JPH0465306A - 酸化物超電導体薄膜 - Google Patents
酸化物超電導体薄膜Info
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- JPH0465306A JPH0465306A JP2174582A JP17458290A JPH0465306A JP H0465306 A JPH0465306 A JP H0465306A JP 2174582 A JP2174582 A JP 2174582A JP 17458290 A JP17458290 A JP 17458290A JP H0465306 A JPH0465306 A JP H0465306A
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- oxide superconductor
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- 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。
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、新規な組織を有する酸化物超電導体薄膜に関
するものである。
するものである。
［従来の技術］
従来、ＲＥ−Ｂａ−Ｃ：ｕ−０（ＲＥはＹ、 Ｌａ、
Ｎｄ、 Ｓｍ、 Ｅｕ、 ＧｄＤｙ、 Ｈｏ、 Ｅｒ、
Ｔｍ、 Ｙｂ、 Ｌｕからなる群から選ばれた１種以上
）系超電導体（以下希土類系超電導体ともいう） 、
Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系超電導体（以下ビスマス
系超電導体ともいう）、 Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０
系超電導体（以下タリウム系超電導体ともいう）などの
酸化物超電導体が知られている。
Ｎｄ、 Ｓｍ、 Ｅｕ、 ＧｄＤｙ、 Ｈｏ、 Ｅｒ、
Ｔｍ、 Ｙｂ、 Ｌｕからなる群から選ばれた１種以上
）系超電導体（以下希土類系超電導体ともいう） 、
Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系超電導体（以下ビスマス
系超電導体ともいう）、 Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０
系超電導体（以下タリウム系超電導体ともいう）などの
酸化物超電導体が知られている。
酸化物超電導体の薄膜の製造方法としては、蒸着法、ス
パッタリング法、ＣＶＤ法、レーザー蒸着法を用いて基
板上に、超電導体を構成する各元素を堆積させる方法が
知られている。これらの方法では、配向性の多結晶体あ
るいは単結晶が得られて、高い臨界電流密度を有する超
電導体薄膜が得られることが報告されている。
パッタリング法、ＣＶＤ法、レーザー蒸着法を用いて基
板上に、超電導体を構成する各元素を堆積させる方法が
知られている。これらの方法では、配向性の多結晶体あ
るいは単結晶が得られて、高い臨界電流密度を有する超
電導体薄膜が得られることが報告されている。
Ｕ発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、従来の方法で得られた酸化物超電導体薄
膜では、磁場下においては強い電流を流すことができな
いという問題点を有していた。これは、超電導体中に、
貫通した量子化された磁束を固定するピン止め中心が十
分ないためと考えられていた。本発明の目的は、有効な
ピン止め中心を多数有する酸化物超電導体薄膜を提供す
ることである。
膜では、磁場下においては強い電流を流すことができな
いという問題点を有していた。これは、超電導体中に、
貫通した量子化された磁束を固定するピン止め中心が十
分ないためと考えられていた。本発明の目的は、有効な
ピン止め中心を多数有する酸化物超電導体薄膜を提供す
ることである。
［課題を解決するための手段］
本発明は、酸化物超電導体結晶中に、２Ａ族元素から選
ばれた少なくとも］種の金属と４Ａ族、４Ｂ族および希
土類元素から選ばｔた少なくとも１種の金属との複合酸
化物の粒状の微粒子が分散した組織を有する酸化物超電
導体薄膜を提供するものである。
ばれた少なくとも］種の金属と４Ａ族、４Ｂ族および希
土類元素から選ばｔた少なくとも１種の金属との複合酸
化物の粒状の微粒子が分散した組織を有する酸化物超電
導体薄膜を提供するものである。
本発明において、２Ａ族元素から選ばれた少なくとも１
種の金属と４Ａ族、４Ｂ族および希土類元素から選ばれ
た少なくとも１種の金属との複合酸化物は、ＡＢＯ，（
ＡはＭｇ、 Ｃａ、 Ｂｒ、 Ｂａから選ばれた１種以
上、ＢはＺｒ、Ｓｎ、Ｃｅ、 Ｔｉから選ばれた１種以
上）の組成式で表わされるものであることが好ましい。
種の金属と４Ａ族、４Ｂ族および希土類元素から選ばれ
た少なくとも１種の金属との複合酸化物は、ＡＢＯ，（
ＡはＭｇ、 Ｃａ、 Ｂｒ、 Ｂａから選ばれた１種以
上、ＢはＺｒ、Ｓｎ、Ｃｅ、 Ｔｉから選ばれた１種以
上）の組成式で表わされるものであることが好ましい。
ＡＢＯ３は、非常に安定なペロブスカイト型構造の結晶
となる。この結晶は、いずれも大気中では１２００°Ｃ
付近まで組成的に安定な物質で、薄膜の堆積過程におい
て酸化物超電導体と反応しない。
となる。この結晶は、いずれも大気中では１２００°Ｃ
付近まで組成的に安定な物質で、薄膜の堆積過程におい
て酸化物超電導体と反応しない。
ＡＢＯ３を用いる場合は、その添加量は、超電導体に対
して０５〜２０ｗｔ％が好ましい。添加量が０．５ｗｔ
％に満だない場合は、添加の効果が表われないので好ま
しくない。添加量が２０ｗｔ％を超える場合は、材料中
の一部にＡＸＢＯｙ相が偏析してしまい超電導体の不連
続を生じるので好ましくない。さらに好ましいＡ、ＢＯ
，の添加量は２〜１０ｗｔ％である。
して０５〜２０ｗｔ％が好ましい。添加量が０．５ｗｔ
％に満だない場合は、添加の効果が表われないので好ま
しくない。添加量が２０ｗｔ％を超える場合は、材料中
の一部にＡＸＢＯｙ相が偏析してしまい超電導体の不連
続を生じるので好ましくない。さらに好ましいＡ、ＢＯ
，の添加量は２〜１０ｗｔ％である。
上記の複合酸化物粒子の粒径としては、５００Å以下の
場合は、ピン止め効果が増大するので好ましい。２００
Å以下の場合は、さらに好ましい。
場合は、ピン止め効果が増大するので好ましい。２００
Å以下の場合は、さらに好ましい。
本発明の酸化物超電導体薄膜は、薄膜の堆積過程におい
て、上記複合酸化物の原料を同時に気化させて上記複合
酸化物の微粒子を同時に堆積させることにより製造する
ことができる。
て、上記複合酸化物の原料を同時に気化させて上記複合
酸化物の微粒子を同時に堆積させることにより製造する
ことができる。
本発明の超電導薄膜は、蒸＠法、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、レーザー蒸着法いずれにおいての製造可能であ
る。いずれの方法においても、基板を４００〜９００℃
に加熱して堆積させるのが好ましい。この結果、配向し
た超電導体中に非超電導体の微粒子が分散した組織の薄
膜が得られる。製膜後、必要に応じてさらに熱処理を行
うこともできる。
ＶＤ法、レーザー蒸着法いずれにおいての製造可能であ
る。いずれの方法においても、基板を４００〜９００℃
に加熱して堆積させるのが好ましい。この結果、配向し
た超電導体中に非超電導体の微粒子が分散した組織の薄
膜が得られる。製膜後、必要に応じてさらに熱処理を行
うこともできる。
基体の材質としては、各種の耐熱合金、セラミックス等
種々のものを好適に使用することができる。
種々のものを好適に使用することができる。
本発明の酸化物超電導体としては、特に限定されず希土
類系、ビスマス系、タリウム系等種々のものが、好適に
適用できる。
類系、ビスマス系、タリウム系等種々のものが、好適に
適用できる。
酸化物超電導体として、希土類系超電導体を採用する場
合は、Ｂａ５ｎＯ，、ＢａＺｒ０．、ＢａＴｉ０ａ、Ｂ
ａＣｅＯ３、ＢａｚＳｉＯａなどＢａを含むものが、超
電導体の構成元素の一つであるので元素の置換反応が生
じても実質的に超電導体内に他のアルカリ土類元素が混
入しないので超電導特性に悪影響を与えないので好まし
い。
合は、Ｂａ５ｎＯ，、ＢａＺｒ０．、ＢａＴｉ０ａ、Ｂ
ａＣｅＯ３、ＢａｚＳｉＯａなどＢａを含むものが、超
電導体の構成元素の一つであるので元素の置換反応が生
じても実質的に超電導体内に他のアルカリ土類元素が混
入しないので超電導特性に悪影響を与えないので好まし
い。
［実施例］
実施例１
真空容器内にＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒの酸素ガスを導
入する。基板の近傍にはノズルを設置して、局所的に酸
素の圧力がＩ Ｘ １Ｏ−２Ｔｏｒｒになるようにした
。Ｙ、Ｂａ、 Ｃｕをクヌーセンセルでそれぞれの原子
比が、１２：３または１２：４で蒸発させた。さらに表
１に示したＢ成分を電子ビームクヌーセンセルで蒸発さ
せた。このため、ＢａとこのＢ成分が反応してＡＢＯ３
の微粒子が生成した。ＡＢＯ３の含有量が酸化物超電導
体に対して２ｗｔ％になるように、それぞれの成分の蒸
発量を制御した。基板には、ＭｇＯの（１，ＯＯ）単結
晶を使用し、６５０℃に加熱した。
入する。基板の近傍にはノズルを設置して、局所的に酸
素の圧力がＩ Ｘ １Ｏ−２Ｔｏｒｒになるようにした
。Ｙ、Ｂａ、 Ｃｕをクヌーセンセルでそれぞれの原子
比が、１２：３または１２：４で蒸発させた。さらに表
１に示したＢ成分を電子ビームクヌーセンセルで蒸発さ
せた。このため、ＢａとこのＢ成分が反応してＡＢＯ３
の微粒子が生成した。ＡＢＯ３の含有量が酸化物超電導
体に対して２ｗｔ％になるように、それぞれの成分の蒸
発量を制御した。基板には、ＭｇＯの（１，ＯＯ）単結
晶を使用し、６５０℃に加熱した。
この結果ＲＥＢａｚＣｕＪｙまたはＲＥＪａ４ＣｕｓＯ
，結晶中にＡＢｏ ３粒子が分散した薄膜が得られた。
，結晶中にＡＢｏ ３粒子が分散した薄膜が得られた。
得られた薄膜は、５００ＬＬｍの幅にパターニングした
後、直流４端子法により臨界温度、磁場下における臨界
電流密度（７７Ｋ、５丁）を測定した。
後、直流４端子法により臨界温度、磁場下における臨界
電流密度（７７Ｋ、５丁）を測定した。
結果を表１に示す。
表 １
比較例Ｉ
Ｂ成分を蒸発させないこと以外はすべて実施例１と同様
にして、基板上にＹＢａ２Ｃｕ３０ｙまたはＹＪａ４Ｃ
ｕｇＯｙの薄膜を作成した。実施例１と同様に測定した
ところ、ＹＢａ２Ｃｕ３０ｙでは臨界温度８６Ｋ、臨界
電流密度（７７Ｋ、５ Ｔ ） １．０００ＯＡ／ｃｍ
２Ｙ２Ｂａ４ＣｕｓＯｙでは臨界温度８０Ｋ、臨界電流
密度（７７Ｋ、５ Ｔ ） ３４．００ＯＡ／ｃｍ２
であった。
にして、基板上にＹＢａ２Ｃｕ３０ｙまたはＹＪａ４Ｃ
ｕｇＯｙの薄膜を作成した。実施例１と同様に測定した
ところ、ＹＢａ２Ｃｕ３０ｙでは臨界温度８６Ｋ、臨界
電流密度（７７Ｋ、５ Ｔ ） １．０００ＯＡ／ｃｍ
２Ｙ２Ｂａ４ＣｕｓＯｙでは臨界温度８０Ｋ、臨界電流
密度（７７Ｋ、５ Ｔ ） ３４．００ＯＡ／ｃｍ２
であった。
実施例２
真空容器内にアルゴンと酸素の１＝１の混合ガスを２
Ｘ １Ｏ−２Ｔｏｒｒ導入する。ＡＢＯ３およびＹＢａ
２Ｃｕ３０．の焼結体をターゲットとしてスパッタリン
グ法により薄膜を作成した。ここでＡＢＯ３のＡ成分は
すべてＢａで、Ｂ成分は表２に示したものを使用した。
Ｘ １Ｏ−２Ｔｏｒｒ導入する。ＡＢＯ３およびＹＢａ
２Ｃｕ３０．の焼結体をターゲットとしてスパッタリン
グ法により薄膜を作成した。ここでＡＢＯ３のＡ成分は
すべてＢａで、Ｂ成分は表２に示したものを使用した。
ＡＢＯ３の含有量が超電導体に対して４ｗｔ％になるよ
うに、高周波をＡＢＯ，およびＹＢａｚＣｕｘＯｙター
ゲットにそれぞれ２００Ｗ、５０Ｗ印加した。基板には
、ＭｇＯの（１００）単結晶を使用し６５０℃に加熱し
た。
うに、高周波をＡＢＯ，およびＹＢａｚＣｕｘＯｙター
ゲットにそれぞれ２００Ｗ、５０Ｗ印加した。基板には
、ＭｇＯの（１００）単結晶を使用し６５０℃に加熱し
た。
この結果ＹＢａ２ＣｕｓＯｙ結晶中にＡＢＯ３粒子が分
散した超電導体薄膜が得られた。この薄膜について、５
００μｍの幅にパターニングして後、直流４端子法によ
り臨界温度、磁場下にあける臨界電流密度（７７Ｋ、５
Ｔ）を１ｌｌｌ定した。結果を表２に示す。
散した超電導体薄膜が得られた。この薄膜について、５
００μｍの幅にパターニングして後、直流４端子法によ
り臨界温度、磁場下にあける臨界電流密度（７７Ｋ、５
Ｔ）を１ｌｌｌ定した。結果を表２に示す。
表 ２
比較例２
ＡＢ［）３ターゲツトを用いないこと以外はすべて実施
例１と同様にして、基板上にＹＢａ２Ｃｕ３０ｙまの薄
膜を作成した。実施例１と同様に測定したところ、臨界
温度８３Ｋ、臨界電流密度（７７Ｋ、５ Ｔ ） ９０
００ Ａ／ｃｍ２であった。
例１と同様にして、基板上にＹＢａ２Ｃｕ３０ｙまの薄
膜を作成した。実施例１と同様に測定したところ、臨界
温度８３Ｋ、臨界電流密度（７７Ｋ、５ Ｔ ） ９０
００ Ａ／ｃｍ２であった。
実施例３
真空容器内にアルゴンと酸素の１：１の混合気体を、２
．５ Ｘ １０−＠Ｔｏｒｒの圧力で導入した。
．５ Ｘ １０−＠Ｔｏｒｒの圧力で導入した。
Ｂｔ□５ｒａＣａＣｕ２０．焼結体と表２に示したＡと
ＢからなるＡＢＯ，焼結体をターゲットとして、スパッ
タリング法による製膜を行なった。高周波をＢｉｚＳｒ
２ＣａＣｕｚＯｙターゲットとＡＢＯ，ターゲットにそ
れぞれ２５０Ｗと７０ Ｖｖ’印加して、膜中のＡＢＯ
，が２ｗｔ％になるよう制御した。基板は、Ｍｇ０ｆｌ
ＯＯ）単結晶を使用し、６００℃に加熱した。得られた
膜は、さらに空気中８５０℃で２時間処理した。
ＢからなるＡＢＯ，焼結体をターゲットとして、スパッ
タリング法による製膜を行なった。高周波をＢｉｚＳｒ
２ＣａＣｕｚＯｙターゲットとＡＢＯ，ターゲットにそ
れぞれ２５０Ｗと７０ Ｖｖ’印加して、膜中のＡＢＯ
，が２ｗｔ％になるよう制御した。基板は、Ｍｇ０ｆｌ
ＯＯ）単結晶を使用し、６００℃に加熱した。得られた
膜は、さらに空気中８５０℃で２時間処理した。
この薄膜について、５００μｍの幅にパターニングして
、直流四端子法により、臨界温度および７７に５テスラ
における臨界電流密度を測定した。結果を表３に示す。
、直流四端子法により、臨界温度および７７に５テスラ
における臨界電流密度を測定した。結果を表３に示す。
表 ３
比較例３
ＡＢＯ，を用いないこと以外は実施例３と同様にして、
Ｂｉ２５ｒｚＣａＣｕａＯｙ薄膜を得た。実施例１と同
様にして測定したところ、この薄膜の臨界温度は８０に
で、臨界電流密度は１００ＯＡ／ｃｍ” （７７Ｋ、５
Ｔ）であった。
Ｂｉ２５ｒｚＣａＣｕａＯｙ薄膜を得た。実施例１と同
様にして測定したところ、この薄膜の臨界温度は８０に
で、臨界電流密度は１００ＯＡ／ｃｍ” （７７Ｋ、５
Ｔ）であった。
実施例４
真空容器内にアルゴンと酸素の１・１の混合気体を、２
．５ Ｘ １０−’ Ｔｏｒｒの圧力で導入した。
．５ Ｘ １０−’ Ｔｏｒｒの圧力で導入した。
ＴＩＪａｚＣａ２Ｃｕ３０ｙ焼結体と表４に示したＡと
ＢからなるＡＢＯ３焼結体をターゲットとして、スパッ
タリング法による製膜を行なった。高周波をＴＩＪａｚ
ＣａｉＣｕ３０ｙターゲットとＡＢ○３ターゲットにそ
れぞれ２５０Ｗと５０Ｗ印加して、膜中のＡＢＯ，が２
ｗｔ％になるよう制御した。基板は、Ｍｇ０（１００）
単結晶を使用し、６００℃に加熱した。得られた膜は、
さらにＴ１２Ｂａ、ｚＣｕＯｙおよびＴ ］、 ２０
ｓ とともにルツボに入れ空気中９００℃で２時間処理
した。
ＢからなるＡＢＯ３焼結体をターゲットとして、スパッ
タリング法による製膜を行なった。高周波をＴＩＪａｚ
ＣａｉＣｕ３０ｙターゲットとＡＢ○３ターゲットにそ
れぞれ２５０Ｗと５０Ｗ印加して、膜中のＡＢＯ，が２
ｗｔ％になるよう制御した。基板は、Ｍｇ０（１００）
単結晶を使用し、６００℃に加熱した。得られた膜は、
さらにＴ１２Ｂａ、ｚＣｕＯｙおよびＴ ］、 ２０
ｓ とともにルツボに入れ空気中９００℃で２時間処理
した。
この薄膜について、５００μｍの幅にパターニングして
、直流四端子法により、臨界温度および７７に５テスラ
における臨界電流密度を測定した。結果を表４に示す。
、直流四端子法により、臨界温度および７７に５テスラ
における臨界電流密度を測定した。結果を表４に示す。
表 ４
比較例４
ＡＢＯ３を用いないこと以外は実施例３と同様にして、
Ｔ１□ＢａｚＣａ２Ｃｕ３０ｙ薄膜を得た。実施例１と
同様にして測定したところ、この薄膜の臨界温度は１１
８ Ｋで、臨界電流密度は４０００Ａ／ｃ＋＋１２（７
７Ｋ、５Ｔ）であった。
Ｔ１□ＢａｚＣａ２Ｃｕ３０ｙ薄膜を得た。実施例１と
同様にして測定したところ、この薄膜の臨界温度は１１
８ Ｋで、臨界電流密度は４０００Ａ／ｃ＋＋１２（７
７Ｋ、５Ｔ）であった。
［発明の効果］
本発明の超電導体薄膜は、超電導体中に非超電導体が分
散しており、これが磁束の良好なビン止め中心として作
用するため、強磁場中でも臨界電流密度が高い。
散しており、これが磁束の良好なビン止め中心として作
用するため、強磁場中でも臨界電流密度が高い。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、酸化物超電導体結晶中に、２Ａ族元素から選ばれた
少なくとも１種の金属と４Ａ族、 ４Ｂ族および希土類元素から選ばれた少なくとも１種の
金属との複合酸化物の粒状の微粒子が分散した組織を有
する酸化物超電導体薄膜。 ２、２Ａ族元素から選ばれた少なくとも１種の金属と４
Ａ族、４Ｂ族および希土類元素から選ばれた少なくとも
１種の金属との複合酸化物が、ＡＢＯ＿３、（ＡはＭｇ
、Ｃａ、Ｂｒ、Ｂａから選ばれた１種以上、ＢはＺｒ、
Ｓｎ、Ｃｅ、Ｔｉから選ばれた１種以上）の組成式で表
される酸化物である請求項１の酸化物超電導体薄膜。 ３、薄膜の作製方法が、蒸着法、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、レーザー蒸着法である請求項１または２の酸化
物超電導体薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2174582A JPH0465306A (ja) | 1990-07-03 | 1990-07-03 | 酸化物超電導体薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2174582A JPH0465306A (ja) | 1990-07-03 | 1990-07-03 | 酸化物超電導体薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0465306A true JPH0465306A (ja) | 1992-03-02 |
Family
ID=15981078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2174582A Pending JPH0465306A (ja) | 1990-07-03 | 1990-07-03 | 酸化物超電導体薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0465306A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005191538A (ja) * | 2003-12-02 | 2005-07-14 | Nippon Steel Corp | 酸化物超伝導体の加工方法及び酸化物超伝導通電素子と超伝導マグネット |
| JP2007526865A (ja) * | 2003-06-25 | 2007-09-20 | イーテーエン ナノヴェイション アクチェンゲゼルシャフト | 混合金属酸化物、及びそのｃｏ２センサーにおける使用 |
-
1990
- 1990-07-03 JP JP2174582A patent/JPH0465306A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007526865A (ja) * | 2003-06-25 | 2007-09-20 | イーテーエン ナノヴェイション アクチェンゲゼルシャフト | 混合金属酸化物、及びそのｃｏ２センサーにおける使用 |
| JP2005191538A (ja) * | 2003-12-02 | 2005-07-14 | Nippon Steel Corp | 酸化物超伝導体の加工方法及び酸化物超伝導通電素子と超伝導マグネット |
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