JPH07106896B2 - 超電導体 - Google Patents
超電導体Info
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- JPH07106896B2 JPH07106896B2 JP62208657A JP20865787A JPH07106896B2 JP H07106896 B2 JPH07106896 B2 JP H07106896B2 JP 62208657 A JP62208657 A JP 62208657A JP 20865787 A JP20865787 A JP 20865787A JP H07106896 B2 JPH07106896 B2 JP H07106896B2
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は超電導体に関するものである。特に化合物薄膜
超電導体に関するものである。
超電導体に関するものである。
従来の技術 高温超電導体として、A15型２元系化合物として窒化ニ
オブ（NbN）やゲルマニウニオブ（Nb3Ge）などが知られ
ていたが、これらの材料の超電導転移温度はたかだか24
゜Ｋであった。一方、ペロブスカイト系３元化合物は、
さらに高い転移温度が期待され、Ba−La−Cu−Ｏ系の高
温超電導体が提案された［J.G.Bendorz and K.A.Mulle
r,ツァイト シュリフト フェア フィジーク（Zetshr
ift frphysik B）−Condensed Matter 64,189−193
（1986）］。
オブ（NbN）やゲルマニウニオブ（Nb3Ge）などが知られ
ていたが、これらの材料の超電導転移温度はたかだか24
゜Ｋであった。一方、ペロブスカイト系３元化合物は、
さらに高い転移温度が期待され、Ba−La−Cu−Ｏ系の高
温超電導体が提案された［J.G.Bendorz and K.A.Mulle
r,ツァイト シュリフト フェア フィジーク（Zetshr
ift frphysik B）−Condensed Matter 64,189−193
（1986）］。
さらに、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系がより高温の超電導体である
ことが最近提案された。［M.K.Wu等、フィジカル レビ
ュー レターズ（Physical Review Latters）Vol.58,No
9,908−910（1987）］ Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系の材料の超電導機構の詳細は明らかで
はないが、転移温度が液体窒素温度以上に高くなる可能
性があり、高温超電導体として従来の２元系化合物よ
り、より有望な特性が期待される。
ことが最近提案された。［M.K.Wu等、フィジカル レビ
ュー レターズ（Physical Review Latters）Vol.58,No
9,908−910（1987）］ Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系の材料の超電導機構の詳細は明らかで
はないが、転移温度が液体窒素温度以上に高くなる可能
性があり、高温超電導体として従来の２元系化合物よ
り、より有望な特性が期待される。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系の材料は、現在の技術
では焼結という過程でしか形成できないため、セラミッ
クの粉末あるいはブロックの形状でしか得られない。一
方、この種の材料を実用化する場合、薄膜化あるいは線
状化が強く要望されているが、従来の技術では、超伝導
特性の再現性・信頼性が悪くいずれも非常に困難とされ
ている。加えて、単結晶基体上に成膜するために基体の
コストが高価なものであった。
では焼結という過程でしか形成できないため、セラミッ
クの粉末あるいはブロックの形状でしか得られない。一
方、この種の材料を実用化する場合、薄膜化あるいは線
状化が強く要望されているが、従来の技術では、超伝導
特性の再現性・信頼性が悪くいずれも非常に困難とされ
ている。加えて、単結晶基体上に成膜するために基体の
コストが高価なものであった。
本発明者らは、この種の材料の酸素成分を弗素および硫
黄などの他元素で一部置換し、例えばスパッタリング法
等の薄膜化手法を用い超電導膜の界面の構造を工夫する
と、良質の薄膜状の高温超電導体が形成されることを発
見し、これにもとづいて新規な超電導体構成を発明し
た。
黄などの他元素で一部置換し、例えばスパッタリング法
等の薄膜化手法を用い超電導膜の界面の構造を工夫する
と、良質の薄膜状の高温超電導体が形成されることを発
見し、これにもとづいて新規な超電導体構成を発明し
た。
問題点を解決するための手段 本発明の超電導体は、金属薄膜をコートしたガラス基体
上にＡ、Ｂ、Cuを含む酸化物で、元素比が の範囲にあり、さらに酸素成分の一部を弗素および硫
黄、セレン、テルル、ポロニウムのうちの少なくとも一
種で置換した化合物被膜を付着させたことを特徴として
いる。ここにＡはSc,Yおよびランタン系列元素（原子番
号57−71）のうちすくなくとも一種、ＢはBa,Sr,Ca,Be,
MgなどII a族元素のうちの少なくとも一種の元素を示
す。
上にＡ、Ｂ、Cuを含む酸化物で、元素比が の範囲にあり、さらに酸素成分の一部を弗素および硫
黄、セレン、テルル、ポロニウムのうちの少なくとも一
種で置換した化合物被膜を付着させたことを特徴として
いる。ここにＡはSc,Yおよびランタン系列元素（原子番
号57−71）のうちすくなくとも一種、ＢはBa,Sr,Ca,Be,
MgなどII a族元素のうちの少なくとも一種の元素を示
す。
作用 本発明にかかる超電導体は、金属被膜をもった非晶質基
体上に酸化物、弗化物および硫化物等からなる複合セラ
ミックスの超電導体を薄膜化している所に大きな特色が
ある。すなわち、こうした複合化は加工温度を下げると
ともに、超電導転移温度を上げる。今、素材を原子状態
という極微粒子に分解してから直性非晶質基体上に堆積
させると、良質の超電導膜を得ることは困難な場合が多
い。しかし、非晶質基体に付着している金属被膜上では
特異的に緻密・平坦に堆積する。したがって非常に高精
度の超電導体が本発明で実現される。
体上に酸化物、弗化物および硫化物等からなる複合セラ
ミックスの超電導体を薄膜化している所に大きな特色が
ある。すなわち、こうした複合化は加工温度を下げると
ともに、超電導転移温度を上げる。今、素材を原子状態
という極微粒子に分解してから直性非晶質基体上に堆積
させると、良質の超電導膜を得ることは困難な場合が多
い。しかし、非晶質基体に付着している金属被膜上では
特異的に緻密・平坦に堆積する。したがって非常に高精
度の超電導体が本発明で実現される。
実施例 本発明を図面とともに説明する。
第１図において、複合化超電導体被膜13は非晶質基体11
の表面に成膜した金属被膜12の上に例えばスパッタリン
グ法で形成する。この場合、基体11は、超電導を示す３
元化合物被膜13の保持を目的としている。この被膜13は
通常数100℃の高温で形成する。金属薄膜12をつけず、
非晶質基体11上に直接複合化合物を成膜すると、基体と
の強い付着力がなくなり、電気抵抗が極めて大きくなり
超電導物性を失った。ここで、金属薄膜12を基体11と複
合化合物被膜の間に入れると、表面は、第２図のように
緻密な状態となり良質の超電導膜13がつくられた。さら
に、本発明者らは、第１図の金属被膜12の材料について
も検討した結果Ni,Pb,Ptについて良好な効果が見られ、
中でもPtが最良であることを確認した。
の表面に成膜した金属被膜12の上に例えばスパッタリン
グ法で形成する。この場合、基体11は、超電導を示す３
元化合物被膜13の保持を目的としている。この被膜13は
通常数100℃の高温で形成する。金属薄膜12をつけず、
非晶質基体11上に直接複合化合物を成膜すると、基体と
の強い付着力がなくなり、電気抵抗が極めて大きくなり
超電導物性を失った。ここで、金属薄膜12を基体11と複
合化合物被膜の間に入れると、表面は、第２図のように
緻密な状態となり良質の超電導膜13がつくられた。さら
に、本発明者らは、第１図の金属被膜12の材料について
も検討した結果Ni,Pb,Ptについて良好な効果が見られ、
中でもPtが最良であることを確認した。
さらに本発明者らは、第１図の基体11に、石英ガラス、
パイレックス、アモルファスシリコン等の非晶質体が有
効であることを見い出した。
パイレックス、アモルファスシリコン等の非晶質体が有
効であることを見い出した。
すなわち、結晶性の高い複合化合物被膜13を非晶質基体
11の表面に形成させるためには、金属被膜12を持った非
晶質基体上に、複合化合物を被膜13として成膜すればよ
いことがわかった。
11の表面に形成させるためには、金属被膜12を持った非
晶質基体上に、複合化合物を被膜13として成膜すればよ
いことがわかった。
本発明の超電導体Ａ−Ｂ−Cu−Ｏは結晶構造が組成式が
また明確には決定されていないが、酸素欠損プロブスカ
イト（A,B）3Cu3O7ともいわれている。本発明者等は作
製された被膜において元素比率が の範囲であれば、臨界温度に多少の差があっても超電導
現象が見出されることを確認した。
また明確には決定されていないが、酸素欠損プロブスカ
イト（A,B）3Cu3O7ともいわれている。本発明者等は作
製された被膜において元素比率が の範囲であれば、臨界温度に多少の差があっても超電導
現象が見出されることを確認した。
基体温度を高めると正方晶ペロブスカイト構造が生成し
やすく、超電導性が劣化する場合が多い。したがって、
基体温度はむしろ低い範囲に選びアモルファスないし微
結晶構造の複合化合物被膜を形成したのち、熱処理によ
って結晶化する方が再現性よく超電導特性が得られるこ
とを本発明者らは実験的に確認した。
やすく、超電導性が劣化する場合が多い。したがって、
基体温度はむしろ低い範囲に選びアモルファスないし微
結晶構造の複合化合物被膜を形成したのち、熱処理によ
って結晶化する方が再現性よく超電導特性が得られるこ
とを本発明者らは実験的に確認した。
なお、スパッタリング蒸着ではターゲットとして、焼結
したＡ−Ｂ−Cu−Ｏ−Ｓ（Se,Te,Po）セラミックスを用
いるが、基体温度が200〜500℃の場合では、ターゲット
の金属成分と形成された薄膜における成分と殆ど一致し
ていることを本発明者らは確認した。したがって、ター
ゲットの組成は、被膜の最適範囲の であることを本発明者らは確認した。この場合、ターゲ
ットは板状あるいは円筒状のセラミックス以外に、粒状
あるいは粉末状の焼結状であってもスパッタリング蒸着
に有効である。なお、粉末状である場合は、例えばステ
ンレスの皿に粉末を充填して用いる。
したＡ−Ｂ−Cu−Ｏ−Ｓ（Se,Te,Po）セラミックスを用
いるが、基体温度が200〜500℃の場合では、ターゲット
の金属成分と形成された薄膜における成分と殆ど一致し
ていることを本発明者らは確認した。したがって、ター
ゲットの組成は、被膜の最適範囲の であることを本発明者らは確認した。この場合、ターゲ
ットは板状あるいは円筒状のセラミックス以外に、粒状
あるいは粉末状の焼結状であってもスパッタリング蒸着
に有効である。なお、粉末状である場合は、例えばステ
ンレスの皿に粉末を充填して用いる。
（具体実施例） 石英ガラスを基体11として用い、白金板をターゲットと
して直流プレーナマグネトロンスパッタにより白金被膜
12を付着させた。この場合Arガス圧力は8Pa,スパッタ電
力は300V×30mAで基板温度250〜600℃に保ち、0.1μｍ
の厚さに成膜した。この白金膜は多結晶体であった。こ
の白金被膜上に焼結したY2Ba4Cu6O10S4ターゲットの高
周波プレナーマグネトロンスパッタにより、被膜13を付
着させた。この場合、Arガスの圧力は0.5Pa、スパッタ
リング電力150W、スパッタリング時間２時間、被膜の膜
厚0.5μｍ、基体温度400℃であった。このように比較的
低い加工温度で形成された被膜の室温抵抗率は10mΩc
m、超電導転移温度90゜Ｋであった。同様の形成法で酸
素の一部を弗素で置換したY2Ba4Cu6O8F2S4ターゲットを
用いると転移温度が110゜Ｋとなった。
して直流プレーナマグネトロンスパッタにより白金被膜
12を付着させた。この場合Arガス圧力は8Pa,スパッタ電
力は300V×30mAで基板温度250〜600℃に保ち、0.1μｍ
の厚さに成膜した。この白金膜は多結晶体であった。こ
の白金被膜上に焼結したY2Ba4Cu6O10S4ターゲットの高
周波プレナーマグネトロンスパッタにより、被膜13を付
着させた。この場合、Arガスの圧力は0.5Pa、スパッタ
リング電力150W、スパッタリング時間２時間、被膜の膜
厚0.5μｍ、基体温度400℃であった。このように比較的
低い加工温度で形成された被膜の室温抵抗率は10mΩc
m、超電導転移温度90゜Ｋであった。同様の形成法で酸
素の一部を弗素で置換したY2Ba4Cu6O8F2S4ターゲットを
用いると転移温度が110゜Ｋとなった。
この種の化合物超電導体（A,B）6Cu6O7F2S4の構成元素
ＡおよびＢの変化による超電導特性の変化の詳細は明ら
かではない。ただＡは、３価,Bは２価を示しているのは
事実ではある。Ａ元素としてＹについて例をあげて説明
したが、ScやLa、さらにランタン系列の元素（原子番号
57〜71）でも、超電導転移温度は変化する程度で本質的
な発明の特性を変えるものではない。
ＡおよびＢの変化による超電導特性の変化の詳細は明ら
かではない。ただＡは、３価,Bは２価を示しているのは
事実ではある。Ａ元素としてＹについて例をあげて説明
したが、ScやLa、さらにランタン系列の元素（原子番号
57〜71）でも、超電導転移温度は変化する程度で本質的
な発明の特性を変えるものではない。
また、Ｂ元素においても、Sr、Ca、Ba等II a族元素の変
化は超電導転移温度を10゜Ｋ程度変化させるが、本質的
に本発明の特性を変えるものではない。
化は超電導転移温度を10゜Ｋ程度変化させるが、本質的
に本発明の特性を変えるものではない。
酸素の一部を弗素および硫黄等で置換した結果の詳細は
明らかではないが、結晶化温度が低下し、低温熱処理に
おいても結晶性が改良され、超電導の転移も急峻になっ
ていることが実験的に確認されている。さらに、弗素の
効果は超電導転移温度を高めている。特に、酸素の一部
を弗素のみで置換すると転移の急峻さが欠けるが、本発
明にかかる硫黄、セレン、テルル、ポロニウム等の同時
添加により、転移特性が改良されたと考えられる。
明らかではないが、結晶化温度が低下し、低温熱処理に
おいても結晶性が改良され、超電導の転移も急峻になっ
ていることが実験的に確認されている。さらに、弗素の
効果は超電導転移温度を高めている。特に、酸素の一部
を弗素のみで置換すると転移の急峻さが欠けるが、本発
明にかかる硫黄、セレン、テルル、ポロニウム等の同時
添加により、転移特性が改良されたと考えられる。
本発明にかかる超電導体は、超電導体を薄膜化している
所に大きな特色がある。すなわち、薄膜化は超電導体の
素材を原子状態という極微粒子に分解してから、基体上
に堆積させるから、形成された超電導体の組成は本質的
に、従来の焼結体に比べて均質である。したがって、非
常に高精度の超電導体が本発明で実現される。
所に大きな特色がある。すなわち、薄膜化は超電導体の
素材を原子状態という極微粒子に分解してから、基体上
に堆積させるから、形成された超電導体の組成は本質的
に、従来の焼結体に比べて均質である。したがって、非
常に高精度の超電導体が本発明で実現される。
発明の効果 すでに説明したごとく、本発明によれば緻密で良質の超
電導膜を低温で形成することが可能となり、本発明を用
いてSiあるいはGaAsなどのデバイスとの集積化が可能で
あるとともに、ジョセフソン素子など各種の超電導デバ
イスの要素材料として実用される。特にこの種の化合物
超電導体の転移温度が室温になる可能性もあり、従来の
実用の範囲は広く、本発明の工業的価値は高い。
電導膜を低温で形成することが可能となり、本発明を用
いてSiあるいはGaAsなどのデバイスとの集積化が可能で
あるとともに、ジョセフソン素子など各種の超電導デバ
イスの要素材料として実用される。特にこの種の化合物
超電導体の転移温度が室温になる可能性もあり、従来の
実用の範囲は広く、本発明の工業的価値は高い。
第１図は本発明の一実施例の超電導体の基体構成断面
図、第２図は同超電導体の表面の走査電子顕微鏡（１万
倍）による観察状態を示す図である。 11……基体、12……白金被膜、13……化合物超電導被
膜。
図、第２図は同超電導体の表面の走査電子顕微鏡（１万
倍）による観察状態を示す図である。 11……基体、12……白金被膜、13……化合物超電導被
膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 足立 秀明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山崎 攻 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−319245（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】ガラス基体上に金属被膜を形成し、この被
膜上にＡ元素、Ｂ元素、およびCuを含む酸化物で、元素
のモル比率が の範囲にあり、さらに酸素成分の一部をフッ素および硫
黄、セレン、テルルまたはポロニウムのうち少なくとも
一種で置換したことを特徴とする超電導体。 ここに、ＡはSc、Ｙおよびランタン系列元素（原子番号
57〜71）のうち少なくとも一種、ＢはII a族元素のうち
少なくとも一種の元素を示す。 - 【請求項２】被膜として、白金、パラジウム、ニッケル
等の遷移金属元素を用いたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の超電導体。 - 【請求項３】フッ素および硫黄、セレン、テルルまたは
ポロニウム成分と酸素成分の比率が、 であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超
電導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62208657A JPH07106896B2 (ja) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | 超電導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62208657A JPH07106896B2 (ja) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | 超電導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6452321A JPS6452321A (en) | 1989-02-28 |
| JPH07106896B2 true JPH07106896B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=16559882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62208657A Expired - Fee Related JPH07106896B2 (ja) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | 超電導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07106896B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5518972A (en) * | 1993-12-21 | 1996-05-21 | Finch International Limited | Ceramic materials and methods of making the same comprising yttrium, barium, silver, and either selenium or sulfur |
| MD174Z (ro) * | 2009-05-19 | 2010-10-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Material semiconductor |
| MD323Z (ro) * | 2009-12-29 | 2011-08-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Microfir termoelectric în izolaţie de sticlă |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63319245A (ja) * | 1987-06-24 | 1988-12-27 | Poritoronikusu:Kk | 超伝導用セラミクス |
-
1987
- 1987-08-21 JP JP62208657A patent/JPH07106896B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6452321A (en) | 1989-02-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |