JPH02174014A - 酸化物超伝導薄膜の製法 - Google Patents
酸化物超伝導薄膜の製法Info
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- JPH02174014A JPH02174014A JP63327954A JP32795488A JPH02174014A JP H02174014 A JPH02174014 A JP H02174014A JP 63327954 A JP63327954 A JP 63327954A JP 32795488 A JP32795488 A JP 32795488A JP H02174014 A JPH02174014 A JP H02174014A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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、酸化物超伝導薄膜の作製方法に関する。特に
、Ｂ ！ｌ ＊Ｙ Ｃｕ ｎｏ ｔ−１ｊ系よりも高い
Ｔｃ特性が期待されティるＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −
Ｏ系酸化物超伝導物質を薄膜化１７、デバイス、配線等
にその超伝導性を利用１．た薄膜製品の作Ｖｈ法に関４
″る。
、Ｂ ！ｌ ＊Ｙ Ｃｕ ｎｏ ｔ−１ｊ系よりも高い
Ｔｃ特性が期待されティるＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −
Ｏ系酸化物超伝導物質を薄膜化１７、デバイス、配線等
にその超伝導性を利用１．た薄膜製品の作Ｖｈ法に関４
″る。
［従来の技ＩＧ／］
酸化物超伝導物質の中ｒＢｉ系酸化物超伝導物質では、
特にそのＴ（！特性が１００Ｋ以上の相が存在すること
が、確認２′ｃ′！れてい、イの超伝導薄膜を作製イー
る方法は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法など種
々の方法による薄膜化が考えられる。然１．乍ら、高い
Ｔｅ特性をケ、える組成、特に、アルカリ土類の組成比
が確定されておらず、また、組成、結晶構造（Ｃ軸従さ
）が異なると考えられている複数の超伝導相、非超伝導
相が存在するため、単一の超伝導相、特に、高いＴｃ特
性を有する相を単独に得ることが、非常に困Ｍ′ｒｂる
。
特にそのＴ（！特性が１００Ｋ以上の相が存在すること
が、確認２′ｃ′！れてい、イの超伝導薄膜を作製イー
る方法は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法など種
々の方法による薄膜化が考えられる。然１．乍ら、高い
Ｔｅ特性をケ、える組成、特に、アルカリ土類の組成比
が確定されておらず、また、組成、結晶構造（Ｃ軸従さ
）が異なると考えられている複数の超伝導相、非超伝導
相が存在するため、単一の超伝導相、特に、高いＴｃ特
性を有する相を単独に得ることが、非常に困Ｍ′ｒｂる
。
また、Ｂｉ系におけるＰｂ添加のように、異種元素を添
加することにより、超伝導特性（Ｔｅ、Ｊｅなと）を白
土させる＝１能性も考λられるが、この場合も、最適な
添加値は、経験的に得られているだｔｌてヱ、制御調整
さ１１了得らｔ’ｔ〔いｉ）ものでない。
加することにより、超伝導特性（Ｔｅ、Ｊｅなと）を白
土させる＝１能性も考λられるが、この場合も、最適な
添加値は、経験的に得られているだｔｌてヱ、制御調整
さ１１了得らｔ’ｔ〔いｉ）ものでない。
酸化物超伝導物質を薄膜に応用Ｖる場合ｉ、ｍ １．ｉ
ｌ、焼結体と同様な困難点が伴い、高い超伝導特性を有
Ｖる超伝導薄膜を得ることが、非常に困難Ｃりる９イー
の（１！！ｌ；：、超伝導物質を薄膜にする場合（、二
は、その超伝導特性を向１４さ（（イ）ために、焼結体
の場合と同様に、異種元素の添加が検討され−しいるや 即ち、そのような酸化物超伝導薄膜中檗異種元素を薄膜
形成段階で添加１．ようと１，１−場合、特に、Ｋ、Ｐ
ｂ、Ｔｌといつ蒸気１Ｆの高い元素Ｃは、スバ／タリン
グターゲット、Ｍ Ｒ’ＩＮ＆、などの出発原料と薄膜
との間で、薄膜形成、中に組成のズし・が生じることが
多く、′ｉ′？、１、出発原料中の含４Ｔｔａが経時変
化し、■・ｙｌ・間での組Ｉρ４ズトが生じ、異種元素
の添加値を薄膜形成段“階で制御調整与゛ることは、非
常に困難でｋ）る。
ｌ、焼結体と同様な困難点が伴い、高い超伝導特性を有
Ｖる超伝導薄膜を得ることが、非常に困難Ｃりる９イー
の（１！！ｌ；：、超伝導物質を薄膜にする場合（、二
は、その超伝導特性を向１４さ（（イ）ために、焼結体
の場合と同様に、異種元素の添加が検討され−しいるや 即ち、そのような酸化物超伝導薄膜中檗異種元素を薄膜
形成段階で添加１．ようと１，１−場合、特に、Ｋ、Ｐ
ｂ、Ｔｌといつ蒸気１Ｆの高い元素Ｃは、スバ／タリン
グターゲット、Ｍ Ｒ’ＩＮ＆、などの出発原料と薄膜
との間で、薄膜形成、中に組成のズし・が生じることが
多く、′ｉ′？、１、出発原料中の含４Ｔｔａが経時変
化し、■・ｙｌ・間での組Ｉρ４ズトが生じ、異種元素
の添加値を薄膜形成段“階で制御調整与゛ることは、非
常に困難でｋ）る。
また、ＭＢ Ｅ（分子線蒸着法）、ＣＶＤ（化学的蒸着
法）などの薄膜形成法で用いられるｆ〃、により、薄膜
組成を制御することは、”Ｔ能であるが、酸化物超伝導
物質へ、の応用には、原料、雰囲気制御、基板温度制御
などでの点で、未だ多くの問題が残されている。
法）などの薄膜形成法で用いられるｆ〃、により、薄膜
組成を制御することは、”Ｔ能であるが、酸化物超伝導
物質へ、の応用には、原料、雰囲気制御、基板温度制御
などでの点で、未だ多くの問題が残されている。
また、薄膜形成した後に、結晶成長さ刊、超伝導特性付
与等のために熱処理する工程を行なう間に、薄膜中の添
加元素が更に蒸発Ｌ で、最終的な異種元素の添加量を
、薄膜形成の段階で制御することは、不可能であった。
与等のために熱処理する工程を行なう間に、薄膜中の添
加元素が更に蒸発Ｌ で、最終的な異種元素の添加量を
、薄膜形成の段階で制御することは、不可能であった。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明は、そこで、上記のような技術的課題を解決する
ために、異種元素の添加を、薄膜形成後の熱処理の間に
行ない、その添加量の制御：Ｊ４整が確実にできる酸化
物超伝導薄膜作製方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、超伝導特性、Ｔｅ特性等の改良された超
伝導薄膜が製造できる方法を提供することを目的とする
。更に、本発明は、薄膜の形成された後の熱処理の間に
、千のア炙ルプアス状態の形成薄膜を結晶成長せしめる
ことのできる超伝導薄膜作製方法を提供することを目的
と“４る。
ために、異種元素の添加を、薄膜形成後の熱処理の間に
行ない、その添加量の制御：Ｊ４整が確実にできる酸化
物超伝導薄膜作製方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、超伝導特性、Ｔｅ特性等の改良された超
伝導薄膜が製造できる方法を提供することを目的とする
。更に、本発明は、薄膜の形成された後の熱処理の間に
、千のア炙ルプアス状態の形成薄膜を結晶成長せしめる
ことのできる超伝導薄膜作製方法を提供することを目的
と“４る。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、Ｂ ｉ ＊（Ｓ ｒ Ｉ−ＸＣ＆ Ｊｍ＋＋
Ｃｕ ｌｌｏ ｖ系酸化物超伝導薄膜の作製方法にお
いて、薄膜形成後に熱処理するときに、１成分以上の異
種元素を、気相状態を用いて形成薄膜中に添加すること
による前記酸化物超伝導薄膜の製法ｔｌ″′ある。その
添加異種元素又は該異種元素を含む化合物が、薄膜の熱
処理温度下で、十分蒸発する蒸気圧を有し、この蒸気圧
を利用して、異種元素を薄膜中に気相添加し拡散さける
ことが好適である。また、その添加異種元素は、Ｐｂで
あり、その添加源としてＰｂＯ或いは金ｊ％Ｐｂを用い
ることが好適で夛〕る。その時に、その異種元素が添加
される薄膜は、アモルファス膜又は結晶膜のいぐれでも
よい、そして、その異種元素を該薄膜中（：気相状態を
経て添加す？）、−とにより、該薄膜の結晶成長を促進
さ七ること及び／或いは該薄膜の超伝導特性を向上さけ
ることができる。また、本発明は、以上のように製造さ
れた、異種元素を添加され、作製超伝導薄膜の超伝導特
性を改揶されたことを特徴とする酸化物超伝導薄膜を提
供する。
Ｃｕ ｌｌｏ ｖ系酸化物超伝導薄膜の作製方法にお
いて、薄膜形成後に熱処理するときに、１成分以上の異
種元素を、気相状態を用いて形成薄膜中に添加すること
による前記酸化物超伝導薄膜の製法ｔｌ″′ある。その
添加異種元素又は該異種元素を含む化合物が、薄膜の熱
処理温度下で、十分蒸発する蒸気圧を有し、この蒸気圧
を利用して、異種元素を薄膜中に気相添加し拡散さける
ことが好適である。また、その添加異種元素は、Ｐｂで
あり、その添加源としてＰｂＯ或いは金ｊ％Ｐｂを用い
ることが好適で夛〕る。その時に、その異種元素が添加
される薄膜は、アモルファス膜又は結晶膜のいぐれでも
よい、そして、その異種元素を該薄膜中（：気相状態を
経て添加す？）、−とにより、該薄膜の結晶成長を促進
さ七ること及び／或いは該薄膜の超伝導特性を向上さけ
ることができる。また、本発明は、以上のように製造さ
れた、異種元素を添加され、作製超伝導薄膜の超伝導特
性を改揶されたことを特徴とする酸化物超伝導薄膜を提
供する。
本発明に用いる酸化物超伝導薄膜の作製方法は、先ず、
Ｚ ｒ Ｏ＊、ｓ ｒ Ｔ ： ｏｓ、 Ａ Ｒ＋ｏｓ
（サファイア）、Ｂ ａ Ｔ ｉ Ｏ、或いはＭｇＯな
どの酸化物基板表面に、スパッタリング、真空蒸着、イ
オンブレーティング、クラスターイオンビーム法などの
ＰＶＤ（物理的蒸Ｍ）法により、薄膜を形成きせるもの
である。
Ｚ ｒ Ｏ＊、ｓ ｒ Ｔ ： ｏｓ、 Ａ Ｒ＋ｏｓ
（サファイア）、Ｂ ａ Ｔ ｉ Ｏ、或いはＭｇＯな
どの酸化物基板表面に、スパッタリング、真空蒸着、イ
オンブレーティング、クラスターイオンビーム法などの
ＰＶＤ（物理的蒸Ｍ）法により、薄膜を形成きせるもの
である。
即ち、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系酸化物超伝導薄膜
の作製において、酸化物超伝導物質の母体となる成分、
組成、Ｂ ｉ ｔ（Ｓ ｒ ＋−ｘｃ ａ ｘＬ＊＋ｃ
ｕＨＯＹ系（但し、Ｎ−２〜３）のみを、スパッタリン
グなどのＰＶＤ法により、薄膜形成し、必要な異種元素
（Ｐｂ）をその後の熱処理の段階で、気相即ちその蒸気
を利用して、薄膜中に添加しようとするものである。従
って、利用する酸化物超伝導物質として、Ｂ Ｉ ｔ（
Ｓ ｒ ＋−ｔｃ ａ ｘ＞ｎ＋＋ｃ ｕ ｎＯ’ｒ
（Ｎ ”’ ２〜３）を選択し、その薄膜中に異種元素
Ｐｂを熱処理中に添加することにより、超伝導相の結晶
成長の促進と超伝導特性の向上を図るものである。従っ
て、本発明の超伝導薄膜の製法は、他の酸化物超伝導薄
膜の作製にも応用可能である。
の作製において、酸化物超伝導物質の母体となる成分、
組成、Ｂ ｉ ｔ（Ｓ ｒ ＋−ｘｃ ａ ｘＬ＊＋ｃ
ｕＨＯＹ系（但し、Ｎ−２〜３）のみを、スパッタリン
グなどのＰＶＤ法により、薄膜形成し、必要な異種元素
（Ｐｂ）をその後の熱処理の段階で、気相即ちその蒸気
を利用して、薄膜中に添加しようとするものである。従
って、利用する酸化物超伝導物質として、Ｂ Ｉ ｔ（
Ｓ ｒ ＋−ｔｃ ａ ｘ＞ｎ＋＋ｃ ｕ ｎＯ’ｒ
（Ｎ ”’ ２〜３）を選択し、その薄膜中に異種元素
Ｐｂを熱処理中に添加することにより、超伝導相の結晶
成長の促進と超伝導特性の向上を図るものである。従っ
て、本発明の超伝導薄膜の製法は、他の酸化物超伝導薄
膜の作製にも応用可能である。
本発明に従って、超伝導薄膜内に添加する異種元素Ｐｂ
は、ＰｂＯ或いはＰｂ金属を添加源として用い、薄膜の
熱処理時に、気相即ちＰｂＯ蒸気或いはＰｂ蒸気を介し
て、薄膜中に添加した。従って、薄膜の熱処理温度（５
９００℃）で、十分に蒸気圧が高い元素、例えば、Ｔ１
％になどを用いることもでき、同様な方法で薄膜中に添
加が可能である。更に、複数の異種元素を添加すること
も可能である。
は、ＰｂＯ或いはＰｂ金属を添加源として用い、薄膜の
熱処理時に、気相即ちＰｂＯ蒸気或いはＰｂ蒸気を介し
て、薄膜中に添加した。従って、薄膜の熱処理温度（５
９００℃）で、十分に蒸気圧が高い元素、例えば、Ｔ１
％になどを用いることもでき、同様な方法で薄膜中に添
加が可能である。更に、複数の異種元素を添加すること
も可能である。
本発明において、薄膜のスパッタリング形成で、基板温
度を低くした場合、作製した薄膜は、アモルファス状態
である可能性が高いが、これに対して、本発明によると
異種元素を熱処理中に添加拡散されることにより、その
薄膜の結晶成長が生じ、結晶性のすぐれたＢ１−３ｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−〇系間伝導薄膜の形成が可能になる。
度を低くした場合、作製した薄膜は、アモルファス状態
である可能性が高いが、これに対して、本発明によると
異種元素を熱処理中に添加拡散されることにより、その
薄膜の結晶成長が生じ、結晶性のすぐれたＢ１−３ｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−〇系間伝導薄膜の形成が可能になる。
本発明に用いる基板には、 Ｚ ｒ Ｏ＊、Ｓ ｒＴｉ
。
。
８、Ａ ｌ ｎＯ、（サファイア）、Ｂ ａ Ｔ １０
ｍ或いはＭｇｏがあり、単結晶が好適である。
ｍ或いはＭｇｏがあり、単結晶が好適である。
単結晶基板上に薄膜を形成した後に、熱処理するときに
、例えば、常温で薄膜をスパッタリングにより作製した
場合に、形成薄膜を更に熱処理しなけれならず、そのと
きに、異種元素の蒸気雰囲気中で熱処理を行ない、異種
元素例えばＰｂの添加処理を行なうものである。
、例えば、常温で薄膜をスパッタリングにより作製した
場合に、形成薄膜を更に熱処理しなけれならず、そのと
きに、異種元素の蒸気雰囲気中で熱処理を行ない、異種
元素例えばＰｂの添加処理を行なうものである。
このような異種元素（Ｐｂ）の気相添加は、セラミック
ス（ＡｌｌＯ，）製の不完全な密閉容器内に、薄膜試料
とＰｂＯ粉末或いはペレット或いはＰｂ粒を一緒に置き
、空気或いは酸素気流中で、７００〜９００℃の温度で
同時に熱処理して、Ｐｂｏの蒸発を利用して、形成薄膜
中に気相添加するという簡便な方法で行なうものである
。
ス（ＡｌｌＯ，）製の不完全な密閉容器内に、薄膜試料
とＰｂＯ粉末或いはペレット或いはＰｂ粒を一緒に置き
、空気或いは酸素気流中で、７００〜９００℃の温度で
同時に熱処理して、Ｐｂｏの蒸発を利用して、形成薄膜
中に気相添加するという簡便な方法で行なうものである
。
［作用］
本発明による異種元素Ｐｂｏの気相添加する場合に、そ
の添加量は、熱処理する炉の中に置く蒸発源の量、熱処
理温度、時間により、制御調整することができる。
の添加量は、熱処理する炉の中に置く蒸発源の量、熱処
理温度、時間により、制御調整することができる。
従って、このような本発明に従って作製される超伝導薄
膜の製法は、熱処理を伴うものであり、大面積を要する
薄膜作製にも適用でき、配線、アンテナ、コイル等の作
製にも応用できるものである。
膜の製法は、熱処理を伴うものであり、大面積を要する
薄膜作製にも適用でき、配線、アンテナ、コイル等の作
製にも応用できるものである。
次に本発明の酸化物超伝導薄膜の作製方法を具体的に実
施例により説明するが、本発明はそれらによって限定き
れるものではない。
施例により説明するが、本発明はそれらによって限定き
れるものではない。
［実施例１］
ＭｇＯ基板単結晶表面（１００）上に高周波マグネトロ
ンスパッタリング法により、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０系薄膜を、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ−２，０：１．９
：１．９：２．６の組成比で、膜厚１０００人番こなる
ように、形成した。薄膜形成直後の膜は、アモルファス
状態であり、電気絶縁性を示した。この超伝導薄膜を熱
処理する時に、異種元素のＰｌ）０蒸気中で処理したリ
ーンプルとＰｂＯ蒸気中で処理しないナンブルについて
、熱処理した後に、得られた薄膜特性を測定し、比較し
た。
ンスパッタリング法により、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０系薄膜を、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ−２，０：１．９
：１．９：２．６の組成比で、膜厚１０００人番こなる
ように、形成した。薄膜形成直後の膜は、アモルファス
状態であり、電気絶縁性を示した。この超伝導薄膜を熱
処理する時に、異種元素のＰｌ）０蒸気中で処理したリ
ーンプルとＰｂＯ蒸気中で処理しないナンブルについて
、熱処理した後に、得られた薄膜特性を測定し、比較し
た。
熱処理は、アルミナ製ボートに薄膜サンプルを入れ、更
に、アルミナ製ボートで蓋をして、ンＸツル炉にて、空
気中で熱処理した。熱処理温度は、８４０℃で１時間行
なった。昇温は、８４０°Ｃに保持した炉内に、サンプ
ルを入れることにより、急激に行ない、冷却は炉内で放
冷し、４００°Ｃ以下の温度に冷却した後に、サンプル
を取り出した。
に、アルミナ製ボートで蓋をして、ンＸツル炉にて、空
気中で熱処理した。熱処理温度は、８４０℃で１時間行
なった。昇温は、８４０°Ｃに保持した炉内に、サンプ
ルを入れることにより、急激に行ない、冷却は炉内で放
冷し、４００°Ｃ以下の温度に冷却した後に、サンプル
を取り出した。
Ｐｂ添加を行なったサンプルについては、熱処理の時に
、アルミナ製ボート中に薄膜サンプルの他に、サンプル
から数ｃ１１１離した位置に、ＰｂＯ粉末を０．０５ｇ
を置き、アルミナ製ボートで蓋を１７た後、上記の条件
で熱処理を行なった。
、アルミナ製ボート中に薄膜サンプルの他に、サンプル
から数ｃ１１１離した位置に、ＰｂＯ粉末を０．０５ｇ
を置き、アルミナ製ボートで蓋を１７た後、上記の条件
で熱処理を行なった。
千の時に、アルミナ製ボート中のＰｂＯ粉末は、熱処理
中に溶融したい ＰｂＯ粉末と共に熱処理した薄膜サンプル表面の１−ジ
エ（Ａｕｇｅｒ）電了分荒分析〈ＡＥＳ）の結果を、第
１図に丞１゜僅かではあるが、Ｐ １）の存在を示すＡ
−ジエのピークが観察され、Ｐ ｂは形成した薄膜中に
添加され工いることが分かる。
中に溶融したい ＰｂＯ粉末と共に熱処理した薄膜サンプル表面の１−ジ
エ（Ａｕｇｅｒ）電了分荒分析〈ＡＥＳ）の結果を、第
１図に丞１゜僅かではあるが、Ｐ １）の存在を示すＡ
−ジエのピークが観察され、Ｐ ｂは形成した薄膜中に
添加され工いることが分かる。
ＰｂＯを気相添加した薄膜と、添加１７ない薄膜のＴｃ
、室温電気抵抗値、及びＸＲＤ分析の結果を第１表に示
す。
、室温電気抵抗値、及びＸＲＤ分析の結果を第１表に示
す。
１土Ｊ
但し、Ｔｃ、ｏｎｓｅｔは、電気抵抗が落ち始める温度
を示Ｌ 、 Ｔ ｃ、 ｚｅｒｏは、電気抵抗がｌＸｌ
０−’＋＊Ωｃｍ以下になル温度をＬメｔ、ソＩ、壬、
（２２１２）相ハ、Ｔｃ ８０にと考えられている相
で、Ｂ ａ ＊ Ｓ ｉ’ ＊ Ｃａ Ｃｕ ＩＯｘ′
ｃ丞１７、（２２０１）相は、Ｔｃ＜２０にと弯えられ
ている相で、Ｂ ａ ＊Ｓ ｒ ｎｃ ｕ ＯｖＴ示−
噴、そ１５千、ｂｐは、ブロードピークであることを示
し、ｐは、首途のビーつてｈることを示し、９ｐは、鋭
いピークであることを示す。
を示Ｌ 、 Ｔ ｃ、 ｚｅｒｏは、電気抵抗がｌＸｌ
０−’＋＊Ωｃｍ以下になル温度をＬメｔ、ソＩ、壬、
（２２１２）相ハ、Ｔｃ ８０にと考えられている相
で、Ｂ ａ ＊ Ｓ ｉ’ ＊ Ｃａ Ｃｕ ＩＯｘ′
ｃ丞１７、（２２０１）相は、Ｔｃ＜２０にと弯えられ
ている相で、Ｂ ａ ＊Ｓ ｒ ｎｃ ｕ ＯｖＴ示−
噴、そ１５千、ｂｐは、ブロードピークであることを示
し、ｐは、首途のビーつてｈることを示し、９ｐは、鋭
いピークであることを示す。
また、走査型Ｔｌｔ′ｆ顕微鏡（ＳＥＭ）観察の結果は
、Ｐｂ添加のサンプルでは、十分に粒成長している様子
が観察できた。
、Ｐｂ添加のサンプルでは、十分に粒成長している様子
が観察できた。
即ち、Ｐｂ気相添加処理により、超伝導相の結晶成長が
促進きれ、Ｔ ｃ、 ｏｎｓｅｔ、室温抵抗などの特性
が、添加なしのサンプルに比べ向上していることが明ら
かになった。特に、８５０℃以下の温度での熱処理で生
成し易いことが明らかであるＴｃ＜ ２０ Ｋの相とさ
れている（２２０１）相が、ＰｂＯ蒸気雰囲気中で熱処
理することにより、８４０°Ｃという低い熱処理温度で
も生成しなくなることは、著しく大きな効果である。
促進きれ、Ｔ ｃ、 ｏｎｓｅｔ、室温抵抗などの特性
が、添加なしのサンプルに比べ向上していることが明ら
かになった。特に、８５０℃以下の温度での熱処理で生
成し易いことが明らかであるＴｃ＜ ２０ Ｋの相とさ
れている（２２０１）相が、ＰｂＯ蒸気雰囲気中で熱処
理することにより、８４０°Ｃという低い熱処理温度で
も生成しなくなることは、著しく大きな効果である。
８５０℃以上の熱処理温度では、基板にＭｇＯを用いた
場合、基板と薄膜との間で化学反応が生し易く、形成薄
膜の超伝導特性が劣化する０例えば、８８０℃、１時間
の熱処理では、同じ１０００人膜厚でも、Ｔｅ、ｚｅｒ
ｏ＝ ４８ Ｋとなる。従って、より低い温度、例えば
、８４０”Ｃ−ｒの熱処理で、基板との化学反応にノ、
る超伝導特性の劣化を起こさずに、薄膜の結晶性を高く
できるのは、Ｐｂｏ蒸気雰囲気による熱処理の顕著な効
果である。
場合、基板と薄膜との間で化学反応が生し易く、形成薄
膜の超伝導特性が劣化する０例えば、８８０℃、１時間
の熱処理では、同じ１０００人膜厚でも、Ｔｅ、ｚｅｒ
ｏ＝ ４８ Ｋとなる。従って、より低い温度、例えば
、８４０”Ｃ−ｒの熱処理で、基板との化学反応にノ、
る超伝導特性の劣化を起こさずに、薄膜の結晶性を高く
できるのは、Ｐｂｏ蒸気雰囲気による熱処理の顕著な効
果である。
次に、前記のように作製したＰｂを添加した超伝導薄膜
の試料をオージェ（Ａｕｇｅｒ）電子分光分析（ＡＥＳ
）の結果を第１図に示す。
の試料をオージェ（Ａｕｇｅｒ）電子分光分析（ＡＥＳ
）の結果を第１図に示す。
［実施例２］
実施例１と同様な薄膜形成条件で、同様なｆｉＩ膜組成
、膜厚に薄膜形成したアモルファス膜を、空気中で、８
４０”Ｃで、ＰｂＯ蒸気中で、１時間、２時間及び４時
間熱処理した。そのときの、アルミナポー１・中に置い
たＰｂＯ粉宋殖は、実施例１と同じく、０．０５ｇｒあ
る。
、膜厚に薄膜形成したアモルファス膜を、空気中で、８
４０”Ｃで、ＰｂＯ蒸気中で、１時間、２時間及び４時
間熱処理した。そのときの、アルミナポー１・中に置い
たＰｂＯ粉宋殖は、実施例１と同じく、０．０５ｇｒあ
る。
以上のような熱処理して得られたｎｉ、（ｓｒｘ Ｃａ
ｙ）ｗ＋＋ Ｃｕ Ｎｏ Ｙ系超伝導薄膜の膜特性を
測定した結果を、第２表に丞す。
ｙ）ｗ＋＋ Ｃｕ Ｎｏ Ｙ系超伝導薄膜の膜特性を
測定した結果を、第２表に丞す。
第２表
室温抵抗 １．２＋ｍΩ・ＣＩＩ＋６．２ＩＩＩΩ・０
ｍ７．８ＩＩＩΩ・Ｃ１１注）Ｔｃ、ｌ１１ｉｄは、抵
抗の−落ち“が丁度半分になる温度である。
ｍ７．８ＩＩＩΩ・Ｃ１１注）Ｔｃ、ｌ１１ｉｄは、抵
抗の−落ち“が丁度半分になる温度である。
熱処理時間を長くしていくに従って、Ｔ ｃ、 ｏｎｓ
ｅＬの値が高くなっており、ＰｂＯ蒸気雰囲気での熱処
理が、Ｔｃの向上にも効果を示す可能性があることが分
かる。これは、薄膜結晶中へのＰｂの固溶、（２２２３
）相などのような高Ｔｃ相の生成が理由として、考えら
れるが、ＸＲＤ分析による限り、これらの明確な証拠は
得られなかった。
ｅＬの値が高くなっており、ＰｂＯ蒸気雰囲気での熱処
理が、Ｔｃの向上にも効果を示す可能性があることが分
かる。これは、薄膜結晶中へのＰｂの固溶、（２２２３
）相などのような高Ｔｃ相の生成が理由として、考えら
れるが、ＸＲＤ分析による限り、これらの明確な証拠は
得られなかった。
Ｔ ｃ、 ｚｅｒｏ、室温抵抗の値が、熱処理時間に伴
イ、悪くすっティくのは、ＭｇＯ基板と薄膜との化学反
応が進行していくことによる。これは、基板の選択、熱
処理条件を最適化すること、膜厚を厚くすることにより
改善できる。
イ、悪くすっティくのは、ＭｇＯ基板と薄膜との化学反
応が進行していくことによる。これは、基板の選択、熱
処理条件を最適化すること、膜厚を厚くすることにより
改善できる。
［実施例３］
実施例１と同様に、膜厚１０００人と２０００人のアモ
ルファス膜を、Ｍｇ０（１００）面基板七に、形成した
。
ルファス膜を、Ｍｇ０（１００）面基板七に、形成した
。
このように形成したアモルファス薄膜に対して、ＰｂＯ
蒸気雰囲気で、実施例１と同様に、熱処理した。空気中
で、８５０℃で、５時間或いは１０時間熱処理した６以
上の諸条件で熱処理した超伝導薄膜について、測定した
結果を、第３表にボず・ 第３表 Ｔｃ、ｏｎｓｅｔ １１２Ｋ ＩＩＩＫ
−１１２ＫＴ ｃ、ｚｅｒｏ ７１Ｋ
７１Ｋ −７１に室温抵抗 ４．
２ １．２ ９６０．０００ １．５（ｍΩ・Ｃ１
１１） ８５０℃、１０時間の熱処理では、１０００人膜厚の場
合、超伝導性が得られなかった。これは、ＭｇＯ基板と
薄膜との化学反応による。この化学反応の影響は、膜厚
を２０００人にすることにより、見掛は上小さくするこ
とができる。
蒸気雰囲気で、実施例１と同様に、熱処理した。空気中
で、８５０℃で、５時間或いは１０時間熱処理した６以
上の諸条件で熱処理した超伝導薄膜について、測定した
結果を、第３表にボず・ 第３表 Ｔｃ、ｏｎｓｅｔ １１２Ｋ ＩＩＩＫ
−１１２ＫＴ ｃ、ｚｅｒｏ ７１Ｋ
７１Ｋ −７１に室温抵抗 ４．
２ １．２ ９６０．０００ １．５（ｍΩ・Ｃ１
１１） ８５０℃、１０時間の熱処理では、１０００人膜厚の場
合、超伝導性が得られなかった。これは、ＭｇＯ基板と
薄膜との化学反応による。この化学反応の影響は、膜厚
を２０００人にすることにより、見掛は上小さくするこ
とができる。
５時間熱処理の場合も、２０００人膜厚の方が、室温抵
抗が低い。
抗が低い。
この熱処理温度では、熱処理時間を長くして、Ｐｂ添加
量を多くしても、Ｔ ｃ、 ｏｎｓｅｔの変化は見られ
ない。
量を多くしても、Ｔ ｃ、 ｏｎｓｅｔの変化は見られ
ない。
［実施例４］
実施例１と同様な条件で、基板上に膜厚１ｏ。
０人のアモルファス膜の超伝導薄膜を形成した。
この超伝導薄膜を実施例１と同様な方法でＰｂＯ蒸気雰
囲気中で、８７０℃、３０分間熱処理した。この熱処理
した超伝導薄膜を、同様に薄膜特性を測定し、その結果
を第４表に示す。
囲気中で、８７０℃、３０分間熱処理した。この熱処理
した超伝導薄膜を、同様に薄膜特性を測定し、その結果
を第４表に示す。
第４表
Ｔｃ、ｏｎｓｅｔ−Ｌ ２１ Ｋ％ Ｔｃ、ｍ１ｄＮ８
０ Ｋ％Ｔｃ、ｚｅｒｏ−６７Ｋ％ 室温抵抗−６，
７ｍΩ’ｃｍ熱処理温度を８７０°Ｃに上げることで、
３０分間という短時間で、実施例２の８４０″Ｃ１４時
間熱処理の場合と同程度のＴ ｃ、 ｏｎｓｅｔ特性の
向上が得られた。
０ Ｋ％Ｔｃ、ｚｅｒｏ−６７Ｋ％ 室温抵抗−６，
７ｍΩ’ｃｍ熱処理温度を８７０°Ｃに上げることで、
３０分間という短時間で、実施例２の８４０″Ｃ１４時
間熱処理の場合と同程度のＴ ｃ、 ｏｎｓｅｔ特性の
向上が得られた。
以上の結果により、形成薄膜に異種元素を蒸気雰囲気か
ら添加した効果は、 Ｔ ｃ、 ｏｎｓｅｔ等の超伝導
特性が、著しく向上することが明らかにされた。
ら添加した効果は、 Ｔ ｃ、 ｏｎｓｅｔ等の超伝導
特性が、著しく向上することが明らかにされた。
［発明の効果］
本発明による形成薄膜の熱処理による超伝導薄膜作製方
法は、次のような顕著な技術的効果をもたらした。
法は、次のような顕著な技術的効果をもたらした。
第１に、超伝導特性を著しく改善できる超伝導薄膜の作
製方法を提供することができた。
製方法を提供することができた。
第２に、基板表面に形成されたアモルファス状態の超伝
導薄膜が、本発明による熱処理の間に結晶成長し、更に
、超伝導特性が改善される。
導薄膜が、本発明による熱処理の間に結晶成長し、更に
、超伝導特性が改善される。
第３に、更に、基板上に薄膜の形成後の熱処理が、最も
効果的にでき、同時に超伝導特性のすぐれた超伝導薄膜
を容易に得ることのできる作製方法を提供した。
効果的にでき、同時に超伝導特性のすぐれた超伝導薄膜
を容易に得ることのできる作製方法を提供した。
第４に、従来できなかった安定性、信頼性の高い酸化物
セラミックス超伝導薄膜をＩＦ＆に製造できる作製法を
提供で９７る。
セラミックス超伝導薄膜をＩＦ＆に製造できる作製法を
提供で９７る。
第１図は、本発明により作製された超伝導薄膜のす
ジｙ−（Ａｕｇｅｒ ） ｉｔ子分光分析（ＡＥＳ）３
’３である。 特７１出願人 住友セメント株式会社 新技術開発事業団
’３である。 特７１出願人 住友セメント株式会社 新技術開発事業団
Claims (6)
- （１）Ｂｉ＿２（Ｓｒ＿１＿−＿ｘＣａ＿ｘ）＿Ｎ＿＋
＿１Ｃｕ＿ＮＯ＿Ｙ系（但し、０＜ｘ＜０．６、Ｎ＝２
〜３） 酸化物超伝導薄膜の作製方法において、 薄膜形成後に熱処理するときに、１成分以上の異種元素
を、気相状態を用いて形成薄膜中に添加することを特徴
とする前記酸化物超伝導薄膜の製法。 - （２）該添加異種元素又は該異種元素を含む化合物が、
薄膜の熱処理温度下で、十分蒸発する蒸気圧を有し、こ
の蒸気圧を利用して、異種元素を薄膜中に気相添加し拡
散させることを特徴とする請求項第１項記載の酸化物超
伝導薄膜の製法。 - （３）該添加異種元素は、Ｐｂであり、その添加源とし
てＰｂＯ或いは金属Ｐｂを用いることを特徴とする請求
項第１項記載の酸化物超伝導薄膜の製法。 - （４）該異種元素が添加される薄膜は、アモルファス膜
又は結晶膜のいずれでもよいことを特徴とする請求項第
１項記載の酸化物超伝導薄膜の作製方法。 - （５）該異種元素を該薄膜中に気相状態を経て添加する
ことにより、該薄膜の結晶成長を促進させること及び／
或いは該薄膜の超伝導特性を向上させることを特徴とす
る請求項第１項記載の酸化物超伝導薄膜の作製方法。 - （６）請求項第１項記載の酸化物超伝導薄膜の作製方法
で製造された、異種元素を添加され、作製超伝導薄膜の
超伝導特性を改善されたことを特徴とする酸化物超伝導
薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63327954A JPH02174014A (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | 酸化物超伝導薄膜の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63327954A JPH02174014A (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | 酸化物超伝導薄膜の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02174014A true JPH02174014A (ja) | 1990-07-05 |
Family
ID=18204869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63327954A Pending JPH02174014A (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | 酸化物超伝導薄膜の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02174014A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0238312A (ja) * | 1988-07-27 | 1990-02-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Ｂｉ系酸化物高温超電導体の製造方法 |
| JPH02137735A (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-28 | Asahi Glass Co Ltd | ビスマス系超電導薄膜作製方法 |
| JPH02162616A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-22 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 酸化物高温超電導膜の製造方法 |
-
1988
- 1988-12-27 JP JP63327954A patent/JPH02174014A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0238312A (ja) * | 1988-07-27 | 1990-02-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Ｂｉ系酸化物高温超電導体の製造方法 |
| JPH02137735A (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-28 | Asahi Glass Co Ltd | ビスマス系超電導薄膜作製方法 |
| JPH02162616A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-22 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 酸化物高温超電導膜の製造方法 |
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