JPH04154656A - 超伝導膜の製造方法 - Google Patents
超伝導膜の製造方法Info
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- JPH04154656A JPH04154656A JP2276507A JP27650790A JPH04154656A JP H04154656 A JPH04154656 A JP H04154656A JP 2276507 A JP2276507 A JP 2276507A JP 27650790 A JP27650790 A JP 27650790A JP H04154656 A JPH04154656 A JP H04154656A
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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】
[概要]
鉛(pb)を含むビスマス(Bi)系材料を用いた超伝
導膜を製造するのに好適な方法に関し、Pbを含有する
Bi系超伝導材料膜を焼成する際、極めて簡単な技法を
用いることに依って、焼成初期の過程でpbなと蒸発し
易い成分の多量の暴発を抑止すると共に組織が不均一に
なることを防止し、しかも、11OK相の合成速度は低
下させず、従って、大きな結晶粒が得られるようにする
ことを目的とし、 Bi層状ペロブスカイト型超伝導材料膜を焼成する際に
焼成温度を時間の経過とともに緩徐に上昇させながら実
施する工程が含まれるよう構成する。
導膜を製造するのに好適な方法に関し、Pbを含有する
Bi系超伝導材料膜を焼成する際、極めて簡単な技法を
用いることに依って、焼成初期の過程でpbなと蒸発し
易い成分の多量の暴発を抑止すると共に組織が不均一に
なることを防止し、しかも、11OK相の合成速度は低
下させず、従って、大きな結晶粒が得られるようにする
ことを目的とし、 Bi層状ペロブスカイト型超伝導材料膜を焼成する際に
焼成温度を時間の経過とともに緩徐に上昇させながら実
施する工程が含まれるよう構成する。
[産業上の利用分野]
本発明は、鉛(pb)を含むビスマス(Bi)系材料を
用いた超伝導膜を製造するのに好適な方法に関する。
用いた超伝導膜を製造するのに好適な方法に関する。
現在、超伝導膜配線として実用可能な状態にあるものの
一つとしてBi系超伝導膜配線を挙げることができる。
一つとしてBi系超伝導膜配線を挙げることができる。
このBi系超伝導膜配線としては、超伝導転移温度、即
ち、臨界温度Tcが10(K)で常伝導相から超伝導相
に移るIOK相のもの、また、臨界温度TCが80(K
)である80に相のもの、また、臨界温度Tcが110
(K)である110に相のものが実現可能であるが、l
l0K相のものは作成が大変に困難とされている。
ち、臨界温度Tcが10(K)で常伝導相から超伝導相
に移るIOK相のもの、また、臨界温度TCが80(K
)である80に相のもの、また、臨界温度Tcが110
(K)である110に相のものが実現可能であるが、l
l0K相のものは作成が大変に困難とされている。
然しなから、超伝導の分野に於いて、超伝導転移温度が
高いことは、冷却装置が簡易化され、機器全体が小型化
できるなど、冷却の面に計り知れない恩恵をもたらすの
で、Bi系超伝導膜配線に於いても、是非、110に相
のものを容易に実現できるようにしなければならない。
高いことは、冷却装置が簡易化され、機器全体が小型化
できるなど、冷却の面に計り知れない恩恵をもたらすの
で、Bi系超伝導膜配線に於いても、是非、110に相
のものを容易に実現できるようにしなければならない。
一般に、Bi系超伝導膜を製造するには、スパッタリン
グ法や真空蒸着法などを適用して基板上に材料膜を堆積
し、その後、熱処理を施して超伝導膜を合成することが
行なわれていて、そのバターニングには、通常、超伝導
材料膜を堆積させる際にマスクを使用するか、或いは、
堆積後にエツチングするか、の何れかの手段を採る。
グ法や真空蒸着法などを適用して基板上に材料膜を堆積
し、その後、熱処理を施して超伝導膜を合成することが
行なわれていて、そのバターニングには、通常、超伝導
材料膜を堆積させる際にマスクを使用するか、或いは、
堆積後にエツチングするか、の何れかの手段を採る。
ところで、ll0K相のBi、系超伝導膜を得るには、
極めて厳密な温度制御が必要であり、その組成にPbを
添加せずに110に相の単相を得ることは非常に難しい
とされている。然しなから、本発明者等が既に、報告し
たように(要すれば「Appl、Phys、Lett、
54 PP、1362−1364 19B9J
参照)、pbは焼成中に蒸発が激しい為、幅の広いパタ
ーンであってもpbが不足状態になってしまい、110
に相のBi系超伝導膜を得ることは容易ではない。
極めて厳密な温度制御が必要であり、その組成にPbを
添加せずに110に相の単相を得ることは非常に難しい
とされている。然しなから、本発明者等が既に、報告し
たように(要すれば「Appl、Phys、Lett、
54 PP、1362−1364 19B9J
参照)、pbは焼成中に蒸発が激しい為、幅の広いパタ
ーンであってもpbが不足状態になってしまい、110
に相のBi系超伝導膜を得ることは容易ではない。
そこで、本発明者等は、バルクなどに比較してかなり高
濃度のPbを添加することで110に相の単一相をもつ
Bi系超伝導膜を得ることに成功した(要すれば[Ap
pl、Phys、Lett。
濃度のPbを添加することで110に相の単一相をもつ
Bi系超伝導膜を得ることに成功した(要すれば[Ap
pl、Phys、Lett。
55 PT)、 1252−1254 1989」参
照)。
照)。
(発明が解決しようとする課題〕
前記したように、本発明者等は、110に相の単一相を
もったBi系超伝導膜を作成することができた。然しな
から、その臨界電流密度JCを向上させる為には、結晶
粒界に於ける電気的結合を強くする必要がある。この為
、結晶の配向性を向上させ、電流が流れ易いようにする
ことが考えられるが、配向性の向上と共に結晶粒径を大
きくして、結晶粒界そのものを低減させることが重要で
ある。ところが、この場合も、矢張り、焼成中の急速な
Pbの蒸発が理由となって110に相の大きな結晶を得
ることが困難である。
もったBi系超伝導膜を作成することができた。然しな
から、その臨界電流密度JCを向上させる為には、結晶
粒界に於ける電気的結合を強くする必要がある。この為
、結晶の配向性を向上させ、電流が流れ易いようにする
ことが考えられるが、配向性の向上と共に結晶粒径を大
きくして、結晶粒界そのものを低減させることが重要で
ある。ところが、この場合も、矢張り、焼成中の急速な
Pbの蒸発が理由となって110に相の大きな結晶を得
ることが困難である。
一般に、Bi系超伝導膜は、最低の単位が241入]周
期である単位胞内に含まれるCu−0平面の数の違いに
応して臨界温度Tcを異にする超伝導相が存在している
。現在のところ、B iz Srz Ca1l−+ C
u1IO。
期である単位胞内に含まれるCu−0平面の数の違いに
応して臨界温度Tcを異にする超伝導相が存在している
。現在のところ、B iz Srz Ca1l−+ C
u1IO。
なる式に於いて、
n=1に対するTC=10[K〕の相
n=2に対するTc = 80 CK)の相n=3に対
するTC= 110 [K]の相なる三つの相が知られ
ている。
するTC= 110 [K]の相なる三つの相が知られ
ている。
実用上からするならば、臨界温度Tcが最も高い110
に相の超伝導膜の合成を期待したいところであるが、前
記したように、幅が広いパターンであっても、焼成中に
Pbが激しく蒸発して不足する状態になってしまう。そ
こで、多めのPbを添加する技術が開発されたわけであ
るが、添加したpbは焼成時間の経過と共に減少し、従
って、110に相の生成速度も低減することになる。ま
た、超伝導材料膜は焼成中に部分溶融して110に相を
生成するのであるが、その部分溶融する温度はPbの組
成割合と密接に関連していて、Pbが多い場合には、8
40C’C)程度の低温で溶融してしまい、そして、そ
の溶融が激しい場合には組成が場所に依って変化し易く
なり、その結果、不均一な組織が生成されて臨界電流密
度J。や臨界電流T、が低下してしまう。
に相の超伝導膜の合成を期待したいところであるが、前
記したように、幅が広いパターンであっても、焼成中に
Pbが激しく蒸発して不足する状態になってしまう。そ
こで、多めのPbを添加する技術が開発されたわけであ
るが、添加したpbは焼成時間の経過と共に減少し、従
って、110に相の生成速度も低減することになる。ま
た、超伝導材料膜は焼成中に部分溶融して110に相を
生成するのであるが、その部分溶融する温度はPbの組
成割合と密接に関連していて、Pbが多い場合には、8
40C’C)程度の低温で溶融してしまい、そして、そ
の溶融が激しい場合には組成が場所に依って変化し易く
なり、その結果、不均一な組織が生成されて臨界電流密
度J。や臨界電流T、が低下してしまう。
本発明は、Pbを含有するBi系超超伝導材料膜焼成す
る際、極めて簡単な技法を用いることに依って、焼成初
期の過程でPbなと蒸発し易い成分の多量の蒸発を抑止
すると共に組織が不均一になることを防止し、しかも、
110に相の合成速度は低下させず、従って、大きな結
晶粒が得られるようにしようとする。
る際、極めて簡単な技法を用いることに依って、焼成初
期の過程でPbなと蒸発し易い成分の多量の蒸発を抑止
すると共に組織が不均一になることを防止し、しかも、
110に相の合成速度は低下させず、従って、大きな結
晶粒が得られるようにしようとする。
本発明に依る超伝導膜を製造する方法に於いては、
(1)Bi層状ペロブスカイト型超伝導材料膜を焼成す
る際に焼成温度を時間の経過と共に緩徐に上昇させなが
ら実施する工程 が含まれてなるか、或いは、 (2)Bi層状ペロブスカイト型超伝導材料膜を焼成す
る際にPbが蒸発して110に相の生成速度が低下する
のを補償するように焼成温度を選択して緩徐に上昇させ
ながら実施する工程が含まれてなるか、或いは、 (3)Bi層状ペロブスカイト型超伝導材料膜を焼成す
る際に焼成終了時の温度が焼成開始時の温度に比較して
3(”Cl−10(”C)の範囲で高くなるように上昇
させながら実施する工程が含まれる。
る際に焼成温度を時間の経過と共に緩徐に上昇させなが
ら実施する工程 が含まれてなるか、或いは、 (2)Bi層状ペロブスカイト型超伝導材料膜を焼成す
る際にPbが蒸発して110に相の生成速度が低下する
のを補償するように焼成温度を選択して緩徐に上昇させ
ながら実施する工程が含まれてなるか、或いは、 (3)Bi層状ペロブスカイト型超伝導材料膜を焼成す
る際に焼成終了時の温度が焼成開始時の温度に比較して
3(”Cl−10(”C)の範囲で高くなるように上昇
させながら実施する工程が含まれる。
二作用:
前記手段を採った場合、超伝導材料膜にPbが多く含ま
れて部分溶融温度が低い状態シこある焼成の初期過程で
は、焼成温度が比較的低く抑えられているので、Pbな
ど蒸発し易い成分の蒸発は抑制されると共に過度に溶融
されて組織が不均一になることは防止され、しかも、こ
の段階に於いては、未だPbが多量に含まれていること
から、その化合物がフラックスとして作用し、焼成温度
が低くても110に相が生成される。
れて部分溶融温度が低い状態シこある焼成の初期過程で
は、焼成温度が比較的低く抑えられているので、Pbな
ど蒸発し易い成分の蒸発は抑制されると共に過度に溶融
されて組織が不均一になることは防止され、しかも、こ
の段階に於いては、未だPbが多量に含まれていること
から、その化合物がフラックスとして作用し、焼成温度
が低くても110に相が生成される。
また、焼成が進んだ過程では、Pbの含有量が減少して
部分溶融温度が高温側にシフトしてくるので、焼成温度
を徐々に上昇させてll0K相の合成速度が低下するの
を補償している。
部分溶融温度が高温側にシフトしてくるので、焼成温度
を徐々に上昇させてll0K相の合成速度が低下するの
を補償している。
このように、Pbを110に相の合成に有効に利用して
組織が不均一になることを防ぎ、その大きな結晶粒の合
成を可能にすると共に充分に高い臨界温度Tc及び充分
に高い臨界電流密度J、を実現している。
組織が不均一になることを防ぎ、その大きな結晶粒の合
成を可能にすると共に充分に高い臨界温度Tc及び充分
に高い臨界電流密度J、を実現している。
〔実施例]
(])先ず、高周波マグネトロン・スパンタリング法を
適用することに依り、基板上に超伝導材料の堆積を行な
い、厚さが約1[μm]程度の膜を形成した。
適用することに依り、基板上に超伝導材料の堆積を行な
い、厚さが約1[μm]程度の膜を形成した。
ここで、堆積直後に於ける超伝導材料膜の組成は、
Bi:Pb:Sr:Ca:Cu
=1.O: 0.8 : 1.0 : 1.0 : 1
.6となるようにした。
.6となるようにした。
(2)次に、焼成を行なうのであるが、このプロセスは
本発明にとって特徴的である。 −第1図はこの
場合の焼成プロファイルを表す線図であり、横軸に時間
を、また、縦軸に温度をそれぞれ採っである。
本発明にとって特徴的である。 −第1図はこの
場合の焼成プロファイルを表す線図であり、横軸に時間
を、また、縦軸に温度をそれぞれ採っである。
図から明らかなように、焼成温度を室温から立ち上げ、
60〔分〕間で850(”C:l(図では’r、〔’c
))迄上昇させ、そこで実質的な焼成を開始し、続く6
0[分]間で焼成を行ない、その間に860〔℃〕(図
ではTz C’C) )まで緩徐に上昇させている。
60〔分〕間で850(”C:l(図では’r、〔’c
))迄上昇させ、そこで実質的な焼成を開始し、続く6
0[分]間で焼成を行ない、その間に860〔℃〕(図
ではTz C’C) )まで緩徐に上昇させている。
そこで実質的な焼成を終了し、その後、45[分〕間で
室温にまで下陣させて超伝導膜の合成を完了した。
室温にまで下陣させて超伝導膜の合成を完了した。
このようにして焼成を行なった後の超伝導膜の組成は、
Bi:Pb:Sr:Ca:Cu
−1,0: 0. l : 1.0 : 1.0 :
1.6であり、Pbは殆ど蒸発している。
1.6であり、Pbは殆ど蒸発している。
ところで、本発明に於いては、T1とT2との間に3〔
℃〕〜10〔℃〕の範囲でT2を高く設定する旨の条件
を付与し、pbの蒸発に起因する110に相の生成速度
の低下を有効に補償している。
℃〕〜10〔℃〕の範囲でT2を高く設定する旨の条件
を付与し、pbの蒸発に起因する110に相の生成速度
の低下を有効に補償している。
この温度範囲は、Bl系超伝導膜を構成する材料や組成
に若干の相違があっても全て共通に適用することが可能
である。因2こ、前記実施例に於いて、焼成温度が85
0′、°c〕を下回った場合には80に相が優勢となり
、8481°C)以下では110に相が主相とはならず
、860〔℃〕を越えた場合には矢張り80に相が優勢
となってしまう。
に若干の相違があっても全て共通に適用することが可能
である。因2こ、前記実施例に於いて、焼成温度が85
0′、°c〕を下回った場合には80に相が優勢となり
、8481°C)以下では110に相が主相とはならず
、860〔℃〕を越えた場合には矢張り80に相が優勢
となってしまう。
う。
第2図は前記のようにして作成した試料に対応するX線
回折パターンを表す線図である。
回折パターンを表す線図である。
図に於いて、Hは110に相、Lは80に相をそれぞれ
示している。
示している。
第2図から明らかなように、試料のX線回折のピークは
、殆どH1即ち、11OK相からのものからなっている
。
、殆どH1即ち、11OK相からのものからなっている
。
第3図は試料を77.3 (K)に冷却して臨界電流密
度Jcを測定した結果を表す線図であり、横軸には電流
密度を、縦軸には電界強度をそれぞれ採っである。
度Jcを測定した結果を表す線図であり、横軸には電流
密度を、縦軸には電界強度をそれぞれ採っである。
図に於いて、Aは本発明一実施例の特性線、Bは比較の
為の従来例の特性線をそれぞれ示している。
為の従来例の特性線をそれぞれ示している。
ここで、臨界電流密度を1〔μV / cm )で定義
するとI X 105(A/cm2)と充分に大きな値
を示した。
するとI X 105(A/cm2)と充分に大きな値
を示した。
本発明と比較する為、前記と同一組成の超伝導材料膜を
従来通りの焼成技術を適用して一定温度で焼成して得た
超伝導膜の臨界電流密度Jcが第3図に見られる特性線
Bであって、本発明に依った場合の約1/3程度に留ま
っていることが明瞭に看取される。
従来通りの焼成技術を適用して一定温度で焼成して得た
超伝導膜の臨界電流密度Jcが第3図に見られる特性線
Bであって、本発明に依った場合の約1/3程度に留ま
っていることが明瞭に看取される。
本発明に依る超伝導膜配線を製造する方法に於いては、
Bi層状ペロブスカイト型超伝導材料膜を焼成する際に
焼成温度を時間の経過とともに緩徐に上昇させながら実
施する工程が含まれる。
Bi層状ペロブスカイト型超伝導材料膜を焼成する際に
焼成温度を時間の経過とともに緩徐に上昇させながら実
施する工程が含まれる。
前記構成を採った場合、超伝導材料膜にPbが多く含ま
れて部分溶融温度が低い状態にある焼成の初期過程では
、焼成温度が比較的低く抑えられているので、Pbなと
蒸発し易い成分の蒸発は抑制されると共に過度に溶融さ
れて組織が不均一になることは防止され、しかも、この
段階に於いては、朱だPbが多量に含まれていることか
ら、その化合物がフラックスとして作用し、焼成温度が
低くても110に相が生成される。
れて部分溶融温度が低い状態にある焼成の初期過程では
、焼成温度が比較的低く抑えられているので、Pbなと
蒸発し易い成分の蒸発は抑制されると共に過度に溶融さ
れて組織が不均一になることは防止され、しかも、この
段階に於いては、朱だPbが多量に含まれていることか
ら、その化合物がフラックスとして作用し、焼成温度が
低くても110に相が生成される。
また、焼成が進んだ過程では、Pbの含有量が減少して
部分溶融温度が高温側にシフトしてくるので、焼成温度
を徐々に上昇させて110に相の合成速度が低下するの
を補償している。
部分溶融温度が高温側にシフトしてくるので、焼成温度
を徐々に上昇させて110に相の合成速度が低下するの
を補償している。
このように、Pbをll0K相の合成に有効Sこ利用し
て組織が不均一になることを防ぎ、その大きな結晶粒の
合成を可能にすると共に充分に高い臨界温度Tc及び充
分に高い臨界電流密度J、を実現した。
て組織が不均一になることを防ぎ、その大きな結晶粒の
合成を可能にすると共に充分に高い臨界温度Tc及び充
分に高い臨界電流密度J、を実現した。
第1図は本発明一実施例の焼成プロファイルを示すl]
、第2図は試料のX線回折パターンを示す線図、第3図
は試料を77.3 EK]に冷却して臨界電流密度jC
を測定した結果を示す線図をそれぞれ表している。 図に於いて、Hは110に相、しは80に相をそれぞれ
示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − j:a度〔0C〕
、第2図は試料のX線回折パターンを示す線図、第3図
は試料を77.3 EK]に冷却して臨界電流密度jC
を測定した結果を示す線図をそれぞれ表している。 図に於いて、Hは110に相、しは80に相をそれぞれ
示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − j:a度〔0C〕
Claims (3)
- (1)Bi層状ペロブスカイト型超伝導材料膜を焼成す
る際に焼成温度を時間の経過と共に緩徐に上昇させなが
ら実施する工程 が含まれてなることを特徴とする超伝導膜の製造方法。 - (2)Bi層状ペロブスカイト型超伝導材料膜を焼成す
る際にPbが蒸発して110K相の生成速度が低下する
のを補償するように焼成温度を選択して緩徐に上昇させ
ながら実施する工程 が含まれてなることを特徴とする超伝導膜の製造方法。 - (3)Bi層状ペロブスカイト型超伝導材料膜を焼成す
る際に焼成終了時の温度が焼成開始時の温度に比較して
3〔℃〕〜10〔℃〕の範囲で高くなるように上昇させ
ながら実施する工程 が含まれてなることを特徴とする超伝導膜の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2276507A JPH04154656A (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 超伝導膜の製造方法 |
| PCT/JP1991/001423 WO1992006923A1 (en) | 1990-10-17 | 1991-10-17 | Method of making superconductive film |
| US07/860,505 US5306702A (en) | 1990-10-17 | 1991-10-17 | Process for producing Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O superconducting films |
| DE69110450T DE69110450T2 (de) | 1990-10-17 | 1991-10-17 | Verfahren zur herstellung einer dünnen supraleitenden schicht. |
| EP91917815A EP0510201B1 (en) | 1990-10-17 | 1991-10-17 | Method of making superconductive film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2276507A JPH04154656A (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 超伝導膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04154656A true JPH04154656A (ja) | 1992-05-27 |
Family
ID=17570432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2276507A Pending JPH04154656A (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 超伝導膜の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5306702A (ja) |
| EP (1) | EP0510201B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04154656A (ja) |
| DE (1) | DE69110450T2 (ja) |
| WO (1) | WO1992006923A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6809042B2 (en) * | 2001-11-22 | 2004-10-26 | Dowa Mining Co., Ltd. | Oxide superconductor thick film and method for manufacturing the same |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01282105A (ja) * | 1988-05-09 | 1989-11-14 | Fujitsu Ltd | 超伝導セラミック膜の製造方法 |
| JP2653109B2 (ja) * | 1988-07-13 | 1997-09-10 | 東レ株式会社 | 超伝導材 |
| JPH02170311A (ja) * | 1988-12-23 | 1990-07-02 | Hitachi Ltd | 酸化物超電導薄膜作製法 |
| JPH075313B2 (ja) * | 1988-12-27 | 1995-01-25 | 住友セメント株式会社 | 酸化物超伝導薄膜の作製方法 |
-
1990
- 1990-10-17 JP JP2276507A patent/JPH04154656A/ja active Pending
-
1991
- 1991-10-17 WO PCT/JP1991/001423 patent/WO1992006923A1/en not_active Ceased
- 1991-10-17 DE DE69110450T patent/DE69110450T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-10-17 EP EP91917815A patent/EP0510201B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-17 US US07/860,505 patent/US5306702A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5306702A (en) | 1994-04-26 |
| EP0510201B1 (en) | 1995-06-14 |
| DE69110450D1 (de) | 1995-07-20 |
| DE69110450T2 (de) | 1995-10-12 |
| WO1992006923A1 (en) | 1992-04-30 |
| EP0510201A4 (en) | 1993-12-08 |
| EP0510201A1 (en) | 1992-10-28 |
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