JP3202045B2 - Cvd法による酸化物超電導体の製造方法 - Google Patents

Cvd法による酸化物超電導体の製造方法

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JP3202045B2 JP28702991A JP28702991A JP3202045B2 JP 3202045 B2 JP3202045 B2 JP 3202045B2 JP 28702991 A JP28702991 A JP 28702991A JP 28702991 A JP28702991 A JP 28702991A JP 3202045 B2 JP3202045 B2 JP 3202045B2
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伸哉 青木
昭 香川
宰 河野
俊夫 井上
明 佐治
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  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化学気相蒸着法(CV
D法)によって酸化物超電導体を基体上に成膜する製造
方法に係わり、Ba化合物等の気化させ難い化合物の気
化を促進させて原料化合物のロスを低減させるための方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、臨界温度(Tc)が液体窒素温度
(約77K)よりも高い酸化物超電導体として、例えば
Y−Ba−Cu−O系、Bi−Sr−Ca−Cu−O
系、Tl−Ba−Ca−Cu−O系などの酸化物超電導
体が発見されている。そしてこれらの酸化物超電導体
を、電力輸送、超電導マグネット、超電導デバイスなど
の種々の超電導利用機器に応用させるべく、その実用化
に向けて種々研究がなされてきている。
【0003】このような酸化物超電導体の製造方法の1
つとして、化学気相蒸着法(CVD法)等の薄膜形成手
段によって、基材表面に酸化物超電導薄膜を成膜する方
法が知られている。この薄膜形成手段により形成した酸
化物超電導薄膜は、臨界電流密度(Jc)が大きく、優
れた超電導特性を有する材料を得られることが知られて
いる。さらにCVD法は成膜速度が速く、短時間でより
厚い膜を形成できる手段として注目されている。
【0004】このようなCVD法による酸化物超電導体
の製造方法において使用される原料化合物としては、酸
化物超電導体を構成する各元素のアセチルアセトン化合
物、ヘキサフルオロアセチルアセトン化合物などのジケ
トン化合物、シクロペンタジエニル化合物などの有機金
属錯体が用いられ、例えば、Y−Ba−Cu−O系超電
導体製造用には、Y,Ba,Cuの各元素の2,2,6,6テ
トラメチル−3,5-ヘプタンジオン(以下、DPMとい
う)化合物、すなわちY(DPM)3、BA(DP
M)2、Cu(DPM)2が挙げられる。
【0005】図2は、酸化物超電導体製造に用いられて
いる従来のCVD装置の一例としてCVD装置のガス供
給部を示すものである。このガス供給部は、Y(DP
M)3、Ba(DPM)2、Cu(DPM)2の各化合物
粉末を混合した混合粉末1をアルゴンガス等のキャリア
ガス2で一定量づつ搬送するための粉体フィーダ3と、
粉体フィーダ3から搬送された混合粉末2をそれらの気
化温度以上に加熱するヒータ4を備えた気化器5を備え
て構成されている。
【0006】粉体フィーダ3にセットされた混合粉末1
は、キャリアガス2により吸い出され気化器5に搬送さ
れる。気化器5に搬送された混合粉末1はヒータ4で加
熱されて気化し、気化したガス6はキャリアガスととも
に反応チャンバ(図示略)内に供給される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、酸化物
超電導体を製造する際に使用される原料化合物の内で
も、特にBa(DPM)2は、気化してから分解するま
での温度域(気化温度領域)が狭く、さらには気化させ
ながら熱分解を生じ易く、CVD法によって特定の組成
の酸化物超電導体、例えばY1Ba2Cu37-x(Y:B
a:Cuのモル比が1:2:3)の組成を得るために
は、Ba化合物の仕込み比を、Y:Ba:Cu=1:1
0以上:3に設定しなければならない。このためBa化
合物のロスが多い問題があった。
【0008】このようなBa化合物のロスを少しでも低
減させるための方法として、図3に示すように混合粉末
とともにテトラヒドロフラン(以下、THFという)ガ
スを気化器5に導入させる方法が提案されている。即
ち、THF7(液体)を入れたバブラー8にAr等のキ
ャリアガス9を供給し、THFガスを含むガス10を、
混合粉末1とともに気化器5内に導入し、THFの存在
下で混合粉末を気化させる。気化ガス11は、CVD装
置の反応チャンバに供給される。
【0009】この方法では、THFが混合粉末中のBa
(DPM)2と結合して気化が促進され、また分解が抑
えられる。この結果、Y:Ba:Cu=1:2:3の組
成を得るための原料仕込み比は、1:2.1〜2.5:3
程度に改善される。しかし、この方法では、THFガス
を別系統で流量のコントロールをしながら供給しなけれ
ばならず、一定条件で成膜するのが困難であった。本発
明は上記事情に鑑みてなされたもので、Ba化合物等の
気化し難い化合物のロスを低減させるとともに、容易に
成膜が可能なCVD法による酸化物超電導体の製造方法
の提供を目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化物超電導
体の構成元素を含む化合物を気化させてチャンバ内に導
入し、該チャンバ内での化学反応によって酸化物超電導
体微粒子を生成し、該チャンバ内に設けられた基体の表
面に酸化物超電導薄膜を成膜するCVD法による酸化物
超電導体の製造方法において、原料化合物中に、o−フ
ェナントロリンからなる二座配位子を添加し、該原料化
合物を気化させる際に、気化し難い化合物と該二座配位
子を結合させてその気化を促進させることによって上記
課題を解消した。
【0011】
【作用】酸化物超電導体の構成元素を含む化合物中に、
o−フェナントロリンからなる二座配位子を添加するこ
とによって、CVD法による酸化物超電導体製造用の原
料化合物のうちでも、気化し難く分解し易いBa化合物
等に添加した二座配位子が結合し、容易に気化し或いは
気化時に分解し難いような配位化合物が形成され、その
化合物の気化が促進される。
【0012】
【実施例】図1は、本発明による酸化物超電導体の製造
方法の一実施例を説明するための図である。この例で
は、図2に示したCVD装置のガス供給部とほぼ同じ構
成要素を備えて構成されたガス供給部を用いて酸化物超
電導体の成膜を行なう場合を例示している。
【0013】この製造方法では、例えばY1Ba2Cu3
7-x(Y:Ba:Cuのモル比が1:2:3)の組成
の酸化物超電導体を製造する場合、Y(DPM)3、B
a(DPM)2、Cu(DPM)2の各化合物粉末に、二
座配位子を添加して混合した混合粉末12を用いる。
【0014】上記二座配位子としては、常温で固体であ
り、原料化合物と同程度の気化温度であるo−フェナン
トロリン用いられる。
【0015】この二座配位子をCVD法による酸化物超
電導体製造用の原料化合物中に添加することによって、
それらの化合物のうちでも、Ba化合物等の気化し難く
分解し易い材料に二座配位子が結合し、容易に気化し或
いは気化時に分解し難いような配位化合物が形成され、
その化合物の気化が促進される。
【0016】この二座配位子の添加量は、Ba化合物な
どの難気化化合物の配合量によって適宜設定されるが、
例えばY(DPM)3:Ba(DPM)2:Cu(DP
M)2=1:2:3の割合で各原料化合物を混合する場
合には、この混合物1に対し、0.3〜1.5(重量
比)程度添加するのが望ましい。二座配位子の添加量が
少ないと、各原料化合物中のBa化合物等の気化し難い
材料と結合する二座配位子が不足して、Ba化合物など
の気化を促進させる効果が充分に得られなくなる。一
方、二座配位子を過剰に添加しても、気化促進の効果が
頭打ちになり、CVD成膜時に添加した二座配位子を分
解するための酸素や熱等の必要量が多くなる分、成膜効
率が悪化する。
【0017】Y(DPM)3、Ba(DPM)2、Cu
(DPM)2の各化合物粉末と、二座配位子との混合粉
末12は、図1に示すように粉体フィーダ3にセットす
る。そして粉体フィーダ3にアルゴンガス等のキャリア
ガス2を吹き込んで混合粉末を一定量づつ吸い出して気
化器5に搬送する。気化器5に搬送された混合粉末1は
ヒータ4で加熱されて気化する。この気化ガス13はC
VD装置の反応チャンバ(図示略)に送られ、このチャ
ンバ内で化学反応を生じさせ酸化物超電導体の微粒子を
生成し、チャンバ内に設置した基材表面に堆積させて超
電導薄膜を成膜する。
【0018】このように、酸化物超電導体を構成する元
素を含む化合物の混合粉末中に、常温で固体であり、原
料化合物と同程度の気化温度である二座配位子を添加す
ることによって、CVD法による酸化物超電導体製造用
の原料化合物のうちでも、気化し難く分解し易いBa化
合物等に添加した二座配位子が結合し、容易に気化し或
いは気化時に分解し難いような配位化合物が形成され、
その化合物の気化を促進させることができる。したがっ
て、気化し難い化合物の製造ロスを減少させることがで
きる。また、THFガスを導入する方法に比べ、ガス供
給部の構造を簡略化でき、成膜操作が容易となる。
【0019】なお、前述した製造例では、酸化物超電導
体としてY−Ba−Cu−O系超電導体を用いた場合を
例としたが、Bi−Sr−Ca−Cu−O系、Tl−B
a−Ca−Cu−O系などの、別の酸化物超電導体の製
造にも適用させることができる。
【0020】(実験例)Y(DPM)3、Ba(DP
M)2、Cu(DPM)2の各原料を、Y:Ba:Cu=
1:2:3(モル比)となるように均一に混合し、この
各化合物の混合粉末1に対してo−フェナントロリン
(二座配位子)を1の割合(重量比)で添加した。この
粉体を図1に示した装置のフィーダにセットし、0.1
g/分の割合で気化器に供給し、気化器内で260℃ま
で加熱し、気化ガスを発生させた。
【0021】気化ガスをCVDチャンバに導入し、その
中に設置したハステロイ製テープ基材の表面にY系超電
導薄膜を成膜した。1時間の成膜で1m長の超電導テー
プを製造した。得られた超電導テープの超電導薄膜は、
均一な組成になっており、各構成元素の組成比は、Y:
Ba:Cu=1:2:3(モル比)であった。この超電
導テープは、77K以上の臨界温度(Tc)を有してい
た。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による酸化
物超電導体の製造方法は、CVD法の酸化物超電導体の
構成元素を含む化合物中に、o−フェナントロリンから
なる二座配位子を添加することによって、CVD法によ
る酸化物超電導体製造用の原料化合物のうちでも、気化
し難く分解し易いBa化合物等に添加した二座配位子が
結合し、容易に気化し或いは気化時に分解し難いような
配位化合物が形成され、その化合物の気化が促進され
る。したがって、Ba化合物等の気化し難い化合物の製
造ロスを減少させることができる。また、THFガスを
導入する方法に比べ、ガス供給部の構造を簡略化でき、
成膜操作が容易となるなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明方法に係わるCVD装置のガス供給部
を示す概略構成図である。
【図2】 従来のガス供給法を説明するためのCVD装
置のガス供給部を示す概略構成図である。
【図3】 従来のガス供給法の他の例を説明するための
CVD装置のガス供給部を示す概略構成図である。
【符号の説明】
2…キャリアガス、3…粉体フィーダ、4…ヒータ、5
…気化器、12…混合粉末、13…気化ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 香川 昭 東京都江東区木場一丁目5番1号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 河野 宰 東京都江東区木場一丁目5番1号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 井上 俊夫 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の1 中部電力株式会社 電力技術研 究所内 (72)発明者 佐治 明 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の1 中部電力株式会社 電力技術研 究所内 (56)参考文献 特開 平2−283603(JP,A) 特開 平1−308802(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01G 1/00 CA(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物超電導体の構成元素を含む化合物
    を気化させてチャンバ内に導入し、該チャンバ内での化
    学反応によって酸化物超電導体微粒子を生成し、該チャ
    ンバ内に設けられた基体の表面に酸化物超電導薄膜を成
    膜するCVD法による酸化物超電導体の製造方法におい
    て、 前記原料化合物中に、o−フェナントロリンからなる
    座配位子を添加し、該原料化合物を気化させる際に、気
    化し難い化合物と該二座配位子を結合させてその気化を
    促進させることを特徴とするCVD法による酸化物超電
    導体の製造方法。
JP28702991A 1991-10-07 1991-10-07 Cvd法による酸化物超電導体の製造方法 Expired - Lifetime JP3202045B2 (ja)

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