JPH03218908A - 酸化物超電導体の製造方法 - Google Patents

酸化物超電導体の製造方法

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JPH03218908A
JPH03218908A JP2015289A JP1528990A JPH03218908A JP H03218908 A JPH03218908 A JP H03218908A JP 2015289 A JP2015289 A JP 2015289A JP 1528990 A JP1528990 A JP 1528990A JP H03218908 A JPH03218908 A JP H03218908A
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JP
Japan
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oxide superconductor
film
base material
laser
gas
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JP2015289A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Iijima
康裕 飯島
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の{り用分野 こ、つ定明は、酸化物超電導体の膜を作製する方去の改
良に関すらちので、酸化物超電導体の構成・己素−)化
合物を原料とし、紫外域短波長レーザを使用して酸化物
超電導体の膜を作成する装置に関する。
従宋Q)技術 従来から、酸化物超電導体の膜を作製する方法に採用さ
れてきた方法として、スパソタリング法、真空蒸着法、
化学気相蒸着法(C V D法)などが知られているが
、これらの方法では、いずれも基材を500〜700℃
に加熱することによって結晶化した膜を作製することが
できるものであった。
「発明が解決しようとする課題」 ところが、シリコンウエハや金属基材上にこの種の酸化
物超電導体の膜を作製する場合、基材を500〜700
℃の高;益に長時間加熱すると、基材と酸化物超電導体
の膜との間に相互拡散反応が生じ、基材構成元索の一部
が酸化物超電導体の膜の内部に拡散するか、酸化物超電
導体の膜の構成元素の一部が基材側に拡散するなとの相
互拡散反応か進行し、加熱後に得らメtた膜の超電導特
性が劣化する問題かあっf二。
まf二、前記相互拡散反応の問題を解消する目的で基材
と酸化物超電導体の膜との間に、拡散防止用の中間層を
介在させることか行ナメつれているが、基材と酸化物超
電導体の膜と○間に適当な中間層を介挿しても、成膜時
に500〜700℃もの高温に長時間加熱されることが
あると、基材と酸化物超電導体の膜との間に相互拡散反
応が生じる結果、酸化物超電導体の膜の組成かくずれ、
超電導特性が劣化する傾向があった。
そこで、このような相互拡散反応の問題を解消すろ目的
で、得られる酸化物超電導体の膜を可能な限り厚く形成
し、相互拡散により影響を受ける部分が多少生しても膜
全体の超電導特性か劣化しないようにすること、あるい
は、成膜速度を速くして高温に加熱さ4−,ろ時間を短
縮し、相互拡散反応を抑えるなどの手段が講しられてい
るが、厚い膜を形成したり、成膜速度を速くすると、膜
質が低下し、超電導特性の優秀な均一な膜が得られない
問題かあった。
本発明は前記課題を解決するためになされたものて、基
材を500゜C以下の温度に加熱することてら良質な酸
化物超電導体の膜を形成することができる酸化物超電導
体の製造方法の提供を目的とする。
「課題を解決するための手段づ 本発明は前記課題を解決するために、酸化物超電導体を
構成する各元素の化合物から個々に発生させた原料ガス
を混合し、混合ガスをリアクタの内部の基材周囲に導く
とともに、基材をエキノマレーザで加熱しつつ基材上に
酸化物超電導体の膜を形成するものである。
「作用」 エキノマレーザなどの紫外域短波長レーザによって基材
を加熱することで基材の上で活性化された原料ガスの混
合ガスが反応する結果、結晶化された酸化物超電導体の
膜が生成する。紫外域短波長レーザによって混合ガスを
基材上面において活性化するので、500゜C以下の低
温に加熱しながら成膜する場合であっても、結晶化され
た均質な良質の酸化物超電導体の膜が生成する。
こ実旌例」 第1図は、本発明の一実施例を示すしので、図中符号1
0.l1.12は、原料を気化するためのバブラを示し
ていろ。これらのハブラ1011l2の内部には酸化物
超電導体製造用の原料01G ? , G 3が収納さ
れている。
前記原料G + . G − , G sは、各々酸化
物超電導体を構成する元素の化合物であって、Y −B
 a−C uO系の酸化物超電導体を製造する場合、原
料G,としてCuの気相源、原料G2としてYの気相源
、原料G3としてBaの気相源を用いる。
より具体的には各気相源として、前記各元素のアセチル
アセトノ化合物、ヘキサフルオロアセチルアセトン化合
物などのノケトン化合物、ノクロペンタノエニル化合物
などの粉末を使用する。また、BaソースとしてBa−
ビス−2.2,6,6テトラメチル−3,5−ヘプタン
ノオナート「略称B a(D P M)2JBa−ヒス
−1.1.l,2.2−ペンタフル才ロー6.6−ジメ
ヂル−3.5−ヘブタンノオン:略称B a(P P 
M )2j、Ba−ビス−1.1.1.5,5.5−ヘ
キサフル才ロー24−ヘプタンノオンこ略祢B a(H
 F A LJなとのβ−ノケトノキレート錯体なとか
使用される。なお、この実施例の装置にあっては、ハブ
ラ10にCuの錯体を収納し、バブラIIにYの錯体を
収納し、ハブラl2にBaの錯体を収納している。
また、各バブラ10,11.12には、キャリアガスの
供給管1 0a.,1 1 a,1 2aが接続されて
いる。なお、各バブラ10,11.12に導入するキャ
リアガスはArガスなどの不活性ガスあるいは不活性ガ
スにO,ガスを混合したものなどが好適に用いられる。
また、各バブラ10.11.12は連通管l3によって
混合器14に接続され、混合器l4は供給管l5によっ
てリアクタl6に接続されるとともに、供給管l5は、
リアクタl6の側壁を貫通してリアクタl6の中央底部
側に向けられている。
而記混合器l4は各バブラ10.+1  12から発生
されfこ原料ガスを混合してリアクタ16に送るもので
ある。リアクタl6は、内部を真空排気可能な容器状の
もので、中央部には支持基盤17が設置され、この支持
基盤l7には、加軌ヒータl8が付設されていて、支持
基盤l7の上面に設置されfこ基材Aを加熱てきるよう
になっている。
また、リアクタ!6に接続された供給W15の先端の供
給口15aは支持基盤l7の上面に近接されている。
また、リアクタ16の側壁には透孔が形成され、この透
孔には、プリズム20が嵌着されるとともに、リアクク
l6の外方には、プリズム20にレーザ光を照射する発
光装置2lが設置されている。
曲記プリズムl6は、発光装置2lから照射さJtたエ
キノマレーザのビームを支持基盤l7の上面に照射でき
ろように設置されていろ。なお、前記発光装置21は、
.へrF.KrF,XeClなどのエキノマレーザを照
射する公知のものである。
次に前記構成の裟置を用いて基板A上に酸化物#i3i
導体の膜を杉成する場合について説明する。
まず、リアクタ16の内部に基板Aをセノトし、ノアタ
タ16の内郎の排気を開始するとともに、加軌装置18
て基盤Aを加鳩する。続いて各バブラ1011,+2に
、それぞれの供給管10a,1la.l2aから各々キ
ャリアガスを送り、バブラ10  1+  12の内部
を加熱する。この操作によってバブラ10.11  1
2の内部では化合物か気化して原料ガスが発生し、各バ
ブラl O,1 1.1 2から連通管13に出された
各原料ガスは混合器l4で混合されるとともに、酸素ガ
スと混合された後に供給管l5の供給015aからりア
クタl6の内部に噴出して基材Aに吹き付けられる。
また、発光装置2lからプリズム20にエキシマレーザ
を照射すると、エキノマレーザはプリズム20によって
光路を折り曲げられて支持基盤l7上の基材Aの上面に
照射される。
以上のように基材Aにエキシマレーザを照射するとと乙
に、加軌ヒータl8の熱によって基材Aを加熱し、基材
Aを500℃に加熱する。基材Aが500゜C程度に加
熱された状態で基材Aの上面では、供給口15aから噴
射された原料ガスがエキノマレーザにより光分解され、
活性化されて反応し、結晶化された酸化物超電導体の膜
が生成される。以上のようにエキノマレーザで活性化さ
れた,昆合ガスは、500℃程度の温度であっても有機
金属ガスの分解反応およびY −B a=C u−0の
結晶化反応が十分に進行して基材Aの上面に緻密て均一
なY −B a−C u−0系の酸化物超電導体の膜が
生成する。
なお、基材Aの加熱温度の最低温度は400℃、より好
ましくは460℃に設定し、最高温度は520゜C、よ
り好ましくは500℃に設定する。加熱温度が400℃
以下ではエキノマレーザによる原料ガスの活性化があっ
ても結晶化した膜が得られt、600゜C以」二では膜
と基材との相互拡散反応か問題になるので好ましくない
以」二説明しrこように前記構成の装置によれば、リア
クタl6に送る混合ガスをエキシマレーザで活性化し、
500℃以下の基材温度で基材A上に成膜するので、基
材との相互拡散か少なく、欠陥Jつ少ない酸化物超電導
体の膜を製造することができろ。
なお、この実泡例では、リアクタl6の内部に設けろ基
材として板状の堪材Aを設けたか、基材Aのかわりにテ
ープ状の基材とその繰出装置と巻取装置を設け、テープ
状の基材をリアタタl6の内郎で繰り出し移動させつつ
その上面に蒸着することでテープ状の酸化物超電導体を
製造することができる。
「製造例」 第1図に示す構成の装置を用いてY −B a−C u
O系の酸化物超電導体の膜を製造した。
CuソースにCuのアセチルアセトン化合物、Yのソー
スとしてYのノクロペンタノエニル化合物、Baソース
にB a(H F A )2を用い、キャリアガスとし
てArガスを用いた。
Cuソースを収納した気化筒の温度を180°Cに、Y
ソースを収納した気化簡の温度を180°Cに、Baソ
ースを収納した気化簡の温度を2000Cにそれぞれ加
熱して気化させ、各原料ガスを発生させた。また、リア
クタの内部を真空引きするとともに、エキノマレーザを
ハステロイ製の基材上に照射するとともに、基材を48
0゜Cに加熱し、基材上に成膜を行っf二。
得られt二Y −B a−C u−0系の酸化物超電導
体の膜は、厚さlμm、臨界温度88K、臨界電流密度
5 0 0 0 0 A/cm2を示し1二。
「比較例」 比較のために、第1図に示す装置を用い、基材を650
℃で高温加熱し、その他の条件は前記と同等の条件で酸
化物超電導体の膜を形成した。得られた膜は臨界温度7
9K、臨界電流密度ioOA / cm”を示し、本発
明の膜の超電導特性よりも劣っていることが判明した。
更に、第1図に示す装置を用い、基材を300℃で低温
加熱し、その他の条件は前記と同等の条件で酸化物超電
導体の膜を形成した。得られた膜は、臨界温度60K、
臨界電流密度O A / am2(液体窒素温度)を示
し、本発明の膜の超電導特性よCOも劣っていることか
判明した。
以上の結果から、前記構造の装置を使用することによっ
て.160〜520°Cに基材を加熱することて漫れた
超電導特性を発揮する酸化物超電導体の膜を生成できろ
ことか判明した。
「発明の効果」 以上説明したように本発明は、各バブラから発生させた
原料ガスをリアクタに送り、リアクタ内で加熱された基
材にエキノマレーザなどの紫外域短波長レーザを照射し
て基材上に成膜するので、レーザによって加熱活性化さ
れた原料ガスか基板上で反応して酸化物超電導体の膜が
生成する。また、レーザによって混合ガスが活性化する
ので、基材を従来の加熱温度よりも低い500゜C程度
に加熱することによって結晶化した酸化物超電導体の膜
が生成する。このため、基材と酸化物超電導体の膜との
間に生しる相互拡散反応か少なくなり、酸化物超電導体
の膜の特性劣化が生しないので、特性の良好な酸化物超
電導体の膜が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施するために使用する装置の一
例を示す構成図である。 +0.11.12  バブラ、+3一連通管、15・供
給管、l6 リアクタ、l7 ・支持基盤、8−・加熱
ヒータ、20 ・プリズム、21 ・発光装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 酸化物超電導体を構成する各元素の化合物から個々に発
    生させた原料ガスを混合し、混合ガスをリアクタの内部
    の基材周囲に導くとともに、基材にエキシマレーザ等の
    紫外域短波長レーザを照射し、基材をレーザで加熱しつ
    つ基材上に酸化物超電導体の膜を形成することを特徴と
    する酸化物超電導体の製造方法。
JP2015289A 1990-01-25 1990-01-25 酸化物超電導体の製造方法 Pending JPH03218908A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03243779A (ja) * 1990-02-20 1991-10-30 Fuyuutec Fuaanesu:Kk 酸化物超電導薄膜製造装置
US6576302B1 (en) 1999-02-25 2003-06-10 Agency Of Industrial Science And Technology Method for producing a metal oxide and method for forming a minute pattern

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH03243779A (ja) * 1990-02-20 1991-10-30 Fuyuutec Fuaanesu:Kk 酸化物超電導薄膜製造装置
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