JP2853250B2 - 酸化物超電導薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導薄膜の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、たとえばレーザアブレーション法のよう
な気相法による酸化物超電導薄膜の製造方法に関するも
のである。
な気相法による酸化物超電導薄膜の製造方法に関するも
のである。
［従来の技術］ たとえば酸化物超電導線材のように、酸化物超電導材
料を用いた製品の一つの典型例として、適当な基板上に
酸化物超電導薄膜が形成され、それによって、酸化物超
電導材料が基板により保持された状態とし、酸化物超電
導材料に対して所望の形状を与えるようにしたものがあ
る。
料を用いた製品の一つの典型例として、適当な基板上に
酸化物超電導薄膜が形成され、それによって、酸化物超
電導材料が基板により保持された状態とし、酸化物超電
導材料に対して所望の形状を与えるようにしたものがあ
る。
上述したように、基板上に酸化物超電導薄膜を形成し
ようとする場合、たとえば気相法が用いられる。特に最
近では、気相法のうち、レーザアブレーション法が、酸
化物超電導薄膜の製造方法として、低温かつ高速で酸化
物超電導薄膜を形成できる点で注目されている。
ようとする場合、たとえば気相法が用いられる。特に最
近では、気相法のうち、レーザアブレーション法が、酸
化物超電導薄膜の製造方法として、低温かつ高速で酸化
物超電導薄膜を形成できる点で注目されている。
［発明が解決しようとする課題］ 第３図には、基板１上に気相法によって形成された酸
化物超電導薄膜２の結晶格子が図解的に示されている。
第３図に示すように、酸化物超電導薄膜２の結晶格子の
ｃ軸を、基板１に垂直に配向させることは、比較的容易
である。特に、レーザアブレーション法によれば、この
ようなｃ軸配向が容易である。
化物超電導薄膜２の結晶格子が図解的に示されている。
第３図に示すように、酸化物超電導薄膜２の結晶格子の
ｃ軸を、基板１に垂直に配向させることは、比較的容易
である。特に、レーザアブレーション法によれば、この
ようなｃ軸配向が容易である。
他方、第４図および第５図には、第３図に示した酸化
物超電導薄膜２の結晶格子が上から示されている。
物超電導薄膜２の結晶格子が上から示されている。
酸化物超電導薄膜２において、電流は、基板１の表面
に平行なａ−ｂ面内を流れることが知られている。した
がって、酸化物超電導薄膜２において大きな電流を流す
ことができるようにするためには、第４図に示すよう
に、ａ軸およびｂ軸の方向を揃えるようにすればよい。
しかしながら、第４図に示すように、ａ軸およびｂ軸の
方向を揃えることは、実際には困難であり、通常、第５
図に示すように、ａ軸およびｂ軸は、任意の方向に傾
く。
に平行なａ−ｂ面内を流れることが知られている。した
がって、酸化物超電導薄膜２において大きな電流を流す
ことができるようにするためには、第４図に示すよう
に、ａ軸およびｂ軸の方向を揃えるようにすればよい。
しかしながら、第４図に示すように、ａ軸およびｂ軸の
方向を揃えることは、実際には困難であり、通常、第５
図に示すように、ａ軸およびｂ軸は、任意の方向に傾
く。
第５図に示すように、酸化物超電導薄膜２において、
隣接する結晶格子のａ軸の傾きすなわち傾角３が０度〜
45度の範囲で大きくなればなるほど、零磁場における臨
界電流密度Jcおよび磁場下における臨界電流密度Jc−Ｂ
が低下することがわかっている。
隣接する結晶格子のａ軸の傾きすなわち傾角３が０度〜
45度の範囲で大きくなればなるほど、零磁場における臨
界電流密度Jcおよび磁場下における臨界電流密度Jc−Ｂ
が低下することがわかっている。
上述したようなａ軸およびｂ軸の各方向の不揃いは、
基板１として、単結晶を用いる場合に比べて、多結晶を
用いる場合に、より生じやすい傾向がある。これに関し
て、基板上に酸化物超電導薄膜を形成して酸化物超電導
線材を得ようとする場合には、基板として適当な可撓性
を有する長尺のものを用いなければならない。通常、単
結晶により可撓性を有する長尺の基板を与えることは困
難であり、可撓性を有する長尺の基板を得ようとする場
合、一般には多結晶を用いなければならない。
基板１として、単結晶を用いる場合に比べて、多結晶を
用いる場合に、より生じやすい傾向がある。これに関し
て、基板上に酸化物超電導薄膜を形成して酸化物超電導
線材を得ようとする場合には、基板として適当な可撓性
を有する長尺のものを用いなければならない。通常、単
結晶により可撓性を有する長尺の基板を与えることは困
難であり、可撓性を有する長尺の基板を得ようとする場
合、一般には多結晶を用いなければならない。
それゆえに、この発明の目的は、多結晶の基板上であ
ってもａ軸およびｂ軸の各方向ができるだけ揃うように
し、それによって高い臨界電流密度を与えることができ
る、酸化物超電導薄膜の製造方法を提供しようとするこ
とである。
ってもａ軸およびｂ軸の各方向ができるだけ揃うように
し、それによって高い臨界電流密度を与えることができ
る、酸化物超電導薄膜の製造方法を提供しようとするこ
とである。
［課題を解決するための手段］ この発明は、気相法により基板上に酸化物超電導薄膜
を形成する酸化物超電導薄膜の製造方法において、上述
した技術的課題を解決するために、基板として、酸化物
超電導薄膜が形成されるべき基板面に同一方向の複数の
溝が形成された多結晶基板を準備し、それら同一方向の
複数の溝を結晶配向性制御手段として利用しながら、基
板面上に気相法によって酸化物超電導薄膜を成長させ、
こうして成長させられる酸化物超電導薄膜に含まれる結
晶のｃ軸が基板面に垂直に配向させられるとともに、ａ
軸またはｂ軸が溝に沿う方向に配向させられることを特
徴としている。
を形成する酸化物超電導薄膜の製造方法において、上述
した技術的課題を解決するために、基板として、酸化物
超電導薄膜が形成されるべき基板面に同一方向の複数の
溝が形成された多結晶基板を準備し、それら同一方向の
複数の溝を結晶配向性制御手段として利用しながら、基
板面上に気相法によって酸化物超電導薄膜を成長させ、
こうして成長させられる酸化物超電導薄膜に含まれる結
晶のｃ軸が基板面に垂直に配向させられるとともに、ａ
軸またはｂ軸が溝に沿う方向に配向させられることを特
徴としている。
基板として長尺のものが用いられる場合には、溝は、
基板の長手方向に延びるように形成されることが好まし
い。
基板の長手方向に延びるように形成されることが好まし
い。
また、複数の溝間の平均ピッチは、10μｍ以下に選ば
れることが好ましい。
れることが好ましい。
また、気相法として好ましくは、レーザアブレーショ
ン法が用いられる。
ン法が用いられる。
さらに、溝は、ナイフエッジで傷をつけることにより
形成されることもできるが、特に、フォトリソグラフィ
またはビーム照射によって形成されることが好ましい。
形成されることもできるが、特に、フォトリソグラフィ
またはビーム照射によって形成されることが好ましい。
［作用］ この発明によれば、基板上に酸化物超電導薄膜を形成
するとき、溝に平行に結晶が成長することによって、ａ
軸およびｃ軸の各方向が、ある程度揃えられる。
するとき、溝に平行に結晶が成長することによって、ａ
軸およびｃ軸の各方向が、ある程度揃えられる。
［発明の効果］ このように、この発明によれば、多結晶の基板上であ
っても、ａ軸およびｂ軸の各方向をある程度揃えること
ができるので、ａ−ｂ面内を流れ得る電流を大きくする
ことができる。したがって、零磁場における臨界電流密
度Jcおよび磁場下における臨界電流密度Jc−Ｂの双方が
高い酸化物超電導薄膜を得ることができる。
っても、ａ軸およびｂ軸の各方向をある程度揃えること
ができるので、ａ−ｂ面内を流れ得る電流を大きくする
ことができる。したがって、零磁場における臨界電流密
度Jcおよび磁場下における臨界電流密度Jc−Ｂの双方が
高い酸化物超電導薄膜を得ることができる。
基板として長尺のものを用い、溝をこのような基板の
長手方向に延びるように形成したとき、優れた超電導特
性を有する、酸化物超電導薄膜が長尺の基板上に形成さ
れた酸化物超電導線材を得ることができる。
長手方向に延びるように形成したとき、優れた超電導特
性を有する、酸化物超電導薄膜が長尺の基板上に形成さ
れた酸化物超電導線材を得ることができる。
また、溝は、できるだけ狭い幅で密に形成されること
が好ましく、そのため、複数の溝間の平均ピッチは、好
ましくは、10μｍ以下に選ばれる。
が好ましく、そのため、複数の溝間の平均ピッチは、好
ましくは、10μｍ以下に選ばれる。
また、酸化物超電導薄膜を形成するのに用いられる気
相法としては、レーザアブレーション法によるものであ
ることが好ましい。レーザアブレーション法によれば、
ｃ軸配向を得やすいばかりでなく、より高速で成膜を行
なうことができる。しがって、たとえば酸化物超電導線
材のように、長尺の基板上に連続的に酸化物超電導薄膜
を形成しなければならない場合、能率的に酸化物超電導
薄膜の形成を行なうことができるので、有利である。
相法としては、レーザアブレーション法によるものであ
ることが好ましい。レーザアブレーション法によれば、
ｃ軸配向を得やすいばかりでなく、より高速で成膜を行
なうことができる。しがって、たとえば酸化物超電導線
材のように、長尺の基板上に連続的に酸化物超電導薄膜
を形成しなければならない場合、能率的に酸化物超電導
薄膜の形成を行なうことができるので、有利である。
溝を、フォトリソグラフィまたはビーム照射によって
形成すると、溝の底部において鋭い内角を形成すること
ができる。このような鋭い内角は、酸化物超電導薄膜の
結晶成長において、ａ軸およびｂ軸の各方向を揃えるこ
とを、より促進する。
形成すると、溝の底部において鋭い内角を形成すること
ができる。このような鋭い内角は、酸化物超電導薄膜の
結晶成長において、ａ軸およびｂ軸の各方向を揃えるこ
とを、より促進する。
［実施例］ この発明の実施例に基づき、レーザアブレーション法
により、酸化物超電導薄膜を製造した場合について説明
する。
により、酸化物超電導薄膜を製造した場合について説明
する。
実験例１ 粒径0.1μｍのYSZ（イットリア安定化ジルコニア;Y:6
％）基板上に、レーザアブレーション法により、Y1Ba2C
u3OＹ−δの酸化物超電導薄膜を成膜した。成膜条件
は、以下のとおりである。
％）基板上に、レーザアブレーション法により、Y1Ba2C
u3OＹ−δの酸化物超電導薄膜を成膜した。成膜条件
は、以下のとおりである。
レーザ:KrF（248nm） エネルギ密度:2.3J/cm2 繰返し周波数:5Hz 酸素圧力:300mTorr 基板温度:750℃ ターゲット・基板間距離:45mm 成膜速度:33Å／分 レーザ光入射角:45度 上述の成膜条件で、４時間の成膜を行なった。得られ
た酸化物超電導薄膜は、零磁場において、3400A/cm2の
臨界電流密度を示した。
た酸化物超電導薄膜は、零磁場において、3400A/cm2の
臨界電流密度を示した。
一方、同じ基板に、ダイヤモンドカッターにて、幅10
〜100μｍ、深さ10〜100μｍの溝を溝間の平均ピッチ10
0μｍで形成したものを基板として使用して、同じ成膜
条件で、酸化物超電導薄膜の成膜を行なったところ、零
磁場において、15000A/cm2の臨界電流密度が得られた。
〜100μｍ、深さ10〜100μｍの溝を溝間の平均ピッチ10
0μｍで形成したものを基板として使用して、同じ成膜
条件で、酸化物超電導薄膜の成膜を行なったところ、零
磁場において、15000A/cm2の臨界電流密度が得られた。
実験例２ フォトリソグラフィまたはビーム照射によって種々の
寸法または方向の溝を形成した長尺の基板を用いた。成
膜条件は、上記実験例１と同様である。このような基板
上に形成された酸化物超電導薄膜の零磁場における臨界
電流密度Jcは、以下の表に示すとおりであった。
寸法または方向の溝を形成した長尺の基板を用いた。成
膜条件は、上記実験例１と同様である。このような基板
上に形成された酸化物超電導薄膜の零磁場における臨界
電流密度Jcは、以下の表に示すとおりであった。
このように、この発明に従って、溝を形成した基板を
用いた場合に、高い臨界電流密度が得られたのは、次の
ような理由に基づくものと考えられる。
用いた場合に、高い臨界電流密度が得られたのは、次の
ような理由に基づくものと考えられる。
第１図には、この発明に従って、基板11上に形成され
た酸化物超電導薄膜12の結晶粒13の成長状態がモデル的
に拡大断面図で示されている。第２図は、第１図の線II
−IIに沿う断面図である。
た酸化物超電導薄膜12の結晶粒13の成長状態がモデル的
に拡大断面図で示されている。第２図は、第１図の線II
−IIに沿う断面図である。
基板11の、酸化物超電導薄膜12が形成される面には、
同一方向に複数の溝14が筋状に形成されている。このよ
うな溝14は、基板11の表面にナイフエッジにより傷をつ
けることによって形成されることもできるが、フォトリ
ソグラフィまたはビーム照射によって形成すると、溝14
の底部の内角部分15がより鋭く形成されることができ
る。
同一方向に複数の溝14が筋状に形成されている。このよ
うな溝14は、基板11の表面にナイフエッジにより傷をつ
けることによって形成されることもできるが、フォトリ
ソグラフィまたはビーム照射によって形成すると、溝14
の底部の内角部分15がより鋭く形成されることができ
る。
このような基板11上に酸化物超電導薄膜12が形成され
ると、まず、結晶成長の初期の段階において、結晶粒13
が溝14に規制されることにより、結晶粒13は、溝14に対
して整列した状態で成長するように矯正される。したが
って、ａ軸およびｂ軸の各方向は、第４図に示すような
理想的な結晶格子の場合にほぼ近づく。したがって、以
後の結晶成長においても、この初期の結晶粒13の状態に
従って、結晶粒13が成長していくので、酸化物超電導薄
膜12は、ａ−ｂ面内において優れた結晶配向性を与える
ことができる。そのため、ａ−ｂ面内を流れる電流を大
きくすることができ、前述したように、臨界電流密度を
高めることができたものと考えられる。
ると、まず、結晶成長の初期の段階において、結晶粒13
が溝14に規制されることにより、結晶粒13は、溝14に対
して整列した状態で成長するように矯正される。したが
って、ａ軸およびｂ軸の各方向は、第４図に示すような
理想的な結晶格子の場合にほぼ近づく。したがって、以
後の結晶成長においても、この初期の結晶粒13の状態に
従って、結晶粒13が成長していくので、酸化物超電導薄
膜12は、ａ−ｂ面内において優れた結晶配向性を与える
ことができる。そのため、ａ−ｂ面内を流れる電流を大
きくすることができ、前述したように、臨界電流密度を
高めることができたものと考えられる。
第１図は、この発明に従って、基板11上に形成された酸
化物超電導薄膜12の結晶粒13の成長状態をモデル的に示
す拡大断面図である。第２図は、第１図の線II−IIに沿
う断面図である。 第３図は、基板１上に形成された酸化物超電導薄膜２の
結晶格子を図解的に示す断面図である。第４図は、第３
図に示した酸化物超電導薄膜２の結晶格子を上から示す
図である。第５図は、第４図に相当する図であって、ａ
−ｂ面内において、ａ軸およびｂ軸が不揃いになった場
合の一典型例を示している。 図において、11は基板、12は酸化物超電導薄膜、13は結
晶粒、14は溝である。
化物超電導薄膜12の結晶粒13の成長状態をモデル的に示
す拡大断面図である。第２図は、第１図の線II−IIに沿
う断面図である。 第３図は、基板１上に形成された酸化物超電導薄膜２の
結晶格子を図解的に示す断面図である。第４図は、第３
図に示した酸化物超電導薄膜２の結晶格子を上から示す
図である。第５図は、第４図に相当する図であって、ａ
−ｂ面内において、ａ軸およびｂ軸が不揃いになった場
合の一典型例を示している。 図において、11は基板、12は酸化物超電導薄膜、13は結
晶粒、14は溝である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 憲器 大阪府大阪市此花区島屋１丁目１番３号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 佐藤 謙一 大阪府大阪市此花区島屋１丁目１番３号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (56)参考文献 特開 平２−92806（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−211679（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−230611（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C01G 1/00 - 57/00 H01L 39/00 - 39/24 H01B 12/00
Claims (5)
- 【請求項１】気相法により基板上に酸化物超電導薄膜を
形成する酸化物超電導薄膜の製造方法において、 前記基板として、前記酸化物超電導薄膜が形成されるべ
き基板面に同一方向の複数の溝が形成された多結晶基板
を準備し、 前記同一方向の複数の溝を結晶配向性制御手段として利
用しながら、前記基板面上に前記気相法によって前記酸
化物超電導薄膜を成長させ、 こうして成長させられる前記酸化物超電導薄膜に含まれ
る結晶のｃ軸が前記基板面に垂直に配向させられるとと
もに、ａ軸またはｂ軸が前記溝の方向に配向させられる
ことを特徴とする、酸化物超電導薄膜の製造方法。 - 【請求項２】前記基板として、長尺のものが用いられ、
前記溝は、前記基板の長手方向に延びるように形成され
る、請求項１に記載の酸化物超電導薄膜の製造方法。 - 【請求項３】前記複数の溝間の平均ピッチは、10μｍ以
下に選ばれる、請求項１または２に記載の酸化物超電導
薄膜の製造方法。 - 【請求項４】前記気相法は、レーザアブレーション法で
ある、請求項１ないし３のいずれかの項に記載の酸化物
超電導薄膜の製造方法。 - 【請求項５】前記溝は、フォトリソグラフィまたはビー
ム照射によって形成される、請求項１ないし４のいずれ
かの項に記載の酸化物超電導薄膜の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2083192A JP2853250B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
| CA002038601A CA2038601C (en) | 1990-03-29 | 1991-03-19 | Method of preparing oxide superconducting thin film |
| EP91105090A EP0449317B1 (en) | 1990-03-29 | 1991-03-28 | Method of preparing oxide superconducting thin film |
| DE69108430T DE69108430T2 (de) | 1990-03-29 | 1991-03-28 | Verfahren zur Herstellung einer dünnen Schicht aus supraleitendem Oxyd. |
| US07/677,700 US5130296A (en) | 1990-03-29 | 1991-03-29 | Method of preparing an oxide superconducting thin film on a substrate with a plurality of grooves |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2083192A JP2853250B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03279203A JPH03279203A (ja) | 1991-12-10 |
| JP2853250B2 true JP2853250B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=13795463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2083192A Expired - Lifetime JP2853250B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5130296A (ja) |
| EP (1) | EP0449317B1 (ja) |
| JP (1) | JP2853250B2 (ja) |
| CA (1) | CA2038601C (ja) |
| DE (1) | DE69108430T2 (ja) |
Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
| US5250319A (en) * | 1990-01-24 | 1993-10-05 | Fujitsu Limited | Process for preparation of electroconductive polymeric material provided within grooves |
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