DE69016283T3 - Substrat mit einer supraleitenden Schicht. - Google Patents

Substrat mit einer supraleitenden Schicht.

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Substrat, das eine supraleitende Schicht auf dem Substrat aufweist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Substrat, das eine Zwischenschicht aufweist, auf welcher eine supraleitende Schicht aufgebracht ist.
    • Beschreibung des Standes der Technik
  • Das Phänomen der Supraleitung, das als eine Form der Phasenveränderung der Elektronen erklärt wurde, wurde als ein Phänomen angesehen, das bei extrem niedrigen Temperaturen beobachtet werden kann. Jedoch entdeckten Bednorz und Müller 1986 einen neuen Supraleiter vom Oxidtyp [La, Sr]&sub2;CuO&sub4;, der supraleitende Eigenschaften bei 30 K (Z.Phys. B64, 1986 p 189) zeigt. C. W. Chu. et al. entdeckten ein anderes supraleitendes Material aus Y Ba&sub2; Cu&sub3; O7-x, das 1987 die kritische Temperatur bei ungefähr 90 K zeigt (Physical Review letters, Band 58, Nr. 9, Seite 908). Maeda et al. entdeckten 1988 einen Bi-haltigen Supraleiter (Japanese Journal of Applied Physics. Band 27, Nr. 2, Seiten 1209 bis 1210). Bei diesem kürzlich entdeckten Oxid- Supraleitern kann das supraleitende Phänomen mit relativ billigem flüssigen Stickstoff verwirklicht werden und folglich entstand die Möglichkeit der tatsächlichen Verwendung von hervorragenden Tc Supraleitern in den interessierten Kreisen. Die oben erwähnten Supraleiter wurden in einer losen Form eines gesinterten Blocks mittels Pulversintertechnik hergestellt. Die gesinterten Artikel zeigen jedoch eine schwache kritische Stromdichte. Um dieses Problem zu lösen ist eine Vielfalt von Aufbringungstechniken studiert worden, um Dünnfilme dieser Supraleiter herzustellen.
  • Die Supraleiter aus Mischoxiden können auf einem Substrat wie SrTiO&sub3;, MgO etc. mittels physikalischer Aufdampfung (PVD), einschließlich Vakuumaufdampfung, Sputtern, Tonenbeschichtung, Molekularstrahlepitaxie und mittels chemischer Aufdampfungstechnik wie MO-CVD aufgebracht werden.
  • Obwohl eine bemerkenswerte Verbesserung der kritischen Stromdichte von diesen Mischoxiden in ihren Dünnfilmen erreicht worden ist, sind die konventionellen Dünnfilme der supraleitenden Mischoxide immer noch ungenügend, um für die Herstellung von wirklichen elektonischen Vorrichtungen verwendet zu werden, weil die Dünnfilme nicht homogen mikroskopisch klein, zusätzlich zu ihrer relativ niedrigeren kritischen Stromdichte, sind. Daher besteht ein Bedürfnis einen Dünnfilm zu entwickeln, vorzugsweise einen Dünnfilm aus einem Einkristall des supraleitenden Mischoxids, der in einheitlicher Qualität auf einem großen Bereich des Substrats aufgebracht wird und eine verbesserte kritische Stromdichte aufweist und der bei der Herstellung einer Vielfalt an elektronischen Vorrichtungen verwendet werden kann.
  • Es wird angenommen, daß die Dünnfilme des supraleitenden Mischoxids, die auf einem Oxidsubstrat eines Einkristalls, wie MgO und SrTiO&sub3; aufgebracht werden, verbesserte supraleitende Eigenschaften, aufgrund der folgenden Gründe haben:
  • Zuerst, wenn ein Dünnfilm aus supraleitendem Mischoxid direkt auf einem Substrat aufgebracht wird, sind Elemente aus denen das Substrat zusammengesetzt ist, in der Lage in den Dünnfilm des Mischoxids zu migrieren und zu diffundieren, was zu einer Verschlechterung der supraleitenden Eigenschaften führt. Im Fall eines Substrats aus einem Einkristall aus MgO und SrTiO&sub3; oder änlichem kann dieser Nachteil reduziert werden.
  • Zweitens ist es leicht, daß der auf einer vorbestimmten Fläche eines Substrats aufgebrachte Dünnfilm aus einem Einkristall aus MgO und SrTiO&sub3; polykristallin oder einkristallin aus supraleitendem Mischoxid orientiert wird. Mit anderen Worten, der Dünnfilm, der auf dem Substrat aus einem Einkristall aus MgO und SrTiO&sub3; aufgebracht worden ist, kann epitxiall wachsen, so daß der resultierende Dünnfilm aus einem Einkristall oder Polykristallen, deren kristalline Richtungen gut geordnet sind, zusammengesetzt ist. Des weiteren ist es leicht die Anisotropie zu kontrollieren, die die Supraleiter aus Mischoxid zeigen.
  • Jedoch, wie oben ausgeführt, sind bekannte Dünnfilme aus Mischoxiden, die mittels üblicher Verfahren hergestellt werden, nicht ausreichend einheitlich, in bezug auf die Qualität zur Verwendung in elektonischen Vorrichtungen, aufgrund des schlechten Einflusses von unebenen Oberflächenbedingungen des Substrats und Fehlanpassungen in der Gitterkonstanten zwischen Kristallen aus supraleitendem Mischoxid und Substartkristallen. Die Einheitlichkeit der Oberfläche des supraleitenden Dünnfilms, der auf diesem Substart aufgebracht wird, kann wegen den folgenden Gründen verschlechtert werden.
  • (1) Die Oberflächen der Einkristalle aus Oxiden sind nicht glatt bezüglich ihres Atomhüllenniveau, selbst wenn ihre Oberflächen poliert sind. In der Tat sind ihre Elektronenbeugungsbilder mittels RHEED keine Streifenbilder, sondern eher Punktbilder.
  • (2) Eine Unebenheit des Dünnfilms kann mittels einer Spannung in dem Dünnfilm in einem frühen Stadium des Filmwachstums absorbiert werden. Diese Spannung läßt jedoch nach, wenn der Film dicker wird, was zu einer Unebenheit des Dünnfilms führt.
  • Üblicherweise werden die Dünnfilme aus supraleitenden Mischoxiden, die mittels Bedampfungstechniken hergestellt werden, einer Nachbehandlung oder einem Nachhärten unterworfen, weil ihre supraleitenden Eigenschaften "wie aufgebracht" schwach sind. Es ist auch bekannt, daß die Qualität des Dünnfilms sich in der Nachbarschaft des Substrats, infolge der Diffusion der Elemente, aus denen das Substrat zusammengesetzt ist, während des Nachhärtens, deutlich verschlechtert.
  • US- 4,837,609 schlägt vor eine Schicht aus W, Mo oder Ta zwischen ein Material aus supraleitendem Mischoxid und einem Einkristall aus Silicium einzusetzen.
  • JP-A 63-239 840 schlägt vor ein Kupfersubstrat zu oxidieren, um auf diesem eine CuO Schicht zu bilden und sodann ein supraleitendes Material aus Mischoxid auf dieser CuO Schicht aufzubringen.
  • Die vorliegende Erfindung löst die Probleme der bekannten Techniken und stellt ein Substrat zur Verfügung, das eine supraleitende Schicht hat, die eine glatte Oberfläche hat und verbesserte supraleitende Eigenschaften hat und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gegenstand der Erfindung ist ein wie in Anspruch 1 definierts Substrat, das einen supraleitenden Dünnfilm aus Mischoxid auf dem Substrat und eine zwischen diesem Substrat und diesem supraleitendem Dünnfilm angeordnete Zwischenschicht aufweist.
  • Das Substrat ist vorzugsweise ein Substrat aus einem Einkristall, insbesondere ein Oxid aus MgO, SrTiO&sub3; oder mit Yttrium stabilisiertes Zirkonoxid (YSZ).
  • Insbesondere ist die vorliegende Erfindung vorteilhaft, wenn der Supraleiter (1) vom Bi-Typ verwendet wird.
  • Etwas wesentliches der Erfindung besteht darin, daß die Zwischenschicht mindestens eine kupferhaltige Oxidschicht umfaßt Diese kupferhaltige Oxidschicht kann aus Schichten bestehen, die aus Mischoxiden der Formeln (I) und (II), wie oben dargestellt, gemacht sind, wobei sie vorzugsweise eine Kristallstruktur vom Perovskit-Typ oder vom geschichteten Perovskit-Typ haben.
  • Sowohl die Zwischenschicht als auch die supraleitende Mischoxidschicht können mittels jeder bekannten konventionellen Technik zur Bildung von einem Dünnfilm hergestellt werden, einschließlich physikalischer Bedampfung, wie die vakuumbedampfung, das Sputtern, die Ionenbeschichtung, das Wachstum mittels Molekularstrahlepitaxie (MBE) und mittels chemischer Bedampfungstechnik wie MO-CVD. Bei diesen Techniken werden dampfförmige Atom(e) und/oder Molekül(e) von einer Dampfquelle oder Dampfguellen auf einem Substrat aus einem Einkristall, wie MgO, SrTiO&sub3; oder YSZ aufgebracht.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird die Zwischenschicht aus einem Mischoxid aus Kupfer, das eine Kristallstruktur vom Perovskit-Typ oder geschichtetem Perovskit-Typ hat, gemacht.
  • Die vorliegende Erfindung ist besonders erfolgreich anwendbar bei einem supraleitenden Mischoxid vom Wismut-Typ, das eine Zusammensetzung aufweist, die durch folgende Formel wiedergegeben wird:
  • Bi&sub4; (Sr1-x, Cax)mCunOp+y
  • worin "x", "m", "n", "p" und "y" Zahlen sind, die den Bereichen von 6 &le; m &le; 10, 4 &le; n &le; 8, 0 < x < 1, beziehungsweise -2 &le; y &le; +2 entsprechen und p = (6+m+n) ist. Insbesondere sind folgende Zusammensetzungen bevorzugt:
  • (i) 7 &le; m &le; 9, 5 &le; n &le; 7, 0,4 < x < 0,6
  • (ii) 6 &le; m &le; 7, 4 &le; n &le; 5, 0,2 < x < 0,4
  • (iii) 9 &le; m &le; 10, 7 &le; n &le; 8, 0,5 < x < 0,7
  • Bei dieser Ausführungsform ist die Zwischenschicht aus einem der folgenden Mischoxide (I) und (II) gemacht:
  • (La1-x, &alpha;x)&sub2;CuO4-y (1)
  • worin "&alpha;" Sr oder Ba bedeutet und "x" und "y" Zahlen sind, die den Bereichen 0 &le; x < 1 beziehungsweise 0 &le; y < 1 entsprechen.
  • Ln&sub1; Ba&sub2; Cu&sub3; O7-z
  • worin "Ln" mindestens ein Element aus der durch La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Y, Er, Tm, Yb und Lu gebildeten Gruppe bedeutet und "z" eine Zahl ist, die dem Bereich 0 &le; z < 1 entspricht.
  • Das Substrat ist vorzugsweise ein Substrat aus einem Einkristall aus MgO, SrTiO&sub3; oder YSZ. Sowohl die Zwischenschicht als auch die supraleitende Mischoxidschicht können mittels jeder bekannten konventionellen Technik zur Bildung von einem Dünnfilm hergestellt werden, einschließlich physikalischer Bedampfung, wie die Vakuumbedampfung, das Sputtern, die Ionenbeschichtung und mittels chemischer Bedampfungstechnik wie MO-CVD. Es ist auch möglich das Wachstum mit Molekularstrahlepitaxie (MBE) zu verwenden oder (VPE) in welchen Schichten aus Monoatomen erfolgreich auf ein Substrat geschichtet werden, so daß eine Schnittstelle zwischen der Zwischenschicht und dem supraleitenden Film des Mischoxids aus Kupferatomen und Sauerstoffatomen zusammengesetzt ist.
  • Folgende Vorteile werden bei dieser Ausführungsform erwartet. Nach dem Stand der Technik war es sehr schwierig epitaxialle Dünnfilme auf die oben erwähnten supraleitenden Mischoxide aus einem Bi-Sr-Ca-Cu-System auf einer {100} Fläche aus MgO Einkristall mittels Sputterns, Vakuumbedampfung oder MO-CVD aufzubringen, weil die Gitterkonstante zwischen MgO und dem Mischoxid aus dem Bi-Sr-Ca-Cu-System, das eine sehr hohe Anisotropy hat, nicht zusammenpaßte. Vielmehr war es unmöglich Gestaltungen von sogenannten "niedrigeren Phasen" zu verhindern.
  • Gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Gitterfläche aus Cu-O, das aus Kupferatomen und Sauerstoffatomen zusammengesetzt ist, auf einer Oberfläche des Substrats, auf dem der supraleitende Dünnfilm des Mischoxids durch Aufbringen einer Zwischenschicht aus einem Mischoxid aus Kupfer aufgebracht wird, das eine Kristallstruktur vom Perovskit-Typ oder vom geschichteten Perovskit-Typ hat, gebildet. Da die Gitterfläche des Cu-O eine hohe kristalline Zusammenpassungsfähigkeit mit dem Mischoxid vom Wismuttyp hat, kann der Dünnfilm aus dem Mischoxid vom Wismuttyp, der auf der Zwischenschicht aufgebracht wird, epitaxiall wachsen, was zu einer Verbesserung bei der kritischen Stromdichte führt. Die Mischoxide (I) und (II), die als Zwischenschicht verwendet werden, sind selbst Supraleiter. Bei dieser Ausführungsform, wachsen die Mischoxide (I) oder (II) leicht und epitaxiall auf dem Substrat aus MgO, SrTiO&sub3; oder YSZ, um einen Perovskit-Typ oder einen geschichteten Kristall vom Perovskit-Typ, der Cu-O- Flächen hat, die einen Beitrag zur Supraleitung leisten und die mit einer Cu-O-Fläche des Mischoxids vom Wismuttyp zusammenpaßbar sind, herzustellen. Dieses epitaxialle Wachstum kann ein Grund für die Verbesserung der kritischen Stromdichte sein.
  • In einer anderen Ausführungsform wird ein typischer supraleitender Dünnfilm aus YBa&sub2;Cu&sub3;Oy (im folgenden YBCO) auf einer Zwischenschicht gebildet, die aus einem Mischoxid aus La und Cu zusammengesetzt ist.
  • Es wird angenommen, daß das Kristallwachstum des Dünnfilms aus YBCO im Inneren davon bestimmt wird oder von seiner eigenen Kristallstruktur abhängt. Jedoch, falls der YBCO Dünnfilm direkt auf das Substrat aufgebracht wird, kann der Kristall des YBCO Dünnfilms, der für die Supraleitfähigkeit wirksam ist, nach dem Nachbrennen oder der Nachbehandlung erhalten werden, weil das Nichtzusammenpassen der Gitterkonstante zwischen diesem YBCO Dünnfilm und einem MgO Einkristall, der ein typisches Substratmaterial ist, 9,2% beträgt und die Elemente des Substrats, während des Nachbrennens, in den YBCO Dünnfilm migrieren oder diffundieren. In der Tat ist die filmbildende Bedingung, die verlangt wird, um einen kristallinen YBCO Film zu erhalten, auf einen engen Bereich beschränkt.
  • Gemäß den erfindungsgemäßen Beispielen wird eine Mischoxidschicht-La-Cu-O aus La und Cu zuerst auf dem Substrat gebildet und dann wird ein supraleitender Dünnfilm aus Mischoxid auf dieser La-Cu-O-Schicht gebildet. Diese Mischoxidschicht La-Cu-O ist ein richtiger kristalliner Film und das Nichtzusammenpassen in der Gitterkonstanten mit dem YBCQ Dünnfilm beträgt ungefähr 2,4%, wobei dies niedriger als das Nichtzusammenpassen mit MgO ist, was dazu führt, daß ein kristalliner Film auf dem YBCO leichter gebildet wird. Des weiteren ist die supraleitende Eigenschaft weniger durch wechselseitige Diffusion von La aus La-Cu-O und/oder Y aus YBCO beeinflußt, weil La und Y zu den gleichen Elementen aus der Lanthanreihe gehören.
  • Daher kann gemäß dieser Ausführungsform ein richtiger kristalliner YBCO Dünnfilm leicht gebildet werden und die Dicke der supraleitenden Schicht ist wesentlich angewachsen, so daß die verfügbare oder wirksame Stromdichte ansteigt.
  • Die Dicke der La-Cu-O Schicht ist vorzugsweise größer als 100 Å, um es zu ermöglichen die gewünschte Kristallstruktur herzustellen und die Diffusion oder Migration des Substratmaterials zu verhindern.
  • Obwohl besonders zwei erfindungsgemäße Ausführungsformen beschrieben werden, ist es offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung leicht auf den anderen Typ an supraleitenden Dünnfilmen aus Mischoxiden anwendbar ist.
  • Zusammenfassend hat das Substrat, das einen Dünnfilm aus dem erfindungsgemäßen Supraleiter aus Mischoxid hat, eine verbesserte kritische Stromdichte, weil der supraleitende Dünnfilm, der zu einer Zwischenschicht gehört, die zwischen dem supraleitendem Dünnfilm und dem Substrat angeordnet ist, gut epitaxiall wächst und das Nichtzusammenpassen der Gitterkonstanten dämpft. Des weiteren kann ein gut kristallisierter supraleitender Dünnfilm aus Mischoxid, der eine einheitliche Wanddicke aufweist, stabil und in einer reproduzierbaren Weise, wegen des geringeren Einflusses der Migration oder Diffusion der Elemente des Substrats, aufgebracht werden.
  • Der erfindungsgemäße supraleitende Dünnfilm kann vorzugsweise in Anwendungen wie Matisoo Schalterelementen, Annaker Speichern, Josephson Vorrichtungen, einer Vielzahl von Sensoren oder Superconducting Quantum Inerference Device (SQUID) oder ähnlichem verwendet werden.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Dünnf ums auf einem Substrat, das in einem erfindungsgemäßen Beispiel verwendet wird.
  • Figur 2 ist ein RHEED Muster eines Dünnfilms aus Bi&sub2;Sr&sub2;Can-1CunOx, der auf eine Dicke von 500 Å in einem erfindungsgemäßen Beispiel gewachsen ist.
  • Nun soll die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Beispiel beschreiben werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung nicht durch die Beispiele beschränkt werden soll.
    • Beispiel 1
  • Zuerst wurde eine Zwischenschicht eines Mischoxid aus einem La-Sr-cu-System auf einer {100} Fläche eines SrTiO&sub3; Einkristallsubstrats mittels RF (Hochfrequenz) Sputtern unter einer filmbudenden Bedingung, die in Tabelle 1 (1) gezeigt wird, beschichtet. Dann wurde ein Dünnfilm aus einem supraleitenden Mischoxid aus einem Bi-Sr-Ca-Cu-System mittels RF-Sputtern auf der resultierenden Zwischenschicht unter einer filmbudenden Bedingung, wie in Tabelle 1 (2) gezeigt aufgebracht. Tabelle 1 (1) Filmbildende Bedingung für die Zwischenschicht Tabelle 1 (2) Filmbildende Bedingung für die supraleitende Schicht
  • Als Vergleichsbeispiel wurde eine andere Supraleiterschicht direkt auf ein SrTiO&sub3; Einkristall unter denselben filmbildenden Bedingungen, wie in Tabelle 1 (2) gezeigt, aufgebracht.
  • Die daraus resultierenden Proben gemäß der Erfindung und gemäß dem Vergleichsbeispiel wurden einem Nachbrennen unterworfen, das mittels der Schritte des Erwärmens der Proben auf 890ºC mit einer Rate von 3ºC/min in einem Sauerstoffstrom, dem Halten der Probe eine Stunde bei 890ºC und dem Abkühlen auf Raumtemperatur mit einer Rate von 3ºC/min durchgeführt wurde.
  • Die Proben hatten folgende Zusammensetzungen (Atomverhältnis) Zwischenschicht: La:Sr:Cu = 1,85:0,15:1
  • Die Dünnfilmschicht des Supraleiters: Bi:Sr:Ca:Cu = 2:2:2:3
  • Die Proben wurden beurteilt, indem die kritische Temperatur "Tc" und die kritische Stromdichte "Jc" gemessen wurden. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
  • (beachte)
  • (1) : Temperatur, bei der der Widerstand anfing zu fallen
  • (2) : Temperatur bei der der Widerstand nicht gemessen werden konnte
  • (3): bei 77 K
  • Tabelle 2 zeigt, daß eine höhere kritische Stromdichte bei den erfindungsgemäßen Proben, ohne die anderen Eigenschaften zu verschlechtern, erhalten wird.
  • Die Kristallstruktur der Proben wurde an einem Elektronenbeugungsanalysator überprüft und es wurde gefunden, daß der supraleitende Dünnfilm in der erfindungsgemäßen Probe epitaxiall gewachsen ist.
    • Beispiel 2
  • In diesem Beispiel wurde eine Vakuumbedampfungstechnik verwendet. Fine Vielzahl von Dampfquellen wurde gleichzeitig aktiviert. Zuerst wurde eine Zwischenschicht aus Mischoxid aus einem Y-Ba-Cu-System auf eine {100} Fläche aus einem MgO Einkristall aufgebracht und dann wurde ein supraleitendes Mischoxid aus einem Bi-Sr-Ca-Cu-System auf der resultierenden Zwischenschicht aufgebracht.
  • Als Dampfquellen wurden käuflich erwerbares metallisches Y, Di, Ca, Cu und Fluoride aus BaF&sub2; und SrF&sub2; verwendet. Die Metallelemente wurden mit Vorrichtungen aus K-Zellen verdampft, während BaF&sub2; und SrF&sub2; mittels Elektronenkanonen verdampft wurden. Tabelle 3 (1) und (2) zeigen die filmbildenden Bedingungen. Tabelle 3 (1) Filmbildende Bedingung für die Zwischenschicht Tabelle 3 (2) Filmbildende Bedingung für die Zwischenschicht
  • Als Vergleichsbeispiel wurde eine andere Supraleiterschicht direkt auf ein MgO Einkristallsubstrat unter derselben filmbildenden Bedingung, wie in Tabelle 3 (2) gezeigt, aufgebracht.
  • Die resultierenden Proben gemäß der Erfindung und gemäß dem Vergleichsbeispiel wurden einem Nachhärten unterworfen, das mittels der Schritte des Erwärmens der Proben auf bis zu 890ºC mit einer Fate von 3ºC in einem Sauerstoffstrom, des Haltens der Proben eine Stunde bei 890ºC und des Abkühlens auf Raumtemperatur mit einer Rate von 3ºC/min bewirkt wurde.
  • Die Proben hatten folgende Zusammensetzungen (Atomverhältnis)
  • Zwischenschicht: Y:Ba:Cu = 1:2:3
  • Dünnfilmschicht des Supraleiters: Bi:Sr:Ca:Cu = 2:2:2:3
  • Die Proben wurden durch Messens der kritischen Temperatur "Tc" und der kritischen Stromdichte "Jc" beurteilt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4
  • (beachte)
  • (1) : Temperatur, bei der der Widerstand anfing zu fallen
  • (2) : Temperatur bei der der Widerstand nicht gemessen werden konnte
  • (3): bei 77 K
  • Tabelle 4 zeigt, daß eine sehr hohe kritische Stromdichte bei den erfindungsgemäßen Proben erhalten wird.
  • Die Kristallstruktur der Proben wurde an einem Elektronenbeugungsanalysator überprüft und es wurde gefunden, daß der supraleitende Dünnfilm in der erfindungsgemäßen Probe epitaxiall gewachsen ist.
    • Beispiel 3
  • Zuerst wurde ein Dünnfilm auf ein Oxid aus La-Cu auf eine {100} Fläche aus einem MgO Einkristallsubstrat, das einen Durchmesser von 15 mm hat, mittels RF (Hochfrequenz) Sputtern unter der filmbildenden Bedingung, wie sie in Tabelle 4 (1) gezeigt wird, aufgebracht. Dann wurde ein Dünnfilm aus einem Oxid des Y-Ba-Cu-Systems mittels RF Sputterns auf einer Schicht aus La-Cu-Oxid, unter der filmbildenden Bedingung, wie sie in Tabelle 4 (2) gezeigt wird, aufgebracht, um eine Probe 1 herzustellen.
  • Ein Vergleichsbeispiel 2 wurde mittels Aufbringens des Dünnfilms eines Y-Ba-Cu-Oxids direkt auf ein MgO Einkristallsubstrat unter derselben filmbildenden Bedingung, wie in Tabelle 4 (2) gezeigt, hergestellt. Tabelle 4 (1) Filmbildende Bedingung für eine Schicht aus La-Cu-Oxid Tabelle 4 (2) Filmbildende Bedingung für eine Schicht aus Y-Ba-Cu-Oxid
  • Die resultierenden Proben gemäß der Erfindung und gemäß dem Vergleichsbeispiel wurden einem Nachhärten unterworfen, das mittels der Schritte des Erwärmens der Proben auf bis zu 900ºC mit einer Rate von 3ºC in einem Sauerstoffstrom, des Haltens der Proben eine Stunde bei 900ºC und des Abkühlens auf Raumtemperatur mit einer Rate von 3ºC/min bewirkt wurde.
  • Die Proben wurden durch Messens der kritischen Temperatur "Tco und Tci" und der kritischen Stromdichte "Jc" beurteilt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5
  • (beachte)
  • (*) : "Tco" ist die Temperatur, bei der der Widerstand anfing zu fallen
  • Tci" ist die Temperatur bei der der Widerstand nicht gemessen werden konnte
  • (**) : bei 77 K bestimmt
  • Tabelle 5 zeigt, daß eine höhere kritische Stromdichte bei der erfindungsgemäßen Probe 1, ohne die anderen Eigenschaften zu verschlechtern, erhalten wird.
  • Die Kristallstruktur der Proben wurde an einem Elektronenbeugungsanalysator überprüft und es wurde gefunden, daß der supraleitende Dünnfilm in der erfindungsgemäßen Probe 1 epitaxiall gewachsen war, während der supraleitende Dünnfilm der Vergleichsprobe 2 nicht epitaxiall gewachsen war.
  • Die Beispiele bestätigen, daß die supraleitenden Dünnfilme aus Mischoxiden, die eine hohe kritische Stromdichte haben, in reproduzierbarer Weise hergestellt werden können.

Claims (4)

1. Substrat mit supraleitendem Dünnfilm eines Mischoxids auf dem Substrat, wobei eine Zwischenschicht zwischen dem Substrat und dem supraleitenden Dünnfilm angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus mindestens einer Schicht eines kupferhaltigen Mischoxids der Formel (I) oder (II) besteht:
(La1-x &alpha;x )&sub2;CuO4-y (I)
worin "&alpha;" Sr oder Ba bedeutet und "x" und "y" Zahlen sind, die den Bereichen 0 &le; x < 1 beziehungsweise 0 &le; y < 1 entsprechen,
Ln1Ba2Cu3O7- z (II)
worin "Ln" mindestens ein Element aus der durch La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Y, Er, Tm, Yb und Lu gebildeten Gruppe bedeutet und "z" eine Zahl ist, die dem Bereich 0 &le; z < 1 entspricht und wobei der supraleitende Dünnfilm aus einem Mischoxid der folgenden Formel gebildet ist:
Bi4(Sr1-xCax )mCUnOp+y (III)
worin x , m , n , "p" und tyt Zahlen sind, die den Bereichen von 6 &le; m &le; 10; 4 &le; n &le; 8; 0 < x < 1; beziehungsweise -2 &le; y &le; +2 entsprechen und p = (6+m+n) ist oder der folgenden Formel ist:
Ln'&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-z (IV)
worin "Ln" mindestens ein Element aus der durch La, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Y, Er, Tm&sub7; Yb und Lu gebildeten Gruppe bedeutet und "z" eine Zahl ist, die dem Bereich 0 &le; z < 1 entspricht, mit der Maßnahme, daß das kupferhaltige Mischoxid der Zwischenschicht durch Formel (I) wiedergegeben wird, wenn das Mischoxid des supraleitenden Dünnfilms durch Formel (IV) wiedergegeben wird.
2. Substrat nach Anspruch 1, wobei das Substrat ein Einkristall eines Oxids ist.
3. Substrat nach Anspruch 2, wobei das Substrat ein Einkristall eines Oxids aus der durch MgO, SrTiO&sub3; und YSZ gebildeten Gruppe ist.
4. Substrat nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschicht eine Perovskit-Kristallstruktur oder eine geschichtete Perovskit-Kristallstruktur besitzt.
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