JPH03103307A - 酸化物系超電導薄膜の熱処理方法 - Google Patents

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］ 本発明は酸化物系超電導薄膜の熱処理方法に関する。

［従来の技術コ 現在、イットリウム系、ビスマス系、タリウム系等の酸
化物系超電導物質は高い臨界温度（以下Ｔｃと称する。

）を有するところから実用可能な材料として注目されて
いる。

上記超電導物質の薄膜は、その臨界電流密度（以下Ｊｃ
と称する。）が大きいところからデバイス化への応用が
期待されており、このような超電導薄膜を製造する場合
には、通常成膜後に加熱処理が施される。

熱処理を施す理由は、成膜後の状態でも超電導性を得る
ことができるが、この場合Ｔｃが低く、かつＪｅが小さ
い薄膜しか得られないため、熱処理により、これ等の特
性を改善するためである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の熱処理によりＴｃ，Ｊｃ等の特性はある程度向上
するが、以下のような問題点があった。

即ち、（イ）熱処理中に薄膜の組成が変動し、所望の結
晶が得られないためＪｃの改善効果が小さい。この組成
変動は融点の低い元素、たとえばｐｂ等に生じ易く、特
に薄膜の周辺部において顕著である。（口）所定の超電
導特性を得るために５〜１５時間程度の長時間の熱処理
を必要とする。

本発明は上記のｍｌ　ｗ点を射決するためになされたも
ので、熱処理による組成比の変動を低下せしめるるとと
もに短時間の熱処理でＴｃおよびＪｃを向上させること
ができる酸化物系超電導薄膜の熱処理方法を提供するこ
とをその目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の酸化物系超電導薄
膜の熱処理方法は、基板上に酸化物系超電導物質または
熱処理により酸化物系超電導物質を生成する物質よりな
る薄膜を形威した後、酸化性雰囲気中で熱処理を施す方
法において、前記熱処理時に前記薄膜上に前記薄膜に対
して非反応性の板材を載置するものである。

本発明において基板上に形成される薄膜は、酸化物系超
電導物質または熱処理により酸化物系超電導物質を生成
する物質により形成されるが、特に前述の問題点を生じ
易いビスマス系の酸化物、即ち旧−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−０の酸化物に好適する。

上記の薄膜は超電導性を示す酸化物の形で形成するか、
あるいは各構戒元素の一部を薄膜として積層し、全体と
して全ての構成元素を含む多層膜を酸化性雰囲気中で熱
処理して超電導薄膜を形成するように１７でも良い。い
ずれにしても酸化性雰囲気中での熱処理により、その超
電導特性が改善されるものであれば適する。このような
薄膜はスパッタリング、蒸着、ＭＯＣＶＤ等の方法によ
り形成される。また薄膜に対して非反応性の板材は熱処
理時に薄膜上に載置されるが、これは薄膜の露出部分を
覆うように配置すれば良い。上記の板材の村質としては
、例えばＭｇＯ　，　ＳｒＴｉ０　３　、ＹＳＺ　　（
イットリウム安定化ジルコニウム）やＡｇ，　Ａｕ等の
貴金属等があげられるが、これらに特に限定されず熱処
理中に薄膜と反応しない物質であれば採用することがで
きる。また薄膜と板月との隙間をできるだけ小さくする
ために平滑性の良好な仮材を用いることが好ましい。

［作　用］ 本発明においては、熱処理時に薄膜上に薄膜と反応しな
い板材を載置することにより、蒸発し易い元素が膜中に
強制的に閉じ込められる結果、拡散が急速に進行し、組
成変動を防止することができるとともに特性が向上する
。またこれにより熱処理時間を著しく短縮することが可
能になる。

（実施例） 以下本発明の一実施例について説明する。

丈施例 ＭｇＯからなる基阪上にスパッタリング法により、下記
の条件で薄膜を形成した。

装置：ｒｒマグネトロンスバッタ装置 ターゲット：　Ｂｌｚ．ｔ　Ｓｒｏ４　Ｃａｔ．ｏ　Ｃ
ｕｔ．ｇ焼結材基板：　Ｍｇ（１００）／基板而 ｒｒ　　ｐｏｗｅｒ：ＩＯＯＷ スバッタガス：　Ａｒ＋０２　　（Ａｒ／０２　＝１）
ガス圧　：　３ｍＴｏｒｒ 基板温度：室温 膜厚　　：　４０００大 第１図に示すように、このようにして得られた基仮１上
に形成した薄膜２を板状体３の上に配置し、薄膜２の上
部に薄膜全体を覆うようにＭｇＯからなる仮材４を載置
した。この状態を維持して第２図に示すように電気炉５
内に収容し８６０℃×１時間の熱処理を施した。この時
の炉内の酸素分圧はｌ／１３とした。

上記の熱処理前後の旧、ＰｂＳＳｒＳＣａおよびＣｕの
組或比（モル比）とＴｅおよびＪｅの測定粘果を表に示
す。

比較例 実施例と同様にして法板上に薄膜を形威し、ＭｇＯ板を
薄膜上に載置せずに薄膜を露出した状態で他は実施例と
同一条件で熱処理を施した。

上記の熱処理前後の各元素の組成比とＴｃおよびＪｃの
測定結果を同表中に示した。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、 （イ）熱処理の前後で薄膜の組成変動を少なくすること
ができる。（ロ）熱処理の時間を著しく短縮することが
できる。（ハ）超電導特性を向上させることができる。

特にビスマス系酸化物の薄膜に適用した場合には高温ｉ
１１（ＩＩＯＫ相）の結晶化が著しく進行し、Ｊｃが向
上する。

等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ本発明の実施例におけ
る非反応性カバーの載置状態および薄膜の加熱状態を示
す概略断面図である。 １・・・・・・・・・基板 ２・・・・・・・・・薄膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に酸化物系超電導物質または熱処理により
   酸化物系超電導物質を生成する物質よりなる薄膜を形成
   した後、酸化性雰囲気中で熱処理を施す方法において、
   前記熱処理時に前記薄膜上に前記薄膜に対して非反応性
   の板材を載置することを特徴とする酸化物系超電導薄膜
   の熱処理方法。
2. （２）超電導薄膜はビスマス系酸化物である請求項１記
   載の酸化物系超電導薄膜の製造方法。