JP3017886B2 - 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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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザアブレーショ
ン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。
ン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。
【０００２】
【従来の技術】近年、レーザアブレーション法による酸
化物超電導膜の形成は、高品質の膜を高速成膜できる点
で注目を集めている。
化物超電導膜の形成は、高品質の膜を高速成膜できる点
で注目を集めている。
【０００３】このレーザアブレーション法による成膜に
際して、従来、たとえば図１に示すような酸化物超電導
膜製造装置を用いている。図１を参照して、レーザ発振
装置１より発振されたレーザ光が、レーザ入射窓２を通
して薄膜形成炉３内に設けられたターゲット４に照射さ
れると、レーザ光の照射部分においてアブレーションが
生じる。このアブレーションにより、ターゲット４を構
成する物質の粒子が原子および分子の状態で飛散する。
飛散した粒子５は、ターゲット４と対向するように薄膜
形成炉３内に配置された基板６に堆積する。このように
して、基板６上に、ターゲット４を構成する物質からな
る薄膜が形成される。
際して、従来、たとえば図１に示すような酸化物超電導
膜製造装置を用いている。図１を参照して、レーザ発振
装置１より発振されたレーザ光が、レーザ入射窓２を通
して薄膜形成炉３内に設けられたターゲット４に照射さ
れると、レーザ光の照射部分においてアブレーションが
生じる。このアブレーションにより、ターゲット４を構
成する物質の粒子が原子および分子の状態で飛散する。
飛散した粒子５は、ターゲット４と対向するように薄膜
形成炉３内に配置された基板６に堆積する。このように
して、基板６上に、ターゲット４を構成する物質からな
る薄膜が形成される。
【０００４】一方、このレーザアブレーション法を用い
て、金属基板上に酸化物超電導膜を形成する際、金属基
板上に直接超電導膜を形成すると、金属成分が超電導層
に拡散し、優れた超電導特性をもつ薄膜が得られない。
そこで、この拡散を防止するために、基板と超電導層の
間に中間層が形成される。すなわち、中間層成分を含む
ターゲットを用いてレーザアブレーション法により、ま
ず金属基板上に中間層を形成し、次に、酸化物超電導体
の成分を含むターゲットを用いて同様にレーザアブレー
ション法により、中間層上に酸化物超電導膜を形成する
方法が用いられている。
て、金属基板上に酸化物超電導膜を形成する際、金属基
板上に直接超電導膜を形成すると、金属成分が超電導層
に拡散し、優れた超電導特性をもつ薄膜が得られない。
そこで、この拡散を防止するために、基板と超電導層の
間に中間層が形成される。すなわち、中間層成分を含む
ターゲットを用いてレーザアブレーション法により、ま
ず金属基板上に中間層を形成し、次に、酸化物超電導体
の成分を含むターゲットを用いて同様にレーザアブレー
ション法により、中間層上に酸化物超電導膜を形成する
方法が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような方法によっ
て酸化物超電導膜を形成する場合、中間層の表面粗さ
（Ｒａ）が大きいと、高品質の酸化物超電導膜を得るこ
とができない。
て酸化物超電導膜を形成する場合、中間層の表面粗さ
（Ｒａ）が大きいと、高品質の酸化物超電導膜を得るこ
とができない。
【０００６】それゆえに、この発明の目的は、中間層の
表面粗さを小さくすることにより、優れた特性の酸化物
超電導膜を得ることができる、レーザアブレーション法
を用いる酸化物超電導膜の製造方法を提供することにあ
る。
表面粗さを小さくすることにより、優れた特性の酸化物
超電導膜を得ることができる、レーザアブレーション法
を用いる酸化物超電導膜の製造方法を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の製造方法は、
レーザアブレーション法を用いる酸化物超電導膜製造方
法であり、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）また
はＭｇＯ（酸化マグネシウム）をターゲットとして用
い、１０ｍＴｏｒｒ以下の酸素雰囲気下で基板上に中間
層を形成するステップと、中間層上に酸化物超電導膜を
形成するステップとを備えている。
レーザアブレーション法を用いる酸化物超電導膜製造方
法であり、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）また
はＭｇＯ（酸化マグネシウム）をターゲットとして用
い、１０ｍＴｏｒｒ以下の酸素雰囲気下で基板上に中間
層を形成するステップと、中間層上に酸化物超電導膜を
形成するステップとを備えている。
【０００８】
【作用】この発明において、基板上に中間層を形成する
際、１０ｍＴｏｒｒ以下の酸素雰囲気下で成膜すること
により、飛散粒子の平均自由工程が長くなり大きな粒子
に成長するまでに堆積するから、結晶性に優れた表面粗
さの小さい中間層が得られる。このように表面粗さの小
さい中間層上に酸化物超電導層を成膜すると、膜厚平均
化効果、膜面平滑化効果および配向性向上効果により、
超電導特性に優れた酸化物超電導膜を製造することがで
きる。
際、１０ｍＴｏｒｒ以下の酸素雰囲気下で成膜すること
により、飛散粒子の平均自由工程が長くなり大きな粒子
に成長するまでに堆積するから、結晶性に優れた表面粗
さの小さい中間層が得られる。このように表面粗さの小
さい中間層上に酸化物超電導層を成膜すると、膜厚平均
化効果、膜面平滑化効果および配向性向上効果により、
超電導特性に優れた酸化物超電導膜を製造することがで
きる。
【０００９】
実施例１ 基板にハステロイＣ−２７６、中間層物質としてＹＳＺ
（イットリア安定化ジルコニア）、酸化物超電導体とし
てＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯY を用いて、レーザアブレーショ
ンにより、酸化物超電導膜を形成した。
（イットリア安定化ジルコニア）、酸化物超電導体とし
てＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯY を用いて、レーザアブレーショ
ンにより、酸化物超電導膜を形成した。
【００１０】まず、基板としてハステロイＣ−２７６，
ターゲットとしてＹＳＺ焼結体、レーザとしてＫｒＦを
励起ガスに用いた波長２４８ｎｍのエキシマレーザを用
いて、レーザアブレーションにより、基板上にＹＳＺ中
間層を形成した。このときの成膜雰囲気は、酸素ガス圧
０．０１ｍＴｏｒｒ以下、２、４、６、８、１０、１２
および１４ｍＴｏｒｒの８通りとした。表１に、このよ
うな条件の下で成膜した、各々のＹＳＺ中間層の表面粗
さ（Ｒａ）を示す。
ターゲットとしてＹＳＺ焼結体、レーザとしてＫｒＦを
励起ガスに用いた波長２４８ｎｍのエキシマレーザを用
いて、レーザアブレーションにより、基板上にＹＳＺ中
間層を形成した。このときの成膜雰囲気は、酸素ガス圧
０．０１ｍＴｏｒｒ以下、２、４、６、８、１０、１２
および１４ｍＴｏｒｒの８通りとした。表１に、このよ
うな条件の下で成膜した、各々のＹＳＺ中間層の表面粗
さ（Ｒａ）を示す。
【００１１】次に、ターゲットとしてＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3
ＯY 焼結体、レーザとして同様にＫｒＦを励起ガスに用
いた波長２４８ｎｍのエキシマレーザを用いて、レーザ
アブレーションにより、各々のＹＳＺ中間層上にＹ1 Ｂ
ａ2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜を形成した。このときの成膜雰
囲気は、すべて酸素ガス圧２００ｍＴｏｒｒとした。表
１に、このような条件の下で成膜した、各々のＹ1 Ｂａ
2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜の臨界電流密度（Ｊｃ）を示す。
ＯY 焼結体、レーザとして同様にＫｒＦを励起ガスに用
いた波長２４８ｎｍのエキシマレーザを用いて、レーザ
アブレーションにより、各々のＹＳＺ中間層上にＹ1 Ｂ
ａ2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜を形成した。このときの成膜雰
囲気は、すべて酸素ガス圧２００ｍＴｏｒｒとした。表
１に、このような条件の下で成膜した、各々のＹ1 Ｂａ
2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜の臨界電流密度（Ｊｃ）を示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１から明らかなように、ＹＳＺ中間層の
成膜雰囲気が酸素ガス圧１０ｍＴｏｒｒ以下の場合、Ｙ
ＳＺ中間層の表面粗さは５００Å以下であり、かつＹ1
Ｂａ 2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜は高い臨界電流密度を有して
いることがわかる。一方、ＹＳＺ中間層の成膜雰囲気が
１０ｍＴｏｒｒを越えると、ＹＳＺ中間層の表面粗さは
５００Åを越え、それに伴いＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯY 超電
導膜の臨界電流密度は急激に低下することがわかる。
成膜雰囲気が酸素ガス圧１０ｍＴｏｒｒ以下の場合、Ｙ
ＳＺ中間層の表面粗さは５００Å以下であり、かつＹ1
Ｂａ 2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜は高い臨界電流密度を有して
いることがわかる。一方、ＹＳＺ中間層の成膜雰囲気が
１０ｍＴｏｒｒを越えると、ＹＳＺ中間層の表面粗さは
５００Åを越え、それに伴いＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯY 超電
導膜の臨界電流密度は急激に低下することがわかる。
【００１４】実施例２ 基板にインコネルＸ−７５０、中間層物質としてＭｇＯ
（酸化マグネシウム）、酸化物超電導体としてＢｉ2 Ｓ
ｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 ＯX を用いて、レーザアブレーション
により、酸化物超電導膜を形成した。その他の成膜条件
は、実施例１と同様である。表２に、このような条件の
下で成膜した、各々のＭｇＯ中間層の表面粗さ（Ｒａ）
およびＢｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 ＯX 超電導膜の臨界電
流密度（Ｊｃ）を示す。
（酸化マグネシウム）、酸化物超電導体としてＢｉ2 Ｓ
ｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 ＯX を用いて、レーザアブレーション
により、酸化物超電導膜を形成した。その他の成膜条件
は、実施例１と同様である。表２に、このような条件の
下で成膜した、各々のＭｇＯ中間層の表面粗さ（Ｒａ）
およびＢｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 ＯX 超電導膜の臨界電
流密度（Ｊｃ）を示す。
【００１５】
【表２】
【００１６】表２から明らかなように、実施例１と同様
に、ＭｇＯ中間層の成膜雰囲気が酸素ガス圧１０ｍＴｏ
ｒｒ以下の場合、ＭｇＯ中間層の表面粗さは５００Å以
下であり、かつＢｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 ＯX 超電導膜
は高い臨界電流密度を有していることがわかる。一方、
ＭｇＯ中間層の成膜雰囲気が１０ｍＴｏｒｒを越える
と、ＭｇＯ中間層の表面粗さは５００Åを越え、それに
伴いＢｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2Ｃｕ3 ＯX 超電導膜の臨界電流
密度は急激に低下することがわかる。
に、ＭｇＯ中間層の成膜雰囲気が酸素ガス圧１０ｍＴｏ
ｒｒ以下の場合、ＭｇＯ中間層の表面粗さは５００Å以
下であり、かつＢｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 ＯX 超電導膜
は高い臨界電流密度を有していることがわかる。一方、
ＭｇＯ中間層の成膜雰囲気が１０ｍＴｏｒｒを越える
と、ＭｇＯ中間層の表面粗さは５００Åを越え、それに
伴いＢｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2Ｃｕ3 ＯX 超電導膜の臨界電流
密度は急激に低下することがわかる。
【００１７】上述の実施例１および実施例２において、
ＹＳＺおよびＭｇＯ中間層の成膜中、本発明の付随効果
として、成膜雰囲気が酸素ガス圧１０ｍＴｏｒｒ以下の
場合、レーザアブレーション法の問題点であった『レー
ザ入射窓の汚染によるターゲット上でのレーザパワーの
低減』が発生しないという効果を見いだした。その詳細
な実験結果について、以下の実施例３の中で説明する。
ＹＳＺおよびＭｇＯ中間層の成膜中、本発明の付随効果
として、成膜雰囲気が酸素ガス圧１０ｍＴｏｒｒ以下の
場合、レーザアブレーション法の問題点であった『レー
ザ入射窓の汚染によるターゲット上でのレーザパワーの
低減』が発生しないという効果を見いだした。その詳細
な実験結果について、以下の実施例３の中で説明する。
【００１８】実施例３ 基板にハステロイＣ−２７６、中間層物質としてＹＳ
Ｚ、酸化物超電導体としてＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯY を用い
て、レーザアブレーションにより、長尺の酸化物超電導
膜を形成した。
Ｚ、酸化物超電導体としてＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯY を用い
て、レーザアブレーションにより、長尺の酸化物超電導
膜を形成した。
【００１９】まず、基板として１ｍ長のハステロイＣ−
２７６、ターゲットとしてＹＳＺ焼結体、レーザとして
ＫｒＦを励起ガスに用いた波長２４８ｎｍのエキシマレ
ーザを用いて、レーザアブレーションにより、基板上に
１ｍ長のＹＳＺ中間層を連続成膜した。このときの成膜
雰囲気は、酸素ガス圧１ｍＴｏｒｒとした。
２７６、ターゲットとしてＹＳＺ焼結体、レーザとして
ＫｒＦを励起ガスに用いた波長２４８ｎｍのエキシマレ
ーザを用いて、レーザアブレーションにより、基板上に
１ｍ長のＹＳＺ中間層を連続成膜した。このときの成膜
雰囲気は、酸素ガス圧１ｍＴｏｒｒとした。
【００２０】ＹＳＺ中間層成膜中、ターゲット上でのレ
ーザパワーをモニタするために、レーザがターゲットに
照射されることによって発生するプラズマの発光スペク
トルの経時変化を観察した。レーザパワーが増大する
と、それに伴って飛散する粒子の量も増加し、増加した
粒子の発光も大きくなる。したがって、プラズマの発光
スペクトルの経時変化を観察するという手段を、レーザ
パワーのモニタとして利用することができる。ここで
は、特にジルコニウムの発光の経時変化を観察した。
ーザパワーをモニタするために、レーザがターゲットに
照射されることによって発生するプラズマの発光スペク
トルの経時変化を観察した。レーザパワーが増大する
と、それに伴って飛散する粒子の量も増加し、増加した
粒子の発光も大きくなる。したがって、プラズマの発光
スペクトルの経時変化を観察するという手段を、レーザ
パワーのモニタとして利用することができる。ここで
は、特にジルコニウムの発光の経時変化を観察した。
【００２１】表３に、ＹＳＺ成膜中のジルコニウム発光
強度の経時変化を示す。この発光強度の値は、ジルコニ
ウムの発光強度を、成膜開始直後を１として規格化を行
なったものである。
強度の経時変化を示す。この発光強度の値は、ジルコニ
ウムの発光強度を、成膜開始直後を１として規格化を行
なったものである。
【００２２】
【表３】
【００２３】表３から明らかなように、１ｍＴｏｒｒの
酸素雰囲気下でＹＳＺ中間層を成膜中、ジルコニウムの
発光強度は、長時間にわたり、成膜直後の発光強度を下
回ることなく、常に一定となっていることがわかる。
酸素雰囲気下でＹＳＺ中間層を成膜中、ジルコニウムの
発光強度は、長時間にわたり、成膜直後の発光強度を下
回ることなく、常に一定となっていることがわかる。
【００２４】表４に、このようにして得られたＹＳＺ中
間層の、基板各位置での膜厚および表面粗さを示す。
間層の、基板各位置での膜厚および表面粗さを示す。
【００２５】
【表４】
【００２６】表４から明らかなように、このように１ｍ
Ｔｏｒｒの酸素雰囲気下で成膜されたＹＳＺ中間層は、
基板全長にわたり、膜厚が均一であり、かつ表面粗さも
５００Å以下と小さいことがわかる。
Ｔｏｒｒの酸素雰囲気下で成膜されたＹＳＺ中間層は、
基板全長にわたり、膜厚が均一であり、かつ表面粗さも
５００Å以下と小さいことがわかる。
【００２７】続いて、ターゲットとしてＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ
3 ＯY 焼結体、レーザとして同様に、ＫｒＦを励起ガス
に用いた波長２４８ｎｍのエキシマレーザを用いて、レ
ーザアブレーションにより、ＹＳＺ中間層上にＹ1 Ｂａ
2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜を形成した。このときの成膜雰囲
気は、酸素ガス圧２００ｍＴｏｒｒとした。
3 ＯY 焼結体、レーザとして同様に、ＫｒＦを励起ガス
に用いた波長２４８ｎｍのエキシマレーザを用いて、レ
ーザアブレーションにより、ＹＳＺ中間層上にＹ1 Ｂａ
2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜を形成した。このときの成膜雰囲
気は、酸素ガス圧２００ｍＴｏｒｒとした。
【００２８】表５に、このような条件の下で成膜したＹ
1 Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜の、基板各位置での臨界電
流密度（Ｊｃ）を示す。
1 Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜の、基板各位置での臨界電
流密度（Ｊｃ）を示す。
【００２９】
【表５】
【００３０】表５から明らかなように、大面積テープ基
板上に、高特性で特性均一な酸化物超電導膜を形成する
ことができた。
板上に、高特性で特性均一な酸化物超電導膜を形成する
ことができた。
【００３１】さらに、ＹＳＺ中間層の成膜雰囲気が、酸
素ガス圧５、７、１０および１２ｍＴｏｒｒの４通りの
場合についても、同様の成膜を行なった。
素ガス圧５、７、１０および１２ｍＴｏｒｒの４通りの
場合についても、同様の成膜を行なった。
【００３２】表６は、５ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気下でＹ
ＳＺ中間層を成膜した際の、ＹＳＺ中間層成膜中のジル
コニウム発光強度の経時変化を示す。発光強度の値は同
様に、成膜開始直後を１として規格化したものである。
ＳＺ中間層を成膜した際の、ＹＳＺ中間層成膜中のジル
コニウム発光強度の経時変化を示す。発光強度の値は同
様に、成膜開始直後を１として規格化したものである。
【００３３】
【表６】
【００３４】表６から、５ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気下で
ＹＳＺ中間層を成膜した場合、ジルコニウムの発光強度
は、成膜終盤において低下が見られるものの、１ｍＴｏ
ｒｒの酸素雰囲気下で成膜した場合と同様に、かなり長
時間にわたり一定となっていることがわかる。
ＹＳＺ中間層を成膜した場合、ジルコニウムの発光強度
は、成膜終盤において低下が見られるものの、１ｍＴｏ
ｒｒの酸素雰囲気下で成膜した場合と同様に、かなり長
時間にわたり一定となっていることがわかる。
【００３５】表７は、５ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気下でＹ
ＳＺ中間層を成膜した際の、ＹＳＺ中間層の膜厚および
表面粗さと、このＹＳＺ中間層上に成膜されたＹ1 Ｂａ
2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜の臨界電流密度の長手方向の特性
を示す。
ＳＺ中間層を成膜した際の、ＹＳＺ中間層の膜厚および
表面粗さと、このＹＳＺ中間層上に成膜されたＹ1 Ｂａ
2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜の臨界電流密度の長手方向の特性
を示す。
【００３６】
【表７】
【００３７】表７から、５ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気下で
ＹＳＺ中間層を成膜した場合、ＹＳＺ中間層は、成膜終
盤においてわずかに薄くなる傾向にあるものの、基板全
長にわたって膜厚が均一であり、表面粗さも小さいこと
がわかる。また、このＹＳＺ中間層上に成膜されたＹ1
Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜は、基板全長にわたって高い
臨界電流密度を有していることがわかる。
ＹＳＺ中間層を成膜した場合、ＹＳＺ中間層は、成膜終
盤においてわずかに薄くなる傾向にあるものの、基板全
長にわたって膜厚が均一であり、表面粗さも小さいこと
がわかる。また、このＹＳＺ中間層上に成膜されたＹ1
Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜は、基板全長にわたって高い
臨界電流密度を有していることがわかる。
【００３８】表８は、７ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気下でＹ
ＳＺ中間層を成膜した際の、ＹＳＺ中間層成膜中のジル
コニウム発光強度の経時変化を示す。発光強度の値は同
様に、成膜開始直後を１として規格化したものである。
ＳＺ中間層を成膜した際の、ＹＳＺ中間層成膜中のジル
コニウム発光強度の経時変化を示す。発光強度の値は同
様に、成膜開始直後を１として規格化したものである。
【００３９】
【表８】
【００４０】表８から、７ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気下で
ＹＳＺ中間層を成膜した場合、ジルコニウムの発光強度
は、成膜終盤において低下が見られるものの、１ｍＴｏ
ｒｒの酸素雰囲気下で成膜した場合と同様に、かなり長
時間にわたり一定となっていることがわかる。
ＹＳＺ中間層を成膜した場合、ジルコニウムの発光強度
は、成膜終盤において低下が見られるものの、１ｍＴｏ
ｒｒの酸素雰囲気下で成膜した場合と同様に、かなり長
時間にわたり一定となっていることがわかる。
【００４１】表９は、７ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気下でＹ
ＳＺ中間層を成膜した際の、ＹＳＺ中間層の膜厚および
表面粗さと、このＹＳＺ中間層上に成膜されたＹ1 Ｂａ
2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜の臨界電流密度の長手方向の特性
を示す。
ＳＺ中間層を成膜した際の、ＹＳＺ中間層の膜厚および
表面粗さと、このＹＳＺ中間層上に成膜されたＹ1 Ｂａ
2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜の臨界電流密度の長手方向の特性
を示す。
【００４２】
【表９】
【００４３】表９から、７ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気下で
ＹＳＺ中間層を成膜した場合、ＹＳＺ中間層は、成膜終
盤においてわずかに薄くなる傾向にあるものの、基板全
長にわたって膜厚が均一であり、表面粗さも小さいこと
がわかる。また、このＹＳＺ中間層上に成膜されたＹ1
Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜は、基板全長にわたって高い
臨界電流密度を有していることがわかる。
ＹＳＺ中間層を成膜した場合、ＹＳＺ中間層は、成膜終
盤においてわずかに薄くなる傾向にあるものの、基板全
長にわたって膜厚が均一であり、表面粗さも小さいこと
がわかる。また、このＹＳＺ中間層上に成膜されたＹ1
Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜は、基板全長にわたって高い
臨界電流密度を有していることがわかる。
【００４４】表１０は、１０ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気下
でＹＳＺ中間層を成膜した際の、ＹＳＺ中間層成膜中の
ジルコニウム発光強度の経時変化を示す。発光強度の値
は同様に、成膜開始直後を１として規格化したものであ
る。
でＹＳＺ中間層を成膜した際の、ＹＳＺ中間層成膜中の
ジルコニウム発光強度の経時変化を示す。発光強度の値
は同様に、成膜開始直後を１として規格化したものであ
る。
【００４５】
【表１０】
【００４６】表１０から、１０ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気
下でＹＳＺ中間層を成膜した場合、ジルコニウムの発光
強度は、成膜終盤において低下が見られるものの、１ｍ
Ｔｏｒｒの酸素雰囲気下で成膜した場合と同様に、かな
り長時間にわたり一定となっていることがわかる。
下でＹＳＺ中間層を成膜した場合、ジルコニウムの発光
強度は、成膜終盤において低下が見られるものの、１ｍ
Ｔｏｒｒの酸素雰囲気下で成膜した場合と同様に、かな
り長時間にわたり一定となっていることがわかる。
【００４７】表１１は、１０ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気下
でＹＳＺ中間層を成膜した際の、ＹＳＺ中間層の膜厚お
よび表面粗さと、このＹＳＺ中間層上に成膜されたＹ1
Ｂａ 2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜の臨界電流密度の長手方向の
特性を示す。
でＹＳＺ中間層を成膜した際の、ＹＳＺ中間層の膜厚お
よび表面粗さと、このＹＳＺ中間層上に成膜されたＹ1
Ｂａ 2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜の臨界電流密度の長手方向の
特性を示す。
【００４８】
【表１１】
【００４９】表１１から、１０ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気
下でＹＳＺ中間層を成膜した場合、ＹＳＺ中間層は、成
膜終盤においてわずかに薄くなる傾向にあるものの、基
板全長にわたって膜厚が均一であり、表面粗さも小さい
ことがわかる。また、このＹＳＺ中間層上に成膜された
Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜は、基板全長にわたって
高い臨界電流密度を有していることがわかる。
下でＹＳＺ中間層を成膜した場合、ＹＳＺ中間層は、成
膜終盤においてわずかに薄くなる傾向にあるものの、基
板全長にわたって膜厚が均一であり、表面粗さも小さい
ことがわかる。また、このＹＳＺ中間層上に成膜された
Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜は、基板全長にわたって
高い臨界電流密度を有していることがわかる。
【００５０】表１２は、１２ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気下
でＹＳＺ中間層を成膜した際の、ＹＳＺ中間層成膜中の
ジルコニウム発光強度の経時変化を示す。発光強度の値
は同様に、成膜開始直後を１として規格化したものであ
る。
でＹＳＺ中間層を成膜した際の、ＹＳＺ中間層成膜中の
ジルコニウム発光強度の経時変化を示す。発光強度の値
は同様に、成膜開始直後を１として規格化したものであ
る。
【００５１】
【表１２】
【００５２】表１２から、１２ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気
下でＹＳＺ中間層を成膜した場合、ジルコニウムの発光
強度は、成膜時間の経過につれてどんどん小さくなり、
成膜終了時には検出不能となった。
下でＹＳＺ中間層を成膜した場合、ジルコニウムの発光
強度は、成膜時間の経過につれてどんどん小さくなり、
成膜終了時には検出不能となった。
【００５３】表１３は、１２ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気下
でＹＳＺ中間層を成膜した際の、ＹＳＺ中間層の膜厚お
よび表面粗さと、このＹＳＺ中間層上に成膜されたＹ1
Ｂａ 2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜の臨界電流密度の長手方向の
特性を示す。
でＹＳＺ中間層を成膜した際の、ＹＳＺ中間層の膜厚お
よび表面粗さと、このＹＳＺ中間層上に成膜されたＹ1
Ｂａ 2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜の臨界電流密度の長手方向の
特性を示す。
【００５４】
【表１３】
【００５５】表１３から、１２ｍＴｏｒｒの酸素雰囲気
下でＹＳＺ中間層を成膜した場合、ＹＳＺ中間層の膜厚
は、長手方向にいくにつれて薄くなっている。また、Ｙ
ＳＺ中間層の表面粗さは、部分的に５００Åを越える高
い値となり、このＹＳＺ中間層上に成膜されたＹ1 Ｂａ
2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜の臨界電流密度は、低いことがわ
かる。
下でＹＳＺ中間層を成膜した場合、ＹＳＺ中間層の膜厚
は、長手方向にいくにつれて薄くなっている。また、Ｙ
ＳＺ中間層の表面粗さは、部分的に５００Åを越える高
い値となり、このＹＳＺ中間層上に成膜されたＹ1 Ｂａ
2 Ｃｕ3 ＯY 超電導膜の臨界電流密度は、低いことがわ
かる。
【００５６】実施例３の結果から、長尺の酸化物超電導
膜の製造においても、この発明は適用され、ＹＳＺ中間
層の成膜雰囲気が酸素ガス圧１０ｍＴｏｒｒ以下の場
合、基板全長にわたって、ＹＳＺ中間層の表面粗さは５
００Å以下であり、このＹＳＺ中間層上に成膜されたＹ
1 Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯY 超電導薄膜は、高い臨界電流密度を
有していることが確かめられた。また一方、ＹＳＺ中間
層成膜の際、酸素雰囲気圧が本発明の範囲、すなわち１
０ｍＴｏｒｒ以下であるとき、レーザ入射窓の汚染によ
るターゲット上でのレーザパワーの低減が発生せず、基
板全長にわたってＹＳＺ中間層の膜厚は、均一であるこ
とがわかった。これは、成膜中にレーザ入射窓に付着し
た粒子が、紫外領域の光を透過する性質を有する薄膜と
なり、レーザ光の透過を妨げることがないためであると
考えられる。さらに、この付随効果は、酸素雰囲気圧が
１ｍＴｏｒｒ以下で成膜する場合、特に顕著である。
膜の製造においても、この発明は適用され、ＹＳＺ中間
層の成膜雰囲気が酸素ガス圧１０ｍＴｏｒｒ以下の場
合、基板全長にわたって、ＹＳＺ中間層の表面粗さは５
００Å以下であり、このＹＳＺ中間層上に成膜されたＹ
1 Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯY 超電導薄膜は、高い臨界電流密度を
有していることが確かめられた。また一方、ＹＳＺ中間
層成膜の際、酸素雰囲気圧が本発明の範囲、すなわち１
０ｍＴｏｒｒ以下であるとき、レーザ入射窓の汚染によ
るターゲット上でのレーザパワーの低減が発生せず、基
板全長にわたってＹＳＺ中間層の膜厚は、均一であるこ
とがわかった。これは、成膜中にレーザ入射窓に付着し
た粒子が、紫外領域の光を透過する性質を有する薄膜と
なり、レーザ光の透過を妨げることがないためであると
考えられる。さらに、この付随効果は、酸素雰囲気圧が
１ｍＴｏｒｒ以下で成膜する場合、特に顕著である。
【００５７】なお、実施例３において、中間層がＹＳＺ
である場合、レーザ入射窓の汚染によるターゲット上で
のレーザパワーの低減が発生しないという、本発明の付
随効果が得られることが確かめられたが、この付随効果
は、ＹＳＺ中間層を用いる場合に限られるものではな
く、ＭｇＯ中間層を用いる場合についても、同様の付随
効果が得られることが確認されている。
である場合、レーザ入射窓の汚染によるターゲット上で
のレーザパワーの低減が発生しないという、本発明の付
随効果が得られることが確かめられたが、この付随効果
は、ＹＳＺ中間層を用いる場合に限られるものではな
く、ＭｇＯ中間層を用いる場合についても、同様の付随
効果が得られることが確認されている。
【００５８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、表面粗
さの小さいＹＳＺ中間層およびＭｇＯ中間層を形成し、
このような中間層上に酸化物超電導膜を成膜することに
より、超電導特性に優れた酸化物超電導膜を、レーザア
ブレーションにより製造することができる。
さの小さいＹＳＺ中間層およびＭｇＯ中間層を形成し、
このような中間層上に酸化物超電導膜を成膜することに
より、超電導特性に優れた酸化物超電導膜を、レーザア
ブレーションにより製造することができる。
【００５９】さらに、付随効果として、本発明によれ
ば、ターゲット上でのレーザパワーの低減が発生しない
ため、長手方向にわたって膜厚の均一な中間層を得るこ
とができ、大面積酸化物超電導膜の超電導特性の改善に
対しても、大きな効果がある。
ば、ターゲット上でのレーザパワーの低減が発生しない
ため、長手方向にわたって膜厚の均一な中間層を得るこ
とができ、大面積酸化物超電導膜の超電導特性の改善に
対しても、大きな効果がある。
【図１】レーザアブレーション法を用いる酸化物超電導
膜製造装置の模式図である。
膜製造装置の模式図である。
１ レーザ発振装置 ２ レーザ入射窓 ３ 薄膜形成炉 ４ ターゲット ６ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｈ０１Ｂ 12/06 ＺＡＡ Ｈ０１Ｂ 12/06 ＺＡＡ (72)発明者 葭田 典之 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友 電気工業株式会社 大阪製作所内 (72)発明者 原 築志 東京都調布市西つつじヶ丘二丁目４番１ 号 東京電力株式会社 技術研究所内 (72)発明者 石井 英雄 東京都調布市西つつじヶ丘二丁目４番１ 号 東京電力株式会社 技術研究所内 (56)参考文献 特開 平３−39458（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01B 13/00 C23C 14/08 C30B 23/08 C30B 29/22 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザアブレーション法を用いる酸化物
超電導膜製造方法であって、 ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）またはＭｇＯ
（酸化マグネシウム）をターゲットとして用い、１０ｍ
Ｔｏｒｒ以下の酸素雰囲気下で基板上に中間層を形成す
るステップと、 前記中間層上に酸化物超電導膜を形成するステップとを
備える、酸化物超電導膜製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4203860A JP3017886B2 (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 酸化物超電導膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4203860A JP3017886B2 (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 酸化物超電導膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0652742A JPH0652742A (ja) | 1994-02-25 |
| JP3017886B2 true JP3017886B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=16480900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4203860A Expired - Fee Related JP3017886B2 (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 酸化物超電導膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3017886B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006027958A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 薄膜材料およびその製造方法 |
| JP2009016257A (ja) * | 2007-07-06 | 2009-01-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導線材および超電導線材の製造方法 |
-
1992
- 1992-07-30 JP JP4203860A patent/JP3017886B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0652742A (ja) | 1994-02-25 |
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