JP2523647B2 - 金属酸化物超電導薄膜 - Google Patents

金属酸化物超電導薄膜

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JP2523647B2 JP62151195A JP15119587A JP2523647B2 JP 2523647 B2 JP2523647 B2 JP 2523647B2 JP 62151195 A JP62151195 A JP 62151195A JP 15119587 A JP15119587 A JP 15119587A JP 2523647 B2 JP2523647 B2 JP 2523647B2
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oxide superconducting
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    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
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    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
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    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属酸化物系超電導薄膜に係り、特に臨界電
流密度の大きな超電導薄膜に関する。
〔従来の技術〕
Ｙ−Ba−Cu−Ｏ、やＹの代りに希土類金属を用いた金
属酸化物系超電導体については、ジヤパニーズ・ジヤー
ナル・オブ・アプライドフイジツクス パート２・レタ
ーズ（JJAP Part2 Letters,特集号（1987）において論
じられている。これらの超電導体は液体窒素温度以上で
電気抵抗がゼロとなり、かつマイスナー効果を示す第２
種超電導体である。
さらに、この超電導体を真空蒸着法やスパッタリング
法等の薄膜形成技術を用いて薄膜化した場合において
も、液体窒素温度以上で超電導特性を示すことが確認さ
れている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術においては、臨界電流密度が103〜104A/
cm2であり、臨界電流密度を向上させることが１つの大
きな課題である。
本発明の目的は、臨界電流密度を向上する金属酸化物
系超電導薄膜を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的の臨界電流密度を上げるため、磁束線を固定
するピンニングセンターとして、強磁性金属の層を酸化
物超電導層の間に設けることにより達成される。
〔作用〕
一般に超電導体の臨界電流密度を増加させるのに有効
なピンニングセンター（ピン止め点）としては、加工に
よつて導入される転位組織、時効による折出物、結晶粒
界等の不均質点等がある。そしてこれらは、超電導体内
に侵入した磁束線に対し自由エネルギーの低い谷を作
り、ピン止め点となることが知られている。従来の合金
系の超電導体では、折出物を、化合物系では結晶粒界を
使う。しかし、これらは、バルクの場合であり、膜厚が
数μｍ以下の薄膜の場合、折出物や結晶粒界の不均質点
を設けると、膜の結晶配向性，結晶構造等に影響を及ぼ
し、本来の超電導特性としての臨界温度を低下させると
いう欠点がある。本発明は、第１図に示すように、ピン
止め点として、強磁性元素の導入を行なつたものであ
る。すなわち、超電導層と強磁性金属層を交互に積層し
た膜構造とすることにより、強磁性金属層が磁束線を固
定するピン止め点として作用し、これによつて、磁束の
侵入が妨げられ超電導体の臨界電流密度を向上させる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第
１図は本発明の膜構造を示す。基板１の上に超電導層２
と強磁性金属層３を交互にスパツタリング法で積層す
る。第１表にスパツタリング条件を示す。スパツタリン
グターゲツトは超電導層用としてY1Ba2Cu3O7、強磁性層
用としてFeを用いた場合である。いずれも４″φ−5tの
ターゲツトを用いた。基板はSi＜100＞である。スパツ
タリング後、真空度３×10-5Torr酸素ガス導入雰囲気中
で熱処理を行なつている。熱処理温度は500〜600℃で熱
処理時間5hrである。
第２図はＹ−Ba−Cu−Ｏ膜のみの電気抵抗−温度特性
を示す。臨界温度Tcは86Kである。この時、臨界電流密
度は温度77Kにおいて、５×103A/cm2であつた。これに
対し、Fe層を超電導層の間に交互に入れた時に臨界電流
密度JcとFe層の厚さdmの関係を第３図に示す。超電導層
の厚さdsをパラメータにして示した。超電導層の全膜厚
は約１μｍである。ds＝1000Åの時、Jcはdm≦100Åで
超電導層のみの場合より大となり、dm＞100Åで超電導
層のみの場合より小さくなる。他のdsに対しても同様な
傾向であつた。なお、Jcが５×103A/cm2以上の領域で
は、Fe層の膜厚や超電動層の１層の膜厚によらず臨界温
度はほぼ一定であつた。以上の様に本実施例によれば、
酸化物系超電導膜の臨界電流密度を大幅に向上できると
いう効果がある。なお、上記実施例の他、Ｙの代りに希
土類元素を用いた酸化物超電導体においても同様の効果
であつた。
第４図は、磁性層に酸化物磁性体を用いた時の膜構成
を示す。酸化物磁性層として、スピネル型酸化物（MO・
Fe2O3,Mは２価の金属イオンでFe,Co,Ni等）やペロブス
カイト型酸化物（MFeO3,MはLa,Ca,Ba等の３価のイオ
ン）等の場合を用いたものである。スパツタリング条件
は表１と同じである。この場合、磁性層が酸化物である
ので、スパツタリング膜作製後の熱処理に対する安定性
が良くなるという効果がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、酸化物系超電導体の臨界電流密度を
大きくできるので、配線材料やコイル等に用いた場合、
大電流を流せるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の膜構造を示す断面図、第２図は抵抗と
温度との関係を示す線図、第３図は臨界電流密度とFe層
厚さとの関係を示す線図、第４図は本発明の他の例の膜
構造を示す断面図である。 １……基板、２……超電導層、３……磁性体層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 華園 雅信 日立市久慈町4026番地 株式会社日立製 作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−28104（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−274118（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−200506（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−241810（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】層状プロブスカイト型の金属酸化物系超電
    導材Ｍ−Ba−Cu−Ｏ（ＭはＹ、又は原子番号57〜71の希
    土類金属）を有する超電導層と強磁性金属材（Fe,Co,N
    i,Cd,等）あるいは強磁性金属材を有する強磁性層を交
    互に積層した金属酸化物超電導薄膜であって、該超電導
    層の膜厚dsが25〜1000Åの範囲、該強磁性層の膜厚dsが
    ５〜100Åの範囲で、かつds≧dmで積層したことを特徴
    とする金属酸化物超電導薄膜。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、該超電導
    層の材料として、酸化物磁性材料を用いたことを特徴と
    する金属酸化物超電導薄膜。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、強磁性層
    の材料として、酸化物磁性材料を用いたことを特徴とす
    る金属酸化物超電導薄膜。
JP62151195A 1987-06-19 1987-06-19 金属酸化物超電導薄膜 Expired - Lifetime JP2523647B2 (ja)

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