JPH0455396A

JPH0455396A - 酸化物超電導膜用基板及びその製造法

Info

Publication number: JPH0455396A
Application number: JP2166126A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Miyazawa; 宮沢　靖人; Hiroaki Toshima; 戸嶋　博昭
Original assignee: National Institute for Research in Inorganic Material
Current assignee: National Institute for Materials Science
Priority date: 1990-06-25
Filing date: 1990-06-25
Publication date: 1992-02-24
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPH0710760B2

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）本発明は酸化物超電導膜用基板及びその製造法に関する
ものであり、この基板は、高品質な酸化物超電導膜を気
相成長法、液相成長法等により育成し、ジョセフソン素
子等の超電導デバイスを作成するのに適している。

（従来の技術及び解決しようとする課題）従来、酸化物
超電導膜用基板としては、ＭｇＯ及び５ｒＴｉ○、の単
結晶が用いられてきた。

しかしながら、Ｍｇ○基板は、その育成法として電融法
を用いるので結晶の品質を管理することができず、また
任意の大きさに育成できない等の問題点を有している。

また、５ｒＴｉＯ，基板は、溶融固化法のうちの一つで
ある、−船釣にベルヌーイ法と呼ばれる育成法により育
成されているが、大口径化に際しては２０〜３０ｍ−φ
程度が限界とされており、更には結晶の品質を管理でき
ない等が問題視されている。

ところで、結晶育成法としては、一般的にチョクラルス
キー法と呼ばれる溶融固化法が良く知られており、結晶
品質の管理及び大口径化に関して最も良い方法であると
されている。

近年、チョクラルスキー法を用いて、酸化物超電導膜用
基板として、ＬａＧａ０．、ＬａＡＱＯ３及びＮ　ｄ　
Ｇ　ａ　Ｏａ等が育成され、基板としての評価を得てい
る。しかしながら、ＬａＧａ０．基板及びＬａＡＱＯ，
基板に関しては、室温から１０００℃の間に相転位点を
有しており、液相若しくは気相から薄膜を育成する場合
に基板温度が数百℃に達するため、この相転位点の存在
が問題視されている。

また、ＮｄＧａ０．基板に関しては、結晶自体が非常に
割れ易く、育成が非常に難しいことが問題視されている
。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、大口径で任
意の形状に製造可能であり、高品質の酸化物超電導膜を
育成可能な高品質基板を提供し、またその製造法を提供
することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）本発明者等は、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた
結果、酸化物超電導膜用基板としてＮｄＡＱＯ，が最も
良い基板材料であることを見出した。この基板材料の場
合、酸化物超電導膜の格子定数との関係より、一般式Ｎ
ｄ、ｘＡ　Ｑ　、＋ｘＯ，においてＸ値を変えることに
より、或いはネオジウムサイトを３ａ族の元素で一部置
換したり、アルミニウムサイトを３ｂ族の元素で一部置
換することにより、それぞれ格子定数が変化することを
利用して、酸化物超電導膜の種類を変えてもその格子定
数に整合できる基板が提供できることを見出した。更に
また、基板の育成法として大口径化が可能なチョクラル
スキー法が適用できることを見出した。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用）前述の如く、本発明に係る酸化物超電導膜用基板は、少
なくとも、ネオジウム、アルミニウム及び酸素の３元素
を含む単結晶からなるものである。

好ましくは、一般式Ｎｄ、、Ａ　Ｑ　１４ｘ０３　（但
し。

−〇、５≦Ｘ≦＋０．５）を有するものである。Ｘ値を
この範囲で変えることにより、格子定数を制御できる。

なお、Ｘの値が下限以下及び上限以上では他の相が析出
してくるので好ましくない。

また、上記一般式において、ネオジウムサイトの一部を
３８族の元素で置換可能であり、またアルミニウムサイ
トの一部を３ｂ族の元素で置換可能であり、これにより
基板の格子定数を制御することができる。

この単結晶基板の製造方法としては、溶融固化法を利用
することができる。すなわち、一般的に言われるチョク
ラルスキー法のほか、ＦＺ法、ベルヌーイ法及びＥＦＧ
等の全ての育成法により基板を製造可能である。これら
のうち、最も品質の良い基板の製造法としてはチョクラ
ルスキー法であり、大口径の基板を製造可能である。

（実施例）次に本発明の実施例を示す。

失五粁上酸化ネオジウムと酸化アルミニウムを原子比でＮｄ：　
ＡＱ＝１．ＯＯ：　１．００になるように調整した混合
物を、イリジウム坩堝を用い、窒素雰囲気で溶融し、チ
ョクラルスキー法により育成を行った。育成条件として
は、引き上げ方位＜００１＞、回転数２Ｏｒｐｍ、引き
上げ速度４．０ｍｍ／ｈｒで、仕込み重量の約５０％を
引き上げて単結晶を得た。

得られた単結晶は、直径約２５ｍ＠φで、長さが直胴部
で約１００ｕｓであった。結晶の色は、透明で赤紫色し
ていた。これを化学分析した結果、原子比でＮｄ：　Ａ
Ｍ＝１．０：１．０となッテイタ。

太蒼孤ス原料として酸化ネオジウム、酸化イツトリウム、酸化ア
ルミニウム及び酸化ガリウムを用い、引き上げ組成が（
Ｎｄｏ　、ｓ　Ｙ　Ｄ−１）（Ａ　Ｑ０ａ９　ａ　ａ−
，１）０３になるように調整した混合物を、イリジウム
坩堝を用い、窒素−酸素混合雰囲気（Ｎ、−５ｖｏ１％
０８）で溶融し、チョクラルスキー法により育成を行っ
た。育成条件としては、引き上げ方位＜ｏｏｉ＞、回転
数２Ｏｒｐｍ、引き上げ速度４．Ｑｍｍ／ｈｒで、仕込
み重量の約５０％を引き上げて単結晶を得た。

得られた単結晶は、直径的２５鳳凰φで、長さが直胴部
で約１００ｍ＋であった。結晶の色は、透明で赤紫色を
していた。これを化学分析した結果。

引き上げ結晶の化学式は（Ｎ　ｄ、　、ｔ　ｙ　ｏ−１
）　（Ａ　Ｑｏ　−５Ｇａ、、、）Ｏｌであった。

失襄截主酸化ネオジウムと酸化アルミニウムを原子比でＮｄ：　
Ａ１２＝１．ＯＯ：１．００になるように調整した混合
物を、モリブデン坩堝を用い、還元雰囲気で溶融し、Ｅ
ＦＧ法により育成を行った。育成条件としては、引き上
げ方位（００１）、回転数２゜ｒｐｍ、引き上げ速度４
．０ｍｍ／ｈｒ、育成雰囲気としてはＡｒ−１０ＶＯＩ
％Ｈ２である。

得られた結晶は、厚さ２ａｎ、長さ８０■鵬であり、こ
れを化学分析した結果、原子比でＮｄ：ＡＱ＝ｌ：１と
なっていた。しかし、モリブデン坩堝に起因すると思わ
れるＭＯ不純物も数ｐｐｍＪ！呂された。

（発明の効果）以上説明したように１本発明による基板は、少なくとも
ネオジウム、アルミニウム及び酸素の３元素を含む単結
晶からなる基板であるので、相転移がなく、液相育成法
若しくは気相育成法による酸化物超電導膜の育成に適し
、しかも格子定数を制御可能であるので、酸化物超電導
膜の種類を変えてもその格子定数に整合させることがで
きる。

また、基板育成法として溶融固化法（すなわち、チョク
ラルスキー法、ＦＺ法、ベルヌーイ法及びＥＦＧ法等）
を適用できるが、特にチョクラルスキー法を適用できる
ので、大口径化でかつ任意の形状の高品質な基板を安価
に供給可能であり、基板加工も容易である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも、ネオジウム、アルミニウム及び酸素
の３元素を含む単結晶からなることを特徴とする酸化物
超電導膜用基板。
（２）一般式Ｎｄ＿１＿−＿ｘＡｌ＿１＿＋＿ｘＯ＿３
（但し、−０．５≦ｘ≦＋０．５）を有する請求項１に
記載の酸化物超電導膜用基板。
（３）ネオジウムサイトを３ａ族の元素で一部置換する
ことにより、酸化物超電導膜との格子定数の整合を可能
にした請求項１又は２に記載の酸化物超電導膜用基板。
（４）アルミニウムサイトを３ｂ族の元素で一部置換す
ることにより、酸化物超電導膜との格子定数の整合を可
能にした請求項１又は２に記載の酸化物超電導膜用基板
。
（５）請求項１、２、３又は４に記載の組成となるよう
に原料を調整し、溶融固化法により単結晶基板を育成す
ることを特徴とする酸化物超電導膜用基板の製造法。