JPH04214098A - 酸化物超電導薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導薄膜の製造方法Info
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- JPH04214098A JPH04214098A JP3063643A JP6364391A JPH04214098A JP H04214098 A JPH04214098 A JP H04214098A JP 3063643 A JP3063643 A JP 3063643A JP 6364391 A JP6364391 A JP 6364391A JP H04214098 A JPH04214098 A JP H04214098A
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- oxide superconducting
- superconducting thin
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- 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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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザアブレーショ
ンを用いる酸化物超電導薄膜の製造方法に関するもので
ある。
ンを用いる酸化物超電導薄膜の製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光をターゲットに照射すると、レ
ーザ光の照射部分においてアブレーションが生じ、この
アブレーションによりターゲットを構成する物質の粒子
が飛散する。飛散した粒子は、ターゲットに対向するよ
うに配置された基板上に堆積され、それによって、基板
上にターゲットを構成する物質からなる薄膜が形成され
る。
ーザ光の照射部分においてアブレーションが生じ、この
アブレーションによりターゲットを構成する物質の粒子
が飛散する。飛散した粒子は、ターゲットに対向するよ
うに配置された基板上に堆積され、それによって、基板
上にターゲットを構成する物質からなる薄膜が形成され
る。
【０００３】このようなレーザアブレーション法が、酸
化物超電導薄膜の形成方法として、最近注目されている
。レーザアブレーション法によれば、比較的低温かつ高
速で酸化物超電導薄膜を製造することができる。したが
って、基板として、たとえば、適当な可撓性を有する長
尺体を用いると、長尺体の表面に酸化物超電導薄膜が形
成された酸化物超電導線材を能率的に製造することが可
能になる。
化物超電導薄膜の形成方法として、最近注目されている
。レーザアブレーション法によれば、比較的低温かつ高
速で酸化物超電導薄膜を製造することができる。したが
って、基板として、たとえば、適当な可撓性を有する長
尺体を用いると、長尺体の表面に酸化物超電導薄膜が形
成された酸化物超電導線材を能率的に製造することが可
能になる。
【０００４】レーザアブレーション法では、ターゲット
の組成が基板上に形成された酸化物超電導薄膜の組成に
再現性よく反映されるので、ターゲットとしては、通常
、酸化物超電導物質の成分を有する焼結体が用いられる
。
の組成が基板上に形成された酸化物超電導薄膜の組成に
再現性よく反映されるので、ターゲットとしては、通常
、酸化物超電導物質の成分を有する焼結体が用いられる
。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】レーザアブレーション
法では、レーザアブレーションによってターゲットの表
面から飛散した粒子は、ターゲットの表面にほぼ垂直方
向を中心として飛散し、この粒子の飛散方向は、ターゲ
ットに対するレーザ光の入射角にほとんど依存しないこ
とがわかっている。したがって、基板を、ターゲットの
表面におけるレーザ光の照射部分の真正面に配置すると
、最も効率よく成膜することができる。
法では、レーザアブレーションによってターゲットの表
面から飛散した粒子は、ターゲットの表面にほぼ垂直方
向を中心として飛散し、この粒子の飛散方向は、ターゲ
ットに対するレーザ光の入射角にほとんど依存しないこ
とがわかっている。したがって、基板を、ターゲットの
表面におけるレーザ光の照射部分の真正面に配置すると
、最も効率よく成膜することができる。
【０００６】しかしながら、本件発明者が実験を重ねた
とき、通常の焼結体から構成されたターゲットを用いる
と、理論どおりあるいは予定どおりの成膜速度で薄膜を
形成できない場合がほとんどで、また、緻密な薄膜が得
られず、得られた酸化物超電導薄膜の臨界電流密度もそ
れほど高いものではなかった。
とき、通常の焼結体から構成されたターゲットを用いる
と、理論どおりあるいは予定どおりの成膜速度で薄膜を
形成できない場合がほとんどで、また、緻密な薄膜が得
られず、得られた酸化物超電導薄膜の臨界電流密度もそ
れほど高いものではなかった。
【０００７】そこで、この発明の目的は、効率よく成膜
することができ、また、緻密で電流密度のより高い酸化
物超電導薄膜の製造方法を提供しようとすることである
。
することができ、また、緻密で電流密度のより高い酸化
物超電導薄膜の製造方法を提供しようとすることである
。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前述したよ
うな成膜の効率、ならびに得られた酸化物超電導薄膜の
緻密性および臨界電流密度に関する問題がターゲットの
性状に関連していることを見出し、この発明をなすに至
ったのである。
うな成膜の効率、ならびに得られた酸化物超電導薄膜の
緻密性および臨界電流密度に関する問題がターゲットの
性状に関連していることを見出し、この発明をなすに至
ったのである。
【０００９】この発明では、ターゲットの特に空隙率に
注目し、これを１０％以下とすることにより、上述した
技術的課題を解決している。
注目し、これを１０％以下とすることにより、上述した
技術的課題を解決している。
【００１０】
【作用】通常の焼結による焼結体からなるターゲットは
、その空隙率が１０％を越え、たとえば１５％という比
較的大きな空隙率を有している。図２に示すように、こ
のような従来のターゲット１は、空隙率が高いことから
、たとえ研摩されても、空隙によってもたらされる凹凸
面２を必然的に形成する。そのため、レーザ光３がター
ゲット１に照射されたとき、たとえ、レーザアブレーシ
ョンによればターゲット１の表面に垂直な方向を中心と
して粒子が飛散するといっても、凹凸面２からこのよう
な粒子が飛散するため、矢印４で示すように、飛散した
粒子は、あらゆる方向に向けられる。したがって、基板
５上には、このような粒子が効率よく到達せず、酸化物
超電導薄膜６の成膜速度が低くなり、また、酸化物超電
導薄膜６の緻密性および臨界電流密度もそれほど高くは
ならない。
、その空隙率が１０％を越え、たとえば１５％という比
較的大きな空隙率を有している。図２に示すように、こ
のような従来のターゲット１は、空隙率が高いことから
、たとえ研摩されても、空隙によってもたらされる凹凸
面２を必然的に形成する。そのため、レーザ光３がター
ゲット１に照射されたとき、たとえ、レーザアブレーシ
ョンによればターゲット１の表面に垂直な方向を中心と
して粒子が飛散するといっても、凹凸面２からこのよう
な粒子が飛散するため、矢印４で示すように、飛散した
粒子は、あらゆる方向に向けられる。したがって、基板
５上には、このような粒子が効率よく到達せず、酸化物
超電導薄膜６の成膜速度が低くなり、また、酸化物超電
導薄膜６の緻密性および臨界電流密度もそれほど高くは
ならない。
【００１１】これに対して、図１に示すように、この発
明に従って空隙率が１０％以下とされたターゲット７を
用いたときには、レーザ光８の照射により、ターゲット
７から飛散した粒子は、矢印９で示すように、より限ら
れた範囲内に向けられ、基板１０上に効率よく到達する
。したがって、基板１０上において、高い成膜速度をも
って酸化物超電導薄膜１１が形成され、また、得られた
酸化物超電導薄膜１１の緻密性および臨界電流密度が高
くなる。
明に従って空隙率が１０％以下とされたターゲット７を
用いたときには、レーザ光８の照射により、ターゲット
７から飛散した粒子は、矢印９で示すように、より限ら
れた範囲内に向けられ、基板１０上に効率よく到達する
。したがって、基板１０上において、高い成膜速度をも
って酸化物超電導薄膜１１が形成され、また、得られた
酸化物超電導薄膜１１の緻密性および臨界電流密度が高
くなる。
【００１２】
【発明の効果】このように、この発明によれば、空隙率
が１０％以下という緻密なターゲットを用いることによ
り、高い成膜速度をもって酸化物超電導薄膜を形成する
ことができる。また、得られた酸化物超電導薄膜は、緻
密であり、高い臨界電流密度を示す。
が１０％以下という緻密なターゲットを用いることによ
り、高い成膜速度をもって酸化物超電導薄膜を形成する
ことができる。また、得られた酸化物超電導薄膜は、緻
密であり、高い臨界電流密度を示す。
【００１３】したがって、この発明は、たとえば、長尺
の基板上に酸化物超電導薄膜を形成して酸化物超電導線
材とする場合のように、能率的に成膜を実施しなければ
ならない場面において特に有効である。
の基板上に酸化物超電導薄膜を形成して酸化物超電導線
材とする場合のように、能率的に成膜を実施しなければ
ならない場面において特に有効である。
【００１４】
【実施例】以下に、この発明の実施例および比較例につ
いて説明するが、これらの実施例および比較例の各々に
おいて用いたターゲットの空隙率は、ターゲットを得る
ための焼結工程において加える圧力および焼結時間を制
御することにより調整した。
いて説明するが、これらの実施例および比較例の各々に
おいて用いたターゲットの空隙率は、ターゲットを得る
ための焼結工程において加える圧力および焼結時間を制
御することにより調整した。
【００１５】実施例１
空隙率が３％のＹ１ Ｂａ２ Ｃｕ３ ＯＹ のターゲ
ットに、ＫｒＦによるエキシマレーザ光を照射し、Ｍｇ
Ｏ（１００）単結晶基板上に酸化物超電導薄膜を成膜し
た。成膜条件は、基板温度が７２５℃、成膜室の酸素圧
力が１００ｍＴｏｒｒ、基板−ターゲット間距離が５０
ｍｍ、レーザ光のエネルギ密度が２Ｊ／ｃｍ２ 、レー
ザ光の繰返周波数が５Ｈｚとした。
ットに、ＫｒＦによるエキシマレーザ光を照射し、Ｍｇ
Ｏ（１００）単結晶基板上に酸化物超電導薄膜を成膜し
た。成膜条件は、基板温度が７２５℃、成膜室の酸素圧
力が１００ｍＴｏｒｒ、基板−ターゲット間距離が５０
ｍｍ、レーザ光のエネルギ密度が２Ｊ／ｃｍ２ 、レー
ザ光の繰返周波数が５Ｈｚとした。
【００１６】上述のような成膜操作を約１７分行なって
、厚さ５０００オングストロームの酸化物超電導薄膜を
得た。このときの成膜速度は、約３００オングストロー
ム／分であった。
、厚さ５０００オングストロームの酸化物超電導薄膜を
得た。このときの成膜速度は、約３００オングストロー
ム／分であった。
【００１７】得られた酸化物超電導薄膜の表面を走査型
電子顕微鏡で観察すると、平滑な面を成していることが
確認され、また、酸化物超電導薄膜の臨界電流密度を測
定すると、７７．３Ｋにおいて、２．８×１０６ Ａ／
ｃｍ２ であった。
電子顕微鏡で観察すると、平滑な面を成していることが
確認され、また、酸化物超電導薄膜の臨界電流密度を測
定すると、７７．３Ｋにおいて、２．８×１０６ Ａ／
ｃｍ２ であった。
【００１８】実施例２
空隙率が６％のターゲットを用いたことを除いて、実施
例１と同様の成膜条件で酸化物超電導薄膜の成膜を行な
った。
例１と同様の成膜条件で酸化物超電導薄膜の成膜を行な
った。
【００１９】成膜操作を約２０分間行ない、厚さ５００
０オングストロームの酸化物超電導薄膜を得た。この時
の成膜速度は、約２５０オングストローム／分であった
。
０オングストロームの酸化物超電導薄膜を得た。この時
の成膜速度は、約２５０オングストローム／分であった
。
【００２０】この場合も、酸化物超電導薄膜は、平滑な
表面を成しており、その臨界電流密度を測定すると、７
７．３Ｋにおいて、２．５×１０６ Ａ／ｃｍ２ であ
った。
表面を成しており、その臨界電流密度を測定すると、７
７．３Ｋにおいて、２．５×１０６ Ａ／ｃｍ２ であ
った。
【００２１】実施例３
空隙率が９％のターゲットを用いたことを除いて、実施
例１と同様の成膜条件にて、酸化物超電導薄膜の成膜を
行なった。
例１と同様の成膜条件にて、酸化物超電導薄膜の成膜を
行なった。
【００２２】成膜操作を約２５分間行ない、厚さ５００
０オングストロームの酸化物超電導薄膜を得た。この時
の成膜速度は約２００オングストローム／分であった。
０オングストロームの酸化物超電導薄膜を得た。この時
の成膜速度は約２００オングストローム／分であった。
【００２３】この場合も、酸化物超電導薄膜は、平滑な
表面を成しており、その臨界電流密度を測定すると、７
７．３Ｋにおいて、２．３×１０６ Ａ／ｃｍ２ であ
った。
表面を成しており、その臨界電流密度を測定すると、７
７．３Ｋにおいて、２．３×１０６ Ａ／ｃｍ２ であ
った。
【００２４】比較例１
空隙率が１５％のターゲットを用いたことを除いて、実
施例１と同様の成膜条件にて、酸化物超電導薄膜を成膜
した。・成膜操作を約５０分間行ない、厚さ５０００オ
ングストロームの酸化物超電導薄膜を得た。この時の成
膜速度は、約１００オングストローム／分であった。
施例１と同様の成膜条件にて、酸化物超電導薄膜を成膜
した。・成膜操作を約５０分間行ない、厚さ５０００オ
ングストロームの酸化物超電導薄膜を得た。この時の成
膜速度は、約１００オングストローム／分であった。
【００２５】得られた酸化物超電導薄膜の表面を走査型
電子顕微鏡で観察すると、凹凸が激しく、また、酸化物
超電導薄膜の臨界電流密度を測定すると、７７．３Ｋに
おいて、５．０×１０５ Ａ／ｃｍ２ であった。
電子顕微鏡で観察すると、凹凸が激しく、また、酸化物
超電導薄膜の臨界電流密度を測定すると、７７．３Ｋに
おいて、５．０×１０５ Ａ／ｃｍ２ であった。
【００２６】その他の実施例および比較例Ｙ１ Ｂａ２
Ｃｕ３ ＯＹ からなるターゲットとして、３％、６
％、９％、および１５％の空隙率を持つものを採用し、
ＡｒＦによるエキシマレーザ光を照射し、ＭｇＯ（１０
０）単結晶基板上に酸化物超電導薄膜を形成した。レー
ザ光のエネルギ密度を、ターゲット表面上で１．５Ｊ／
ｃｍ２ とした点を除いて、実験例１と同様の成膜条件
を採用した。
Ｃｕ３ ＯＹ からなるターゲットとして、３％、６
％、９％、および１５％の空隙率を持つものを採用し、
ＡｒＦによるエキシマレーザ光を照射し、ＭｇＯ（１０
０）単結晶基板上に酸化物超電導薄膜を形成した。レー
ザ光のエネルギ密度を、ターゲット表面上で１．５Ｊ／
ｃｍ２ とした点を除いて、実験例１と同様の成膜条件
を採用した。
【００２７】以下の表１において、各々の空隙率を有す
るターゲットを用いて得られた酸化物超電導薄膜の臨界
電流密度（Ｊｃ）［Ａ／ｃｍ２ ］および臨界温度（Ｔ
ｃ）［Ｋ］が示されている。
るターゲットを用いて得られた酸化物超電導薄膜の臨界
電流密度（Ｊｃ）［Ａ／ｃｍ２ ］および臨界温度（Ｔ
ｃ）［Ｋ］が示されている。
【００２８】
【表１】
表１に示すように、空隙率１０％以下のターゲット
使用による効果は顕著であった。
使用による効果は顕著であった。
【図１】この発明による酸化物超電導薄膜の製造方法を
実施している状態を示す説明図である。
実施している状態を示す説明図である。
【図２】空隙率が高いターゲットを用いて酸化物超電導
薄膜の製造方法を実施している状態を示す説明図である
。
薄膜の製造方法を実施している状態を示す説明図である
。
７ ターゲット
８ レーザ光
９ 粒子の飛散方向を示す矢印
１０ 基板
１１ 酸化物超電導薄膜
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザアブレーションを用いる酸化物
超電導薄膜の製造方法において、空隙率が１０％以下の
ターゲットを使用することを特徴とする、酸化物超電導
薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3063643A JPH04214098A (ja) | 1990-03-29 | 1991-03-28 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8318690 | 1990-03-29 | ||
| JP2-83186 | 1990-03-29 | ||
| JP3063643A JPH04214098A (ja) | 1990-03-29 | 1991-03-28 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04214098A true JPH04214098A (ja) | 1992-08-05 |
Family
ID=26404785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3063643A Withdrawn JPH04214098A (ja) | 1990-03-29 | 1991-03-28 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04214098A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01264531A (ja) * | 1988-04-14 | 1989-10-20 | Toshiba Corp | 距離継電器 |
| US5660746A (en) * | 1994-10-24 | 1997-08-26 | University Of South Florida | Dual-laser process for film deposition |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP3063643A patent/JPH04214098A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01264531A (ja) * | 1988-04-14 | 1989-10-20 | Toshiba Corp | 距離継電器 |
| US5660746A (en) * | 1994-10-24 | 1997-08-26 | University Of South Florida | Dual-laser process for film deposition |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |