JPH02133320A - 超電導薄膜の作成方法 - Google Patents
超電導薄膜の作成方法Info
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- JPH02133320A JPH02133320A JP63285663A JP28566388A JPH02133320A JP H02133320 A JPH02133320 A JP H02133320A JP 63285663 A JP63285663 A JP 63285663A JP 28566388 A JP28566388 A JP 28566388A JP H02133320 A JPH02133320 A JP H02133320A
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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
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- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、（Ｂｉ、Ｔｎ）−Ｃｕ系超電導薄膜の作成法
に係り、単一の化合物相のみを含む超電導薄膜を作成す
るのに好適な超電導薄膜の作成方法に関する。
に係り、単一の化合物相のみを含む超電導薄膜を作成す
るのに好適な超電導薄膜の作成方法に関する。
（Ｂｉ、ＴＱ）−Ｃｕ系超電導体の化学式は、−収約に
Ｍ Ｉ Ｎ ２ Ｃａｎ−１Ｃｕｎ Ｏｓ １１＋３お
よびＭ、Ｎ、Ｃａｎ−４ＣＬｌｎＯａｎ＋＊ （Ｍ ：
Ｔ ｎもしくはＢｉ。
Ｍ Ｉ Ｎ ２ Ｃａｎ−１Ｃｕｎ Ｏｓ １１＋３お
よびＭ、Ｎ、Ｃａｎ−４ＣＬｌｎＯａｎ＋＊ （Ｍ ：
Ｔ ｎもしくはＢｉ。
Ｎ：ＢａもしくはＳｒ）で表わされる。これまでにｎ＝
１．２，３．４の存在が報告されているが、ｎが３以上
の化合物については単一相のものは得られていない。以
下にＢ １２ Ｓ ｒ２ Ｃａｎ−１ＣＬｌｎ Ｏｚ
ｎ＋＊の場合について説明する。ｎ＝２とｎ＝３化合物
各々のＣ軸方向のカチオンの配列は（Ｂｉ−Ｂｉ −３
ｒ−Ｃｕ−Ｃａ−Ｃｕ−８ｒ−）、 （Ｂｉ−Ｂｉ−３
ｒ −Ｃｕ −Ｃａ −Ｃｕ −Ｃａ −Ｃｕ −Ｓ
ｒ −）で表わされる。
１．２，３．４の存在が報告されているが、ｎが３以上
の化合物については単一相のものは得られていない。以
下にＢ １２ Ｓ ｒ２ Ｃａｎ−１ＣＬｌｎ Ｏｚ
ｎ＋＊の場合について説明する。ｎ＝２とｎ＝３化合物
各々のＣ軸方向のカチオンの配列は（Ｂｉ−Ｂｉ −３
ｒ−Ｃｕ−Ｃａ−Ｃｕ−８ｒ−）、 （Ｂｉ−Ｂｉ−３
ｒ −Ｃｕ −Ｃａ −Ｃｕ −Ｃａ −Ｃｕ −Ｓ
ｒ −）で表わされる。
つまり、ｎ＝３化合物はｎ＝２化合物の配列に（Ｃｕ
−Ｃａ）層が挿入された結晶構造を持つ。通常の粉体焼
結法を用いて化合物を合成すると、まず、ｎ＝２の化合
物が容易に形成され、次にｎ＝２化合物中にＣｕ、Ｃａ
成分が拡散によって進入して層の再配列が起こって（Ｃ
ｕ−Ｃａ）層が挿入される。ｎ≧４相の生成も同様の拡
散反応によって進行する。このように、まずｎ＝２が生
成して次にｎ≧３相が生成すること、この反応を律速す
る拡散が遅いこと、さらに、ｎ≧３相間の自由エネルギ
ー差が小さいことなどのために、ｎ≧３相化金化合物相
は得られていない。
−Ｃａ）層が挿入された結晶構造を持つ。通常の粉体焼
結法を用いて化合物を合成すると、まず、ｎ＝２の化合
物が容易に形成され、次にｎ＝２化合物中にＣｕ、Ｃａ
成分が拡散によって進入して層の再配列が起こって（Ｃ
ｕ−Ｃａ）層が挿入される。ｎ≧４相の生成も同様の拡
散反応によって進行する。このように、まずｎ＝２が生
成して次にｎ≧３相が生成すること、この反応を律速す
る拡散が遅いこと、さらに、ｎ≧３相間の自由エネルギ
ー差が小さいことなどのために、ｎ≧３相化金化合物相
は得られていない。
ｎ＝３相の体積分率を増大させるための方法として、ｐ
ｂを添加する方法が報告されている。この場合、ｎ＝２
相対ｎ＝３相の比率は９：１と向上されるが、両者を合
わせた体積の焼結体全体に対する比率が１００％ではな
いので、実際のｎ＝３相の体積分率はこれ以下である。
ｂを添加する方法が報告されている。この場合、ｎ＝２
相対ｎ＝３相の比率は９：１と向上されるが、両者を合
わせた体積の焼結体全体に対する比率が１００％ではな
いので、実際のｎ＝３相の体積分率はこれ以下である。
これら化合物に関する記載は。
ジェイ・エム・タラスコン エト アル、ワイズ８レブ
（Ｊ 、Ｍ、Ｔａｒａｓｃｏｎ ｓｔ ａｌ、、 Ｐｈ
ｙｓ。
（Ｊ 、Ｍ、Ｔａｒａｓｃｏｎ ｓｔ ａｌ、、 Ｐｈ
ｙｓ。
Ｒｅｖ、）Ｂ３８，３８ （１９８８）２５０４゜エム
・タカノ・エト アル６．ジエイ・ジャグ・アブルフィ
ズ、 （Ｍ、Ｔａｋａｎｏ ｅｔ ａｌ、、 Ｊ、Ｊ
ａｐ。
・タカノ・エト アル６．ジエイ・ジャグ・アブルフィ
ズ、 （Ｍ、Ｔａｋａｎｏ ｅｔ ａｌ、、 Ｊ、Ｊ
ａｐ。
ＡｐｐｌＰｈｙｓ、）、２７ （１９８８）Ｌ１０４１
゜などに見られる。
゜などに見られる。
いずれにせよ、（Ｂｉ、ＴＱ）−Ｃｕ系超電導体におい
て単一相のｎ≧３化合物は得られていない。本発明の目
的は、ｎ≧３化合物の単一相超電導薄膜を作成すること
にある。
て単一相のｎ≧３化合物は得られていない。本発明の目
的は、ｎ≧３化合物の単一相超電導薄膜を作成すること
にある。
化合物中に、−度ｎ＝２相が形成されると上述したよう
にｎ≧３相の単相分離は期待できない。
にｎ≧３相の単相分離は期待できない。
ｎの値が大きくなるに連れてＣ軸方向のカチオン配列の
周期が大きくなるので、−収約に言って、安定に存在し
得る温度の上限は低くなると思われる。しかし、粉体合
成において異なる出発組成の混合原料粉から合成しても
、固相反応を完結させるために必要な８００℃前後の高
温まで加熱すると、どうしても安定で容易に形成される
ｎ＝２化合物が偏析する。
周期が大きくなるので、−収約に言って、安定に存在し
得る温度の上限は低くなると思われる。しかし、粉体合
成において異なる出発組成の混合原料粉から合成しても
、固相反応を完結させるために必要な８００℃前後の高
温まで加熱すると、どうしても安定で容易に形成される
ｎ＝２化合物が偏析する。
薄膜作成においても同様のことが言える。つまり、膜形
成直後の形態がどうあろうと、８００°Ｃ前後の高温ま
で加熱すれば、やはり、ｎ−＝２相が最初に形成される
。低い温度で熱処理を施しても、形成直後の膜中にｎ＝
２化合物の核が存在すればこれを中心にして、やはり、
ｎ＝２相が成長する。
成直後の形態がどうあろうと、８００°Ｃ前後の高温ま
で加熱すれば、やはり、ｎ−＝２相が最初に形成される
。低い温度で熱処理を施しても、形成直後の膜中にｎ＝
２化合物の核が存在すればこれを中心にして、やはり、
ｎ＝２相が成長する。
要するに、粉体であれ薄膜であれ熱処理前の状態におい
てｎ＝２化合物の核が存在しないことが望ましい。粉体
ならば、溶融状態から超急冷して非晶質原料を合成する
ことが考えられるが、（Ｂｉ、ＴＱ）−Ｃｕは分解溶融
を繰り返し１１００℃の高温においても完全溶融しない
。分解溶融の繰り返しや１１００℃以上の加熱は、溶融
液の不均一や成分の選択的蒸発を招くので望ましくない
。
てｎ＝２化合物の核が存在しないことが望ましい。粉体
ならば、溶融状態から超急冷して非晶質原料を合成する
ことが考えられるが、（Ｂｉ、ＴＱ）−Ｃｕは分解溶融
を繰り返し１１００℃の高温においても完全溶融しない
。分解溶融の繰り返しや１１００℃以上の加熱は、溶融
液の不均一や成分の選択的蒸発を招くので望ましくない
。
薄膜ならば、真空技術を用いて基板を冷却するなどして
非平衡状態で膜を形成してやれば、目的組成で、かつ、
組成が均一な非晶質体を作成し得る。
非平衡状態で膜を形成してやれば、目的組成で、かつ、
組成が均一な非晶質体を作成し得る。
本発明の特徴は、（Ｂｉもしくは”ＩＱ）とＣｕの比率
が１：２あるいは１：１である （Ｂｉ、Ｔｌ２） −Ｃｕ系超電導薄膜を作成するにあ
たり、先ず非晶質薄膜を形成し、次にこれを熱処理して
結晶化させ、単一相薄膜を得ることにある。
が１：２あるいは１：１である （Ｂｉ、Ｔｌ２） −Ｃｕ系超電導薄膜を作成するにあ
たり、先ず非晶質薄膜を形成し、次にこれを熱処理して
結晶化させ、単一相薄膜を得ることにある。
要するに、もっとも本質的なことは、まず目的のｎの値
に相当するカチオン比率を持った非晶質薄膜を形成し、
次にこれをｎ＝２相が形成されないような低い温度で熱
処理をすることである６特に、本発明では、薄膜を形成
する手段、具体的な熱処理温度、熱処理の雰囲気、熱処
理時間等は限定されない。
に相当するカチオン比率を持った非晶質薄膜を形成し、
次にこれをｎ＝２相が形成されないような低い温度で熱
処理をすることである６特に、本発明では、薄膜を形成
する手段、具体的な熱処理温度、熱処理の雰囲気、熱処
理時間等は限定されない。
ＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いて、Ｂｉ、−
Ｃｕ系のｎ＝３およびｎ＝４相（Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃ
ｕ、ＯｘおよびＢｉ、５ｒ２Ｃａ、Ｃｕ４０ｘ）とＴＱ
−Ｃｕ系のｎ ＝ ４相（Ｔ Ｑ ２Ｂ ａ、 Ｃａ、
Ｃｕ、○Ｘ）の単一相薄膜を作成した。
Ｃｕ系のｎ＝３およびｎ＝４相（Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃ
ｕ、ＯｘおよびＢｉ、５ｒ２Ｃａ、Ｃｕ４０ｘ）とＴＱ
−Ｃｕ系のｎ ＝ ４相（Ｔ Ｑ ２Ｂ ａ、 Ｃａ、
Ｃｕ、○Ｘ）の単一相薄膜を作成した。
ターゲットには、Ｂｉ、○、、Ｔｌ２Ｏ，，ＢａＣ０，
。
。
５ｒＣＯ，、ＣａＣ０，、ＣｕＯの混合粉末から合成し
た焼結体ターゲットを用いた。スパッタ雰囲気ガスはＡ
ｒ−Ｏｘ混合ガス（体積分率０２５０％）。
た焼結体ターゲットを用いた。スパッタ雰囲気ガスはＡ
ｒ−Ｏｘ混合ガス（体積分率０２５０％）。
圧力は３ ｘ ｌ Ｏ−″”Ｔｏｒｒ、ＲＦ高出力７５
Ｗ、膜形成速度は０．２μｍ／時であった。また、基板
として単結晶Ｓｉの（１００）面を用い、基板は一１２
０℃に冷却した。膜厚は０．２〜０．４μｒｎであった
。
Ｗ、膜形成速度は０．２μｍ／時であった。また、基板
として単結晶Ｓｉの（１００）面を用い、基板は一１２
０℃に冷却した。膜厚は０．２〜０．４μｒｎであった
。
膜形成直後の結晶状態を、Ｘ線回折測定によす調べたと
ころ非晶質薄膜であることが確認された。
ころ非晶質薄膜であることが確認された。
得られた膜を、酸素気流中で３００，４００゜６００．
８００℃の各温度で２４０時間熱処理した。昇温および
降温速度は２０℃１分とした。
８００℃の各温度で２４０時間熱処理した。昇温および
降温速度は２０℃１分とした。
熱処理後の膜を、Ｘ線回折測定と直流磁化率測定により
調べ、Ｔｃおよび超電導体の体積分率を決定した。結果
を表にまとめた。
調べ、Ｔｃおよび超電導体の体積分率を決定した。結果
を表にまとめた。
表 超電導薄膜中の化合物相と超電導特性各組成につい
て最適の熱処理温度を選択すれば、目的の化合物相の体
積分率が１００％である超電導薄膜を作成することがで
きる。全体の傾向として、ｎが大きいほど低い温度で熱
処理する必要がある。また、ｎ≦４の範囲ではｎが大き
いほど高いＴｃが得られた。
て最適の熱処理温度を選択すれば、目的の化合物相の体
積分率が１００％である超電導薄膜を作成することがで
きる。全体の傾向として、ｎが大きいほど低い温度で熱
処理する必要がある。また、ｎ≦４の範囲ではｎが大き
いほど高いＴｃが得られた。
本発明によれば、（Ｂ ｉ 、 Ｔ Ｑ ） −Ｃｕ系
超電導薄膜において単一の化合物相のみを含む超電導薄
膜を作成することができる。
超電導薄膜において単一の化合物相のみを含む超電導薄
膜を作成することができる。
Claims (1)
- １、（ＢｉもしくはＴｌ）とＣｕの比率が１：２あるい
は１：１である（Ｂｉ、Ｔｌ）−Ｃｕ系超電導薄膜を作
成するにあたり、先ず非晶質薄膜を形成し、次にこれを
熱処理して結晶化させ、単一相薄膜を得ることを特徴と
する超電導薄膜の作成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63285663A JPH02133320A (ja) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | 超電導薄膜の作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63285663A JPH02133320A (ja) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | 超電導薄膜の作成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02133320A true JPH02133320A (ja) | 1990-05-22 |
Family
ID=17694446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63285663A Pending JPH02133320A (ja) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | 超電導薄膜の作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02133320A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04232251A (ja) * | 1990-07-12 | 1992-08-20 | Electron & Telecommun Res Inst | ランタンアルミネート薄膜の形成方法 |
| JPH04310521A (ja) * | 1991-01-29 | 1992-11-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 酸化物薄膜生成方法 |
| JP2009269187A (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-19 | Hitachi Cable Ltd | 押し出し方法及び押し出し装置 |
-
1988
- 1988-11-14 JP JP63285663A patent/JPH02133320A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04232251A (ja) * | 1990-07-12 | 1992-08-20 | Electron & Telecommun Res Inst | ランタンアルミネート薄膜の形成方法 |
| JPH04310521A (ja) * | 1991-01-29 | 1992-11-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 酸化物薄膜生成方法 |
| JP2009269187A (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-19 | Hitachi Cable Ltd | 押し出し方法及び押し出し装置 |
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