JP2013162049A - 超電導多層構造薄膜 - Google Patents
超電導多層構造薄膜 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013162049A JP2013162049A JP2012024541A JP2012024541A JP2013162049A JP 2013162049 A JP2013162049 A JP 2013162049A JP 2012024541 A JP2012024541 A JP 2012024541A JP 2012024541 A JP2012024541 A JP 2012024541A JP 2013162049 A JP2013162049 A JP 2013162049A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting
- thin film
- axis
- substrate
- superconducting thin
- 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.)
- Granted
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 51
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 claims description 13
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 10
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 6
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract 1
- 229910021521 yttrium barium copper oxide Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 8
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M (z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical compound C\C([O-])=C\C(C)=O POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M 0.000 description 3
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 3
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N Trifluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- OBETXYAYXDNJHR-UHFFFAOYSA-N 2-Ethylhexanoic acid Chemical compound CCCCC(CC)C(O)=O OBETXYAYXDNJHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-M Trifluoroacetate Chemical compound [O-]C(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N acetic anhydride Substances CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HZMPWQGNGPZWRV-UHFFFAOYSA-N aluminum strontium lanthanum(3+) oxygen(2-) tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[Ta+5].[Al+3].[Sr+2].[La+3] HZMPWQGNGPZWRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- SHZIWNPUGXLXDT-UHFFFAOYSA-N caproic acid ethyl ester Natural products CCCCCC(=O)OCC SHZIWNPUGXLXDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 lanthanum aluminate Chemical class 0.000 description 1
- 125000005609 naphthenate group Chemical group 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
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
- Laminated Bodies (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
【課題】基板上に設けたc軸エピタキシャル成長超電導薄膜上に更にバッファー層を設けることなく、c軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜をすることにより、高度な成膜装置や技術が必要とならないフィルタ用途に適した超電導薄膜構造及びその製造方法を提供する
【解決手段】
基板上に形成されたc軸エピタキシャル成長超電導薄膜上に、バッファー層を介することなく、当該c軸エピタキシャル成長超電導物質と同じ化学素材のc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜を積層した超電導多層膜及びその製造方法。
【選択図】 図４
【解決手段】
基板上に形成されたc軸エピタキシャル成長超電導薄膜上に、バッファー層を介することなく、当該c軸エピタキシャル成長超電導物質と同じ化学素材のc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜を積層した超電導多層膜及びその製造方法。
【選択図】 図４
Description
この発明は、超電導薄膜の構造に関するものである。
従来、フィルタ用途の超電導多層膜としては、特許文献１及び特許文献２により提案されているものがあった。
第１図に示すものは、特許文献１により提案されているものであり、図において（１）はサファイアＲ面の基板、（２ａ）はサファイアＲ面の基板（１）の上に設けられた第１層のＹＳＺバッファー層、（３ａ）は第１層のＹＳＺバッファー層（２ａ）上に成膜された超電導層。（２ｂ）は前述の超電導層（３ａ）の上に成膜された第２層のＹＳＺバッファー層、（３ｂ）は第２層のＹＳＺバッファー層（２ｂ）上に成膜された超電導層である。
第１図に示すものは、特許文献１により提案されているものであり、図において（１）はサファイアＲ面の基板、（２ａ）はサファイアＲ面の基板（１）の上に設けられた第１層のＹＳＺバッファー層、（３ａ）は第１層のＹＳＺバッファー層（２ａ）上に成膜された超電導層。（２ｂ）は前述の超電導層（３ａ）の上に成膜された第２層のＹＳＺバッファー層、（３ｂ）は第２層のＹＳＺバッファー層（２ｂ）上に成膜された超電導層である。
第２図に示すものは、特許文献２により提案されているものであり、図において、１１は誘電体基板１０の裏面に形成された接地導体（１１）である。超電導薄膜１，２，３，４，５と誘電体薄膜３０−１，３０−２，３０−３，３０−４とを所定の膜厚配列の下に交互に積層して、超電導多層電極や超電導多層線路を構成した超電導多層電極である。従来のフィルタ用多層薄膜は以上のように構成されているので、誘電体基板上のバッファー層に形成されたエピタキシャル成長した超電導薄膜の上にバッファー層としてエピタキシャル成長させた誘電体を形成させなければならず、高度な成膜装置や技術が必要で、また、膜厚を稼ぐために複数回の繰り返し成膜してきたため再現性の面で課題を有していた。特許文献３には、金属含有化合物を含む溶液を誘電体基板に塗布し、焼成してｃ軸配向のＹＢ２Ｃｕ３Ｏ７-X高温超電導薄膜を形成した後、所定のパターニングを施して高周波フィルタを製造する方法が記載されている。この方法で成膜した超電導薄膜を共振周波数約１０ＧＨｚで表面抵抗を測定しており、その値は３０Ｋにおいて０．４から１ｍΩが得られたとしている。
一般的に薄膜が形成される基板と薄膜材料は物質が異なるため、格子ミスフィットや熱膨張係数の差を原因とした応力が発生する。単結晶基板上に単結晶材料と異なる材料である酸化物系超電導材料をc軸エピタキシャル成長させていくとある膜厚で薄膜に割れが発生することが知られている。この時の膜厚は臨界膜厚と呼ばれている。 臨界膜厚以上の膜厚を成膜することで超電導薄膜に割れ（亀裂）が発生してしまうため、フィルタ用途に適した誘電体基板であるにもかかわらず、フィルタに適した膜厚の超電導薄膜を誘電体基板上に成膜することができなかった。通常の銅箔のマイクロストリップ構造のフィルタのQ値は高々３００〜１０００程度である。一方、超電導薄膜を用いた同構造のフィルタのQ値は１０万を越す事が可能であり、前述の超電導薄膜の膜厚増加に伴う薄膜の割れ（亀裂）を抑制できれば、極めて性能の高いフィルタ用超電導薄膜基板とする事ができる。
この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、基板上に設けたc軸エピタキシャル成長超電導薄膜上に更にバッファー層を設けることなく、c軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜を成膜することにより、高度な成膜装置や技術が必要とならないフィルタ用途に適した超電導薄膜構造を提供することを目的としている。
この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、基板上に設けたc軸エピタキシャル成長超電導薄膜上に更にバッファー層を設けることなく、c軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜を成膜することにより、高度な成膜装置や技術が必要とならないフィルタ用途に適した超電導薄膜構造を提供することを目的としている。
この発明は、上記目的を達成するために、高密度で電流を流す臨界膜厚以下のc軸エピタキシャル成長した超電導薄膜と電流は流し難いものの７７Ｋにおいて表面抵抗値が０．６ｍΩ以下（１０ＧＨｚ）のc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜を基板上に設けたものである。
臨界膜厚以下のc軸エピタキシャル成長超電導薄膜は高い電流密度で電流を流すように作用して、その上に形成したc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜はフィルタとして必要とされる表面抵抗を確保すると共に、超電導薄膜内に侵入する磁場を防止するための超電導障壁のように動作する。それによって、二層超電導薄膜は、機能を分担した一体の超電導薄膜のようになるので、高周波フィルタ用の超電導薄膜とすることができる。
臨界膜厚以下のc軸エピタキシャル成長超電導薄膜は高い電流密度で電流を流すように作用して、その上に形成したc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜はフィルタとして必要とされる表面抵抗を確保すると共に、超電導薄膜内に侵入する磁場を防止するための超電導障壁のように動作する。それによって、二層超電導薄膜は、機能を分担した一体の超電導薄膜のようになるので、高周波フィルタ用の超電導薄膜とすることができる。
すなわち、本発明は、基板上に形成されたc軸エピタキシャル成長超電導薄膜上に、バッファー層を介することなく、当該c軸エピタキシャル成長超電導物質と同じ化学素材のc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜を積層した超電導多層膜である。
また、本発明の超電導多層膜は、基板上に形成されたc軸エピタキシャル成長超電導薄膜が臨界膜厚以下であり、c軸エピタキシャル成長超電導薄膜とc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜を加えた厚さが３００ｎｍ以上であり、場合により、８００ｎｍ以上とすることができ、さらに場合により、１０００〜３０００ｎｍとすることができる。
さらに、本発明の超電導多層膜は、基板がサファイアの単結晶基板であり、c軸エピタキシャル成長超電導薄膜がＹＢＣＯであり、またc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜がＹＢＣＯとすることができる。
また、本発明の超電導多層膜は、基板上に形成されたc軸エピタキシャル成長超電導薄膜が臨界膜厚以下であり、c軸エピタキシャル成長超電導薄膜とc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜を加えた厚さが３００ｎｍ以上であり、場合により、８００ｎｍ以上とすることができ、さらに場合により、１０００〜３０００ｎｍとすることができる。
さらに、本発明の超電導多層膜は、基板がサファイアの単結晶基板であり、c軸エピタキシャル成長超電導薄膜がＹＢＣＯであり、またc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜がＹＢＣＯとすることができる。
また、本発明の超電導多層膜は、誘電体基板が、セリアバッファー層を成膜したサファイアの単結晶基板であり、セリアバッファー層上に、c軸エピタキシャル成長超電導薄膜を形成することができる。
さらに、本発明は、これらの超電導多層膜のいずれか一つを用いた高周波フィルタに適合する薄膜である。
さらに、本発明は、これらの超電導多層膜のいずれか一つを用いた高周波フィルタに適合する薄膜である。
さらに本発明は、酸化物が超電導物質を形成する金属の有機化合物溶液を基板上に塗布し、乾燥させる工程(イ)、金属の有機化合物中の有機成分を、レーザ光を照射した後、熱分解させる仮焼成工程(ロ)、所望の厚さが得られるまで工程（イ）及び工程（ロ）を繰り返す工程（ハ）、さらに、上記工程（イ）で用いた酸化物が超電導物質を形成する金属の有機化合物溶液と同じ酸化物が超電導物質を形成する金属の有機化合物溶液を基板上に塗布し、乾燥させる工程(ニ)、金属の有機化合物中の有機成分を、レーザ光を照射せずに熱分解させる仮焼成工程(ホ)、所望の厚さが得られるまで工程（ニ）及び工程（ホ）を繰り返すか、又は、酸化物が超電導物質を形成する金属の有機化合物溶液の濃度を高めて塗布する工程（ヘ）、しかる後、酸素雰囲気中で、本焼成（ト）を行うことを特徴とする超電導多層膜の製造方法である。
この発明の超電導多層膜は、厚さが１０００ｎｍ以上になっても、割れ（亀裂）が発生しない。また、この発明の超電導多層膜は、高周波フィルタ用の基板の単結晶上に、臨界膜厚以下のc軸エピタキシャル成長超電導薄膜を設け、更にc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜を設けた二層薄膜としたので、高い電流、低い表面抵抗、臨界膜厚以上の膜厚かつ磁場侵入長以上の膜厚が得られる効果がある。
本発明の実施例で使用できる誘電体基板は、市販のランタンアルミネート（LaAlO3）(100)基板、市販のチタン酸ストロンチウム（SrTiO3）(100)基板、市販の酸化ランタンストロンチウムタンタルアルミニウム(LaxSr1-x)(AlｙTa1-ｙ)O3）(100)基板、市販のネオジムガレート（NdGaO3）(110) 基板、市販のイットリウムアルミネート（YAlO3）(110) 基板、市販の酸化アルミニウム(Al2O3)単結晶（サファイア）Ｒ面基板に酸化セリウム(CeO2) バッファーを形成した基板、市販のイットリア安定化ジルコニア((Zr,Y)O2, YSZ)(100)にCeO2バッファーを形成した基板、市販の酸化マグネシウム（MgO）(100) 基板にCeO2バッファー層を形成した基板、市販のLaAlO3(100)基板にCeO2バッファー層を形成した基板、市販のSrTiO3(100)基板にCeO2バッファー層を形成した基板、市販の((LaxSr1-x)(AlyTa1-y)O3(100)基板にCeO2バッファーを形成した基板、市販のNdGaO3(110) 基板にCeO2中間層を形成した基板、市販のYAlO3(110) 基板にCeO2バッファー層を形成した基板等を挙げることができる。なお、バッファー層は、周知の層形成手段例えば蒸着、スパッタ、パルスレーザ蒸着、塗布熱分解法、塗布光分解法、ゾルゲル法等を利用して形成させることができる。
また、本発明の超電導多層膜は、基板上に形成されたc軸エピタキシャル成長超電導薄膜が臨界膜厚以下であればよく、c軸エピタキシャル成長超電導薄膜とc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜を加えた厚さが３００ｎｍ以上あれば、いちおう目的は達成できるが、好ましくは、c軸エピタキシャル成長超電導薄膜とc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜を加えた厚さが８００ｎｍ以上とすることができ、同じ基板であっても、基板の種類を変えることによっても、１０００〜３０００ｎｍとすることができる。
なお、c軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜の厚さは、酸化物が超電導物質を形成する金属の有機化合物溶液に含まれる金属成分の濃度を高くすることで、塗布、乾燥の繰り返し工程を少なくすることもできる。
また、本発明の超電導多層膜は、基板上に形成されたc軸エピタキシャル成長超電導薄膜が臨界膜厚以下であればよく、c軸エピタキシャル成長超電導薄膜とc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜を加えた厚さが３００ｎｍ以上あれば、いちおう目的は達成できるが、好ましくは、c軸エピタキシャル成長超電導薄膜とc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜を加えた厚さが８００ｎｍ以上とすることができ、同じ基板であっても、基板の種類を変えることによっても、１０００〜３０００ｎｍとすることができる。
なお、c軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜の厚さは、酸化物が超電導物質を形成する金属の有機化合物溶液に含まれる金属成分の濃度を高くすることで、塗布、乾燥の繰り返し工程を少なくすることもできる。
本発明において、酸化物が超電導物質を形成する金属の有機化合物溶液は、種々知られており、本発明において代表的に用いられる酸化物が超電導物質を形成する金属の有機化合物溶液としては、（Ｙ１）モル比１：２：３のY,Ba,Cuのアセチルアセトナトをピリジンとプロピオン酸の混合液に溶解し、真空エバポレータを用いて約８０℃で溶媒の大部分を除去した後メタノールに再溶解した溶液（ＹＣ１）Ｙ１でモル比１：２：３のY,Ba,Cuのアセチルアセトナトの代わりにモル比０．９５：０．０５：２：３のY,Ca,Ba,Cuのアセチルアセトナトとして調製した溶液（Ｙ２）Y,Ba,Cuのナフテン酸塩のトルエン溶液をモル比１：２：３で混合した溶液（Ｙ３）Y,Ba,Cuの２−エチルヘキサン酸塩のトルエン溶液をモル比１：２：３で混合した溶液（Ｙ４）Ｙ１でプロピオン酸の代わりにトリフルオロ酢酸として調製した溶液（Ｙ５）Y,Ba,Cuのトリフルオロ酢酸塩のメタノール溶液をモル比１：２：３で混合した溶液（Ｄ１）Ｙ１でY−アセチルアセトナトの代わりにDy−アセチルアセトナトとして調製した溶液（Ｅ１）Ｙ１でY−アセチルアセトナトの代わりにEr−アセチルアセトナトとして調製した溶液等を挙げることができる。さらに、本発明で用いることができるレーザ光としては、（Ｈ１）KrFエキシマレーザ（Ｈ２）XeClエキシマレーザ（Ｈ３）ArFエキシマレーザを挙げることができる。 本発明の具体例を示し、さらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
基板がサファイアの単結晶基板であり、ｃ軸エピタキシャル成長した酸化物超電導膜が３００ｎｍであり、その上にｃ軸成長とａ軸成長が混在した二層酸化物超電導膜の製造例
（原料用液）
モル比１：２：３のＹ，Ｂａ，Ｃｕのアセチルアセトナトをピリジンとプロピオン酸の混合液に溶解し、真空エバポレータを用いて約８０℃で溶媒の大部分を除去した後メタノールに再溶解した溶液を用いた。
（基板）
セリアバッファー層を成膜したサファイアのＲ面単結晶基板 ２５ｍｍ×２５ｍｍ×０．５ｍｍを用いた。
（塗布乾燥）
上記原料溶液をサファイアの単結晶基板に４０００ｒｐｍ、１０秒間でスピンコートし、恒温槽中１３０℃で乾燥させた。
（レーザ照射）
KrFエキシマレーザを基板面に、1平方センチあたり５００Ｊのエネルギーを照射した。
（仮焼成）
次に、このレーザ照射した試料を、あらかじめ５００℃に保った電気炉中に挿入し、３０分間この温度に保って取り出した。
（塗布乾燥）
電気炉から取り出した基板に焼き付けられたYBCO前駆体上に前記原料溶液に所望の粘性になるようブタノールを加えた溶液を所望の厚さとなるよう塗布し、乾燥させた。
（本焼成）
ついで石英製管状炉中で以下の条件で本焼成を行った。まず、酸素分圧を１００ｐｐｍに調整したアルゴンと酸素の混合ガス流中で昇温速度毎分約１６℃で７７０℃まで昇温し、７７０℃で４５分間保ち、ガスを純酸素に切り替えてさらに３０分間保った後、除冷する。
（酸化物超電導膜の検査）
本焼成後に出来た膜厚５００nmＹＢＣＯ膜、８００ｎｍＹＢＣＯ膜および１２００ｎｍＹＢＣＯ膜について検査を行った結果、臨界電流密度はそれぞれ０．８０ＭＡ／ｃｍ２、０．７３ＭＡ／ｃｍ２、０．６１ＭＡ/ｃｍ２であった。加えて８００ｎｍＹＢＣＯの表面抵抗は７７Ｋにおいて０．６ｍΩ（１０ＧHz）であった。なお、３０Ｋにおいては０．２５ｍΩの表面抵抗値であった。
図８は、実施例１で得た膜厚８００nm超電導多層膜（ＹＢＣＯ）の臨界電流密度分布を示す。
（原料用液）
モル比１：２：３のＹ，Ｂａ，Ｃｕのアセチルアセトナトをピリジンとプロピオン酸の混合液に溶解し、真空エバポレータを用いて約８０℃で溶媒の大部分を除去した後メタノールに再溶解した溶液を用いた。
（基板）
セリアバッファー層を成膜したサファイアのＲ面単結晶基板 ２５ｍｍ×２５ｍｍ×０．５ｍｍを用いた。
（塗布乾燥）
上記原料溶液をサファイアの単結晶基板に４０００ｒｐｍ、１０秒間でスピンコートし、恒温槽中１３０℃で乾燥させた。
（レーザ照射）
KrFエキシマレーザを基板面に、1平方センチあたり５００Ｊのエネルギーを照射した。
（仮焼成）
次に、このレーザ照射した試料を、あらかじめ５００℃に保った電気炉中に挿入し、３０分間この温度に保って取り出した。
（塗布乾燥）
電気炉から取り出した基板に焼き付けられたYBCO前駆体上に前記原料溶液に所望の粘性になるようブタノールを加えた溶液を所望の厚さとなるよう塗布し、乾燥させた。
（本焼成）
ついで石英製管状炉中で以下の条件で本焼成を行った。まず、酸素分圧を１００ｐｐｍに調整したアルゴンと酸素の混合ガス流中で昇温速度毎分約１６℃で７７０℃まで昇温し、７７０℃で４５分間保ち、ガスを純酸素に切り替えてさらに３０分間保った後、除冷する。
（酸化物超電導膜の検査）
本焼成後に出来た膜厚５００nmＹＢＣＯ膜、８００ｎｍＹＢＣＯ膜および１２００ｎｍＹＢＣＯ膜について検査を行った結果、臨界電流密度はそれぞれ０．８０ＭＡ／ｃｍ２、０．７３ＭＡ／ｃｍ２、０．６１ＭＡ/ｃｍ２であった。加えて８００ｎｍＹＢＣＯの表面抵抗は７７Ｋにおいて０．６ｍΩ（１０ＧHz）であった。なお、３０Ｋにおいては０．２５ｍΩの表面抵抗値であった。
図８は、実施例１で得た膜厚８００nm超電導多層膜（ＹＢＣＯ）の臨界電流密度分布を示す。
本発明の超電導多層膜は、厚く作ることができるうえ、亀裂が発生せず、高い電流、低い表面抵抗、臨界膜厚以上の厚膜かつ磁場侵入長以上の厚膜が得られるので高周波用フィルタとして用いることができ、産業上の利用可能性が高いものである。
１ｂ サファイヤーＲ面の基板
２ａ 第１層のＹＳＺバッファー層
２ｂ 第２層のＹＳＺバッファー層
３ａ 第１層のＹＢＣＯ超電導薄膜
３ｂ 第２層のＹＢＣＯ超電導薄膜
１ 超電導薄膜
２ 超電導薄膜
３ 超電導薄膜
４ 超電導薄膜
５ 超電導薄膜
１０ 誘電体基板
１１ 接地導体
３０−１ 薄膜誘電体
３０−２ 薄膜誘電体
３０−３ 薄膜誘電体
３０−４ 薄膜誘電体
２ａ 第１層のＹＳＺバッファー層
２ｂ 第２層のＹＳＺバッファー層
３ａ 第１層のＹＢＣＯ超電導薄膜
３ｂ 第２層のＹＢＣＯ超電導薄膜
１ 超電導薄膜
２ 超電導薄膜
３ 超電導薄膜
４ 超電導薄膜
５ 超電導薄膜
１０ 誘電体基板
１１ 接地導体
３０−１ 薄膜誘電体
３０−２ 薄膜誘電体
３０−３ 薄膜誘電体
３０−４ 薄膜誘電体
Claims (5)
- 基板上に形成されたc軸エピタキシャル成長超電導薄膜上に、バッファー層を介することなく、当該c軸エピタキシャル成長超電導物質と同じ化学素材のc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜を積層した超電導多層膜。
- 基板上に形成されたc軸エピタキシャル成長超電導薄膜が臨界膜厚以下であり、c軸エピタキシャル成長超電導薄膜とc軸成長とa軸成長が混在した超電導薄膜を加えた厚さが３００ｎｍ以上である請求項１に記載した超電導多層膜。
- 基板が、セリアバッファー層を成膜したサファイアの単結晶基板であり、セリアバッファー層上に、c軸エピタキシャル成長超電導薄膜が形成された請求項１又は請求項２に記載した超電導多層膜。
- 請求項１ないし請求項２に記載された超電導多層膜のいずれか一つを用いた高周波フィルタ。
- 酸化物が超電導物質を形成する金属の有機化合物溶液を基板上に塗布し、乾燥させる工程(イ)、金属の有機化合物中の有機成分を、レーザ光を照射した後、熱分解させる仮焼成工程(ロ)、所望の厚さが得られるまで工程（イ）及び工程（ロ）を繰り返す工程（ハ）、さらに、上記工程（イ）で用いた酸化物が超電導物質を形成する金属の有機化合物溶液と同じ酸化物が超電導物質を形成する金属の有機化合物溶液を基板上に塗布し、乾燥させる工程(ニ)、金属の有機化合物中の有機成分を、レーザ光を照射せずに熱分解させる仮焼成工程(ホ)、所望の厚さが得られるまで工程（ニ）及び工程（ホ）を繰り返すか、又は、酸化物が超電導物質を形成する金属の有機化合物溶液の濃度を高めて塗布する工程（ヘ）、しかる後、酸素雰囲気中で、本焼成（ト）を行うことを特徴とする超電導多層膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012024541A JP5721144B2 (ja) | 2012-02-07 | 2012-02-07 | 超電導多層構造薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012024541A JP5721144B2 (ja) | 2012-02-07 | 2012-02-07 | 超電導多層構造薄膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013162049A true JP2013162049A (ja) | 2013-08-19 |
| JP5721144B2 JP5721144B2 (ja) | 2015-05-20 |
Family
ID=49174036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012024541A Expired - Fee Related JP5721144B2 (ja) | 2012-02-07 | 2012-02-07 | 超電導多層構造薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5721144B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106024195A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-10-12 | 陕西国际商贸学院 | 一种尺寸可控的钨纳米点的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04300274A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導薄膜を積層する方法 |
| JPH07267791A (ja) * | 1994-03-25 | 1995-10-17 | Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | 酸化物超電導体薄膜の製造方法及び酸化物超電導体薄膜積層体 |
| US5534491A (en) * | 1991-03-28 | 1996-07-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for preparing a layered structure containing at least one thin film of oxide superconductor |
| JP2000212000A (ja) * | 1999-01-25 | 2000-08-02 | Fujitsu Ltd | 超伝導膜の成膜方法 |
| JP2003034527A (ja) * | 2001-05-15 | 2003-02-07 | Internatl Superconductivity Technology Center | 厚膜テープ状酸化物超電導体及びその製造方法 |
-
2012
- 2012-02-07 JP JP2012024541A patent/JP5721144B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04300274A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導薄膜を積層する方法 |
| US5534491A (en) * | 1991-03-28 | 1996-07-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for preparing a layered structure containing at least one thin film of oxide superconductor |
| JPH07267791A (ja) * | 1994-03-25 | 1995-10-17 | Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | 酸化物超電導体薄膜の製造方法及び酸化物超電導体薄膜積層体 |
| US5885939A (en) * | 1994-03-25 | 1999-03-23 | Kyocera Corporation | Process for forming a-axis-on-c-axis double-layer oxide superconductor films |
| JP2000212000A (ja) * | 1999-01-25 | 2000-08-02 | Fujitsu Ltd | 超伝導膜の成膜方法 |
| JP2003034527A (ja) * | 2001-05-15 | 2003-02-07 | Internatl Superconductivity Technology Center | 厚膜テープ状酸化物超電導体及びその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106024195A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-10-12 | 陕西国际商贸学院 | 一种尺寸可控的钨纳米点的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5721144B2 (ja) | 2015-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2007069524A1 (ja) | 厚膜テープ状ｒｅ系（１２３）超電導体の製造方法。 | |
| JP2007070216A (ja) | 超電導材料の製造方法 | |
| TW201316576A (zh) | 超導薄膜材料及其製造方法 | |
| JP5736603B2 (ja) | Ｒｅｂｃｏ系酸化物超電導薄膜とその製造方法 | |
| JP4729766B2 (ja) | 超電導酸化物材料の製造方法 | |
| JP2003327496A (ja) | 超電導体の製造方法 | |
| JP5721144B2 (ja) | 超電導多層構造薄膜 | |
| JP2013235766A (ja) | 酸化物超電導薄膜とその形成方法 | |
| JP5605750B2 (ja) | 酸化物超電導薄膜製造用の原料溶液 | |
| JP5453627B2 (ja) | 内部応力を緩和した酸化物超電導体膜の製造方法 | |
| Yoo et al. | Synthesis and optimization of fluorine-free Y & Cu precursor solution for MOD processing of YBCO coated conductor | |
| JP2011253768A (ja) | 酸化物超電導薄膜の製造方法 | |
| JP2013235765A (ja) | 酸化物超電導線材とその製造方法 | |
| JP4547540B2 (ja) | イットリウムアルミネート単結晶上に配向した希土類１２３型超電導膜の製造方法 | |
| JP2012221922A (ja) | 酸化物超電導薄膜層形成用の原料溶液、酸化物超電導薄膜層および酸化物超電導薄膜線材 | |
| JP2011253766A (ja) | 酸化物超電導薄膜の製造方法 | |
| JP5556410B2 (ja) | 酸化物超電導薄膜の製造方法 | |
| JP2005001935A (ja) | 酸化物薄膜の製造方法 | |
| JP5505867B2 (ja) | 酸化物超電導薄膜の製造方法 | |
| US20090036313A1 (en) | Coated superconducting materials | |
| JP2007308337A (ja) | ネオジムガレート単結晶上に配向した希土類１２３型超電導膜の製造方法 | |
| JP2012003962A (ja) | 酸化物超電導薄膜の製造方法 | |
| JP5688804B2 (ja) | 酸化物超電導薄膜層形成用の中間層、酸化物超電導薄膜層および酸化物超電導薄膜線材 | |
| JP2010123433A (ja) | Ｒｅ１２３超電導薄膜線材の製造方法およびｒｅ１２３超電導薄膜線材 | |
| WO2013153651A1 (ja) | 酸化物超電導薄膜線材とその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140319 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140319 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20140319 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141222 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150107 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150217 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150306 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150318 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5721144 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |