JPH0812819B2 - Superconductor fabrication method - Google Patents
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- JPH0812819B2 JPH0812819B2 JP62173606A JP17360687A JPH0812819B2 JP H0812819 B2 JPH0812819 B2 JP H0812819B2 JP 62173606 A JP62173606 A JP 62173606A JP 17360687 A JP17360687 A JP 17360687A JP H0812819 B2 JPH0812819 B2 JP H0812819B2
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Description
【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明はセラミック系超電導材料を用いたもので、基
体上に薄膜化した材料に対し帯状（または線状）にレー
ザ光を用いパターンニングを施す超電導体の作製方法で
ある。そしてこのセラミック系超電導材料を用いて単結
晶超電導材料を用いた電子ディバイスまたは超電導マグ
ネットを作製せんとするものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION “Field of Use of the Invention” The present invention uses a ceramic superconducting material, and a material thinned on a substrate is subjected to patterning using a laser beam in a band (or a line). This is a method for producing a superconductor. Then, an electronic device or a superconducting magnet using a single crystal superconducting material is produced using this ceramic superconducting material.
「従来の技術」 従来超電導材料はNb-Ge（例えばNb3Ge）の金属材料が
用いられている。この材料は金属であるため延性、展性
を高く有し、超電導マグネット用のコイル巻を行うこと
が可能であった。“Prior Art” Conventionally, a superconducting material is a Nb-Ge (eg, Nb 3 Ge) metallic material. Since this material is a metal, it has high ductility and malleability, and it was possible to perform coil winding for a superconducting magnet.
しかし、これらの金属材料を用いた超電導材料はTc
（超電導臨界温度を以下単にTcという）が小さく23Kま
たはそれ以下しかない。これに対し工業上の応用を考え
るならば、このTcが30K好ましくは77Kまたはそれ以上で
あることさらに有効である。特に77K以上の温度のTcを
有する超電導材料が開発されるならば、液体窒素温度雰
囲気下での動作を可能とし、工業上の運転維持価格をこ
れまでの約1/10またはそれ以下にすることが可能である
と期待されている。However, superconducting materials using these metallic materials are
(The superconducting critical temperature is hereinafter simply referred to as Tc) is as small as 23K or less. On the other hand, when industrial application is considered, it is more effective that this Tc is 30K, preferably 77K or higher. In particular, if a superconducting material having a Tc of 77K or higher is developed, it will be possible to operate in a liquid nitrogen temperature atmosphere, and the industrial operation and maintenance price will be about 1/10 or less of the previous value. Is expected to be possible.
「従来の問題点」 このため、Tcの高い材料として、金属ではなくセラミ
ック系材料、特に酸化物セラミック系材料が注目されて
いる。しかしこの注目されているセラミック系超電導材
料は、Tcが高いにもかかわらず、曲げ性、延性、展性に
乏しく、少し曲げてもわれてしまう。いわんや線材料と
して作ることはまったく不可能である。特にこれを円板
状または円筒状の基体の表面にマグネット用のコイルを
構成すべく巻くことはまったく不可能であった。そして
このコイルに大電流（大きい電流密度）を流して結果と
して強磁場を発生させることはまったく不可能であっ
た。“Conventional Problems” Therefore, as a material having a high Tc, a ceramic-based material, particularly an oxide ceramic-based material, is attracting attention, not a metal. However, this ceramic-based superconducting material, which has been attracting attention, has poor bendability, ductility, and malleability, even though it has a high Tc, and may be bent a little. It is impossible at all to make wire material. In particular, it has been impossible at all to wind this into a coil for a magnet on the surface of a disk-shaped or cylindrical substrate. And it was impossible at all to generate a strong magnetic field by flowing a large current (large current density) through this coil.
「課題を解決すべき手段」 本発明は基体上に超電導を呈すべきセラミックスを薄
膜状に形成せしめ、この薄膜を熱処理により斜方晶形を
有するペロブスカイト構造とせしめる。しかしこの熱処
理を単に600〜1050℃好ましは900〜950℃で酸化雰囲気
で行うと、結晶粒径が１〜50μｍの微結晶構造となり、
結晶粒界がその電気伝導に支障をきたす。このためのア
ニールと同時にレーザ光を用いて一部瞬間的に溶融し、
この溶融領域を少しづつ連続して移動させることによ
り、その残った領域が実質的な核となって単結晶または
それに近い結晶成長を行わしめる（結晶化度をより高め
る）ことができる。本発明はかかる単結晶またはそれに
近い結晶を成長した後、これを徐冷して超電導を呈する
斜方晶形のペロブスカイト構造の薄膜を作らんとしたも
のである。"Means for Solving the Problem" In the present invention, a ceramic to exhibit superconductivity is formed in a thin film shape on a substrate, and this thin film is heat-treated to form a perovskite structure having an orthorhombic crystal shape. However, if this heat treatment is simply performed at 600 to 1050 ° C., preferably 900 to 950 ° C. in an oxidizing atmosphere, a fine crystal structure with a crystal grain size of 1 to 50 μm is obtained.
The grain boundaries hinder its electrical conduction. At the same time as annealing for this purpose, the laser light is used to partially melt instantaneously,
By continuously moving the melted region little by little, the remaining region serves as a substantial nucleus to grow a single crystal or a crystal close thereto (increase the crystallinity). According to the present invention, after growing such a single crystal or a crystal close to it, the single crystal is gradually cooled to form an orthorhombic perovskite structure thin film exhibiting superconductivity.
本発明は予め所望の形状を有する基体、例えば板状、
円筒状または円板状の基体に対し薄膜状にセラミック材
料特に酸化物セラミック材料を電子ビーム蒸着法、スパ
ッタ法、印刷法、塗布法等により形成する。この方法で
形成することの薄膜はアモルファスまたは格子歪および
格子欠陥を多量に有する微結晶を有する単結晶構造を呈
する。この構造では一般に半導体性または超電導性を有
さない導電性または絶縁性である。The present invention is a substrate having a desired shape in advance, such as a plate,
A ceramic material, particularly an oxide ceramic material, is formed in a thin film on a cylindrical or disk-shaped substrate by an electron beam evaporation method, a sputtering method, a printing method, a coating method or the like. The thin film formed by this method exhibits an amorphous or single crystal structure having microcrystals having a large amount of lattice strain and lattice defects. This structure is generally conductive or insulating without semiconductor or superconductivity.
このためかかる状態の膜に対し、本発明は酸化雰囲気
にて600〜1050℃好ましくは900〜950℃で加熱アニール
し、ペロブスカイト構造に変成する。さらにその一部に
対しレーザ光を照射して溶融せしめ、その程度を少しづ
つ走査（スキャン）することにより、一定の巾を有する
帯状に単結晶化またはそれに近い再結晶化する工程を有
せしめる。この工程によりレーザ光の照射された領域の
みレーザアニール工程が行われて結晶化率（結晶粒径を
大きく、好ましくは単結晶）を向上し、この領域内の結
晶粒界、格子歪、格子欠陥を少なくさせ得る。同時に一
度溶融して再結晶化させる時、その温度が600〜1050℃
好ましくは900〜950℃の保持されているため、本来超電
導を有すべきペルブスカイト構造の結晶構造をさせ得
る。また不本意の不純物をある程度照射された表面に偏
析させ、内部の不純物を除去し、高純度化を行い得る。
このレーザアニールが終わった後、これら全体を１℃／
分以下の温度勾配にて徐冷する。そしてこれらレーザ光
が照射された部分をすべて斜方晶形を有するペロブスカ
イト構造とせしめ、一定のTcoとより大きい臨界電流密
度を有する超電導材料とし得る。Therefore, according to the present invention, the film in such a state is annealed in an oxidizing atmosphere at 600 to 1050 ° C., preferably 900 to 950 ° C. to transform into a perovskite structure. Further, by irradiating a part of it with a laser beam to melt it, and scanning the degree little by little (scanning), it is possible to provide a step of single-crystallizing or re-crystallizing into a band having a constant width. By this process, a laser annealing process is performed only on the region irradiated with the laser beam to improve the crystallization rate (large crystal grain size, preferably single crystal), and grain boundary, lattice strain, and lattice defect in this region are improved. Can be reduced. When it is melted and recrystallized at the same time, the temperature is 600 to 1050 ℃
Since the temperature is preferably maintained at 900 to 950 ° C., a crystal structure of a perovskite structure which should originally have superconductivity can be formed. Further, undesired impurities can be segregated on the irradiated surface to some extent, and impurities inside can be removed to achieve high purification.
After this laser annealing is completed, all of these are
Gradually cool with a temperature gradient of not more than a minute. Then, all the portions irradiated with the laser light can be made to have a perovskite structure having an orthorhombic form, and a superconducting material having a constant Tco and a higher critical current density can be obtained.
このスパッタ法等で形成される薄膜はターゲットを調
整し膜形成後セラミック超電導材料例えば(A1-xBx)yCuz
OwXv但しｘ＝0.1〜1,好ましくは0.6〜0.7,y＝2.0〜4.0,
好ましくは2.5〜3.5,z＝1.5〜3.5,w＝4.0〜10.0好まし
くは６〜8,v＝０〜3.0であって、Ａは元素周期表IIIa
族、特にイットリウムより選ばれた１つまたは複数の元
素、Ｂは元素周期表IIa族より選ばれた１種類または複
数種類の元素例えばバリウムである。またＸは元素周期
表VIIa族またはVIIb族より選ばれた元素であって、前者
の代表例はマンガン（Mn）であり、後者の代表例は弗素
（Ｆ），塩素（Cl）である。尚、本明細書における元素
周期表は理化学辞典（岩波書店1963年４月１日発行）に
よるものである。The thin film formed by this sputtering method, etc., is prepared by adjusting the target and then forming a ceramic superconducting material such as (A 1-x Bx) yCuz.
OwXv where x = 0.1 to 1, preferably 0.6 to 0.7, y = 2.0 to 4.0,
Preferably 2.5-3.5, z = 1.5-3.5, w = 4.0-1.0, preferably 6-8, v = 0-3.0, A is the periodic table IIIa
One or more elements selected from the group, in particular yttrium, B is one or more elements selected from Group IIa of the Periodic Table of the Elements, eg barium. X is an element selected from Group VIIa or VIIb of the Periodic Table of Elements, the former representative example being manganese (Mn) and the latter representative example being fluorine (F) and chlorine (Cl). The periodic table of elements in this specification is based on the Dictionary of Physical and Chemical Sciences (Iwanami Shoten published on April 1, 1963).
本発明のレーザ光源は例えばYAGレーザ（波長1.06
μ）またはエキシマレーザ（KrF,KrCl等）を用いた。前
者は円状のレーザビームを５〜30KHzの周波数で繰り返
して照射することができ、そしてこの照射された部分の
み一度溶融し、照射を位置することによって冷却し、再
結晶化させる時、隣の既に再結晶した領域の結晶構造を
軸として結晶成長をし、超電導材料とし得ることが特徴
である。また後者のエキシマレーザを用いる場合は面例
えば20×30mm2に対してパルス照射をすることが可能と
なる。他方、これを光学系でしぼることにより、線また
は帯状（巾５〜100μｍ）のレーザビームを作ることが
でき、このレーザビームをセラミック膜に帯状に照射す
ることが可能である。The laser light source of the present invention is, for example, a YAG laser (wavelength 1.06
μ) or an excimer laser (KrF, KrCl, etc.) was used. The former can repeatedly irradiate a circular laser beam at a frequency of 5 to 30 KHz, and only the irradiated part is melted once, cooled by positioning the irradiation, and recrystallized. A feature of the present invention is that it can be used as a superconducting material by performing crystal growth around the crystal structure of the already recrystallized region. When the latter excimer laser is used, it is possible to perform pulse irradiation on a surface, for example, 20 × 30 mm 2 . On the other hand, by squeezing this with an optical system, it is possible to form a linear or band-shaped (width 5 to 100 μm) laser beam, and it is possible to irradiate the ceramic film in a band shape.
本発明はかくの如く基体の表面に形成されたセラミッ
ク材料に対し選択的にレーザ光を照射してその部分のみ
超電導材料とさせることを特徴としている。するとこの
周辺部の残存した領域は実質的に絶縁領域（Tc以下の湿
度においては超電導を有する部分に比べて理論的には無
限に抵抗が大きく絶縁領域とすることが可能となる。そ
してこの部分を除去することも可能であるが、多層配線
の段差を少なくする場合には凹部のうめこみ材料とする
ことが可能となる。即ち多層巻が可能となる。The present invention is characterized in that the ceramic material formed on the surface of the substrate is selectively irradiated with laser light so that only that portion is made a superconducting material. Then, the remaining region of this peripheral portion can be an insulating region (in theory, the resistance is infinitely higher than the portion having superconductivity at a humidity of Tc or less. Although it is possible to remove, it is possible to use as a material for filling the recess in order to reduce the step difference of the multi-layer wiring, that is, multi-layer winding is possible.
「作用」 これまでの金属超電導材料を用いる場合、その工程と
してまず線材とする。そしてこれを所定の基体にまいて
ゆくことによりコイルを構成せしめた。[Operation] When a conventional metal superconducting material is used, a wire is first used as the process. This was applied to a predetermined substrate to form a coil.
しかし本発明のセラミック超電導体に関しては最終形
状の基体を設け、この基体上に帯状に超電導を結晶化処
理の後、超電導を呈すべき材料を膜状（そのままでは超
電導を呈さない）に形成する。However, with respect to the ceramic superconductor of the present invention, a substrate having a final shape is provided, and after superconducting is crystallized on the substrate in a band shape, the material to exhibit superconductivity is formed into a film (which does not exhibit superconductivity as it is).
そしてこの膜に対し選択的にレーザアニールを行うこ
とによりアニールを行った部分のみ結晶化度を向上せし
める。そしてこのレーザ光を任意に走査することによ
り、その表面領域にのみ任意の線、帯または面を導出さ
せることができる。そしてこの領域のみTc以下の温度で
は抵抗「０」の状態を生ぜしめ得る。その際、その周辺
の膜材料は製造工程の簡略化のため、そのまま残存させ
る。するとこの残存領域はTcを有さないため、またはTc
が十分結晶化領域に比べて小さため、絶縁材料とみなす
ことができる。即ち抵抗０の領域の周辺部には絶縁物を
充填させている。かくして曲げ性、延性、展性のほとん
どないセラミックを用いても超電導マグネットを構成さ
せることを可能とせしめる。By selectively performing laser annealing on this film, the crystallinity of only the annealed portion is improved. By scanning the laser light arbitrarily, an arbitrary line, band or surface can be derived only in the surface region. Then, only in this region, at a temperature below Tc, a state of resistance "0" can be produced. At that time, the surrounding film material is left as it is to simplify the manufacturing process. Then this residual region has no Tc, or
Is sufficiently smaller than the crystallized region, it can be regarded as an insulating material. That is, the periphery of the region of the resistance 0 is filled with an insulator. Thus, it is possible to form a superconducting magnet even using a ceramic having almost no bendability, ductility or malleability.
「実施例１」 第１図は本発明の製造工程を示す。Example 1 FIG. 1 shows the manufacturing process of the present invention.
第１図（Ａ）において、基体（１）はセラミック材料
例えばアルミナ、チタン酸ストロンチウムまたは超電導
セラミックスを用いた。銅の如き金属を用いてもよい。
この基体をこの実施例では板状を有する基体上に前記し
た超電導材料をスパッタ法により0.5〜20μｍ例えば９
μｍの厚さに形成した。このスパッタに際しては、予め
ターゲットに(A1-xBx)yCuzOwXv例えば（YBa2)Cu3〜4O6
〜8X3〜0.01として十分混合したものを用いた。In FIG. 1 (A), a ceramic material such as alumina, strontium titanate or superconducting ceramics was used for the substrate (1). A metal such as copper may be used.
In this embodiment, this substrate is a plate-shaped substrate on which the above-mentioned superconducting material is sputtered to have a thickness of 0.5 to 20 μm, for example,
It was formed to a thickness of μm. During this sputtering, the target was previously (A 1-x Bx) yCuzOwXv, for example (YBa 2 ) Cu 3 to 4 O 6
~ 8 X 3 ~ 0.01 was used as a sufficiently mixed mixture.
それをスパッタ法で飛翔化させ、基体（１）上に膜
（２）を形成させた。この際基体は室温〜400℃例えば
室温に加熱した雰囲気でアルゴンに酸素を若干加えた。
かくして第１図（Ｂ）の形状が作られた後第１図（Ｃ）
に示すごとく、YAGレーザ光（波長1.06μ）（３）を照
射する。これはパルス光であるため、そのパルスが帯上
に走査（11）するために１つの円形スポットに次の円形
スポットの80〜90％が重なるようにした。即ちレーザ光
の走査速度は1m/分とし、周波数8KHz、スポット径100μ
ｍとした。するとこのレーザ光の照射された部分のみ選
択的に溶融し、レーザ光がまったく照射されなくなった
後、再結晶化がなされる。この再結晶化の速度を余り急
峻にしないため、この第１図（Ｃ）の工程の際、基体全
体を600〜1050℃、好ましくは900〜950℃、例えば930℃
の温度にハロゲンランプにより加熱した雰囲気でレーザ
アニールを行った。するとレーザ光により照射される部
分は1300℃またはそれ以上の温度に瞬間的になるため一
度溶融する。その後、930℃を保持しているため、その
領域はこのレーザ光の照射がなくなった時に固化する。
この際、すでにレーザ光の照射されている領域が結晶化
が十分となるため、この結晶と同じ結晶方位に成長し、
結果として、結晶の領域をより大きく成長させることが
できる。この後、これらに対し１℃／分以下の温度勾配
で徐冷し、超電導材料を得ることができた。そしてこの
実施例でのTcは98Kまた臨界電流密度6.3×104A/cm2（77
Kにおいて）を得た。It was made to fly by sputtering, and a film (2) was formed on the substrate (1). At this time, the substrate was heated to room temperature to 400 ° C., for example, room temperature, and oxygen was slightly added to argon.
Thus, after the shape of FIG. 1 (B) is made, FIG. 1 (C)
As shown in (3), YAG laser light (wavelength 1.06 μ) (3) is irradiated. Since this is pulsed light, one circular spot was made to overlap 80 to 90% of the next circular spot in order to scan (11) the pulse on the band. That is, the scanning speed of the laser beam is 1 m / min, the frequency is 8 KHz, and the spot diameter is 100 μm.
m. Then, only the portion irradiated with the laser light is selectively melted, and after the laser light is not irradiated at all, recrystallization is performed. In order to prevent the recrystallization rate from being too steep, the entire substrate should be 600 to 1050 ° C., preferably 900 to 950 ° C., for example 930 ° C., in the step of FIG. 1 (C).
Laser annealing was performed in an atmosphere heated by a halogen lamp at the temperature of. Then, the portion irradiated by the laser light is instantaneously heated to a temperature of 1300 ° C. or higher, so that it melts once. After that, since the temperature is kept at 930 ° C., the region solidifies when the irradiation of the laser beam is stopped.
At this time, since the region already irradiated with the laser light is sufficiently crystallized, it grows in the same crystal orientation as this crystal,
As a result, larger regions of crystals can be grown. Thereafter, these were gradually cooled with a temperature gradient of 1 ° C./min or less, and a superconducting material could be obtained. The Tc in this example is 98 K, and the critical current density is 6.3 × 10 4 A / cm 2 (77
K)).
かくしてこのレーザ光を照射して実質的に帯または線
状のTcを有する領域を作ることができた。Thus, it was possible to irradiate this laser beam to form a region having a substantially band or linear Tc.
「実施例２」 第２図は本発明の他の実施例を示す。Embodiment 2 FIG. 2 shows another embodiment of the present invention.
図面において基体（１）は円筒状を有する。ここに実
施例１と同様に膜状にセラミック材料（２）をスクリー
ン印刷法で形成する。In the drawing, the base (1) has a cylindrical shape. The ceramic material (2) is formed in a film shape here by the screen printing method as in the first embodiment.
作製はこの円筒基体を矢印（12）に示す如くに回転し
つつコーティングすればよい。For production, this cylindrical substrate may be coated while rotating as shown by the arrow (12).
次にこれら膜の形成された基体を乾燥し、酸化雰囲気
で600〜1050℃例えば730℃の温度に保持する。そしてこ
の基体にYAGレーザ（３）を照射しつつこのレーザ光を
（11）の方向に徐々に移す。同時に円筒を矢印（12）の
方向に回転をする。するとこの円筒状基体に対し一本の
連続した帯状のTcを有する単結晶領域（４）を構成させ
ることができる。その隣接部（５）はTcのより低い領域
として残存させる。即ちコイル状に超電導ワイヤを実質
的に形成したことと同じ超電導マグネットコイルを構成
させることができた。Next, the substrate on which these films are formed is dried and kept at a temperature of 600 to 1050 ° C., for example, 730 ° C. in an oxidizing atmosphere. Then, while irradiating this substrate with the YAG laser (3), this laser light is gradually moved in the direction of (11). At the same time, rotate the cylinder in the direction of the arrow (12). Then, a single crystal region (4) having one continuous band-shaped Tc can be formed on this cylindrical substrate. The adjacent portion (5) is left as a region having a lower Tc. That is, the same superconducting magnet coil as that in which the superconducting wire was substantially formed in a coil shape could be constructed.
第４図はかかる工程を繰り返し行うことにより多層に
超電導ワイヤを形成したものである。FIG. 4 shows a multi-layered superconducting wire formed by repeating this process.
これに第２図におけるＡ−Ａ′の縦断面図が対応す
る。図面の構成を略記する。This corresponds to the vertical sectional view taken along the line AA 'in FIG. The configuration of the drawings is abbreviated.
基体（１）上に第１のセラミック材料を膜コーティン
グ（2-1）する。この後これを600〜1050℃に加熱焼成し
つつレーザ光を（4-1），（4-2）・・・・（4-n）に照
射する。これは基体（１）を回転しつつレーザ光を右へ
移動することにより成就し得る。するとこのレーザ光が
照射され、かつアニールされた領域部分（4-1），・・
・（4-n）のみ超電導材料に変成する。そしてその他の
領域（5-1），（5-2）・・は非超電導または低いTcoを
有する超電導セラミックスとして残る。The first ceramic material is film-coated (2-1) on the substrate (1). After that, while heating and baking this at 600 to 1050 ° C, laser light is irradiated to (4-1), (4-2), ... (4-n). This can be accomplished by moving the laser light to the right while rotating the substrate (1). Then, this laser beam is irradiated and the annealed region part (4-1), ...
・ Only (4-n) is transformed into a superconducting material. And other areas (5-1), (5-2) ... remain as non-superconducting or superconducting ceramics with low Tco.
次にこれらの上に第２のセラミック材料を膜コーティ
ング（2-2）する。さらに同様に加熱酸化しつつレーザ
アニールを行い、帯状のTcを有する領域（４′‐ｎ），
・・・（４′‐２），（４′‐１）を作る。この時レー
ザはその深さ方向の制御が比較的困難のため下側ににじ
み出しやすい。そのため（４′‐１），（４′‐２）の
位置はその下側のTcを有する領域（4-1），（4-2）・・
・の上方を避け、Tcのないまたは少ない領域（5-1），
（5-2）・・・の上方に配設する。この（4-1）は１回コ
イルをまわって（4-2）に電気的に連結している。これ
ら端部の（4-n）では２層目の（４′‐ｎ）に（10-1）
にて連結している。Next, a second ceramic material is film-coated (2-2) on them. Similarly, laser annealing is performed while heating and oxidizing, and a band-shaped region (4'-n) having Tc,
... (4'-2), (4'-1) are made. At this time, the laser easily bleeds downward because the control in the depth direction is relatively difficult. Therefore, the positions of (4'-1) and (4'-2) are the regions (4-1), (4-2) ...
・ Areas above and below Tc, with or without Tc (5-1),
(5-2) Install above. This (4-1) turns the coil once and is electrically connected to (4-2). In (4-n) at these ends, (10-1) is added to the second layer (4'-n)
It is connected with.
さらにこの２層目の他方の端部（４′‐１）は３層目
の（４″‐１）と（10-2）で連結しており、３層目のTc
を有する領域を（４″‐１），（４″‐２）・・・
（４″‐ｎ）として作り得、さらに（10-3）にて４層目
と連結させる。かくして多層構造（ここでは４層構造）
をしても１本の長い線が繰り返し巻かれ、実質的にコイ
ルの多層巻と同じ構成とすることができる。Furthermore, the other end (4'-1) of this second layer is connected by (4 "-1) and (10-2) of the third layer, and Tc of the third layer
Areas having (4 ″ -1), (4 ″ -2) ...
It can be made as (4 ″ -n), and further connected to the fourth layer in (10-3). Thus, a multilayer structure (here, a four-layer structure)
Even if it is done, one long wire is repeatedly wound, and it is possible to have substantially the same structure as the multi-layer winding of the coil.
この第４図の実施例では（4-1），（4-2）の巾の約５
倍に（5-1），（5-2）・・・を有せしめ、（４′‐
１），（４″‐１）（4-‐１）は（5-1）の上方に形
成され、それぞれの層間で互いのリード線同志のショー
トが発生しないようにしている。多層配線はこれを繰り
返し、１層〜数十層とし得る。またこの際は直列にあた
かも１本の導体の如くに連結した。しかし用途により並
列に連結してもよい。そして外部取り出し電極、リード
（30），（30′）を設けた。In the embodiment shown in FIG. 4, the width of (4-1) and (4-2) is about 5
Double (5-1), (5-2) ... and (4'-
1), (4 ″ -1) and (4--1) are formed above (5-1) to prevent short-circuiting between the lead wires of each layer. Can be repeated from 1 to several tens of layers, and in this case, they are connected in series as if they were one conductor, but they may be connected in parallel depending on the application. (30 ') is provided.
その他は実施例１と同様である。 Others are the same as the first embodiment.
「実施例３」 第３図は本発明の他の実施例を示す図面である。図面
において、基体（１）は板状を有し、一方の端部より超
電導の線状の領域（４）は、このレーザ光（11）（1
1′）に走査させる。この際、同時に実施例１と同様に
加熱焼成させているため、レーザ光（３）の照射された
領域（４）を単結晶化させている。Third Embodiment FIG. 3 is a drawing showing another embodiment of the present invention. In the drawing, a substrate (1) has a plate-like shape, and a linear region (4) of superconductivity from one end of the substrate (1) has a laser beam (11) (1).
Scan 1 '). At this time, since the heating and firing are performed at the same time as in Example 1, the region (4) irradiated with the laser beam (3) is single-crystallized.
この図面では１層の構成を示すが、第４図に示した実
施例と同様に多層構成を有せることが可能である。Although this drawing shows the structure of one layer, it is possible to have a multilayer structure as in the embodiment shown in FIG.
このレーザアニールを加えた領域のTcは98Kを得た。 The Tc of the region added with this laser annealing was 98K.
「効果」 本発明によりこれまでまったく不可能とされていたセ
ラミック超電導体の単結晶またはそれに近い結晶を実質
的にコイル状、板状、線または帯状に構成させることが
可能となった。"Effects" The present invention makes it possible to form a single crystal of a ceramic superconductor, which has been heretofore impossible at all, or a crystal close thereto, into a substantially coil shape, a plate shape, a wire shape, or a band shape.
そして曲げるとすぐわれてしまうセラミックス超電導
をして金属とまったく同様の超電導マグネットを作るこ
とが可能となった。Then, it became possible to make a superconducting magnet exactly the same as metal by performing ceramic superconductivity, which is immediately broken when bent.
さらにこの際、非超電導領域はアイソレイション領域
として用い、このパターニングに対しフォトリソグラフ
ィー技術をまったく用いていないことはきわめて多量生
産に優れたものと推定される。Further, at this time, it is presumed that the non-superconducting region is used as an isolation region and no photolithography technique is used for this patterning, which is excellent in mass production.
本発明の超電導材料は延性、展性、曲げ性を有さない
材料特にセラミック材料であればなんでもよい。The superconducting material of the present invention may be any material that does not have ductility, malleability, and bendability, especially a ceramic material.
第１図は本発明の超電導体の作製工程を示す。 第２図、第３図および第４図は本発明の超電導体の実施
例を示す。 １……基体 ２……超電導用材料 ３……レーザ光 ４……超電導のTcoの高い領域 ５……超電導のTcoの低い領域FIG. 1 shows a manufacturing process of the superconductor of the present invention. 2, 3 and 4 show an embodiment of the superconductor of the present invention. 1 ... Substrate 2 ... Superconducting material 3 ... Laser light 4 ... High superconducting Tco region 5 ... Superconducting low Tco region
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 39/06 ＺＡＡ 39/24 ＺＡＡ // Ｈ０１Ｂ 12/06 ＺＡＡ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 39/06 ZAA 39/24 ZAA // H01B 12/06 ZAA
Claims (3)
工程と、 加熱保持された該材料に対し帯状にレーザ光を照射して
好ましくは単結晶構造を有し得る程度にまで結晶化率を
高める工程と、 該工程の後前記材料を徐冷することにより前記レーザ光
を照射した領域を超電導特性を有する結晶に変成する工
程と、 を有し、 前記徐冷は１℃／分以下の温度勾配にて行われることを
特徴とする超電導体の作製方法。1. A step of forming a superconducting ceramic material on a substrate, and irradiating the heated and held material with a laser beam in a band shape to increase the crystallization rate to the extent that it preferably has a single crystal structure. And a step of transforming the region irradiated with the laser light into a crystal having superconducting properties by gradually cooling the material after the step, wherein the slow cooling has a temperature gradient of 1 ° C./min or less. A method for producing a superconductor, characterized in that
ミック材料は、(A1-xBx)yCuzOwXv x＝0.1〜1.0,y＝2.0
〜4.0,z＝1.0〜4.0,w＝4.0〜10.0,v＝０〜3.0但しＡは
元素周期表IIIa族、Ｂは元素周期表IIa族、Ｘは元素周
期表VIIa族またはVIIb族より選ばれたそれぞれ１つまた
は複数種の元素よりなることを特徴とする超電導体の作
製方法。2. The superconducting ceramic material according to claim 1 is (A 1-x Bx) yCuzOwXv x = 0.1 to 1.0, y = 2.0.
~ 4.0, z = 1.0 to 4.0, w = 4.0 to 10.0, v = 0 to 3.0 where A is selected from Group IIIa of the Periodic Table of Elements, B is Group IIa of the Periodic Table of Elements, and X is selected from Group VIIa or Group VIIb of the Periodic Table of Elements. A method for producing a superconductor, characterized in that each is composed of one or more kinds of elements.
0〜1050℃でなされることを特徴とする超電導体の作製
方法。3. The heating according to claim 1 is 60.
A method for producing a superconductor characterized by being performed at 0 to 1050 ° C.
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| JP62173606A JPH0812819B2 (en) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | Superconductor fabrication method |
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-
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- 1987-07-10 JP JP62173606A patent/JPH0812819B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
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|---|
| ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ，２６［２（１９８７）Ｐ．Ｌ１２３−Ｌ１２４ |
Also Published As
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| JPS6417330A (en) | 1989-01-20 |
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