JPH01252573A - 超電導膜形成用ターゲット材 - Google Patents
超電導膜形成用ターゲット材Info
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- JPH01252573A JPH01252573A JP63309660A JP30966088A JPH01252573A JP H01252573 A JPH01252573 A JP H01252573A JP 63309660 A JP63309660 A JP 63309660A JP 30966088 A JP30966088 A JP 30966088A JP H01252573 A JPH01252573 A JP H01252573A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、例えばスパッタリング法により基板表面に
、Ｙを含む希土類元素とアルカリ土類金属とＣｕの複合
酸化物を主体とする（以下Ｒ−Ａ−Ｃｕ−０系という）
セラミックスで構成された超電導膜を形成する際に用い
られるターゲット材にして、特に冷却効率が高く、かつ
抵抗率が低く、さらに機械的強度にもすぐれたＲ−Ａ−
Ｃｕ−０系超電導膜形成用ターゲット材に関するもので
ある。
、Ｙを含む希土類元素とアルカリ土類金属とＣｕの複合
酸化物を主体とする（以下Ｒ−Ａ−Ｃｕ−０系という）
セラミックスで構成された超電導膜を形成する際に用い
られるターゲット材にして、特に冷却効率が高く、かつ
抵抗率が低く、さらに機械的強度にもすぐれたＲ−Ａ−
Ｃｕ−０系超電導膜形成用ターゲット材に関するもので
ある。
近年、例えばスパッタリング法にて、基板表面にＲ−Ａ
−Ｃｕ−０系超電導膜を形成する試みがなされている。
−Ｃｕ−０系超電導膜を形成する試みがなされている。
このＲ−Ａ−Ｃｕ−０系超電導膜の形成にはターゲット
材が用いられる。
材が用いられる。
このターゲット材は、まず、原料粉末として、いずれも
１０庫以下の平均粒径を有するＹを含む希土類元素の酸
化物粉末、アルカリ土類金属の炭酸塩粉末、およびＣｕ
の酸化物粉末を用い、これらの原料粉末を所定の配合組
成に配合し、混合し、酸素雰囲気中、８５０〜９５０℃
の範囲内の所定温度で焼成した後、粉砕し、以後この焼
成と粉砕を必要に応じて２回以上繰り返して、Ｒ−Ａ−
Ｃｕ−Ｏ系超電導セラミックス粉末を形成し、ついで、
この超電導セラミックス粉末に、雰 囲 気： ｌｏ’
ｔｏｒｒ以下の真空、加熱温度二８００〜９００℃、 圧 力 ：１００〜２００ｋｇｆ／ｃシ、加熱
保持時間：１〜４時間、 の条件で真空ホットプレスを施すことによって製造され
ている。
１０庫以下の平均粒径を有するＹを含む希土類元素の酸
化物粉末、アルカリ土類金属の炭酸塩粉末、およびＣｕ
の酸化物粉末を用い、これらの原料粉末を所定の配合組
成に配合し、混合し、酸素雰囲気中、８５０〜９５０℃
の範囲内の所定温度で焼成した後、粉砕し、以後この焼
成と粉砕を必要に応じて２回以上繰り返して、Ｒ−Ａ−
Ｃｕ−Ｏ系超電導セラミックス粉末を形成し、ついで、
この超電導セラミックス粉末に、雰 囲 気： ｌｏ’
ｔｏｒｒ以下の真空、加熱温度二８００〜９００℃、 圧 力 ：１００〜２００ｋｇｆ／ｃシ、加熱
保持時間：１〜４時間、 の条件で真空ホットプレスを施すことによって製造され
ている。
したがって、製造されたターゲット材は、（ａ） 実
質的にＲ−Ａ−Ｃｕ−０系セラミツクスからなるか、 （ｂ） あるいは２０容量％以下の酸化銅（以下Ｃｕ
Ｏで示す）を含有し、残りが実質的にＲ−Ａ−Ｃｕ−０
系セラミツクスからなる、組成の焼結体からなっている
。
質的にＲ−Ａ−Ｃｕ−０系セラミツクスからなるか、 （ｂ） あるいは２０容量％以下の酸化銅（以下Ｃｕ
Ｏで示す）を含有し、残りが実質的にＲ−Ａ−Ｃｕ−０
系セラミツクスからなる、組成の焼結体からなっている
。
なお、上記従来ターゲット材におけるＣｕＯの含有は、
例えばスパッタリング装置およびスパッタ条件によって
ターゲット材の組成がそのまま薄膜組成とはならず、°
ＣｕＯが不足する場合があるので、超電導セラミックス
粉末の製造時に、これが余分のＣｕＯを２０容量％以下
の範囲で含有するように製造していることによるもので
ある。
例えばスパッタリング装置およびスパッタ条件によって
ターゲット材の組成がそのまま薄膜組成とはならず、°
ＣｕＯが不足する場合があるので、超電導セラミックス
粉末の製造時に、これが余分のＣｕＯを２０容量％以下
の範囲で含有するように製造していることによるもので
ある。
しかし、上記の従来ターゲット材においては、相対的に
冷却効率が低く、このためにスパッタ時のターゲット材
のスパッタ表面と冷却底面の温度差が大きくなることか
ら、ターゲット材に熱応力による割れが発生し易く、ま
た抵抗も高いので、比較的装置が安価な゛直流２極スパ
ッタリング装置を用いることができず、通常高価な高周
波スパッタリング装置を必要とし、さらに機械的強度が
低く、きわめて脆いので、その取扱いには細心の注意を
はられなければならないなどの問題点がある。
冷却効率が低く、このためにスパッタ時のターゲット材
のスパッタ表面と冷却底面の温度差が大きくなることか
ら、ターゲット材に熱応力による割れが発生し易く、ま
た抵抗も高いので、比較的装置が安価な゛直流２極スパ
ッタリング装置を用いることができず、通常高価な高周
波スパッタリング装置を必要とし、さらに機械的強度が
低く、きわめて脆いので、その取扱いには細心の注意を
はられなければならないなどの問題点がある。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、従来Ｒ
−Ａ−Ｃｕ−０系超電導膜形成用ターゲット材のもつ問
題点を解決すべく研究を行なった結果、Ｒ−Ａ−Ｃｕ−
０系セラミツクス（この場合超電導膜形成時にＣｕの補
給が可能なので、Ｒ−Ａ−０系セラミツクスでもよい）
の粉末に、必要に応じてＣｕＯを共存させた状態で、金
属Ｃｕ粉末を８〜４０容量％の割合で配合し、混合した
後、例えば真空雰囲気中、温度：４００〜９００℃、圧
カニ １００〜２００ ｋｇ ｆ ／ ｃ−の条件で真
空ホットプレスすることにより製造したターゲット材は
、金属Ｃｕ素地に、上記Ｒ−Ａ−０系セラミックスおよ
び上記Ｒ−Ａ−Ｃｕ −０系セラミツクスのうちのいず
れか、または両方が、必要に応じて含有させたＣｕＯと
ともに均一に分散した組織をもつようになり、この結果
のＲ−Ａ−Ｃｕ−０系超電導膜形成用ターゲット材は、
素地を構成する金属Ｃｕによって冷却効率が一段と向上
するばかりでなく、抵抗が著しく低下し、かつ機械的強
度も向上して、高い靭性をもつようになるという知見を
得たのである。
−Ａ−Ｃｕ−０系超電導膜形成用ターゲット材のもつ問
題点を解決すべく研究を行なった結果、Ｒ−Ａ−Ｃｕ−
０系セラミツクス（この場合超電導膜形成時にＣｕの補
給が可能なので、Ｒ−Ａ−０系セラミツクスでもよい）
の粉末に、必要に応じてＣｕＯを共存させた状態で、金
属Ｃｕ粉末を８〜４０容量％の割合で配合し、混合した
後、例えば真空雰囲気中、温度：４００〜９００℃、圧
カニ １００〜２００ ｋｇ ｆ ／ ｃ−の条件で真
空ホットプレスすることにより製造したターゲット材は
、金属Ｃｕ素地に、上記Ｒ−Ａ−０系セラミックスおよ
び上記Ｒ−Ａ−Ｃｕ −０系セラミツクスのうちのいず
れか、または両方が、必要に応じて含有させたＣｕＯと
ともに均一に分散した組織をもつようになり、この結果
のＲ−Ａ−Ｃｕ−０系超電導膜形成用ターゲット材は、
素地を構成する金属Ｃｕによって冷却効率が一段と向上
するばかりでなく、抵抗が著しく低下し、かつ機械的強
度も向上して、高い靭性をもつようになるという知見を
得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、 金属Ｃｕ：８〜４０容量％、 を含有し、さらに必要に応じて、 ＣｕＯ：２０容量％以下、 を含有し、残りが、Ｒ−Ａ−０系セラミツクスおよびＲ
−Ａ−Ｃｕ−０系セラミツクスのうちのいずれか、また
は両方と不可避不純物からなる組成、並びに金属Ｃｕの
素地に、上記セラミックス、あるいは上記セラミックス
とＣｕＯが均一に分散した組織、 を有するＲ−Ａ−Ｃｕ−０系超電導膜形成用ターゲット
材に特徴を有するものである。
て、 金属Ｃｕ：８〜４０容量％、 を含有し、さらに必要に応じて、 ＣｕＯ：２０容量％以下、 を含有し、残りが、Ｒ−Ａ−０系セラミツクスおよびＲ
−Ａ−Ｃｕ−０系セラミツクスのうちのいずれか、また
は両方と不可避不純物からなる組成、並びに金属Ｃｕの
素地に、上記セラミックス、あるいは上記セラミックス
とＣｕＯが均一に分散した組織、 を有するＲ−Ａ−Ｃｕ−０系超電導膜形成用ターゲット
材に特徴を有するものである。
なお、この発明のターゲット材において、金属Ｃｕの含
有量を８〜４０容量％と限定したのは、その含有量が８
容量％未満では、所望の冷却効率、抵抗率、および機械
的強度を確保することができず、一方その含有量が４０
容量％を越えると、別途必要に応じて２０容量％以下の
範囲で含有するＣｕＯとの関係において、Ｃｕの相対量
が多くなりすぎ、所定組成の超電導膜を形成することが
できなくなることから、その含有量を８〜４０容量％と
定めた。
有量を８〜４０容量％と限定したのは、その含有量が８
容量％未満では、所望の冷却効率、抵抗率、および機械
的強度を確保することができず、一方その含有量が４０
容量％を越えると、別途必要に応じて２０容量％以下の
範囲で含有するＣｕＯとの関係において、Ｃｕの相対量
が多くなりすぎ、所定組成の超電導膜を形成することが
できなくなることから、その含有量を８〜４０容量％と
定めた。
つぎに、この発明のターゲット材を実施例により具体的
に説明する。
に説明する。
原料粉末として、いずれも５−以下の平均粒径を有し、
かつそれぞれ第１表および第２表に示される組成をも−
ったＲ−Ａ−０系セラミツクス粉末およびＲ−Ａ−Ｃｕ
−０系セラミツクス粉末、この場合これらセラミックス
粉末の合成時に、必要に応じて第１表および第２表に示
される量のＣｕＯも共存させ、さらに金属Ｃｕ粉末を用
意し、これら原料粉末を第１表および第２表に示される
配合組成に配合し、混合した後、ｉｏ’ｔｏｒｒの真空
雰囲気中、温度二８００℃、圧カニ １５０ｋｇ ｆ
／ ｃｔｌ、保持時間二３時間の条件で真空ホットプレ
スを施すことによって実質的に配合組成と同一の成分組
成、並びにいずれも金属Ｃｕの素地に、上記セラミック
ス、あるいは上記セラミックスとＣｕＯが均一に分散し
た組織を有し、かつ直径：５０ｍｍＸ厚さ：４關の寸法
をもった本発明ターゲット材１〜１８および比較ターゲ
ット材１〜４をそれぞれ製造した。
かつそれぞれ第１表および第２表に示される組成をも−
ったＲ−Ａ−０系セラミツクス粉末およびＲ−Ａ−Ｃｕ
−０系セラミツクス粉末、この場合これらセラミックス
粉末の合成時に、必要に応じて第１表および第２表に示
される量のＣｕＯも共存させ、さらに金属Ｃｕ粉末を用
意し、これら原料粉末を第１表および第２表に示される
配合組成に配合し、混合した後、ｉｏ’ｔｏｒｒの真空
雰囲気中、温度二８００℃、圧カニ １５０ｋｇ ｆ
／ ｃｔｌ、保持時間二３時間の条件で真空ホットプレ
スを施すことによって実質的に配合組成と同一の成分組
成、並びにいずれも金属Ｃｕの素地に、上記セラミック
ス、あるいは上記セラミックスとＣｕＯが均一に分散し
た組織を有し、かつ直径：５０ｍｍＸ厚さ：４關の寸法
をもった本発明ターゲット材１〜１８および比較ターゲ
ット材１〜４をそれぞれ製造した。
なお、比較ターゲット材１〜４は、素地を形成する金属
Ｃｕの含有量がこの発明の範囲から外れたものである。
Ｃｕの含有量がこの発明の範囲から外れたものである。
また、比較の目的で、第２表に示される組成をもったＲ
−Ａ−Ｃｕ−０系セラミツクス粉末を用い、さらに同じ
く第２表に示される量のＣｕＯを含有させ、金属Ｃｕ粉
末の配合を行なわず、かっ真空ホットプレスにおける温
度を８５０℃に高める以外は同一の条件で従来ターゲッ
ト材１〜１４を製造した。
−Ａ−Ｃｕ−０系セラミツクス粉末を用い、さらに同じ
く第２表に示される量のＣｕＯを含有させ、金属Ｃｕ粉
末の配合を行なわず、かっ真空ホットプレスにおける温
度を８５０℃に高める以外は同一の条件で従来ターゲッ
ト材１〜１４を製造した。
ついで、この結果得られた各種のターゲット材について
、冷却効率を評価する目的で熱伝導率を測定し、また抵
抗率も測定し、さらに機械的強度を評価する目的で抗折
力を測定した。
、冷却効率を評価する目的で熱伝導率を測定し、また抵
抗率も測定し、さらに機械的強度を評価する目的で抗折
力を測定した。
引続いて、これらの各種ターゲット材を、それぞれ直流
マグネトロンスパッタリング装置（高周波マグネトロン
スパッタリング装置を用いてもよい）に装入し、 雰囲気全体圧カニ １０”１０−’ｔｏｒｒ、雰 囲
気： Ａ ｒ ％または酸素を５〜５０％含有のＡ「、 供給型カニ１００〜６００ Ｗ。
マグネトロンスパッタリング装置（高周波マグネトロン
スパッタリング装置を用いてもよい）に装入し、 雰囲気全体圧カニ １０”１０−’ｔｏｒｒ、雰 囲
気： Ａ ｒ ％または酸素を５〜５０％含有のＡ「、 供給型カニ１００〜６００ Ｗ。
基板材質：平面寸法が１００−のＭ ｇ Ｏ？１結晶、
基板加熱二６５０℃または加熱せず、 基板−ターゲット間距離：５０〜１３０ｃｍ５薄膜の厚
さ：２−１ の条件でスパッタリングを行ない、スパッタ後の薄膜に
対して、酸素含有雰囲気中、温度：９１Ｏ℃に１時間保
持後炉冷の条件で焼鈍処理を施し、この状態で４端子法
により臨界温度（Ｔｃ）を測定した。
基板加熱二６５０℃または加熱せず、 基板−ターゲット間距離：５０〜１３０ｃｍ５薄膜の厚
さ：２−１ の条件でスパッタリングを行ない、スパッタ後の薄膜に
対して、酸素含有雰囲気中、温度：９１Ｏ℃に１時間保
持後炉冷の条件で焼鈍処理を施し、この状態で４端子法
により臨界温度（Ｔｃ）を測定した。
これらの測定結果を第１表および第２表に示した。
第１表および第２表に示される結果から、本発明ターゲ
ット材１〜１８は、いずれも従来ターゲット材１〜１４
に比して一段と高い熱伝導率（冷却効率）および抗折力
（機械的強度）を示し、かつ抵抗率も低く、しかも従来
ターゲット材と同等の特性をもった超電導膜を形成する
ことができ、また比較ターゲット材１〜４に見られるよ
うに、Ｃｕ含有二がこの発明の範囲から低い方に外れる
と、上記の特性に所望の向上効果が得られず、一方その
含有量が高い方に外れると、所望の超電導膜を形成する
ことができないことが明らかである。
ット材１〜１８は、いずれも従来ターゲット材１〜１４
に比して一段と高い熱伝導率（冷却効率）および抗折力
（機械的強度）を示し、かつ抵抗率も低く、しかも従来
ターゲット材と同等の特性をもった超電導膜を形成する
ことができ、また比較ターゲット材１〜４に見られるよ
うに、Ｃｕ含有二がこの発明の範囲から低い方に外れる
と、上記の特性に所望の向上効果が得られず、一方その
含有量が高い方に外れると、所望の超電導膜を形成する
ことができないことが明らかである。
上述のように、この発明のターゲット材は、超電導膜形
成に組成的問題はなく、その上ですぐれた冷却効率をも
つので、高速スパッタを行なっても熱応力による割れの
発生がなく、かつ抵抗率が著しく低いので、高周波スパ
ッタリングは勿論のこと、直流２極スパツタリングによ
る薄膜形成も可能であり、さらに機械的強度も高いので
、取扱いが容易であるなど工業上有用な特性を有するの
である。
成に組成的問題はなく、その上ですぐれた冷却効率をも
つので、高速スパッタを行なっても熱応力による割れの
発生がなく、かつ抵抗率が著しく低いので、高周波スパ
ッタリングは勿論のこと、直流２極スパツタリングによ
る薄膜形成も可能であり、さらに機械的強度も高いので
、取扱いが容易であるなど工業上有用な特性を有するの
である。
Claims (2)
- （１）金属Ｃｕ：８〜４０容量％、 を含有し、残りが、Ｙを含む希土類元素とアルカリ土類
金属の複合酸化物、およびＹを含む希土類元素とアルカ
リ土類金属とＣｕの複合酸化物のうちのいずれか、また
は両方を主体とするセラミックスと不可避不純物からな
る組成、 並びに金属Ｃｕの素地に、上記セラミックスが均一に分
散した組織、 を有することを特徴とする超電導膜形成用ターゲット材
。 - （２）金属Ｃｕ：８〜４０容量％、 を含有し、さらに、 酸化銅：２０容量％以下、 を含有し、残りが、Ｙを含む希土類元素とアルカリ土類
金属の複合酸化物、およびＹを含む希土類元素とアルカ
リ土類金属とＣｕの複合酸化物のうちのいずれか、また
は両方を主体とするセラミックスと不可避不純物からな
る組成、 並びに金属Ｃｕの素地に、上記セラミックスと酸化銅が
均一に分散した組織、 を有することを特徴とする超電導膜形成用ターゲット材
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31169587 | 1987-12-09 | ||
| JP62-311695 | 1987-12-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01252573A true JPH01252573A (ja) | 1989-10-09 |
Family
ID=18020352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63309660A Pending JPH01252573A (ja) | 1987-12-09 | 1988-12-07 | 超電導膜形成用ターゲット材 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5049452A (ja) |
| EP (1) | EP0345358B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01252573A (ja) |
| KR (1) | KR910004862B1 (ja) |
| DE (1) | DE3874526T2 (ja) |
| WO (1) | WO1989005283A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5523270A (en) * | 1987-07-06 | 1996-06-04 | Lanxide Technology Company, Lp | Complex perovskite oxidation reaction products |
| EP0377073A3 (en) * | 1988-12-07 | 1990-11-07 | Mitsubishi Materials Corporation | Sputtering target used for forming quinary superconductive oxide |
| KR950011339B1 (ko) * | 1989-02-10 | 1995-09-30 | 미쓰비시 긴소꾸 가부시기가이샤 | 초전도 세라믹스막 형성용 타아겟재 |
| US5395704A (en) * | 1992-11-19 | 1995-03-07 | North Western Univ. Technology Transfer Prog. | Solid-oxide fuel cells |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63241823A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-07 | Nissin Electric Co Ltd | 超電導薄膜の製造方法 |
| JPS63255367A (ja) * | 1987-04-13 | 1988-10-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 酸化物超電導体のスパツタ薄膜製造方法およびスパツタリング用タ−ゲツト |
| JPS644466A (en) * | 1987-06-26 | 1989-01-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of thin-film superconductor |
| JPS6414821A (en) * | 1987-07-08 | 1989-01-19 | Nippon Telegraph & Telephone | Manufacture of oxide superconductor thin film |
| JP2601676B2 (ja) * | 1988-02-08 | 1997-04-16 | 秩父小野田株式会社 | 薄膜酸化物超伝導体の製造方法 |
-
1988
- 1988-12-07 JP JP63309660A patent/JPH01252573A/ja active Pending
- 1988-12-08 EP EP89900303A patent/EP0345358B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-12-08 WO PCT/JP1988/001238 patent/WO1989005283A1/ja active IP Right Grant
- 1988-12-08 DE DE8989900303T patent/DE3874526T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-12-08 US US07/399,553 patent/US5049452A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-12-08 KR KR1019890701472A patent/KR910004862B1/ko not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JPN J APPL PHYS=1987 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3874526D1 (de) | 1992-10-15 |
| EP0345358B1 (en) | 1992-09-09 |
| KR910004862B1 (ko) | 1991-07-15 |
| US5049452A (en) | 1991-09-17 |
| KR900700392A (ko) | 1990-08-13 |
| EP0345358A4 (en) | 1990-04-10 |
| WO1989005283A1 (en) | 1989-06-15 |
| EP0345358A1 (en) | 1989-12-13 |
| DE3874526T2 (de) | 1993-03-25 |
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