JPH0211751A - 超伝導体及びその形成方法 - Google Patents
超伝導体及びその形成方法Info
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- JPH0211751A JPH0211751A JP63159883A JP15988388A JPH0211751A JP H0211751 A JPH0211751 A JP H0211751A JP 63159883 A JP63159883 A JP 63159883A JP 15988388 A JP15988388 A JP 15988388A JP H0211751 A JPH0211751 A JP H0211751A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- 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。
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）
本発明は超伝導体及びその形成方法に関し、より詳細に
はセラミクス基板上に形成する超伝導膜およびその形成
方法に関する。
はセラミクス基板上に形成する超伝導膜およびその形成
方法に関する。
（従来の技術）
近年注目を集めている酸化銅系高温超伝導体はＹＩ３ａ
ＣｕＯ系（以下Ｙ系という）とＢｊＳｒＣａＣｕＯ系（
以下［１ｉ系という）に二分される。これらの超伝導体
の製造方法では、それぞ、れの物質を構成する各元素の
酸化物、炭酸化物等を混合して焼成する同相法、および
均一組成を得るために行われる共沈法が主流である。
ＣｕＯ系（以下Ｙ系という）とＢｊＳｒＣａＣｕＯ系（
以下［１ｉ系という）に二分される。これらの超伝導体
の製造方法では、それぞ、れの物質を構成する各元素の
酸化物、炭酸化物等を混合して焼成する同相法、および
均一組成を得るために行われる共沈法が主流である。
超伝導体はこのような方法によって製造されるが、こう
して得られた超伝導体はバルクとして超伝導の性質を有
するものであり、電子デバイスとして利用する面からは
、超伝導体そのものをバルクのままで利用することは困
難であり、線材化あるいは膜化することによってはじめ
て電子部品等への応用が可能になる。
して得られた超伝導体はバルクとして超伝導の性質を有
するものであり、電子デバイスとして利用する面からは
、超伝導体そのものをバルクのままで利用することは困
難であり、線材化あるいは膜化することによってはじめ
て電子部品等への応用が可能になる。
超伝導体を薄膜化する方法としては、焼結体をターゲッ
トとするスパッタリング法、各元素の酸化物あるいは炭
酸化物の粉末を原料とする各種の蒸着法、あるいはヨウ
化物等を用いたＣＶＤ法などがある。
トとするスパッタリング法、各元素の酸化物あるいは炭
酸化物の粉末を原料とする各種の蒸着法、あるいはヨウ
化物等を用いたＣＶＤ法などがある。
一方、厚膜化する方法としては各元素の酸化物あるいは
炭酸化物の粉末を用いてペースＩ・を製作し、基板上に
印刷、焼成する方法がある。
炭酸化物の粉末を用いてペースＩ・を製作し、基板上に
印刷、焼成する方法がある。
そして、これらの薄膜および厚膜の形成に際しては、基
板として、ＭｇＯ，５ｒＴｉＯ９，サファイヤ、シリコ
ンなどの単結晶物質が一般に用いられる。
板として、ＭｇＯ，５ｒＴｉＯ９，サファイヤ、シリコ
ンなどの単結晶物質が一般に用いられる。
なお、超伝導素子を県債回路へ利用する観点からは、Ｙ
系の超伝導体についてはＳｉウェハー上へＰ【、ＭＨＯ
、５ｒＴｉＯ：１等の緩衝層を介り、テ超（ｒＪＩＩｆ
ｆを形成する方法、旧糸の超伝導体についてはＳｉウェ
ハー」ニへＺｒＯ３緩衝層を介して超伝導膜を形成する
方法などが検討されている。
系の超伝導体についてはＳｉウェハー上へＰ【、ＭＨＯ
、５ｒＴｉＯ：１等の緩衝層を介り、テ超（ｒＪＩＩｆ
ｆを形成する方法、旧糸の超伝導体についてはＳｉウェ
ハー」ニへＺｒＯ３緩衝層を介して超伝導膜を形成する
方法などが検討されている。
（発明が解決しようとする課題）
」二連したように、従来、Ｙ系およびＢｉ系の超伝導体
の薄膜を形成する際には、スパッタリング法、各種の蒸
着〃；、ＣＶＤ法など様々な方法が試みられており、ま
た厚膜を形成する際には印刷法が試みられている。しか
しながら、これらのいずれの場合も膜形成に用いられる
基板はＭｇＯ、５ｒＴｉＯ３、サファイヤ単結晶などの
特殊で高価なものであり、電子デバイスを製造する場合
にはコスト面での問題点がある。
の薄膜を形成する際には、スパッタリング法、各種の蒸
着〃；、ＣＶＤ法など様々な方法が試みられており、ま
た厚膜を形成する際には印刷法が試みられている。しか
しながら、これらのいずれの場合も膜形成に用いられる
基板はＭｇＯ、５ｒＴｉＯ３、サファイヤ単結晶などの
特殊で高価なものであり、電子デバイスを製造する場合
にはコスト面での問題点がある。
また一方、膜形成用の基板として電子デバイスの基板と
して安価で現在広く用いられているアルミナなどのセラ
ミクスを用いることも考えられるが、セラミクス基板上
に超伝導膜を形成した場合は超伝導膜の結晶性が悪く、
好適な超伝導膜が形成されないという問題点がある。
して安価で現在広く用いられているアルミナなどのセラ
ミクスを用いることも考えられるが、セラミクス基板上
に超伝導膜を形成した場合は超伝導膜の結晶性が悪く、
好適な超伝導膜が形成されないという問題点がある。
そこで１本発明は上記問題点を解消すべくなされたもの
であり、その目的とするところは、基板としてセラミク
スを用いて形成される超伝導体およびその形成方法を提
供するにある。
であり、その目的とするところは、基板としてセラミク
スを用いて形成される超伝導体およびその形成方法を提
供するにある。
（課題を解決するための手段）
本発明は上記目的を達成するため次の構成をそなえる。
すなわち、超伝導体としては、セラミクス上にＺｒＯ２
を主成分とする緩衝層を設け、該緩衝層」二に超伝導膜
を形成したことを特徴とし、またその形成方法としては
、アルミナ・セラミクス基板上にスパッタリング法によ
ってＺｒ０６を主成分とする緩衝層を設け、該緩衝層上
に、高温超伝導体の焼結体をスパッタリング・ターゲッ
トとしてスパッタリング法により超伝導膜を設けること
を特徴とする。
を主成分とする緩衝層を設け、該緩衝層」二に超伝導膜
を形成したことを特徴とし、またその形成方法としては
、アルミナ・セラミクス基板上にスパッタリング法によ
ってＺｒ０６を主成分とする緩衝層を設け、該緩衝層上
に、高温超伝導体の焼結体をスパッタリング・ターゲッ
トとしてスパッタリング法により超伝導膜を設けること
を特徴とする。
（作用）
セラミクス基板上にＺｒＯ２を主成分とする緩衝層を設
け、この緩衝層上に超伝導膜を形成することにより、バ
ルクの超伝導体と同様に結晶性の良い好適な超伝導効果
を有する超伝導体が得られる。
け、この緩衝層上に超伝導膜を形成することにより、バ
ルクの超伝導体と同様に結晶性の良い好適な超伝導効果
を有する超伝導体が得られる。
スパッタリング法によって形成された前記緩衝層を下地
として、高温超伝導体の焼結体をターゲラ１−とするス
パッタリング法により容易に結晶性のよい超伝導膜が形
成される。
として、高温超伝導体の焼結体をターゲラ１−とするス
パッタリング法により容易に結晶性のよい超伝導膜が形
成される。
（実施例）
以下本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に
説明する。
説明する。
第１図は、本発明に係る超伝導体を示す説明図である。
図で１０はアルミナ・セラミクスから成る基板で、１２
はこの基板１０上に形成されたＺｒ０ｔを主成分とする
緩衝層である。
はこの基板１０上に形成されたＺｒ０ｔを主成分とする
緩衝層である。
この緩衝層１２を形成する方法として、実施例ではＲＦ
マグネトロン・スパッタリング法によった。
マグネトロン・スパッタリング法によった。
スパッタリングのターゲラ１〜としては、安定化剤とし
て３ ｍｏｌＸのＹ、Ｏｌを添加したｚ「０．を用い、
基板１０を７００℃以上に加熱した状態で緩衝層１２を
形成した。形成した緩衝層１２の膜厚は０．３５μｍで
ある。
て３ ｍｏｌＸのＹ、Ｏｌを添加したｚ「０．を用い、
基板１０を７００℃以上に加熱した状態で緩衝層１２を
形成した。形成した緩衝層１２の膜厚は０．３５μｍで
ある。
図で１４は緩衝層１２の上層に形成された超伝導膜であ
る。実施例では高温超伝導体ＹＢａＣｕＯの焼結体（Ｙ
ｌｌａｔ Ｃｕｚ ｏ、ｒ−ｗ ）をターゲラ１−とし
て用い、ＤＣマグネトロン・スパッタリング法により、
緩衝層１２上に形成した。なお、この場合も下地を７０
０℃に加熱して行った。
る。実施例では高温超伝導体ＹＢａＣｕＯの焼結体（Ｙ
ｌｌａｔ Ｃｕｚ ｏ、ｒ−ｗ ）をターゲラ１−とし
て用い、ＤＣマグネトロン・スパッタリング法により、
緩衝層１２上に形成した。なお、この場合も下地を７０
０℃に加熱して行った。
形成した超伝導膜１４の膜厚は２．２μｍである。
なお、超伝導膜１４を形成した後、酸素雰囲気中におい
て８５０℃、約１時間熱処理を行った。
て８５０℃、約１時間熱処理を行った。
第２図は上記の方法によって得られた超伝導膜１４の結
晶性を評価するためにＸ線回折の測定を行って得られた
Ｘ線回折パターンを示す。
晶性を評価するためにＸ線回折の測定を行って得られた
Ｘ線回折パターンを示す。
第２図（ａ）は上述したアルミナ・セラミクスの基板１
０上にＺｒＯ２を主成分とする緩衝層１２を設けたもの
を下地とし、この下地上にＹＢａＣｕＯの超低導膜を形
成したものである（試料（ａ）とする）。
０上にＺｒＯ２を主成分とする緩衝層１２を設けたもの
を下地とし、この下地上にＹＢａＣｕＯの超低導膜を形
成したものである（試料（ａ）とする）。
また、第２図（ｂ）は比較例としてアルミナ・セラミク
スの基板」−〕に上記の緩衝層を設けず、じかに高温超
伝導体であるＹ１３ａＣｕＯ膜を一１二記と同様にＤＣ
マグネ１−ロン・スパッタリング法によって形成したも
のについての回折パターンである（試料（ト））とする
）。
スの基板」−〕に上記の緩衝層を設けず、じかに高温超
伝導体であるＹ１３ａＣｕＯ膜を一１二記と同様にＤＣ
マグネ１−ロン・スパッタリング法によって形成したも
のについての回折パターンである（試料（ト））とする
）。
第２図（Ｃ）はスパッタリング・ターゲラ１へとして用
いたＹ１１ａＣｕＯ焼結体自体のＸ線回折パターンであ
る。
いたＹ１１ａＣｕＯ焼結体自体のＸ線回折パターンであ
る。
第２図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）を比１咬してみると、Ｚ
「○、の緩衝層をイｆする試料（ａ）はスパッタリング
・ターゲラ１〜に用いたＹＩ３ａＣｕＯ焼結体に非常に
近いパターンを有し、ＹＩｌａＣｕＯ焼結体に近い結晶
性（結晶構造）を有していることがわかる。
「○、の緩衝層をイｆする試料（ａ）はスパッタリング
・ターゲラ１〜に用いたＹＩ３ａＣｕＯ焼結体に非常に
近いパターンを有し、ＹＩｌａＣｕＯ焼結体に近い結晶
性（結晶構造）を有していることがわかる。
これに比べてアルミナ・セラミクスにじかにスパッタリ
ングした試料中）では結晶性は低くなっている。
ングした試料中）では結晶性は低くなっている。
第３図は」二記試料（ａ）および（１））について抵抗
率の温度変化を測定した結果を示すグラフである。
率の温度変化を測定した結果を示すグラフである。
図中でＯ印の点は試料（ａ）、すなわちＺｒ０ｔの緩衝
層を下地として有する超伝導簿膜についての測定結果、
・印の点は試料（ｂ）、すなわち緩衝層を有しない下地
」二に形成された薄膜についての測定結果である。
層を下地として有する超伝導簿膜についての測定結果、
・印の点は試料（ｂ）、すなわち緩衝層を有しない下地
」二に形成された薄膜についての測定結果である。
試料＜８＞は図のように超伝導性を有し、Ｔ ｅ ｔ
ｏ ｕ 。
ｏ ｕ 。
９５にであり、Ｔ、、ｌＩｌ＋、＝４５にであった。
一方、試料（ｂ）は低温にしても超伝導特性（抵抗値ゼ
ロ）を示さなかった。
ロ）を示さなかった。
以」二説明したように、基板１０上にＺｒＯ３の緩衝Ｗ
ｉ１２を設けたものでは、基板上に緩衝層を設けなかっ
たものにくらべてスパッタリング・ターゲラ１〜で用い
たＹＢａＣｕＯ焼結体と同様な良好な結晶構造を持ち、
より結晶性のよい薄膜が得られた。
ｉ１２を設けたものでは、基板上に緩衝層を設けなかっ
たものにくらべてスパッタリング・ターゲラ１〜で用い
たＹＢａＣｕＯ焼結体と同様な良好な結晶構造を持ち、
より結晶性のよい薄膜が得られた。
さらに、アルミナ・セラミクスの基板上にしかにＹ［１
ａＣｕＯ膜を形成したものでは超伝導性を示さず、一方
、Ｚｒ○、の緩衝層を設けたものは超伝導特性が得られ
、ＺｒＯ２の緩衝層の有用性が確認できた。
ａＣｕＯ膜を形成したものでは超伝導性を示さず、一方
、Ｚｒ○、の緩衝層を設けたものは超伝導特性が得られ
、ＺｒＯ２の緩衝層の有用性が確認できた。
なお、実施例では緩？ｆｆ層を形成するためのスパッタ
リング・ターゲットとしてＹ２Ｏ，を添加した１ｒＯｙ
を用いたが、Ｙ２Ｏ３のかわりに安定化剤としてＭｇ
Ｏ、ＣａＯなどを添加したものも同様に使用でき、また
安定化剤を添加しないＺｒ０，１００％のものも使用で
きる。また、基板」二に下地として形成する緩衝層の膜
厚は０２μｍ〜１μｍ程度であればよい。
リング・ターゲットとしてＹ２Ｏ，を添加した１ｒＯｙ
を用いたが、Ｙ２Ｏ３のかわりに安定化剤としてＭｇ
Ｏ、ＣａＯなどを添加したものも同様に使用でき、また
安定化剤を添加しないＺｒ０，１００％のものも使用で
きる。また、基板」二に下地として形成する緩衝層の膜
厚は０２μｍ〜１μｍ程度であればよい。
また、」二記実施例では緩衝層１２をスパッタリング法
によって形成した例について説明したが、緩衝ＫＪＪ］
２を形成する方法としてはスパッタリング法に限定され
ず、蒸着法などによっても同様に形成できる。
によって形成した例について説明したが、緩衝ＫＪＪ］
２を形成する方法としてはスパッタリング法に限定され
ず、蒸着法などによっても同様に形成できる。
また、緩衝層１２上に形成する超伝導膜の形成方法も」
二記例のようにスパッタリング法による方法以外に、従
来の蒸着法あるいはＣＶＤ法なども利用でき、また厚膜
を形成する方法としてスクリーン印刷法なども利用でき
る。
二記例のようにスパッタリング法による方法以外に、従
来の蒸着法あるいはＣＶＤ法なども利用でき、また厚膜
を形成する方法としてスクリーン印刷法なども利用でき
る。
また、上記実施例においてはＹ系の高温超伝導体を用い
た例について説明したが、高温超伝導体としてはＹ系に
限定されるものではなくＢｉ系等のベロジスカイ１−構
造を有するものであれば同様に適用可能である。
た例について説明したが、高温超伝導体としてはＹ系に
限定されるものではなくＢｉ系等のベロジスカイ１−構
造を有するものであれば同様に適用可能である。
また、基板の材質としても上記実施例のアルミナ・セラ
ミクス以外の各種セラミクス材が使用できる。
ミクス以外の各種セラミクス材が使用できる。
」二記のように、Ｚ「０．を主成分とする緩衝層を設け
ることにより好適な超伝導膜が形成でき、膜厚も薄膜、
厚膜の区別なく形成できることにより、超伝導薄膜を用
いたものではジョセフソン素子に代表される各種超伝導
素子としての利用が可能であり、超伝導の厚膜を用いた
ものとしては、超伝導膜によって回路パターンを形成し
て回路基板として使用することなどの利用が考えられる
。
ることにより好適な超伝導膜が形成でき、膜厚も薄膜、
厚膜の区別なく形成できることにより、超伝導薄膜を用
いたものではジョセフソン素子に代表される各種超伝導
素子としての利用が可能であり、超伝導の厚膜を用いた
ものとしては、超伝導膜によって回路パターンを形成し
て回路基板として使用することなどの利用が考えられる
。
以上、本発明について好適な実施例を挙げて種々説明し
たが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、
発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得る
のはもちろんのことである。
たが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、
発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得る
のはもちろんのことである。
（発明の効果）
本発明の超伝導体は、上述したように、セラミクス基板
」二に７ｒＯｚを主成分とする緩衝層を設けたことによ
り結晶性のよい超伝導膜が形成され、超伝導膜を形成す
る基板用として従来用いられているＭｇＯ＋ ５ｒＴｉ
Ｏｉ−サファイヤなどの高価な物質を使用せずに、安価
で利用しやすいセラミクス材料を基板に用いた超伝導体
が得られる。この結果、製造価格、加工性等の面できわ
めて有利となり超伝導体を実際の電子部品に応用できる
可能性を増大させることができる。
」二に７ｒＯｚを主成分とする緩衝層を設けたことによ
り結晶性のよい超伝導膜が形成され、超伝導膜を形成す
る基板用として従来用いられているＭｇＯ＋ ５ｒＴｉ
Ｏｉ−サファイヤなどの高価な物質を使用せずに、安価
で利用しやすいセラミクス材料を基板に用いた超伝導体
が得られる。この結果、製造価格、加工性等の面できわ
めて有利となり超伝導体を実際の電子部品に応用できる
可能性を増大させることができる。
また、スパッタリング法によればアルミナ・セラミクス
を基板に用いて好適な超伝導膜を容易に形成することが
できる等の著効を奏する。
を基板に用いて好適な超伝導膜を容易に形成することが
できる等の著効を奏する。
第１図は本発明に係る超伝導体の説明図、第２図（ａ）
は実施例の超伝導体に形成された超伝導膜について、（
ト））は比較例として緩衝層を設けずにセラミクス」二
に形成したＹＢａＣｕＯ膜について、（Ｃ）はスパッタ
リング・ターゲットとして用いたＹＢａＣｕＯ焼結体に
ついてのＸ線回折パターン図、第３図は実施例の超伝導
体および比較例のＹＢａＣｕＯ膜についての抵抗率の温
度変化を示すグラフである。 １０・・・基板、 １２・・・緩衝層、１４・・・超伝
導膜。
は実施例の超伝導体に形成された超伝導膜について、（
ト））は比較例として緩衝層を設けずにセラミクス」二
に形成したＹＢａＣｕＯ膜について、（Ｃ）はスパッタ
リング・ターゲットとして用いたＹＢａＣｕＯ焼結体に
ついてのＸ線回折パターン図、第３図は実施例の超伝導
体および比較例のＹＢａＣｕＯ膜についての抵抗率の温
度変化を示すグラフである。 １０・・・基板、 １２・・・緩衝層、１４・・・超伝
導膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、セラミクス上にＺｒＯ＿２を主成分とする緩衝層を
設け、該緩衝層上に超伝導膜を形成したことを特徴とす
る超伝導体。 ２、アルミナ・セラミクス基板上にスパッタリング法に
よってＺｒＯ＿２を主成分とする緩衝層を設け、該緩衝
層上に、高温超伝導体の焼結体をスパッタリング・ター
ゲットとしてスパッタリング法により超伝導膜を設ける
ことを特徴とする超伝導体の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63159883A JPH0211751A (ja) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | 超伝導体及びその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63159883A JPH0211751A (ja) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | 超伝導体及びその形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0211751A true JPH0211751A (ja) | 1990-01-16 |
Family
ID=15703273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63159883A Pending JPH0211751A (ja) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | 超伝導体及びその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0211751A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63224271A (ja) * | 1987-11-11 | 1988-09-19 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超伝導体 |
| JPH01316469A (ja) * | 1987-12-24 | 1989-12-21 | Asea Brown Boveri Ag | 超伝導体及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-06-28 JP JP63159883A patent/JPH0211751A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63224271A (ja) * | 1987-11-11 | 1988-09-19 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超伝導体 |
| JPH01316469A (ja) * | 1987-12-24 | 1989-12-21 | Asea Brown Boveri Ag | 超伝導体及びその製造方法 |
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