JPH03197320A - 薄膜超電導体の製造方法 - Google Patents
薄膜超電導体の製造方法Info
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- JPH03197320A JPH03197320A JP1339012A JP33901289A JPH03197320A JP H03197320 A JPH03197320 A JP H03197320A JP 1339012 A JP1339012 A JP 1339012A JP 33901289 A JP33901289 A JP 33901289A JP H03197320 A JPH03197320 A JP H03197320A
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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
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (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、高臨界温度を持つ酸化物超電導体の薄膜超電
導導体製造方法、特にＮ ｄ２ＣｕＯａ型結晶構造の酸
化物超電導体薄膜の製造方法に関するものである。
導導体製造方法、特にＮ ｄ２ＣｕＯａ型結晶構造の酸
化物超電導体薄膜の製造方法に関するものである。
従来の技術
高い超電導転移温度を持つ酸化物超電導体として、Ｂａ
−Ｌａ−Ｃｕ−０系の超電導体が発見された［シーエイ
、シー、ヘードノルフ ？シトー ケイ、■−、ミュラ
ー（Ｊ 、Ｇ、Ｂｅｄｎｏ−ｒｚ ａｎｄ に、Ａ
、Ｍｕｌｌｅｒ）ｗブフイトシ１リフト フ１？ フイ
シー−り（ＺｅｉｔｓｈｒｉＦｔｆｕｒ Ｐｈｙｓｉ
ｋ Ｂ）−Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔｔｅｒ、ｖ
ｏｌ、６４゜１８９−１９３（＋９８６）］。これ以来
数々の新しい酸化物超電導体が発見されるに至った。
−Ｌａ−Ｃｕ−０系の超電導体が発見された［シーエイ
、シー、ヘードノルフ ？シトー ケイ、■−、ミュラ
ー（Ｊ 、Ｇ、Ｂｅｄｎｏ−ｒｚ ａｎｄ に、Ａ
、Ｍｕｌｌｅｒ）ｗブフイトシ１リフト フ１？ フイ
シー−り（ＺｅｉｔｓｈｒｉＦｔｆｕｒ Ｐｈｙｓｉ
ｋ Ｂ）−Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔｔｅｒ、ｖ
ｏｌ、６４゜１８９−１９３（＋９８６）］。これ以来
数々の新しい酸化物超電導体が発見されるに至った。
ところで最近、これら従来の酸化物超電導体とは常電導
状態における電荷輸送担体が異なる、Ｎ ｄ−Ｃｅ−Ｃ
ｕ−０に代表されるＮ ｄ２ Ｃ１１０Ａ型結晶構造の
新しい酸化物超電導体が発見された［ワ仁トクラ、エイ
Ｊ、りｈ４−７ント″ ニス、つ子ター（Ｙ、Ｔｏｋｕ
ｒａ、Ｈ，Ｔａｋａｇｉ ａｎｄＳ、Ｕｃｈｉｄａ）
、２イｆ＋−（Ｎａｔｕｒｅ）ｖｏｌ 、３３７，３４
５−３４７（１９８９）］。この種の材料の超電導機構
の詳細は明らかではないが、転移温度がさらに高くなる
可能性があり、また新しいデバイスの実現等の有望な応
用が期待される。
状態における電荷輸送担体が異なる、Ｎ ｄ−Ｃｅ−Ｃ
ｕ−０に代表されるＮ ｄ２ Ｃ１１０Ａ型結晶構造の
新しい酸化物超電導体が発見された［ワ仁トクラ、エイ
Ｊ、りｈ４−７ント″ ニス、つ子ター（Ｙ、Ｔｏｋｕ
ｒａ、Ｈ，Ｔａｋａｇｉ ａｎｄＳ、Ｕｃｈｉｄａ）
、２イｆ＋−（Ｎａｔｕｒｅ）ｖｏｌ 、３３７，３４
５−３４７（１９８９）］。この種の材料の超電導機構
の詳細は明らかではないが、転移温度がさらに高くなる
可能性があり、また新しいデバイスの実現等の有望な応
用が期待される。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、Ｎ ｄ−Ｃｅ−Ｃｕ−０系の材料は、現
在の技術では主として焼結という過程でしか形成できな
いため、セラミックの粉末あるいはブロックの形状でし
か得られない。一方、この種の材料を実用化する場合、
薄膜状に加工することが強く要望されているが、従来の
技術では、良好な超電導特性を有する薄膜作製は非常に
困難とされてい本発明は、このような従来技術の課題を
解決することを目的とするものである。
在の技術では主として焼結という過程でしか形成できな
いため、セラミックの粉末あるいはブロックの形状でし
か得られない。一方、この種の材料を実用化する場合、
薄膜状に加工することが強く要望されているが、従来の
技術では、良好な超電導特性を有する薄膜作製は非常に
困難とされてい本発明は、このような従来技術の課題を
解決することを目的とするものである。
課題を解決するための手段
本発明は、主成分が、Ｎｄ２ＣｕＯｎ型結晶構造の（Ａ
１− ＊ Ｂ ｘ ） ２ Ｃｕ Ｏ４で表わされる
複合酸化物の超電導薄膜を作製するため、基本的にスパ
ッタ蒸着法を用いて、適当な基体上に結晶性の高い薄膜
を形成すると共に、酸素欠損の導入を行うことにより酸
素の含有量を化学量論比より少ない最適値にするという
ものである。ここで、ＡはＮｄ、 Ｓｓ。
１− ＊ Ｂ ｘ ） ２ Ｃｕ Ｏ４で表わされる
複合酸化物の超電導薄膜を作製するため、基本的にスパ
ッタ蒸着法を用いて、適当な基体上に結晶性の高い薄膜
を形成すると共に、酸素欠損の導入を行うことにより酸
素の含有量を化学量論比より少ない最適値にするという
ものである。ここで、ＡはＮｄ、 Ｓｓ。
Ｐ「のうちの少なくとも一種、ＢはＣｅ、Ｔｈのうちの
少なくとも一種の元素を示す。また、Ｘは、０．０６≦
Ｘ≦０．０８の範囲の数値である。
少なくとも一種の元素を示す。また、Ｘは、０．０６≦
Ｘ≦０．０８の範囲の数値である。
作用
本発明は、上記のような構成によって、良質で高性能な
Ｎｄ２ＣＬＩＯａ型結晶構造の薄膜超電導体を再現性良
く得ることが可能となった。
Ｎｄ２ＣＬＩＯａ型結晶構造の薄膜超電導体を再現性良
く得ることが可能となった。
実施例
本発明者らはこのＮ ｄ２Ｃｕｏ ａ型結晶構造の酸化
物超電導体に対して、スパッタ蒸着法による薄膜作製を
行ない、作製条件と薄膜の超電導性の関係について詳細
に調べた。スパッタリングターゲットとしては、Ａ元素
、Ｂ元素、Ｃｕを含む酸化物を大気中において高温で熱
処理して得た焼結体を用いた。ただしＡはＮｄ、 Ｓ
ｍ、 Ｐｒのうちの少なくとも一種、ＢはＣｅ、Ｔｈ
のうちの少なくとも一種の元素を示す。その結果４００
℃〜１０００℃に加熱した単結晶基体上に、例えばＮｄ
＋、５ｓＣｅ＠、＋５Ｃｕｂａの薄膜を、ＮｄとＣｅと
Ｃｕを含むターゲットをスパッタして成膜させ、結晶化
ｒ４膜を得ることが出来た。そして単結晶基板の使用は
、アルミナのような非結晶材料を基板として用いた場合
に比べてＮｄ＋、５ｓＣｅｕ、＋５ＣＩＪＯＪ薄膜の結
晶性を改善するという作用があることを確認した。Ｍ８
０単結晶を基板として用いた場合には、 （００１）、
あるいは（１１０）の結晶軸方向に配向する。特に
５ｒＴｉ０３．ＢａＴｉｏ３．ＬａＡｌＯ３，ＬａＧａ
Ｏ３等のペロブスカイト型の結晶構造を有する単結晶を
基板として使用した場合には、その結晶軸にそフて Ｎ
ＩＬ、５ｓＣｅｅ、＋５ＣｕＯａの結晶軸が配向し、良
好な結晶性を持つ薄膜が得られることを発明者らは見い
だした。
物超電導体に対して、スパッタ蒸着法による薄膜作製を
行ない、作製条件と薄膜の超電導性の関係について詳細
に調べた。スパッタリングターゲットとしては、Ａ元素
、Ｂ元素、Ｃｕを含む酸化物を大気中において高温で熱
処理して得た焼結体を用いた。ただしＡはＮｄ、 Ｓ
ｍ、 Ｐｒのうちの少なくとも一種、ＢはＣｅ、Ｔｈ
のうちの少なくとも一種の元素を示す。その結果４００
℃〜１０００℃に加熱した単結晶基体上に、例えばＮｄ
＋、５ｓＣｅ＠、＋５Ｃｕｂａの薄膜を、ＮｄとＣｅと
Ｃｕを含むターゲットをスパッタして成膜させ、結晶化
ｒ４膜を得ることが出来た。そして単結晶基板の使用は
、アルミナのような非結晶材料を基板として用いた場合
に比べてＮｄ＋、５ｓＣｅｕ、＋５ＣＩＪＯＪ薄膜の結
晶性を改善するという作用があることを確認した。Ｍ８
０単結晶を基板として用いた場合には、 （００１）、
あるいは（１１０）の結晶軸方向に配向する。特に
５ｒＴｉ０３．ＢａＴｉｏ３．ＬａＡｌＯ３，ＬａＧａ
Ｏ３等のペロブスカイト型の結晶構造を有する単結晶を
基板として使用した場合には、その結晶軸にそフて Ｎ
ＩＬ、５ｓＣｅｅ、＋５ＣｕＯａの結晶軸が配向し、良
好な結晶性を持つ薄膜が得られることを発明者らは見い
だした。
さらに、通常酸化物薄膜の作製の場合、スパッタガスと
して、アルゴンなどの不活性ガスと酸素または酸化ガス
をほぼ等量混合して用いる。ところがＮ Ｔｏ ＣｕＯ
ａ型結晶構造の酸化物超電導体においては、スパッタガ
ス中の酸素あるいは酸化ガスの分圧を極端に低くして成
膜すると、意外にも良好な超電導性が、すなわち、セラ
ミックス材料とほぼ等しい２０にのものが、再現性良く
得られることを得られることを本発明者らは発見した。
して、アルゴンなどの不活性ガスと酸素または酸化ガス
をほぼ等量混合して用いる。ところがＮ Ｔｏ ＣｕＯ
ａ型結晶構造の酸化物超電導体においては、スパッタガ
ス中の酸素あるいは酸化ガスの分圧を極端に低くして成
膜すると、意外にも良好な超電導性が、すなわち、セラ
ミックス材料とほぼ等しい２０にのものが、再現性良く
得られることを得られることを本発明者らは発見した。
この原因は現在のところ明らかではないが、この種の材
料のセラミックスの焼結においては還元雰囲気がよいと
も言われており、スパッタ蒸着中の酸素分圧を低くする
ことにより不必要な酸素が薄膜の結晶構造中に入らない
、あるいは、薄膜の組成が、Ｎｄ＋、５ｓＣｅｓ、＋５
ＣｕＯａ−ｕと適当な量ｙの酸素欠損が導入されている
ため、良い結果が得られているのではないかと思われる
。さらに、酸素あるいは酸化ガスを全く含まない不活性
ガスのみの場合にも良好な超電導特性が得られることを
見いだした。不活性ガスとしてはアルゴンが比較的利用
し易く、また結果も良いことを確認した。これらの理由
は、Ｎｄ２ＣｕＯｎ型の結晶構造を作るにはある程度の
酸素が必要ではあるが、その酸素はターゲットから十分
供給することが可能であると思われる。
料のセラミックスの焼結においては還元雰囲気がよいと
も言われており、スパッタ蒸着中の酸素分圧を低くする
ことにより不必要な酸素が薄膜の結晶構造中に入らない
、あるいは、薄膜の組成が、Ｎｄ＋、５ｓＣｅｓ、＋５
ＣｕＯａ−ｕと適当な量ｙの酸素欠損が導入されている
ため、良い結果が得られているのではないかと思われる
。さらに、酸素あるいは酸化ガスを全く含まない不活性
ガスのみの場合にも良好な超電導特性が得られることを
見いだした。不活性ガスとしてはアルゴンが比較的利用
し易く、また結果も良いことを確認した。これらの理由
は、Ｎｄ２ＣｕＯｎ型の結晶構造を作るにはある程度の
酸素が必要ではあるが、その酸素はターゲットから十分
供給することが可能であると思われる。
スパッタ蒸着した膜、特に、基体温度を７５０℃〜１０
００℃とした膜の結晶性は、超電導特性を得るには十分
であるが、さらに大気中もしくは１０−３気圧以上の酸
素を含んだ雰囲気で、９００℃〜１１００℃の温度範囲
で一定時間加熱することによって結晶性を高めることが
でき、さらに優れた超電導特性を得ることができること
を確認した。あわせて、熱処理後、室温以下に急冷する
ことが、酸素含有量を少なくして後の還元処理を容易に
することを見いだした。
００℃とした膜の結晶性は、超電導特性を得るには十分
であるが、さらに大気中もしくは１０−３気圧以上の酸
素を含んだ雰囲気で、９００℃〜１１００℃の温度範囲
で一定時間加熱することによって結晶性を高めることが
でき、さらに優れた超電導特性を得ることができること
を確認した。あわせて、熱処理後、室温以下に急冷する
ことが、酸素含有量を少なくして後の還元処理を容易に
することを見いだした。
また、本発明者らは、適当な還元処理を行い、酸素欠損
の導入により酸素の含有量を化学量論比より少ない最適
値にすることによって、最適の超電導特性を得ることが
できることを見いだした。
の導入により酸素の含有量を化学量論比より少ない最適
値にすることによって、最適の超電導特性を得ることが
できることを見いだした。
還元処理の方法としては、真空中もしくは酸素分圧１０
−３気圧以下のアルゴン等の不活性ガス雰囲気で、加熱
することが有効であることを見いだした。その際の、酸
素の脱離量あるいは欠損量は、酸素の拡散過程に強く依
存する。すなわち、加熱する際の処理温度！！囲として
は、５００℃〜９００℃が適当であるが、必要な処理時
閏は、超電導体の膜厚及び表面状態によっても影響を受
けるが、処理温度が高いほど短い時間で済むことを見い
だした。しかしながら、処理時閏が長すぎると、かえっ
て超電導性を損なわせる結果となり、各処理温度には最
適な処理時間が存在することを見いだした。
−３気圧以下のアルゴン等の不活性ガス雰囲気で、加熱
することが有効であることを見いだした。その際の、酸
素の脱離量あるいは欠損量は、酸素の拡散過程に強く依
存する。すなわち、加熱する際の処理温度！！囲として
は、５００℃〜９００℃が適当であるが、必要な処理時
閏は、超電導体の膜厚及び表面状態によっても影響を受
けるが、処理温度が高いほど短い時間で済むことを見い
だした。しかしながら、処理時閏が長すぎると、かえっ
て超電導性を損なわせる結果となり、各処理温度には最
適な処理時間が存在することを見いだした。
もう一つの還元処理の方法として、少なくともフッ素ガ
スを含んだ雰囲気下で加熱することによって酸素をフッ
素と置換すれば、超電導特性を得ることができることを
見いだした。
スを含んだ雰囲気下で加熱することによって酸素をフッ
素と置換すれば、超電導特性を得ることができることを
見いだした。
以下に、更に具体的な実施例を示す。
ＮｄとＣｅとＣｕを含む酸化物セラミックス焼結体をタ
ーゲットとして用い、チタン酸ストロンチウム（１００
）面の基体上に、高周波プレナーマグネトロンスバッタ
により薄膜作製を行なった。このターゲットは、Ｎｄ２
Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣｕＯを大気中１０５０℃で８時閉熱
処理し得た焼結体を用いた。スパッタガスは純アルゴン
ガスとしたが、良好な結晶性の薄膜が形成可能であった
。この理由は、Ｎ ｄ２Ｃｕｏ ａ型の結晶構造を作る
にはある程度の酸素が必要で、その酸素はターゲットか
ら供給されるのが一番適していることによると思われる
。
ーゲットとして用い、チタン酸ストロンチウム（１００
）面の基体上に、高周波プレナーマグネトロンスバッタ
により薄膜作製を行なった。このターゲットは、Ｎｄ２
Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣｕＯを大気中１０５０℃で８時閉熱
処理し得た焼結体を用いた。スパッタガスは純アルゴン
ガスとしたが、良好な結晶性の薄膜が形成可能であった
。この理由は、Ｎ ｄ２Ｃｕｏ ａ型の結晶構造を作る
にはある程度の酸素が必要で、その酸素はターゲットか
ら供給されるのが一番適していることによると思われる
。
蒸着中の基体の温度としては４００℃〜１０００℃とし
た場合に、低温で薄膜の電気抵抗に超伝導の兆候が認め
られたが、特に７５０℃〜１０００℃で形成した薄膜に
おいては、ゼロ抵抗が２０に程度で確認され、また結晶
性も良く再現性もすぐれていた。
た場合に、低温で薄膜の電気抵抗に超伝導の兆候が認め
られたが、特に７５０℃〜１０００℃で形成した薄膜に
おいては、ゼロ抵抗が２０に程度で確認され、また結晶
性も良く再現性もすぐれていた。
以下本発明の内容を深く理解されるために、さらに具体
的な実施例を示す。
的な実施例を示す。
Ｎｄ＋、５ｓＣｅｉ、＋ｓＣｕ’５０ｘ の酸化物セラ
ミックス焼結体をターゲットとして用い、Ｍｇｏ、
あるいは、ＳｒＴ １ｏ３の （１００） −あるいは
（１１０）面の単結晶基体上に、薄膜形成を行なフた。
ミックス焼結体をターゲットとして用い、Ｍｇｏ、
あるいは、ＳｒＴ １ｏ３の （１００） −あるいは
（１１０）面の単結晶基体上に、薄膜形成を行なフた。
スパッタ電力１６０Ｗ、スパッタガス圧力３Ｘ１０−３
Ｔ ｏｒｒの条件のもとで、約１時閏スパッタ蒸着する
ことにより、約０． ５〜０． ８μｍ厚の薄膜が得ら
れた。スパッタガスは純アルゴンガスとし、この際の基
体温度を変化させて、結晶性および出現する超伝導特性
との関係を調べた。上記過程の後、薄膜の組成を調べた
ところ、金属元素の比率はＮｄ： Ｃｅ： Ｃｕ＝１．
８５： ０．１５： １．Ｏとほぼ化学量論比にな
っていた。また薄膜の結晶構造は、Ｘ線回折法により調
べられた。
Ｔ ｏｒｒの条件のもとで、約１時閏スパッタ蒸着する
ことにより、約０． ５〜０． ８μｍ厚の薄膜が得ら
れた。スパッタガスは純アルゴンガスとし、この際の基
体温度を変化させて、結晶性および出現する超伝導特性
との関係を調べた。上記過程の後、薄膜の組成を調べた
ところ、金属元素の比率はＮｄ： Ｃｅ： Ｃｕ＝１．
８５： ０．１５： １．Ｏとほぼ化学量論比にな
っていた。また薄膜の結晶構造は、Ｘ線回折法により調
べられた。
この結果、基板として５ｒＴｉＯ３（１００）基板を用
いた場合、形成されたｔｉｌｌｌＨ，ｔｃ軸が基板に垂
直に配向したＮ ｄ２ＣｕＯａ型の結晶構造であること
が判った。 ５ｒＴ１Ｃ）３（１１０）基板を用いた
場合には、 （１０３）面の薄膜が成長し、Ｍｇ０（１
００）面には、 （１１０）ｉｉ、 （１１０）面に
は、（１００）面が、それぞれ成長した。基体温度を７
５０℃〜１０００℃とした膜の結晶性は、超電導特性を
得るには十分であるが、さらに大気中もしくはｌｏ−３
気圧以上の酸素を含んだ雰囲気で、９００℃〜１１００
℃の温度範囲で１時間〜２時閘加熱することによって結
晶性を高めることができ、さらに優れた超電導特性を得
ることができることを確認した。優れた超電導特性を与
える薄膜の結晶構造は、Ｃ軸が基板に垂直に配向したも
のが適していることが分かった。その意味で基体として
は、５ｒＴｉｏ３（１００）基板のほか、ＢａＴｉｏ３
．ＬａＡｌＯ３，ＬａＧａＯ３等のペロブスカイト型の
結晶構造を有する単結晶の（１００）基板が優れている
ことを確認した。
いた場合、形成されたｔｉｌｌｌＨ，ｔｃ軸が基板に垂
直に配向したＮ ｄ２ＣｕＯａ型の結晶構造であること
が判った。 ５ｒＴ１Ｃ）３（１１０）基板を用いた
場合には、 （１０３）面の薄膜が成長し、Ｍｇ０（１
００）面には、 （１１０）ｉｉ、 （１１０）面に
は、（１００）面が、それぞれ成長した。基体温度を７
５０℃〜１０００℃とした膜の結晶性は、超電導特性を
得るには十分であるが、さらに大気中もしくはｌｏ−３
気圧以上の酸素を含んだ雰囲気で、９００℃〜１１００
℃の温度範囲で１時間〜２時閘加熱することによって結
晶性を高めることができ、さらに優れた超電導特性を得
ることができることを確認した。優れた超電導特性を与
える薄膜の結晶構造は、Ｃ軸が基板に垂直に配向したも
のが適していることが分かった。その意味で基体として
は、５ｒＴｉｏ３（１００）基板のほか、ＢａＴｉｏ３
．ＬａＡｌＯ３，ＬａＧａＯ３等のペロブスカイト型の
結晶構造を有する単結晶の（１００）基板が優れている
ことを確認した。
得られた薄膜の中には、成膜後あるいは上述の結晶化を
促進させるための加熱処理後に、超電導特性を示すもの
もあったが、その超電導特性は、適当な還元処理をによ
フて、さらに高めることができ、また、超電導特性を示
さなかったものについても、最適の超電導特性を得るこ
とができることを見いだした。また、熱処理後、室温以
下に急冷することが、酸素含有量を少なくして後の還元
処理を容易にすることを見いだした。還元処理の方法と
しては、真空中もしくは酸素分圧１ｏ−ａ気圧以下のア
ルゴン等の不活性ガス雰囲気で、加熱することが有効で
あることを見いだした。膜厚５０００Ａの代表的な薄膜
について、処理温度および処理時間を変化させて、真空
中で加熱した際の電気抵抗の温度依存性を図に示す。曲
線１１は還元処理前、曲線１２．１３．１４は、６００
’Ｃでツレぞれ２．１６．５２時間処理したもの、曲線
１５は、８００℃で２時間処理したものである。
促進させるための加熱処理後に、超電導特性を示すもの
もあったが、その超電導特性は、適当な還元処理をによ
フて、さらに高めることができ、また、超電導特性を示
さなかったものについても、最適の超電導特性を得るこ
とができることを見いだした。また、熱処理後、室温以
下に急冷することが、酸素含有量を少なくして後の還元
処理を容易にすることを見いだした。還元処理の方法と
しては、真空中もしくは酸素分圧１ｏ−ａ気圧以下のア
ルゴン等の不活性ガス雰囲気で、加熱することが有効で
あることを見いだした。膜厚５０００Ａの代表的な薄膜
について、処理温度および処理時間を変化させて、真空
中で加熱した際の電気抵抗の温度依存性を図に示す。曲
線１１は還元処理前、曲線１２．１３．１４は、６００
’Ｃでツレぞれ２．１６．５２時間処理したもの、曲線
１５は、８００℃で２時間処理したものである。
転移温度２２に以上の優れた超電導特性を得るのに必要
な処理時間は、６００℃で８〜３０時間、８００℃で１
〜３時間処理であった。これより、酸素の脱離量あるい
は欠損量は、酸素の拡散過程に強く依存し、加熱する際
の処理温度範囲としては、５００℃〜９００℃が適当で
あるが、最適な処理時間は、超電導体の膜厚及び表面状
態によっても影響を受けるが、処理温度が高いほど短い
時間で済むが、最適時間範囲は狭いことを見いだしさら
に、本発明者らは、蒸着膜を還元し酸素含有量を少なく
する方法として、フッ素との置換効果を利用することが
有効であることを確認した。
な処理時間は、６００℃で８〜３０時間、８００℃で１
〜３時間処理であった。これより、酸素の脱離量あるい
は欠損量は、酸素の拡散過程に強く依存し、加熱する際
の処理温度範囲としては、５００℃〜９００℃が適当で
あるが、最適な処理時間は、超電導体の膜厚及び表面状
態によっても影響を受けるが、処理温度が高いほど短い
時間で済むが、最適時間範囲は狭いことを見いだしさら
に、本発明者らは、蒸着膜を還元し酸素含有量を少なく
する方法として、フッ素との置換効果を利用することが
有効であることを確認した。
例えば、フッ素を含んだフロンガス等の雰囲気で放電を
起こし、活性なフッ素に薄膜を曝せば、フッ素との置換
効果によって酸素量を減らすことができ良好な超電導薄
膜を形成することが出来ることを確認した。
起こし、活性なフッ素に薄膜を曝せば、フッ素との置換
効果によって酸素量を減らすことができ良好な超電導薄
膜を形成することが出来ることを確認した。
なおこの結果は、Ｎｄの代わりにＳ＋ｗ、Ｐｒあるいは
この少なくとも一種を含む組合せ、またＣｅの代わりに
Ｔｈあるいはこの少なくとも一種を含む組合せでも、同
様であることが確認された。
この少なくとも一種を含む組合せ、またＣｅの代わりに
Ｔｈあるいはこの少なくとも一種を含む組合せでも、同
様であることが確認された。
発明の効果
本発明により、良質で高性能なＮ ｄ２Ｃｕｏ ａ型結
晶構造の薄膜超電導体を再現性良く得ることが可能とな
った０本発明の製造方法は、この種の物質を用いたデバ
イス等の応用には必須であり、本発明の工業的価値は大
きい。
晶構造の薄膜超電導体を再現性良く得ることが可能とな
った０本発明の製造方法は、この種の物質を用いたデバ
イス等の応用には必須であり、本発明の工業的価値は大
きい。
図は本発明の一実施例において製造された薄膜超電導体
の、電気抵抗の温度依存性を示す図である。 １・ｌ・・・還元処理前、１２．１３．１４・・・６０
０℃で２．１６．５２時間処理、１５・・・８００℃で
２時閏処理。
の、電気抵抗の温度依存性を示す図である。 １・ｌ・・・還元処理前、１２．１３．１４・・・６０
０℃で２．１６．５２時間処理、１５・・・８００℃で
２時閏処理。
Claims (5)
- （１）基体上の、主成分がＮｄ＿２ＣｕＯ＿４型結晶構
造の（Ａ＿１＿−＿ｘＢ＿ｘ）＿２ＣｕＯ＿４で表され
る複合酸化物のスパッタ蒸着膜に対し、還元処理を施す
（ここで、ＡはＮｄ，Ｓｍ，Ｐｒのうちの少なくとも一
種、ＢはＣｅ，Ｔｈのうちの少なくとも一種の元素を示
す。 また、ｘは、０．０６≦ｘ≦０．０８の範囲の数値であ
る）ことを特徴とする薄膜超電導体の製造方法。 - （２）基体として、ペロブスカイト型の結晶構造を有す
る単結晶基板を用いることを特徴とする請求項１記載の
薄膜超電導体の製造方法。 - （３）スパッタ蒸着した後、更に大気中もしくは１０＾
−＾３気圧以上の酸素を含んだ雰囲気で、９００℃〜１
１００℃の温度範囲で一定時間加熱して得た蒸着膜を用
いることを特徴とする請求項１記載の薄膜超電導体の製
造方法。 - （４）還元処理の方法として、真空中もしくは酸素分圧
１０＾−＾３気圧以下の不活性ガス雰囲気で、５００℃
〜９００℃の温度範囲で一定時間加熱することを特徴と
する請求項１記載の薄膜超電導体の製造方法。 - （５）還元処理の方法として、少なくともフッ素ガスを
含んだ雰囲気下にさらすことを特徴とする請求項１記載
の薄膜超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1339012A JPH07106904B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1339012A JPH07106904B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03197320A true JPH03197320A (ja) | 1991-08-28 |
| JPH07106904B2 JPH07106904B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=18323437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1339012A Expired - Fee Related JPH07106904B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07106904B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02211678A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Sony Corp | 超伝導金属酸化物材料の製造方法 |
-
1989
- 1989-12-26 JP JP1339012A patent/JPH07106904B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02211678A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Sony Corp | 超伝導金属酸化物材料の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07106904B2 (ja) | 1995-11-15 |
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