JPH038702A - 酸化物高温超電導体薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化物高温超電導体薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH038702A JPH038702A JP1142094A JP14209489A JPH038702A JP H038702 A JPH038702 A JP H038702A JP 1142094 A JP1142094 A JP 1142094A JP 14209489 A JP14209489 A JP 14209489A JP H038702 A JPH038702 A JP H038702A
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- Japan
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- thin film
- temperature
- superconductor thin
- temperature superconductor
- oxide high
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- 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、稀土類元素系の酸化物高温超電導体薄膜の製
造方法に関する。
造方法に関する。
（従来技術及びその問題点）
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系に代表される稀土類元素−アルカ
リ土類元素−銅の酸化物からなる酸素欠損型層状ペロプ
スカイト構造を有する稀土類元素系の酸化物高温超電導
セラミックスは、再現性ある製造法が確立され、交通機
関、重電機器、コンピューター、医療機器の多方面への
応用が朋待されている。
リ土類元素−銅の酸化物からなる酸素欠損型層状ペロプ
スカイト構造を有する稀土類元素系の酸化物高温超電導
セラミックスは、再現性ある製造法が確立され、交通機
関、重電機器、コンピューター、医療機器の多方面への
応用が朋待されている。
この酸化物高温超電導セラミックスを電子デバイス等に
応用するために、これまで各種の製造法によって超電導
体薄膜の製造が検討されてきた。
応用するために、これまで各種の製造法によって超電導
体薄膜の製造が検討されてきた。
具体例としては、真空蒸着、スパッタリング、レーザー
アブレーション、ＭＯＣＶＤ、ＩＣＥ蒸着法などの気相
成長法、有機酸塩熱分解、ゾル−ゲル、スプレーパイロ
シス法などの溶液法、プラズマ溶射、スクリーン印刷、
ドクターブレード法などの微粒子法が挙げられる〔笛木
和雄、北沢宏−「酸化物超伝導体の化学」 （株）講談
社すイエンティフィック刊〕。
アブレーション、ＭＯＣＶＤ、ＩＣＥ蒸着法などの気相
成長法、有機酸塩熱分解、ゾル−ゲル、スプレーパイロ
シス法などの溶液法、プラズマ溶射、スクリーン印刷、
ドクターブレード法などの微粒子法が挙げられる〔笛木
和雄、北沢宏−「酸化物超伝導体の化学」 （株）講談
社すイエンティフィック刊〕。
上記の気相成長法では、単結晶基板を用いて４５０〜６
００℃の比較的低温で結晶性の良好な膜を成膜した場合
、高温熱処理なしで７７Ｋにおける臨界電流密度が１０
６Ａ／ｃｎＴ以上の薄膜が得られている。
００℃の比較的低温で結晶性の良好な膜を成膜した場合
、高温熱処理なしで７７Ｋにおける臨界電流密度が１０
６Ａ／ｃｎＴ以上の薄膜が得られている。
薄膜製造の経済性を高めるためには、多結晶体の基板上
に、膜の堆積速度を大きくして成膜しなければならない
。そのためには、酸化物高温超電導組成物、その中間化
合物、あるいは原料化合物を多量に基板上に堆積後、多
くの場合酸素中、熱処理過程で反応あるいは焼結する必
要がある。
に、膜の堆積速度を大きくして成膜しなければならない
。そのためには、酸化物高温超電導組成物、その中間化
合物、あるいは原料化合物を多量に基板上に堆積後、多
くの場合酸素中、熱処理過程で反応あるいは焼結する必
要がある。
しかしながら、上記の様に熱処理して超電導体薄膜を製
造しても、薄膜中に異相が析出したり、空孔が多く発生
するなどの欠点が指摘されており、満足すべき高性能の
酸化物高温超電導体薄膜を製造することが困難である。
造しても、薄膜中に異相が析出したり、空孔が多く発生
するなどの欠点が指摘されており、満足すべき高性能の
酸化物高温超電導体薄膜を製造することが困難である。
（問題点解決のための技術的手段）
本発明者等は、上記問題点について鋭意研究した結果、
本発明に至った。
本発明に至った。
本発明は、稀土類元素系の酸化物高温超電導体薄膜を製
造する際に、非酸化性ガス雰囲気で１〜３０分間、９０
０〜１０５０℃で薄膜を熱処理し、続いて熱処理温度で
酸素と接触させるとともに薄膜を１〜３０分で８５０〜
７５０ ’Ｃに急冷させることを特徴とする稀土類元素
系の酸化物高温超電導体薄膜の製造方法である。
造する際に、非酸化性ガス雰囲気で１〜３０分間、９０
０〜１０５０℃で薄膜を熱処理し、続いて熱処理温度で
酸素と接触させるとともに薄膜を１〜３０分で８５０〜
７５０ ’Ｃに急冷させることを特徴とする稀土類元素
系の酸化物高温超電導体薄膜の製造方法である。
本発明における稀土類元素系の酸化物高温超電導体薄膜
は、稀土類元素、アルカリ土類元素、及び銅を含有する
薄膜焼結体であり、次の一般式、ＭＩＡＸＣｕ、Ｏ，で
表される。式中Ｍは、稀土類元素を表し、稀土類元素と
しては、Ｙ 、 Ｌａ、 Ｎｄ、Ｓｍ５ＥｕＳＧｄｓ
Ｄｙｓ ＨＯＳＥｒｓ Ｔｌｌ１％ Ｙｂ及びＬｕから
選択される少なくとも一種類の元素である。式中Ａは、
Ｃａ、 Ｓｒ及びＢａから選択される少なくとも一種類
のアルカリ土類元素を表す。Ｘ及びｙは１より大きく、
４より小さく、Ｚは３．５より大きく、９．５より小さ
い数値である。上式中のＡで、特に好ましいアルカリ土
類元素は、ＢａあるいはＢａとＳｒの組み合わせである
。
は、稀土類元素、アルカリ土類元素、及び銅を含有する
薄膜焼結体であり、次の一般式、ＭＩＡＸＣｕ、Ｏ，で
表される。式中Ｍは、稀土類元素を表し、稀土類元素と
しては、Ｙ 、 Ｌａ、 Ｎｄ、Ｓｍ５ＥｕＳＧｄｓ
Ｄｙｓ ＨＯＳＥｒｓ Ｔｌｌ１％ Ｙｂ及びＬｕから
選択される少なくとも一種類の元素である。式中Ａは、
Ｃａ、 Ｓｒ及びＢａから選択される少なくとも一種類
のアルカリ土類元素を表す。Ｘ及びｙは１より大きく、
４より小さく、Ｚは３．５より大きく、９．５より小さ
い数値である。上式中のＡで、特に好ましいアルカリ土
類元素は、ＢａあるいはＢａとＳｒの組み合わせである
。
本発明の稀土類元素系の酸化物高温超電導体薄膜の製造
方法について以下詳しく説明する。
方法について以下詳しく説明する。
本発明の酸化物高温超電導体薄膜は、気相成長法、溶液
法、および微粒子法などいずれの製造法によって得られ
る薄膜をも含んでおり、要するに高温での熱処理を必要
とする酸化物高温超電導体薄膜の製造方法に適用できる
。
法、および微粒子法などいずれの製造法によって得られ
る薄膜をも含んでおり、要するに高温での熱処理を必要
とする酸化物高温超電導体薄膜の製造方法に適用できる
。
上記いずれかの方法によって得られた超電導体薄膜を始
めに、非酸化性ガス雰囲気で１〜３０分間、９００〜１
０５０℃で熱処理する。非酸化性ガスとしては、水素、
ＣＯ７、ＣＯ１窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、あ
るいはそれらの混合ガスが挙げられる。熱処理時間は熱
処理温度が高い程より短くできる。熱処理時間は１〜１
５分間が好ましく、熱処理温度は９５０〜１０００″Ｃ
が好ましい。熱処理温度が低すぎると高温超電導体への
転化が進まず、また、熱処理時間が長すぎたり、温度が
高すぎると高温超電導体薄膜の融解、分解が起こり異相
が析出し、製造される薄膜の超電導特性が悪い。
めに、非酸化性ガス雰囲気で１〜３０分間、９００〜１
０５０℃で熱処理する。非酸化性ガスとしては、水素、
ＣＯ７、ＣＯ１窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、あ
るいはそれらの混合ガスが挙げられる。熱処理時間は熱
処理温度が高い程より短くできる。熱処理時間は１〜１
５分間が好ましく、熱処理温度は９５０〜１０００″Ｃ
が好ましい。熱処理温度が低すぎると高温超電導体への
転化が進まず、また、熱処理時間が長すぎたり、温度が
高すぎると高温超電導体薄膜の融解、分解が起こり異相
が析出し、製造される薄膜の超電導特性が悪い。
熱処理後、続いて熱処理温度の最高温度付近で酸素を熱
処理装置内に吹き込み、薄膜と酸素とを接触させるとと
もに薄膜温度を１〜３０分で角、激に８５０〜７５０
’Ｃに低下させる。酸素の吹き込みが遅れ、温度が低下
してから接触させた場合、また、温度低下の速度が遅す
ぎると薄膜中に異相が析出したり、空孔が多く発生する
。また、急速に低下させる温度レベルが低すぎると薄膜
中の酸素含有量が不足し、従って製造される薄膜の超電
導特性が悪くなる。
処理装置内に吹き込み、薄膜と酸素とを接触させるとと
もに薄膜温度を１〜３０分で角、激に８５０〜７５０
’Ｃに低下させる。酸素の吹き込みが遅れ、温度が低下
してから接触させた場合、また、温度低下の速度が遅す
ぎると薄膜中に異相が析出したり、空孔が多く発生する
。また、急速に低下させる温度レベルが低すぎると薄膜
中の酸素含有量が不足し、従って製造される薄膜の超電
導特性が悪くなる。
上記で温度を８５０〜７５０℃に急速に低下させた後は
、通常行われる様に徐々に薄膜の温度を酸素中で室温ま
で低下させて高温超電導体薄膜を製造することができる
。
、通常行われる様に徐々に薄膜の温度を酸素中で室温ま
で低下させて高温超電導体薄膜を製造することができる
。
（実施例）
以下に本発明のスクリーン印刷法による薄膜製造の実施
例を示す。
例を示す。
実施例１
共沈澱法によって得られたＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系超電導
体の微粒子状原料を、８５０ ’Ｃ１２時間大気中で仮
焼成して得られた比表面積２．９７ｒｒｆ／ｇの粉体６
．５ｇにテルピネオール２．５ｇ、エチルセルロース１
ｇ１エタノール１０ｇを加えて、１０ｍｍΦのジルコニ
アポールを用いて２０時間ボールミルを行ってインクを
調製した。
体の微粒子状原料を、８５０ ’Ｃ１２時間大気中で仮
焼成して得られた比表面積２．９７ｒｒｆ／ｇの粉体６
．５ｇにテルピネオール２．５ｇ、エチルセルロース１
ｇ１エタノール１０ｇを加えて、１０ｍｍΦのジルコニ
アポールを用いて２０時間ボールミルを行ってインクを
調製した。
上記インクをＹＳＺの多結晶基板に塗布後、１３０゛Ｃ
に保持されたホットプレート上で加熱乾燥し、５００’
Ｃ，２時間加熱してバインダーとじての有機物を分解除
去した。
に保持されたホットプレート上で加熱乾燥し、５００’
Ｃ，２時間加熱してバインダーとじての有機物を分解除
去した。
次に、アルゴン気流下、９８０℃に保持された焼成炉に
薄膜付ＹＳＺ基板を挿入した。炉内温度は一時的に数１
０度低下するが、数分後には９８０℃に復帰し、約１分
間その温度で保ち、続いてアルゴン気流を酸素気流に切
替えた。同時に炉の温度を約１０分で８００℃まで低下
させ、その後は６時間かけて４７０ ’Ｃに、さらに６
時間その温度に保った。
薄膜付ＹＳＺ基板を挿入した。炉内温度は一時的に数１
０度低下するが、数分後には９８０℃に復帰し、約１分
間その温度で保ち、続いてアルゴン気流を酸素気流に切
替えた。同時に炉の温度を約１０分で８００℃まで低下
させ、その後は６時間かけて４７０ ’Ｃに、さらに６
時間その温度に保った。
炉冷して得られたＹ系酸化物高温超電導体薄膜の電気抵
抗・温度の関係を第１図、薄膜の表面構造を示すＳＥＭ
写真を第２図、および薄膜のＸ線回折スペクトルを第３
図に示す。
抗・温度の関係を第１図、薄膜の表面構造を示すＳＥＭ
写真を第２図、および薄膜のＸ線回折スペクトルを第３
図に示す。
上記薄膜の臨界温度Ｔｃ （ｅｎｄ）は９３．２に、７
７にでのＪｃは約１０３Ａ／ｃｔｌｌであった。
７にでのＪｃは約１０３Ａ／ｃｔｌｌであった。
表面は数１０μｍの板状の巨大結晶が成長しており、Ｘ
線回折スペクトルは結晶がＣ軸配向していることを示し
ており、高性能な高温超電導体薄膜が得られたことがわ
かった。
線回折スペクトルは結晶がＣ軸配向していることを示し
ており、高性能な高温超電導体薄膜が得られたことがわ
かった。
比較例１
熱処理をアルゴン気流下の代わりに、酸素気流下、９８
０℃の焼成炉内で行った以外は実施例１と同様に高温超
電導体薄膜を製造した。
０℃の焼成炉内で行った以外は実施例１と同様に高温超
電導体薄膜を製造した。
得られたＹ系酸化物高温超電導体薄膜の電気抵抗・温度
の関係を第４図、薄膜の表面構造を示すＳＥＭ写真を第
５図、および薄膜のＸ線回折スペクトルを第６図に示す
。
の関係を第４図、薄膜の表面構造を示すＳＥＭ写真を第
５図、および薄膜のＸ線回折スペクトルを第６図に示す
。
上記薄膜のＴｃ （ｅｎｄ）は８７．３に、７７にでの
Ｊｃは約８０ Ａ ／、ｃｉであった。表面に見られる
結晶は小さく、Ｘ線回折スペクトルからは異相の生成が
認められた。
Ｊｃは約８０ Ａ ／、ｃｉであった。表面に見られる
結晶は小さく、Ｘ線回折スペクトルからは異相の生成が
認められた。
比較例２
熱処理をすべてアルゴン中で行ったところ、得られた薄
膜は超電導特性を全く示さなかった。
膜は超電導特性を全く示さなかった。
比較例３
アルゴン気流から酸素気流への切り替えを、９８０℃か
ら約８５０℃に低下後行った以外は実施例１と同様に高
温超電導体薄膜を製造した。
ら約８５０℃に低下後行った以外は実施例１と同様に高
温超電導体薄膜を製造した。
得られたＹ系酸化物高温超電導体薄膜の電気抵抗・温度
の関係を第７図、薄膜の表面構造を示すＳＥＭ写真を第
８図、および薄膜のＸ線回折スペクトルを第９図に示す
。
の関係を第７図、薄膜の表面構造を示すＳＥＭ写真を第
８図、および薄膜のＸ線回折スペクトルを第９図に示す
。
薄膜中には著しい異相の生成が認められた。
第１図、第２図および第３図は、それぞれ実施例１の超
電導体薄膜の電気抵抗・温度の関係、表面構造、Ｘ線回
折スペクトルを示す。 第４図、第５図および第６図は、それぞれ比較例１の超
電導体薄膜の電気抵抗・温度の関係、表面構造、Ｘ線回
折スペクトルを示す。 第７図、第８図および第９図は、それぞれ比較例３の超
電導体薄膜の電気抵抗・温度の関係、表面構造、Ｘ線回
折スペクトルを示す。 第 ｊ 目
電導体薄膜の電気抵抗・温度の関係、表面構造、Ｘ線回
折スペクトルを示す。 第４図、第５図および第６図は、それぞれ比較例１の超
電導体薄膜の電気抵抗・温度の関係、表面構造、Ｘ線回
折スペクトルを示す。 第７図、第８図および第９図は、それぞれ比較例３の超
電導体薄膜の電気抵抗・温度の関係、表面構造、Ｘ線回
折スペクトルを示す。 第 ｊ 目
Claims (1)
- 稀土類元素系の酸化物高温超電導体薄膜を製造する際に
、非酸化性ガス雰囲気で１〜３０分間、９００〜１０５
０℃で薄膜を熱処理し、続いて熱処理温度で酸素と接触
させるとともに薄膜を１〜３０分で８５０〜７５０℃に
急冷させることを特徴とする稀土類元素系の酸化物高温
超電導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1142094A JPH038702A (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 酸化物高温超電導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1142094A JPH038702A (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 酸化物高温超電導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH038702A true JPH038702A (ja) | 1991-01-16 |
Family
ID=15307288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1142094A Pending JPH038702A (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 酸化物高温超電導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH038702A (ja) |
-
1989
- 1989-06-06 JP JP1142094A patent/JPH038702A/ja active Pending
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