JPH03205308A - 酸化物超電導薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導薄膜の製造方法Info
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- JPH03205308A JPH03205308A JP2000174A JP17490A JPH03205308A JP H03205308 A JPH03205308 A JP H03205308A JP 2000174 A JP2000174 A JP 2000174A JP 17490 A JP17490 A JP 17490A JP H03205308 A JPH03205308 A JP H03205308A
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- 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
本発明は、酸化物超電導薄膜の製造方法に関する。より
詳細には、Tl −Bi −Sr −Ca−Cu一〇系
およびTl −Bi −Pb −Sr −Ca−Cu−
○系酸化物超電導材料の薄膜の製造方法に関する。
詳細には、Tl −Bi −Sr −Ca−Cu一〇系
およびTl −Bi −Pb −Sr −Ca−Cu−
○系酸化物超電導材料の薄膜の製造方法に関する。
従来の技術
各種の酸化物超電導材料の中でも、いわゆるTl系の酸
化物超電導材料は、特に臨界温度が高く、実用化が有望
と考えられている。酸化物超電導材料を、ジョセフソン
素子、超電導トランジスタ等の電子デバイスに応用する
ためには、薄膜化することが必須である。
化物超電導材料は、特に臨界温度が高く、実用化が有望
と考えられている。酸化物超電導材料を、ジョセフソン
素子、超電導トランジスタ等の電子デバイスに応用する
ためには、薄膜化することが必須である。
酸化物超電導材料の薄膜の製造方法としては、一般に焼
結体を蒸発源としたRFスパッタリング法、イオンビー
ムスパッタリング法、レーザアプレーション法等の物理
的蒸着方法と、蒸発源として有機金属を用いるMOCV
D法等の化学的蒸着方法とが用いられている。
結体を蒸発源としたRFスパッタリング法、イオンビー
ムスパッタリング法、レーザアプレーション法等の物理
的蒸着方法と、蒸発源として有機金属を用いるMOCV
D法等の化学的蒸着方法とが用いられている。
また、上記の酸化物超電導材料の薄膜は、一般に、Al
zOs (サ77イヤ) 、MgO,SrTiOs、
LaAI03 、LaGaOs 、Zr○.(YSZ)
等の酸化物の単結晶基板上に形或される。これは、これ
らの酸化物の結晶の格子定数が、酸化物超電導材料の結
晶の格子定数と近いため、結晶性のよい薄膜を形或する
ことができるからである。
zOs (サ77イヤ) 、MgO,SrTiOs、
LaAI03 、LaGaOs 、Zr○.(YSZ)
等の酸化物の単結晶基板上に形或される。これは、これ
らの酸化物の結晶の格子定数が、酸化物超電導材料の結
晶の格子定数と近いため、結晶性のよい薄膜を形或する
ことができるからである。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記従来の方法で、Tlを含む酸化物超
電導材料の薄膜を製造すると、Tlの蒸気圧が高く、薄
膜の組戊の制御が困難である。そのため、得られる薄膜
の組成は、焼結により得られるバルクのTl系酸化物超
電導材料とは大幅に組成が異なり、超電導特性もよくな
かった。また、Tlの毒性が強いので、装置が汚染され
る問題もあった。
電導材料の薄膜を製造すると、Tlの蒸気圧が高く、薄
膜の組戊の制御が困難である。そのため、得られる薄膜
の組成は、焼結により得られるバルクのTl系酸化物超
電導材料とは大幅に組成が異なり、超電導特性もよくな
かった。また、Tlの毒性が強いので、装置が汚染され
る問題もあった。
そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し
た、正確に組戒を制御することが可能で、装置の汚染も
少ない、Tl系酸化物超電導材料の薄膜の製造方法を提
供することにある。
た、正確に組戒を制御することが可能で、装置の汚染も
少ない、Tl系酸化物超電導材料の薄膜の製造方法を提
供することにある。
課題を解決するための手段
本発明に従うと、Tlを含む酸化物超電導材料の薄膜を
製造する方法において、前記酸化物超電導材料に含まれ
るTl以外の元素を含み、少なくとも0以外の元素の相
対的な組成比が、前記酸化物超電導材料とほぼ等しい複
合酸化物を含む薄膜を作製し、この薄膜をTl雰囲気下
で熱処理する工程を含むことを特徴とする酸化物超電導
薄膜の製造方法が提供される。
製造する方法において、前記酸化物超電導材料に含まれ
るTl以外の元素を含み、少なくとも0以外の元素の相
対的な組成比が、前記酸化物超電導材料とほぼ等しい複
合酸化物を含む薄膜を作製し、この薄膜をTl雰囲気下
で熱処理する工程を含むことを特徴とする酸化物超電導
薄膜の製造方法が提供される。
立亙
本発明の方法は、Tlを含む酸化物超電導材料の薄膜を
製造する場合に、Tl以外の元素を含み、少なくとも○
以外の元素の相対的な組成比がほぼ等しい複合酸化物を
含む薄膜を作製し、この薄膜をTl雰囲気下で熱処理し
て、Tlを供給するところにその主要な特微がある。
製造する場合に、Tl以外の元素を含み、少なくとも○
以外の元素の相対的な組成比がほぼ等しい複合酸化物を
含む薄膜を作製し、この薄膜をTl雰囲気下で熱処理し
て、Tlを供給するところにその主要な特微がある。
本発明の方法は、例えば、
一般式’ (” + 一P+ ”’p) ,Sr,Ca
,CuvOw(ただし、VSXSl)1S1V,Wは各
元素の比を表し、 0.5≦y≦3.0 0.5≦z≦4.0 0 ≦p≦1 0.5≦s≦3.0 1.0≦v≦5.0である) で示される組成の複合酸化物を含む酸化物超電導材料の
薄膜を製造する場合に、 一般式: B+,− Sr1Ca1Cuv・08・(た
だし、Z’ 、p’ 、S’ % V’ 、W’は各元
素の比を表0.5≦z゜≦4.0 0 ≦p゜≦1 0.5≦s゜≦3.0 1.0≦v’≦5.0である) で示される組成の複合酸化物を含む薄膜をTl雰囲気下
で熱処理する工程を含むことが好ましい。上記p′およ
びpは、それぞれ0、2≦p’≦0.8および0.2≦
p≦0.8であることが特に好ましい。
,CuvOw(ただし、VSXSl)1S1V,Wは各
元素の比を表し、 0.5≦y≦3.0 0.5≦z≦4.0 0 ≦p≦1 0.5≦s≦3.0 1.0≦v≦5.0である) で示される組成の複合酸化物を含む酸化物超電導材料の
薄膜を製造する場合に、 一般式: B+,− Sr1Ca1Cuv・08・(た
だし、Z’ 、p’ 、S’ % V’ 、W’は各元
素の比を表0.5≦z゜≦4.0 0 ≦p゜≦1 0.5≦s゜≦3.0 1.0≦v’≦5.0である) で示される組成の複合酸化物を含む薄膜をTl雰囲気下
で熱処理する工程を含むことが好ましい。上記p′およ
びpは、それぞれ0、2≦p’≦0.8および0.2≦
p≦0.8であることが特に好ましい。
また、本発明の方法は、−II式:
(Tl l−p−q+ Bip, Pb,) ysrJ
azcLIv Ow(ただし、y1zSp1S,vSW
は各元素の比を表し、 0.5≦y≦3.0 0.5≦z≦4.0 0 ≦p≦1 0 ≦q≦1 0.5≦s≦3.0 1.0≦v≦5.0である) で示される組成の複合酸化物を含む酸化物超電導材料の
薄膜を製造する場合に使用することも好ましく、この場
合は、 一般式: Bip= Pb,,Srs’ Ca.,Cu
v,00,(ただし、” 、F” 、Q’ 、S’ 、
V’ 、W’は各元素の比を表し、 0.5≦z’≦40 0 ≦p”≦l O ≦q”≦1 0.5≦s゜≦3.0 1.0≦v’≦5.0である) で示される組成の複合酸化物を含む薄膜をTl雰囲気下
で熱処理する工程を含むことが好ましい。このときは、
上記p′およびpは、それぞれ0.2≦p’≦0.5お
よび0.2≦p≦0.5であることが好ましい。
azcLIv Ow(ただし、y1zSp1S,vSW
は各元素の比を表し、 0.5≦y≦3.0 0.5≦z≦4.0 0 ≦p≦1 0 ≦q≦1 0.5≦s≦3.0 1.0≦v≦5.0である) で示される組成の複合酸化物を含む酸化物超電導材料の
薄膜を製造する場合に使用することも好ましく、この場
合は、 一般式: Bip= Pb,,Srs’ Ca.,Cu
v,00,(ただし、” 、F” 、Q’ 、S’ 、
V’ 、W’は各元素の比を表し、 0.5≦z’≦40 0 ≦p”≦l O ≦q”≦1 0.5≦s゜≦3.0 1.0≦v’≦5.0である) で示される組成の複合酸化物を含む薄膜をTl雰囲気下
で熱処理する工程を含むことが好ましい。このときは、
上記p′およびpは、それぞれ0.2≦p’≦0.5お
よび0.2≦p≦0.5であることが好ましい。
本発明においては、上記熱処理工程における処理温度(
基板温度)は、400〜900 t:であることが好ま
しい。これは、熱処理温度が400 t:未満では、T
l分圧が低過ぎるのと、薄膜とTl蒸気が十分に反応せ
ず、目的とする高温相のTl系酸化物超電導材料の薄膜
が形威されないためである。また、熱処理温度が900
℃を超えると、不純物相が形或されたり、基板の構戒元
素が薄膜中に拡散して、薄膜の超電導特性を損なうため
である。
基板温度)は、400〜900 t:であることが好ま
しい。これは、熱処理温度が400 t:未満では、T
l分圧が低過ぎるのと、薄膜とTl蒸気が十分に反応せ
ず、目的とする高温相のTl系酸化物超電導材料の薄膜
が形威されないためである。また、熱処理温度が900
℃を超えると、不純物相が形或されたり、基板の構戒元
素が薄膜中に拡散して、薄膜の超電導特性を損なうため
である。
さらに、この熱処理工程における処理時間は1〜24時
間が好ましい。処理時間が上記の範囲に達しないと、十
分な効果が得られず、また、上記の範囲を超えて処理を
行ってもその効果は変わらない。
間が好ましい。処理時間が上記の範囲に達しないと、十
分な効果が得られず、また、上記の範囲を超えて処理を
行ってもその効果は変わらない。
本発明の方法では、上記熱処理工程において薄膜の熱処
理をTl蒸気圧下の密閉系で行うことにより、各元素の
蒸発を防ぐとともに不純物元素の混入を防ぐことができ
る。また、本発明に係る超電導材料は、上記温度領域で
安定であるので、熱処理時のTl蒸気が過剰であっても
形或される超電導相が劣化されることがない。従って、
本発明の方法では薄膜の組成の制御が正確に行われる。
理をTl蒸気圧下の密閉系で行うことにより、各元素の
蒸発を防ぐとともに不純物元素の混入を防ぐことができ
る。また、本発明に係る超電導材料は、上記温度領域で
安定であるので、熱処理時のTl蒸気が過剰であっても
形或される超電導相が劣化されることがない。従って、
本発明の方法では薄膜の組成の制御が正確に行われる。
また、本発明の方法では、Tl雰囲気下での熱処理は、
専用の装置で行うことができるので、汚染に対する十分
な対策を施すことができる。
専用の装置で行うことができるので、汚染に対する十分
な対策を施すことができる。
以下、本発明を実施例により、さらに詳しく説明するが
、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎず、本発明
の技術的範囲をなんら制限するものではない。
、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎず、本発明
の技術的範囲をなんら制限するものではない。
(適1
本発明の方法により、Tl0, 6B10.aSr2C
a2Cu3 0w酸化物超電導薄膜およびTlo. 6
Blo. 2Pl]o. 2sr2Ca2Cu30w酸
化物超電導薄膜を作製した。最初にRFマグネトロンス
パッタリング法により、MgO基板上にそれぞれ ■ Blo. 4SrzCa2CU3 0w・複合酸化
物薄膜および■ Bio. 4Pbo. 3sr2Ca
2Cu30w−複合酸化物薄膜を蒸着して形或した。
a2Cu3 0w酸化物超電導薄膜およびTlo. 6
Blo. 2Pl]o. 2sr2Ca2Cu30w酸
化物超電導薄膜を作製した。最初にRFマグネトロンス
パッタリング法により、MgO基板上にそれぞれ ■ Blo. 4SrzCa2CU3 0w・複合酸化
物薄膜および■ Bio. 4Pbo. 3sr2Ca
2Cu30w−複合酸化物薄膜を蒸着して形或した。
ターゲットはそれぞれ原子比
■Bi :Sr :Ca :Cu= 0.4 : 2
+ 2 : 3■Bi :Pb :Sr :Ca :C
u=0.4: 0.3:2:2:3 である焼結体を用いた。他の蒸着条件を以下に示す。
+ 2 : 3■Bi :Pb :Sr :Ca :C
u=0.4: 0.3:2:2:3 である焼結体を用いた。他の蒸着条件を以下に示す。
1
1
スパッタリングガス:Ar (80%)+02(20%
)圧力: 0. 03Torr 基板温度;700〜850℃ 膜厚;0.5μm 上記の薄膜をTl蒸気中で熱処理した。熱処理温度は9
00℃であり、6時間、Tl蒸気中の密閉系内で熱処理
を行った。また、このときのTl分圧は、約100 T
orrテあッタ。
)圧力: 0. 03Torr 基板温度;700〜850℃ 膜厚;0.5μm 上記の薄膜をTl蒸気中で熱処理した。熱処理温度は9
00℃であり、6時間、Tl蒸気中の密閉系内で熱処理
を行った。また、このときのTl分圧は、約100 T
orrテあッタ。
以上の工程により作製した酸化物超電導薄膜を電子線回
折およびX線回折で調べたところ、エビタキシャル或長
した単結晶薄膜であることが確認された。薄膜の超電導
特性を第1表に示す。
折およびX線回折で調べたところ、エビタキシャル或長
した単結晶薄膜であることが確認された。薄膜の超電導
特性を第1表に示す。
第1表
比較のために、
■TlO. solo, 4Sr2Ca2Cu3 0w
■T]o, eBlo. 2Pbo. 2sr2ca2
cus○012 焼結体をターゲットとして、上記と等しい蒸着条件で酸
化物超電導薄膜をMgO基板上に蒸着した。
■T]o, eBlo. 2Pbo. 2sr2ca2
cus○012 焼結体をターゲットとして、上記と等しい蒸着条件で酸
化物超電導薄膜をMgO基板上に蒸着した。
このようにして得た薄膜を酸素中で熱処理してエビタキ
シャル或長した単結晶薄膜を作製した。
シャル或長した単結晶薄膜を作製した。
この比較例の薄膜の超電導特性を第2表に示す。
第2表
注:臨界電流密度は77. 3 Kで測定。
この結果、本発明の方法に従って、作製した酸化物超電
導薄膜は、従来の方法で作製したものより優れた超電導
特性を有することがわかる。
導薄膜は、従来の方法で作製したものより優れた超電導
特性を有することがわかる。
発明の効果
以上説明したように、本発明に従うと、従来の方法より
も超電導特性に優れたTl系酸化物超電導薄膜が作製可
能である。本発明により、超電導技術の応用がさらに促
進される。
も超電導特性に優れたTl系酸化物超電導薄膜が作製可
能である。本発明により、超電導技術の応用がさらに促
進される。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)Tlを含む酸化物超電導材料の薄膜を製造する方
法において、前記酸化物超電導材料に含まれるTl以外
の元素を含み、少なくともO以外の元素の相対的な組成
比が、前記酸化物超電導材料とほぼ等しい複合酸化物を
含む薄膜を作製し、この薄膜をTl雰囲気下で熱処理す
る工程を含むことを特徴とする酸化物超電導薄膜の製造
方法。 (2)一般式:(Tl_1_−_P,Bi_p)_yS
r_sCa_zCu_vO_w(ただし、y、z、p、
s、v、wは各元素の比を表し、 0.5≦y≦3.0 0.5≦z≦4.0 0≦p≦1 0.5≦s≦3.0 1.0≦v≦5.0である) で示される組成の複合酸化物を含む酸化物超電導材料の
薄膜を製造する方法において、 一般式:Bi_p,Sr_s,Ca_z,Cu_v,O
_w,(ただし、z’、p’、s’、v’、w’は各元
素の比を表し、 0.5≦z’≦4.0 0≦p’≦1 0.5≦s’≦3.0 1.0≦v’≦5.0である) で示される組成の複合酸化物を含む薄膜をTl雰囲気下
で熱処理する工程を含むことを特徴とする請求項(1)
に記載の酸化物超電導薄膜の製造方法。 (3)前記p’が、0.2≦p’≦0.8であり、前記
pが、0.2≦p≦0.8であることを特徴とする請求
項(2)に記載の酸化物超電導薄膜の製造方法。 (4)一般式: (Tl_1_−_p_−_q,Bi_p,Pb_q)_
ySr_sCa_zCu_vO_w(ただし、y、z、
p、s、v、wは各元素の比を表し、 0.5≦y≦3.0 0.5≦z≦4.0 0≦p≦1 0≦q≦1 0.5≦s≦3.0 1.0≦v≦5.0である) で示される組成の複合酸化物を含む酸化物超電導材料の
薄膜を製造する方法において、 一般式:Bip−Pb_q,Sr_s,Ca_z,Cu
_v,O_w,(ただし、z’、p’、q’、s’、v
’、w’は各元素の比を表し、 0.5≦z’≦4.0 0≦p’≦1 0≦q’≦1 0.5≦s’≦3.0 1.0≦v’≦5.0である) で示される組成の複合酸化物を含む薄膜をTl雰囲気下
で熱処理する工程を含むことを特徴とする請求項(1)
に記載の酸化物超電導薄膜の製造方法。 (5)前記p’が、0.2≦p’≦0.5であり、前記
pが、0.2≦p≦0.5であることを特徴とする請求
項(4)に記載の酸化物超電導薄膜の製造方法。 (6)前記熱処理工程における処理温度が、400〜9
00℃であることを特徴とする請求項(1)〜(5)の
いずれか1項に記載の酸化物超電導薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000174A JPH03205308A (ja) | 1990-01-04 | 1990-01-04 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000174A JPH03205308A (ja) | 1990-01-04 | 1990-01-04 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03205308A true JPH03205308A (ja) | 1991-09-06 |
Family
ID=11466645
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000174A Pending JPH03205308A (ja) | 1990-01-04 | 1990-01-04 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03205308A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994018361A2 (en) * | 1992-03-20 | 1994-08-18 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Process for making films and circuit elements of high temperature superconductors containing thallium and lead |
-
1990
- 1990-01-04 JP JP2000174A patent/JPH03205308A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994018361A2 (en) * | 1992-03-20 | 1994-08-18 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Process for making films and circuit elements of high temperature superconductors containing thallium and lead |
WO1994018361A3 (en) * | 1992-03-20 | 1994-12-08 | E I De Pont De Nemours And Com | Process for making films and circuit elements of high temperature superconductors containing thallium and lead |
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