JPH03183654A - Production of oxide superconductor - Google Patents

Production of oxide superconductor

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JPH03183654A
JPH03183654A JP1319663A JP31966389A JPH03183654A JP H03183654 A JPH03183654 A JP H03183654A JP 1319663 A JP1319663 A JP 1319663A JP 31966389 A JP31966389 A JP 31966389A JP H03183654 A JPH03183654 A JP H03183654A
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oxide superconductor
oxide
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housing
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眞 岡野
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洸 我妻
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Abstract

PURPOSE:To simplify the device system and to improve the critical current density at the time of heat-treating a sample such as oxide superconducting powder or the film of the oxide superconducting sample formed on a substrate in an oxygen-contg. atmosphere by impressing a high gravity field resulting from the centrifugal force on the sample. CONSTITUTION:An oxide superconducting powder sample, the sample obtained by press-forming oxide superconducing powder or the film of the oxide superconducting sample formed on a substrate are heat-treated in the atmosphere of oxygen or air to produce a bulky or thin-film oxide superconductor. In this case, a sample 15 is placed in a ceramic housing 10 and heated by a heater 12 outside the housing 10, and the housing 10 is rotated on its rotation axis by a rotating device 18. Consequently, the sample is sintered by a simplified device system under the conditions where a high gravity field is impressed, and a high-density oxide superconductor excellent in the crystallinity and orientational property and with the critical current density improved is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は酸化物超電導体の製造方法に関し、特にその特
性向上のため、荷重印加状態で酸化物超電導体の製造を
行なう際の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for manufacturing an oxide superconductor, and in particular to improvements in manufacturing an oxide superconductor under load application in order to improve its properties.

[従来の技術] 酸化物超電導体を得る場合には、一般にそれをバルクと
して得るか、あるいはまた基板上に形成された薄膜とし
て得るかの相違があるが、バルクとして得る場合には、
あらかじめ超電導体粉末をプレス成形した後、酸素ある
いは大気雰囲気中で焼結する工程が採られ、また、適当
なる基板上にgill!として得る場合には、高周波ス
パッタ法、蒸着法、MBE法等が採用されている。
[Prior Art] When obtaining an oxide superconductor, there is generally a difference between obtaining it as a bulk or as a thin film formed on a substrate. When obtaining an oxide superconductor as a bulk,
A process is adopted in which superconductor powder is press-molded in advance and then sintered in an oxygen or air atmosphere, and then gill! In order to obtain such a material, a high frequency sputtering method, a vapor deposition method, an MBE method, etc. are employed.

しかし、このようにして製造される酸化物超電導体も、
それが超電導状態になる臨界温度が実用的な冷却媒体で
ある液体窒素の液化温度近くであるために十分な塩度マ
ージンが採れないことや、組成の均一性が悪いという欠
点があり、特に電力分野への応用等も考えると、その臨
界電流密度は実用レベルに遠く及ばない。
However, the oxide superconductor produced in this way also
The critical temperature at which it becomes superconducting is close to the liquefaction temperature of liquid nitrogen, which is a practical cooling medium, so it has disadvantages such as not having a sufficient salinity margin and poor composition uniformity. Considering the field of application, etc., the critical current density is far from the practical level.

一方、こうした中にあっても、荷重を印加しながら焼結
すると、製造された酸化物超電導体の最終的な特性が向
上し得ること自体は従来からも分かっており、したがっ
てすでに、この知見に従っていわゆるホット・プレス法
というものが提案されている。
On the other hand, even under these circumstances, it has been known for a long time that sintering while applying a load can improve the final properties of the manufactured oxide superconductor, and therefore, based on this knowledge, A so-called hot press method has been proposed.

これはつまり、焼結試料に対し、おもりを持つ機械的な
荷重装置によって意図的に°゛重さ”を加えながら焼結
する方法である。
In other words, this is a method of sintering a sintered sample while intentionally applying weight to it using a mechanical loading device with a weight.

[発明が解決しようとする課題] 確かに、上記したホット・プレス法によると、そうでな
い場合よりは高い臨界電流密度が得られている。しかし
、それでも未だ満足なレベルとはなっていないし、何よ
りも、この方法を実現するための装置系自体に問題があ
る。
[Problems to be Solved by the Invention] It is true that the hot pressing method described above provides a higher critical current density than would otherwise be possible. However, it is still not at a satisfactory level, and above all, there are problems with the equipment system itself for implementing this method.

すなわち、おもりを用いるにしろ、おもりに代えて油圧
系等のプレス機構を用いるにしろ、試料に対して重さを
加える装置は極めて大型になり、かつ、均一に荷重を加
えるための工夫が必要である。バランスを掛けば、この
ホット・プレス法を通用した意味がなくなることもある
In other words, whether a weight is used or a press mechanism such as a hydraulic system is used in place of the weight, the equipment that applies weight to the sample is extremely large, and it is necessary to devise ways to apply the load evenly. It is. In balance, this hot pressing method may no longer be useful.

また、焼結される酸化物超電導体の配向性が改善し、結
晶が良好に揃うと高い臨界電流密度が得られる傾向にあ
るが、このホット・プレス法におけるように、単に重さ
を加えればそれらが改善されるという保証はない。
Additionally, if the orientation of the sintered oxide superconductor is improved and the crystals are well aligned, a high critical current density tends to be obtained, but as in this hot pressing method, simply adding weight There is no guarantee that they will improve.

本発明はこのような従来の実情に鑑みて成されたもので
、製造された酸化物超電導体の配向性、結晶性を良好に
し、もって臨界電流密度を向上させるために製造の過程
で荷重を必要とする場合にも、簡単な装置系でそうした
要求に応え得る新たなる製造方法を提供せんとするもの
である。
The present invention has been made in view of the conventional circumstances, and it involves applying a load during the manufacturing process in order to improve the orientation and crystallinity of the manufactured oxide superconductor and thereby improve the critical current density. The purpose of the present invention is to provide a new manufacturing method that can meet such demands with a simple equipment system.

[課題を解決するための手段] 本発明は上記目的を達成するため、まず、超電導粉末試
料または超電導粉末をプレス成形した試料、あるいは基
板上に成膜した酸化物超電導試料を酸素または大気雰囲
気中で熱処理することにより、バルク状または薄膜状の
酸化物超電導体を製造する場合における改良として、当
該熱処理時には、試料に対し遠心力による高重力場を印
加した状態で行なうという製造方法を提案する。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention first takes a superconducting powder sample, a press-molded superconducting powder sample, or an oxide superconducting sample formed into a film on a substrate in an oxygen or atmospheric atmosphere. As an improvement in the production of bulk or thin film oxide superconductors by heat treatment, we propose a manufacturing method in which the heat treatment is performed while applying a high gravity field due to centrifugal force to the sample.

ここで、超電導粉末試料または超電導粉末をプレス成形
した試料からバルク状の酸化物超電導体試料を得る場合
には、上記熱処理はいわゆる焼結処理となり、一方、あ
らかじめ基板上に成膜された薄膜状の酸化物U電導体試
料に対する熱処理は、これに酸素を取り込ませるために
行なわれるいわゆるポスト・アニーリングとしての加熱
処理となる。
Here, when obtaining a bulk oxide superconductor sample from a superconducting powder sample or a sample obtained by press-molding superconducting powder, the above heat treatment is a so-called sintering process; The heat treatment for the oxide U conductor sample is a so-called post-annealing heat treatment performed to incorporate oxygen into the sample.

さらに本発明では、得るべき酸化物超電導体の組成に応
じた適当なる材料を高周波スパッタ法によりスパッタし
、基板上に酸化物超電導体を堆積させることにより、薄
膜状の酸化物超電導体を製造する場合における改良とし
ても、基板及びその上に堆積されて行く酸化物超電導体
に対し、遠心力による高重力場を印加した状態でターゲ
ット材料をスパッタリングするという手法を提案する。
Furthermore, in the present invention, a thin film-like oxide superconductor is manufactured by sputtering an appropriate material according to the composition of the oxide superconductor to be obtained by high-frequency sputtering and depositing the oxide superconductor on a substrate. As an improvement in this case, we propose a method in which the target material is sputtered while applying a high gravity field due to centrifugal force to the substrate and the oxide superconductor deposited on it.

[作  用] 上記のように、本発明によると、焼結やアニリング等の
熱処理の場合にも高周波スパッタリングの場合にも、処
理されつつある試料に対して印加すべき高荷重は、遠心
力に基づく高重力場により得ている。
[Function] As described above, according to the present invention, in the case of heat treatment such as sintering and annealing, and in the case of high frequency sputtering, the high load to be applied to the sample being processed is due to centrifugal force. Obtained by a high gravity field based on

そのため、当該遠心力の大きさに応じて製造される酸化
物超電導体の密度を高め得るだ1すではなく、当該製造
中には試料の内部ないし全質量部分に対して極めて均一
かつwE続的に安定な高荷重を印加し得るので、配向性
、結晶性をも良好にすることができる。当然、従来のホ
ット・プレス法が有していた高臨界電流密度化という利
点は本発明においても同様に得ることができ、上記の物
理的特性とあいまってさらに優れた特性となる。
Therefore, it is not only possible to increase the density of the oxide superconductor manufactured according to the magnitude of the centrifugal force, but also to increase the density of the oxide superconductor produced in accordance with the magnitude of the centrifugal force. Since a stable high load can be applied to the substrate, the orientation and crystallinity can also be improved. Naturally, the advantage of high critical current density that the conventional hot pressing method had can be similarly obtained in the present invention, and when combined with the above-mentioned physical properties, the properties are even more excellent.

方、遠心力を発生するための装置系自体、つまりは本発
明を実現するための装置系自体は、公知既存の技術をし
ても極めて簡単、かつ小型に得ることができるし、さら
には必要な“重み°゛が変わっても、本方法を実現する
装置では、装置系自体の大きさやおもりの変更等は要し
ない。遠心力は、これを発生させるための試料ないし基
板支持部分の回転角速度によって、要すれば任意無段階
に得ることができるからである。
On the other hand, the device system itself for generating centrifugal force, that is, the device system itself for realizing the present invention, can be obtained extremely easily and compactly using known existing techniques, and furthermore, Even if the weight changes, the device that implements this method does not require changes to the size or weight of the device system itself.Centrifugal force is generated by the rotational angular velocity of the sample or substrate support part. This is because, if necessary, it can be obtained steplessly.

[実 施 例] 第1A、B図には、本発明に従い、焼結によってバルク
状の酸化物超電導体を得る場合の装置構成例が示されて
いる。
[Example] Figures 1A and 1B show an example of an apparatus configuration for obtaining a bulk oxide superconductor by sintering according to the present invention.

まず、内部に周方向及び半径方向に広さを持つ空間部1
1を周方向に複数個有するセラミックス製のハウジング
10がある。第1八図中、B−B線に沿う一部断面図が
第1B図であるが、この第1B図には上記した複数の空
間部11の一つが拡大して示されている。
First, a space 1 having a width in the circumferential direction and the radial direction inside.
There is a housing 10 made of ceramics having a plurality of 1 in the circumferential direction. In FIG. 18, FIG. 1B is a partial sectional view taken along line B-B, and FIG. 1B shows one of the plurality of spaces 11 described above in an enlarged manner.

ハウジング10は、後述の試料15の出し入れのため、
二つのハウジング半体IL、、IL2を軸方向に取外し
可能に嵌合させて構成されるが、各半体10−. 、1
0−2はそれぞれ、適当な深さを持つ円形のお盆状にな
っていて、それらの開口縁相互を軸方向に嵌合させるこ
とにより、上記した空間部11が形成される。もちろん
、公知技術により、合せ縁間には適当なシールを施し、
捩じ止め等により組立てる。
The housing 10 is used for loading and unloading a sample 15, which will be described later.
It is constructed by removably fitting two housing halves IL, IL2 in the axial direction, and each half 10-. ,1
0-2 are each shaped like a circular tray with an appropriate depth, and the above-mentioned space 11 is formed by fitting their opening edges together in the axial direction. Of course, an appropriate seal is applied between the mating edges using known technology,
Assemble with screws, etc.

空間部ll内には第1B図の方に特に良く示されている
ように、周方向の両側縁が一対の板状セラミック・ヒー
タ12,12で挟まれ、断面が台形ブロック状で高熱伝
導率の高温試料台13があり、この試料台13にはまた
、軸方向に細長く潰れた楕円形の透孔が穿たれていて、
この中に焼結すべき試料15が収められている。
As shown particularly in FIG. 1B, inside the space ll, both edges in the circumferential direction are sandwiched between a pair of plate-shaped ceramic heaters 12, 12, and the cross section is trapezoidal block-shaped and has high thermal conductivity. There is a high-temperature sample stage 13, and this sample stage 13 is also bored with an elliptical through hole that is elongated in the axial direction.
A sample 15 to be sintered is contained therein.

試料15としては、最近までに提示されている酸化物超
電導体であれば何でも良いが、例えば代表的にはYBa
2Cu3粉末をあらかじめプレス成形したものが挙げら
れる。
As sample 15, any oxide superconductor that has been proposed until recently may be used, but for example, YBa is a typical example.
Examples include those obtained by press-molding 2Cu3 powder in advance.

試料台13には、試料15に適した加熱温度を監視する
ため、温度センサ14が備えられている。
The sample stage 13 is equipped with a temperature sensor 14 in order to monitor a heating temperature suitable for the sample 15.

空間部11にあって上記のような各構成要素を収めた残
りの部分には、必要に応じ、断熱材16が充填されてい
る。
The remaining portion of the space 11 containing the above-mentioned components is filled with a heat insulating material 16 as required.

セラミック・ハウジング10の中心は、回転軸17に固
定され、この回転軸17はモータ等の回転駆動装置18
により回転駆動される。
The center of the ceramic housing 10 is fixed to a rotating shaft 17, and this rotating shaft 17 is connected to a rotational drive device 18 such as a motor.
Rotationally driven by.

また、両手体1o−+ 、 to−2を合せることによ
り組立てられたセラミック・ハウジング10の内部に収
められているセラミック・ヒータ12 、12に対して
の供給電力は、外部に設けたヒータ用電源19から公知
構造のスリップ・リング部20を介し、回転軸17の軸
心内部を通るリード線21 、21を経て与えられ、逆
に試料台13に付されている温度センサ14からの検出
温度信号は、回転軸1フの内部に通るリード線からスリ
ップ・リング部20を介して本装置系の制御を行なう制
御装置22に与えられる。
In addition, electric power is supplied to the ceramic heaters 12, 12 housed inside the ceramic housing 10 assembled by combining the two hands 1o-+ and to-2, using an external heater power source. A detected temperature signal from the temperature sensor 14 attached to the sample stage 13 is supplied from the temperature sensor 19 through the slip ring part 20 of a known structure and through the lead wires 21 and 21 passing inside the axis of the rotating shaft 17. is applied from a lead wire passing inside the rotating shaft 1 through a slip ring section 20 to a control device 22 that controls the system.

なお、この実施例では、温度センサ14にいわゆる白金
センナを使用しているため、外部に設けられた定電流源
14°からスリップ・リング部20を介し、これにバイ
アス電流が供給されている。
In this embodiment, since a so-called platinum sensor is used as the temperature sensor 14, a bias current is supplied to it from an externally provided constant current source 14° via the slip ring section 20.

このような装置系において、制御装置22の指令の下、
試料15に対して焼結に最適な温度が印加されるように
ヒータ用電源19の出力電流値を制御し、電気量対熱量
変換型のヒータとしてのセラミック・ヒータにより試料
13が当該最適温度に加熱された′極悪を保ちながら、
かつ、必要な大きさの高重力場が得られるように、制御
装置22によってモータ18の回転速度を規定すれば、
試料13には遠心力により最適な大きさの高重力場が印
加された状態で所期の焼結処理を施すことができる。
In such a device system, under the command of the control device 22,
The output current value of the heater power source 19 is controlled so that the optimum temperature for sintering is applied to the sample 15, and the sample 13 is brought to the optimum temperature by the ceramic heater, which is a heater that converts electricity to heat. While maintaining the heated 'villainy',
In addition, if the rotation speed of the motor 18 is specified by the control device 22 so as to obtain a high gravity field of the required size,
The desired sintering process can be performed on the sample 13 while a high gravity field of an optimal size is applied to the sample 13 by centrifugal force.

遠心力は、原理的にも試料13に対し、極めて均一な荷
重を与え、したがって試料13の配向性、結晶性は極め
て良好になる。当然、物理的な焼結密度も増し、電気的
な意味での臨界電流密度も向上する。
In principle, the centrifugal force applies an extremely uniform load to the sample 13, so that the orientation and crystallinity of the sample 13 are extremely good. Naturally, the physical sintering density also increases, and the critical current density in an electrical sense also improves.

なお、本発明者の実験では、回転軸17に開いている軸
方向透孔を介し、上記の焼結は酸素の供給下で行なった
が、大気雰囲気で良いこともある。
In the experiments conducted by the present inventor, the above sintering was carried out under the supply of oxygen through the axial through hole opened in the rotating shaft 17, but it may also be possible to perform the sintering in an atmospheric atmosphere.

また、本発明では製造中に試料に対して必要なだけの高
荷重を印加し得るので、あらかじめプレス成形されてい
る試料を用いる必要も原則的にはない。確かに、あらか
じめプレス成形されていれば、試料台への取付は作業等
は容易になるが、例えばジルコニアとか窒化硅素、炭化
硅素等、熱処理に耐え得る安定な材料であれば、これで
適当な枠ないし箱を作り、この中に酸化物超電導粉末を
収めることにより、装置内への取付けは容易になるので
、こうすればプレス成形を省略することができ、にもか
かわらず、先のようにプレス成形を経て焼結したときと
同様の効果が得られる。
Furthermore, in the present invention, since a necessary high load can be applied to the sample during manufacture, there is no need, in principle, to use a sample that has been press-formed in advance. It is true that if it is press-formed in advance, it will be easier to attach it to the sample stand, but if it is made of a stable material that can withstand heat treatment, such as zirconia, silicon nitride, or silicon carbide, then this will be suitable. By making a frame or box and placing the oxide superconducting powder in it, it becomes easy to install it inside the device, so press molding can be omitted, and even though The same effect as sintering after press forming can be obtained.

第2図は、本発明の方法を実現するための装置構成の他
の例で、第1図示装置に比し、大きさ自体は少し大きく
なるかも知れないが、回転部分に対する配線構造が一層
、簡単になっている。
FIG. 2 shows another example of a device configuration for realizing the method of the present invention. Although the size itself may be slightly larger than that of the device shown in the first figure, the wiring structure for the rotating parts is much more compact. It's getting easier.

この実施例でも、第一の実施例で用いた各構成要素に付
した符号は対応するものに同一のものを付しておくが、
少なくとも試料15を加熱する加熱源としてのヒータ1
2.・・・・・はセラ主ツタ・ハウジング10の外部に
出されている。
In this example as well, the same reference numerals are used for each component used in the first example.
Heater 1 as a heating source that heats at least the sample 15
2. . . . are exposed to the outside of the cella main ivy housing 10.

すなわち、周方向の数カ所の内部空間部11に、この場
合、断熱材を用いずに試料台13を介して試料15を保
持しているセラミック・ハウジングIO(同様に試料の
出し入れのため、軸方向に突き合せの半体10−+ 、
 10−2で構成されている)に対し、それに触れるこ
とはないがその周囲を取囲むように固定のヒータ・ブロ
ック23が設けられ、これにヒータ12.・・・・・が
備えられている。ただしもちろん、この設置位置は、ハ
ウジング10内の試料15に近い位置、したがってハウ
ジング周縁部近傍に集中的に配される。
That is, in this case, the ceramic housing IO holding the sample 15 via the sample stage 13 without using a heat insulating material is installed in several internal spaces 11 in the circumferential direction (also in the axial direction for loading and unloading the sample). Butt half 10−+,
10-2), a fixed heater block 23 is provided so as to surround but not touch it, and the heater 12. ...is provided. However, of course, these installation positions are concentrated in positions close to the sample 15 within the housing 10, and therefore near the periphery of the housing.

このような装置系によっても、あらかじめプレス成形さ
れた酸化物超電導試料15を焼結する際には、当然、本
図では図示を省略した制御装置22(第1図参照)によ
りモータ18を適当なる速度で回転させ、かつヒータ1
2.・・・・・に適当なる電力を与えることにより、ハ
ウジング10の壁面を通じて間接的にであるが試料15
を適当なる温度に加熱することができる。
Even with such a device system, when sintering the oxide superconducting sample 15 that has been press-formed in advance, the motor 18 is naturally controlled by the control device 22 (see FIG. 1), which is not shown in this figure. Rotate at high speed, and heater 1
2. By applying appropriate power to..., the sample 15 is
can be heated to an appropriate temperature.

したがって簡単な装置系で必要な高重力場を与えた状態
での焼結が可能となり、高密度で結晶性、配向性が良く
、臨界電流密度も実用レベルないしそれに十分近い値に
まで向上した酸化物超電導体を得ることができる。
Therefore, it is possible to perform sintering in a state where the necessary high gravity field is applied using a simple equipment system, resulting in high density, good crystallinity and orientation, and the critical current density has been improved to a practical level or a value sufficiently close to it. A physical superconductor can be obtained.

しかるに、第1図示の装置系と比すと、この第2図示装
置の場合、ハウジング内部から電気的に引き出す情報は
、基本的には試料台】3に付されて転軸17に付すスリ
ップリング構造が簡単になり、故障要因も低下する。
However, compared to the apparatus system shown in the first figure, in the case of the apparatus shown in the second figure, the information electrically extracted from inside the housing is basically obtained through a slip ring attached to the sample stage 3 and to the rotating shaft 17. The structure becomes simpler and the number of failure factors is reduced.

また、焼結すべき材料によっては大きくヒータ12、・
・・・・の熱量を変更しなければならない場合にも、こ
の第2図示装置構成であれば、ヒータ・ブロック23の
交換だけでそうした大幅な要求熱量の変更にも対応する
ことができる。
Depending on the material to be sintered, the heater 12,
Even if it is necessary to change the amount of heat required for..., with the configuration of the second illustrated apparatus, it is possible to cope with such a large change in the required amount of heat simply by replacing the heater block 23.

以上、最終的にバルク状の酸化物超電導体を製造する場
合に本発明方法を適用した実施例について述べてきたが
、本発明方法は、冒頭に述べた高周波スパッタ法、蒸着
法、MBE法等、各種従来法により基板上に薄膜状に形
成された酸化物超電導体に対し、いわゆるポスト・アニ
ーリングとしての熱処理を施す場合にも同様に適用する
ことができる。
Above, examples have been described in which the method of the present invention is applied to the final production of a bulk oxide superconductor. The present invention can be similarly applied to cases in which heat treatment as so-called post-annealing is applied to an oxide superconductor formed in the form of a thin film on a substrate by various conventional methods.

すなわち、成膜された酸化物超電導体を基板ごと、試料
として第1.2図示装置の試料台13に固定し、処理室
(空間部11)内への酸素の導入の下、遠心力による高
重力場でヒータ12に9より加熱杭■申ナカLギ 間伐
Lマ自屏り配商社 鈷且社か桿冨しながら所期のアニー
リングを行なうことができ、最終的に製造される酸化物
超電導体の物理的、電気的特性を改善することができる
That is, the formed oxide superconductor, together with the substrate, is fixed as a sample on the sample stage 13 of the apparatus shown in No. 1.2, and is heated to a high temperature by centrifugal force while introducing oxygen into the processing chamber (space 11). The desired annealing can be carried out while the pile is heated by heater 12 and 9 in a gravity field, and the final oxide superconductor produced is It can improve the physical and electrical properties of the body.

さらに本発明は、熱処理のみならず、高周波スパッタリ
ングにより適当な基板上に薄膜状の酸化物超電導体を製
造する場合にも適用することができる。
Furthermore, the present invention can be applied not only to heat treatment but also to the production of a thin film oxide superconductor on a suitable substrate by high frequency sputtering.

第3図はそのような場合に適当な装置系の一構成例を示
している。
FIG. 3 shows an example of the configuration of a device system suitable for such a case.

やはり先の実施例中におけると対応する構成要素には同
一の符号を付して説明するが、ハウジング10は同様に
適当なるセラミックス製で、軸方向に互いに突き合せる
ことで内部を閉ざす一対の半体10−+ 、 10−2
から構成されている。
Components corresponding to those in the previous embodiment will be described with the same reference numerals, and the housing 10 is similarly made of a suitable ceramic and consists of a pair of halves that are axially abutted against each other to close the interior. Body 10-+, 10-2
It consists of

内部空間ll内にはハウジング周壁部の内面において周
方向に数カ所、断熱材16を介してヒータ12を内蔵し
た基板支持台24が備えられ、この上に基板25が据え
付けられている。
Inside the internal space 11, substrate supports 24 containing heaters 12 are provided at several locations in the circumferential direction on the inner surface of the housing peripheral wall via heat insulating materials 16, and a substrate 25 is mounted on these.

ハウジングはその回転軸(中心軸)17の一端側でモー
タ等を含む回転駆動装置18により回転駆動を受は得る
ようになっているが、他端側の中空部には磁性流体シー
ル26を介し、高周波電極27が中心軸に沿い、軸方向
に固定的に嵌入している。
The housing receives rotational drive from a rotational drive device 18 including a motor etc. at one end of its rotating shaft (center shaft) 17, but a magnetic fluid seal 26 is provided in the hollow portion at the other end. , a high frequency electrode 27 is fixedly fitted in the axial direction along the central axis.

高周波電Fi27のハウジング内嵌大端の外周面部はス
パッタリング対象となる材料、すなわちターゲット材料
28の支持台ともなっている。
The outer peripheral surface of the large end of the high-frequency electric field Fi 27 that fits into the housing also serves as a support for the material to be sputtered, that is, the target material 28 .

また、当該回転軸17は磁性流体シール29を介して真
空引き装置30内にも嵌入し、当該真空引き装置30は
公知のメカニズムにより、回転軸17の中空中心部を介
してハウジング10内の空間部11を所望の真空度に引
くことができると共に、Arガス等、スパッタリング環
境に適当なガスを当該空間部ll内に送給することがで
きる。
Further, the rotating shaft 17 is also fitted into a vacuum evacuation device 30 via a magnetic fluid seal 29, and the vacuum evacuation device 30 is inserted into the space within the housing 10 through the hollow center of the rotating shaft 17 using a known mechanism. The part 11 can be drawn to a desired degree of vacuum, and a gas suitable for the sputtering environment, such as Ar gas, can be fed into the space 11.

基板支持台25に据えられたヒータ12への電力供給線
路や温度センサ13からの情報取出線路は、この真空引
き装置30側に嵌入した回転軸外周面に設けられている
スリップリング部20を介し、図示していない制御装置
(第1図参照)に接続する。
The power supply line to the heater 12 installed on the substrate support stand 25 and the information extraction line from the temperature sensor 13 are connected via a slip ring part 20 provided on the outer peripheral surface of the rotating shaft fitted into the vacuum device 30 side. , is connected to a control device (not shown) (see FIG. 1).

このような装置構造であれば、回転駆動装置18により
ハウジング10を所望の速度で回転させた状態下、すな
わち遠心力に伴う高重力場環境下において、高周波電極
17と接地間に所定の大きさの高周波電力を印加するこ
とでハウジング内の空間部11を反応室としてこの中に
プラズマを生起させ、励起イオンによりターゲット材料
のスパッタリングを行なうことにより、基板25の上に
所望の酸化物超電導体薄膜を堆積させることができる。
With such a device structure, when the housing 10 is rotated at a desired speed by the rotary drive device 18, that is, in a high gravity field environment due to centrifugal force, a predetermined distance between the high frequency electrode 17 and the ground can be maintained. A desired oxide superconductor thin film is formed on the substrate 25 by applying high-frequency power to generate plasma in the space 11 in the housing as a reaction chamber and sputtering the target material using excited ions. can be deposited.

このようにして基板25上に堆積、形成された酸化物超
電導体薄膜も、常に十分な高重力場が継続的に与えられ
た状態で成膜されたため、臨界電流密度その他、超電導
体特性に優れたものとなる。
The oxide superconductor thin film deposited and formed on the substrate 25 in this manner also has excellent superconducting properties such as critical current density because it was formed under a continuous and sufficiently high gravitational field. It becomes something.

なお、第1.2図装置に従い、熱処理を行なう場合にも
、加熱源としては図示されているヒータの外、レーザや
赤外線も考えることができ、これらを試料に対して直接
に照射しても良い。
In addition, when performing heat treatment according to the apparatus shown in Figure 1.2, in addition to the heater shown in the diagram, lasers and infrared rays can also be considered as heating sources, and even if these are directly irradiated onto the sample. good.

[効  果コ 以上のように、本発明によると、遠心力を利用して高重
力場を発生させ、この高重力場下で酸化物超電導体を焼
結またはアニーリングするか、あるいは高周波スパッタ
リング法によって基板上の堆積ないし成膜が可能となる
ので、物理的に高密度で結晶性、配向性の良好な酸化物
超電導体を確実に得ることができ、その臨界電流密度も
実用レベルないしそれに極めて近い値にまで高めること
ができる。
[Effects] As described above, according to the present invention, a high gravity field is generated using centrifugal force, and the oxide superconductor is sintered or annealed under this high gravity field, or by high frequency sputtering method. Since it is possible to deposit or form a film on a substrate, it is possible to reliably obtain an oxide superconductor with high physical density and good crystallinity and orientation, and its critical current density is at or very close to a practical level. The value can be increased.

また、高重力場の発生に遠心力を利用しているため、本
発明方法を実現するための装置系自体は既存の機械加工
、組立て技術をして簡単に構成することができ、同じよ
うに高荷重を印加する従来のホット・プレス法に比して
も、装置構成はずっと簡単、小型なもので済む。
Furthermore, since centrifugal force is used to generate a high gravitational field, the device system itself for realizing the method of the present invention can be easily constructed using existing machining and assembly techniques. Compared to the conventional hot press method, which applies a high load, the device configuration is much simpler and smaller.

特に、必要な荷重が変わっても、本発明のように遠心力
を利用するのであれば、結局は酸化物超電導試料または
酸化物超電導体を堆積させる基板の回転角速度を調整す
るだけで済み、大きさの異なるおもりを用意したりする
必要がなく、かつまた試料に対する極めて均一な荷重状
態も、特殊、微妙な調整手段によることなく、簡単に実
現することができる。
In particular, even if the required load changes, if centrifugal force is used as in the present invention, all that is needed is to adjust the rotational angular velocity of the oxide superconducting sample or the substrate on which the oxide superconductor is deposited, and the There is no need to prepare weights of different sizes, and an extremely uniform load condition on the sample can be easily achieved without special or delicate adjustment means.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)酸化物超電導粉末試料または酸化物超電導粉末を
プレス成形した試料、あるいは基板上に成膜した酸化物
超電導試料を酸素または大気雰囲気中で熱処理すること
により、バルク状または薄膜状の酸化物超電導体を製造
する方法であって; 上記熱処理は、該試料に対し、遠心力による高重力場を
印加した状態で行なうこと; を特徴とする酸化物超電導体の製造方法。
(1) By heat-treating an oxide superconducting powder sample, a press-molded sample of oxide superconducting powder, or an oxide superconducting sample formed into a film on a substrate in oxygen or air atmosphere, a bulk or thin oxide can be formed. 1. A method for producing an oxide superconductor, comprising: performing the heat treatment while applying a high gravity field due to centrifugal force to the sample.
(2)上記熱処理のための加熱源は、上記試料を収めた
ハウジングの内部にあって該試料の近傍に設けられ、該
ハウジングの回転に伴って該試料と一緒に回転する電気
量対熱量変換型のヒータであること; を特徴とする請求項(1)に記載の酸化物超電導体の製
造方法。
(2) The heat source for the heat treatment is provided inside the housing containing the sample and near the sample, and is an electricity-to-heat converter that rotates together with the sample as the housing rotates. The method for manufacturing an oxide superconductor according to claim 1, characterized in that the oxide superconductor is a type heater.
(3)上記熱処理のための加熱源は、上記試料を収めて
回転するハウジングの外部にあって該ハウジングに触れ
ることなくこれを取囲むように固定的に設けられた電気
量対熱量変換型のヒータであること: を特徴とする請求項(1)に記載の酸化物超電導体の製
造方法。
(3) The heat source for the heat treatment is an electricity-to-calorific conversion type that is fixedly installed outside the rotating housing that houses the sample and surrounds the housing without touching it. The method for producing an oxide superconductor according to claim 1, wherein the method is a heater.
(4)得るべき酸化物超電導体の組成に応じた適当なる
ターゲット材料を高周波スパッタ法によりスパッタし、
基板上に酸化物超電導体を堆積させることにより、該基
板の上に薄膜状の酸化物超電導体を製造する方法であっ
て; 上記ターゲット材料のスパッタリングは、上記基板及び
その上に堆積されて行く酸化物超電導体に対し、遠心力
による高重力場を印加した状態で行なわれること; を特徴とする酸化物超電導体の製造方法。
(4) Sputtering an appropriate target material according to the composition of the oxide superconductor to be obtained by high-frequency sputtering,
A method for producing a thin film of an oxide superconductor on a substrate by depositing the oxide superconductor on the substrate, the method comprising: sputtering the target material on the substrate and depositing it on the substrate; A method for manufacturing an oxide superconductor, characterized in that the process is performed while applying a high gravity field due to centrifugal force to the oxide superconductor.
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