JPH02311312A - 薄膜超電導体の製造方法 - Google Patents
薄膜超電導体の製造方法Info
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- JPH02311312A JPH02311312A JP1130857A JP13085789A JPH02311312A JP H02311312 A JPH02311312 A JP H02311312A JP 1130857 A JP1130857 A JP 1130857A JP 13085789 A JP13085789 A JP 13085789A JP H02311312 A JPH02311312 A JP H02311312A
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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
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（よ 高臨界温度を持つ酸化物超電導体特にＮｄ
２Ｃ’ｕＯ４型結晶構造の酸化物超電導体薄膜の製造方
法に関するものである。
２Ｃ’ｕＯ４型結晶構造の酸化物超電導体薄膜の製造方
法に関するものである。
従来の技術
高い超電導転移温度を持つ酸化物超電導体として、Ｂａ
−Ｌａ−Ｃｕ−０系の超電導体が発見された［シ゛エイ
・シゝ−・へゝビノルツ アントゝ ケー・ニー・ミュ
ラー、 （ファイト シヱリ７ト ７エア フィシ゛−
り ヘゝ−） −コンテゝンスト マター Ｄ、Ｇ
、Ｂｅｄｎｏｒｚａｎｄ Ｋ、Ａ、 Ｍｕｌｌ
ｅｒ、 （Ｚｅｉｔｓｈｒｉｆｔ ｆｕｒ ｐｈ
ｙｓｉｋ Ｂ）−ＣｏｎｄｅｎｓｅｄＭａｔｔｅｒ
６４．１８９−１９３ （１９８６））］。これ以来数
々の新しい酸化物超電導体が発見されるに至った ところで最近、これら従来の酸化物超電導体とは常電導
状態における電荷輸送担体が異なる、Ｎｄ−Ｃｅ−Ｃｕ
−０に代表されるＮｄｅ Ｃｕｂ４型結晶構造の新しい
酸化物超電導体が発見された［ワイ・トクラ、エイチ・
タカキゝアンビ ニス・ウチタゝ、 （ネイチ＋−）（
Ｙ、Ｔｏｋｕｒａ、 Ｈ，Ｔａｋａｇｉ ａｎｄＳ
、Ｕｃｈｉｄａ、 （Ｎａｔｕｒｅ） ｖｏｌ、 ３３
７．３４５−３４７ （１９８９））］。この種の材料
の超電導機構の詳細は明らかではない力丈 転移温度が
さらに高くなる可能性があり、また新しいデバイスの実
現等の有望な応用が期待される。
−Ｌａ−Ｃｕ−０系の超電導体が発見された［シ゛エイ
・シゝ−・へゝビノルツ アントゝ ケー・ニー・ミュ
ラー、 （ファイト シヱリ７ト ７エア フィシ゛−
り ヘゝ−） −コンテゝンスト マター Ｄ、Ｇ
、Ｂｅｄｎｏｒｚａｎｄ Ｋ、Ａ、 Ｍｕｌｌ
ｅｒ、 （Ｚｅｉｔｓｈｒｉｆｔ ｆｕｒ ｐｈ
ｙｓｉｋ Ｂ）−ＣｏｎｄｅｎｓｅｄＭａｔｔｅｒ
６４．１８９−１９３ （１９８６））］。これ以来数
々の新しい酸化物超電導体が発見されるに至った ところで最近、これら従来の酸化物超電導体とは常電導
状態における電荷輸送担体が異なる、Ｎｄ−Ｃｅ−Ｃｕ
−０に代表されるＮｄｅ Ｃｕｂ４型結晶構造の新しい
酸化物超電導体が発見された［ワイ・トクラ、エイチ・
タカキゝアンビ ニス・ウチタゝ、 （ネイチ＋−）（
Ｙ、Ｔｏｋｕｒａ、 Ｈ，Ｔａｋａｇｉ ａｎｄＳ
、Ｕｃｈｉｄａ、 （Ｎａｔｕｒｅ） ｖｏｌ、 ３３
７．３４５−３４７ （１９８９））］。この種の材料
の超電導機構の詳細は明らかではない力丈 転移温度が
さらに高くなる可能性があり、また新しいデバイスの実
現等の有望な応用が期待される。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、Ｎｄ−Ｃｅ−Ｃｕ−０系の材料は、現在
の技術では主として焼結という過程で、しか形成できな
いたぬ セラミックの粉末あるいはブロックの形状でし
か得られない。一方、 この種の材料を実用化する場合
、薄膜状に加工することが強く要望されている力丈 従
来の技術で（よ 良好な超電導特性を有する薄膜作製は
非常に困難とされている。
の技術では主として焼結という過程で、しか形成できな
いたぬ セラミックの粉末あるいはブロックの形状でし
か得られない。一方、 この種の材料を実用化する場合
、薄膜状に加工することが強く要望されている力丈 従
来の技術で（よ 良好な超電導特性を有する薄膜作製は
非常に困難とされている。
本発明（よ このような従来技術の課題を解゛決するこ
とを目的とする。
とを目的とする。
課題を解決するための手段
主成分力＜、 Ｎｄ２Ｃｕｂａ型結晶構造の（Ａ＋−
ｖＢｖ ）２ｃｕ’Ｌで表わされる複合酸化物の超電導
薄膜を作製するための本発明の製造方法ζよ 基体上に
薄膜を堆積した後、水素を含むガス雰囲気中あるいは減
圧中でしかも水素を含むガス雰囲気中で２００〜１００
０℃の範囲の温度で熱処理を行なうというものである。
ｖＢｖ ）２ｃｕ’Ｌで表わされる複合酸化物の超電導
薄膜を作製するための本発明の製造方法ζよ 基体上に
薄膜を堆積した後、水素を含むガス雰囲気中あるいは減
圧中でしかも水素を含むガス雰囲気中で２００〜１００
０℃の範囲の温度で熱処理を行なうというものである。
ここで、ＡはＮｄ、 Ｓｍ、 Ｐｒのうちの少なくとも
一種、ＢはＣｅ、 Ｔｈのうちの少なくとも一種、Ｘは
Ｏ（酸素）、Ｆ（弗素）のうちの少なくとも一種の元素
を示す。
一種、ＢはＣｅ、 Ｔｈのうちの少なくとも一種、Ｘは
Ｏ（酸素）、Ｆ（弗素）のうちの少なくとも一種の元素
を示す。
まｔ＝ ｙは、０≦ｙ≦０．２の範囲の数値である。
作用
本発明は 常電導状態での電荷輸送担が電子でしかも超
電導転移温度が２０に以上のＮｄ２ＣｕｂＡ型結晶構造
の酸化物超電導薄膜を、低熱処理温度でしかも再現性よ
く作製することができる。
電導転移温度が２０に以上のＮｄ２ＣｕｂＡ型結晶構造
の酸化物超電導薄膜を、低熱処理温度でしかも再現性よ
く作製することができる。
実施例
以下凶 本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
明する。
本発明者ら（よ このＮｄ２ＣｕｂＪ型結晶構造の酸化
物超電導体に対して、スパッタ蒸着法による薄膜作製を
行な（＼ その後の熱処理と薄膜の超電導性の関係につ
いて詳細に調べ九 ２００〜１０００℃に加熱した基体
上に 例えばＮｄ＋、＊６ＣｅＩ１．＋５ＣｕＯａの薄
膜を、ＮｄとＣｅとＣｕを含むターゲットをスパッタし
て成膜させ、熱処理により超電導特性を得る。
物超電導体に対して、スパッタ蒸着法による薄膜作製を
行な（＼ その後の熱処理と薄膜の超電導性の関係につ
いて詳細に調べ九 ２００〜１０００℃に加熱した基体
上に 例えばＮｄ＋、＊６ＣｅＩ１．＋５ＣｕＯａの薄
膜を、ＮｄとＣｅとＣｕを含むターゲットをスパッタし
て成膜させ、熱処理により超電導特性を得る。
熱処理中の雰囲気を酸素あるいは酸化ガス中で行なうと
、熱処理時間が１時間以下の場合、熱処理温度が１００
０℃以下では良好な超電導特性が得られず、熱処理温度
を上げ１１００℃で熱処理すると超電導特性が現れへ
ここで２本発明者ら（よガスの種類をいろいろ代えて熱
処理を行なった結果 水素ガス中で熱処理を行うと、熱
処理時間が１時間で熱処理温度が１０００℃でも超電導
転移温度が２０にのもの力（再現性良く得られることを
見いだし九 また 熱処理中の雰囲気を水素を含むガス例えば 水素
とアルゴンの混合ガス中でも同様の結果が得られ九 従
って、熱処理は還元性のガス中で行うとよ（− 熱処理を常圧中よりも減圧中でしかも水素を含む雰囲気
ガス中で行う方力丈 より低い熱処理温度で超電導特性
を得ることが出来た 減圧状態の圧力としては 特に１
”Ｔｏ ｒ ｒ以下にすれば再現性良く超電導薄膜を得
ることが出来へ また 熱処理温度も２００〜１０００℃とした場合に超
電導性出現に効果があった力丈 特番Ｑ６００から９０
０℃の熱処理温度で（よ 完全にゼロ抵抗となる温度が
２０に程度で確認され 再現性も優れてい九 以下本発明の内容を理解するために さらに具体向な実
施例を示す。
、熱処理時間が１時間以下の場合、熱処理温度が１００
０℃以下では良好な超電導特性が得られず、熱処理温度
を上げ１１００℃で熱処理すると超電導特性が現れへ
ここで２本発明者ら（よガスの種類をいろいろ代えて熱
処理を行なった結果 水素ガス中で熱処理を行うと、熱
処理時間が１時間で熱処理温度が１０００℃でも超電導
転移温度が２０にのもの力（再現性良く得られることを
見いだし九 また 熱処理中の雰囲気を水素を含むガス例えば 水素
とアルゴンの混合ガス中でも同様の結果が得られ九 従
って、熱処理は還元性のガス中で行うとよ（− 熱処理を常圧中よりも減圧中でしかも水素を含む雰囲気
ガス中で行う方力丈 より低い熱処理温度で超電導特性
を得ることが出来た 減圧状態の圧力としては 特に１
”Ｔｏ ｒ ｒ以下にすれば再現性良く超電導薄膜を得
ることが出来へ また 熱処理温度も２００〜１０００℃とした場合に超
電導性出現に効果があった力丈 特番Ｑ６００から９０
０℃の熱処理温度で（よ 完全にゼロ抵抗となる温度が
２０に程度で確認され 再現性も優れてい九 以下本発明の内容を理解するために さらに具体向な実
施例を示す。
Ｎｄ＋、ｅｓＣｅｌｌ、＋６Ｃｕ２（１＋の酸化物セラ
ミックス焼結体をターゲットとして用しく ヂタン酸ス
トロンチウム（１００）面の基体上べ 高周波プレナー
マグネトロンスパッタにより薄膜作製を行なつｋ 基体
温度を６５０℃とし スパッタガスは純アルゴン、 ス
パッタ電力１６０Ｗ、 スパッタガス圧力３ｘ １０
−３Ｔｏ ｒ ｒの条件のもとで、約１時間スパッタ蒸
着することにより、約０．８μｍ厚の薄膜が得られた
成膜後 薄膜の組成を調べたところ。
ミックス焼結体をターゲットとして用しく ヂタン酸ス
トロンチウム（１００）面の基体上べ 高周波プレナー
マグネトロンスパッタにより薄膜作製を行なつｋ 基体
温度を６５０℃とし スパッタガスは純アルゴン、 ス
パッタ電力１６０Ｗ、 スパッタガス圧力３ｘ １０
−３Ｔｏ ｒ ｒの条件のもとで、約１時間スパッタ蒸
着することにより、約０．８μｍ厚の薄膜が得られた
成膜後 薄膜の組成を調べたところ。
金属元素の比率ｌｅｔ、 Ｎｄ：Ｃｅ：Ｃｕ＝１．８
４：０．１６：１．００となっていた また 薄膜の結
晶構造ＩＬ Ｘ線回折法によりＣ軸が基板に垂直に配
向したＮｄ２Ｃｕｂａ型の結晶構造であることが判った 薄膜成膜後、空気中、酸素中、窒素東 水素中、アルゴ
ン中あるいはこれらの混合ガス屯 常圧下あるいは減圧
下て 熱処理温度を変えて１時間の熱処理を行なっ九 代表的な薄膜についての電気抵抗の温度依存性を図に示
す。曲線１１は酸素ガス中１０００℃て熱処理をしたも
の、曲線１２は酸素ガス中１１００℃で熱処理したもの
、曲線１３は水素中１０００℃で熱処理したもの、曲線
１４は水素中で真空度が１０−’Ｔｏｒｒで９００℃で
熱処理したものである。このようｉラ 水素中あるい
は減圧下でかつ水素中で熱処理する方が熱処理温度を下
げることができる。雰囲気として、水素とアルゴン等の
不活性ガスの混合中でも同様の結果が得られ九な抵 こ
の結果は主成分力＜ Ｎｄ２ＣｕＣＬ型結晶構造の（
Ａ＋ −Ｊｖ ）２ｃｕＸａで表わされる薄膜において
、へ元素としてＮｄ、 Ｓｍ、 Ｐｒのうちの少なくと
も一樵 Ｂ元素としてＣｅ、 Ｔｈのうちの少なくとも
一穂ｘ元素としてＯ（酸素）、Ｆ（弗素）のうち少なく
とも一種を用いた場合にも同様に効果があることを確認
し九 ここでｙは、０≦ｙ≦０．２の範囲の数値である
。
４：０．１６：１．００となっていた また 薄膜の結
晶構造ＩＬ Ｘ線回折法によりＣ軸が基板に垂直に配
向したＮｄ２Ｃｕｂａ型の結晶構造であることが判った 薄膜成膜後、空気中、酸素中、窒素東 水素中、アルゴ
ン中あるいはこれらの混合ガス屯 常圧下あるいは減圧
下て 熱処理温度を変えて１時間の熱処理を行なっ九 代表的な薄膜についての電気抵抗の温度依存性を図に示
す。曲線１１は酸素ガス中１０００℃て熱処理をしたも
の、曲線１２は酸素ガス中１１００℃で熱処理したもの
、曲線１３は水素中１０００℃で熱処理したもの、曲線
１４は水素中で真空度が１０−’Ｔｏｒｒで９００℃で
熱処理したものである。このようｉラ 水素中あるい
は減圧下でかつ水素中で熱処理する方が熱処理温度を下
げることができる。雰囲気として、水素とアルゴン等の
不活性ガスの混合中でも同様の結果が得られ九な抵 こ
の結果は主成分力＜ Ｎｄ２ＣｕＣＬ型結晶構造の（
Ａ＋ −Ｊｖ ）２ｃｕＸａで表わされる薄膜において
、へ元素としてＮｄ、 Ｓｍ、 Ｐｒのうちの少なくと
も一樵 Ｂ元素としてＣｅ、 Ｔｈのうちの少なくとも
一穂ｘ元素としてＯ（酸素）、Ｆ（弗素）のうち少なく
とも一種を用いた場合にも同様に効果があることを確認
し九 ここでｙは、０≦ｙ≦０．２の範囲の数値である
。
なおこの結果＋ｉ Ｎｄの代わりにＳ＋ｎ１Ｐｒある
いはこの少なくとも一種を含む組合せ、またＣｅの代わ
りにＴｈあるいはこの少なくとも一種を含む組合せで耘
同様であることが確認された 発明の効果 以上に述べたよう凶 本発明により、良質で高性能なＮ
ｄ２ＣｕＯ４型結晶構造の薄膜超電導体を低温で再現性
良く得ることが可能となっ九 本発明の製造方法は こ
の種の物質を用いたデバイス等の応用には必須であり、
本発明の工業的価値は太きＬ℃
いはこの少なくとも一種を含む組合せ、またＣｅの代わ
りにＴｈあるいはこの少なくとも一種を含む組合せで耘
同様であることが確認された 発明の効果 以上に述べたよう凶 本発明により、良質で高性能なＮ
ｄ２ＣｕＯ４型結晶構造の薄膜超電導体を低温で再現性
良く得ることが可能となっ九 本発明の製造方法は こ
の種の物質を用いたデバイス等の応用には必須であり、
本発明の工業的価値は太きＬ℃
図は本発明の一実施例の薄膜超電導体の製造方法におい
て製造された薄膜超電導体Ｑ 電気抵抗の温度依存性を
示すグラフである。
て製造された薄膜超電導体Ｑ 電気抵抗の温度依存性を
示すグラフである。
Claims (7)
- （１）基体上に、主成分がＮｄ＿２ＣｕＯ＿４型結晶構
造の（Ａ＿１＿−＿ｙＢ＿ｙ）＿２ＣｕＸ＿４で表わさ
れる複合酸化物を蒸着させた後、水素を含む還元性ガス
雰囲気中で熱処理する（ここで、ＡはＮｄ、Ｓｍ、Ｐｒ
のうちの少なくとも一種、ＢはＣｅ、Ｔｈのうちの少な
くとも一種、ＸはＯ（酸素）、Ｆ（弗素）のうち少なく
とも一種の元素を示す。またｙは、０≦ｙ≦０．２の範
囲の数値である。）ことを特徴とする薄膜超電導体の製
造方法。 - （２）基体上に 主成分がＮｄ＿２ＣｕＯ＿４型結晶構
造の（Ａ＿１＿−＿ｙＢ＿ｙ）＿２ＣｕＸ＿４で表わさ
れる複合酸化物を蒸着させた後、減圧中でしかも水素を
含む還元性ガス雰囲気中で熱処理する（ここで、ＡはＮ
ｄ、Ｓｍ、Ｐｒのうちの少なくとも一種、ＢはＣｅ、Ｔ
ｈのうちの少なくとも一種、ＸはＯ（酸素）、Ｆ（弗素
）のうち少なくとも一種の元素を示す。またｙは、０≦
ｙ≦０．２の範囲の数値である。）ことを特徴とする薄
膜超電導体の製造方法。 - （３）熱処理を水素ガス中で行うことを特徴とする請求
項１又は２記載の薄膜超電導体の製造方法。 - （４）熱処理を水素と不活性ガスの混合ガス中で行うこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜超電導体の製
造方法。 - （５）熱処理中の基体温度を２００〜１０００℃の範囲
内に設定することを特徴とする請求項１又は２記載の薄
膜超電導体の製造方法。 - （６）熱処理中の基体温度を６００〜９００℃の範囲内
に設定することを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜
超電導体の製造方法。 - （７）雰囲気の圧力が１Ｔｏｒｒ以下であることを特徴
とする請求項２記載の薄膜超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1130857A JPH02311312A (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1130857A JPH02311312A (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02311312A true JPH02311312A (ja) | 1990-12-26 |
Family
ID=15044321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1130857A Pending JPH02311312A (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 薄膜超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02311312A (ja) |
-
1989
- 1989-05-24 JP JP1130857A patent/JPH02311312A/ja active Pending
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