JP2778119B2 - 複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法 - Google Patents
複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法に関
するものである。より詳細には、高い超電導臨界温度
（Tc）と超電導臨界電流密度（Jc）とを有するビスマス
（Bi）系の複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法に関
するものである。
するものである。より詳細には、高い超電導臨界温度
（Tc）と超電導臨界電流密度（Jc）とを有するビスマス
（Bi）系の複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法に関
するものである。
従来の技術 電子の相転移であるといわれる超電導現象は、特定の
条件下で導体の電気抵抗が零の状態となり完全な反磁性
を示す現象である。
条件下で導体の電気抵抗が零の状態となり完全な反磁性
を示す現象である。
超電導現象の代表的な応用分野であるエレクトロニク
スの分野では、各種の超電導素子が提案され、また開発
されている。代表的なものとしては、超電導材料どうし
を弱く接合した場合に、印加電流によって量子効果が巨
視的に現れるジョセフソン効果を利用した素子が挙げら
れる。また、トンネル接合型ジョセフソン素子は、超電
導材料のエネルギーギャップが小さいことから、極めて
高速な低電力消費のスイッチング素子として期待されて
いる。さらに、電磁波や磁場に対するジョセフソン効果
が正確な量子現象として現れることから、ジョセフソン
素子を磁場、マイクロ波、放射線等の超高感度センサと
して利用することも期待されている。また、超高速電子
計算機では、単位面積当たりの消費電力が冷却能力の限
界に達してきているため、超電導素子の開発が要望され
ており、さらに、電子回路の集積度が高くなるにつれ
て、電流ロスの無い超電導材料を配線材料として用いる
ことが要望されている。しかし、様々な努力にもかかわ
らず、超電導材料の超電導臨界温度Tcは長期間に亘って
Nb3Geの23Kを越えることができなかった。
スの分野では、各種の超電導素子が提案され、また開発
されている。代表的なものとしては、超電導材料どうし
を弱く接合した場合に、印加電流によって量子効果が巨
視的に現れるジョセフソン効果を利用した素子が挙げら
れる。また、トンネル接合型ジョセフソン素子は、超電
導材料のエネルギーギャップが小さいことから、極めて
高速な低電力消費のスイッチング素子として期待されて
いる。さらに、電磁波や磁場に対するジョセフソン効果
が正確な量子現象として現れることから、ジョセフソン
素子を磁場、マイクロ波、放射線等の超高感度センサと
して利用することも期待されている。また、超高速電子
計算機では、単位面積当たりの消費電力が冷却能力の限
界に達してきているため、超電導素子の開発が要望され
ており、さらに、電子回路の集積度が高くなるにつれ
て、電流ロスの無い超電導材料を配線材料として用いる
ことが要望されている。しかし、様々な努力にもかかわ
らず、超電導材料の超電導臨界温度Tcは長期間に亘って
Nb3Geの23Kを越えることができなかった。
しかし、1986年に、ベドノーツおよびミューラー達に
よって高いTcをもつ複合酸化物系の超電導材料が発見さ
れるに至って、高温超電導の可能性が大きく開けてきた
（Bednorz,Mller,“Z.Phys.B64（1986）189"）。
よって高いTcをもつ複合酸化物系の超電導材料が発見さ
れるに至って、高温超電導の可能性が大きく開けてきた
（Bednorz,Mller,“Z.Phys.B64（1986）189"）。
ベドノーツおよびミューラー達によって発見された酸
化物超電導体は（La,Ba）2CuO4で、この酸化物超電導体
は、K2NiF4型酸化物と呼ばれるもので、従来から知られ
ていたペロブスカイト型超電導酸化物と結晶構造が似て
いるが、そのTcは従来の超電導材料に比べて飛躍的に高
い約30Kという値である。
化物超電導体は（La,Ba）2CuO4で、この酸化物超電導体
は、K2NiF4型酸化物と呼ばれるもので、従来から知られ
ていたペロブスカイト型超電導酸化物と結晶構造が似て
いるが、そのTcは従来の超電導材料に比べて飛躍的に高
い約30Kという値である。
更に、1982年２月には、チュー達によって90Kクラス
の臨界温度を示すY1Ba2Cu3O7-xで表されるBYCO系の複合
酸化物が発見され（Physical Review Letter（58）9,pp
908−910）、続いて、YBCOよりも経時変化が少なく、
化学的に安定でTcが100K以上のBi−Sr−Ca−Cu系（Jap.
Joul.of Appl.Physics Vol.27,No.2（1988年２月）L209
−L210）およびTl−Ba−Ca−Cu系（Appl.Phys.Lett.52
（20）16,May 1988）の複合酸化物超電導体が発見され
ている。
の臨界温度を示すY1Ba2Cu3O7-xで表されるBYCO系の複合
酸化物が発見され（Physical Review Letter（58）9,pp
908−910）、続いて、YBCOよりも経時変化が少なく、
化学的に安定でTcが100K以上のBi−Sr−Ca−Cu系（Jap.
Joul.of Appl.Physics Vol.27,No.2（1988年２月）L209
−L210）およびTl−Ba−Ca−Cu系（Appl.Phys.Lett.52
（20）16,May 1988）の複合酸化物超電導体が発見され
ている。
これらの新しい複合酸化物系超電導材料の発見によっ
て、非低温超電導体実現の可能性が我かに高まってい
る。
て、非低温超電導体実現の可能性が我かに高まってい
る。
これらの複合酸化物超電導体は、一般に、複合酸化物
を構成する成分元素の酸化物または炭酸塩の混合粉末を
焼結したバルク形状の焼結体として得られている。ま
た、薄膜に成膜する場合には、RFスパッタリング、真空
蒸着、MO−CVD等の蒸着法が一般に用いられている。さ
らに、結晶中の酸素欠陥を調整するめに、一般には、焼
結後または成膜後に酸素雰囲気中で熱処理を行ってい
る。
を構成する成分元素の酸化物または炭酸塩の混合粉末を
焼結したバルク形状の焼結体として得られている。ま
た、薄膜に成膜する場合には、RFスパッタリング、真空
蒸着、MO−CVD等の蒸着法が一般に用いられている。さ
らに、結晶中の酸素欠陥を調整するめに、一般には、焼
結後または成膜後に酸素雰囲気中で熱処理を行ってい
る。
しかし、上記のRFスパッタリング、真空蒸着、MO−CV
D等の蒸着法で成膜された従来のBi系の複合酸化物超電
導体薄膜は、臨界電流密度Jcが小さいため、臨界温度Tc
が高くても実際の電子回路等として実用化することがで
きなかった。
D等の蒸着法で成膜された従来のBi系の複合酸化物超電
導体薄膜は、臨界電流密度Jcが小さいため、臨界温度Tc
が高くても実際の電子回路等として実用化することがで
きなかった。
発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、高
い臨界電流密度Jcを有するBi系の複合酸化物超電導材料
の薄膜と、その成膜方法を提供することにある。
い臨界電流密度Jcを有するBi系の複合酸化物超電導材料
の薄膜と、その成膜方法を提供することにある。
課題を解決するための手段 本発明の提供する超電導体は、基板と、この基板上に
形成されたBiを含む複合酸化物超電導材料からなる超電
導薄膜とによって構成される超電導体において、上記超
電導薄膜が酸化マグネシウム（MgO）単結晶基板の｛11
0｝面上に形成されていることを特徴としている。
形成されたBiを含む複合酸化物超電導材料からなる超電
導薄膜とによって構成される超電導体において、上記超
電導薄膜が酸化マグネシウム（MgO）単結晶基板の｛11
0｝面上に形成されていることを特徴としている。
また、本発明の第２の観点によって提供される上記超
電導薄膜の成膜方法は、基板上にBiを含む複合酸化物超
電導材料からなる超電導薄膜を蒸着法によって成膜する
方法において、上記超電導薄膜を酸化マグネシウム（Mg
O）単結晶基板の｛110｝面上に堆積させることを特徴と
している。
電導薄膜の成膜方法は、基板上にBiを含む複合酸化物超
電導材料からなる超電導薄膜を蒸着法によって成膜する
方法において、上記超電導薄膜を酸化マグネシウム（Mg
O）単結晶基板の｛110｝面上に堆積させることを特徴と
している。
上記の複合酸化物超電導薄膜は、特に、Bi、Sr、Caお
よびCuの複合酸化物薄膜であるのが好ましい。
よびCuの複合酸化物薄膜であるのが好ましい。
上記の蒸着法としては、RFスパッタリング、真空蒸
着、MO−CVD等の物理的蒸着法および化学的蒸着法の任
意の方法を用いることができる。
着、MO−CVD等の物理的蒸着法および化学的蒸着法の任
意の方法を用いることができる。
この蒸着法で用いられる蒸着源は、Biと、Srと、Ca
と、Cuの単体元素および／または化合物によって構成す
ることができる。すなわち、酸素の存在下で、Bi、Sr、
CaおよびCuを蒸着することによって、これら元素の複合
酸化物超電導薄膜が基板上に堆積される。蒸着源におけ
るこれらの元素Bi、Sr、CaおよびCuの原子比は、各元素
の蒸着率、揮発度を考慮して、基板上で所望の超電導複
合酸化物の組成となるように調節する。
と、Cuの単体元素および／または化合物によって構成す
ることができる。すなわち、酸素の存在下で、Bi、Sr、
CaおよびCuを蒸着することによって、これら元素の複合
酸化物超電導薄膜が基板上に堆積される。蒸着源におけ
るこれらの元素Bi、Sr、CaおよびCuの原子比は、各元素
の蒸着率、揮発度を考慮して、基板上で所望の超電導複
合酸化物の組成となるように調節する。
本発明の一実施例では、蒸着源が、Bi、Sr、Caおよび
Cuを含む化合物、例えば、Bi、Sr、CaおよびCuの酸化
物、炭酸塩、フッ化物等の混合粉末、この混合粉末を焼
結した焼結体またはその焼結粉末を蒸着源とする。これ
らの焼結体または混合粉末はスパッタリングのターゲッ
トとして用いることができる。
Cuを含む化合物、例えば、Bi、Sr、CaおよびCuの酸化
物、炭酸塩、フッ化物等の混合粉末、この混合粉末を焼
結した焼結体またはその焼結粉末を蒸着源とする。これ
らの焼結体または混合粉末はスパッタリングのターゲッ
トとして用いることができる。
本発明の他の実施例では、上記元素Bi、Sr、Caおよび
Cuの単体元素および／または化合物、例えばフッ化物
を、Ｋセル、電子ビーム等によって蒸発させることがで
きる。この場合、酸素は蒸着雰囲気に供給することがで
きる。
Cuの単体元素および／または化合物、例えばフッ化物
を、Ｋセル、電子ビーム等によって蒸発させることがで
きる。この場合、酸素は蒸着雰囲気に供給することがで
きる。
一般に、上記酸素の供給は、Bi、Sr、Ca、Cuの酸化
物、炭酸塩、硝酸塩等の形態で蒸着雰囲気に供給する
か、および／または、気体の酸素を蒸着雰囲気に別に供
給することによって行うことができる。
物、炭酸塩、硝酸塩等の形態で蒸着雰囲気に供給する
か、および／または、気体の酸素を蒸着雰囲気に別に供
給することによって行うことができる。
本発明の複合酸化物超電導薄膜は、下記一般式： Bi4（Sr1-x,Cax）mCumOp+y （ここで、ｍ、ｎ、Ｐ、ｘおよびｙは下記範囲を満たす
数である： ６≦ｍ≦10、４≦ｎ≦８、 ｐ＝６＋ｍ＋ｎ、 ０＜ｘ＜１、−２≦ｙ≦＋２） で表される組成を有するのが好ましい。
数である： ６≦ｍ≦10、４≦ｎ≦８、 ｐ＝６＋ｍ＋ｎ、 ０＜ｘ＜１、−２≦ｙ≦＋２） で表される組成を有するのが好ましい。
上記各元素の原子比としては、下記の範囲のいずれか
を選択するのがさらに好ましい： （ｉ） ７≦ｍ≦９、５≦ｎ≦７、 0.4＜ｘ＜0.6 （ii） ６≦ｍ≦７、４≦ｎ≦５、 0.2＜ｘ＜0.4 または、 （iii） ９≦ｍ≦10、７≦ｎ≦８、 0.5＜ｘ＜0.7。
を選択するのがさらに好ましい： （ｉ） ７≦ｍ≦９、５≦ｎ≦７、 0.4＜ｘ＜0.6 （ii） ６≦ｍ≦７、４≦ｎ≦５、 0.2＜ｘ＜0.4 または、 （iii） ９≦ｍ≦10、７≦ｎ≦８、 0.5＜ｘ＜0.7。
本発明の複合酸化物超電導薄膜をスパッタリングで成
膜する場合には、下記の条件でスパッタリングを行うの
が好ましい。
膜する場合には、下記の条件でスパッタリングを行うの
が好ましい。
スパッタリング時の圧力は１×10-2〜１×10-1Torrで
あることが好ましく、スパッタリングガスは、O2のモル
百分率が10〜60％であるArとO2の混合ガスであることが
好ましい。また、成膜時の基板温度は600〜850℃が好ま
しく、ターゲットに印加する高周波電力は、0.064〜1.2
7W/cm2が好ましい。さらに、成膜速度は、0.05〜１Å／
分の範囲が好ましい。
あることが好ましく、スパッタリングガスは、O2のモル
百分率が10〜60％であるArとO2の混合ガスであることが
好ましい。また、成膜時の基板温度は600〜850℃が好ま
しく、ターゲットに印加する高周波電力は、0.064〜1.2
7W/cm2が好ましい。さらに、成膜速度は、0.05〜１Å／
分の範囲が好ましい。
本発明の好ましい態様では、成膜後に酸素雰囲気中で
熱処理を行うが、その熱処理は、室温から１〜５℃／分
の昇温速度で800〜910℃まで加熱し、その温度を10分間
〜100時間維持し、その後１〜５℃／分の降温速度で室
温まで冷却することが好ましい。
熱処理を行うが、その熱処理は、室温から１〜５℃／分
の昇温速度で800〜910℃まで加熱し、その温度を10分間
〜100時間維持し、その後１〜５℃／分の降温速度で室
温まで冷却することが好ましい。
作用 従来、Bi−Sr−Ca−Cu系の複合酸化物超電導薄膜を成
膜する場合には、MgO単結晶基板の｛100｝面上に成膜し
ていた。従来の方法で成膜されたBi−Sr−Ca−Cu系の複
合酸化物超電導体薄膜も100K以上の高いTcを示したが、
Jcは、高くても10,000A/cm2程度であり、実用性が低か
った。
膜する場合には、MgO単結晶基板の｛100｝面上に成膜し
ていた。従来の方法で成膜されたBi−Sr−Ca−Cu系の複
合酸化物超電導体薄膜も100K以上の高いTcを示したが、
Jcは、高くても10,000A/cm2程度であり、実用性が低か
った。
本発明者達は、上記の複合酸化物超電導体薄膜をMgO
単結晶基板の｛110｝面上に成膜することにより、Jcが
大幅に向上することを発見した。
単結晶基板の｛110｝面上に成膜することにより、Jcが
大幅に向上することを発見した。
本発明者達の実験結果によると、Bi−Sr−Ca−Cu系の
複合酸化物超電導体薄膜をMgO単結晶基板の｛110｝面上
に成膜した場合には、MgO単結晶基板の｛100｝面上に成
膜した場合に較べて、析出物の発生が少なくなり、組織
がより均一となる。薄膜中に生じるこれらの析出物は、
電流の流れを阻害する物質で構成されていると考えられ
る。本発明の薄膜の場合には、この析出物がほとんどな
くなることによって、Jcが大幅に向上したものと考えら
れる。
複合酸化物超電導体薄膜をMgO単結晶基板の｛110｝面上
に成膜した場合には、MgO単結晶基板の｛100｝面上に成
膜した場合に較べて、析出物の発生が少なくなり、組織
がより均一となる。薄膜中に生じるこれらの析出物は、
電流の流れを阻害する物質で構成されていると考えられ
る。本発明の薄膜の場合には、この析出物がほとんどな
くなることによって、Jcが大幅に向上したものと考えら
れる。
即に述べたように、本発明超電導薄膜をスパッタリン
グ法で成膜する場合には、スパッタリング時の圧力を１
×10-2〜１×10-1Torrとし、スパッタリングガスを、O2
のモル百分率が10〜60％であるArとO2の混合ガスとし、
また、成膜時の基板温度を600〜850℃とし、ターゲット
に印加する高周波電力を0.064〜1.27W/cm2とするのが好
ましい。また、成膜速度は0.05〜１Å／分の範囲が好ま
しい。これらのスパッタリング条件が上記の範囲を外れ
た場合には、いずれも得られる複合酸化物超電導体薄膜
中の析出物量が増加し、その結果、TcとJcが低下する。
グ法で成膜する場合には、スパッタリング時の圧力を１
×10-2〜１×10-1Torrとし、スパッタリングガスを、O2
のモル百分率が10〜60％であるArとO2の混合ガスとし、
また、成膜時の基板温度を600〜850℃とし、ターゲット
に印加する高周波電力を0.064〜1.27W/cm2とするのが好
ましい。また、成膜速度は0.05〜１Å／分の範囲が好ま
しい。これらのスパッタリング条件が上記の範囲を外れ
た場合には、いずれも得られる複合酸化物超電導体薄膜
中の析出物量が増加し、その結果、TcとJcが低下する。
また、成膜後に酸素雰囲気中で熱処理を行うのが好ま
しいが、この熱処理は、室温から１〜５℃／分の昇温速
度で800〜910℃まで加熱し、その温度を10分間〜100時
間維持し、その後、１〜５℃／分の降温速度で室温まで
冷却するように操作するのが好ましい。この熱処理によ
り、薄膜を構成する複合酸化物超電導薄膜の組織の均一
化が促進されるとともに、複合酸化物結晶中の酸素欠陥
が適正化される。この熱処理も上記の範囲を外れるとそ
の効果が薄れ、甚だしい場合には、却って薄膜の超電導
特性を悪化させる。
しいが、この熱処理は、室温から１〜５℃／分の昇温速
度で800〜910℃まで加熱し、その温度を10分間〜100時
間維持し、その後、１〜５℃／分の降温速度で室温まで
冷却するように操作するのが好ましい。この熱処理によ
り、薄膜を構成する複合酸化物超電導薄膜の組織の均一
化が促進されるとともに、複合酸化物結晶中の酸素欠陥
が適正化される。この熱処理も上記の範囲を外れるとそ
の効果が薄れ、甚だしい場合には、却って薄膜の超電導
特性を悪化させる。
本発明の超電導薄膜の成膜を単一ターゲットを用いて
RFスパッタリング法によって行う場合には、ターゲット
として、下記組成： Bi4（Sr1-x,Cax）mCumOp+y （ここで、ｍ、ｎ、Ｐ、ｘおよびｙは下記範囲を満たす
数である： ４≦ｍ≦８、２≦ｎ≦６、 ｐ＝６＋ｍ＋ｎ、 ０＜ｘ＜１、−２≦ｙ≦＋２） を有する複合酸化物、特に、複合酸化物焼結体またはそ
の焼結粉末を用いるのが好ましい。これはスパッタリン
グ法の場合には、ターゲット組成と得られる薄膜の組成
とが一般に一致しないためであり、前記の式： Bi4（Sr1-x,Cax）mCumOp+y （ここで、ｍ、ｎ、Ｐ、ｘおよびｙは下記範囲を満たす
数である： ６≦ｍ≦10、４≦ｎ≦８、 ｐ＝６＋ｍ＋ｎ、 ０＜ｘ＜１、−２≦ｙ≦＋２） で表される組成の複合酸化物超電導薄膜を得るために
は、前者の組成範囲のターゲットを用いる必要がある。
RFスパッタリング法によって行う場合には、ターゲット
として、下記組成： Bi4（Sr1-x,Cax）mCumOp+y （ここで、ｍ、ｎ、Ｐ、ｘおよびｙは下記範囲を満たす
数である： ４≦ｍ≦８、２≦ｎ≦６、 ｐ＝６＋ｍ＋ｎ、 ０＜ｘ＜１、−２≦ｙ≦＋２） を有する複合酸化物、特に、複合酸化物焼結体またはそ
の焼結粉末を用いるのが好ましい。これはスパッタリン
グ法の場合には、ターゲット組成と得られる薄膜の組成
とが一般に一致しないためであり、前記の式： Bi4（Sr1-x,Cax）mCumOp+y （ここで、ｍ、ｎ、Ｐ、ｘおよびｙは下記範囲を満たす
数である： ６≦ｍ≦10、４≦ｎ≦８、 ｐ＝６＋ｍ＋ｎ、 ０＜ｘ＜１、−２≦ｙ≦＋２） で表される組成の複合酸化物超電導薄膜を得るために
は、前者の組成範囲のターゲットを用いる必要がある。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明の技
術的範囲はこれらの実施例に何等制限されるものではな
い。
術的範囲はこれらの実施例に何等制限されるものではな
い。
実施例１ 本発明の方法に基づいて、RFマグネトロンスパッタリ
ング法で、Bi−Sr−Ca−Cu系複合酸化物超電導体薄膜を
作製した。
ング法で、Bi−Sr−Ca−Cu系複合酸化物超電導体薄膜を
作製した。
ターゲットとして、市販のBi2O3粉末、SrCO3粉末、Ca
CO3粉末、CuO粉末をBiと、Srと、Caと、Cuとの原子比B
i:Sr:Ca:Cuが2.6:2.0:2.0:3.0となるように混合した混
合粉末を820℃で８時間焼結して得たBi−Sr−Ca−Cu−
Ｏ複合酸化物を用いた。
CO3粉末、CuO粉末をBiと、Srと、Caと、Cuとの原子比B
i:Sr:Ca:Cuが2.6:2.0:2.0:3.0となるように混合した混
合粉末を820℃で８時間焼結して得たBi−Sr−Ca−Cu−
Ｏ複合酸化物を用いた。
他の成膜条件は下記の通りである： 基板 :MgO単結晶｛110｝面 スパッタリングガス:ArとO2の混合気体 O2/（Ar＋O2） 0.2（体積比） スパッタリング圧力:2×10-2Torr 基板温度 :750℃ 高周波電力 :50W（0.64W/cm2） 薄膜の厚さが4,000Åとなるまで成膜した後、酸素気
流中で熱処理を行った。この熱処理は、室温から昇温速
度３℃／分で890℃まで加熱し、その温度を１時間維持
した後、３℃／分の降温速度で室温まで冷却した。
流中で熱処理を行った。この熱処理は、室温から昇温速
度３℃／分で890℃まで加熱し、その温度を１時間維持
した後、３℃／分の降温速度で室温まで冷却した。
得られた薄膜の組成は、Bi:Sr:Ca:Cuの原子比が2:2:
2:3であった。
2:3であった。
比較例として、MgO単結晶基板の成膜面を｛100｝面に
代えた以外は、上記実施例と同一ターゲット且つ同一条
件で比較例の複合酸化物超電導体薄膜を作製した。
代えた以外は、上記実施例と同一ターゲット且つ同一条
件で比較例の複合酸化物超電導体薄膜を作製した。
両方の複合酸化物超電導体薄膜の超電導臨界温度およ
び超電導臨界電流密度を測定し、また、走査型電子顕微
鏡で薄膜の表面を観察した。
び超電導臨界電流密度を測定し、また、走査型電子顕微
鏡で薄膜の表面を観察した。
本発明の方法で成膜した複合酸化物超電導体薄膜の超
電導臨界温度および超電導臨界電流密度の測定結果を第
１図（ａ）および（ｂ）のグラフに示す。
電導臨界温度および超電導臨界電流密度の測定結果を第
１図（ａ）および（ｂ）のグラフに示す。
また、本発明で成膜した複合酸化物超電導体薄膜と、
比較例の薄膜の超電導臨界温度（超電導状態が始まる温
度Tcoおよび完全な超電導状態になる温度Tci）および77
Kにおける超電導臨界電流密度は表１に示してある。
比較例の薄膜の超電導臨界温度（超電導状態が始まる温
度Tcoおよび完全な超電導状態になる温度Tci）および77
Kにおける超電導臨界電流密度は表１に示してある。
実施例２ 実施例１と同じ操作を繰り返したが、ターゲットの原
子比Bi:Sr:Ca:Cuを2.6:2.0:1.0:2.0とした。
子比Bi:Sr:Ca:Cuを2.6:2.0:1.0:2.0とした。
得られた薄膜の原子比Bi:Sr:Ca:Cuは2:2:1:2であっ
た。
た。
実施例と比較例の薄膜の特性を実施例１と同じ方法で
測定した。結果は表１にまとめて示してある。
測定した。結果は表１にまとめて示してある。
実施例３ 本発明の方法に基づいて、同時真空蒸着法で、Bi−Sr
−Ca−Cu系複合酸化物超電導体薄膜を作製した。
−Ca−Cu系複合酸化物超電導体薄膜を作製した。
蒸着源としては、市販の金属Bi、金属Ca、金属Cuおよ
びSrF2を用い、金属Bi、金属Caおよび金属CuはＫセルを
用いて、また、SrF2は電子銃を用いてそれぞれ蒸発させ
た。その他の成膜条件は下記の通りである： 基板 :MgO単結晶｛110｝面 酸素分圧:2×10-6Torr 基板温度:750℃ 成膜速度:5Å／秒 薄膜の厚さが4,000Åとなるまで成膜した後、酸素気
流中で熱処理を行った。この熱処理は、室温から昇温速
度３℃／分で890℃まで加熱し、その温度を１時間維持
した後、３℃／分の降温速度で室温まで冷却した。
びSrF2を用い、金属Bi、金属Caおよび金属CuはＫセルを
用いて、また、SrF2は電子銃を用いてそれぞれ蒸発させ
た。その他の成膜条件は下記の通りである： 基板 :MgO単結晶｛110｝面 酸素分圧:2×10-6Torr 基板温度:750℃ 成膜速度:5Å／秒 薄膜の厚さが4,000Åとなるまで成膜した後、酸素気
流中で熱処理を行った。この熱処理は、室温から昇温速
度３℃／分で890℃まで加熱し、その温度を１時間維持
した後、３℃／分の降温速度で室温まで冷却した。
得られた薄膜の組成は、Bi:Sr:Ca:Cuの原子比が2:2:
2:3であった。
2:3であった。
比較例として、MgO単結晶基板の成膜面を｛100｝面に
代えた以外は、上記実施例と同一蒸着源且つ同一条件で
比較例の複合酸化物超電導体薄膜を作製した。
代えた以外は、上記実施例と同一蒸着源且つ同一条件で
比較例の複合酸化物超電導体薄膜を作製した。
実施例と比較例の薄膜の特性を実施例１と同じ方法で
測定した。結果は表１にまとめて示してある。
測定した。結果は表１にまとめて示してある。
実施例４ 実施例３と同じ操作を繰り返したが、蒸発手段をコン
トロールして、CaとCuの蒸発量を減少させて、得られた
薄膜での原子比Bi:Sr:Ca:Cuが、2:2:1:2となるようにし
た。
トロールして、CaとCuの蒸発量を減少させて、得られた
薄膜での原子比Bi:Sr:Ca:Cuが、2:2:1:2となるようにし
た。
実施例と比較例の薄膜の特性を実施例１と同じ方法で
測定した。結果は表１にまとめて示してある。
測定した。結果は表１にまとめて示してある。
第１図（ａ）は、本発明の実施例１で得られたBi−Sr−
Ca−Cu系複合酸化物超電導薄膜の抵抗率の温度依存性を
示すグラフであり、 第１図（ｂ）は、本発明の実施例１で得られたBi−Sr−
Ca−Cu系複合酸化物超電導体薄膜の超電導臨界電流密度
の温度依存性を示すグラフである。
Ca−Cu系複合酸化物超電導薄膜の抵抗率の温度依存性を
示すグラフであり、 第１図（ｂ）は、本発明の実施例１で得られたBi−Sr−
Ca−Cu系複合酸化物超電導体薄膜の超電導臨界電流密度
の温度依存性を示すグラフである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 39/24 ＺＡＡ Ｈ０１Ｌ 39/24 ＺＡＡＣ (72)発明者 糸▲崎▼ 秀夫 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 矢津 修示 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C01G 1/00 ZAA C30B 29/22 501
Claims (2)
- 【請求項１】基板と、この基板上に形成されたBiを含む
複合酸化物超電導材料からなる超電導薄膜とによって構
成される超電導体において、 上記超電導薄膜が酸化マグネシウム（MgO）単結晶基板
の｛110｝面上に形成されていることを特徴とする超電
導体。 - 【請求項２】Biを含む複合酸化物超電導材料からなる超
電導薄膜を蒸着法によって基板上に成膜する方法におい
て、 上記超電導薄膜を酸化マグネシウム（MgO）単結晶基板
の｛110｝面上に堆積させることを特徴とする方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1154253A JP2778119B2 (ja) | 1988-06-17 | 1989-06-16 | 複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-149414 | 1988-06-17 | ||
| JP14941488 | 1988-06-17 | ||
| JP1154253A JP2778119B2 (ja) | 1988-06-17 | 1989-06-16 | 複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0297403A JPH0297403A (ja) | 1990-04-10 |
| JP2778119B2 true JP2778119B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=26479315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1154253A Expired - Fee Related JP2778119B2 (ja) | 1988-06-17 | 1989-06-16 | 複合酸化物超電導薄膜と、その成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2778119B2 (ja) |
-
1989
- 1989-06-16 JP JP1154253A patent/JP2778119B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0297403A (ja) | 1990-04-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |