JPS62232180A - 超電導材料 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ジョセフソン素子や超電導材料等に用いられ
る超電導＃料　　に関し、詳細には超電導臨界温度を可
及的に高めることに成功した超電導材料　　　に関する
ものである。

［従来の技術］ 超電導ＮｂＮ膜（以下単にＮｂＮ膜という場合もある）
は、超電導臨界温度が高いだけでなく、熱安定性１機械
的特性、耐中性子線照射性等に優れている為、超電導材
料としての実用性が高い。

［発明が解決しようとする問題点コ この様なＮｂＮ膜としては、基板上にＮｂＮを直接形成
したものが従来より汎用されている。この様なＮｂＮの
臨界温度を更に高めようとすればＮｂＮのδ相（以下Ｎ
ｂＮδ相という場合もある）を増やすのが有効であるこ
とが知られている。該ＮｂＮδ相を増やす手段としては
ＮｂＮの下地面におけるδ相（δ相に近い結晶構造のも
のも含む、尚以下下地面δ相という場合もある）を増や
してやることが必要である。これは下地面δ相がＮｂＮ
δ相形成の結晶核として作用するからであるが、上記Ｎ
ｂＮ膜の下地面（又は基板）としては、一般に銅製基板
、アルミニウム製基板等が用いられており、。これらに
は下地面δ相がほとんど含まれていない。その為ＮｂＮ
δ相の存在率は、単に上記結晶核的作用を受けないで析
出したとぎのδ相存在率を超えることができず、それ以
上のδ相存在率は期待できない。従って臨界温度として
は、ＩＩＫ止まりであった。

本発明はこうした事情を考慮してなされたものであって
、臨界温度を可及的に高くすることのできる超電導材料
を提供しようとするものである。

［問題点を解決する為の手段コ 本発明に係る超電導材料とは、基板上にＮｂＮが配置さ
れた超電導材料において、該基板とＮｂＮの間にＮｂＣ
，ＴｉＮ、Ｔｉｃ、ＺｒＮ。

ＨｆＮ、ＴａＮ、ＴａＣよりなる群から選択される少な
くとも１種の金属間化合物が形成されたものであるとこ
ろにその要旨が存在するものである。

［作用］ 本発明に係る超電導材料は、前述の如く基板とＮｂＮと
の間に金属間化合物が形成されたものであり、該金属間
化合物としてはＮｂＣ，ＴｉＮ。

Ｔｉｃ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＴａＮ、ＴａＣのうち少なく
とも１種が選択される。

これらの金属間化合物中には、前記基板構成材中よりは
多くのδ相が含まれているから、該δ相がＮｂＮ形成時
の結晶核として作用し、ＮｂＮδ相の存在率を、基板上
に直接ＮｂＮを形成した前記従来例よりは高くすること
ができる。尚金属間化合物の６相とは、ＮｂＮδ相はも
とよりこれに近い結晶構造（例えば格子定数ａＱが４．
２〜４．６Ａ）のものも包含する。この様な結晶構造を
有する金属間化合物であれば、前記結晶核作用を発揮す
ることができる。

本発明は大略以上の如く構成されるものであり、本発明
超電導材料の製造方法は特に限定されないが、特に好ま
しい方法を例示的に説明すると下記の通りである。

本発明者等は、ＮｂＮの製膜法についてかねてより研究
を重ねてきた。その結果、ＮｂＮの製膜法としては、（
１）反応性スパッタ法、（２）イオンビーム法、（３）
化学気相蒸着法、（４）イオンブレーティング法が有用
であることを知った。しかし上記（１）及び（２）の方
法は製膜速度が極めて遅＜（ＩＡ／秒以下）実用上好ま
しくないことが分かった。また上記（３）の化学気相蒸
着法は基板温度の著しい上昇を招き（ｉ、ｏｏｏ℃以上
）、基板材料が耐熱性のものに限定されるという欠点を
有している。これに対し上記（４）のイオンブレーティ
ング法は、上記（１１〜（３）の欠点を回避しつつ利点
を有効に発揮できるＮｂＮ［の製造手法であることが分
かったので、実施例としてはイオンブレーティング法を
採用したが、これによって本発明が制限を受ける訳では
ないことは当然である。尚イオンブレーティング法の代
表的手順は下記の通りである。

（１）活性化反応蒸着製蓋内に設けられた負電圧印加の
基板に、電子ビームによってイオン化されたチタンをＮ
２雰囲気で蒸着し、ＴｉＮコーテイング膜を形成する。

尚前記ＮｂＣ，ＴｉＣ。

ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＴａＮ、ＴａＣのコーテイング膜を形
成する場合においては、それらに応じてイオン化金属及
び雰囲気ガス等を変更する。こうして形成されたコーテ
イング膜中のδ相は１００％であった。

（２）次いでＮ２＝囲気やその他の条件を保持したまま
でイオン化金属をニオブに変えると、ＴｉＮコーテイン
グ膜上にＮｂＮ層が形成される。ＮｂＮは、蒸着直後は
高温（４００℃）であるが、ただちに急冷され、しかも
ＴｉＮコーテイング膜中のδ相を核として順次δ相構造
の結晶として成長してい籾、結局δ相比率の高いＮｂＮ
となって膜化する。従って高臨界温度のＮｂＮ１１ｉ付
き超電導材料を得ることができる。尚δ相比率の高いＴ
ｉＮコーテイング膜上には、δ相比率の高いＮｂＮが再
現性良く形成された。

以下実施例を挙げることによって本発明を具体的に説明
するが、被膜形成方法の詳細その他種々の変形が可能で
あることは言うまでもない。

［実施例］ 第１図は本発明の超電導材料を製造する方法の説明図で
ある。

活性化反応蒸着装置１は、基板バイアスＴｉ源３によっ
て負電荷が印加される基板接続用電極４、イオン化電源
５によって正電荷が印加されるイオン化電極６、反応ガ
ス導入パイプ７、蒸発源収納容器９および１１、該容器
９および１１内の蒸発源に電子ビームを照射する為の電
子ビームガン８等から構成されている。まず、上記蒸発
源収納器９．１１にそれぞれＴｉ、Ｎｂを没入し、真空
排気を行ない、基板接続用電極４上に設置した銅基板１
０を４００℃に加熱する。次いで反応ガス導入パイプ７
からＮ２ガスを、約４×１０″″’　Ｔｏｒｒを維持す
る様に導入しつつ、電子ビームをＴｉ（前記収納器９内
の）に照射し、そのＴｉ蒸気をイオン化電圧６０■（イ
オン化電流７Ａ）で、イオン化しくイオン化電極６）、
銅基板１０および基板接続用電極４に一５００ｖのバイ
アス電圧を印加することによって上記銅基板１０にＴｉ
Ｎを２分間蒸着した。こうして得られた基板上のＴｉＮ
膜の膜厚は約１００ＯＡであった。

この後電子ビーム照射をＴｉからＮｂ（前記収納器１１
内の）に変え、Ｎｂを蒸発・イオン化し、上記と同様の
蒸着条件を保持しつつ１５分間蒸着することによってＴ
ｉＮ上にＮｂＮを形成した。こうして形成されたＮｂＮ
膜中の６相はｉｏｏ％を占め、超電導臨界温度は１３．
７℃であつた。

尚本超電導材料は前記金属間化合物で下地処理をしてい
るので、基板に対するＮｂＮの密着性を向上させること
ができる。またＮｂＮ膜をエツチングによって細線化す
る場合、該エツチングを上記金属間化合物コーティング
層で停止させることができるので、実用面においても取
扱性が良好である。

［発明の効果］ 本発明は上述の如く構成されているので臨界温度の高い
超電導材料を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超電導材料を製造する方法の説明図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上にＮｂＮが配置された超電導材料において、該基
   板とＮｂＮの間にＮｂＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮ、Ｈ
   ｆＮ、ＴａＮ、ＴａＣよりなる群から選択される少なく
   とも１種の金属間化合物が形成されたものであることを
   特徴とする超電導材料。