JP2853164B2 - 酸化物超電導膜の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導膜の製造方法Info
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- JP2853164B2 JP2853164B2 JP1132970A JP13297089A JP2853164B2 JP 2853164 B2 JP2853164 B2 JP 2853164B2 JP 1132970 A JP1132970 A JP 1132970A JP 13297089 A JP13297089 A JP 13297089A JP 2853164 B2 JP2853164 B2 JP 2853164B2
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- oxide superconducting
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- Y02E40/642—
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、酸化物超電導膜の製造方法に関するもの
で、特に、レーザ蒸着法を用いる酸化物超電導膜の製造
方法に関するものである。
で、特に、レーザ蒸着法を用いる酸化物超電導膜の製造
方法に関するものである。
［従来の技術］ 酸化物超電導物質を導体材料として使用可能とするた
めの一手段として、酸化物超電導膜を基材上に形成した
状態とすることが行なわれている。このような基材上へ
の酸化物超電導膜の形成には種々の方法が提案されてい
るが、それらの方法のうち、酸化物超電導膜に対して臨
界電流密度の高い値が得られているのは、気相法による
もので、この気相法には、スパッタ、真空蒸着、レーザ
を用いる蒸着、CVD、等の方法がある。このうち、レー
ザを用いる蒸着法、すなわちレーザ蒸着法は、成膜速度
が速いという利点を有するとともに、圧力の高い雰囲気
で膜形成を行なうことができるので、特に臨界電流密度
の高い酸化物超電導膜の製造に適している。
めの一手段として、酸化物超電導膜を基材上に形成した
状態とすることが行なわれている。このような基材上へ
の酸化物超電導膜の形成には種々の方法が提案されてい
るが、それらの方法のうち、酸化物超電導膜に対して臨
界電流密度の高い値が得られているのは、気相法による
もので、この気相法には、スパッタ、真空蒸着、レーザ
を用いる蒸着、CVD、等の方法がある。このうち、レー
ザを用いる蒸着法、すなわちレーザ蒸着法は、成膜速度
が速いという利点を有するとともに、圧力の高い雰囲気
で膜形成を行なうことができるので、特に臨界電流密度
の高い酸化物超電導膜の製造に適している。
さらに、レーザ蒸着法の中でも、これを酸化物超電導
膜の製造に適用したとき、得られた酸化物超電導膜が優
れた超電導特性を示すのは、特にエキシマレーザを用い
た場合である。現に、エキシマレーザを用いる方法によ
って、臨界電流密度の高い酸化物超電導膜の作製に成功
している。
膜の製造に適用したとき、得られた酸化物超電導膜が優
れた超電導特性を示すのは、特にエキシマレーザを用い
た場合である。現に、エキシマレーザを用いる方法によ
って、臨界電流密度の高い酸化物超電導膜の作製に成功
している。
［発明が解決しようとする課題］ 従来、エキシマレーザを用いる酸化物超電導膜の形成
においては、レーザビームは、球面レンズを通し、ター
ゲット上でスポット状になるように照射されていた。す
なわち、レーザビームは、ターゲット上の極めて限られ
た領域にしか照射されなかった。その結果、ターゲット
から与えられる蒸着粒子の飛散範囲は限られており、タ
ーゲットに対向して配置される基材上において、膜厚の
点のみならず特性の点においても均一に得られる酸化物
超電導膜の面積は、小さく限られていた。
においては、レーザビームは、球面レンズを通し、ター
ゲット上でスポット状になるように照射されていた。す
なわち、レーザビームは、ターゲット上の極めて限られ
た領域にしか照射されなかった。その結果、ターゲット
から与えられる蒸着粒子の飛散範囲は限られており、タ
ーゲットに対向して配置される基材上において、膜厚の
点のみならず特性の点においても均一に得られる酸化物
超電導膜の面積は、小さく限られていた。
そこで、この発明は、基材上の比較的大きな面積の領
域にわたって、膜厚の点のみならず特性の点においても
均一な酸化物超電導膜を形成することを可能にする、酸
化物超電導膜の製造方法を提供しようとするものであ
る。
域にわたって、膜厚の点のみならず特性の点においても
均一な酸化物超電導膜を形成することを可能にする、酸
化物超電導膜の製造方法を提供しようとするものであ
る。
［課題を解決するための手段］ この発明は、まず、集光レンズを介してエキシマレー
ザビームをターゲットに照射し、ターゲットより飛散し
た原子および／または分子を基材上に堆積させるレーザ
蒸着法を用いる、酸化物超電導膜の製造方法に向けられ
るものである。そして、上述した技術的課題を解決する
ため、前記エキシマレーザビームを通過させている前記
集光レンズを移動させることが特徴である。
ザビームをターゲットに照射し、ターゲットより飛散し
た原子および／または分子を基材上に堆積させるレーザ
蒸着法を用いる、酸化物超電導膜の製造方法に向けられ
るものである。そして、上述した技術的課題を解決する
ため、前記エキシマレーザビームを通過させている前記
集光レンズを移動させることが特徴である。
この発明では、基材として、長尺の可撓性基材が有利
に用いられる。このような可撓性基材は、たとえば、安
定化ジルコニア、アルミナ、イットリア、シリカもしく
はチタニアのセラミックス、または、白金、金、銀、ア
ルミニウム、ニッケル、ハステロイ、インコネル、イン
コロイもしくはステンレス鋼の金属材料から構成され
る。
に用いられる。このような可撓性基材は、たとえば、安
定化ジルコニア、アルミナ、イットリア、シリカもしく
はチタニアのセラミックス、または、白金、金、銀、ア
ルミニウム、ニッケル、ハステロイ、インコネル、イン
コロイもしくはステンレス鋼の金属材料から構成され
る。
［発明の作用および効果］ この発明において、レーザビーム照射中に、集光レン
ズを移動させると、ターゲット上に形成されているレー
ザビームの集光点が移動される。そのため、蒸着粒子を
気相中に飛散させるターゲット上での面積が大きくな
る。したがって、基材上において、膜厚の点のみならず
特性の点においても均一に堆積する酸化物超電導膜の面
積を大きくすることができる。
ズを移動させると、ターゲット上に形成されているレー
ザビームの集光点が移動される。そのため、蒸着粒子を
気相中に飛散させるターゲット上での面積が大きくな
る。したがって、基材上において、膜厚の点のみならず
特性の点においても均一に堆積する酸化物超電導膜の面
積を大きくすることができる。
それゆえに、この発明の、比較的広い面積にわたって
酸化物超電導膜を形成するとき、または、長尺の基材上
に酸化物超電導膜を形成するとき、有利に適用されるこ
とができる。
酸化物超電導膜を形成するとき、または、長尺の基材上
に酸化物超電導膜を形成するとき、有利に適用されるこ
とができる。
この発明において、基材として、長尺の可撓性基材を
用いると、たとえば、超電導コイル、超電導ケーブル等
に使用される酸化物超電導線材を得ることができる。
用いると、たとえば、超電導コイル、超電導ケーブル等
に使用される酸化物超電導線材を得ることができる。
［実施例］ 第１図には、この発明の一実施例を実施している状態
が図解的に示されている。
が図解的に示されている。
エキシマレーザビーム１は、球面レンズ２を通すこと
により、たとえば第１図（ｂ）に示すように、ターゲッ
ト３の中心４に集光されている。このとき、第２図に示
すように、ターゲット３上には、スポット状の照射部分
5bが与えられている。
により、たとえば第１図（ｂ）に示すように、ターゲッ
ト３の中心４に集光されている。このとき、第２図に示
すように、ターゲット３上には、スポット状の照射部分
5bが与えられている。
上述したようなレーザビーム１の照射中に、レンズ２
に対して、たとえば平行移動運動が与えられる。矢印ａ
で示す方向にレンズ２が平行移動されると、第１図
（ａ）状態となり、レンズ２を介して与えられるレーザ
ビーム１の照射部分5aは、ターゲット３の中心４から左
側にずれる。逆に、矢印ｂ方向にレンズ２が移動される
と、第１図（ｃ）に示すように、レンズ２を介して与え
られるレーザビーム１の照射部分5cは、ターゲット３の
中心４から右側にずれる。したがって、レンズ２を上述
のように移動させることにより、第３図に示すように、
ターゲット３上での照射部分５は、その面積を増加させ
ることができる。
に対して、たとえば平行移動運動が与えられる。矢印ａ
で示す方向にレンズ２が平行移動されると、第１図
（ａ）状態となり、レンズ２を介して与えられるレーザ
ビーム１の照射部分5aは、ターゲット３の中心４から左
側にずれる。逆に、矢印ｂ方向にレンズ２が移動される
と、第１図（ｃ）に示すように、レンズ２を介して与え
られるレーザビーム１の照射部分5cは、ターゲット３の
中心４から右側にずれる。したがって、レンズ２を上述
のように移動させることにより、第３図に示すように、
ターゲット３上での照射部分５は、その面積を増加させ
ることができる。
以下に、この発明に従って実施されたより具体的な実
施例を説明し、続いて比較例について説明する。
施例を説明し、続いて比較例について説明する。
実施例 エキシマレーザを用いて、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系酸化物超
電導膜の形成を行なった。第４図に示すように、レーザ
源（図示せず）から放出されたレーザビーム10を、球面
レンズ11を通して、ターゲット12上に照射した。このと
き、球面レンズ11として、直径60mmのものを用い、この
球面レンズ11に入射されるレーザビーム10の幅を30mmと
した。また、球面レンズ11を通過したレーザビーム10
は、或る時点において、ターゲット12の中心13に集光さ
れるが、このときの球面レンズ11と中心13との距離を30
0mmとした。また、ターゲット12へのレーザビーム10の
入射角θは、45度とした。また、球面レンズ11は、第５
図に示すように、矢印ａおよびその逆の矢印ｂで示すよ
うに、平行往復移動させた。また、ターゲット12の真上
には、30mmの距離を隔てて、第４図には図示しないが、
第６図に平面形状を示したような、10×50mm、厚み0.2m
mの可撓性イットリア安定化ジルコニア（YSZ）からなる
基材14を配置した。
電導膜の形成を行なった。第４図に示すように、レーザ
源（図示せず）から放出されたレーザビーム10を、球面
レンズ11を通して、ターゲット12上に照射した。このと
き、球面レンズ11として、直径60mmのものを用い、この
球面レンズ11に入射されるレーザビーム10の幅を30mmと
した。また、球面レンズ11を通過したレーザビーム10
は、或る時点において、ターゲット12の中心13に集光さ
れるが、このときの球面レンズ11と中心13との距離を30
0mmとした。また、ターゲット12へのレーザビーム10の
入射角θは、45度とした。また、球面レンズ11は、第５
図に示すように、矢印ａおよびその逆の矢印ｂで示すよ
うに、平行往復移動させた。また、ターゲット12の真上
には、30mmの距離を隔てて、第４図には図示しないが、
第６図に平面形状を示したような、10×50mm、厚み0.2m
mの可撓性イットリア安定化ジルコニア（YSZ）からなる
基材14を配置した。
このような装置において、以下の第１表に示す成膜条
件で、基材14上にＹ−Ba−Cu−Ｏ系酸化物超電導膜を堆
積させた。
件で、基材14上にＹ−Ba−Cu−Ｏ系酸化物超電導膜を堆
積させた。
上述の成膜操作の間、球面レンズ11から第５図に示す
ように移動されたとき、このような移動により、ターゲ
ット12においては、第７図に示すように、中心13（第４
図）に対応するＸ点からそれぞれ15mm離れたＹ点、Ｚ点
の間でレーザビーム10の集光点が移動し、それによっ
て、ターゲット12上では、長手の照射部分15が形成され
た。
ように移動されたとき、このような移動により、ターゲ
ット12においては、第７図に示すように、中心13（第４
図）に対応するＸ点からそれぞれ15mm離れたＹ点、Ｚ点
の間でレーザビーム10の集光点が移動し、それによっ
て、ターゲット12上では、長手の照射部分15が形成され
た。
成膜後、酸素雰囲気中において、400℃で１時間の熱
処理を行なった。基材14上に堆積した酸化物超電導膜の
均一性を調べるため、第６図に示すように、基材14を、
A,B,C,D,Eの各領域に５分割し、それぞれの臨界温度
［Ｋ］を測定したところ、以下の第２表における実施例
の欄に示すような結果が得られた。
処理を行なった。基材14上に堆積した酸化物超電導膜の
均一性を調べるため、第６図に示すように、基材14を、
A,B,C,D,Eの各領域に５分割し、それぞれの臨界温度
［Ｋ］を測定したところ、以下の第２表における実施例
の欄に示すような結果が得られた。
比較例 第５図に示したような球面レンズ11の移動を行なわな
いことを除いて、上記実施例と同様の条件で成膜を行な
い、同様の条件で熱処理を行なった。得られた基材14上
での酸化物超電導膜の臨界温度を、上記実施例と同様の
方法により測定した。その結果が、上記した第２表にお
ける比較例の欄に示されている。
いことを除いて、上記実施例と同様の条件で成膜を行な
い、同様の条件で熱処理を行なった。得られた基材14上
での酸化物超電導膜の臨界温度を、上記実施例と同様の
方法により測定した。その結果が、上記した第２表にお
ける比較例の欄に示されている。
このような第２表における実施例と比較例との比較か
らわかるように、この発明によれば、広い面積にわたっ
て、均一な超電導特性を有する酸化物超電導膜が得られ
ている。
らわかるように、この発明によれば、広い面積にわたっ
て、均一な超電導特性を有する酸化物超電導膜が得られ
ている。
第１図は、この発明の一実施例を実施している状態を示
す図解図である。第２図は、第１図（ｂ）状態における
ターゲット３上での照射部分5bを示す平面図である。第
３図は、第１図に示した球面レンズ２の移動によって得
られたターゲット３上での照射部分５を示す平面図であ
る。第４図は、実施例および比較例において用いた装置
の光学系を示す説明図である。第５図は、実施例におい
て適用された球面レンズ11の移動を示す説明図である。
第６図は、実施例および比較例において用いた基材を示
す平面図である。第７図は、実施例においてターゲット
12上に形成された照射部分15を示す平面図である。 図において、1,10は、レーザビーム、2,11はレンズ、3,
12はターゲット、5,5a,5b,5c,15は照射部分、14は基材
である。
す図解図である。第２図は、第１図（ｂ）状態における
ターゲット３上での照射部分5bを示す平面図である。第
３図は、第１図に示した球面レンズ２の移動によって得
られたターゲット３上での照射部分５を示す平面図であ
る。第４図は、実施例および比較例において用いた装置
の光学系を示す説明図である。第５図は、実施例におい
て適用された球面レンズ11の移動を示す説明図である。
第６図は、実施例および比較例において用いた基材を示
す平面図である。第７図は、実施例においてターゲット
12上に形成された照射部分15を示す平面図である。 図において、1,10は、レーザビーム、2,11はレンズ、3,
12はターゲット、5,5a,5b,5c,15は照射部分、14は基材
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C01G 1/00 - 57/00 C23C 14/06 - 14/08 H01L 39/00 - 39/24
Claims (3)
- 【請求項１】集光レンズを介してエキシマレーザビーム
をターゲットに照射し、ターゲットより飛散した原子お
よび／または分子を基材上に堆積させるレーザ蒸着法を
用いるとともに、 前記エキシマレーザビームを通過させている前記集光レ
ンズを移動させることにより、前記ターゲット上に形成
されているレーザビームの集光点を移動させることを特
徴とする、酸化物超電導膜の製造方法。 - 【請求項２】前記基材として長尺の可撓性基材が用いら
れる、請求項１記載の酸化物超電導膜の製造方法。 - 【請求項３】前記可撓性基材は、安定化ジルコニア、ア
ルミナ、イットリア、シリカもしくはチタニアのセラミ
ックス、または、白金、金、銀、アルミニウム、ニッケ
ル、ハステロイ、インコネル、インコロイもしくはステ
ンレス鋼の金属材料から構成される、請求項２記載の酸
化物超電導膜の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1132970A JP2853164B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | 酸化物超電導膜の製造方法 |
| CA002016354A CA2016354C (en) | 1989-05-19 | 1990-05-09 | Method of fabricating oxide superconducting film |
| DE69012422T DE69012422T2 (de) | 1989-05-19 | 1990-05-18 | Methode zur Herstellung eines Oxydsupraleiterfilms. |
| EP90109502A EP0398375B1 (en) | 1989-05-19 | 1990-05-18 | Method of fabricating oxide superconducting film |
| US07/739,783 US5534489A (en) | 1989-05-19 | 1991-07-31 | Method of fabricating oxide superconducting films by laser deposition |
| US08/131,273 US5447910A (en) | 1989-05-19 | 1993-10-04 | Method of fabricating oxide superconducting films by laser deposition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1132970A JP2853164B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | 酸化物超電導膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02311305A JPH02311305A (ja) | 1990-12-26 |
| JP2853164B2 true JP2853164B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=15093756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1132970A Expired - Fee Related JP2853164B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-26 | 酸化物超電導膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2853164B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010121204A (ja) * | 2008-10-22 | 2010-06-03 | Fujikura Ltd | 成膜方法及び成膜装置 |
-
1989
- 1989-05-26 JP JP1132970A patent/JP2853164B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02311305A (ja) | 1990-12-26 |
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