JPS63244529A

JPS63244529A - 超電導薄膜の形成方法

Info

Publication number: JPS63244529A
Application number: JP62079355A
Authority: JP
Inventors: Jun Shiotani; 塩谷　準; Yoichi Yamaguchi; 洋一山口; Akira Mizoguchi; 晃溝口
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1988-10-12

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〕この発明は、超電導薄、膜、特にセラミック系の超電導
薄膜を形成する方法に関する。

〔従来の技術およびその問題点〕

最近、セラミック系の超１ｉ導材料が高温超電導を示す
ものとして注目されている。このような材料は、例えば
Ｔｌ１ａ族元素及びｒｂ族元素の酸化物とＩｌａ族元素
の炭酸塩の粉末を乾燥し、プレス成形、予（ＩＩ焼結、
粉砕の過程を数回繰り返した後、得られた粉末を再びプ
レス成形して最終焼結し、ディスク状焼結体を形成して
いる。

このように、緻密で均一な焼結体を得るためには、非常
に手間を要する工程の繰り返しが必要であり、また厚み
にも限度があって、薄膜化が困難な問題がある。

そのため、気相法が注目され始めているが、均一なセラ
ミック薄膜を形成する条件の設定が非常に難しい問題が
ある。

そこで、この発明の目的は、上記の問題を解決し、均一
な超電導薄膜を容易に形成できる方法を提供することに
ある。

〔目的達成の手段〕

上記の目的を達成するため、この発明においては、周期
律表のｍａ族元素、ｌｌａｍａ族元素Ｉｂ族元素を、同
時に別個に加熱気化して、酸素を含有する雰囲気下で、
加熱した基板上に付着堆積させ、薄膜を形成したのであ
る。

〔作用〕

前記それぞれの元素は、制御された加熱温度によって、
希望する生成分に適した量の蒸気となり、これらが基板
上に付着すると共に、供給された酸素と反応しつつ高温
加熱された基板上で焼結されてセラミック薄膜が形成さ
れる。

〔実施例〕

図示のように、成長室１は超高真空ポンプに連通される
吸引口２を有し、成長室１内の下部には、原料Ａ、Ｂ、
Ｃを装填するるつぼ３が配置され、その上方にはシャッ
タ１０が配置され、成長室１の上部には、ヒータ４を組
み込んだホルダ５が取り付けられ、このホルダ５に基板
Ｓが支持されている。さらに、基板の近傍には、酸素を
供給するノズル６が配置され、このノズル６は、配管７
及び酸素マスフローコントローラ８を介して、ボンベＳ
に接続されている。

いま、各るつぼ３にそれぞれＩＩＩａ族元素（Ｓ　ｃ　
ｓＹ％　Ｌａ、　　ＡＣ％　　Ｃｅｓ　　Ｐｒ、　Ｎｄ
、　　Ｐｍ、　　Ｓｍ、　　Ｅｎ、　　Ｇｄ、　　Ｔｂ
。

Ｄｙ５Ｈｏ、　Ｅｒ、Ｔｌｌ１．　Ｙｂ、　Ｌｎ）と、
ＩＩａｍａ族元素ｅ。

Ｍｇ、　Ｃａｓ　Ｓｒ％Ｂａ、　Ｒａ）と、Ｉｂ族元素
（ＣＬＩ％八ｇ。

へｕ）を装填し、成長室１内を１０−１０．。１、以下
程度に保ち、例えば電子衝撃加熱、抵抗加熱、レーザ加
熱、赤外線加熱等の方法で数１００℃〜’２５００℃程
度の温度に加熱し気化せしめる。そして、それぞれの元
素の蒸気圧がある程度得られた後、シャッタ１０を開く
。

一方、基板ＳとしてＡｌｚ（ｈ、ＢＮなどのセラミック
板が装着されており、ヒータ４によって９００℃〜１）
００℃の温度に加熱されかつ基板Ｓにノズル６から酸素
が吹き付けられ、基板Ｓの近傍のみが酸素リッチになる
ようにする。なお、酸素の吹き付は時にイオン化するこ
とによって、酸素イオンビームを基板に照射してもよい
、また、蒸発源にイオン化機構を取付けることも可能で
ある。

このようにして、蒸発した原料は、基板Ｓ上に付着し、
酸素と化合しながらセラミックを成形し、堆積して薄膜
が形成される。このとき、蒸発源の温度、酸素の分圧、
基板の加熱温度を調整することによって、種々の組成の
セラミック系超電導薄膜が得られる。

なお、前記ｍａ族元素としては、ランタン、イツトリウ
ム、スカンジウム、ｍａ族元素としては、バリウム、ス
トロンチウム、カルシウム、ｔｂ族元素としては、銅、
銀等が特に好ましい。

また、基板Ｓに代えて、光ファイバ等の線材を用いると
、複合超電導線を容易に得ることができる。

さらに、基板Ｓに予めマスキングを施して、セラミック
薄板を形成した後、マスキングを除去するか、場合によ
ってはマスキングをそのままにしておいて、超電導回路
を形成することもできる。

さらにまた、薄膜形成後にアニーリングを行なってもよ
い。

次に、さらに詳細な実施例について述べる。

いま、原料として、ランタン、ストロンチウム、銅をそ
れぞれるつぼに充填した後、成長室をＩＱ−１０〜１０
−”□。ｒ１程度に凍圧し、石英基板を約１０００℃に
ｊＪ［ｌＱすると共に、１０ｃｃ／＋＊ｉｎにマスフロ
ーコントロールした酸素を基板表面に吹き付けておき、
電子ビームにより、同時に、ランタンを１）００〜１３
００℃程度、ストロンチウムを８００〜９００℃程度、
銅を１８００〜２０００℃程度にそれぞれ加熱気化させ
、上記石英板上にＬａ−５ｒ−Ｃｎ−０系のセラミック
より成る超電導薄膜を形成した。薄膜は約１μｍであり
、超電導遷移温度は約５０’にであった。

〔効果〕

この発明によれば、以上のように、基板を高温で加熱し
ながら酸素を吹き付けて原料を基板上に付着焼結させた
ので、均一な構造を有する薄膜が得られ、また、蒸発源
の温度、酸素のの分圧、基板の加熱温度を調節すること
によって、性能の優れた種々の超電導材料を容易に作成
することができ、さらに基板の形態を板状、線状等任意
に選択可能であるから、広い適用範囲を有する。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明に用いる装置の一例を示す線図である。１・・・・・・成長室、２・・・・・・吸引口、３・・
・・・・るつぼ、４・・・・・化−タ、５・・・・・・
ホルダ、６・・・・・・ノズル、１０・・・・・・シャ
ッタ、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・・・原料、Ｓ・・・・・・基
板。特許出願人　　住友電気工業株式会社同　代理人　　鎌　　１）　文　　二Ａ　　　　３Ｂ３Ｃ昭和６３年　６月２１日１、事件の表示 ■ 住所　　　大阪市東区北浜５丁目１５番地氏名（名称）
　　（２１３）　　住友電気工業株式会社補正の内容＋１）　　明細書第４頁４行目のｒＬｎＪをｒＬｕＪに
補正します。（２）　　同書同頁１３〜１４行目の「９００℃〜１）
００℃」を［６００℃〜８００℃」に補正します。（３）同書第６頁２行目の「約１０００℃」を「７００
℃」に補正します。（４）同書同頁８行目のｒ−Ｃｎ−Ｊをｒ−Ｃｕ−Ｊに
補正します。（５）同書同頁１５行目の「酸素のの分圧」を「酸素の
分圧」に補正します。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）周期律表のIIIａ族元素、IIａ族元素、 I ｂ族元
素を同時にそれぞれ加熱気化させ、加熱した基板の近傍
を酸素リッチにして基板上に付着堆積させることから成
る超電導薄膜の形成方法。
（２）前記IIIａ族元素がランタン、イットリウム、ス
カンジウムのいずれかである特許請求の範囲第（１）項
記載の超電導薄膜の形成方法。
（３）前記IIａ族元素がバリウム、ストロンチウム、カ
ルシウムのいずれかである特許請求の範囲第（１）項記
載の超電導薄膜の形成方法。
（４）前記 I ｂ族元素が銅又は銀である特許請求の範
囲第（１）項記載の超電導薄膜の形成方法。