JPH0337103A - 酸化物超電導体薄膜の製造方法および装置 - Google Patents
酸化物超電導体薄膜の製造方法および装置Info
- Publication number
- JPH0337103A JPH0337103A JP1171303A JP17130389A JPH0337103A JP H0337103 A JPH0337103 A JP H0337103A JP 1171303 A JP1171303 A JP 1171303A JP 17130389 A JP17130389 A JP 17130389A JP H0337103 A JPH0337103 A JP H0337103A
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- JP
- Japan
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- thin film
- superconductor
- particles
- ion beam
- oxide superconductor
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (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１
本発明は酸化物超電導体薄膜の製造方法および製造装置
に関するものである。
に関するものである。
［従来の技術］
従来、銅を含み臨界温度が液体窒素温度以上である酸化
物超電導体の薄膜は１種々の物理蒸着法（スパッタ法、
蒸着法、レーザービーム蒸着法など）や、ＣＶＤ法など
で製造されてきた。方法の如何によらず、製造条件を適
正に選べば、液体窒素温度、０磁場下では１００万Ａ
／ｃａｂ”以上の臨界電流密度を有する薄膜が得られる
ようになってきている。
物超電導体の薄膜は１種々の物理蒸着法（スパッタ法、
蒸着法、レーザービーム蒸着法など）や、ＣＶＤ法など
で製造されてきた。方法の如何によらず、製造条件を適
正に選べば、液体窒素温度、０磁場下では１００万Ａ
／ｃａｂ”以上の臨界電流密度を有する薄膜が得られる
ようになってきている。
【発明が解決しようとする課題］
しかし、超電導マグネットなどの応用には数テスラ以上
の強い磁場下で１０万Ａ ／ｃｍ”以上の電流を流せる
材料が求められており、これまで得られた薄膜は磁場下
、特に、Ｃｕ−０面に垂直に磁場を印加した場合に大き
な電流が流せないことが問題となっている。この原因は
、酸化物超電導体の単結晶を用いた実験結果から、磁場
下で電流の印加による磁束の移動を十分に抑制できてい
ないためと考えられている。
の強い磁場下で１０万Ａ ／ｃｍ”以上の電流を流せる
材料が求められており、これまで得られた薄膜は磁場下
、特に、Ｃｕ−０面に垂直に磁場を印加した場合に大き
な電流が流せないことが問題となっている。この原因は
、酸化物超電導体の単結晶を用いた実験結果から、磁場
下で電流の印加による磁束の移動を十分に抑制できてい
ないためと考えられている。
磁場下で磁束の移動を抑制するためには適切なビン止め
中心を超電導体内に導入することが必要である。ビン止
め中心としては、非超電導体の微粒子や、薄膜では電流
方向に平行な微少なりラックなどが作用すると考えられ
ているが、そのようなビン止め中心を有する薄膜を形成
する方法は未だ確立されていない。
中心を超電導体内に導入することが必要である。ビン止
め中心としては、非超電導体の微粒子や、薄膜では電流
方向に平行な微少なりラックなどが作用すると考えられ
ているが、そのようなビン止め中心を有する薄膜を形成
する方法は未だ確立されていない。
［課題を解決するための手段］
本発明は、薄膜内にビン止め効果を有する非超電導体の
微粒子が分散した酸化物超電導体薄膜を得ることを目的
とするものであり、酸化物超電導体薄膜を基体上に形成
する過程で、クラスターイオンビーム装置により非超電
導体粒子を該酸化物超電導体薄膜中に導入することを特
徴とする非超電導体粒子が分散した酸化物超電導体薄膜
の製造方法を提供するものである。
微粒子が分散した酸化物超電導体薄膜を得ることを目的
とするものであり、酸化物超電導体薄膜を基体上に形成
する過程で、クラスターイオンビーム装置により非超電
導体粒子を該酸化物超電導体薄膜中に導入することを特
徴とする非超電導体粒子が分散した酸化物超電導体薄膜
の製造方法を提供するものである。
本発明においては、クラスターイオンビーム装置を用い
て非超電導体物質を酸化物超電導体薄膜中に導入する際
には、非超電導体物質を粒子状で付着させる必要がある
。高いビン止め効果を得るために、粒子の直径は１００
〜５００人であることが好ましい、また、非超電導体粒
子の含有量は、１０〜５０体積％が好ましい。含有量が
１０体積％未滴の場合は、ビン止め効果が不十分になる
恐れがあるので好ましくない。含有量が５０体積％を超
える場合は、超電導体の体積が少なくなり薄膜の臨界電
流密度が小さくなる恐れがあるので好ましくない。
て非超電導体物質を酸化物超電導体薄膜中に導入する際
には、非超電導体物質を粒子状で付着させる必要がある
。高いビン止め効果を得るために、粒子の直径は１００
〜５００人であることが好ましい、また、非超電導体粒
子の含有量は、１０〜５０体積％が好ましい。含有量が
１０体積％未滴の場合は、ビン止め効果が不十分になる
恐れがあるので好ましくない。含有量が５０体積％を超
える場合は、超電導体の体積が少なくなり薄膜の臨界電
流密度が小さくなる恐れがあるので好ましくない。
本発明においては、この非超電導体粒子を酸化物超電導
体薄膜中に均一に分散させるために以下のような方法を
採用するのが好ましい。例えば、酸化物超電導体薄膜の
形成と非超電導体粒子の導入を同時に行なって、薄膜が
成長するに従い非超電導体粒子を薄膜中に分散させる方
法は、均質な薄膜が得られやすいので好ましい。あるい
は酸化物超電導体薄膜の形成を複数回に分けて行ない、
酸化物超電導体薄膜形成の間に非超電導体粒子を導入す
る方法も採用できる。この方法では、酸化物超電導体薄
膜の成長を途中で止めて、この成長途中の薄膜上に非超
電導体を粒子状で付着させ、さらにその上に超電導体の
薄膜を形成することにより、あるいはさらにこの操作を
繰り返すことによって非超電導体粒子の分散した超電導
体薄膜を得る。この際、非超電導体が連続した膜状にな
らないように付着条件を選択する必要がある。
体薄膜中に均一に分散させるために以下のような方法を
採用するのが好ましい。例えば、酸化物超電導体薄膜の
形成と非超電導体粒子の導入を同時に行なって、薄膜が
成長するに従い非超電導体粒子を薄膜中に分散させる方
法は、均質な薄膜が得られやすいので好ましい。あるい
は酸化物超電導体薄膜の形成を複数回に分けて行ない、
酸化物超電導体薄膜形成の間に非超電導体粒子を導入す
る方法も採用できる。この方法では、酸化物超電導体薄
膜の成長を途中で止めて、この成長途中の薄膜上に非超
電導体を粒子状で付着させ、さらにその上に超電導体の
薄膜を形成することにより、あるいはさらにこの操作を
繰り返すことによって非超電導体粒子の分散した超電導
体薄膜を得る。この際、非超電導体が連続した膜状にな
らないように付着条件を選択する必要がある。
非超電導体物質としては、特に限定されず種々の物質を
用いつるが、超電導体と反応しないものであることが好
ましい０例えば、銀や、金などの貴金属が好ましく用い
られる。
用いつるが、超電導体と反応しないものであることが好
ましい０例えば、銀や、金などの貴金属が好ましく用い
られる。
本発明の製造方法は、超電導体の構成元素の蒸発装置と
非超電導体のクラスターイオンビーム装置とを同一真空
容器内に設置した装置を用いてこれを行なうことができ
る。超電導体の構成元素の蒸発装置は、特に限定されず
種々のものをｍいることができ、例えば、クヌッセンセ
ル等が使用できる。非超電導体のクラスターイオンビー
ム装置も、特に限定されず、公知の装置を適宜使用する
ことができる・、酸化物超電導体薄膜の形成を複数回に
分けて行なう場合は、超電導体の構成元素の蒸発装置と
非超電導体のクラスターイオンビーム装置のそれぞれに
、シャッターが設けられていることが好ましい。真空容
器については、内部の雰囲気を制御できるものが好まし
い。
非超電導体のクラスターイオンビーム装置とを同一真空
容器内に設置した装置を用いてこれを行なうことができ
る。超電導体の構成元素の蒸発装置は、特に限定されず
種々のものをｍいることができ、例えば、クヌッセンセ
ル等が使用できる。非超電導体のクラスターイオンビー
ム装置も、特に限定されず、公知の装置を適宜使用する
ことができる・、酸化物超電導体薄膜の形成を複数回に
分けて行なう場合は、超電導体の構成元素の蒸発装置と
非超電導体のクラスターイオンビーム装置のそれぞれに
、シャッターが設けられていることが好ましい。真空容
器については、内部の雰囲気を制御できるものが好まし
い。
【実施例］
真空容器内に３基のクヌッセンセル４と１基のクラスタ
ーイオンビーム装置５とを設置し、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕ金属
を原料として３基のクヌッセンセル４に充填し、金をク
ラスターイオンビーム装置５の原料として用いた。クラ
スターイオンビーム装置には、加速電極６と熱電子ビー
ム発生器７が設けられており、熱電子ビーム発生器７か
らの熱電子により金のクラスターをイオン化し、これを
加速電極６により加速して基板に付着させる。基板２に
（Ｚｏｏ）面を鏡面研磨したＭｇＯ単結晶を用い、基板
温度をヒーター１により７００’Ｃに保って成膜した。
ーイオンビーム装置５とを設置し、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕ金属
を原料として３基のクヌッセンセル４に充填し、金をク
ラスターイオンビーム装置５の原料として用いた。クラ
スターイオンビーム装置には、加速電極６と熱電子ビー
ム発生器７が設けられており、熱電子ビーム発生器７か
らの熱電子により金のクラスターをイオン化し、これを
加速電極６により加速して基板に付着させる。基板２に
（Ｚｏｏ）面を鏡面研磨したＭｇＯ単結晶を用い、基板
温度をヒーター１により７００’Ｃに保って成膜した。
Ｆｌｉ、膜時に、基板近傍の酸素の圧力がｉｏ−”丁ｏ
ｒｒ程度になるよう酸素をノズル３により導入した。
ｒｒ程度になるよう酸素をノズル３により導入した。
まず、クラスターイオンビーム装置５のシャッターを閉
じた状態で、クヌッセンセル４によりＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝
ｌ ：２：３の組成になるよう蒸着速度を調節し、１０
００人の厚さの薄膜を形成し、た。その後、クヌッセン
セル４のシャッターを閉じ、クラスターイオンビーム装
置５を用い３０秒間金のクラスターを照射した。以上の
手順を繰り返し、全体の膜厚を１μｍとした。Ｘ線回折
装置により、得られた薄膜はＣ軸が基板面に垂直である
ことが確認できた。この薄膜を、ＴＥＭにより観察した
ところ、膜中に直径約３００人の粒子が約３０体積％存
在し７ていた。
じた状態で、クヌッセンセル４によりＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝
ｌ ：２：３の組成になるよう蒸着速度を調節し、１０
００人の厚さの薄膜を形成し、た。その後、クヌッセン
セル４のシャッターを閉じ、クラスターイオンビーム装
置５を用い３０秒間金のクラスターを照射した。以上の
手順を繰り返し、全体の膜厚を１μｍとした。Ｘ線回折
装置により、得られた薄膜はＣ軸が基板面に垂直である
ことが確認できた。この薄膜を、ＴＥＭにより観察した
ところ、膜中に直径約３００人の粒子が約３０体積％存
在し７ていた。
得られた薄膜を幅０．３ｍｍ、長さ５０μｍの大きさに
乾式エッチし、試料を液体窒素に浸漬した状態で直流４
端子法により臨界電流、密度を測定したところ、磁場を
印加しない状態で２ＸｌＯ’Ａ／Ｃｌｌ１ｔ、ｃ軸と平
行にｌテスラの磁場を印加］５．た状態でＩ Ｘ ｌ
Ｏ’ Ａｒｃｓ２であった。
乾式エッチし、試料を液体窒素に浸漬した状態で直流４
端子法により臨界電流、密度を測定したところ、磁場を
印加しない状態で２ＸｌＯ’Ａ／Ｃｌｌ１ｔ、ｃ軸と平
行にｌテスラの磁場を印加］５．た状態でＩ Ｘ ｌ
Ｏ’ Ａｒｃｓ２であった。
［比較例］
実施例と同・じ装置を用いて、クラスターイオンビーム
装置を用いないこと以外は実施例と同様にして、酸化物
超電導体のみを蒸着して薄膜を得た。実施例ヒ同様、得
られた薄膜のＣ軸は基板面に垂直であった。実施例と同
様にして臨界電流密度を測定したところ、磁場を印加し
ない状態で５ Ｘ １０’ Ａ／ｃｌ１１”、ｌテスラ
の磁場を印加した状態で１Ｘｌｏ’Ａ／ｃ−であった。
装置を用いないこと以外は実施例と同様にして、酸化物
超電導体のみを蒸着して薄膜を得た。実施例ヒ同様、得
られた薄膜のＣ軸は基板面に垂直であった。実施例と同
様にして臨界電流密度を測定したところ、磁場を印加し
ない状態で５ Ｘ １０’ Ａ／ｃｌ１１”、ｌテスラ
の磁場を印加した状態で１Ｘｌｏ’Ａ／ｃ−であった。
［発明の効果〕
本発明方法によると、ビン止め効果が高く磁場を印加し
た状態においても高い臨界電流密度を有する超電導体薄
膜が得られる。
た状態においても高い臨界電流密度を有する超電導体薄
膜が得られる。
本発明装置によると、非超電導体粒子が分散した超電導
体薄膜が容易に得られる。
体薄膜が容易に得られる。
図１は、本発明の実施例に用いた薄膜製造装置の構成を
示す説明図である。 ｌ：ヒーター ２：基板 ３：ノズル ４：クヌッセンセル５ ： クラスターイオンビーム装置 ６ ： 加速電極 ７ ： 熱電子ビーム発生器 ゝ−５ 第 ！ 砧
示す説明図である。 ｌ：ヒーター ２：基板 ３：ノズル ４：クヌッセンセル５ ： クラスターイオンビーム装置 ６ ： 加速電極 ７ ： 熱電子ビーム発生器 ゝ−５ 第 ！ 砧
Claims (5)
- （１）酸化物超電導体薄膜を基体上に形成する過程で、
クラスターイオンビーム装置により非超電導体粒子を該
酸化物超電導体薄膜中に導入することを特徴とする非超
電導体粒子が分散した酸化物超電導体薄膜の製造方法。 - （２）酸化物超電導体薄膜の形成と同時に、非超電導体
粒子を導入する請求項１の製造方法。 - （３）酸化物超電導体薄膜の形成を複数回に分けて行な
い、酸化物超電導体薄膜形成の間に非超電導体粒子を導
入する請求項１の製造方法。 - （４）非超電導体粒子が、貴金属である請求項１〜３い
ずれか一の製造方法。 - （５）酸化物超電導体の構成元素の蒸発装置と非超電導
体のクラスターイオンビーム装置とを同一真空容器内に
有することを特徴とする酸化物超電導体薄膜の製造装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1171303A JPH0337103A (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 酸化物超電導体薄膜の製造方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1171303A JPH0337103A (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 酸化物超電導体薄膜の製造方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0337103A true JPH0337103A (ja) | 1991-02-18 |
Family
ID=15920783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1171303A Pending JPH0337103A (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 酸化物超電導体薄膜の製造方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0337103A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009051082A1 (ja) * | 2007-10-19 | 2009-04-23 | Kagoshima University | 超伝導材 |
-
1989
- 1989-07-04 JP JP1171303A patent/JPH0337103A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009051082A1 (ja) * | 2007-10-19 | 2009-04-23 | Kagoshima University | 超伝導材 |
| JP2009104813A (ja) * | 2007-10-19 | 2009-05-14 | Kagoshima Univ | 超伝導材 |
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