JPH04175204A - 物理蒸着法による酸化物超電導導体の製造方法 - Google Patents

物理蒸着法による酸化物超電導導体の製造方法

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JPH04175204A
JPH04175204A JP2304942A JP30494290A JPH04175204A JP H04175204 A JPH04175204 A JP H04175204A JP 2304942 A JP2304942 A JP 2304942A JP 30494290 A JP30494290 A JP 30494290A JP H04175204 A JPH04175204 A JP H04175204A
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康裕 飯島
Kazunori Onabe
和憲 尾鍋
Nobuyuki Sadakata
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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、酸化物超電導線材等の長尺の酸化物超電導
導体をスパッタリング、レーザ蒸着等の物理蒸着法を用
いて作製する方法の改良に関するものである。
「従来の技術」 従来、酸化物系の超電導体を製造する方法として、真空
蒸着法、スパッタリング法、レーザ蒸着法、MBE法(
分子線エピタキンー法)、CVD法(化学気相成長法)
、IVD法(イオン気相成長法)などの成膜法が知られ
ているが、これらの各種の成膜法において、均質で超電
導特性の良好な酸化物超電導薄膜を製造できる方法とし
て、真空成膜プロセスを用い、ターゲットから発生させ
た粒子を対向基板上に堆積させるスパッタリング法、あ
るいはレーザ蒸着法などの物理蒸着法が主流となってい
る。
第2図に代表的なレーザ蒸着装置の一例を示した。この
レーザ蒸着装置は、内部を真空排気自在に構成された処
理容器1を有し、この処理容器1の内部中央に基板支持
台2が設置され、この基板支持台2の上面に基板3が設
置されるとともに、基板支持台2の斜め上方にターゲッ
ト4が配置される一方、処理容器1の外部に設けられた
レーザの発光装置5を備えている。前記ターゲット4は
酸化物超電導体から、あるいは、酸化物超電導体と近時
組成の複合酸化物からなるものである。
前記構成のレーザ蒸着装置によって基板3上に酸化物超
電導薄膜を形成するには、発光装置5からレーザビーム
を射出し、処理容器lの側壁に設けた図示略の透明窓を
介してレーザビームをターゲット4に照射する。これに
よってターゲット4からターゲットの構成粒子が叩き出
されるかえぐり出され、基板3上に粒子が順次堆積して
薄膜か形成される。そしてこの薄膜を熱処理することで
酸化物超電導薄膜を得ることができる。
更に、第2図に示すレーザ蒸着装置を用いて長尺の酸化
物超電導導体を製造する場合、第2図の2点鎖線に示す
ように、処理容器lの内部に、長尺の基材6の送出装置
7と巻取装置8を設け、基材6をターゲット4の近傍で
移動させつつ蒸着処理を行うことで長尺の基材6上に酸
化物超電導薄膜を存する酸化物超電導導体を得ることが
できる。
「発明が解決しようとする課題。
第2図に示す構成のし〜ザ蒸着装置は、緻密な酸化物超
電導薄膜を比較的短時間て成膜できる装置として知られ
ているが、基板支持台2の上面に基板3を設置する場合
、基板3の設置位置によって、即ち、ターゲット4から
基板3まての距離の大小によって基板3上に形成される
酸化物超電導薄膜の組成に変動を来す問題があつ1こ。
このようにターゲット4から基板3まての距離の大小に
よって得られる酸化物超電導薄膜の組成か変動するよう
であると、第2図の2点鎖線に示すように長尺の基材6
を移動させつつ酸化物超電導導体を製造する場合、基材
6の長さ方向に沿って組成の異なる酸化物超電導if膜
か形成されでしまうことになり、長さ方向に均一な酸化
物超電導導体を製造できない問題かあった。
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、長
さ方向に均一な組成の酸化物超電導薄膜を有する酸化物
超電導導体を製造できる方法を提供することを目的とす
る。
「課題を解決するための手段」 本発明は前記課題を解決するために、蒸着処理室内に設
けた酸化物超電導体または酸化物超電導体と近似組成の
ターゲットから発生させた粒子をターゲットの近傍を移
動中の基材上に順次堆積させて酸化物超電導導体を製造
する方法において、ターゲットと基材との間に、ターゲ
ットから基材に向けて移動するターゲットの粒子を遮る
フィルタ板を配し、このフィルタ板に形成した窓孔によ
って前記粒子の一部のみを選択して基材上に堆積させる
ものである。
「作用J フィルタ板に形成した窓孔によってターゲットから発生
して放射状に広がりつつ飛来する粒子の一区画の粒子の
みを基材上に堆積できるので、組成の整った粒子のみを
基材上に堆積させることができ、長さ方向に整った組成
の均質な酸化物超電導薄膜を有する酸化物超電導導体が
得られる。
「実施例」 第1図は本発明方法を実施するために使用するレーザ蒸
着装置の一例を示すもので、10は処理容器を示し、こ
の処理容器10の内部の蒸着処理室10aの底部側には
長尺のテープ状の基材11が、その上方側にはターゲッ
ト12が各々設けられ、基材11とターゲット12の間
にフィルタ板13が設けられている。
処理容器10は排気孔10bを介して図示略の真空排気
装置に接続されて内部を真空排気できるようになってい
る。
蒸着処理室10aの底部側には送出装置14と巻取装置
15がそれぞれ離間して設けられ、送出装置14からテ
ープ状の基材11を繰り出し、巻取装置15で巻き取る
ことができるとともに、基材11をターゲット12の下
方で水平移動できるようになっている。なお、送出装置
I4と巻取袋f!15の間には基材11を加熱するため
の加熱ヒータ16が設けられている。
そして、前記基材11の上方側には、傾斜状態で配設さ
れた基板ホルダ17によって下面を基材11側に向けた
傾斜状態で円板状のターゲット12が支持されている。
また、ターゲット12と基材11との間には、フィルタ
板13か水平に設けられている。このフィルタ板13は
その一端を送出装置14の上方にまた他端を巻取装置1
5の上方に位置させて設けられ、フィルタ板13の幅(
テープ状の基材11の幅方向に沿うフィルタ板13の幅
)は、ターゲット12側から基材IIを隠すことができ
るように基材11の幅よりも大きく形成されている。そ
して、フィルタ板13の中央部には、基材11の幅と同
程度あるいは若干広い横幅の窓孔13aか形成されてい
る。なお、この窓孔13aの形成位置は、レーザビーム
の焦点を基点とし、ターゲツト面に対して直角方向の延
長線上に形成することが好ましい。
前記ターゲットI2は、形成しようとする酸化物超電導
薄膜と同等または近似した組成、あるいは、成膜中に逃
避しやすい成分を多く含有させた複合酸化物の焼結体、
または、酸化物超電導体のバルクなどから形成されてい
る。現在知られている臨界温度の高い酸化物超電導体と
して具体的には、Y −B a−Cu−0系、B i−
8r−Ca−Cu−0系、T iB a−Ca−Cu−
○系などがあるので、ターゲット12としてこれらの系
のものなどを用いることができる。なお、酸化物超電導
体を構成する元素の中で蒸気圧が高く、蒸着の際に飛散
しやすい元素もあるので、このような元素を含むターゲ
ット12を使用する場合は、蒸気圧の高い元素を目的と
する所定の割合よりも多く含むターゲットを用いれば良
い。
一方、処理容器IOの側方には、レーザ発光装置18と
第1反射鏡19と集光レンズ20と第2反射鏡21が設
けられ、レーザ発光装置18が発生させたレーザビーム
を処理容器IOの側壁に取り付けられた透明窓22を介
してターゲット13に集光照射できるようになっている
。前記レーザ発光装置18はターゲット3から構成粒子
を叩き出すことができるものであれば、YAGレーザ、
エキシマレーザなどのいずれのものを使用しても良い。
次に第1図に示す装置を用いて本発明方法を実施する場
合について説明する。
基材IIとターゲットI2を蒸着処理室10a内に第1
図に示すようにセットしたならば、蒸着処理室10aを
真空排気する。ここで必要に応じて蒸着処理室10aに
酸素ガスを導入して蒸着処理室10aを酸素雰囲気とし
ても良い。また、加熱ヒータ16を作動させて基板2を
500〜800°Cに加熱する。
次に、レーザ発光装置18から発生させたレーザビーム
を第1反射鏡19と集光レンズ20と第2反射鏡2Iと
透明窓22を介して蒸着処理室lOa内に導き、ターゲ
ラ1−13の表面に集光照射する。この際に、集光レン
ズ20の位置調節を行ってターゲット13の表面にレー
ザビームの焦点を合わせる。また、送出装置14から基
材11を所定速度で順次繰り出して巻取装置15に巻き
取る。
レーザビームが照射されたターゲット13は表面部分が
えぐり取られるか蒸発されて構成粒子が叩き出され、そ
の粒子の大部分は、フィルタ板13の上面に堆積するか
、フィルタ板I3のうち、窓孔13aを通過した粒子は
フィルタ板13を通過して基材11の上面に堆積する。
そして、粒子が堆積された基材11は加熱されているの
で、堆積層は堆積と同時に熱処理される。
以上の操作によって基材11の上面に順次蒸発粒子を堆
積させ、テープ状の基材II上に酸化物超電導薄膜を形
成することで酸化物超電導導体を得ることができる。以
上のように形成された酸化物超電厚薄薄膜は、ターゲッ
ト12から発生させた粒子の内、限られた区画のものの
みをフィルタ板13の窓孔13aで選択して基材11上
に堆積させて形成されるので、基材11上には組成の整
った均一の酸化物超電導薄膜が生成する。ここでターゲ
ットより噴出する蒸発粒子束は実際には狭い範囲のみで
適当な組成比となっているため、フィルタ板13がない
場合は、膜組成の空間分布が大きくなるおそれがある。
なお、前記のように製造された酸化物超電導薄膜の結晶
性をより向上させて均質化するために、成膜後の基材1
1に熱処理を施す。実際には、成膜時の加熱温度(60
0〜750℃)以下でアニーリングすれば良い。
以上の操作によって長尺の基材11上に連続的に酸化物
超電導薄膜を形成することかでき、長さ方向に超電導特
性のばらつきのない良質な酸化物超電導導体を製造する
ことができる。
「製造例」 第1図に示す装置において、ターゲット蒸発用のレーザ
として波長193 nm、平均出力2.5 W。
繰り返し周波数5Hz、パルス幅10 n5ecのAr
Fエキンマレーザを用いた。また、基材として、ハステ
ロイ製の幅10mm、厚さ0.5mmのテープ状の基材
を用いるとともに、ターゲットとしてY1Ea2Cu3
0t〜δなる組成の焼結体からなる円板状のターゲット
を用いた。更に蒸着処理室の内部を10−’T orr
に排気し、基材を600〜7oo℃に加熱してレーザ蒸
着を行った。また、フィルタ板に形成した窓孔の横幅は
1co+、縦幅は1cI11とし、フィルタ板は基材の
5mm上方に位置するように設置した。
得られた酸化物超電導導体について、液体窒素で冷却し
、臨界温度と臨界電流密度を複数の部分で測定した。そ
の結果、複数の測定箇所において、いずれも 臨界温度      85に 臨界電流密度 50000 A/am’(77K)なる
値が得られた。
また、比較のために、フィルタ板を処理容器から取り除
き、成膜条件を前記と同等に設定して酸化物超電導導体
を製造したが、得られた酸化物超電導導体は測定位置に
よって前記の値よりも低い臨界電流密度を示す部分が認
められた。
「発明の効果」 以上説明したように本発明は、レーザビームをターゲッ
トに照射して基材上に蒸発粒子を堆積させる場合に、タ
ーゲットから発生する粒子の特定の区画の一部分のみを
フィルタ板の窓孔て選択して長尺の基材上に順次堆積さ
せるので、長さ方向に組成の均一な酸化物超電導薄膜を
有する酸化物超電導導体を製造することができる。また
、この発明を実施するには、ターゲットと基材の間に窓
孔付きのフィルタ板を設けるだけで良いので、容易に実
施できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の実施に用いるレーザ蒸着装置の一
例を示す構成図、第2図は従来のレーザ蒸着装置の一例
を示す構成図である。 lO・・・処理容器、10a・・蒸着処理室、10b・
・・排気孔、11・・基材、12 ・ターゲット、13
・・・フィルタ板、13a・・・窓孔、14・・送出装
置、15・・・巻取装置、+6・・・加熱ヒータ、18
・・・発光装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 蒸着処理室内に設けた酸化物超電導体または酸化物超電
    導体と近似組成のターゲットから発生させた粒子をター
    ゲットの近傍を移動中の基材上に順次堆積させて酸化物
    超電導導体を製造する方法において、 ターゲットと基材との間に、ターゲットから基材に向け
    て移動するターゲットの粒子を遮るフィルタ板を配し、
    このフィルタ板に形成した窓孔によって前記粒子の一部
    のみを選択して基材上に堆積させることを特徴とする物
    理蒸着法による酸化物超電導導体の製造方法。
JP30494290A 1990-11-09 1990-11-09 物理蒸着法による酸化物超電導導体の製造方法 Expired - Lifetime JP3187043B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006210236A (ja) * 2005-01-31 2006-08-10 Fujikura Ltd 酸化物超電導線材の製造方法及び製造装置
CN109911857A (zh) * 2019-04-23 2019-06-21 福建龙新三维阵列科技有限公司 连续制备金属氧化物微纳米阵列的方法
CN113035676A (zh) * 2016-04-04 2021-06-25 Mi2工厂有限责任公司 用于生产晶片的离子注入系统的能量过滤元件

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