JPS63307614A - 高温酸化物超電導体薄膜 - Google Patents
高温酸化物超電導体薄膜Info
- Publication number
- JPS63307614A JPS63307614A JP62141462A JP14146287A JPS63307614A JP S63307614 A JPS63307614 A JP S63307614A JP 62141462 A JP62141462 A JP 62141462A JP 14146287 A JP14146287 A JP 14146287A JP S63307614 A JPS63307614 A JP S63307614A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- thin film
- temperature
- substrate
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- 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
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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〕
本発明は高出力のマグネット、ジョセフソン素子、５Ｑ
ＵＩＤ等に用いられている超電導材料に係り、特に液体
窒素温度以上で動作するセラミックス系高温電導体の薄
膜の構造及びその製造方法に関する。
ＵＩＤ等に用いられている超電導材料に係り、特に液体
窒素温度以上で動作するセラミックス系高温電導体の薄
膜の構造及びその製造方法に関する。
１９８６年にＢｅｄｎｏｒｇとＭｕｌｌｅｒによって発
見されたに、Ｎ１Ｆ４型構造の（Ｌａ、Ｓ ｒ）２Ｃｕ
０４超電導体は３０にの高い臨界温度を示す、その後。
見されたに、Ｎ１Ｆ４型構造の（Ｌａ、Ｓ ｒ）２Ｃｕ
０４超電導体は３０にの高い臨界温度を示す、その後。
１９８７年に入り、米国と日本からペロブスカイト型構
造のＹＩＢａｒｃｕ３０７−ｘは更に高い臨界温度Ｔ、
＝ ９０ Ｋを有し、液体窒素温度（７７Ｋ）以上でも
超電導状態になることが知られている。
造のＹＩＢａｒｃｕ３０７−ｘは更に高い臨界温度Ｔ、
＝ ９０ Ｋを有し、液体窒素温度（７７Ｋ）以上でも
超電導状態になることが知られている。
（１９８７年５月１１日号の日経ニューマテリアル参照
） 〔発明カマ解決しようとする問題点〕 しかしエレクトロニクスデバイスには薄膜の作製が不可
欠であるが、これらの酸化物系の超電導体の結晶構造は
複雑であるため１品質の良い膜は得にくいという問題が
あった。
） 〔発明カマ解決しようとする問題点〕 しかしエレクトロニクスデバイスには薄膜の作製が不可
欠であるが、これらの酸化物系の超電導体の結晶構造は
複雑であるため１品質の良い膜は得にくいという問題が
あった。
本発明の目的は酸素欠損型で、短範囲の周期性をもつＹ
１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｇ系高温酸化物超電導体の品質に
関し、特に臨界電流の大きい高品質膜を提供することに
ある。
１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｇ系高温酸化物超電導体の品質に
関し、特に臨界電流の大きい高品質膜を提供することに
ある。
ＹｌＢａｒｃｕｓ０７−Ｘ系高温酸化物超電導体は斜方
晶系に属し、格子定数はａ＝３．８８人、ｂ＝３．８３
人、ｃ＝１１．６９人である。電子伝導はａ軸とｂ軸で
形成する平面で２次元伝導する０本発明の目的は、膜を
構成する結晶粒のａ軸とｂ軸の結晶方位を基板に平行に
揃えることで、効率の良い２次元伝導を与え、かつ臨界
電流の大巾な向上を与えたことにより達成される。また
、スパッター法あるいは蒸着法で形成した膜を酸化性雰
囲気ガス中で１０℃／ｈから３００℃／ｈの範囲で昇温
し、８００℃から１０００℃の間で反応させることによ
り臨界電流の大きな酸化物の超電導体膜が得られる。
晶系に属し、格子定数はａ＝３．８８人、ｂ＝３．８３
人、ｃ＝１１．６９人である。電子伝導はａ軸とｂ軸で
形成する平面で２次元伝導する０本発明の目的は、膜を
構成する結晶粒のａ軸とｂ軸の結晶方位を基板に平行に
揃えることで、効率の良い２次元伝導を与え、かつ臨界
電流の大巾な向上を与えたことにより達成される。また
、スパッター法あるいは蒸着法で形成した膜を酸化性雰
囲気ガス中で１０℃／ｈから３００℃／ｈの範囲で昇温
し、８００℃から１０００℃の間で反応させることによ
り臨界電流の大きな酸化物の超電導体膜が得られる。
このときに、基板面の格子定数が超電導体薄膜のａ軸と
ｂ軸の格子定数と整数比で一致するものを選択すること
によって、Ｃ軸配向性の高い酸化物超電導体膜が得られ
る。
ｂ軸の格子定数と整数比で一致するものを選択すること
によって、Ｃ軸配向性の高い酸化物超電導体膜が得られ
る。
ペロブス型構造のＲｅ Ｉ Ｍ ｅ ２ Ｃｕ ３０７
−Ｘの電気伝導に寄与するａ軸とｂ軸からなる面を基板
面に平行に揃えることで臨界電流の大きい超電導膜が得
られる。スパッタ法又は蒸着法で形成した膜を酸化性雰
囲気ガス中で１０℃／ｈから３００℃／ｈの範囲で徐々
に昇温すると、酸化物超電導体は基板に強くｃ軸配向す
るようになる。なお、このときに基板に基板面の格子定
数が超電導体薄膜のａ軸とｂ軸の格子定数と整数で一致
するものを選択すると、より一層Ｃ軸配向の傾向が強ま
る。
−Ｘの電気伝導に寄与するａ軸とｂ軸からなる面を基板
面に平行に揃えることで臨界電流の大きい超電導膜が得
られる。スパッタ法又は蒸着法で形成した膜を酸化性雰
囲気ガス中で１０℃／ｈから３００℃／ｈの範囲で徐々
に昇温すると、酸化物超電導体は基板に強くｃ軸配向す
るようになる。なお、このときに基板に基板面の格子定
数が超電導体薄膜のａ軸とｂ軸の格子定数と整数で一致
するものを選択すると、より一層Ｃ軸配向の傾向が強ま
る。
（実施例〕
以下、本発明の効果を実施例で詳述する。
実施例Ｉ
Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７，４薄膜の作製はターゲットにＹ
１Ｂａ２Ｃｕ３０フ、焼結体を用い、マグネトロンスパ
ッタリング装置で行った。ガスはＡｒ＋１０％０□の混
合ガスとし、導入ガス圧は４×１０Ｐａとした。基板は
Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３０ｇ４と格子定数の近い５ｒＴｒ０３
結品を用いた。基板の面方位は（１００）である、基板
温度は室温とした。作製した膜は１．０μｍの膜厚で、
Ｘ＠回折によると非晶質体である。結晶化温度は９００
℃Ｘ２ｈとした。昇温速度は５０℃／ｈ、１００℃／ｈ
、２００ｃ／ｈ、３００℃／ｈとした０作製した膜のＸ
線回折パターンを第２＠に示す、Ｘ線回折はＣｕＫの線
で行った。ここで、ａ）は粉末Ｘ線回折の標準パターン
、ｂ）は５０℃／ｈ〜３００℃／ｈの場合、Ｃ）は３０
０℃／ｈ以上の場合である。５０℃／ｈから３００℃／
ｈの昇温速度では（ＯＯｘ）面が強く配向している。一
方、昇温速度３００℃以上ではＹＩＢａ２Ｃｕ３０−１
−Ｘ粉末の標準回折パターンと同様な回折パターンとな
る。従って、３００℃／ｈ以下での低速な昇温速度では
Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−×薄膜は基板に強くｃ軸配向す
る性質がある。
１Ｂａ２Ｃｕ３０フ、焼結体を用い、マグネトロンスパ
ッタリング装置で行った。ガスはＡｒ＋１０％０□の混
合ガスとし、導入ガス圧は４×１０Ｐａとした。基板は
Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３０ｇ４と格子定数の近い５ｒＴｒ０３
結品を用いた。基板の面方位は（１００）である、基板
温度は室温とした。作製した膜は１．０μｍの膜厚で、
Ｘ＠回折によると非晶質体である。結晶化温度は９００
℃Ｘ２ｈとした。昇温速度は５０℃／ｈ、１００℃／ｈ
、２００ｃ／ｈ、３００℃／ｈとした０作製した膜のＸ
線回折パターンを第２＠に示す、Ｘ線回折はＣｕＫの線
で行った。ここで、ａ）は粉末Ｘ線回折の標準パターン
、ｂ）は５０℃／ｈ〜３００℃／ｈの場合、Ｃ）は３０
０℃／ｈ以上の場合である。５０℃／ｈから３００℃／
ｈの昇温速度では（ＯＯｘ）面が強く配向している。一
方、昇温速度３００℃以上ではＹＩＢａ２Ｃｕ３０−１
−Ｘ粉末の標準回折パターンと同様な回折パターンとな
る。従って、３００℃／ｈ以下での低速な昇温速度では
Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−×薄膜は基板に強くｃ軸配向す
る性質がある。
第２図は液体窒素温度における臨界電流密度Ｊｏに及ぼ
す昇温速度の影響を示す、臨界電流密度は昇温速度が小
さいほど大きいのが分る。したがって、第１図と第２図
の結果から、基板に垂直に配向している膜はど臨界電流
が高いのが分る。
す昇温速度の影響を示す、臨界電流密度は昇温速度が小
さいほど大きいのが分る。したがって、第１図と第２図
の結果から、基板に垂直に配向している膜はど臨界電流
が高いのが分る。
これより、昇温速度は３００℃／ｈ以下にするのが望ま
しい、しかし、１０℃／ｈでは昇温に時間がかかりすぎ
現実的でない。
しい、しかし、１０℃／ｈでは昇温に時間がかかりすぎ
現実的でない。
実施例２
ＹｉＢａ２ｃｕ３０７−ｘ薄膜を用いて、ＲｅにＹ以外
のＳｃ、希土類元素、ＭｅにＢａ以外のアルカリ土類金
属元素を用いて、実施例１に記載の内容で同一実験を行
った。その結果、基板に対して強い配向性を有する薄膜
が得られ、高い臨界電流値も得られた。
のＳｃ、希土類元素、ＭｅにＢａ以外のアルカリ土類金
属元素を用いて、実施例１に記載の内容で同一実験を行
った。その結果、基板に対して強い配向性を有する薄膜
が得られ、高い臨界電流値も得られた。
実施例３
実施例１の効果はＲＡＭ ｃｓ２Ｃｕ３ｏ、−、薄膜の
作製をスパッター法の替り、Ｒｅ、Ｍｅ、Ｃｕの各金属
を抵抗加熱法で蒸着して、そののち配化性ガス中で酸化
させる工程でも確認された。
作製をスパッター法の替り、Ｒｅ、Ｍｅ、Ｃｕの各金属
を抵抗加熱法で蒸着して、そののち配化性ガス中で酸化
させる工程でも確認された。
実施例４
実施例１〜３記載の薄膜の熱処理は９００℃の外に、８
００℃と１０００℃でも行ったが、実施例１と同様な結
果が得られた。しかし、８００℃より低温では斜方晶系
の超電相が形成せず。
００℃と１０００℃でも行ったが、実施例１と同様な結
果が得られた。しかし、８００℃より低温では斜方晶系
の超電相が形成せず。
１０００℃より高温では基板と反応してしまう問題があ
った。
った。
実施例５
実施例１の効果は基板に、ＳｒＴｉＯ３結晶の替り、超
電導体膜の格子定数とほぼ等しいａ＝ｂ＝３．９０人、
ｃ＝４．１５人の格子間距離をもつＰｂＴｉ０ａの（１
００）面ウェハー、超電導体膜の約３倍のａ＝ｂ＝ｃ＝
１２人の格子定数をもつＹ３ＡｌａＯｘ＊の（１００）
面ウェハーでも確認された。したがって、基板には超電
導体物質と反応せず、かつ超電導体物質のａ軸とｂ軸と
整合をとれるもを選択すれば、強いＣ軸配向の膜が得ら
れる。
電導体膜の格子定数とほぼ等しいａ＝ｂ＝３．９０人、
ｃ＝４．１５人の格子間距離をもつＰｂＴｉ０ａの（１
００）面ウェハー、超電導体膜の約３倍のａ＝ｂ＝ｃ＝
１２人の格子定数をもつＹ３ＡｌａＯｘ＊の（１００）
面ウェハーでも確認された。したがって、基板には超電
導体物質と反応せず、かつ超電導体物質のａ軸とｂ軸と
整合をとれるもを選択すれば、強いＣ軸配向の膜が得ら
れる。
本発明のＣ軸配向性の強い膜を形成させることで、臨界
電流１０００ Ａ／ａｍ”以上の高い値が得られる。
電流１０００ Ａ／ａｍ”以上の高い値が得られる。
第１図は作製した膜のＸ線回折パターンを示す図、第２
図は液体窒素温度における臨界電流密度Ｊ０に及ぼす昇
温速度の影響を示す図である。 第７目 ２１ １１ ４
１１ ＩＩ第２目 署点速農（ζυ
図は液体窒素温度における臨界電流密度Ｊ０に及ぼす昇
温速度の影響を示す図である。 第７目 ２１ １１ ４
１１ ＩＩ第２目 署点速農（ζυ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、高い臨界温度をもつＲｅ＿１Ｍｅ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿
７＿−＿ｘ薄膜（Ｒｅ；Ｙ、Ｓｃ、希土類元素、Ｍｅ；
アルカリ土類金属元素）において、斜方晶系構造のｃ軸
が基板に垂直で、かつ、ａ軸とｂ軸が基板に平行に配置
している、配向性をもつことを特徴とする高温酸化物超
電導体薄膜。 ２、特許請求の範囲第１項記載において、スパッター法
あるいは蒸着法で形成された膜は、１０℃／ｈから３０
０℃／ｈで昇温し、８００℃から１０００℃の間で反応
させて形成したｃ軸配向の膜であることを特徴とする高
温酸化物超電導体薄膜。 ３、特許請求の範囲第１項記載において、基板面の格子
定数が超電導体薄膜のａ軸とｂ軸の格子定数と整数比で
一致する材料を選択し、ｃ軸配向の膜を形成させる高温
酸化物超電導体薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62141462A JPS63307614A (ja) | 1987-06-08 | 1987-06-08 | 高温酸化物超電導体薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62141462A JPS63307614A (ja) | 1987-06-08 | 1987-06-08 | 高温酸化物超電導体薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63307614A true JPS63307614A (ja) | 1988-12-15 |
Family
ID=15292446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62141462A Pending JPS63307614A (ja) | 1987-06-08 | 1987-06-08 | 高温酸化物超電導体薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63307614A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH029793A (ja) * | 1987-09-21 | 1990-01-12 | Res Inst For Prod Dev | 三層ペロブスカイト構造をもつＬｎＡ↓２Ｃｕ↓３Ｏ↓７−ｘの単結晶薄膜及びＬｎＡ↓２Ｃｕ↓３Ｏ↓７−ｘ薄膜の製造法 |
| US5856275A (en) * | 1990-11-01 | 1999-01-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting wiring lines and process for fabricating the same |
-
1987
- 1987-06-08 JP JP62141462A patent/JPS63307614A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH029793A (ja) * | 1987-09-21 | 1990-01-12 | Res Inst For Prod Dev | 三層ペロブスカイト構造をもつＬｎＡ↓２Ｃｕ↓３Ｏ↓７−ｘの単結晶薄膜及びＬｎＡ↓２Ｃｕ↓３Ｏ↓７−ｘ薄膜の製造法 |
| US5856275A (en) * | 1990-11-01 | 1999-01-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting wiring lines and process for fabricating the same |
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