JPH0761817A - レーザアブレーション法による酸化物超電導膜の成膜方法 - Google Patents
レーザアブレーション法による酸化物超電導膜の成膜方法Info
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- JPH0761817A JPH0761817A JP5207534A JP20753493A JPH0761817A JP H0761817 A JPH0761817 A JP H0761817A JP 5207534 A JP5207534 A JP 5207534A JP 20753493 A JP20753493 A JP 20753493A JP H0761817 A JPH0761817 A JP H0761817A
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- superconducting film
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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
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 多結晶基板上に、高い臨界電流密度を有する
Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X超電導膜をレーザアブレーショ
ン法により成膜する方法を提供する。 【構成】 ターゲットにレーザを照射することにより、
ターゲット表面から飛散する物質を多結晶基板上に堆積
させて、Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超電導膜を成膜する方
法であって、ターゲット中に、６重量％以上２０重量％
以下のＡｇを含むことを特徴とする。
Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X超電導膜をレーザアブレーショ
ン法により成膜する方法を提供する。 【構成】 ターゲットにレーザを照射することにより、
ターゲット表面から飛散する物質を多結晶基板上に堆積
させて、Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超電導膜を成膜する方
法であって、ターゲット中に、６重量％以上２０重量％
以下のＡｇを含むことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザアブレーショ
ン法による酸化物超電導膜の成膜方法に関するものであ
り、特に、レーザアブレーション法による多結晶基板上
へのＹ1 Ｂａ 2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超電導膜の成膜方法に関す
るものである。
ン法による酸化物超電導膜の成膜方法に関するものであ
り、特に、レーザアブレーション法による多結晶基板上
へのＹ1 Ｂａ 2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超電導膜の成膜方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、レーザ装置の発達は目覚ましいも
のがあり、それを用いたレーザアブレーション法による
成膜も盛んに行なわれている。レーザアブレーション法
では、ターゲットにレーザを照射することにより、ター
ゲットの照射部からターゲットを構成する物質の粒子が
原子および分子の状態で飛散し、この飛散した粒子が基
板に到達して、基板上に成膜が行なわれる。
のがあり、それを用いたレーザアブレーション法による
成膜も盛んに行なわれている。レーザアブレーション法
では、ターゲットにレーザを照射することにより、ター
ゲットの照射部からターゲットを構成する物質の粒子が
原子および分子の状態で飛散し、この飛散した粒子が基
板に到達して、基板上に成膜が行なわれる。
【０００３】レーザアブレーション法による成膜は、ス
パッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の他の気相法に比較
して、成膜速度が非常に速いため、工業的に生産速度を
高めることができる。また、レーザアブレーション法に
よる成膜は、他の気相法に比較して、成膜雰囲気が比較
的自由に変えられるため、酸化物、窒化物等の成膜にも
適している。
パッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の他の気相法に比較
して、成膜速度が非常に速いため、工業的に生産速度を
高めることができる。また、レーザアブレーション法に
よる成膜は、他の気相法に比較して、成膜雰囲気が比較
的自由に変えられるため、酸化物、窒化物等の成膜にも
適している。
【０００４】このようなことから、最近、レーザアブレ
ーション法は、工業的な生産に採用されることが非常に
多くなってきている。
ーション法は、工業的な生産に採用されることが非常に
多くなってきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】レーザアブレーション
法を用いて基板上にＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超電導膜の
成膜を行なう場合、数百ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気中の成
膜室内でＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ 3 Ｏ7-X の組成かそれに近い組
成のターゲットにエキシマレーザを照射し、ターゲット
から飛散する原子、分子、あるいはそれらが励起された
状態の粒子が基板上に堆積して、Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-X 超電導膜が得られる。
法を用いて基板上にＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超電導膜の
成膜を行なう場合、数百ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気中の成
膜室内でＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ 3 Ｏ7-X の組成かそれに近い組
成のターゲットにエキシマレーザを照射し、ターゲット
から飛散する原子、分子、あるいはそれらが励起された
状態の粒子が基板上に堆積して、Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-X 超電導膜が得られる。
【０００６】このようなＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超電導
膜の成膜において、基板がＭｇＯ等の単結晶基板の場合
は、成膜された膜は単結晶あるいはそれに近い状態とな
り、結晶粒界の影響を受けることがないかあるいは極め
て少なくなる。そのため、得られる超電導膜の臨界電流
密度も非常に高くなり、液体窒素温度で１×１０6 Ａ／
ｃｍ2 以上の値が容易に得られる。
膜の成膜において、基板がＭｇＯ等の単結晶基板の場合
は、成膜された膜は単結晶あるいはそれに近い状態とな
り、結晶粒界の影響を受けることがないかあるいは極め
て少なくなる。そのため、得られる超電導膜の臨界電流
密度も非常に高くなり、液体窒素温度で１×１０6 Ａ／
ｃｍ2 以上の値が容易に得られる。
【０００７】しかしながら、超電導マグネット、超電導
送電、超電導限流器等の超電導応用に使用される超電導
線材を得るためには、ハステロイ、銀、あるいはＹＳＺ
等の多結晶基板にＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超電導膜を成
膜することが必要となる。このように基板が多結晶であ
る場合には、成膜された膜も多結晶となり、結晶粒界の
影響を受けるようになる。そのため、多結晶基板上に成
膜された超電導膜の臨界電流密度は、単結晶基板上に成
膜された超電導膜の臨界電流密度と比較して大きく低下
し、４×１０4 Ａ／ｃｍ2 という低い値しか得ることが
できなかった。
送電、超電導限流器等の超電導応用に使用される超電導
線材を得るためには、ハステロイ、銀、あるいはＹＳＺ
等の多結晶基板にＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超電導膜を成
膜することが必要となる。このように基板が多結晶であ
る場合には、成膜された膜も多結晶となり、結晶粒界の
影響を受けるようになる。そのため、多結晶基板上に成
膜された超電導膜の臨界電流密度は、単結晶基板上に成
膜された超電導膜の臨界電流密度と比較して大きく低下
し、４×１０4 Ａ／ｃｍ2 という低い値しか得ることが
できなかった。
【０００８】この発明の目的は、上述の問題点を解決
し、多結晶基板上に、液体窒素温度で１×１０5 Ａ／ｃ
ｍ2 以上の高い臨界電流密度を有するＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-X超電導膜を、レーザアブレーション法により成膜
することができる方法を提供することにある。
し、多結晶基板上に、液体窒素温度で１×１０5 Ａ／ｃ
ｍ2 以上の高い臨界電流密度を有するＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-X超電導膜を、レーザアブレーション法により成膜
することができる方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明による酸化物超
電導膜の成膜方法は、ターゲットにレーザを照射するこ
とにより、ターゲット表面から飛散する物質を多結晶基
板上に堆積させて、Ｙ 1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超電導膜を
成膜する方法であって、ターゲット中に、６重量％以上
２０重量％以下のＡｇを含むことを特徴としている。
電導膜の成膜方法は、ターゲットにレーザを照射するこ
とにより、ターゲット表面から飛散する物質を多結晶基
板上に堆積させて、Ｙ 1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超電導膜を
成膜する方法であって、ターゲット中に、６重量％以上
２０重量％以下のＡｇを含むことを特徴としている。
【００１０】
【作用】この発明によれば、Ａｇが含まれたターゲット
を使用して、多結晶基板上にレーザアブレーション法に
よりＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超電導膜の成膜を行なって
いる。そのため、成膜されたＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超
電導膜の結晶粒が大きくなり、通電時に結晶粒界の影響
を受けることが少なくなる。したがって、臨界電流密度
が向上する。
を使用して、多結晶基板上にレーザアブレーション法に
よりＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超電導膜の成膜を行なって
いる。そのため、成膜されたＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超
電導膜の結晶粒が大きくなり、通電時に結晶粒界の影響
を受けることが少なくなる。したがって、臨界電流密度
が向上する。
【００１１】前述のように、単結晶の超電導膜の場合、
１×１０6 Ａ／ｃｍ2 以上の臨界電流密度が得られる
が、多結晶の超電導膜の場合は、１０4 Ａ／ｃｍ2 のオ
ーダーである。このように多結晶の超電導膜の臨界電流
密度が低くなる理由は、結晶粒界が存在することによ
り、粒界に絶縁体の析出物が析出することと、結晶間の
結晶方位が互いに傾いているため超電導電流が流れにく
くなることによる。したがって、結晶粒径が大きければ
大きいほど粒界の影響を受けることが少なくなり、粒界
電流密度は高くなる。
１×１０6 Ａ／ｃｍ2 以上の臨界電流密度が得られる
が、多結晶の超電導膜の場合は、１０4 Ａ／ｃｍ2 のオ
ーダーである。このように多結晶の超電導膜の臨界電流
密度が低くなる理由は、結晶粒界が存在することによ
り、粒界に絶縁体の析出物が析出することと、結晶間の
結晶方位が互いに傾いているため超電導電流が流れにく
くなることによる。したがって、結晶粒径が大きければ
大きいほど粒界の影響を受けることが少なくなり、粒界
電流密度は高くなる。
【００１２】また、Ａｇを用いたターゲットを使用する
と、成膜されたＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ 7-X 超電導膜の結晶
粒界に、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕの化合物が析出することが抑え
られる。そのため、臨界電流密度の低下が防止できる。
通常析出する化合物は絶縁体であるため、たとえば、結
晶粒界の面積の８０％に相当する部分に絶縁物が析出す
ると、臨界電流密度は絶縁体が析出しない場合に比較し
て２０％になってしまう。しかし、Ａｇを用いたターゲ
ットを使用すると、結晶粒界に析出する絶縁体は、結晶
粒界の面積の１０％以下に抑えられるため、臨界電流密
度の低下を防止することができる。
と、成膜されたＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ 7-X 超電導膜の結晶
粒界に、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕの化合物が析出することが抑え
られる。そのため、臨界電流密度の低下が防止できる。
通常析出する化合物は絶縁体であるため、たとえば、結
晶粒界の面積の８０％に相当する部分に絶縁物が析出す
ると、臨界電流密度は絶縁体が析出しない場合に比較し
て２０％になってしまう。しかし、Ａｇを用いたターゲ
ットを使用すると、結晶粒界に析出する絶縁体は、結晶
粒界の面積の１０％以下に抑えられるため、臨界電流密
度の低下を防止することができる。
【００１３】さらに、本発明によれば、絶縁体が結晶粒
界に析出する代わりに、Ａｇが析出することがある。こ
の場合、Ａｇは比抵抗が小さく、粒界の面積は析出した
Ａｇの厚さに比較して大きいため、その抵抗は無視でき
るぐらい小さくなる。
界に析出する代わりに、Ａｇが析出することがある。こ
の場合、Ａｇは比抵抗が小さく、粒界の面積は析出した
Ａｇの厚さに比較して大きいため、その抵抗は無視でき
るぐらい小さくなる。
【００１４】また、一般に、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超電導
膜において、結晶粒界における結晶方位が互いに傾いて
いると、超電導電流が流れにくくなるため、結晶粒界に
絶縁物が析出しなくても多結晶膜は臨界電流密度が低下
してしまうという現象が発生する。しかしながら、この
発明によれば、Ａｇの析出により、超電導膜から極めて
抵抗の低いＡｇに電流が流れ、さらに超電導体に電流が
流れるので、上述のように、結晶の互いの結晶方位が傾
いているために起こる超電導電流が流れにくくなるとい
う現象がなくなる。実際には、Ａｇの析出により、電流
は、超電導体→常電導体→超電導体と流れるが、Ａｇの
抵抗が非常に低いためその抵抗は無視できる。むしろＡ
ｇの析出により、結晶間の結晶方位の傾きによる臨界電
流密度の低下を、抵抗の低い常電導層の介在により防ぐ
ことができる。
膜において、結晶粒界における結晶方位が互いに傾いて
いると、超電導電流が流れにくくなるため、結晶粒界に
絶縁物が析出しなくても多結晶膜は臨界電流密度が低下
してしまうという現象が発生する。しかしながら、この
発明によれば、Ａｇの析出により、超電導膜から極めて
抵抗の低いＡｇに電流が流れ、さらに超電導体に電流が
流れるので、上述のように、結晶の互いの結晶方位が傾
いているために起こる超電導電流が流れにくくなるとい
う現象がなくなる。実際には、Ａｇの析出により、電流
は、超電導体→常電導体→超電導体と流れるが、Ａｇの
抵抗が非常に低いためその抵抗は無視できる。むしろＡ
ｇの析出により、結晶間の結晶方位の傾きによる臨界電
流密度の低下を、抵抗の低い常電導層の介在により防ぐ
ことができる。
【００１５】さらに、本発明によれば、Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ
3 Ｏ7-X 超電導膜の結晶中に、１μｍ以下のＡｇあるい
はＡｇの酸化物が析出する。そのため、この析出物がピ
ン止め点となって、臨界電流密度が向上する。
3 Ｏ7-X 超電導膜の結晶中に、１μｍ以下のＡｇあるい
はＡｇの酸化物が析出する。そのため、この析出物がピ
ン止め点となって、臨界電流密度が向上する。
【００１６】
【実施例】Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X の組成のターゲット
中にＡｇを５〜２５重量％の間で変化させて含ませるよ
うにして、レーザアブレーション法により成膜を行なっ
た。レーザとしては、ＫｒＦを励起ガスとして用いた波
長２４８ｎｍのエキシマレーザを用い、繰返し周波数は
５０Ｈｚで行なった。このときの成膜雰囲気は、酸素ガ
ス圧３００ｍＴｏｒｒであった。ターゲットと基板の間
の距離は５０ｍｍで成膜した。１０分間の成膜により、
０．５μｍの膜が得られた。
中にＡｇを５〜２５重量％の間で変化させて含ませるよ
うにして、レーザアブレーション法により成膜を行なっ
た。レーザとしては、ＫｒＦを励起ガスとして用いた波
長２４８ｎｍのエキシマレーザを用い、繰返し周波数は
５０Ｈｚで行なった。このときの成膜雰囲気は、酸素ガ
ス圧３００ｍＴｏｒｒであった。ターゲットと基板の間
の距離は５０ｍｍで成膜した。１０分間の成膜により、
０．５μｍの膜が得られた。
【００１７】このようにして得られたＹ−Ｂａ−Ｃｕ−
Ｏ系酸化物超電導膜について、液体窒素中で４端子法に
より、臨界電流密度を測定した。その結果を図１に示
す。図１において、横軸はターゲット中に含まれるＡｇ
の量（重量％）を示し、縦軸は７７．３Ｋでの臨界電流
密度（×１０5 Ａ／ｃｍ2 ）を示す。
Ｏ系酸化物超電導膜について、液体窒素中で４端子法に
より、臨界電流密度を測定した。その結果を図１に示
す。図１において、横軸はターゲット中に含まれるＡｇ
の量（重量％）を示し、縦軸は７７．３Ｋでの臨界電流
密度（×１０5 Ａ／ｃｍ2 ）を示す。
【００１８】図１より明らかなように、ターゲット中に
含まれるＡｇの量が６重量％以上２０重量％以下のと
き、高い臨界電流密度を有する超電導膜が得られ、特
に、Ａｇを９重量％含んだターゲットを使用して成膜す
ることにより、最も高い臨界電流密度を有する超電導膜
が得られることがわかる。また、このＡｇを９重量％含
んだターゲットを使用して成膜した膜と、Ａｇを含まな
いターゲットを使用して成膜した膜との結晶粒の平均の
大きさを測定したところ、それぞれ３μｍと０．２μｍ
であった。
含まれるＡｇの量が６重量％以上２０重量％以下のと
き、高い臨界電流密度を有する超電導膜が得られ、特
に、Ａｇを９重量％含んだターゲットを使用して成膜す
ることにより、最も高い臨界電流密度を有する超電導膜
が得られることがわかる。また、このＡｇを９重量％含
んだターゲットを使用して成膜した膜と、Ａｇを含まな
いターゲットを使用して成膜した膜との結晶粒の平均の
大きさを測定したところ、それぞれ３μｍと０．２μｍ
であった。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、多結晶基板上に、高い臨界電流密度を有するＹ1 Ｂ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超電導膜をレーザアブレーション法に
よって成膜することができる。
ば、多結晶基板上に、高い臨界電流密度を有するＹ1 Ｂ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超電導膜をレーザアブレーション法に
よって成膜することができる。
【図１】ターゲット中に含まれるＡｇの量と７７．３Ｋ
での臨界電流密度との関係を示す図である。
での臨界電流密度との関係を示す図である。
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 Ｈ０１Ｌ 39/24 ＺＡＡ Ｂ 9276−4Ｍ // Ｈ０１Ｂ 12/06 ＺＡＡ 7244−5Ｇ (72)発明者 林 憲器 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 藤野 剛三 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 原 築志 東京都調布市西つつじケ丘二丁目４番１号 東京電力株式会社技術研究所内 (72)発明者 石井 英雄 東京都調布市西つつじケ丘二丁目４番１号 東京電力株式会社技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 ターゲットにレーザを照射することによ
り、ターゲット表面から飛散する物質を多結晶基板上に
堆積させて、Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 超電導膜を成膜す
る方法であって、 前記ターゲット中に、６重量％以上２０重量％以下のＡ
ｇを含むことを特徴とする、レーザアブレーション法に
よる酸化物超電導膜の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5207534A JPH0761817A (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | レーザアブレーション法による酸化物超電導膜の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5207534A JPH0761817A (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | レーザアブレーション法による酸化物超電導膜の成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0761817A true JPH0761817A (ja) | 1995-03-07 |
Family
ID=16541325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5207534A Pending JPH0761817A (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | レーザアブレーション法による酸化物超電導膜の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0761817A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021190256A (ja) * | 2020-05-28 | 2021-12-13 | 株式会社フジクラ | 酸化物超電導線材および酸化物超電導線材の製造方法 |
-
1993
- 1993-08-23 JP JP5207534A patent/JPH0761817A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021190256A (ja) * | 2020-05-28 | 2021-12-13 | 株式会社フジクラ | 酸化物超電導線材および酸化物超電導線材の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030715 |