JP3135755B2 - 希土類系酸化物超電導体単結晶膜及びその製造方法 - Google Patents
希土類系酸化物超電導体単結晶膜及びその製造方法Info
- Publication number
- JP3135755B2 JP3135755B2 JP05231707A JP23170793A JP3135755B2 JP 3135755 B2 JP3135755 B2 JP 3135755B2 JP 05231707 A JP05231707 A JP 05231707A JP 23170793 A JP23170793 A JP 23170793A JP 3135755 B2 JP3135755 B2 JP 3135755B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- single crystal
- film
- crystal film
- intermediate layer
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
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
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
体単結晶膜の製造方法に係り、更に詳細には、膜厚が
0.5μm以上の比較的厚い単結晶膜及びその製造方法
に関する。
気抵抗を発生することなく電流を流せるという性質を有
する。実用化の観点では、臨界電流密度を向上させるこ
とが必要であり、活発な研究が行われている。そして、
臨界電流密度の向上のためには、酸化物超電導体中に存
在する粒界の除去、結晶性及び配向性の向上が必要であ
ることが知られている。
キシー)法により、酸化物超電導体の配向性を向上させ
た例が知られているが、この方法で作成した超電導体膜
の厚みは0.5μm以下であり、成膜速度が遅いため、
更に厚い膜を形成させるには長時間成膜を行うことが必
要である。また、成膜時における酸化物超電導体の組成
が変化し易いことや、装置が複雑で大型になるという欠
点があった。
ら析出させる方法としては、YBa2Cu3O7-xの単結
晶を融液から連続結晶引き上げ法で作製する方法が知ら
れている(Y.Yamada et al,Advances in Superconducti
vity V(1993,Springer-Verlag)p.561)。この際、種結
晶としては、溶融凝固法で作製したSmBa2Cu3O
7-xのバルク体が用いられている。
超電導体をエレクトロニクスデバイス、又は線材等に応
用する場合には、超電導性だけでなく、結晶性も重要な
要因である。更に、数μm以上の膜厚が必要になるが、
上記従来の技術では、結晶性が良好で、比較的厚い単結
晶膜を形成することが困難であるという課題があった。
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、結晶性に
優れ、且つその厚みが比較的大きな希土類系酸化物超電
導体の単結晶膜及びその製造方法を提供することにあ
る。
解決すべく鋭意研究した結果、特定の中間層を有する基
板を用い、液相エピタキシー作用を利用することによ
り、上記課題が解決できることを見出し本発明を完成す
るに至った。
単結晶膜の製造方法は、次式 REBa2Cu3O7-x (式中のREは、Y,La,Pr,Nd,Sm,Eu,
Gd,Dy,Ho,Er,Ybのうちの少なくとも1
種、Xは、0〜1を示す。)で表される希土類系酸化物
超電導体の単結晶膜を製造するに当たり、上記REBa
2Cu3O7-xの組成を有し、このREBa2Cu3O7-x結
晶のc軸が基板面に垂直に配向し、且つa軸及びb軸が
45°又は90°の整数倍で表される方向に面内配向し
た多結晶中間層を有する基板を用い、上記単結晶膜を、
RE、Ba、Cu及びO成分を含有する融液から上記基
板上に析出させ成膜することを特徴とする。また、本発
明の希土類系酸化物超電導体の単結晶膜は、上記製造方
法により得られる希土類系酸化物超電導体単結晶膜であ
って、その膜厚が0.5〜500μmであることを特徴
とする。
を用いることにしたため、結晶性に優れ、且つその厚み
が比較的大きい希土類系酸化物超電導体の単結晶膜を得
ることができる。かかる単結晶膜は、その厚みが0.5
〜500μm程度であり、エレクトロニクスデバイスや
線材等に容易に応用することができる。
て詳細に説明する。本発明の製造方法においては、特定
の中間層を有する基板を用いる。この基板自体は、特に
限定されるものではなく、MgO、SrTiO3、La
AlO3及びNdGaO3等の単結晶基板、並びにYSZ
等の多結晶基板を例示できる。また、このような基板に
白金、マグネシア及びアルミナ製等のホルダーを連結し
た状態で、基板を、以下に説明する融液に浸漬し、単結
晶膜の製造を行うのが好ましい。
常、製造せんとする単結晶膜の組成であるREBa2C
u3O7-xの組成を有する薄膜であるが、所要に応じて、
単結晶膜と中間層とにおけるREは異ならせることがで
きる。また、この中間層は単結晶膜である必要はなく、
多結晶質で十分である。この中間層の形成方法は、特に
限定されるものではなく、スパッタ法、プラズマ蒸着
法、MBE法、MOCVD法、レーザーアブレーション
法及びMOD法等の公知の方法を例示できる。
向性がREBa2Cu3O7-x単結晶膜を製造する上で重
要な要因となる。具体的には、この中間層を構成するR
EBa2Cu3O7-x結晶粒の結晶軸の1つであるc軸が
基板面に垂直に配向し、且つ、他の2つであるa軸及び
b軸が、基板面内において45°又は90°の整数倍で
表される方向に面内配向していることが必要である。こ
こで、「結晶軸が、基板面内において面内配向する」と
は、中間層の結晶粒が形成する平面のうち、基板面(表
面)と平行な平面を考えたとき、当該平面内に存在する
結晶粒の結晶軸が基板面内の任意の方向に対し一定の角
度をなす状態で、結晶粒が配値していることをいうもの
とする。
デバイス等に適用できるパターンを設けることができ、
このパターンは、中間層を基板表面上の一部に所望形状
で設けたり(凸設)、中間層を基板表面上の全面に形成
した後、この中間層を部分的且つ所望形状で除去する
(凹設)ことにより設けることができる。なお、上述の
如き中間層が存在しない場合には、MgO、SrTiO
3単結晶基板上に所望のREBa2Cu3O7-x単結晶膜を
形成することはできない。
を有する基板を、RE、Ba、Cu及びO成分を含有す
る融液に接触させて、基板上にREBa2Cu3O7-x単
結晶を析出させ、所望のREBa2Cu3O7-x単結晶膜
を成膜する。ここで、使用する融液は、RE:Ba:C
u=1〜10:20〜50:50〜80(モル比)の組
成を有する。この融液は、原料粉末を上記組成に調整し
てルツボに充填し、加熱して融解させることにより得る
ことができる。この融解の際、原料粉末は完全には融解
しなくてもよく、その一部及び/又は反応生成物がルツ
ボ底に残存していてもよい。また、加熱温度は使用する
REの種類によって適宜変更することができるが、代表
的に約900〜1100℃である。なお、使用するルツ
ボの材質としては、アルミナ、マグネシア、イットリア
及び白金等を例示できる。
Eの種類、成膜空間の雰囲気等により異なるが、代表的
に、雰囲気が大気であり、REがYの場合には、980
〜1005℃に制御するのが好ましい。また、基板と融
液とを接触させる時間を変化させることにより、得られ
る単結晶膜の厚みを制御することができる。代表的に、
成膜速度は数μm/minである。膜厚は0.5〜50
0μmとするのがよいが、デバイス等に適用する場合に
は1〜200μmとするのが好ましい。0.5μm未満
では膜厚の制御が困難であり、500μmを超えるとク
ラックや膜の剥離が発生し易くなるので好ましくない。
更に、上記接触に際し、基板を回転させてもよく、この
場合、基板の回転数は適宜変更できるが、50〜350
rpmとするのが好ましい。なお、上述の如く、基板と
融液とを接触させた状態で回転させず又は回転させなが
ら、或いは回転と停止とを断続的に繰り返しながら、基
板を引き上げつつREBa2Cu3O7-x単結晶膜を成膜
してもよい。
するが、本発明はこれに限定されるものではない。 (実施例1)単結晶膜の作製は、ルツボ加熱用の電気炉
と、基板を回転及び上下動させることのできる駆動部と
を組み合わせた装置で行った。イットリア焼結体製のル
ツボに原料粉末を充填し1020℃に加熱して溶融さ
せ、融液を作成した。原料粉末としては、各酸化物を
Y:Ba:Cu=5:35:60(モル比)となるよう
に混合し、800℃で10時間仮焼したものを用いた。
次いで、基板を融液に接触させ単結晶膜を育成させた。
雰囲気は大気とし、基板は120rpmで回転させた。
成膜時間は15分とした。成膜時における融液の温度
(液相温度)は、1000℃に制御した。
iO3(100),LaAlO3(100),NdGaO
3(110),LaGaO3(110)の10×10×
0.5mmの単結晶基板にMOCVD法によりYBa2
Cu3O7-xを中間層として形成させたものを用いた。こ
のMOCVD法では、Y,Ba,Cuのβジケトン錯体
を原料とし、圧力3torr、基板温度700℃でYB
a2Cu3O7-x中間層を形成した。この中間層の膜厚は
0.4〜0.5μm、組成はY:Ba:Cu=0.9〜
1.1:1.9〜2.1:2.8〜3.4であった。X
線回折により分析すると、YBa2Cu3O7-x中間層は
基板表面の垂直方向にc軸配向し、且つa又はb軸が9
0°方向に面内配向していた。なお、45°方向の面内
配向も若干観察された。
基板、即ち、上記MgO(100),SrTiO3(1
00),LaAlO3(100),NdGaO3(11
0),LaGaO3(110)の各基板においては、融
液からYBa2Cu3O7-x膜の析出が認められた。元素
分析の結果、組成比はY:Ba:Cu=1:2:3で、
X線回折の結果からc軸配向していることが認められ
た。また、断面の観察より膜厚は、30μmで緻密であ
った。図1に、得られたYBa2Cu3O7-x膜のX線背
面ラウエ写真を示す。スポット(ラウエ斑点)が、YB
a2Cu3O7-x単結晶の対称性に合致して現われている
ことから、融液から成膜した膜は単結晶であることが分
かった。この単結晶膜を500℃、40時間の酸素中で
アニールすることにより得られた単結晶膜のTcは、8
0〜85Kを示した。
有するMgO(100),SrTiO3(100),L
aAlO3(100)の10×10×0.5mmの基板
を作製した。これら基板のYBa2Cu3O7-x中間層
は、基板温度600℃のMOCVD法で形成した。X線
回折によると、このYBa2Cu3O7-x中間層は非常に
弱いc軸配向性しか有さず、基板面内においてはa及び
b軸の方向はランダムであり面内配向はしていなかっ
た。
からYBa2Cu3O7-xを成膜したところ、YBa2Cu
3O7-x単結晶膜は析出しなかった。また、YBa2Cu3
O7-x中間層を有しないMgO(100),LaAlO3
(100)の10×10×0.5mmの基板を用いて実
施例1と同様に融液からYBa2Cu3O7-xを成膜した
場合も、単結晶膜は成膜せず、Ba−Cu−O組成の第
2相が析出した。
上にMOD(metal-organic deposition)法によって中
間層を形成させた。このMOD法では、Y,Ba,Cu
のナフテン酸塩のトルエン溶液をY:Ba:Cu=1:
2:3.1となるように混合し、これを基板上に500
0rpmのスピンコートによって塗布し大気中500℃
で加熱した。スピンコートによる塗布と加熱を5回繰り
返した後、基板を酸素分圧3×10-4atm中(全圧1
atm)790℃で5時間加熱し、0.5μm膜厚を有
し、c軸配向した中間層を有する基板を作製した。X線
回折によると、YBa2Cu3O7-x中間層はc軸配向
し、またa又はb軸は90°方向に面内配向していた。
この基板を用い、実施例1と同様に融液から単結晶膜を
成膜した。成膜時間5分で膜厚8μmの単結晶膜が得ら
れた。500℃、40時間の酸素中アニールにより得ら
れた単結晶膜のTcは84Kを示した。
た以外は実施例2と同様に中間層を形成させた。但し、
X線回折によると、YBa2Cu3O7-x中間層はc軸配
向していたが、a及びb軸の方向はランダムであり面内
配向はしていなかった。この基板に、実施例1と同様に
融液からYBa2Cu3O7-xを成膜すると、YBa2Cu
3O7-x単結晶膜は成膜せず、多結晶のYBa2Cu3O
7-xとBa−Cu−O組成の第2相が析出した。
い、YBa2Cu3O7-x中間層を有するMgO基板をM
OCVD法によって作製した。X線回折によるとYBa
2Cu3O7-x中間層はc軸配向し、また90°方向に面
内配向していた。この中間層の膜厚は、0.3μmであ
った。得られた基板をエッチング処理し、YBa2Cu3
O7-x中間層を2×8mmの長方形となるように加工し
た。この基板を実施例1と同様に融液と接触させ、融液
からYBa2Cu3O7-xを成膜させた。この結果、YB
a2Cu3O7-x膜は2×8mmの長方形の上に析出し、
2mm×8mm×30μmのYBa2Cu3O7-x単結晶
膜が形成された。一方、この長方形の外側にはYBa2
Cu3O7-x単結晶膜が成長しなかった。この基板を50
0℃,40時間酸素中でアニールし、Tcを測定したと
ころ長方形部分において84Kを示した。
特定の中間層を有する基板を用い、液相エピタキシー作
用を利用することとしたため、結晶性に優れ、且つその
厚みが比較的大きな希土類系酸化物超電導体の単結晶膜
及びその製造方法を提供することができる。即ち、本発
明によって、0.5〜10μmあるいは数10μmの膜
厚を有する酸化物超電導体の単結晶膜が容易に形成でき
る方法が提供される。また、本発明の単結晶膜は、エレ
クトロニクスデバイス用の基板として用いたり、超電導
線材として応用することができる。
膜の背面反射ラウエ法によるX線写真である。
Claims (4)
- 【請求項1】 次式 REBa2Cu3O7-x (式中のREは、Y,La,Pr,Nd,Sm,Eu,
Gd,Dy,Ho,Er,Ybのうちの少なくとも1
種、Xは、0〜1を示す。)で表される希土類系酸化物
超電導体の単結晶膜を製造するに当たり、 上記REBa2Cu3O7-xの組成を有し、このREBa2
Cu3O7-x結晶のc軸が基板面に垂直に配向し、且つa
軸及びb軸が45°又は90°の整数倍で表される方向
に面内配向した多結晶中間層を有する基板を用い、 上記単結晶膜を、RE、Ba、Cu及びO成分を含有す
る融液から上記基板上に析出させ成膜することを特徴と
する希土類系酸化物超電導体単結晶膜の製造方法。 - 【請求項2】 上記融液の温度が900〜1100℃で
あることを特徴とする請求項1記載の製造方法。 - 【請求項3】 パターンが形成された中間層を有する基
板を用いることを特徴とする請求項1又は2に記載の製
造方法。 - 【請求項4】 請求項1記載の製造方法により得られる
希土類系酸化物超電導体単結晶膜であって、その膜厚が
0.5〜500μmであることを特徴とする超電導体単
結晶膜。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05231707A JP3135755B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 希土類系酸化物超電導体単結晶膜及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05231707A JP3135755B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 希土類系酸化物超電導体単結晶膜及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0782078A JPH0782078A (ja) | 1995-03-28 |
JP3135755B2 true JP3135755B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=16927752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05231707A Expired - Fee Related JP3135755B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 希土類系酸化物超電導体単結晶膜及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3135755B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000063926A1 (fr) * | 1999-04-15 | 2000-10-26 | Fujikura Ltd. | Supraconducteur a oxyde, procede de fabrication correspondant et materiau de base pour supraconducteur a oxyde |
JP2002063815A (ja) * | 2000-08-15 | 2002-02-28 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導導体とその製造方法 |
WO2002093590A1 (fr) * | 2001-05-15 | 2002-11-21 | International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation | Supraconducteur oxyde sous forme de ruban et son mode de fabrication |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP05231707A patent/JP3135755B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0782078A (ja) | 1995-03-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5231074A (en) | Preparation of highly textured oxide superconducting films from mod precursor solutions | |
Norton | Synthesis and properties of epitaxial electronic oxide thin-film materials | |
Tretyakov et al. | Chemical principles of preparation of metal-oxide superconductors | |
US6226858B1 (en) | Method of manufacturing an oxide superconductor wire | |
JP4713012B2 (ja) | テープ状酸化物超電導体 | |
KR101087211B1 (ko) | 테이프 상 후막 Re계 (123) 초전도체의 제조 방법 | |
WO2001008170A2 (en) | Enhanced purity oxide buffer layer formation | |
CA1315649C (en) | Epitaxial ba-y-cu-o superconductor film | |
US5240903A (en) | Oxide superconductor comprising babo3 dispersions (where b is zr, sn, ce or ti) | |
CA1322514C (en) | Thin film of single crystal of lna_cu_o___ having three-layered perovskite structure and process for producing the same | |
US4983575A (en) | Superconducting thin films made of stacked composite oxide layers | |
US5030613A (en) | Epitaxial Ba--Y--Cu--O ceramic superconductor film on perovskite structure substrate | |
JP3135755B2 (ja) | 希土類系酸化物超電導体単結晶膜及びその製造方法 | |
JP2003034527A (ja) | 厚膜テープ状酸化物超電導体及びその製造方法 | |
JP5535453B2 (ja) | 単純化された層構造を有する被覆導体 | |
KR20050118294A (ko) | 산화물 초전도 선재용 금속 기판, 산화물 초전도 선재 및그 제조방법 | |
JPH06122588A (ja) | 酸化物結晶の作製方法 | |
US6929695B2 (en) | Method for preparing single crystal oxide thin film | |
JP4809700B2 (ja) | Ybco系高温超電導体成膜用基材およびybco系高温超電導体膜の作製方法 | |
JP3015393B2 (ja) | 酸化物超電導体薄膜の製造方法 | |
JP2963604B2 (ja) | ReBa2Cu3Oy結晶を融液から作製する方法 | |
JP3160420B2 (ja) | Y123型結晶膜・多層膜積層体の作製方法 | |
JP2822328B2 (ja) | 超伝導体の製造方法 | |
JPH0244029A (ja) | 酸化物超伝導薄膜の製造方法 | |
JPS63310798A (ja) | 酸化物超電導素子ウェ−ハの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20001114 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313114 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081201 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |