JPH038722A - 超電導膜の製造方法 - Google Patents

超電導膜の製造方法

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JPH038722A
JPH038722A JP1144503A JP14450389A JPH038722A JP H038722 A JPH038722 A JP H038722A JP 1144503 A JP1144503 A JP 1144503A JP 14450389 A JP14450389 A JP 14450389A JP H038722 A JPH038722 A JP H038722A
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JP
Japan
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film
phase
superconducting
superconducting film
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Pending
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JP1144503A
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English (en)
Inventor
Atsushi Tanaka
厚志 田中
Nobuo Kamehara
亀原 伸男
Koichi Niwa
丹羽 紘一
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to EP89312400A priority patent/EP0372808B1/en
Priority to KR1019890017434A priority patent/KR930008648B1/ko
Priority to US07/565,209 priority patent/US5141917A/en
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    • 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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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Chemically Coating (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】 〔概要〕 本発明はBi系層状ペロブスカイト型の高Tc相超伝導
膜の製造方法に関し、高Tc相形成のためにPbを必要
な量ドープし、そして、Cu含有量を最適化し、高Tc
単一相を短時間の焼成で生成することのできる超伝導膜
の製造方法を提供することを目的とし、Bi系系層状ペ
ロブスカイト型超伝導膜を製造する工程において、基板
上に該超伝導膜を合成するための酸化物の膜を堆積した
該酸化物の金属元素の成分が以下の弐で表される超伝導
膜の製造方法により構成する。
Bi:Pb:Sr:Ca:Cu=1:s: L:u:v
但 し 0.6<s<0.9.     0<t<1.
5(産業上の利用分野) 本発明はBi系趙伝導膜の製造方法の改良に関する。特
に、臨界温度と臨界電流密度とを向上する改良に関する
〔従来の技術] pbを添加したBi系超超伝導体作製する方法としては
、出発原料として[1i20.、PbO,5rCO,、
CaC0,、CUO等の粉末を混合し、仮焼、粉砕、圧
粉、本焼成を行うのが、−船釣である。 Bi系超超伝
導体臨界温度が最も高い110 K相を合成するときの
原料粉末の混合割合としては、Bi:Pb:Sr:Ca
:Cuの比が、およそ1.8:0.34:1.9:2.
0:3.0程度とするのがよいとされている。
〔本発明が解決しようとする課題〕
Bi系超伝導膜は、単位胞内に含まれるCu−0平面の
数の違いに応じて臨界温度(Tc)が異なる超伝導相が
存在することが知られている。今までのところ、式 B
izSrzCaa−+CunOxにおいてn=1に対す
るTc・10 Kの相、n・2に対するTc・80にの
相、n・3に対するTc・110にの相が知られている
。実用的には、臨界温度が最も高い11OK相を合成す
ることが望まれるが、単に110 K相の化学量論組成
に合わせても80に相が合成され易い。これは、CaO
が存在する場合には焼成温度領域(850−870°C
)では先ず80 K相が安定して生成してしまい目的と
する110 K相に変化するには、100時間を越える
ような焼成時間を必要とするためと考えられる。
高野等(Jpn、J、Appl、Phys、27.19
88. L1041)はBi系超超伝導体、pboを添
加することにより110に相比軸的生成され易いことを
報告している。さらに、用台等(Jpn、J、Appl
、Phys、27.1988. L1476)は110
 K相の単相化を試みBi:Pb:Sr:Ca:Cuの
比が184:0.34:1.91:2.0.3:3.0
6の時に110 K相がほぼ100χのバルクが得られ
ることを見出している。
通常の薄膜の形成方法(スパッタ法、蒸着法等)では、
膜を基板上に堆積後熱処理を加え、超伝導膜を合成する
が、その過程において相当量のPbが蒸発し、十分な1
10に相が生成されない。こうした課題に対しては、p
bを多量に添加することによりある程度の110 K相
が合成できることを指摘した(Appl、 Phys、
 Lett、  54 pp、1362−1364.1
989)。しかしながら、pbを多量に添加した膜では
焼成中に針状結晶が析出し、110 K相を単一相とし
て合成することは困難であった。膜の均質性がt員なわ
れると、臨界電流密度も著しく低下し、膜の均質性を向
上させることが大きな課題となっていた。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はBi系系層状ペロブスカイト型超伝導膜を製造
する工程において、基板上に該超伝導膜を合成するため
の酸化物の膜を堆積した該酸化物の金属元素の成分が以
下の式 %式%:: で表されることを特1枚とする超伝導膜の製造方法によ
り達成される。
本発明は、Bi層層状ペロブスカイト型超伝導膜を堆積
する工程において、化学量論組成より若干Cuを多く堆
積し、一方pbをBiに対し、0.6以上0.9以下添
加量することにより、短時間の焼成で、十分な量の11
0に相を合成することを特徴とする。
本発明は、pbを添加したBi系型超伝導膜を製造方法
に関し、pbをBiに対し、0.6から0.9の間の範
囲で添加し、臨界温度が110にの超伝導相を多く含み
、均質性に優れ、密度が高い薄膜を短時間で形成し、そ
れにより、臨界温度が高<、臨界電流密度も大きな超伝
導膜を製造する方法を提供するものである。
ここでpbをバルクの最適添加量に較べはるかに多く添
加するのは、薄膜では、焼成中にpbが容易に蒸発する
ため、110に相の生成を促進させるためには、Biに
対し、0.6以上添加しなければ有効でないためである
。また、添加量を0.9以下とするのは、焼成時に、膜
が部分溶融し、膜組成にばらつきが生じるのを抑制する
ためである。
このような膜を堆積するためには、堆積中にpbとCu
とが欠損しないようにB1−5r−Ca−Cu−0層と
PbOとCuOとを高濃度に含む層とを積層した多層膜
とするのが現実的である。
(作用) 本発明では、比較的多量のPbを添加し、また、焼成中
に蒸発し易いCuを若干多めにした非晶質の膜を基板上
に堆積し、その後短時間の焼成で、Bii状ペロプスカ
イト型超伝導体を合成している。
この方法により焼成時に80 K相が合成されにくく、
110に相を多く含み、均質性に優れ、密度が高い薄膜
を短時間で形成できる。従って、高い臨界温度と電流密
度の膜が合成できる。
〔実施例〕
膜の堆積はRFマグネトロンスパッタ法により行った。
スパック条件を表Iに示す。
表1 スパック条件 基板温度       400°C スパッタガス     Ar:O□−2:1スバンタガ
ス圧    IPa 高周波電力      75〜100W堆積速度   
    80人/ m i n膜厚         
0.85μm ターゲットには、Bi:Sr:Ca:Cu= 3:2:
2:3となるような組成比の酸化物ターゲットIとPb
0Xのターゲット■およびCuOのターゲット■を用い
た。
400’Cに加熱されたMgO基板上に、それぞれのタ
ーゲットを交互にスパッタし、B1−3r−Ca−Cu
−0層pbo、1層、CuO層とを多層に堆積した。
ターゲット■として[fi:Sr:Ca:Cu= 3:
2:2:3となるようにBiを多くしたのは酸化ビスマ
スは堆積されにくいためでる。ターゲットIにより堆積
すると、膜組成が110 K相の化学量論組成である2
:2:2+3に近くなる。それぞれの層の厚さは以下の
通りである。
B1−5r−Ca−Cu−0層:  2000  人p
bo、層:    300人 CuO層=300人 各層を2回以上堆積し、膜厚が1 μmの膜を得た。堆
積された薄膜のIcP による組成分析の結果は以下の
通りである。
Bi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.O;0.8:1.
0:1.0:1.6Biが適切な置台まれ、Cuが化学
量論組成より多く含まれていることがわかる。上記の多
層膜を大気中850°Cで1時間焼成し、超伝導膜を得
た。得られた膜のX線回折パターン(CuKα)を第1
図に示す。MgOはMgo基板による回折、Lは低Tc
相による回折、他は亮Tc和による回折パターンをしめ
す。膜はほぼ単一の高温和からなっていることがわかる
。また、第2図に膜のSEM観察による微構造を示す。
鱗片状の超伝導結晶がC軸配向して重なっていることが
わかる。第3図直流4端子法により測定した電気抵抗の
温度変化を示す。120 K付近から電気抵抗が急激に
減少し106.5 K で電気抵抗がゼロとなった。ま
た臨界電流密度は77.3 Kにおいて5.8xlO’
 A/cm” と十分大きい。
〔比較例−1〕 pbを多量に添加した膜(堆積直後の組成比がBi:P
b:Sr:Ca:Cu=1.0:1.1:1.0:1.
0:1.7の膜)を850°Cで1時間焼成した場合の
X線回折パターンを第4図に示す。先に述べた実Mm例
と同一条件で焼成しても、110に相の割合があまり増
えない。また、走査型電子顕微鏡で膜を観察すると、C
a−CuOの大きな針状結晶が観測された。77.3 
Kにおける臨界電流密度は0.8xlO’ A/c+w
”であり実施例で示した膜にくらべ非常に劣っている。
〔比較例−2〕 pbを少量添加した膜(堆積直後の組成比がBi:Pb
:Sr;Ca:Cu=1.O:0.6:1.O+1.O
:1.5)  を850’Cで1時間焼成した場合のX
線回折パターンを第5図に示す。この膜においても11
0 K相の割合があまり増えない。また、走査型電子顕
微鏡で膜を観察すると、針状結晶は見られないものの、
膜はC軸配向せず、膜の密度が実施例に較べ、著しく低
下していることがわかる。77.3 kにおけろ臨界電
流密度は1.4xlO’ A/cm2 であり実施例で
示した膜にくらべ劣っている。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、Bii層状ペロブ
スカイト型超伝導体のなかで、最も臨界温度が高い、1
10に相を高純度にしかも短時間に合成でき、十分臨界
温度が高く、また十分大きな臨界111j流密度を存す
るBi系系層状ペロブスカイト型超伝導膜を形成できる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明により得られた膜のX線回折パターンを
示す図、 第2図は本発明により得られた膜の微細構造を示す図、 第3図は本発明により得られた膜の電気抵抗の温度変化
を示す図、 第4図及び第5図は比較例方法により得られた膜のX線
回折パターンを示す図である。 〕回の、争書 手続補正書(方式) 平成元年10月19日 事件の表示 平成O1年特許願第144503号 発明の名称 超伝導膜の製造方法 補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 神奈川県用崎市中原区上小田中 名称 <522)富士通株式会社 代表者 山 本 卓 眞

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  Bi系層状ペロブスカイト型超伝導膜を製造する工程
    において、基板上に該超伝導膜を合成するための酸化物
    の膜を堆積した該酸化物の金属元素の成分が以下の式で
    表されることを特徴とする超伝導膜の製造方法。 Bi:Pb:Sr:Ca:Cu:1:s:t:u:v但
    し0.6<s<0.9,0<t<1.5 0<u<1.5,1.0<v<3.0
JP1144503A 1988-11-29 1989-06-06 超電導膜の製造方法 Pending JPH038722A (ja)

Priority Applications (7)

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JP1144503A JPH038722A (ja) 1989-06-06 1989-06-06 超電導膜の製造方法
CA002003850A CA2003850C (en) 1988-11-29 1989-11-24 Process for preparing a perovskite type superconductor film
DE68928256T DE68928256T2 (de) 1988-11-29 1989-11-29 Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Dünnenschicht des Perovskit-Typs
EP89312400A EP0372808B1 (en) 1988-11-29 1989-11-29 Process for preparing a perovskite type superconductor film
KR1019890017434A KR930008648B1 (ko) 1988-11-29 1989-11-29 페로브스키트형 초전도체막 준비공정
US07/565,209 US5141917A (en) 1988-11-29 1990-08-09 Multilayer deposition method for forming Pb-doped Bi-Sr-Ca-Cu-O Superconducting films
US08/378,087 US5585332A (en) 1988-11-29 1995-01-25 Process for preparing a perovskite Bi-containing superconductor film

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0226879A (ja) * 1988-07-13 1990-01-29 Toray Ind Inc 超伝導材
JPH02124718A (ja) * 1988-11-02 1990-05-14 Agency Of Ind Science & Technol Bi−Pb−Sr−Ca−Cu系酸化物超伝導膜の製造方法
JPH02293326A (ja) * 1989-05-09 1990-12-04 Fujitsu Ltd 超伝導体膜の製造方法

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