JP3415862B2 - Ｃｖｄ原料気化装置 - Google Patents
Ｃｖｄ原料気化装置Info
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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（以
下、ＣＶＤ法という）によって酸化物超電導体などの酸
化物材料を基体上に成膜するＣＶＤ装置における原料気
化装置に関するものである。 【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。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。さらに金属錯体、金属
アルコキシドなどの金属有機化合物を原料としたＣＶＤ
法（ＭＯＣＶＤ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。 【０００３】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β−ジケトン化合物や
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の各元素のジピバロイルメタン（Ｄ
ＰＭ）錯体、すなわちＹ（ＤＰＭ）3、Ｂａ（ＤＰ
Ｍ）2、Ｃｕ（ＤＰＭ）2が挙げられる。これらの原料有
機錯体は、原料気化装置で加熱気化させてキャリアガス
とともに反応チャンバに送り込まれ、この反応チャンバ
内で化学反応を生じさせ、基体の表面に反応生成物を堆
積させてＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体材料等の
目的化合物からなる層を形成する。 【０００４】図３は、酸化物超電導体製造用ＣＶＤ装置
に用いられている従来の原料気化装置の一例を示すもの
である。この原料気化装置１は、金属有機錯体などの原
料粉体２を収容した容器３と、この容器３内に挿入され
たキャリアガス供給管４と、原料気化ガスを含むキャリ
アガスを導出する管路５とからなるものである。この原
料気化装置１は生成すべき目的化合物の構成元素の数だ
け用意され、それぞれの気化装置を最適な温度に加熱し
て用いられる。 【０００５】また図４は従来の原料気化装置の別な例を
示すものであり、この原料気化装置６は、各原料有機錯
体を収容した複数のシリンダ7a,7b,7cとそれらと連通す
る集合管８とからなるものである。各原料有機錯体はボ
ートに入れてシリンダ内に挿入されている。各シリンダ
7a,7b,7cはそれぞれの原料を気化させるのに最適な温度
に加熱され、また集合管８は最も高い気化温度を有する
原料に合せた温度に保たれる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来の原料気化装置には次のような問題があった。前
者の図３に示す原料気化装置１は、安定したガス供給が
可能であるが、ガス発生効率が低く、ＣＶＤ装置によっ
て長尺の超電導線材を製造するには時間がかかり過ぎる
欠点があった。また構成元素の数だけ気化装置が必要で
あるので、ＣＶＤ装置が大型、複雑化するとともに、ガ
ス供給系のパラメータの増加を招き成膜条件の設定など
の操作が複雑となる問題もあった。また後者の図４に示
す原料気化装置６は、ガスの供給速度が大きく、線材の
製造も可能であるが、非平衡な蒸発となるために各原料
成分の供給量の時間的な変動が大きく、その結果安定し
た成膜が実施できない問題がある。また成膜中に原料を
追加できないために、あまり長時間のガス供給も困難で
あった。 【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、複数種の有機金属錯体を用いてＣＶＤ法により酸化
物超電導体を成膜するＣＶＤ装置の原料気化装置とし
て、各原料が均一に混合され、長時間のガス定量供給が
可能であり、装置パラメータを大幅に減少させることの
できる原料気化装置の提供を目的としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明は、酸化物超電導体を構成
する各元素の有機金属錯体を溶媒に溶解した原料溶液を
収容する容器と、該原料溶液を加熱して気化させる加熱
源を備えかつ複数種の有機金属錯体を含むガスを送り出
す反応チャンバ連通路を有する気化器と、該容器と気化
器とを接続する管路に設けられたポンプとを具備し、上
記ポンプが、可撓性チューブを圧しながら回転するロー
ラにより液を送出するチューブポンプであることを特徴
とする酸化物超電導体成膜用ＣＶＤ装置に用いるＣＶＤ
原料気化装置を提供する。 【０００９】本発明のＣＶＤ原料気化装置は、酸化物超
電導体の構成元素を含む複数種の有機金属錯体を、酸化
物超電導体の元素組成が得られるように混合して溶媒に
溶かして原料溶液とし、この原料溶液をポンプによっ
て、加熱された気化器に一定流量で送り出すことによ
り、一定組成の混合ガスを長時間安定的に気化させ得
る。この際に同時に気化した溶媒の気化ガスがキャリア
ガスの代用となる。またポンプとして上記チューブポン
プを用いたことにより、大気圧下の容器から減圧状態の
気化器にスムーズに原料溶液を送ることができ、原料溶
液の途中補充も容易となる。 【００１０】 【実施例】図１は、本発明によるＣＶＤ原料気化装置
（以下、気化装置という）の一実施例を示すものであ
る。この気化装置１１は、原料溶液１２を収容した容器
１３と、供給された原料溶液１２を加熱して気化させる
気化器１４と、一端が容器１３の原料溶液１２中に挿入
されるとともに、他端が気化器１４に接続されたチュー
ブ１５と、このチューブ１６の途中に設けられたチュー
ブポンプ１６とを主要な構成要素として備えている。 【００１１】容器１３は、ガラス瓶などの耐薬品性に優
れたものが使用されている。この容器に収容される原料
溶液１２は、成膜するべき目的化合物の構成金属元素の
有機金属錯体、金属アルコキシドなどの金属有機化合物
を、目的化合物の組成比となるように複数種を混合して
有機溶媒に溶解させたものである。この金属有機化合物
及び有機溶媒の具体例を例示すれば、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−
Ｏ系酸化物超電導体を成膜する場合に用いられるＹ（Ｄ
ＰＭ）3、Ｂａ（ＤＰＭ）2、Ｃｕ（ＤＰＭ）2等の有機
金属錯体及びＴＨＦ、ＤＰＭ、エタノールなどの有機溶
媒である。 【００１２】上記気化器１４は、室内を目的温度に加熱
するためのヒータ（図示略）を備えているとともに、加
熱気化した複数種の金属化合物を含むガスをＣＶＤ反応
チャンバに送り出す連通路１７が設けられている。この
気化器１４の内部温度は、原料とする有機金属錯体のう
ち最も気化温度の高い原料の最適気化温度に合わせて設
定される。例えば、上述したＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化
物超電導体製造用原料については最も気化温度の高いＢ
ａ（ＤＰＭ）2の気化最適温度である２４０〜２８０℃
程度に設定される。この気化器１４内は、減圧排気され
ている図示略の反応チャンバと連通しているので、気化
器内部は減圧状態となっている。 【００１３】また気化器１４内には、注射針のような細
管１８が挿入され、この細管１８の後端に接続されたチ
ューブ１５を通って供給される原料溶液を細管先端から
気化器１４内に噴出できるようになっている。この細管
１８の先端開口径は、原料溶液の供給流量と供給圧力、
気化器内圧などを勘案し最適な径とする必要があり、
０.１〜０.３ｍｍφ程度、好ましくは０.１５〜０.２ｍ
ｍφ程度の口径とするのが望ましい。 【００１４】上記チューブポンプ１６は、図２に示すよ
うに大ローラ１８の外周に、可撓性のチューブ１９を沿
わせて設け、このチューブ１９の外部に複数の小ローラ
２０を回転可能に配置して構成されたもので、駆動源か
らの伝達動力により各小ローラ２０を回転させることに
より、小ローラ２０が可撓性のチューブ１９を圧しなが
ら回転してチューブ１９内の原料溶液１２を一定流量で
送出するようにになっている。このチューブポンプ１６
の流量設定は、小ローラの回転速度によって容易にかつ
正確に行うことができる。この気化装置１１では、原料
溶液１２を毎分数ｍｌ〜数十ｍｌで供給可能なチューブ
ポンプが好適に使用される。なお、チューブポンプ１６
の可撓性のチューブ２０としては耐薬品性に優れたフッ
素樹脂製チューブが好適に用いられる。また容器１３と
気化器１４の間のチューブ１５と、このチューブポンプ
１６のチューブ２０とを一体のチューブとしても良く、
別体のチューブをジョイント部材で接続して用いても良
い。 【００１５】このチューブポンプ１６では、小ローラ２
０が可撓性のチューブ１９を圧しながら回転してチュー
ブ１９内の原料溶液１２を一定流量で送出する構造なの
で、ポンプ上流（容器１３側）で大気圧、ポンプ下流
（気化器１４側）で真空という条件であっても安定した
送液が可能となる。 【００１６】このように構成された気化装置１１によ
り、原料の金属有機化合物の気化ガスを得るには、ま
ず、成膜するべき目的化合物の構成金属元素の有機金属
錯体、金属アルコキシドなどの金属有機化合物を、目的
化合物の組成比となるように複数種を混合し、ＴＨＦ、
ＤＰＭ、エタノールなどの有機溶媒に溶解させて原料溶
液１２を作製する。この原料溶液１２を容器１３内に入
れ、気化器１４の内部温度を原料のうち最も気化温度の
高い原料の最適気化温度に合わせて調温し、ＣＶＤ装置
の反応チャンバをスタンバイする。即ち、反応チャンバ
に基体を設置し、この基体を加熱するとともに反応チャ
ンバ内を減圧し、基体上方のガス反応位置を誘導加熱等
で反応適温に加熱しておく。続いてチューブポンプ１６
の送液を開始する。チューブポンプ１６により送られる
原料溶液は、細管１８の先端から気化器１４内に噴出さ
れて気化される。この際、原料溶液中の溶媒も気化さ
れ、その溶媒気化ガスがキャリアガスの代用となる。気
化ガスは連通路１７を通って反応チャンバ内に送られ
る。反応チャンバに入った気化ガスは、別の経路を通っ
て供給された酸素ガスと混合されて所定のガス反応位置
で加熱され、各金属成分と酸素とが反応して複合酸化物
などの反応生成物を生じ、その反応生成物が基体表面に
堆積していく。 【００１７】この成膜操作を所定時間継続して行うこと
により、基体上に所望の厚さの生成物層を形成すること
ができる。また長尺基材の表面に連続して成膜するに
は、基材を一定速度で移動させながら成膜を行う。この
ようなＣＶＤ法によって成膜される材料は、Ｙ−Ｂａ−
Ｃｕ−Ｏ系、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｔｌ−Ｂ
ａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系などの酸化物超電導体の他、チタ
ン酸バリウム系材料、ＰＺＴなど各種セラミック材料な
どである。 【００１８】この気化装置１１は、目的化合物の構成元
素を含む複数種の金属有機化合物を、目的化合物の元素
組成が得られるように混合して溶媒に溶かして原料溶液
１２とし、この原料溶液１２をチューブポンプ１６によ
って、加熱された気化器１４に一定流量で送り出す構成
としたことにより、常時一定組成の気化混合ガスを長時
間安定的に供給可能であるので、高品質の材料を成膜す
ることができる。 【００１９】また原料溶液１２を気化する際に同時に気
化した溶媒気化ガスがキャリアガスの代用となるので、
キャリアガス供給系などの付属設備が不要となり、原料
気化装置の構造が簡略化され小型化できる。また複数種
の原料を混合して溶媒に溶かした原料溶液を用いるので
原料供給系が１系統に集約できるので、キャリアガス供
給条件や原料加熱条件などのパラメータを大幅に減少さ
せることができる。 【００２０】また原料溶液の送液ポンプとしてチューブ
ポンプ１６を用いたことにより、大気圧下の容器から減
圧状態の気化器にスムーズに原料溶液を送ることがで
き、原料溶液の途中補充も容易となり、長時間安定して
原料混合ガスの供給が可能となるので、長尺線材表面へ
の成膜も容易となる。 【００２１】（実験例）図１に示す構成の気化装置を熱
ＣＶＤ装置の反応チャンバに接続してＣＶＤ装置を構成
し、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体の成膜を実施
した。原料溶液としてＹ（ＤＰＭ）3、Ｂａ（ＤＰ
Ｍ）2、Ｃｕ（ＤＰＭ）2をモル比でＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝
１：２.５：３に混合したものを、メタノール：ＤＰＭ
＝３０：１０（容積比）の溶媒に溶かしたものを用い
た。この原料溶液を１０ｍｌ／分の流速で、口径０.２
ｍｍφの細管から、２６０℃に加熱された気化器内に送
出した。この気化器で発生したガスを熱ＣＶＤ装置の反
応チャンバ内に導き、約１０torrの圧力下で、７００ｍ
ｌ／分で供給された酸素ガスとともに加熱して反応させ
た。基板として、予めＹＳＺ中間層を設けたハステロイ
Ｃ−２７６を用いた。約２０分の成膜によって、基板上
に約１μｍのＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体を合
成した。このようにして得られたＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系
酸化物超電導体の特性を調べた結果、Ｔｃ＝８６Ｋ、Ｊ
ｃ＝７００００Ａ／ｃｍ2と優れた性能を有していた。 【００２２】以上説明したように、本発明によるＣＶＤ
原料気化装置は、酸化物超電導体の構成元素を含む複数
種の有機金属錯体を、酸化物超電導体の元素組成が得ら
れるように混合して溶媒に溶かして原料溶液とし、この
原料溶液をポンプによって、加熱された気化器に一定流
量で送り出す構成としたことにより、常時一定組成の気
化混合ガスを長時間安定的に供給可能であるので、高品
質の酸化物超電導体を成膜することができる。 【００２３】また原料溶液を気化する際に同時に気化し
た溶媒気化ガスがキャリアガスの代用となるので、キャ
リアガス供給系などの付属設備が不要となり、原料気化
装置の構造が簡略化され小型化できる。また複数種の原
料を混合して溶媒に溶かした原料溶液を用いるので原料
供給系が１系統に集約できるので、キャリアガス供給条
件や原料加熱条件などのパラメータを大幅に減少させる
ことができる。 【００２４】また原料溶液の送液ポンプとしてチューブ
ポンプを用いたことにより、大気圧下の容器から減圧状
態の気化器にスムーズに原料溶液を送ることができ、原
料溶液の途中補充も容易となり、長時間安定して原料混
合ガスの供給が可能となるので、長尺線材表面への成膜
も容易となる。
下、ＣＶＤ法という）によって酸化物超電導体などの酸
化物材料を基体上に成膜するＣＶＤ装置における原料気
化装置に関するものである。 【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。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。さらに金属錯体、金属
アルコキシドなどの金属有機化合物を原料としたＣＶＤ
法（ＭＯＣＶＤ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。 【０００３】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β−ジケトン化合物や
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の各元素のジピバロイルメタン（Ｄ
ＰＭ）錯体、すなわちＹ（ＤＰＭ）3、Ｂａ（ＤＰ
Ｍ）2、Ｃｕ（ＤＰＭ）2が挙げられる。これらの原料有
機錯体は、原料気化装置で加熱気化させてキャリアガス
とともに反応チャンバに送り込まれ、この反応チャンバ
内で化学反応を生じさせ、基体の表面に反応生成物を堆
積させてＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体材料等の
目的化合物からなる層を形成する。 【０００４】図３は、酸化物超電導体製造用ＣＶＤ装置
に用いられている従来の原料気化装置の一例を示すもの
である。この原料気化装置１は、金属有機錯体などの原
料粉体２を収容した容器３と、この容器３内に挿入され
たキャリアガス供給管４と、原料気化ガスを含むキャリ
アガスを導出する管路５とからなるものである。この原
料気化装置１は生成すべき目的化合物の構成元素の数だ
け用意され、それぞれの気化装置を最適な温度に加熱し
て用いられる。 【０００５】また図４は従来の原料気化装置の別な例を
示すものであり、この原料気化装置６は、各原料有機錯
体を収容した複数のシリンダ7a,7b,7cとそれらと連通す
る集合管８とからなるものである。各原料有機錯体はボ
ートに入れてシリンダ内に挿入されている。各シリンダ
7a,7b,7cはそれぞれの原料を気化させるのに最適な温度
に加熱され、また集合管８は最も高い気化温度を有する
原料に合せた温度に保たれる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来の原料気化装置には次のような問題があった。前
者の図３に示す原料気化装置１は、安定したガス供給が
可能であるが、ガス発生効率が低く、ＣＶＤ装置によっ
て長尺の超電導線材を製造するには時間がかかり過ぎる
欠点があった。また構成元素の数だけ気化装置が必要で
あるので、ＣＶＤ装置が大型、複雑化するとともに、ガ
ス供給系のパラメータの増加を招き成膜条件の設定など
の操作が複雑となる問題もあった。また後者の図４に示
す原料気化装置６は、ガスの供給速度が大きく、線材の
製造も可能であるが、非平衡な蒸発となるために各原料
成分の供給量の時間的な変動が大きく、その結果安定し
た成膜が実施できない問題がある。また成膜中に原料を
追加できないために、あまり長時間のガス供給も困難で
あった。 【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、複数種の有機金属錯体を用いてＣＶＤ法により酸化
物超電導体を成膜するＣＶＤ装置の原料気化装置とし
て、各原料が均一に混合され、長時間のガス定量供給が
可能であり、装置パラメータを大幅に減少させることの
できる原料気化装置の提供を目的としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明は、酸化物超電導体を構成
する各元素の有機金属錯体を溶媒に溶解した原料溶液を
収容する容器と、該原料溶液を加熱して気化させる加熱
源を備えかつ複数種の有機金属錯体を含むガスを送り出
す反応チャンバ連通路を有する気化器と、該容器と気化
器とを接続する管路に設けられたポンプとを具備し、上
記ポンプが、可撓性チューブを圧しながら回転するロー
ラにより液を送出するチューブポンプであることを特徴
とする酸化物超電導体成膜用ＣＶＤ装置に用いるＣＶＤ
原料気化装置を提供する。 【０００９】本発明のＣＶＤ原料気化装置は、酸化物超
電導体の構成元素を含む複数種の有機金属錯体を、酸化
物超電導体の元素組成が得られるように混合して溶媒に
溶かして原料溶液とし、この原料溶液をポンプによっ
て、加熱された気化器に一定流量で送り出すことによ
り、一定組成の混合ガスを長時間安定的に気化させ得
る。この際に同時に気化した溶媒の気化ガスがキャリア
ガスの代用となる。またポンプとして上記チューブポン
プを用いたことにより、大気圧下の容器から減圧状態の
気化器にスムーズに原料溶液を送ることができ、原料溶
液の途中補充も容易となる。 【００１０】 【実施例】図１は、本発明によるＣＶＤ原料気化装置
（以下、気化装置という）の一実施例を示すものであ
る。この気化装置１１は、原料溶液１２を収容した容器
１３と、供給された原料溶液１２を加熱して気化させる
気化器１４と、一端が容器１３の原料溶液１２中に挿入
されるとともに、他端が気化器１４に接続されたチュー
ブ１５と、このチューブ１６の途中に設けられたチュー
ブポンプ１６とを主要な構成要素として備えている。 【００１１】容器１３は、ガラス瓶などの耐薬品性に優
れたものが使用されている。この容器に収容される原料
溶液１２は、成膜するべき目的化合物の構成金属元素の
有機金属錯体、金属アルコキシドなどの金属有機化合物
を、目的化合物の組成比となるように複数種を混合して
有機溶媒に溶解させたものである。この金属有機化合物
及び有機溶媒の具体例を例示すれば、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−
Ｏ系酸化物超電導体を成膜する場合に用いられるＹ（Ｄ
ＰＭ）3、Ｂａ（ＤＰＭ）2、Ｃｕ（ＤＰＭ）2等の有機
金属錯体及びＴＨＦ、ＤＰＭ、エタノールなどの有機溶
媒である。 【００１２】上記気化器１４は、室内を目的温度に加熱
するためのヒータ（図示略）を備えているとともに、加
熱気化した複数種の金属化合物を含むガスをＣＶＤ反応
チャンバに送り出す連通路１７が設けられている。この
気化器１４の内部温度は、原料とする有機金属錯体のう
ち最も気化温度の高い原料の最適気化温度に合わせて設
定される。例えば、上述したＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化
物超電導体製造用原料については最も気化温度の高いＢ
ａ（ＤＰＭ）2の気化最適温度である２４０〜２８０℃
程度に設定される。この気化器１４内は、減圧排気され
ている図示略の反応チャンバと連通しているので、気化
器内部は減圧状態となっている。 【００１３】また気化器１４内には、注射針のような細
管１８が挿入され、この細管１８の後端に接続されたチ
ューブ１５を通って供給される原料溶液を細管先端から
気化器１４内に噴出できるようになっている。この細管
１８の先端開口径は、原料溶液の供給流量と供給圧力、
気化器内圧などを勘案し最適な径とする必要があり、
０.１〜０.３ｍｍφ程度、好ましくは０.１５〜０.２ｍ
ｍφ程度の口径とするのが望ましい。 【００１４】上記チューブポンプ１６は、図２に示すよ
うに大ローラ１８の外周に、可撓性のチューブ１９を沿
わせて設け、このチューブ１９の外部に複数の小ローラ
２０を回転可能に配置して構成されたもので、駆動源か
らの伝達動力により各小ローラ２０を回転させることに
より、小ローラ２０が可撓性のチューブ１９を圧しなが
ら回転してチューブ１９内の原料溶液１２を一定流量で
送出するようにになっている。このチューブポンプ１６
の流量設定は、小ローラの回転速度によって容易にかつ
正確に行うことができる。この気化装置１１では、原料
溶液１２を毎分数ｍｌ〜数十ｍｌで供給可能なチューブ
ポンプが好適に使用される。なお、チューブポンプ１６
の可撓性のチューブ２０としては耐薬品性に優れたフッ
素樹脂製チューブが好適に用いられる。また容器１３と
気化器１４の間のチューブ１５と、このチューブポンプ
１６のチューブ２０とを一体のチューブとしても良く、
別体のチューブをジョイント部材で接続して用いても良
い。 【００１５】このチューブポンプ１６では、小ローラ２
０が可撓性のチューブ１９を圧しながら回転してチュー
ブ１９内の原料溶液１２を一定流量で送出する構造なの
で、ポンプ上流（容器１３側）で大気圧、ポンプ下流
（気化器１４側）で真空という条件であっても安定した
送液が可能となる。 【００１６】このように構成された気化装置１１によ
り、原料の金属有機化合物の気化ガスを得るには、ま
ず、成膜するべき目的化合物の構成金属元素の有機金属
錯体、金属アルコキシドなどの金属有機化合物を、目的
化合物の組成比となるように複数種を混合し、ＴＨＦ、
ＤＰＭ、エタノールなどの有機溶媒に溶解させて原料溶
液１２を作製する。この原料溶液１２を容器１３内に入
れ、気化器１４の内部温度を原料のうち最も気化温度の
高い原料の最適気化温度に合わせて調温し、ＣＶＤ装置
の反応チャンバをスタンバイする。即ち、反応チャンバ
に基体を設置し、この基体を加熱するとともに反応チャ
ンバ内を減圧し、基体上方のガス反応位置を誘導加熱等
で反応適温に加熱しておく。続いてチューブポンプ１６
の送液を開始する。チューブポンプ１６により送られる
原料溶液は、細管１８の先端から気化器１４内に噴出さ
れて気化される。この際、原料溶液中の溶媒も気化さ
れ、その溶媒気化ガスがキャリアガスの代用となる。気
化ガスは連通路１７を通って反応チャンバ内に送られ
る。反応チャンバに入った気化ガスは、別の経路を通っ
て供給された酸素ガスと混合されて所定のガス反応位置
で加熱され、各金属成分と酸素とが反応して複合酸化物
などの反応生成物を生じ、その反応生成物が基体表面に
堆積していく。 【００１７】この成膜操作を所定時間継続して行うこと
により、基体上に所望の厚さの生成物層を形成すること
ができる。また長尺基材の表面に連続して成膜するに
は、基材を一定速度で移動させながら成膜を行う。この
ようなＣＶＤ法によって成膜される材料は、Ｙ−Ｂａ−
Ｃｕ−Ｏ系、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｔｌ−Ｂ
ａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系などの酸化物超電導体の他、チタ
ン酸バリウム系材料、ＰＺＴなど各種セラミック材料な
どである。 【００１８】この気化装置１１は、目的化合物の構成元
素を含む複数種の金属有機化合物を、目的化合物の元素
組成が得られるように混合して溶媒に溶かして原料溶液
１２とし、この原料溶液１２をチューブポンプ１６によ
って、加熱された気化器１４に一定流量で送り出す構成
としたことにより、常時一定組成の気化混合ガスを長時
間安定的に供給可能であるので、高品質の材料を成膜す
ることができる。 【００１９】また原料溶液１２を気化する際に同時に気
化した溶媒気化ガスがキャリアガスの代用となるので、
キャリアガス供給系などの付属設備が不要となり、原料
気化装置の構造が簡略化され小型化できる。また複数種
の原料を混合して溶媒に溶かした原料溶液を用いるので
原料供給系が１系統に集約できるので、キャリアガス供
給条件や原料加熱条件などのパラメータを大幅に減少さ
せることができる。 【００２０】また原料溶液の送液ポンプとしてチューブ
ポンプ１６を用いたことにより、大気圧下の容器から減
圧状態の気化器にスムーズに原料溶液を送ることがで
き、原料溶液の途中補充も容易となり、長時間安定して
原料混合ガスの供給が可能となるので、長尺線材表面へ
の成膜も容易となる。 【００２１】（実験例）図１に示す構成の気化装置を熱
ＣＶＤ装置の反応チャンバに接続してＣＶＤ装置を構成
し、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体の成膜を実施
した。原料溶液としてＹ（ＤＰＭ）3、Ｂａ（ＤＰ
Ｍ）2、Ｃｕ（ＤＰＭ）2をモル比でＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝
１：２.５：３に混合したものを、メタノール：ＤＰＭ
＝３０：１０（容積比）の溶媒に溶かしたものを用い
た。この原料溶液を１０ｍｌ／分の流速で、口径０.２
ｍｍφの細管から、２６０℃に加熱された気化器内に送
出した。この気化器で発生したガスを熱ＣＶＤ装置の反
応チャンバ内に導き、約１０torrの圧力下で、７００ｍ
ｌ／分で供給された酸素ガスとともに加熱して反応させ
た。基板として、予めＹＳＺ中間層を設けたハステロイ
Ｃ−２７６を用いた。約２０分の成膜によって、基板上
に約１μｍのＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体を合
成した。このようにして得られたＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系
酸化物超電導体の特性を調べた結果、Ｔｃ＝８６Ｋ、Ｊ
ｃ＝７００００Ａ／ｃｍ2と優れた性能を有していた。 【００２２】以上説明したように、本発明によるＣＶＤ
原料気化装置は、酸化物超電導体の構成元素を含む複数
種の有機金属錯体を、酸化物超電導体の元素組成が得ら
れるように混合して溶媒に溶かして原料溶液とし、この
原料溶液をポンプによって、加熱された気化器に一定流
量で送り出す構成としたことにより、常時一定組成の気
化混合ガスを長時間安定的に供給可能であるので、高品
質の酸化物超電導体を成膜することができる。 【００２３】また原料溶液を気化する際に同時に気化し
た溶媒気化ガスがキャリアガスの代用となるので、キャ
リアガス供給系などの付属設備が不要となり、原料気化
装置の構造が簡略化され小型化できる。また複数種の原
料を混合して溶媒に溶かした原料溶液を用いるので原料
供給系が１系統に集約できるので、キャリアガス供給条
件や原料加熱条件などのパラメータを大幅に減少させる
ことができる。 【００２４】また原料溶液の送液ポンプとしてチューブ
ポンプを用いたことにより、大気圧下の容器から減圧状
態の気化器にスムーズに原料溶液を送ることができ、原
料溶液の途中補充も容易となり、長時間安定して原料混
合ガスの供給が可能となるので、長尺線材表面への成膜
も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＣＶＤ原料気化装置の一実施例を示
すもので、気化装置の概略構成図である。 【図２】 図１の気化装置のチューブポンプの要部平面
図である。 【図３】 従来の原料気化装置の一例を示す概略構成図
である。 【図４】 従来の原料気化装置の別な例を示す概略構成
図である。 【符号の説明】 １１…気化装置、１２…原料溶液、１３…容器、１４…
気化器、１５…チューブ、１６…チューブポンプ、１７
…連通管、１８…細管、１９…大ローラ、２０…チュー
ブ、２１…小ローラ。
すもので、気化装置の概略構成図である。 【図２】 図１の気化装置のチューブポンプの要部平面
図である。 【図３】 従来の原料気化装置の一例を示す概略構成図
である。 【図４】 従来の原料気化装置の別な例を示す概略構成
図である。 【符号の説明】 １１…気化装置、１２…原料溶液、１３…容器、１４…
気化器、１５…チューブ、１６…チューブポンプ、１７
…連通管、１８…細管、１９…大ローラ、２０…チュー
ブ、２１…小ローラ。
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 長屋 重夫
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 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
(56)参考文献 特開 平２−298336（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−132934（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−11070（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−127644（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−145786（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−232370（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−53564（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−121336（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−97081（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−206796（ＪＰ，Ａ)
実開 平２−112328（ＪＰ，Ｕ)
実開 平５−76438（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C30B 1/00 - 35/00
C01G 1/00
C23C 16/455
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 酸化物超電導体を構成する各元素の有機
金属錯体を溶媒に溶解した原料溶液を収容する容器と、
該原料溶液を加熱して気化させる加熱源を備えかつ複数
種の有機金属錯体を含むガスを送り出す反応チャンバ連
通路を有する気化器と、該容器と気化器とを接続する管
路に設けられたポンプとを具備し、上記ポンプが、可撓
性チューブを圧しながら回転するローラにより液を送出
するチューブポンプであることを特徴とする酸化物超電
導体成膜用ＣＶＤ装置に用いるＣＶＤ原料気化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17869292A JP3415862B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | Ｃｖｄ原料気化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17869292A JP3415862B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | Ｃｖｄ原料気化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0624895A JPH0624895A (ja) | 1994-02-01 |
| JP3415862B2 true JP3415862B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=16052884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17869292A Expired - Lifetime JP3415862B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | Ｃｖｄ原料気化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3415862B2 (ja) |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5411070A (en) * | 1977-06-29 | 1979-01-26 | Daiyo Sanso | Apparatus for obtaining highly dry gas from liquid gas |
| JPS59127644A (ja) * | 1983-01-06 | 1984-07-23 | Nec Corp | 原料ガス発生制御装置 |
| JPS63145786A (ja) * | 1986-12-09 | 1988-06-17 | Seiko Instr & Electronics Ltd | エツチング液の測定法 |
| JPH0638068B2 (ja) * | 1987-11-18 | 1994-05-18 | キッコーマン株式会社 | 液体の分析装置 |
| JPH0612825Y2 (ja) * | 1989-02-28 | 1994-04-06 | 大同酸素株式会社 | 蒸発器 |
| JPH066790B2 (ja) * | 1989-03-07 | 1994-01-26 | 株式会社フジクラ | 超電導体製造用ｃｖｄ原料の気化方法 |
| JP3024139B2 (ja) * | 1989-05-09 | 2000-03-21 | ソニー株式会社 | ＳｉＯ▲下２▼膜の形成方法 |
| JPH0453564A (ja) * | 1990-06-20 | 1992-02-21 | Takara Co Ltd | 放香動作形象物 |
| JP2567309B2 (ja) * | 1991-06-28 | 1996-12-25 | 日本電信電話株式会社 | 有機金属気相成長装置 |
| JP2564537Y2 (ja) * | 1992-03-27 | 1998-03-09 | 高砂熱学工業 株式会社 | 香り発生装置 |
| JPH0697081A (ja) * | 1992-09-10 | 1994-04-08 | Fujitsu Ltd | 気相成長装置 |
| JP3221952B2 (ja) * | 1993-01-08 | 2001-10-22 | 株式会社フジクラ | Ｃｖｄ用原料ガスの発生装置 |
-
1992
- 1992-07-06 JP JP17869292A patent/JP3415862B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0624895A (ja) | 1994-02-01 |
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