JPH0197319A - 酸化物超電導膜被覆物体の製造方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、高エネルギー粒子加速器用部材。

発電機用部材、エネルギー貯蔵用部材、核融合炉用部材
、磁気浮上列車用部材、船舶推進用部材。

医療機器用部材、エレクトロニクス用部材、精密機械を
含めた機械用部材として応用される超電導材料の作成に
適する酸化物超電導膜被覆物体の製造方法に関するもの
である。

（従来の技術） 超電導材料は、Ｎｂ５ＧｅやＮｂｔＳｎに代表される超
電導材料に対して、最近Ｙ−Ｂａ−ｃｕ−ｏの酸化物に
代表されるペロブスカイト型構造の酸化物でなる超電導
材料が開発されている。この超電導材料を実用化するた
めの１つの形態に５基板の表面に超電導膜を被覆してな
る超電導膜被覆物体がある。

超電導膜被覆物体を作成する方法としては、スパッタ法
、蒸着法、化学蒸着法（ＣＶＤ法）が一般的に試みられ
ている。

（発明が解決しようとする問題点） 超電導膜を作成する方法としてのスパッタ法は、直流法
、高周波法、マグネトロン法又はゲッター法などが試み
られている。これらのスパッタ法による薄膜の形成は、
Ｎｂ＊Ｇｅで代表されるようなへＩ５型構造でなる化合
物の場合は殆んど問題がなかったのに対し、酸化物超電
導膜、特にベロジスカイ１−型構造の酸化物超電導膜を
形成する場合は蒸発物質の組成と形成される膜の組成が
一致しなく、組成を調整した膜が安定に形成でき難いと
いう問題がある。

超電導膜を作成する方法としての蒸着法は、膜の形成に
必要な金属元素の蒸気圧が異なることから膜の組成を抑
制するのが困難であるという問題がある。特に、酸化物
超電導膜を蒸着法で作成する場合には、金属元素の他に
酸素の制御も行う必要があることから一層困難であると
いう問題がある。

超電導膜を作成する方法としてのＣＶＤ法は、ハロゲン
化物又は有機金属などを水素で還九して膜を形成するの
であるが、ペロブスカイト型構造の酸化物超電導膜を形
成する場合は蒸気圧の異なる２種類以トのハロゲン化物
又は有機金属を同時に用いる必要があることから膜の組
成を制御することが困難であるという問題がある。

本発明は、子連のような問題点を解決したもので、具体
的には、蒸発しようとする少なくとも３３押印の物質を
それぞれ別々に加熱蒸発して、その蒸発物を基板の表面
に堆積させると同時時又は交ｈ−にイオン源から酸素イ
オンを供給してノ、（板の表面に照射してペロブスカイ
ト型構造の複合酸化物の被膜を形成する酸化物超電導膜
被覆物体の製造方法の提供をＬＩ的とするものである。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明者らは、超電導材料として必要とされている臨界
温度（Ｔｃ）　、臨界磁界（ｌｌｃＬ臨界電流密度（、
＋ｃ）の内、特に高Ｔｃを有するペロブスカイト型複合
酸化物の被膜で、しかも膜の組成の変動が少な（、再現
性よく安定に形成できる方法について検討していた所、
複合酸化物の被膜を構成する金属元素の蒸発方法と非金
属元素である酸素イオンの供給方法の制御により達成で
きるという知見を得るに至り、本発明を完成したもので
ある。

すなわち、本発明の酸化物超電導膜被覆物体の製造方法
は、真空中で希土類金属又はこれらの酸化物の中の少な
くとも１種の第１物質とＣａ、　Ｓｒ。

Ｂａ又はこれらの酸化物の中の少なくとも１種の第２物
質と銅及び／又は酸化銅の第３物質とをそれぞれ別々に
加熱蒸発してなる蒸発物を加熱した基板の表面に堆積さ
せると同時又は交互に酸素イオンを前記基板の表面に照
射して、該基板の表面に＋ｉｉＪ記第１物質と＋ｉｉｊ
記第２物質と前記第３物質とを含有した複合酸化物の被
膜を形成することを特徴とするものである。

本発明の酸化物超電導膜被覆物体の製造方法におりる反
応容器は２　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ以下の圧力状態に保
持しておくことが好ましく、特に金属を蒸発する前の圧
力状態がＩ　Ｘ　１Ｏ−５Ｔ’ｏｒｒ以ドにしておくこ
とが好ましいことである。このような真空状態にした反
応容器内に、第１物質と第２物質と第３物質とをそれぞ
れ別々に加熱蒸発できるように設置しておき、又例えば
第１物質から２種以上を選択したときには、これらも別
々に加熱蒸発できるように設置しておくことが蒸発物を
制御するために好ましいことである。このＪ：うにして
設”、ｖ；　Ｌ／た第１物質、第２物質及び第３物質は
同一加熱方式の加熱源でもって加熱蒸発してもよいが、
それぞれの物質を別々の方式でなる加熱源で加熱蒸発す
ると蒸発物の制御が容易になって好ましいことである。

本発明の酸化物超電導膜被覆物体の製造方法における希
土類金属又はこれらの酸化物の中の少なくとも１種の第
１物質とは、Ｓｃ、　Ｙ、　１．ａ、　Ｃｅ、　Ｐｒ。

Ｎｄ、Ｐｍ、　Ｓｍ、　Ｅｕ、　［ｉｄ、　’ｒｂ、　
Ｄｙ、　ｌｌｏ、　Ｅｒ、　Ｔｍ、　Ｙｂ。

１、ｕ又はこれらの酸化物を示すものである。この第１
物質と第２物質と第３物質をぞぞれの蒸発する温度で別
々に加熱及び略同時に蒸発させて蒸発物とし、この蒸発
物を４００℃〜８００℃に加熱した基板の表面に堆積さ
せると同時又は交互にＯ＋又は０２＋の酸素イオンを基
板の表面に照射することにより基板の表面に第１物質と
第２物質と第３物質とを含有した複合酸化物の被膜が形
成されるのである。

この本発明の酸化物超電導膜被覆物体の製造方法におけ
る第１物質と第２物質と第３物質とでなる蒸発物は、第
１物質中の金属元素：第２物質中の金属元素：第３物質
中の金属元素との干ル比率がＩ：１．８〜２．２：２．
８〜３２の範囲にあると高Ｔｃの良質な膜が形成される
ことから好ましいことであり、又基板に照射する酸素イ
オンは電子衝撃型イオン源などから供給すればよく、こ
の供給されるイオンが酸素イオンのみ、もしくは酸素イ
オン中にＡ「イオンなどの不活性元素のイオンの混在し
た状態、あるいはこれらに電子の混在する、所謂プラズ
マ状態にすることにより達成することができる。ここで
用いる基板は、製造条件の他は特別に制限を受けるもの
ではなく、例えばＣｕ、　Ｎｉ。

Ｃｏ、　Ｆｅ、　Ａｇ、　Ｐｔ：などの各種の金属、超
硬合金、サーメット、鉄鋼材料などの鉄系合金、銅合金
、チタン合金、アルミニウム合金などの各種の合金もし
くはＡｆｉ２０３系セラミックス焼結体、　ＳｉＪ、＋
系セラミックス焼結体、　ＳｉＣ系セラミックス焼結体
、Ｚ「０□系セラミックス焼結体などの各種セラミック
ス焼結体を用いることができる。

（作用） 本発明の酸化物超電導膜被覆物体の製造方法は、第１物
質と第２物質と第３物質とを含む蒸発物の組成制御がで
き、しかも酸素イオン量の制御も独立にできることから
基板の表面の複合酸化物でなる被膜が均一で安定してお
り、又再現性にもすぐれているという作用があるもので
ある。

実施例 真空度、Ｉ　Ｘ　ＩＱ−５Ｔｏｒｒ以下の反応容器内に
設置されたＹ、　Ｂａ、　Ｃｕをそれぞれ出力３５０ワ
ツトの電子銃、出力２００ワツトのに一セル、１」（力
２００ワットの抵抗加熱でもって加熱蒸発させて、この
蒸発物を６５０°Ｃに加熱したＡＪ２２０３ＴｉＣＮ系
セラミックス焼結体の基板の表面に堆積させると同時に
基板の斜め下方に配置したカウフマン型イオン源により
作成した酸素イオンを加速電圧１．５ＫＶ　、イオン電
流０．５　ｍＡ／ｃｍ２の条件でもって基板の表面に照
射し、これを５０分間保持することにより基板の表面に
複合酸化物の被膜を形成した。この本発明の製造方法に
より得た複合酸化物の被膜をＸ線回折、走査型電子顕微
鏡でもって調べた所、被膜はＹ−Ｂａ−Ｃｕ・０系セラ
ミツクス膜であり、被膜厚さは３゜０μｍであった。次
に、この複合酸化物の被膜のＴｃを直流法及び交流法で
測定した結果８５にであった。

（発明の効果） 以上の結果から本発明の酸化物超電導膜被覆物体の製造
方法は、液体窒素温度（７７に＋　よりも高いＴｃの被
膜が得られるという効果を有するものである。また、本
発明の酸化物超電導膜被覆物体の製造方法は、膜の形成
速度が速く、しかも膜の組成の制御が容易であるという
効果があることがら超電導材料を製造するために有用な
方法である。

特許出願人　東芝タンガロイ株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空中で希土類金属又はこれらの酸化物の中の少
   なくとも１種の第１物質とＣａ、Ｓｒ、Ｂａ又はこれら
   の酸化物の中の少なくとも１種の第２物質と銅及び／又
   は酸化銅の第３物質とをそれぞれ別々に加熱蒸発してな
   る蒸発物を加熱した基板の表面に堆積させると同時又は
   交互に酸素イオンを前記基板の表面に照射して、該基板
   の表面に前記第１物質と前記第２物質と前記第３物質と
   を含有した複合酸化物の被膜を形成することを特徴とす
   る酸化物超電導膜被覆物体の製造方法。
2. （２）上記第１物質と上記第２物質と上記第３物質は、
   それぞれ別々の方式でなる加熱源で加熱蒸発されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の酸化物超電導
   膜被覆物体の製造方法。
3. （３）上記蒸発物は、上記第１物質中の金属元素：上記
   第２物質中の金属元素：上記第３物質中の金属元素との
   モル比率が１：１．８〜２．２：２．８〜３．２である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の酸化物超電導膜被覆物体の製造方法。