JPH01252526A - 銅を含有する酸化物超電導体膜の製造方法 - Google Patents

銅を含有する酸化物超電導体膜の製造方法

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JPH01252526A
JPH01252526A JP63080738A JP8073888A JPH01252526A JP H01252526 A JPH01252526 A JP H01252526A JP 63080738 A JP63080738 A JP 63080738A JP 8073888 A JP8073888 A JP 8073888A JP H01252526 A JPH01252526 A JP H01252526A
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JP
Japan
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film
oxide superconductor
atmosphere
partial pressure
superconductor
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JP63080738A
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English (en)
Inventor
Shoji Shiga
志賀 章二
Naoki Uno
直樹 宇野
Kenji Enomoto
憲嗣 榎本
Chikushi Hara
原 築志
Okaya Nozaki
野崎 崗哉
Kiyoshi Ogawa
潔 小川
Takeshi Kurihara
武司 栗原
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔従来の技術とその課題〕 近年La−3r−Cu−0系、Y−Ba−Cu−〇系、
B1−3r−Ca−Cu−0系、TI!、−3r−Ca
−Cu−0系等の層状ペロブスカイト型構造を有する酸
化物超電導体が見出されている。
これらの酸化物超電導体は高い臨界温度(以下T。
と略記)を有し、液体Nt温度で超電導となるため、従
来の液体He温度で超電導を示す金属超電導体に較べて
格段に経済的であり電力ゲープルやマグネット導体の線
材として、又はトランジスタ、ジョセフソン素子、5Q
UID、赤外センサ等の電子デバイスとして各分野での
応用が検討されている。
ところで上記のような酸化物超電導体の結晶構造は、Y
−Ba−Cu−0系超電導体について説明すると、立方
体の中心にCuイオンが3個、角隅にYイオンが8個、
角部にBaイオンが8個、そして酸素イオンが立方体内
に2個、面心に10個配置されたもので、結晶構造的に
はY、Ba、Cu、0.が安定組成となるものである。
しかしながら上記酸化物が電気的に中性であるためには
、Y。
BazCuzO6,Sの組成でなければならず、実際に
はY、B a 、Cu、o、−δ(δ−0,2〜0.3
 )の中間的組成からなり、過剰酸素に対しては本来2
価のCuイオンが3価に荷電することにより電気的中性
が保たれるとともに、このCu”が超電導を流の]導体
となるのである。
つまりY−Ba−Cu−0系のようなCuを含有する酸
化物超電導体においては、電気的中性値を超えて0□を
過剰に供給するとCu”が増加して超電導特性が向上す
るものである。
而して、Cuを含有する酸化物超電導体膜の製造にあた
っては、0!を電気的中性値より過剰に供給することが
必須であり、このOf供給方法については種々検討がな
されており、例えば成膜と同時に供給するというような
特殊な工夫が試みられているが、一般的には成膜後この
膜体をO!含有雰囲気中で加熱して供給する方法がとら
れている。
しかしながら酸化物超電導体膜に0□を供給するには、
上記膜体を0.含有雰囲気中で高温で長時間加熱する必
要があり、このため膜体が形成された基体が酸化劣化し
たり、又膜体が基体と反応して超電導特性が低下したり
、更には加熱を高温で長時間行うので生産性に劣る等の
種々の問題があった。
〔課題を解決するための手段及び作用〕□本発明はかか
る状況に鑑み鋭意研究を行った結果酸化物超電導体膜に
予め低02分圧下で予備加熱を施してから、0.供給の
ための加熱処理を施すと上記加熱処理においてO!の供
給が迅速になされることを突きとめ、この点について更
に研究を行った結果本発明を達成し得たものである。
即ち本発明は、基体上に銅を含有する酸化物超電導体物
質を膜状に形成したのち、この膜体を酸素分圧I To
rr以下の雰囲気中で400℃以上で予備加熱を施し、
次いで酸素分圧5QTorr以上の雰囲気中で加熱処理
を施すことを特徴とする銅を含有する酸化物超電導体膜
の製造方法である。
本発明は、酸化物超電導体膜を低OR分圧下で予備加熱
することにより超電導体結晶中の02量を一旦低減せし
め、この0!量低減に伴う電気的非平衡はCuイオンが
2価から1価に還元することにより中性化されるもので
、このようにして生成された1価のCuイオンは極めて
活性なもので、後の加熱処理工程においてO1吸収に有
効に作用し、超電導体膜へのO8供給が迅速になされる
ものである。
本発明において、予備加熱の雰囲気を00分圧1↑or
r以下、加熱温度を400 ”C以上に限定した理由は
、08分圧がI Torrを超えても又加熱温度が40
0″C未満でも、予備加熱において超電導体膜の0□量
の低減が十分になされない為であり、特に上記雰囲気の
0!分圧は0. I Torr以下が好ましい。
上記の予備加熱の雰囲気には、A「やN8等の不活性ガ
スにOtが混在した1気圧以上の雰囲気又は減圧雰囲気
が用いられるが、特に減圧雰囲気において予備加熱する
と、膜体中の不純物が気化して排除され易くなるのでよ
り好ましいものである。
本発明において加熱処理の雰囲気を03分圧50 To
rr以上に限定した理由は、50Torr未満では超電
導体膜への08の供給が十分になされないためで、特に
100 Torr以上にするのが好ましく、又加熱温度
は500℃以上にするのが好適である。
上記加熱処理条件は成膜方法、膜組成、膜厚さ、基体の
材質等を考慮して決められるものである。
本発明において酸化物超電導体物質とは、酸素含有雰囲
気中で所定の加熱処理を施すことにより超電導体となし
得る物質であり、上記加熱処理により超電導体に反応す
るか又は気化し散逸する超電導体構成元素以外の元素や
化合物を含有する酸化物超電導体前駆物質も含まれる。
本発明において酸化物超電導体を膜状に形成する方法と
しては、マグネトロンスパッタリング法、蒸着法、MB
E法等のPVD法やスプレーコート法、スピンコード法
、更にはスクリーン印刷法等の厚膜法も適用することが
できる。
上記において、スプレーコート法は酸化物超電導体を構
成する成分の硝酸塩等を溶解した無機塩溶液、又は酢酸
塩、乳酸塩等を溶解した有機塩溶液を加熱した基体上に
噴霧して超電導体に反応せしめる方法であり、又スピン
コード法はゾルゲル溶液、有機塩溶液等を基体上に塗布
し、これを高速回転して薄膜化したのち、加熱して超電
導体に反応せしめる方法である。更にスクリーン印刷法
は合成された酸化物超電導体物質又はその前駆体物質を
ペースト状物となしこれを所望形状にスクリーン印刷し
たのち、焼結して超電導体に反応せしめるものである。
本発明において基体には目的、用途に応じて任 、意の
材質のものが用いられるが、超電導体物質との反応性や
熱膨張のマツチング性を考慮して選定する必要がある。
〔実施例〕
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例1 (100)配向のMgOを基板上にRFマグネトロンス
パッタ装置を用いて、90 mTorr (A r→−
0□)の減圧下でE r B a zc us、zoy
酸化物をターゲットとして30分間スパッタリングを行
いErBa、Cu5Otの無定形状膜を1μ厚さに形成
した。
しかるのち上記無定形状膜に0□分圧I Torr以下
のAr雰囲気中で900℃20分間予備加熱を施し、次
いでCOlを除去した大気中で850 ’C30分間加
熱処理を施して超電導体膜を製造した。
比較例1 予備加熱の雰囲気中の0!分圧を10又は76Q To
rrとした他は実施例1と同じ方法により超電導体膜を
製造した。
比較例2 実施例1において予備加熱及び加熱処理を省略した。
比較例3 予備加熱を行わず加熱処理を7607or、rのOx気
流中で920℃2H施した他は実施例1と同じ方法によ
り超電導体膜□を製造した。
斯くの如くして得た各々の超電導体膜についてTc及び
臨界電流密度(以下J、と略記)を測定した。結果は第
1表に示した。
第1表より明らかなように本発明方法品(1゜2)は、
Tc、Jcとも高い値のものが得られている。これに対
し予備加熱雰囲気のOt分圧が1Torrを超えたもの
(3,4)は後工程の加熱処理において08の供給が十
分になされずTc、Jcとも低い値のものとなった。又
予備加熱及び加熱処理を省略したもの(5)はTcが7
7に以下であり、又予備加熱を行わないもの(6)は、
加熱処理を高温長時間行ったにも関わらすJ、が低い値
のものとなった。これは加熱処理が高温長時間なされた
為超電導体膜が基板と反応し劣化したためである。
実施例2 Y:Ba:Cuの各々の硝酸塩をY:Ba:CUが原子
比で1:2=3になるように配合し、これを水に溶解し
て5%濃度の硝酸塩水溶液となし、更にこの液にグリセ
リンを5%添加した混合液を、スピンコーター上で高速
回転するYSZ基板(Y!0.配合のZr0z)上に5
分間滴下して上記基板上に混合液を付着させたのち、こ
の混合液が付着したYSZ基板をスピンコーターから取
りはずし、これを大気中で290 ’Cに加熱し乾燥し
て厚さ0.1nの硝酸塩膜を得た。
しかるのち上記硝酸塩膜に0.1 Torrの真空中で
750℃IH予備加熱を施し、次いでO*760Tor
rの気流中で870℃30分間加熱処理を施して超電導
体膜を製造した。
実施例3 実施例2において予備加熱の雰囲気をO!分圧0、5 
TorrのAr雰囲気中とした他は実施例2と同じ方法
により超電導体膜を製造した。
実施例4 予備加熱を850 ’CI Hとした他は実施例3と同
じ方法により超電導体膜を製造した。
比較例4 実施例2において予備加熱を行わず、加熱処理を870
“C30分間又は720″C30分間行った他は実施例
2と同じ方法により超電導体膜を製造した。
斯くの如くして得た各々の超電導体膜についてTc及び
JCを測定した。結果は第2表に示した。
第2表より明らかなように本発明方法品(7〜9)はT
c、Jcとも高い値のものが得られ、中でも予備加熱を
真空中で施したもの(7)は、不純物が気化散逸したた
め特に高い値となった。これに対し予備加熱を施さない
もの(10,11)はT6、J、とも低い値のものとな
った。
実施例5 直径l−以下のB15rCaCuzOyの微粉末をブチ
ルカルビノール2メチルセルロースに混合してペースト
状物となし、このペースト状物を5rTio、基板上に
巾0.75am、厚さ20−1長さ12m1のライン状
にスクリーン印刷したのち、これを300℃に加熱した
オーブン中で乾燥し、しかるのちこのB15rCaCu
、O,の乾燥体をOt分圧I Torr以下のAr雰囲
気中又は減圧雰囲気中で790℃IH’Fa加熱し、次
いで大気中(POzl 52Torr)で880℃12
)(加熱処理した。
斯くの如くして得た各々の超電導体膜についてTc及び
Jeを測定した。結果は第3表に示した。
比較例5 実施例5において予備加熱の雰囲気を01分圧5 To
rrのAr雰囲気又は760Torrの02気流中とし
た他は実施例5と同じ方法により超電導体膜を製造した
斯くの如くして得た各々の超電導体膜についてTcを測
定した。結果は第3表に示した。
第3表より明らかなように本発明方法品(12〜14)
は減圧下で予備加熱を行ったもの(14)をはじめとし
ていずれもTcが100Kを超える高い値のものが得ら
れている。これに対し予備加熱雰囲気の0!分圧がl 
Torrを超えたもの(15,16)は、T、が低い値
ものものとなった。
〔効果〕
以上述べたように本発明方法によれば、超電導体膜への
0.供給が低温短時間の加熱処理によりなし得るので、
加熱処理中に超電導体膜が基体と反応して劣化するよう
なことがなく、TcやJc等の特性に優れた酸化物超電
導体膜を迅速に製造することができ、工業上顕著な効果
を奏する。
特許出願人 代理人 弁理士 鉛末 雄−手続補正書(
自発)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  基体上に銅を含有する酸化物超電導体物質を膜状に形
    成したのち、この膜体を酸素分圧1Torr以下の雰囲
    気中で400℃以上で予備加熱を施し、次いで酸素分圧
    50Torr以上の雰囲気中で加熱処理を施すことを特
    徴とする銅を含有する酸化物超電導体膜の製造方法。
JP63080738A 1988-04-01 1988-04-01 銅を含有する酸化物超電導体膜の製造方法 Pending JPH01252526A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02120225A (ja) * 1988-10-28 1990-05-08 Mitsubishi Metal Corp 超電動セラミックス被膜または薄板の製造方法
JPH05213619A (ja) * 1991-10-10 1993-08-24 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 超伝導体およびその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02120225A (ja) * 1988-10-28 1990-05-08 Mitsubishi Metal Corp 超電動セラミックス被膜または薄板の製造方法
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