JPH0788568B2 - 酸化物超電導体の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導体の製造方法Info
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- JPH0788568B2 JPH0788568B2 JP63271728A JP27172888A JPH0788568B2 JP H0788568 B2 JPH0788568 B2 JP H0788568B2 JP 63271728 A JP63271728 A JP 63271728A JP 27172888 A JP27172888 A JP 27172888A JP H0788568 B2 JPH0788568 B2 JP H0788568B2
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は積層構造であって超電導特性の優れた酸化物
超電導体を製造する方法に関するものである。
超電導体を製造する方法に関するものである。
「従来の技術」 近年相次いで発見されている酸化物超電導体は従来知ら
れている合金系あるいは金属間化合物系の超電導体に比
較して超電導状態に遷移する臨界温度が極めて高いため
に、有望な超電導材料として応用開発がなされている。
れている合金系あるいは金属間化合物系の超電導体に比
較して超電導状態に遷移する臨界温度が極めて高いため
に、有望な超電導材料として応用開発がなされている。
このような背景において超電導特性の優れた種々の酸化
物超電導体を製造する試みがなされているが、酸化物超
電導体の多くのものは結晶軸の特定の方向に電流を流し
易い異方性を有している関係から、酸化物超電導体を製
造する場合には結晶軸の方向制御が可能な薄膜製造法が
有利であるとされている。
物超電導体を製造する試みがなされているが、酸化物超
電導体の多くのものは結晶軸の特定の方向に電流を流し
易い異方性を有している関係から、酸化物超電導体を製
造する場合には結晶軸の方向制御が可能な薄膜製造法が
有利であるとされている。
この薄膜製造法は、近年、半導体の製造分野で急速に発
展してきたものであり、CVD法（化学気相法）、スパッ
タリング法、分子線エピタキシー法、レーザ蒸着法など
の種々の方法を利用した酸化物超電導体の製造方法が試
みられ、臨界電流密度が数十万〜数百万A/cm2に及ぶ酸
化物超電導体の試作もなされている。
展してきたものであり、CVD法（化学気相法）、スパッ
タリング法、分子線エピタキシー法、レーザ蒸着法など
の種々の方法を利用した酸化物超電導体の製造方法が試
みられ、臨界電流密度が数十万〜数百万A/cm2に及ぶ酸
化物超電導体の試作もなされている。
「発明が解決しようとする課題」 このような背景において種々の構造の酸化物超電導体の
薄膜を製造する試みがなされており、この薄膜状の酸化
物超電導層を製造する場合、多層膜構造のものを製造す
ることがあるが、第１層目の酸化物超電導層を形成した
後に第２層目の酸化物超電導層を形成して酸化物超電導
体を製造する場合に、以下に説明する問題を生じること
があった。
薄膜を製造する試みがなされており、この薄膜状の酸化
物超電導層を製造する場合、多層膜構造のものを製造す
ることがあるが、第１層目の酸化物超電導層を形成した
後に第２層目の酸化物超電導層を形成して酸化物超電導
体を製造する場合に、以下に説明する問題を生じること
があった。
まず、所定の製造装置を用いて基板上に第１層目の酸化
物超電導層を形成した後に、前記製造装置とは別種の製
造装置を用いて第２層目の酸化物超電導層を形成する場
合、あるいは、同じ製造装置を用いる場合であっても製
造条件を変えるような場合、第１層目の酸化物超電導層
を形成した後に製造装置から基板を取り出して大気中で
所定時間（例えば一日間）保存し、次の製造装置に基板
をセットして第２層目の酸化物超電導層を形成すること
がある。このような場合、第１層目の酸化物超電導層を
大気中で保存している間に、酸化物超電導層の表面部分
に雰囲気中の不純物が混入したり、酸化物超電導層の表
面部分に分解生成物が生じることがある。
物超電導層を形成した後に、前記製造装置とは別種の製
造装置を用いて第２層目の酸化物超電導層を形成する場
合、あるいは、同じ製造装置を用いる場合であっても製
造条件を変えるような場合、第１層目の酸化物超電導層
を形成した後に製造装置から基板を取り出して大気中で
所定時間（例えば一日間）保存し、次の製造装置に基板
をセットして第２層目の酸化物超電導層を形成すること
がある。このような場合、第１層目の酸化物超電導層を
大気中で保存している間に、酸化物超電導層の表面部分
に雰囲気中の不純物が混入したり、酸化物超電導層の表
面部分に分解生成物が生じることがある。
即ち、例えば、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系の酸化物超電導体など
は、雰囲気中のH2OあるいはCO3と反応し易い傾向があ
り、反応の結果、Ba（OH）2,BaCO3などの分解生成物が
生成されて酸化物超電導層の表面部分の超電導特性が劣
化する問題がある。実際に第１層目の酸化物超電導層を
大気中で１日間保存した場合、その表面部分をオージェ
分光分析法で分析すると炭素が存在していることが認め
られている。
は、雰囲気中のH2OあるいはCO3と反応し易い傾向があ
り、反応の結果、Ba（OH）2,BaCO3などの分解生成物が
生成されて酸化物超電導層の表面部分の超電導特性が劣
化する問題がある。実際に第１層目の酸化物超電導層を
大気中で１日間保存した場合、その表面部分をオージェ
分光分析法で分析すると炭素が存在していることが認め
られている。
そして更に、このように表面部分が劣化した第１層目の
酸化物超電導層上に第２層目の酸化物超電導層を形成し
た場合、第１層目の酸化物超電導層と第２層目の酸化物
超電導層との付着力が低下して両層間で剥離現象を生じ
ることがあった。また、第１層目の酸化物超電導層上に
第２層目の酸化物超電導層を形成する場合、前記のよう
に表面部分に分解生成物などが存在すると第２層目の酸
化物超電導層が十分にエピタキシャル成長しなくなり、
第１層目と第２層目の酸化物超電導層の結晶方位が不整
合となって所望の超電導特性が得られなくなる問題があ
る。
酸化物超電導層上に第２層目の酸化物超電導層を形成し
た場合、第１層目の酸化物超電導層と第２層目の酸化物
超電導層との付着力が低下して両層間で剥離現象を生じ
ることがあった。また、第１層目の酸化物超電導層上に
第２層目の酸化物超電導層を形成する場合、前記のよう
に表面部分に分解生成物などが存在すると第２層目の酸
化物超電導層が十分にエピタキシャル成長しなくなり、
第１層目と第２層目の酸化物超電導層の結晶方位が不整
合となって所望の超電導特性が得られなくなる問題があ
る。
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、
多層構造の酸化物超電導体を形成する場合に、各酸化物
超電導層間の付着力が強く、各層間で剥離などを生じな
い酸化物超電導体を製造できる方法を提供することを目
的とする。
多層構造の酸化物超電導体を形成する場合に、各酸化物
超電導層間の付着力が強く、各層間で剥離などを生じな
い酸化物超電導体を製造できる方法を提供することを目
的とする。
「課題を解決するための手段」 本発明は、前記課題を解決するために、積層構造の酸化
物超電導体を形成する方法において、先に形成した酸化
物超電導層の後に次の酸化物超電導層を形成するにあた
り、先に形成した酸化物超電導層の表面を希ガスに雰囲
気でプラズマを発生させてスパッタエッチングし、この
後に次の酸化物超電導層を形成するものである。
物超電導体を形成する方法において、先に形成した酸化
物超電導層の後に次の酸化物超電導層を形成するにあた
り、先に形成した酸化物超電導層の表面を希ガスに雰囲
気でプラズマを発生させてスパッタエッチングし、この
後に次の酸化物超電導層を形成するものである。
「作用」 先に形成した酸化物超電導層の表面部分の不純物層をス
パッタエッチングして除去した後に次の酸化物超電導層
を形成するので、両方の酸化物超電導層が良好に付着す
る。先に形成した酸化物超電動層の表面部分の不純物層
がスパッタエッチングで除去されるので、次に形成する
酸化物超電導層の結晶方位が先の酸化物超電導層の結晶
方位に整合する。
パッタエッチングして除去した後に次の酸化物超電導層
を形成するので、両方の酸化物超電導層が良好に付着す
る。先に形成した酸化物超電動層の表面部分の不純物層
がスパッタエッチングで除去されるので、次に形成する
酸化物超電導層の結晶方位が先の酸化物超電導層の結晶
方位に整合する。
以下に本発明を更に詳細に説明する。
第１図ないし第４図は、本発明の製造方法をＹ−Ba−Cu
−Ｏ系の超電導体の製造方法に適用した一例を説明する
ためのものであり、この例では、第３図に示すスパッタ
装置を用いて第１層目の酸化物超電導層を形成した後
に、第１層目の酸化物超電導層の表面をスパッタエッチ
ングし、その後に第４図に示すプラズマCVD装置で第２
層目の酸化物超電導層を形成する場合について説明す
る。
−Ｏ系の超電導体の製造方法に適用した一例を説明する
ためのものであり、この例では、第３図に示すスパッタ
装置を用いて第１層目の酸化物超電導層を形成した後
に、第１層目の酸化物超電導層の表面をスパッタエッチ
ングし、その後に第４図に示すプラズマCVD装置で第２
層目の酸化物超電導層を形成する場合について説明す
る。
この例を実施するには、まず、第１図に示すような板状
の基材10を用意する。この基材10の構成材料としては、
融点800℃以上であって、非酸化性の材料を用いること
が好ましく、具体的にはAgなどの貴金属あるいはその合
金、Ti,Ta,Zr,Hf,V,Nb等の単体金属、あるいはCu−Ni合
金、Cu−Al合金、Ni−Al合金、Ti−Ｖ合金、あるいは、
モネルメタル、ステンレスなどの金属材料、石英ガラ
ス、サファイア、または、酸化マグネシウム、チタン酸
ストロンチウムなどのセラミックスなどが用いられる。
このように非酸化性の材料を用いる理由は、後の工程で
行う熱処理時に、基材10が酸化して酸化物超電導層から
酸素を奪うことがないようにするためである。
の基材10を用意する。この基材10の構成材料としては、
融点800℃以上であって、非酸化性の材料を用いること
が好ましく、具体的にはAgなどの貴金属あるいはその合
金、Ti,Ta,Zr,Hf,V,Nb等の単体金属、あるいはCu−Ni合
金、Cu−Al合金、Ni−Al合金、Ti−Ｖ合金、あるいは、
モネルメタル、ステンレスなどの金属材料、石英ガラ
ス、サファイア、または、酸化マグネシウム、チタン酸
ストロンチウムなどのセラミックスなどが用いられる。
このように非酸化性の材料を用いる理由は、後の工程で
行う熱処理時に、基材10が酸化して酸化物超電導層から
酸素を奪うことがないようにするためである。
次に第３図に示すスパッタ装置を用いて前記基材10の上
面に第１図に示すように第１層目の酸化物超電導層11を
形成する。この第１層目の酸化物超電導層11を形成する
には、この例ではスパッタ装置を用いるが、CVD法（化
学蒸着法）、真空蒸着法、分子線エピタキシー法、レー
ザ蒸着法などの薄膜形成手段を用いることも自由であ
る。また、ここで形成する酸化物超電導層11とは、Ａ−
Ｂ−Ｃ−Ｏ（ただしＡは、Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,
Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luなどの周期律表第IIIa属元素
または、Ba,Bi,Tlのうち１種または２種以上を示し、Ｂ
は、Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Raなどの周期律表IIa属元素とＫの
うち１種あるいは２種以上を示し、ＣはCu,Ag,Auなどの
周期律表Ib族元素とNb,Kのうち１種あるいは２種以上を
示す。）系のものであり、実際の系を例示するならば、
Yl−Ba−Cu−Ｏ系、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系、Tl−Ca−Ba
−Cu−Ｏ系、La−Cu−Ｏ系、Ba−Ｋ−Bi−Ｏ系などであ
る。
面に第１図に示すように第１層目の酸化物超電導層11を
形成する。この第１層目の酸化物超電導層11を形成する
には、この例ではスパッタ装置を用いるが、CVD法（化
学蒸着法）、真空蒸着法、分子線エピタキシー法、レー
ザ蒸着法などの薄膜形成手段を用いることも自由であ
る。また、ここで形成する酸化物超電導層11とは、Ａ−
Ｂ−Ｃ−Ｏ（ただしＡは、Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,
Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luなどの周期律表第IIIa属元素
または、Ba,Bi,Tlのうち１種または２種以上を示し、Ｂ
は、Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Raなどの周期律表IIa属元素とＫの
うち１種あるいは２種以上を示し、ＣはCu,Ag,Auなどの
周期律表Ib族元素とNb,Kのうち１種あるいは２種以上を
示す。）系のものであり、実際の系を例示するならば、
Yl−Ba−Cu−Ｏ系、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系、Tl−Ca−Ba
−Cu−Ｏ系、La−Cu−Ｏ系、Ba−Ｋ−Bi−Ｏ系などであ
る。
第３図のスパッタ装置は、高周波スパッタ装置Ｓにイオ
ンビームアシスト用の酸素イオン源２を並設してなるも
のである。
ンビームアシスト用の酸素イオン源２を並設してなるも
のである。
このスパッタ装置Ｓは、基材10を保持する板状の基材ホ
ルダ３と、この基材ホルダ３に所定間隔をもって対向す
る板状のターゲット４とから概略構成されている。そし
て、前記基材ホルダ３とターゲット４にはバイアス電源
７が接続されており、この電源７により基材ホルダ３と
ターゲット４との間の空間にプラズマを発生できるよう
になっている。また、前記基材ホルダ３とターゲット４
は共に真空等の低圧下におかれ、両者間の空間は不活性
ガス雰囲気あるいは酸素ガス雰囲気とされている。な
お、前記基材ホルダ３に、保持する基材10を成膜に適し
た温度に加熱するためのヒータが付設されている。前記
ターエット４としては、前述したＡ−Ｂ−Ｃ−Ｏ系の全
元素を含む複合酸化物あるいは酸化物超電導体のターゲ
ットなどを使用することができる。
ルダ３と、この基材ホルダ３に所定間隔をもって対向す
る板状のターゲット４とから概略構成されている。そし
て、前記基材ホルダ３とターゲット４にはバイアス電源
７が接続されており、この電源７により基材ホルダ３と
ターゲット４との間の空間にプラズマを発生できるよう
になっている。また、前記基材ホルダ３とターゲット４
は共に真空等の低圧下におかれ、両者間の空間は不活性
ガス雰囲気あるいは酸素ガス雰囲気とされている。な
お、前記基材ホルダ３に、保持する基材10を成膜に適し
た温度に加熱するためのヒータが付設されている。前記
ターエット４としては、前述したＡ−Ｂ−Ｃ−Ｏ系の全
元素を含む複合酸化物あるいは酸化物超電導体のターゲ
ットなどを使用することができる。
前記スパッタ装置Ｓの近傍には酸素イオン源２が配設さ
れている。この酸素イオン源２は、前記基材ホルダ３に
保持された基材10上で成膜中の第１層目の酸化物超電導
層11に向けて、酸素イオン、原子状の酸素、分子状の酸
素を単独あるいは２種以上含むビームとして照射するも
のである。
れている。この酸素イオン源２は、前記基材ホルダ３に
保持された基材10上で成膜中の第１層目の酸化物超電導
層11に向けて、酸素イオン、原子状の酸素、分子状の酸
素を単独あるいは２種以上含むビームとして照射するも
のである。
このような装置を用いれば、基材ホルダ３とターゲット
４との間にプラズマを発生させ、ターゲット材料の中性
原子や分子を基材10の表面に堆積させることができる。
そしてこの堆積と同時に第１層目の酸化物超電導層11に
酸素イオン源２から酸素イオンを照射する。このような
処理により酸素を十分に導入しつつ第１層目の酸化物超
電導層11を形成することができる。
４との間にプラズマを発生させ、ターゲット材料の中性
原子や分子を基材10の表面に堆積させることができる。
そしてこの堆積と同時に第１層目の酸化物超電導層11に
酸素イオン源２から酸素イオンを照射する。このような
処理により酸素を十分に導入しつつ第１層目の酸化物超
電導層11を形成することができる。
以上の操作によって第１層目の酸化物超電導層11を形成
したならば、スパッタ装置Ｓから基材10を取り出して第
２層目の酸化物超電導層を形成する準備を行う。
したならば、スパッタ装置Ｓから基材10を取り出して第
２層目の酸化物超電導層を形成する準備を行う。
この準備の際に、基材10を大気中に放置しておくと、第
１層目の酸化物超電導層11の表面が空気中の塵埃などで
汚れるか、あるいは、分解生成物の層が形成せれなどし
て表面が汚染される。この状態のままで第１層目の酸化
物超電導層11上に第２層目の酸化物超電導層を形成する
と、両層の付着力が低下して場合によっては両層の間で
剥離するなどの問題が生じる。
１層目の酸化物超電導層11の表面が空気中の塵埃などで
汚れるか、あるいは、分解生成物の層が形成せれなどし
て表面が汚染される。この状態のままで第１層目の酸化
物超電導層11上に第２層目の酸化物超電導層を形成する
と、両層の付着力が低下して場合によっては両層の間で
剥離するなどの問題が生じる。
そこで、第２層目の酸化物超電導層を形成する前に、第
１層目の酸化物超電導層11の表面をスパッタエッチング
する。ここでスパッタエッチングを行うには、第３図に
示すスパッタ装置を用い、スパッタ雰囲気をArガス雰囲
気、Neガス雰囲気、Heガス雰囲気、Xeガス雰囲気などの
いずれかの雰囲気としたのちに、基材10をターゲットと
して装着し、真空雰囲気においてバイアス電源７を作動
させてプラズマを発生させ、基材10上の第１層目の酸化
物超電導層11をスパッタエッチングすれば良い。この場
合にスパッタエッチングにより第１層目の酸化物超電導
層11をエッチングする厚さは、0.01〜0.2μｍの範囲が
好ましい。0.01μｍ以下であるとスパッタエッチングに
よる効果が不足であり、0.2μｍ以上であるとスパッタ
エッチングよる除去部分が厚くなり過ぎて好ましくな
い。
１層目の酸化物超電導層11の表面をスパッタエッチング
する。ここでスパッタエッチングを行うには、第３図に
示すスパッタ装置を用い、スパッタ雰囲気をArガス雰囲
気、Neガス雰囲気、Heガス雰囲気、Xeガス雰囲気などの
いずれかの雰囲気としたのちに、基材10をターゲットと
して装着し、真空雰囲気においてバイアス電源７を作動
させてプラズマを発生させ、基材10上の第１層目の酸化
物超電導層11をスパッタエッチングすれば良い。この場
合にスパッタエッチングにより第１層目の酸化物超電導
層11をエッチングする厚さは、0.01〜0.2μｍの範囲が
好ましい。0.01μｍ以下であるとスパッタエッチングに
よる効果が不足であり、0.2μｍ以上であるとスパッタ
エッチングよる除去部分が厚くなり過ぎて好ましくな
い。
第４図は、第２層目の酸化物超電導層の形成に用いて好
適なプラズマCVD装置の一例を示すものである。なお、
第２の酸化物超電導層を形成する装置は、第３図に示す
ようなスパッタ装置Ｓであっても良いし、い真空蒸着装
置、分子線エピタキシー装置、レーザ蒸着装置などであ
っても良い。
適なプラズマCVD装置の一例を示すものである。なお、
第２の酸化物超電導層を形成する装置は、第３図に示す
ようなスパッタ装置Ｓであっても良いし、い真空蒸着装
置、分子線エピタキシー装置、レーザ蒸着装置などであ
っても良い。
第４図のプラズマCVD装置Ｐは、プラズマ発生筒20と、
プラズマ発生筒20の下部に接続された真空容器21と、真
空容器21に接続された気相源供給装置22を主体として構
成されている。
プラズマ発生筒20の下部に接続された真空容器21と、真
空容器21に接続された気相源供給装置22を主体として構
成されている。
プラズマ発生筒20の外周側には高周波コイル24が付設さ
れ、プラズマ発生筒20の上端部にはキャリアガスの供給
管25が接続されている。前記真空容器21は、図示略の真
空排気装置に接続されて内部を真空引きできるようにな
っているとともに、真空容器21の中央部には加熱ヒータ
26が設けられ、加熱ヒータ26の中央部上面に基材10を設
置できるようになっている。
れ、プラズマ発生筒20の上端部にはキャリアガスの供給
管25が接続されている。前記真空容器21は、図示略の真
空排気装置に接続されて内部を真空引きできるようにな
っているとともに、真空容器21の中央部には加熱ヒータ
26が設けられ、加熱ヒータ26の中央部上面に基材10を設
置できるようになっている。
また、気相源ガス供給装置22は、バブラ28,29を具備
し、各バブラ28,29は接続パイプ27によって真空容器21
に接続され、接続パイプ27の先端部27aはプラズマ発生
筒20の下端開口部に臨ませられている。前記バブラ28に
はＹとCuの気相源、例えば、これらの元素のアセチルア
セトン化合物、ヘキサフルオルアセチルアセトン化合物
などのジケトン化合物、シクロペンタジエニル化合物な
どの金属錯体などが収納され、バブラ29にはBaの有機金
属錯体あるいはCuの無機化合物などが収納されている。
し、各バブラ28,29は接続パイプ27によって真空容器21
に接続され、接続パイプ27の先端部27aはプラズマ発生
筒20の下端開口部に臨ませられている。前記バブラ28に
はＹとCuの気相源、例えば、これらの元素のアセチルア
セトン化合物、ヘキサフルオルアセチルアセトン化合物
などのジケトン化合物、シクロペンタジエニル化合物な
どの金属錯体などが収納され、バブラ29にはBaの有機金
属錯体あるいはCuの無機化合物などが収納されている。
そして、この気相源ガス供給装置22により、各バブラ2
8,29から発生させた揮発ガスにキャリアガスを混合して
気相源ガスとした後に、この気相源ガスを接続パイプ27
を介して真空容器21の内部に送ることができるようにな
っている。なお、バブラ28,29に供給されるキャリアガ
スとしては、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガスなどが
好適に用いられるとともに、気相源として常温常圧では
気化し難いものを用いる場合は、各バブラ28,29を加熱
するかあるいはバブラ28,29を減圧状態にすることで揮
発ガスの発生を促進することができる。
8,29から発生させた揮発ガスにキャリアガスを混合して
気相源ガスとした後に、この気相源ガスを接続パイプ27
を介して真空容器21の内部に送ることができるようにな
っている。なお、バブラ28,29に供給されるキャリアガ
スとしては、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガスなどが
好適に用いられるとともに、気相源として常温常圧では
気化し難いものを用いる場合は、各バブラ28,29を加熱
するかあるいはバブラ28,29を減圧状態にすることで揮
発ガスの発生を促進することができる。
第２の酸化物超電導層12を形成するには、基材10を真空
容器21のヒータ26の中央に設置し、真空容器21の内部を
真空引きするとともに、気相源22からＹとCuの気相源ガ
スとBaの気相源ガスと酸素ガスをプラズマ発生筒20の下
方に送る一方、ガス供給管25から酸素ガスや亜酸化窒素
ガスなどの酸素源ガスと不活性ガスを混合したプラズマ
発生用ガスをプラズマ発生筒20に送り、更に高周波コイ
ル24を作動させてプラズマ発生筒20の内部にプラズマフ
レームＦを発生させる。また、加熱ヒータ26を作動させ
て基材10を600〜1000℃程度に予熱する。
容器21のヒータ26の中央に設置し、真空容器21の内部を
真空引きするとともに、気相源22からＹとCuの気相源ガ
スとBaの気相源ガスと酸素ガスをプラズマ発生筒20の下
方に送る一方、ガス供給管25から酸素ガスや亜酸化窒素
ガスなどの酸素源ガスと不活性ガスを混合したプラズマ
発生用ガスをプラズマ発生筒20に送り、更に高周波コイ
ル24を作動させてプラズマ発生筒20の内部にプラズマフ
レームＦを発生させる。また、加熱ヒータ26を作動させ
て基材10を600〜1000℃程度に予熱する。
接続パイプ27の先端からプラズマフレームＦに供給され
た気相源ガスは、プラズマフレームＦの熱で分解され、
プラズマフレームＦの周囲に存在する酸素と反応してＹ
とBaとCuの複合酸化物の微粉末となって被覆線の表面に
吹き付けられる。
た気相源ガスは、プラズマフレームＦの熱で分解され、
プラズマフレームＦの周囲に存在する酸素と反応してＹ
とBaとCuの複合酸化物の微粉末となって被覆線の表面に
吹き付けられる。
このとき基材10は、プラズマフレームＦの熱と加熱ヒー
タ26の熱により800〜1000℃程度に予熱されているため
に、この高温雰囲気によって気相源ガスは雰囲気中の酸
素と反応してＹ−Ba−Cu−Ｏ系の第２層目の酸化物超電
導層12が生成する。第２層目の酸化物超電導層12を生成
させたならば、必要に応じ、酸素雰囲気中などにおいて
800℃以上に0.1〜数10時間程度加熱する熱処理を施して
元素の拡散を促進し、各酸化物超電導層11,12を安定化
する。
タ26の熱により800〜1000℃程度に予熱されているため
に、この高温雰囲気によって気相源ガスは雰囲気中の酸
素と反応してＹ−Ba−Cu−Ｏ系の第２層目の酸化物超電
導層12が生成する。第２層目の酸化物超電導層12を生成
させたならば、必要に応じ、酸素雰囲気中などにおいて
800℃以上に0.1〜数10時間程度加熱する熱処理を施して
元素の拡散を促進し、各酸化物超電導層11,12を安定化
する。
なお、第２層目の酸化物超電導層12を生成する場合、気
相源ガス供給装置22から、300℃程度で分解して酸素を
放出する亜酸化窒素（N2O）ガスなどの酸化性のガスを
送り、酸化物超電導層12の生成時に十分な酸素を供給す
るようにしても良い。
相源ガス供給装置22から、300℃程度で分解して酸素を
放出する亜酸化窒素（N2O）ガスなどの酸化性のガスを
送り、酸化物超電導層12の生成時に十分な酸素を供給す
るようにしても良い。
以上説明したように第１層目の酸化物超電導層11の表面
部分をプラズマを発生させてスパッタエッチングして除
去した後に第２層目の酸化物超電導層12を形成するなら
ば、第１層目の酸化物超電導層11の結晶の方位に整合さ
せてエピタキシャル成長させながら第２層目の酸化物超
電導層12を形成できるので、第１層目の酸化物超電導層
11の結晶方位と整合した第２層目の酸化物超電導層12を
形成できる。従って所望の超電導特性の酸化物超電導層
12を形成できる。また、第１層目の酸化物超電導層11に
対して第２層目の酸化物超電導層12が整合性に優れるの
で両超電導層11,12が良好に密着し、剥離することがな
い。
部分をプラズマを発生させてスパッタエッチングして除
去した後に第２層目の酸化物超電導層12を形成するなら
ば、第１層目の酸化物超電導層11の結晶の方位に整合さ
せてエピタキシャル成長させながら第２層目の酸化物超
電導層12を形成できるので、第１層目の酸化物超電導層
11の結晶方位と整合した第２層目の酸化物超電導層12を
形成できる。従って所望の超電導特性の酸化物超電導層
12を形成できる。また、第１層目の酸化物超電導層11に
対して第２層目の酸化物超電導層12が整合性に優れるの
で両超電導層11,12が良好に密着し、剥離することがな
い。
なお、この発明の実施に用いる基材10はテープ状、線
状、筒状などでも差し支えなく、テープ状の基材を用い
る場合は、基材の一側の表面のみに酸化物超電導層を形
成しても良い。なおまた、この例では２層構造の酸化物
超電導体を形成する場合について説明したが、３層以上
の構造の酸化物超電導体を形成する場合も層毎に前述と
同様の操作を繰り返し行って積層するならば、層間での
剥離を生じることなく特性の優れた多層構造の酸化物超
電導体を製造することができる。
状、筒状などでも差し支えなく、テープ状の基材を用い
る場合は、基材の一側の表面のみに酸化物超電導層を形
成しても良い。なおまた、この例では２層構造の酸化物
超電導体を形成する場合について説明したが、３層以上
の構造の酸化物超電導体を形成する場合も層毎に前述と
同様の操作を繰り返し行って積層するならば、層間での
剥離を生じることなく特性の優れた多層構造の酸化物超
電導体を製造することができる。
「実施例」 本発明の方法に基いて２層構造のＹ−Ba−Cu−Ｏ系の酸
化物超電導体を製造した。
化物超電導体を製造した。
基材には酸化マグネシウム製の基板を使用するととも
に、第１層目の酸化物超電導層を形成するにはターゲッ
トを１基備えた高周波スパッタ装置を用い、ターゲット
はY1Ba2Cu3O７−δなる組成の酸化物ターゲットを用い
た。スパッタ時の雰囲気は100％Arガス雰囲気とし、圧
力は0.25Paに設定するとともに、成膜時の基材温度は70
0℃とした。また、酸素イオン源のイオン電流密度は500
μA/cm2、加速電圧は500eVに設定してスパッタを行い、
基板上に厚さ１μｍの酸化物超電導層を形成した。
に、第１層目の酸化物超電導層を形成するにはターゲッ
トを１基備えた高周波スパッタ装置を用い、ターゲット
はY1Ba2Cu3O７−δなる組成の酸化物ターゲットを用い
た。スパッタ時の雰囲気は100％Arガス雰囲気とし、圧
力は0.25Paに設定するとともに、成膜時の基材温度は70
0℃とした。また、酸素イオン源のイオン電流密度は500
μA/cm2、加速電圧は500eVに設定してスパッタを行い、
基板上に厚さ１μｍの酸化物超電導層を形成した。
次にこの酸化物超電導層を大気中で１日間保存した後
に、前記高周波スパッタ装置のターゲットとして再び設
置し直し、雰囲気を100％Arガス雰囲気に設定し、高周
波電圧を1W/cm2の設定してスパッタエッチングを行って
第１層目の酸化物超電導層の表面から0.05μｍの部分を
除去した。
に、前記高周波スパッタ装置のターゲットとして再び設
置し直し、雰囲気を100％Arガス雰囲気に設定し、高周
波電圧を1W/cm2の設定してスパッタエッチングを行って
第１層目の酸化物超電導層の表面から0.05μｍの部分を
除去した。
この後に第１層目の酸化物超電導層上に第４図に示すプ
ラズマCVD装置を用いて第２層目の酸化物超電導層を形
成した。この装置における気相源としては、Ｙのトリス
−シクロペンタジエニル化合物とCuのビス−アセチルア
セトン化合物を用い、各気相源のキャリアガスとしては
窒素ガスを用いた。また、プラズマ発生筒のキャリアガ
スの供給管からArガスとN2Oガスの混合ガスによりBaCO3
の粉末を供給し、プラズマ発生筒の真空度を1Torrに設
定し、基板温度を850℃に設定して厚さ１μｍの第２層
目の酸化物超電導層を形成した。
ラズマCVD装置を用いて第２層目の酸化物超電導層を形
成した。この装置における気相源としては、Ｙのトリス
−シクロペンタジエニル化合物とCuのビス−アセチルア
セトン化合物を用い、各気相源のキャリアガスとしては
窒素ガスを用いた。また、プラズマ発生筒のキャリアガ
スの供給管からArガスとN2Oガスの混合ガスによりBaCO3
の粉末を供給し、プラズマ発生筒の真空度を1Torrに設
定し、基板温度を850℃に設定して厚さ１μｍの第２層
目の酸化物超電導層を形成した。
以上の工程により製造された２層構造の酸化物超電導体
の臨海温度（Tc）と臨海電流密度（Jc）を測定した結
果、 Tc＝89K Jc＝３×105A/cm2 の優秀な値を発揮することを確認できた。また、第２層
目の酸化物超電導層は第１層目の酸化物超電導層に対し
て良好に密着していることも確認できた。
の臨海温度（Tc）と臨海電流密度（Jc）を測定した結
果、 Tc＝89K Jc＝３×105A/cm2 の優秀な値を発揮することを確認できた。また、第２層
目の酸化物超電導層は第１層目の酸化物超電導層に対し
て良好に密着していることも確認できた。
「発明の効果」 以上説明したように本発明によれば、酸化物超電導層を
形成した後にプラズマを発生させてスパッタエッチング
により表面部分を除去し、表面部分の不純物層を除去し
た後に次の酸化物超電導層を形成するので、多層構造の
酸化物超電導層であっても各層間の密着性は良好にな
る。従って酸化物超電導層が積層された構造の酸化物超
電導体であっても所望の特性のものを製造することがで
きる。また、先に形成した酸化物超電導層に対し、後に
形成する酸化物超電導層が良好にエピタキシャル成長す
るので、各超電導層間で結晶方位の揃った良好な特性の
酸化物超電導体を製造できる効果がある。
形成した後にプラズマを発生させてスパッタエッチング
により表面部分を除去し、表面部分の不純物層を除去し
た後に次の酸化物超電導層を形成するので、多層構造の
酸化物超電導層であっても各層間の密着性は良好にな
る。従って酸化物超電導層が積層された構造の酸化物超
電導体であっても所望の特性のものを製造することがで
きる。また、先に形成した酸化物超電導層に対し、後に
形成する酸化物超電導層が良好にエピタキシャル成長す
るので、各超電導層間で結晶方位の揃った良好な特性の
酸化物超電導体を製造できる効果がある。
第１図ないし第４図は、本発明の一実施例を説明するた
めのもので、第１図は基材に第１の超電導層を形成した
状態を示す断面図、第２図は第１の超電導層上に第２の
超電導層を形成した状態を示す断面図、第３図はスパッ
タ装置の構成図、第４図はプラズマCVD装置の断面図で
ある。 10……基材、11……第１の超電導層、 12……第２の超電導層、Ｓ……スパッタ装置、 Ｐ……プラズマCVD装置。
めのもので、第１図は基材に第１の超電導層を形成した
状態を示す断面図、第２図は第１の超電導層上に第２の
超電導層を形成した状態を示す断面図、第３図はスパッ
タ装置の構成図、第４図はプラズマCVD装置の断面図で
ある。 10……基材、11……第１の超電導層、 12……第２の超電導層、Ｓ……スパッタ装置、 Ｐ……プラズマCVD装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 三紀夫 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 河野 宰 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 小山内 裕 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 品田 知章 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の１ 中部電力株式会社研究企画部内 (72)発明者 杉本 脩 広島県広島市南区大州４丁番４番32号 中 国電力株式会社技術研究所内 (72)発明者 渡辺 喜一郎 福岡県福岡市南区塩原２丁目１番47号 九 州電力株式会社総合研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】積層構造の酸化物超電導体を形成する方法
において、先に形成した酸化物超電導層の後に次の酸化
物超電導層を形成するにあたり、先に形成した酸化物超
電導層の表面を希ガス雰囲気でプラズマを発生させてス
パッタエッチングした後に次の酸化物超電導層を形成す
ることを特徴とする酸化物超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63271728A JPH0788568B2 (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63271728A JPH0788568B2 (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02118061A JPH02118061A (ja) | 1990-05-02 |
| JPH0788568B2 true JPH0788568B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=17504014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63271728A Expired - Fee Related JPH0788568B2 (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0788568B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2760321B2 (ja) * | 1995-04-15 | 1998-05-28 | 日本電気株式会社 | 酸化物薄膜の製造方法 |
| DE102008033977A1 (de) * | 2008-07-21 | 2010-02-04 | Iplas Innovative Plasma Systems Gmbh | Verfahren zur Oberflächenbeschichtung mit Schichtmaterialien |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51124680A (en) * | 1975-04-24 | 1976-10-30 | Oki Electric Ind Co Ltd | A method of rf supttering |
| JPS6350465A (ja) * | 1986-08-19 | 1988-03-03 | Anelva Corp | スパツタリング装置 |
| JPS63242532A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-07 | Komatsu Ltd | 超電導体およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-10-27 JP JP63271728A patent/JPH0788568B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51124680A (en) * | 1975-04-24 | 1976-10-30 | Oki Electric Ind Co Ltd | A method of rf supttering |
| JPS6350465A (ja) * | 1986-08-19 | 1988-03-03 | Anelva Corp | スパツタリング装置 |
| JPS63242532A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-07 | Komatsu Ltd | 超電導体およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02118061A (ja) | 1990-05-02 |
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