JPH0710760B2 - 酸化物超電導膜用基板及びその製造法 - Google Patents
酸化物超電導膜用基板及びその製造法Info
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- JPH0710760B2 JPH0710760B2 JP2166126A JP16612690A JPH0710760B2 JP H0710760 B2 JPH0710760 B2 JP H0710760B2 JP 2166126 A JP2166126 A JP 2166126A JP 16612690 A JP16612690 A JP 16612690A JP H0710760 B2 JPH0710760 B2 JP H0710760B2
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Classifications
-
- 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
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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、ジョゼフソン素
子の超電導デバイスを作成するのに適している。
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、ジョゼフソン素
子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SrTiO3
の単結晶が用いられてきた。
の単結晶が用いられてきた。
しかしながら、MgO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、SrTiO3基板は、溶融固化法のうちの一つである、一
般的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20〜30mmφ程度の限界とさ
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。
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、SrTiO3基板は、溶融固化法のうちの一つである、一
般的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20〜30mmφ程度の限界とさ
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、LaGaO3,LaAlO3及びNdGaO3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、LaGaO3基
板及びLaAlO3基板に関しては、室温から1000℃の管に相
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℃に達成するため、この相転
位点の存在が問題視されている。また、NdGaO3基板に関
しては、結晶事態が非常に割れ易く、育成が非常に難し
いことが問題視されている。
基板として、LaGaO3,LaAlO3及びNdGaO3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、LaGaO3基
板及びLaAlO3基板に関しては、室温から1000℃の管に相
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℃に達成するため、この相転
位点の存在が問題視されている。また、NdGaO3基板に関
しては、結晶事態が非常に割れ易く、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
意の計上に製造可能であり、高品質の酸化物超電導膜を
育成可能な高品質基板を供給し、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。
意の計上に製造可能であり、高品質の酸化物超電導膜を
育成可能な高品質基板を供給し、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、酸化物超電導膜基板としてNdAlO3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Nd1-xAl1+x
O3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ことを見
出した。
結果、酸化物超電導膜基板としてNdAlO3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Nd1-xAl1+x
O3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。
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Nd1-xAl1+xO3（但し、−0.5≦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。
＋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
3a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。
3a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、ベールヌーイ法及び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。
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、ベールヌーイ法及び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。
実施例１ 酸化ネオジウムと酸化アルミニウムを原子比でNd:Al＝
1.00:1.00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20rpm、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。
1.00:1.00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20rpm、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25mmφで、長さが直胴部で約
100mmであつた。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Nb:Al＝1.0:1.0とな
っていた。
100mmであつた。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Nb:Al＝1.0:1.0とな
っていた。
実施例２ 原料として酸化ネオジウム、酸化イットリウム、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
（Nb0・9Y0・1)(Al0・9Ga0・1)O3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
（N2−5vol％O2）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（00
1）、回転数20rpm、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。
ルミニウム及び酸化ガリウムを用い、引き上げ組成が
（Nb0・9Y0・1)(Al0・9Ga0・1)O3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
（N2−5vol％O2）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（00
1）、回転数20rpm、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25mmφで、長さが直胴部で約
100mm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
（Nb0・9Y0・1)(Al0・9Ga0・1)O3であった。
100mm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
（Nb0・9Y0・1)(Al0・9Ga0・1)O3であった。
実施例３ 酸化ネオジウムと酸化アルミニウムを原子比でNb:Al＝
1.00:1.00になるように調整した混合物を、モリビデン
坩堝を用い、還元雰囲気で溶融し、EFG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20rpm、引き上げ速度4.0mm/hr、育成雰囲気として
はAr-10vol％H2である。
1.00:1.00になるように調整した混合物を、モリビデン
坩堝を用い、還元雰囲気で溶融し、EFG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20rpm、引き上げ速度4.0mm/hr、育成雰囲気として
はAr-10vol％H2である。
得られた結晶は、厚さ2mm、長さ80mmであり、これを化
学分析した結果、原子比でNb:Al＝1:1となっていた。し
かし、モリビデン坩堝に起因すると思われるMo不純物も
数ppm見出された。
学分析した結果、原子比でNb:Al＝1:1となっていた。し
かし、モリビデン坩堝に起因すると思われるMo不純物も
数ppm見出された。
（発明の効果） 以上説明したように、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、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計上の
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。
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、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計上の
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｂ 12/06 ＺＡＡ 7244−5Ｇ Ｈ０１Ｌ 39/24 ＺＡＡ Ｃ 9276−4Ｍ
Claims (5)
- 【請求項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。 - 【請求項２】一般式Nd1-xAl1+xO3（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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2166126A JPH0710760B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 酸化物超電導膜用基板及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2166126A JPH0710760B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 酸化物超電導膜用基板及びその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0455396A JPH0455396A (ja) | 1992-02-24 |
| JPH0710760B2 true JPH0710760B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=15825518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2166126A Expired - Lifetime JPH0710760B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 酸化物超電導膜用基板及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0710760B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0782088A (ja) * | 1993-09-17 | 1995-03-28 | Shinkosha:Kk | 単結晶の育成方法 |
-
1990
- 1990-06-25 JP JP2166126A patent/JPH0710760B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0455396A (ja) | 1992-02-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |