JPS63279518A - 薄膜超伝導体並びにその製造方法 - Google Patents
薄膜超伝導体並びにその製造方法Info
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- JPS63279518A JPS63279518A JP62114219A JP11421987A JPS63279518A JP S63279518 A JPS63279518 A JP S63279518A JP 62114219 A JP62114219 A JP 62114219A JP 11421987 A JP11421987 A JP 11421987A JP S63279518 A JPS63279518 A JP S63279518A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は薄膜超伝導体並びにその製造方法に関する。
（ロ）従来の技術
近年、Ｙ Ｂ ａ ＊ Ｃｕ ｓ Ｏｔで代表される酸
化物焼結体が液体窒素の沸点（７７Ｋ）より高い臨界温
度で超伝導状態に入ることが見出され′Ｃ脚光を浴びて
いる。
化物焼結体が液体窒素の沸点（７７Ｋ）より高い臨界温
度で超伝導状態に入ることが見出され′Ｃ脚光を浴びて
いる。
（ハ）発明が解決しようとした問題点
ところがこの酸化物焼結体から成る超伝導体に流れる電
流密度は、１００〜ｌ ０００Ａ／ｃｍ’程度しか記録
されていない、現在実用化されているＮｂ系の合金材料
域のそれが１０００ ＯＡ／ａｍ”程度であるので、こ
の′１Ｌ流密度の点で酢化物焼結体の遜色が大である。
流密度は、１００〜ｌ ０００Ａ／ｃｍ’程度しか記録
されていない、現在実用化されているＮｂ系の合金材料
域のそれが１０００ ＯＡ／ａｍ”程度であるので、こ
の′１Ｌ流密度の点で酢化物焼結体の遜色が大である。
（ニ）問題点を解決するための手段
本発明はこのような問題点にを解決すべく為されたもの
であって、基板表面にアモルファス化した超伝導材料か
らなる薄膜を設けるものである。
であって、基板表面にアモルファス化した超伝導材料か
らなる薄膜を設けるものである。
（ホ）作用
本発明に依れば大きな電流密度を有する超伝導薄膜を得
ることができる。
ることができる。
（へ）実施例
第１図は本発明超伝導薄膜を得る為の装置の一例を示し
ており、同図に於て（１）はスパタリング装置のペルジ
ャーであって、排気系（２）が連なっている。（３）は
該ペルジャー（１）内に放電ガスであるアルゴンガスを
供給するアルゴンガスボンベで、バリアプルリークパル
プ（４）並びにストップパルプ（５）を介してペルジャ
ー（１）に連なっている。（６）（７）はペルジャー（
１）内に可動自在のシャッター（８）を介して対向配置
キれた対向電極で、その陽極（６）は接地されると共に
、その表面ヒに超伝導薄膜を堆積させるセラミック或い
は金属の基板＜９）（９）が置かれており、また陰極（
７）は超伝導材料である例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系焼
結体から成るターゲツト材にて構成されており、この陰
極（７）には負の高い電圧が印加される。 （１０）（
１１）は高真空計、低真空計である。
ており、同図に於て（１）はスパタリング装置のペルジ
ャーであって、排気系（２）が連なっている。（３）は
該ペルジャー（１）内に放電ガスであるアルゴンガスを
供給するアルゴンガスボンベで、バリアプルリークパル
プ（４）並びにストップパルプ（５）を介してペルジャ
ー（１）に連なっている。（６）（７）はペルジャー（
１）内に可動自在のシャッター（８）を介して対向配置
キれた対向電極で、その陽極（６）は接地されると共に
、その表面ヒに超伝導薄膜を堆積させるセラミック或い
は金属の基板＜９）（９）が置かれており、また陰極（
７）は超伝導材料である例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系焼
結体から成るターゲツト材にて構成されており、この陰
極（７）には負の高い電圧が印加される。 （１０）（
１１）は高真空計、低真空計である。
而してアルゴンガスボンベ（３）からペルジャー（１）
内にアルゴンガスを１〜１０−’Ｔｏｒｒの圧力で供給
すると同時に、対向電極（６）（７）間に１〜５ＫＶの
電圧を印加えて該対向電極（６）（７）間でグロー放電
を開始させる。この時、基板（９）（９）を置いた陽極
（６）の温度が重要で、室温若しくはせいぜい１００℃
までの低温に保たれている。その状態でシャッター（８
）を開くと、陰極（７）を構成しているＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−０系焼結体がスパタリングされて基板（９）（９）に
飛散する。一方、基板（９）（９）に到達したＹ−Ｂａ
−Ｃｕ−０系の材料は基板（９）（９＞が低温状態にあ
るので、基板（９）（９）表面上で結晶化することなく
、アモルファス状態で堆積する。従って基板（９）（９
）上にはアモルファス化されたＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の
薄膜が成長することとなる。
内にアルゴンガスを１〜１０−’Ｔｏｒｒの圧力で供給
すると同時に、対向電極（６）（７）間に１〜５ＫＶの
電圧を印加えて該対向電極（６）（７）間でグロー放電
を開始させる。この時、基板（９）（９）を置いた陽極
（６）の温度が重要で、室温若しくはせいぜい１００℃
までの低温に保たれている。その状態でシャッター（８
）を開くと、陰極（７）を構成しているＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−０系焼結体がスパタリングされて基板（９）（９）に
飛散する。一方、基板（９）（９）に到達したＹ−Ｂａ
−Ｃｕ−０系の材料は基板（９）（９＞が低温状態にあ
るので、基板（９）（９）表面上で結晶化することなく
、アモルファス状態で堆積する。従って基板（９）（９
）上にはアモルファス化されたＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の
薄膜が成長することとなる。
この直流スパタリング法に依るＹ−Ｂａ−Ｃｕ−〇系薄
膜の成長速度は０．８〜１．２μ／分であり、約１０分
間のスパタリング成長を行なうことに依って、基板（９
）（９）に約１０μのＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系アモルファ
ス薄膜を得る。このようにして得られたＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−０系アモルファス薄膜は８５にの臨界温度に於て電気
抵抗が零になる超伝導状態に入ることが確認きれた。そ
してこのＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系アモルファス薄膜を流れ
る電流密度は３０００Ａ／ｃｍ”以上を記録した。
膜の成長速度は０．８〜１．２μ／分であり、約１０分
間のスパタリング成長を行なうことに依って、基板（９
）（９）に約１０μのＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系アモルファ
ス薄膜を得る。このようにして得られたＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−０系アモルファス薄膜は８５にの臨界温度に於て電気
抵抗が零になる超伝導状態に入ることが確認きれた。そ
してこのＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系アモルファス薄膜を流れ
る電流密度は３０００Ａ／ｃｍ”以上を記録した。
尚、臨界温度８５に１電流密度３００ ＧＡ／ｃ ｍ’
以上を記録したアモルファス薄膜の組成を分析したとこ
ろ、Ｙ Ｂ ａ ＊Ｃｕ ｓｏ ｔ−ｚであり、現在層
も脚光を浴びている酸化物焼結体の組成と一致している
ことが確認された。
以上を記録したアモルファス薄膜の組成を分析したとこ
ろ、Ｙ Ｂ ａ ＊Ｃｕ ｓｏ ｔ−ｚであり、現在層
も脚光を浴びている酸化物焼結体の組成と一致している
ことが確認された。
ところで同じ組成であっても、バルク状態よりアモルフ
ァス薄膜状態の方が電流密度が大きい現象について発明
者等は次のように考察している。
ァス薄膜状態の方が電流密度が大きい現象について発明
者等は次のように考察している。
即ち、バルク状態の焼結体は第２図に示すように多数の
粒子の集まりから成り、粒子間の空隙が存在すると同時
に、各粒子との接点（ダレインバウンダリー）も多く、
これが障壁となって電流密度が低い、また多結晶体のた
めに組成が不均一でこれも電流密度の低い原因と考えら
れる。一方、アモルファス状態に於ては空隙は少なくダ
レインバウンダリーも少ないものが得られ、組成も多結
晶体に比べ均一であるので電流密度が向上するのではな
かろうか。
粒子の集まりから成り、粒子間の空隙が存在すると同時
に、各粒子との接点（ダレインバウンダリー）も多く、
これが障壁となって電流密度が低い、また多結晶体のた
めに組成が不均一でこれも電流密度の低い原因と考えら
れる。一方、アモルファス状態に於ては空隙は少なくダ
レインバウンダリーも少ないものが得られ、組成も多結
晶体に比べ均一であるので電流密度が向上するのではな
かろうか。
上記した方法は直流スパタリング法でのアモルファス薄
膜成長であったが、ペルジャー（１）の周囲に高周波コ
イルを巻回して高周波エネルギーを与える高周波スパタ
リング法、或いは陽極（６）の下面に磁石を配置するマ
グネトロンスパタリング法なども採用できる。これらの
高周波スパタリング法、マグネトロンスパタリング法で
のアモルファス薄膜の成長速度は直流スパタリング法に
比べて幾分速いので、１０μの厚みの薄膜を得る為の成
長時間は７〜８分程度で良い。
膜成長であったが、ペルジャー（１）の周囲に高周波コ
イルを巻回して高周波エネルギーを与える高周波スパタ
リング法、或いは陽極（６）の下面に磁石を配置するマ
グネトロンスパタリング法なども採用できる。これらの
高周波スパタリング法、マグネトロンスパタリング法で
のアモルファス薄膜の成長速度は直流スパタリング法に
比べて幾分速いので、１０μの厚みの薄膜を得る為の成
長時間は７〜８分程度で良い。
またアモルファス薄膜を得る手段としてはスパタリング
法に限ることなく、Ｙ％Ｂａ、Ｃｕを含むガスを供給し
て化学的にアモルファス薄膜を堆積させるＣＶＤ法も応
用できる。
法に限ることなく、Ｙ％Ｂａ、Ｃｕを含むガスを供給し
て化学的にアモルファス薄膜を堆積させるＣＶＤ法も応
用できる。
尚、実際に超伝導現象を各種の機器に応用する場合には
超伝導材料を線材化する必要があるが、酸化物焼結体は
一般にその名のとおり焼結体であるので線材化しにくい
、その点本発明に依る超伝導薄膜はアモルファス化され
たものであるので、線材化は焼結体に比して容易である
。
超伝導材料を線材化する必要があるが、酸化物焼結体は
一般にその名のとおり焼結体であるので線材化しにくい
、その点本発明に依る超伝導薄膜はアモルファス化され
たものであるので、線材化は焼結体に比して容易である
。
（ト）発明の効果
本発明は以上の説明から明らかなように、超伝導材料か
ら成る薄膜をアモルファス化しているので、薄膜を流れ
る電流密度を高めることができ、酸化物超伝導体の最大
の弱点を補い得るもので、本発明が超伝導分野に与える
便益は多大である。
ら成る薄膜をアモルファス化しているので、薄膜を流れ
る電流密度を高めることができ、酸化物超伝導体の最大
の弱点を補い得るもので、本発明が超伝導分野に与える
便益は多大である。
また本発明方法は現在多用化されているスパタリング法
やＣＶＤ法を用いているので、工程的にも殆ど問題はな
く、再現性よくアモルファス薄膜を得ることができる。
やＣＶＤ法を用いているので、工程的にも殆ど問題はな
く、再現性よくアモルファス薄膜を得ることができる。
第１図は本発明薄膜超伝導体を得るスパタリング装置の
概略図、第２図は酸化物焼結体の拡大断面図である。 （１）・・・ベルジ〜−１（６）（７）・・・対向電極
、（９）・・・基板。
概略図、第２図は酸化物焼結体の拡大断面図である。 （１）・・・ベルジ〜−１（６）（７）・・・対向電極
、（９）・・・基板。
Claims (6)
- （１）基板表面にアモルファス化した超伝導材料からな
る薄膜を設けて成る薄膜超伝導体。 - （２）上記超伝導材料はＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏの系から成
ることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の薄膜超
伝導体。 - （３）基板表面に、超伝導材料をアモルファス化し得る
条件下に於て該超伝導材料を堆積させてその基板表面に
アモルファス化された超伝導材料薄膜を設けることを特
徴とした薄膜超伝導体の製造方法。 - （４）上記超伝導材料はスパタリング法に依って堆積さ
れることを特徴とした特許請求の範囲第３項記載の薄膜
超伝導体の製造方法。 - （５）上記超伝導材料はＣＶＤ法に依って堆積されるこ
とを特徴とした特許請求の範囲第３項記載の薄膜超伝導
体の製造方法。 - （６）上記超伝導材料はＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏの系から成
ることを特徴とした特許請求の範囲第３項、第４項、又
は第５項記載の薄膜超伝導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62114219A JPS63279518A (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 薄膜超伝導体並びにその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62114219A JPS63279518A (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 薄膜超伝導体並びにその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63279518A true JPS63279518A (ja) | 1988-11-16 |
Family
ID=14632206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62114219A Pending JPS63279518A (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 薄膜超伝導体並びにその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63279518A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4861751A (en) * | 1987-07-23 | 1989-08-29 | Standard Oil Company | Production of high temperature superconducting materials |
| CN116536628A (zh) * | 2023-05-10 | 2023-08-04 | 上海大学 | 一种利用磁控溅射制备纳米级非晶超导薄膜的方法及产品 |
-
1987
- 1987-05-11 JP JP62114219A patent/JPS63279518A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4861751A (en) * | 1987-07-23 | 1989-08-29 | Standard Oil Company | Production of high temperature superconducting materials |
| CN116536628A (zh) * | 2023-05-10 | 2023-08-04 | 上海大学 | 一种利用磁控溅射制备纳米级非晶超导薄膜的方法及产品 |
| CN116536628B (zh) * | 2023-05-10 | 2024-02-09 | 上海大学 | 一种利用磁控溅射制备纳米级非晶超导薄膜的方法及产品 |
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