られた高温度超伝導
体材料の優先方向を有するかかる薄層の製造は従来、一
方では例えば直流電圧法又は高周波法又はマグネトロン
法による焼結された高温度超伝導体ターゲットの陰極ス
パッタリングによるような物理的蒸着法で行われた。他
方では分離されたるつぼから酸素雰囲気中へ個々の元素
を蒸発させること、及びエキシマレーザパルスにより高
温度超伝導体ターゲットから蒸発させることによっても
、優先方向を有し電流容量の大きい層の製造が行われた
。
−０又はＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０（いずれも化学量
の表示無し）のような種々の従来知られた高温度超伝導
体材料の優先方向を有するかかる薄層の製造は従来、一
方では例えば直流電圧法又は高周波法又はマグネトロン
法による焼結された高温度超伝導体ターゲットの陰極ス
パッタリングによるような物理的蒸着法で行われた。他
方では分離されたるつぼから酸素雰囲気中へ個々の元素
を蒸発させること、及びエキシマレーザパルスにより高
温度超伝導体ターゲットから蒸発させることによっても
、優先方向を有し電流容量の大きい層の製造が行われた
。
方向性材料の製造を経済的に負担可能な出費にとどめる
には、十分に大きい成長速度が重要な前提条件である。
には、十分に大きい成長速度が重要な前提条件である。
成長速度は従来の物理的蒸着法の場合にはマイクロエレ
クトロニクスにおける特殊な用途だけが問題となるほど
小さい。レーザ蒸着の場合にだけ実際に要求されるよう
な成長速度が達成されるにすぎない。
クトロニクスにおける特殊な用途だけが問題となるほど
小さい。レーザ蒸着の場合にだけ実際に要求されるよう
な成長速度が達成されるにすぎない。
［発明が解決しようとする課題］
この発明の課題は、レーザ蒸着の場合のような大きい成
長速度が達成される高温度超伝導体層の新しい製造方法
を提供することにある。更にその際使用される有利な陰
極を提供しようとするものである。
長速度が達成される高温度超伝導体層の新しい製造方法
を提供することにある。更にその際使用される有利な陰
極を提供しようとするものである。
［課題を解決するための手段］
この課題はこの発明に基づき、アーク足点が不規則に又
は制御されて陰極表面上を移動するアーク蒸着法が用い
られることにより解決される。
は制御されて陰極表面上を移動するアーク蒸着法が用い
られることにより解決される。
アーク蒸着に際しては高温度超伝導体の金属成分の種々
の合金又は混合物から成る少なくとも二つの陰極がそれ
ぞれアークにより活性化されて蒸発し、種々の合金から
蒸発した材料が一緒に基板上に析出され、その際アーク
蒸着工程が所定の酸素分圧の酸素雰囲気のもとに反応的
に行われるのが有利である。
の合金又は混合物から成る少なくとも二つの陰極がそれ
ぞれアークにより活性化されて蒸発し、種々の合金から
蒸発した材料が一緒に基板上に析出され、その際アーク
蒸着工程が所定の酸素分圧の酸素雰囲気のもとに反応的
に行われるのが有利である。
従ってこの発明によれば、酸化物高温度超伝導体の薄層
を製造するために原料元素の合金を出発点とすることが
できる。その際典型的な原料合金は例えばＹ−Ｂａ−Ｃ
ｕ−０層の製造のための二成分系Ｂａ−Ｃｕ及びＹ−Ｃ
ｕである。同じく二成分系Ｂ１−Ｓｒ又はＣｕ−Ｃａあ
るいは三成分系Ｂ１−Ｃｕ−８ｒ又はＢｉ−Ｇｕ−Ｇａ
をＢ１−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０層の製造のために用いる
ことができる。それと同様にＴＩ−Ｂａ−Ｇａ−Ｇｕ−
０層の製造のために二成分系Ｔｌ−Ｂａ及びＣｕ−Ｃａ
又は三成分系Ｔｌ−Ｃｕ−Ｂａ及びＴｌ−Ｃｕ−Ｃａを
出発点とすることができる。
を製造するために原料元素の合金を出発点とすることが
できる。その際典型的な原料合金は例えばＹ−Ｂａ−Ｃ
ｕ−０層の製造のための二成分系Ｂａ−Ｃｕ及びＹ−Ｃ
ｕである。同じく二成分系Ｂ１−Ｓｒ又はＣｕ−Ｃａあ
るいは三成分系Ｂ１−Ｃｕ−８ｒ又はＢｉ−Ｇｕ−Ｇａ
をＢ１−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０層の製造のために用いる
ことができる。それと同様にＴＩ−Ｂａ−Ｇａ−Ｇｕ−
０層の製造のために二成分系Ｔｌ−Ｂａ及びＣｕ−Ｃａ
又は三成分系Ｔｌ−Ｃｕ−Ｂａ及びＴｌ−Ｃｕ−Ｃａを
出発点とすることができる。
この発明によれば、 Ｙ−Ｈａ−Ｃｕ−０層の製造のた
めにイツトリウム・銅から成る陰極が４０：ＥｌＯない
し８Ｇ＝４０の組成を有し、バリウム・銅から成る陰極
が４０：６０ないし７０：３０の組成を有する。両合金
陰極はそれぞれ５Ｑ：５０の組成を有するのが有利であ
る。
めにイツトリウム・銅から成る陰極が４０：ＥｌＯない
し８Ｇ＝４０の組成を有し、バリウム・銅から成る陰極
が４０：６０ないし７０：３０の組成を有する。両合金
陰極はそれぞれ５Ｑ：５０の組成を有するのが有利であ
る。
Ｂ１−Ｓｒ−Ｇａ−Ｃｕ層の製造のためにビスマス会ス
トロンチウムから成る陰極は４０：８０ないし８０：４
０の組成を有し、銅・カルシウムから成る陰極は８０：
２０ないし５０：５０の組成を有するａ Ｂ１−Ｓｒ合
金陰極は５０：５０の組成を有すると有利であり、また
Ｇｕ−Ｃａ合金陰極は８６：３４の組成を有すると有利
である。これに対してビスマス・銅・ストロンチウムか
ら成る第１の陰極とビスマス・銅・カルシウムから成る
第２の陰極とを用いるときは、両合金陰極は１５ニア０
：１５ないし３０：４０：３０、望ましくは２５：５０
：２５の組成を有する。その際ビスマスを含む合金陰極
ではビスマスの一部をそれぞれ鉛により置き替えること
もできる。
トロンチウムから成る陰極は４０：８０ないし８０：４
０の組成を有し、銅・カルシウムから成る陰極は８０：
２０ないし５０：５０の組成を有するａ Ｂ１−Ｓｒ合
金陰極は５０：５０の組成を有すると有利であり、また
Ｇｕ−Ｃａ合金陰極は８６：３４の組成を有すると有利
である。これに対してビスマス・銅・ストロンチウムか
ら成る第１の陰極とビスマス・銅・カルシウムから成る
第２の陰極とを用いるときは、両合金陰極は１５ニア０
：１５ないし３０：４０：３０、望ましくは２５：５０
：２５の組成を有する。その際ビスマスを含む合金陰極
ではビスマスの一部をそれぞれ鉛により置き替えること
もできる。
場合によっては最後に述べた二つの高温度超伝導体層の
製造のために三つの陰極を蒸発源として用いることがで
きる。その際個々の陰極の組成は常に、合成しようとす
る高温度超伝導体化合物のすべての金属が全体の中に含
まれ、蒸発源電流の正しい選択により層中の個々の元素
の必要な化学量を調整できるように選択されるべきであ
る。
製造のために三つの陰極を蒸発源として用いることがで
きる。その際個々の陰極の組成は常に、合成しようとす
る高温度超伝導体化合物のすべての金属が全体の中に含
まれ、蒸発源電流の正しい選択により層中の個々の元素
の必要な化学量を調整できるように選択されるべきであ
る。
その際あらゆる場合において、合金陰極は特にイツトリ
ウム及びバリウムのような非常に反応しやすい金属より
も容易に取り扱うことができるので有利である。
ウム及びバリウムのような非常に反応しやすい金属より
も容易に取り扱うことができるので有利である。
この発明の場合には、周知のように層の熱処理が空気又
は酸素のもとで本来の蒸着工程に続いて行われるように
、温度を管理することができる。
は酸素のもとで本来の蒸着工程に続いて行われるように
、温度を管理することができる。
基板は既に蒸着工程中にも相応に高い温度に置くことが
できる。更に基板には蒸着工程中に可変吸引電圧を印加
することができる。
できる。更に基板には蒸着工程中に可変吸引電圧を印加
することができる。
陰極によるアーク蒸着工程は従来上として機能的な超硬
物質層による加工物の被覆のために用いられている。こ
れに対しては専門誌の論文を参照されたい（例えば「シ
ン ソリッド フィルムズ（Ｔｈｉｎ ５ｏｌｉｄ Ｆ
ｉｌｍｓ） Ｊ第１５３号（１９８７年）、第６７〜７
４ページ及びＣＩＲＰ会誌、第３７／１巻、１９６６年
参照）。アーク蒸着法のための蒸発源としては純粋な金
属又は合金が使用可能である。この場合高い電力密度の
ために常に大きい成長速度が得られるので有利である。
物質層による加工物の被覆のために用いられている。こ
れに対しては専門誌の論文を参照されたい（例えば「シ
ン ソリッド フィルムズ（Ｔｈｉｎ ５ｏｌｉｄ Ｆ
ｉｌｍｓ） Ｊ第１５３号（１９８７年）、第６７〜７
４ページ及びＣＩＲＰ会誌、第３７／１巻、１９６６年
参照）。アーク蒸着法のための蒸発源としては純粋な金
属又は合金が使用可能である。この場合高い電力密度の
ために常に大きい成長速度が得られるので有利である。
［実施例］
Ｏ
次にこの発明に基づく製造方法とこの方法に使用される
陰極との複数の実施例により、この発明の詳細な説明す
る。
陰極との複数の実施例により、この発明の詳細な説明す
る。
第１図には、図示されていない真空ポンプに通じる大口
径の排気口２と反応ガスを供給するための小口径の吸気
口３とを有する金属の真空容器ｌが示され、吸気口３に
より例えば所定の酸素分圧を設定することができる。排
気口２と吸気口３とはそれぞれ相応の弁４又は５を有し
、その際特に弁５は絞り弁として構成されている。
径の排気口２と反応ガスを供給するための小口径の吸気
口３とを有する金属の真空容器ｌが示され、吸気口３に
より例えば所定の酸素分圧を設定することができる。排
気口２と吸気口３とはそれぞれ相応の弁４又は５を有し
、その際特に弁５は絞り弁として構成されている。
真空容器１の金属壁には異なる材料特に合金から成る二
つの陰極２０．３０がそれぞれ絶縁されて相対向するよ
うに組み込まれている。各陰極２０．３０は真空容器１
の金属ケースに対し負電位に置かれ、この負電位は電圧
源２１又は３１により−１５〜−４０Ｖに設定可能であ
る。それにより真空容器ｌの金属壁が陽極となり、その
際陽極と合金陰極との間にそれぞれアークが発生し、こ
のアークは周知のように点弧電極により点弧される。ア
ークは陰極の構造に応じて不規則に又は制御されて陰極
表面上を移動し、合金材料上に一つ又は複数の足点な形
成するので、これらの足点では材料が活性化されて蒸発
する。陰極の一個所でのアーク足点の短い滞留時間とア
ークの高いエネルギー密度とにより、それぞれ極少量の
材料が瞬時に蒸発する。
つの陰極２０．３０がそれぞれ絶縁されて相対向するよ
うに組み込まれている。各陰極２０．３０は真空容器１
の金属ケースに対し負電位に置かれ、この負電位は電圧
源２１又は３１により−１５〜−４０Ｖに設定可能であ
る。それにより真空容器ｌの金属壁が陽極となり、その
際陽極と合金陰極との間にそれぞれアークが発生し、こ
のアークは周知のように点弧電極により点弧される。ア
ークは陰極の構造に応じて不規則に又は制御されて陰極
表面上を移動し、合金材料上に一つ又は複数の足点な形
成するので、これらの足点では材料が活性化されて蒸発
する。陰極の一個所でのアーク足点の短い滞留時間とア
ークの高いエネルギー密度とにより、それぞれ極少量の
材料が瞬時に蒸発する。
両陰極２０と３０との間に対称に配置されて基板１０が
回転台７の支持体６上に置かれる。
回転台７の支持体６上に置かれる。
回転台７は真空容器１を貫く回転ブッシング８を有する
。基板１０には電圧源１１を介して０〜１００ＯＶの負
のバイアス電圧を印加することができる。
。基板１０には電圧源１１を介して０〜１００ＯＶの負
のバイアス電圧を印加することができる。
合金陰極がそれぞれアークにより活性化されて蒸発する
と、基板ｌＯに向かう方向への二つの粒子流が発生する
。両粒子流が基板１０に一様に供給されるために基板台
７が回転させられる。これに対する変形案として、回転
しないでも二つ以上の粒子流を同時に基板ｌＯに向ける
ことができるように、複数の陰極を備えた真空容器を構
成することもできる。
と、基板ｌＯに向かう方向への二つの粒子流が発生する
。両粒子流が基板１０に一様に供給されるために基板台
７が回転させられる。これに対する変形案として、回転
しないでも二つ以上の粒子流を同時に基板ｌＯに向ける
ことができるように、複数の陰極を備えた真空容器を構
成することもできる。
基板支持体６には基板ｌＯのための加熱装置を付設する
ことができ、この加熱装置により基板１０を設定可能な
温度に加熱することができる。
ことができ、この加熱装置により基板１０を設定可能な
温度に加熱することができる。
第１図に示されていないかかる加熱装置は特に放射熱源
として働く。
として働く。
第１図に示された装置の場合に三つ以上の陰極を設ける
こともできる。従って異なる蒸発源を異なる濃度に設定
することができ、その際粒子流を陰極に印加された電圧
により変更することができる。更に真空引きの後に反応
ガスを真空容器１の中に導入することができるので、蒸
着が反応的に行われる。特に所定の目的に対しては予め
設定可能な酸素分圧が望ましい。
こともできる。従って異なる蒸発源を異なる濃度に設定
することができ、その際粒子流を陰極に印加された電圧
により変更することができる。更に真空引きの後に反応
ガスを真空容器１の中に導入することができるので、蒸
着が反応的に行われる。特に所定の目的に対しては予め
設定可能な酸素分圧が望ましい。
第１図に示す装置では、相応の組成の合金陰極と蒸着の
際の適当な周囲条件とが選択されると。
際の適当な周囲条件とが選択されると。
基板ｌＯ上に高温度超伝導体の薄層を析出することがで
きる。液体窒素の沸点（７７Ｋ）を超える臨界温度を有
する高温度超伝導体は、現在イツトリウムベース、ビス
マスベース及びタリウムベースについて知られており、
例として第１表にその相応の化学量と共にまとめられて
いる。
きる。液体窒素の沸点（７７Ｋ）を超える臨界温度を有
する高温度超伝導体は、現在イツトリウムベース、ビス
マスベース及びタリウムベースについて知られており、
例として第１表にその相応の化学量と共にまとめられて
いる。
例１では化学量ＹＢａ２ Ｃｕ３０７−δの超伝導相を
得るために、バリウム・銅から成る一方の陰極とイツト
リウム・銅から成る他方の陰極とを備えた二つの合金陰
極を選択すべきであることが分かる。高温度超伝導体が
それぞれ少なくとも四つの金属成分を有する別の例の場
合には、合金陰極の数と種類とに対する種々の可能性が
考えられ、その際三つの陰極を有効に用いることができ
る。
得るために、バリウム・銅から成る一方の陰極とイツト
リウム・銅から成る他方の陰極とを備えた二つの合金陰
極を選択すべきであることが分かる。高温度超伝導体が
それぞれ少なくとも四つの金属成分を有する別の例の場
合には、合金陰極の数と種類とに対する種々の可能性が
考えられ、その際三つの陰極を有効に用いることができ
る。
この発明の根拠となっている研究の範囲で例１が詳細に
調査された。その際ＹＣｕから成る合金陰極に対して５
０：５０の質量比の濃度が選ばれ、ＢａＣｕから成る合
金陰極に対してＥ１４：３Ｂの質量比の濃度が選ばれた
。
調査された。その際ＹＣｕから成る合金陰極に対して５
０：５０の質量比の濃度が選ばれ、ＢａＣｕから成る合
金陰極に対してＥ１４：３Ｂの質量比の濃度が選ばれた
。
第１図に示す装置では２Ｐａの酸素分圧を有する酸素雰
囲気のもとで作業が行われた。蒸発源電流の選択が正し
い場合に、交互に両蒸発源の方に向く基板ｌＯ上に高温
度超伝導体層が生じ、この層が続いて補助的に酸素のも
とで９００℃の温度で熱処理された。変形案として加熱
された基板上に析出する場合には、既に酸素雰囲気中で
の冷却時に高温度超伝導体に適した化学量の調節のため
に必要な酸素を取り入れることができる。
囲気のもとで作業が行われた。蒸発源電流の選択が正し
い場合に、交互に両蒸発源の方に向く基板ｌＯ上に高温
度超伝導体層が生じ、この層が続いて補助的に酸素のも
とで９００℃の温度で熱処理された。変形案として加熱
された基板上に析出する場合には、既に酸素雰囲気中で
の冷却時に高温度超伝導体に適した化学量の調節のため
に必要な酸素を取り入れることができる。
酸化ジルコニウム上に１−１．５ｇｍの厚さの優先方向
を有する層が作られた。アーク蒸着の際の高いエネルギ
ー密度に基づき１〜２ｎｍ毎秒の大きさの成長速度が得
られるので、前記の層厚を１時間未満例えば３０分で製
造することができる。この超伝導層はＴｃ＝９０にの臨
界温度を有する。
を有する層が作られた。アーク蒸着の際の高いエネルギ
ー密度に基づき１〜２ｎｍ毎秒の大きさの成長速度が得
られるので、前記の層厚を１時間未満例えば３０分で製
造することができる。この超伝導層はＴｃ＝９０にの臨
界温度を有する。
一連の実験において、作られた層中の合金成分の濃度に
対する蒸発源電流の影響が調査されたが、これは第２図
及び第３図のグラフに示されている。これらのグラフは
作られた高温度超伝導体層についての誘導結合プラズマ
解析の結果に基づくものであり、その際それぞれＹＢａ
２ Ｃｕ３０７−δの超伝導体の三つの金属成分イツト
リウム、バリウム及び銅のうちの二つの元素の比が、合
金陰極における電流の比の関数として示されている。
対する蒸発源電流の影響が調査されたが、これは第２図
及び第３図のグラフに示されている。これらのグラフは
作られた高温度超伝導体層についての誘導結合プラズマ
解析の結果に基づくものであり、その際それぞれＹＢａ
２ Ｃｕ３０７−δの超伝導体の三つの金属成分イツト
リウム、バリウム及び銅のうちの二つの元素の比が、合
金陰極における電流の比の関数として示されている。
第２図及び第３図では横軸上に１１対Ｉ２の比が記入さ
れ、実験的研究の際にＹＧｕ５Ｑから成る合金陰極２０
では電流をＩ＋ 中一定＝６ＯＡに保ち、ＢａＧｕ３Ｅ
ｔから成る合金陰極３０では電流Ｉ２を変化させた。縦
軸上には第２図では比Ｃｕ／Ｙ及びＢａ／Ｙが直線的に
示され、第３図では比Ｃａ／Ｂａが対数的に示されてい
る。化学量に対する目標量は横軸に対する平行線として
それぞれ記入されている。
れ、実験的研究の際にＹＧｕ５Ｑから成る合金陰極２０
では電流をＩ＋ 中一定＝６ＯＡに保ち、ＢａＧｕ３Ｅ
ｔから成る合金陰極３０では電流Ｉ２を変化させた。縦
軸上には第２図では比Ｃｕ／Ｙ及びＢａ／Ｙが直線的に
示され、第３図では比Ｃａ／Ｂａが対数的に示されてい
る。化学量に対する目標量は横軸に対する平行線として
それぞれ記入されている。
第２図において曲線３２は層の未熱処理状態における濃
度Ｃｕ：Ｙを意味し、曲線３３は層の熱処理状態におけ
る相応の濃度を意味する。曲線３４は層の未熟処理状態
における濃度Ｂａ：Ｙを意味し、曲線３５は層の熱処理
状態における相応の濃度を意味する。第３図では曲線３
７は層の未熱処理状態における濃度Ｃｕ：Ｂａを意味し
、曲線３８は層の熱処理状態における相応の濃度を意味
する。
度Ｃｕ：Ｙを意味し、曲線３３は層の熱処理状態におけ
る相応の濃度を意味する。曲線３４は層の未熟処理状態
における濃度Ｂａ：Ｙを意味し、曲線３５は層の熱処理
状態における相応の濃度を意味する。第３図では曲線３
７は層の未熱処理状態における濃度Ｃｕ：Ｂａを意味し
、曲線３８は層の熱処理状態における相応の濃度を意味
する。
研究結果の評価に基づき、両陰極の蒸発源電流１１とＩ
２との比の変化により元素比Ｙ：Ｃｕ、Ｂａ：Ｙ及びＧ
ｕ：Ｂａに関して層組成に適切に影響を与えることがで
きるということが判明している。それにより陰極組成が
適当な場合に所定の目標値を達成することができる。こ
のためにはＢａＣｕから成る第１の合金陰極における合
金組成を５０：５０まで高めるべきであることが明らか
である。
２との比の変化により元素比Ｙ：Ｃｕ、Ｂａ：Ｙ及びＧ
ｕ：Ｂａに関して層組成に適切に影響を与えることがで
きるということが判明している。それにより陰極組成が
適当な場合に所定の目標値を達成することができる。こ
のためにはＢａＣｕから成る第１の合金陰極における合
金組成を５０：５０まで高めるべきであることが明らか
である。
研究期間中に公表された一方ではビスマスをベースとし
他方ではタリウムをベースとする別の高温度超伝導体に
対しても、相応の考慮を行うことができる。その際特に
ビスマスを部分的に鉛により置き替えることができる。
他方ではタリウムをベースとする別の高温度超伝導体に
対しても、相応の考慮を行うことができる。その際特に
ビスマスを部分的に鉛により置き替えることができる。
この発明に基づく方法では材料源での電流密度が有利と
なる。それにより高温度超伝導体層に対して従来レーザ
パルス蒸着だけにより達成できたような高い成長速度を
達成することができる。
なる。それにより高温度超伝導体層に対して従来レーザ
パルス蒸着だけにより達成できたような高い成長速度を
達成することができる。
第２表はこのために高温度超伝導体層の他の製造方法と
のこの点についての比較を示す。高周波又はマグネトロ
ンを用いて行うことができる従来の陰極スパッタリング
と、一般に有利であると判断されるレーザ蒸着及びこの
発明に基づくアーク蒸着とが比較されている。
のこの点についての比較を示す。高周波又はマグネトロ
ンを用いて行うことができる従来の陰極スパッタリング
と、一般に有利であると判断されるレーザ蒸着及びこの
発明に基づくアーク蒸着とが比較されている。
第２表の初めに記載されている二つの方法の場合には蒸
発源として予め特別に製造された高温度超伝導体材料が
用いられるけれど、この発明に基づく方法の場合には金
属及び特に合金を陰極として使用することができる。ア
ーク電流の設定により高温度超伝導体層の適当な組成を
「現場で」得ることができる。
発源として予め特別に製造された高温度超伝導体材料が
用いられるけれど、この発明に基づく方法の場合には金
属及び特に合金を陰極として使用することができる。ア
ーク電流の設定により高温度超伝導体層の適当な組成を
「現場で」得ることができる。
レーザ蒸着及びアーク蒸着に対しては同じように、陰極
スパッタリングの場合よりも非常に大きい電力密度が得
られる。このことから特にアーク蒸着の場合に得られる
約１．４ｎｍ／ｓの成長速度は、パルス駆動で行われそ
れゆえにパルス周波数に関係するレーザ蒸着の場合の成
長速度より勝っているということができる。
スパッタリングの場合よりも非常に大きい電力密度が得
られる。このことから特にアーク蒸着の場合に得られる
約１．４ｎｍ／ｓの成長速度は、パルス駆動で行われそ
れゆえにパルス周波数に関係するレーザ蒸着の場合の成
長速度より勝っているということができる。
第１表： 高温度超伝導体層の製造のための種々の合金
の使用 銖土ユ Ｙ＋Ｂａ２Ｇｕ３０７−５ ＴＯ＝ ９
０ Ｋ合金陰極Ｉ ＢａＣｕ ４０：８０〜７０
：３０合金陰極２ ＹＣｕ ４０：８０〜８０
：４０性スユ Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ、、−ＩＣｕｎＯｘ ｎ＝２： Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａｌＧｕ２０ｘ Ｔ
ｃ ＝ ８０ Ｋｎ＝３： Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３
０ｘ Ｔｃ ＝ １１０ Ｋ合金陰極Ｉ
Ｂ１Ｓｒ ４０：８０〜８０：４０合金陰極２
ＣａＣｕ ２０：８０〜５０：５０又は 合金陰極Ｉ Ｂ１ＣｕＳｒ １５ニア０：１５〜３０
：４０：３０合金陰極２ Ｂ１ＣｕＣａ １５ニア０
：１５〜３０：４０：３０（Ｂｉは部分的にｐｂにより
置き替えることができる。） 九菱よ Ｔ１２Ｂａ２Ｃａｎ−１（ＥｕｎＯｙ ｎ＝２： Ｔｌ２Ｂａ２Ｃａ＋Ｇｕ２０ｙ Ｔｃ
＝ １０５ Ｋｎ＝３： Ｔｌ２Ｂａ２Ｃａ＋Ｇｕ
２０ｙ合金陰極Ｉ ＴｌＢａ 合金陰極２ ＣａＣｕ 又は 合金陰極Ｉ ＴＩＣｕＢａ Ｔｃ＝１２５に 第」−宍三一 高温度超伝導体（ＨＴＳＬ）層の製造の
ための種々の物理的蒸着法の比較
の使用 銖土ユ Ｙ＋Ｂａ２Ｇｕ３０７−５ ＴＯ＝ ９
０ Ｋ合金陰極Ｉ ＢａＣｕ ４０：８０〜７０
：３０合金陰極２ ＹＣｕ ４０：８０〜８０
：４０性スユ Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ、、−ＩＣｕｎＯｘ ｎ＝２： Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａｌＧｕ２０ｘ Ｔ
ｃ ＝ ８０ Ｋｎ＝３： Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３
０ｘ Ｔｃ ＝ １１０ Ｋ合金陰極Ｉ
Ｂ１Ｓｒ ４０：８０〜８０：４０合金陰極２
ＣａＣｕ ２０：８０〜５０：５０又は 合金陰極Ｉ Ｂ１ＣｕＳｒ １５ニア０：１５〜３０
：４０：３０合金陰極２ Ｂ１ＣｕＣａ １５ニア０
：１５〜３０：４０：３０（Ｂｉは部分的にｐｂにより
置き替えることができる。） 九菱よ Ｔ１２Ｂａ２Ｃａｎ−１（ＥｕｎＯｙ ｎ＝２： Ｔｌ２Ｂａ２Ｃａ＋Ｇｕ２０ｙ Ｔｃ
＝ １０５ Ｋｎ＝３： Ｔｌ２Ｂａ２Ｃａ＋Ｇｕ
２０ｙ合金陰極Ｉ ＴｌＢａ 合金陰極２ ＣａＣｕ 又は 合金陰極Ｉ ＴＩＣｕＢａ Ｔｃ＝１２５に 第」−宍三一 高温度超伝導体（ＨＴＳＬ）層の製造の
ための種々の物理的蒸着法の比較
第１図はこの発明に基づく製造方法に用いられる薄層製
造装置の一例の縦断面図、第２図及び第３図はそれぞれ
一連の実験で試作されたこの発明に基づく高温度超伝導
体ＹＢａ２ Ｃｕ３０７−δ薄層の二つの元素比と合金
陰極における電流比との関係をグラフで示した図である
。 ｌ・・・真空容器 ２・・・排気口 ３・・・反応ガス吸気口 ４．５・・・弁 ７・・・回転台 １０・・・基板 １１．２１．３１・・・電圧源 ２０．３０・・・陰極
造装置の一例の縦断面図、第２図及び第３図はそれぞれ
一連の実験で試作されたこの発明に基づく高温度超伝導
体ＹＢａ２ Ｃｕ３０７−δ薄層の二つの元素比と合金
陰極における電流比との関係をグラフで示した図である
。 ｌ・・・真空容器 ２・・・排気口 ３・・・反応ガス吸気口 ４．５・・・弁 ７・・・回転台 １０・・・基板 １１．２１．３１・・・電圧源 ２０．３０・・・陰極
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）陰極法で材料が陰極から基板上に析出され、超伝導
に適した構造と酸素化学量とが熱処理により調整される
高温度超伝導体の薄層を製造するためのプラズマ活性化
された物理的蒸着法において、アーク足点が不規則に又
は制御されて陰極表面上を移動するアーク蒸着法が用い
られることを特徴とする高温度超伝導体の薄層製造方法
。 ２）アーク蒸着に際して高温度超伝導体の金属成分の種
々の合金又は混合物から成る少なくとも二つの陰極がそ
れぞれアークにより活性化されて蒸発し、種々の合金か
ら蒸発した材料が一緒に基板上に析出され、その際アー
ク蒸着工程が所定の酸素分圧の酸素雰囲気のもとに反応
的に行われることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３）酸素分圧が１０＾−＾２Ｐａないし１０＾−＾１Ｐ
ａ望ましくは２×１０＾−＾２Ｐａであることを特徴と
する請求項２記載の方法。 ４）基板が望ましくは５００℃を超える温度で加熱され
ることを特徴とする請求項１記載の方法。 ５）基板が種々の合金から成る陰極の間に対称に配置さ
れて周期的に回転させられることを特徴とする請求項１
記載の方法。 ６）基板に望ましくは０〜１０００Ｖの可変吸引電圧が
印加されることを特徴とする請求項１記載の方法。 ７）Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ層の製造のために、バリウム・
銅から成る第１の陰極とイットリウム・銅から成る第２
の陰極とが用いられることを特徴とする請求項１ないし
６の一つに記載の方 法。 ８）Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ層の製造のために、ビ
スマス・ストロンチウムから成る第１の陰極と 銅・カルシウムから成る第２の陰極とが用いられること
を特徴とする請求項１ないし６の一つに記載の方法。 ９） Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ層の製造のために、
ビスマス・銅・ストロンチウム合金から成る第１の陰極
とビスマス・銅・カルシウム合金から成る第２の陰極と
が用いられることを特徴とする請求項１ないし６の一つ
に記載の方法。 １０）Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ層の製造のために、
タリウム・バリウム合金又はタリウム・銅・バリウム合
金から成る第１の陰極と銅・カルシウム合金又はタリウ
ム、銅、カルシウム合金から成る第２の陰極とが用いら
れることを特徴とする請求項１ないし６の一つに記載の
方 法。 １１）バリウム・銅から成る第１の陰極が４０：６０な
いし７０：３０望ましくは５０：５０の組成を有するこ
とを特徴とする請求項７記載の方法で使用するための陰
極。 １２）イットリウム、銅から成る第２の陰極が４０：６
０ないし６０：４０望ましくは５０：５０の組成を有す
ることを特徴とする請求項７記載の方法で使用するため
の陰極。 １３）ビスマス・ストロンチウムから成る第１の陰極が
４０：６０ないし６０：４０望ましくは５０：５０の組
成を有することを特徴とする請求項８記載の方法で使用
するための陰極。 １４）銅・カルシウムから成る第２の陰極が８０：２０
ないし５０：５０望ましくは６６：３４の組成を有する
ことを特徴とする請求項８記載の方法で使用するための
陰極。 １５）ビスマス・銅・ストロンチウムから成る第１の陰
極が１５：７０：１５ないし３０：４０：３０望ましく
は２５：５０：２５の組成を有することを特徴とする請
求項９記載の方法で使用するための陰 極。 １６）ビスマス・銅・カルシウムから成る第２の陰極が
１５：７０：１５ないし３０：４０：３０望ましくは２
５：５０：２５の組成を有することを特徴とする請求項
９記載の方法で使用するための陰極。 １７）第１の陰極及び／又は第２の陰極においてビスマ
スが部分的に鉛により置き替えられることを特徴とする
請求項１３又は１５又は １６の一つに記載の陰極。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3833132 | 1988-09-29 | ||
| DE3833132.2 | 1988-09-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02141567A true JPH02141567A (ja) | 1990-05-30 |
Family
ID=6364011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1256913A Pending JPH02141567A (ja) | 1988-09-29 | 1989-09-28 | 高温度超伝導体の薄層製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5061684A (ja) |
| EP (1) | EP0361265A1 (ja) |
| JP (1) | JPH02141567A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6749055B2 (en) | 2001-12-26 | 2004-06-15 | Daifuku Co., Ltd. | Car type conveyor |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0772338B2 (ja) * | 1990-12-25 | 1995-08-02 | 株式会社神戸製鋼所 | 真空アーク蒸着装置 |
| DE4125365C1 (ja) * | 1991-07-31 | 1992-05-21 | Multi-Arc Oberflaechentechnik Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach, De | |
| US5458086A (en) * | 1993-10-13 | 1995-10-17 | Superconductor Technologies, Inc. | Apparatus for growing metal oxides using organometallic vapor phase epitaxy |
| CH688863A5 (de) * | 1994-06-24 | 1998-04-30 | Balzers Hochvakuum | Verfahren zum Beschichten mindestens eines Werkstueckes und Anlage hierfuer. |
| JP3060876B2 (ja) * | 1995-02-15 | 2000-07-10 | 日新電機株式会社 | 金属イオン注入装置 |
| US20060073978A1 (en) * | 2003-02-06 | 2006-04-06 | Brown University | Method and apparatus for making continuous films of a single crystal material |
| CH715877A1 (de) * | 2019-02-26 | 2020-08-31 | Oerlikon Surface Solutions Ag Pfaeffikon | Vakuumkammer mit Elektrodenanordnung für eine Plasmaquelle zur Durchführung von Plasmabehandlungen. |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1217095A (en) * | 1982-09-24 | 1987-01-27 | Richard A. Stall | Method of making oxide films |
| DE3413891C2 (de) * | 1984-04-12 | 1987-01-08 | Horst Dipl.-Phys. Dr. 4270 Dorsten Ehrich | Verfahren und Vorrichtung zur Materialverdampfung in einem Vakuumbehälter |
| US4654231A (en) * | 1985-05-21 | 1987-03-31 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Vanadium dioxide film deposition |
| DE3627151A1 (de) * | 1986-08-11 | 1988-02-18 | Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg | Verfahren und vorrichtung zum reaktiven aufdampfen von metallverbindungen |
| DE3881256D1 (de) * | 1987-03-06 | 1993-07-01 | Balzers Hochvakuum | Verfahren und vorrichtungen zum vakuumbeschichten mittels einer elektrischen bogenentladung. |
| EP0284489B2 (en) * | 1987-03-14 | 2002-04-10 | Sumitomo Electric Industries Limited | Process for depositing a superconducting thin film |
| ATE65265T1 (de) * | 1987-08-26 | 1991-08-15 | Balzers Hochvakuum | Verfahren zur aufbringung von schichten auf substraten und vakuumbeschichtungsanlage zur durchfuehrung des verfahrens. |
-
1989
- 1989-09-18 EP EP89117242A patent/EP0361265A1/de not_active Withdrawn
- 1989-09-25 US US07/412,082 patent/US5061684A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-09-28 JP JP1256913A patent/JPH02141567A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6749055B2 (en) | 2001-12-26 | 2004-06-15 | Daifuku Co., Ltd. | Car type conveyor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5061684A (en) | 1991-10-29 |
| EP0361265A1 (de) | 1990-04-04 |
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