JPH05163100A - 超伝導装置用基板および超伝導装置の製造方法 - Google Patents

超伝導装置用基板および超伝導装置の製造方法

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JPH05163100A
JPH05163100A JP3332208A JP33220891A JPH05163100A JP H05163100 A JPH05163100 A JP H05163100A JP 3332208 A JP3332208 A JP 3332208A JP 33220891 A JP33220891 A JP 33220891A JP H05163100 A JPH05163100 A JP H05163100A
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JP
Japan
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thin film
superconducting
single crystal
substrate
oxide single
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JP3332208A
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Ikuhito Aoyama
生人 青山
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Komatsu Ltd
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Komatsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、超伝導装置用基板または超伝導薄
膜を良好に保護し、長寿命で信頼性の高い超伝導装置を
提供することを目的とする。 【構成】 本発明の超伝導装置用基板では、酸化物単結
晶基板表面をビスマス(Bi)薄膜で被覆するようにし
ている。また本発明の方法では、チョクラルスキー法等
を用いて酸化物単結晶を形成し、これを酸化物単結晶を
切断し、酸化物単結晶基板を形成したのち、この酸化物
単結晶基板の表面をビスマス薄膜で被覆しておくように
し、超伝導薄膜の形成に先だち、350℃以上に加熱し
前記ビスマス薄膜を蒸発せしめ、この後、直ちに超伝導
薄膜を堆積し、超伝導装置を形成するようにしている。
さらに本発明の方法では、酸化物単結晶基板表面に酸化
物単結晶からなる超伝導薄膜を形成し、この酸化物単結
晶薄膜の表面をビスマス薄膜で被覆しておき、この超伝
導薄膜の加工に先だち、350℃以上に加熱しビスマス
薄膜を蒸発せしめ、蒸発工程後、直ちに超伝導薄膜を加
工し、超伝導装置を形成するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超伝導装置用基板および
超伝導装置の製造方法に係り、特に製造途上で長期間放
置する場合の超伝導装置用基板および超伝導薄膜の保護
に関する。
【0002】
【従来の技術】超伝導現象は、物質の示すさまざまな電
磁気的性質の中で最も特異な性質であるといわれてお
り、完全導電性、完全反磁性、磁束の量子化等、夫々の
性質を利用し応用面での今後の発展が期待されている。
【0003】このような超伝導現象を利用した電子デバ
イスとしては、高速スィッチ、高感度検波素子、高感度
磁束計をはじめ、広範囲の応用が期待されている。
【0004】従来の超伝導デバイスによく用いられる超
伝導体としては、例えば基板上にプラズマスパッタ―法
によりNb3 Ge薄膜がある。この臨界温度は高々23
°Kであり、液体ヘリウム温度でしか使用できないもの
である。しかしながら、液体ヘリウムの使用は、液化・
冷却付帯設備の必要性に伴う冷却コストおよび技術的負
担の増大、更には、ヘリウム資源が極めて少ないことな
どの理由から、産業および民生分野での超伝導体の実用
化をはばむ大きな問題となっていた。
【0005】そこで、高臨界温度の超伝導体を得るため
にさまざまな試みがなされており、特に、酸化物超伝導
薄膜の最近の研究はめざましく、超伝導臨界温度は77
°Kを上まわり、安価な液体窒素を冷媒として動作させ
ることが可能となった。
【0006】このような酸化物超伝導薄膜は、従来、主
として、スパッタ法あるいは蒸着法等により、高温に加
熱したMgO単結晶基板あるいはSrTiO3 単結晶基
板上に形成するという方法がとられている。
【0007】また、その他基板用単結晶としては、サフ
ァイア、YSZ,シリコン、砒化ガリウム、LiNbO
3 ,GGG、LaGaO3 ,LaAlO3 等が、注目さ
れている。
【0008】しかしながら、酸化物単結晶基板特にRM
3 で表されるSrTiO3 等のペロブスカイト構造の
酸化物単結晶は、水蒸気や炭酸ガス中で劣化しやすいと
いう性質がある。通常、基板形成後直ちに超伝導薄膜を
形成しデバイスを完成させる運びとなることは少なく、
このような酸化物単結晶基板は基板形成後、しばらく放
置されることが多い。このため、空気中の水蒸気や炭酸
ガスによって劣化を生じ、この上層に形成される超伝導
薄膜の特性に悪い影響を与えたりすることがあった。
【0009】また、この問題は基板のみならず、超伝導
薄膜にもあてはまり、超伝導薄膜形成後、搬送するな
ど、直ぐにデバイスを形成しないで放置しておかねばな
らないような場合、空気中の水蒸気や炭酸ガスによって
劣化を生じ、装置の特性に悪い影響を与えたりすること
があった。ところで、高臨界温度の酸化物超伝導体とし
ては、LnBa2 Cu3 7-x (x=0 〜1 ,Ln:Y
b,Er,Y,Ho,Gd,Eu,Dy)、Bi−Sr
−Ca−Cu−O系の酸化物薄膜、Ti−Ba−Ca−
Cu−O系の酸化物薄膜など、超伝導装置用基板として
はサファイア、YSZ,シリコン、砒化ガリウム、Li
NbO3 ,GGG等、単結晶基板および薄膜いずれも多
くの酸化物が報告されているが、この問題は、ペロブス
カイト構造の酸化物単結晶のみならず超伝導装置に用い
られる他の酸化物単結晶にも深刻な問題となっている。
【0010】そこで従来、このような問題を防ぐため、
表面をNi等の耐酸化性金属で被覆するもの(特開平1
−96987号),炭素膜で被覆するもの(特開平1−
197308号),アモルファスカーボン膜で被覆する
もの(特開平1−242415号),金やプラチナで被
覆するもの(特開平2−97684号)が提案されてい
るが、いずれも保護性には優れているが,使用に際して
除去が困難であり、ウエットエッチングで除去しようと
すると、表面の汚染が問題となり、いずれも有効な方法
であるとはいえなかった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、超伝
導装置用基板および超伝導薄膜の有効な保護方法がな
く、保護はできても保護膜除去工程における汚染等の問
題があり、これらの保護は重大な問題となっていた。
【0012】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、超伝導装置用基板または超伝導薄膜を良好に保護
し、長寿命で信頼性の高い超伝導装置を提供することを
目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の超伝導装
置用基板では、酸化物単結晶基板表面をビスマス(B
i)薄膜で被覆するようにしている。
【0014】また本発明の方法では、チョクラルスキー
法等を用いて酸化物単結晶を形成し、これを酸化物単結
晶を切断し、酸化物単結晶基板を形成したのち、この酸
化物単結晶基板の表面をビスマス薄膜で被覆しておくよ
うにし、超伝導薄膜の形成に先だち、350℃以上に加
熱し前記ビスマス薄膜を蒸発せしめ、この後、直ちに超
伝導薄膜を堆積し、超伝導装置を形成するようにしてい
る。
【0015】さらに本発明の方法では、酸化物単結晶基
板表面に酸化物単結晶からなる超伝導薄膜を形成し、こ
の酸化物単結晶薄膜の表面をビスマス薄膜で被覆してお
き、この超伝導薄膜の加工に先だち、350℃以上に加
熱しビスマス薄膜を蒸発せしめ、蒸発工程後、直ちに超
伝導薄膜を加工し、超伝導装置を形成するようにしてい
る。
【0016】
【作用】酸化物単結晶表面をBi薄膜で被覆することに
より、水蒸気や炭酸ガスとの反応を防止することがで
き、劣化を防ぐ事が可能となる。そしてこのBi薄膜は
350℃以上に加熱することによって容易に蒸発させ、
除去することができるとともに、酸化物単結晶表面の汚
染物質をも蒸発させるため、極めて信頼性の高いものと
なる。
【0017】本発明によれば、酸化物単結晶基板や超伝
導薄膜形成後、長時間経過してから使用する場合にも、
Bi薄膜によって水蒸気や炭酸ガスから良好に保護がな
され、使用に際しては加熱により容易かつ良好に除去す
ることができ、さらには基板表面の汚染物質をも除去す
ることができる。
【0018】このBi薄膜は蒸着法、スパッタリング
法、CVD法等によって成膜される。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しつつ詳細に説明する。
【0020】実施例1 本発明では、図1に示すように、SrLaGaO4 が単
結晶基板1の表面をBi薄膜2で被覆しておくように
し、超伝導薄膜の形成に先立ち、400℃に加熱するこ
とによりこのBi薄膜2を蒸発させ除去するようにした
ことを特徴とするものである。
【0021】まず、出発原料として、SrCO3 ,La
2 3 ,Ga2 3 粉体を用い、これらをモル比がS
r:La:Ga=0.94:0.96:1.10となるように混合
し、1000℃で仮焼し脱炭酸処理を行った後、粉砕し
プレス成形した。
【0022】このようにして形成された成形体を大気中
で1300℃で焼結することによりし、約1450gの
SrLaGaO4 焼結体を得た。
【0023】この焼結体を外形約80mm、高さ約80m
m、肉厚2mmの白金るつぼに入れ、高周波加熱によって
溶融せしめた。ここで白金るつぼは、純白金では使用ご
との変形が著しいため、ジルコニア分散強化型白金るつ
ぼを用いるようにすると良い。このようにして融解せし
めたSrLaGaO4 焼結体から、[100]方位の種
結晶を用いて、チョクラルスキー引上げ法により、Sr
LaGaO4 単結晶を成長させた。
【0024】ここで種結晶としては、初回においてはS
rTiO3 の[100]単結晶を用いた。そしてSrL
aGaO4 単結晶が得られた後は、当該結晶の[10
0]方位の単結晶を種結晶として用いた。結晶の引上げ
条件は、引上げ速度1mm/ Hr、結晶回転速度25rp
mで、直径30mm,長さ70mmの[100]軸単結晶を
得ることができた。
【0025】このようにして、形成されたSrLaGa
4 単結晶をスライスし、超伝導体薄膜形成用基板が得
られる(図1(a) )。
【0026】そしてこのSrLaGaO4 単結晶基板1
表面にスライス後直ちにスパッタリング法を用いて膜厚
1〜100nmのBi薄膜2を形成する(図1(b) )。
【0027】この後単結晶基板を、超伝導薄膜形成装置
に設置し、超伝導薄膜の堆積に先立ち、真空引きを行い
ながらヒータHによって基板を400℃に加熱し、図1
(c)に示すようにBi薄膜2を除去する。このことは表
面をRHEED(Refflection High Energy Electron D
iffraction) あるいはXPS(X-ray Photo SpectroSco
py )によって観察することにより確認できる。
【0028】この後図1(d) に示すように組成式Bi2
Sr2 Ca2 Cu3 10で示される超伝導薄膜3を成膜
し、所望のパターニングを行い超伝導装置を得ることが
できる。
【0029】この様にして得られた超伝導装置は長寿命
でかつ信頼性の高いものとなっている。
【0030】実施例2 次に、本発明の第2の実施例について説明する。
【0031】この方法では図2に示すように、SrTi
3 基板11表面に高温超伝導薄膜としてYBa2 Cu
3 7-δ(0≦δ≦0.2)薄膜12を形成し、この上
層にBi薄膜13を形成して、超伝導薄膜表面を保護す
るようにしたことを特徴とする。
【0032】すなわちまず、図2(a) に示すように、S
rTiO3基板11表面に高温超伝導薄膜としてYBa
2 Cu3 7-δ(0≦δ≦0.2)薄膜12を形成し、
図2(b) に示すようにこの上層に蒸着法によりBi薄膜
13を形成する。ここで望ましくは超伝導薄膜形成後同
一チャンバー内で真空を破ることなく続いてBi薄膜を
形成するようにするとよい。
【0033】そして搬送等を経た後、デバイス形成のた
めの処理装置に設置し、処理に先立ち真空引きを行いな
がら基板を400℃に加熱し、図2(c) に示すようにB
i薄膜13を除去する。
【0034】そして続いて電極14の形成など所望の処
理がなされ超伝導デバイスが完成する(図2(d) )。
【0035】この様にして得られる超伝導デバイスは長
寿命でかつ信頼性の高いものとなっている。
【0036】なお、前記実施例では酸化物単結晶基板と
してSrLaGaO4単結晶基板およびSrTiO3
板を用いたが、これに限定されることなく、LaAlO
3 ,NdGaO3 ,NdSrGaO4 ,MgO等他の酸
化物単結晶でもよい。また超伝導薄膜としても、Bi2
Sr2 Ca2 Cu3 10薄膜やYBa2 Cu3
7-δ(0≦δ≦0.2)薄膜に限定されることなく、B
2 Sr2 Ca2Cu2 8 薄膜やTe2 Ba2 Cu3
10やTe2 Ba2 Cu2 8 などにも同様に適用可能
である。
【0037】またBi薄膜の形成方法については、真空
蒸着法やスパッタリング法のみならずCVD法やICB
法等他の方法でもよいことはいうまでもない。
【0038】さらに前記実施例では、Bi薄膜は最終製
品としては除去される例について説明したが、軸受けや
フライホィール、シールド等に用いる場合等、そのまま
保護状態を維持するようにしてもよい。
【0039】加えて前記実施例ではBi薄膜を保護膜と
して用いたが、融点が低く緻密な材料であれば他の材料
でも良い。
【0040】
【効果】以上説明してきたように、本発明によれば、B
i薄膜で被覆することにより、水蒸気や炭酸ガスとの反
応を防止することができ、劣化を防ぐことができまた、
このBi薄膜は加熱により容易に蒸発させ、除去するこ
とができるため、極めて信頼性の高い超伝導装置を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の超伝導装置の製造工程
【図2】本発明の第2の実施例の超伝導装置の製造工程
【符号の説明】
1 酸化物単結晶基板 2 Bi薄膜 3 超伝導薄膜 H ヒータ 11 酸化物単結晶基板 12 超伝導薄膜 13 Bi薄膜 14 電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物単結晶基板と、 この酸化物単結晶基板表面を被覆するビスマス(Bi)
    薄膜とを具備したことを特徴とする超伝導装置用基板。
  2. 【請求項2】 チョクラルスキー法等を用いて酸化物単
    結晶を形成する単結晶形成工程と前記酸化物単結晶を切
    断し、酸化物単結晶基板を形成する切断工程と、 前記酸化物単結晶基板の表面をビスマス薄膜で被覆する
    ビスマス薄膜形成工程と、 超伝導薄膜の形成に先だち、350℃以上に加熱し前記
    ビスマス薄膜を蒸発せしめる蒸発工程と前記蒸発工程
    後、直ちに超伝導薄膜を堆積し、超伝導装置を形成する
    超伝導装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 酸化物単結晶基板表面に酸化物単結晶か
    らなる超伝導薄膜を形成する超伝導薄膜形成工程と前記
    酸化物単結晶薄膜の表面をビスマス薄膜で被覆するビス
    マス薄膜形成工程と、 前記超伝導薄膜の加工に先だち、350℃以上に加熱し
    前記ビスマス薄膜を蒸発せしめる蒸発工程と前記蒸発工
    程後、直ちに超伝導薄膜を加工し、超伝導装置を形成す
    る超伝導装置の製造方法。
JP3332208A 1991-12-16 1991-12-16 超伝導装置用基板および超伝導装置の製造方法 Pending JPH05163100A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006051132A (ja) * 2004-08-10 2006-02-23 Olympus Corp 滅菌耐久性組成物を用いた内視鏡光学系、及びそれを備えた内視鏡

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006051132A (ja) * 2004-08-10 2006-02-23 Olympus Corp 滅菌耐久性組成物を用いた内視鏡光学系、及びそれを備えた内視鏡

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