JPH0782078A - 希土類系酸化物超電導体単結晶膜及びその製造方法 - Google Patents
希土類系酸化物超電導体単結晶膜及びその製造方法Info
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- JPH0782078A JPH0782078A JP5231707A JP23170793A JPH0782078A JP H0782078 A JPH0782078 A JP H0782078A JP 5231707 A JP5231707 A JP 5231707A JP 23170793 A JP23170793 A JP 23170793A JP H0782078 A JPH0782078 A JP H0782078A
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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
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 結晶性に優れ、且つその厚みが比較的大き
な希土類系酸化物超電導体の単結晶膜及びその製造方法
を提供する。 【構成】 ＲＥＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-Xの組成を有し、こ
のＲＥＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-X結晶のｃ軸が基板面に垂直に
配向し、且つａ及びｂ軸が基板面と平行な方向に配向し
た多結晶質中間層を、基板上に形成する。この中間層付
きの基板を用い、液相からＲＥＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-Xを析
出させ、単結晶膜を得る。膜厚が約０．５〜５００μｍ
のＲＥＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-X単結晶膜である。
な希土類系酸化物超電導体の単結晶膜及びその製造方法
を提供する。 【構成】 ＲＥＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-Xの組成を有し、こ
のＲＥＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-X結晶のｃ軸が基板面に垂直に
配向し、且つａ及びｂ軸が基板面と平行な方向に配向し
た多結晶質中間層を、基板上に形成する。この中間層付
きの基板を用い、液相からＲＥＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-Xを析
出させ、単結晶膜を得る。膜厚が約０．５〜５００μｍ
のＲＥＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-X単結晶膜である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、希土類系酸化物超電導
体単結晶膜の製造方法に係り、更に詳細には、膜厚が
０．５μｍ以上の比較的厚い単結晶膜及びその製造方法
に関する。
体単結晶膜の製造方法に係り、更に詳細には、膜厚が
０．５μｍ以上の比較的厚い単結晶膜及びその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸化物超電導体は、臨界温度以下では電
気抵抗を発生することなく電流を流せるという性質を有
する。実用化の観点では、臨界電流密度を向上させるこ
とが必要であり、活発な研究が行われている。そして、
臨界電流密度の向上のためには、酸化物超電導体中に存
在する粒界の除去、結晶性及び配向性の向上が必要であ
ることが知られている。
気抵抗を発生することなく電流を流せるという性質を有
する。実用化の観点では、臨界電流密度を向上させるこ
とが必要であり、活発な研究が行われている。そして、
臨界電流密度の向上のためには、酸化物超電導体中に存
在する粒界の除去、結晶性及び配向性の向上が必要であ
ることが知られている。
【０００３】従来、スパッタ法、ＭＢＥ（分子線エピタ
キシー）法により、酸化物超電導体の配向性を向上させ
た例が知られているが、この方法で作成した超電導体膜
の厚みは０．５μｍ以下であり、成膜速度が遅いため、
更に厚い膜を形成させるには長時間成膜を行うことが必
要である。また、成膜時における酸化物超電導体の組成
が変化し易いことや、装置が複雑で大型になるという欠
点があった。
キシー）法により、酸化物超電導体の配向性を向上させ
た例が知られているが、この方法で作成した超電導体膜
の厚みは０．５μｍ以下であり、成膜速度が遅いため、
更に厚い膜を形成させるには長時間成膜を行うことが必
要である。また、成膜時における酸化物超電導体の組成
が変化し易いことや、装置が複雑で大型になるという欠
点があった。
【０００４】 一方、酸化物超電導体の単結晶を融液か
ら析出させる方法としては、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xの単結
晶を融液から連続結晶引き上げ法で作製する方法が知ら
れている（Y.Yamada et al,Advances in Superconducti
vity V(1993,Springer-Verlag)p.561）。この際、種結
晶としては、溶融凝固法で作製したＳｍＢａ2Ｃｕ3Ｏ
7-xのバルク体が用いられている。
ら析出させる方法としては、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xの単結
晶を融液から連続結晶引き上げ法で作製する方法が知ら
れている（Y.Yamada et al,Advances in Superconducti
vity V(1993,Springer-Verlag)p.561）。この際、種結
晶としては、溶融凝固法で作製したＳｍＢａ2Ｃｕ3Ｏ
7-xのバルク体が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、酸化物
超電導体をエレクトロニクスデバイス、又は線材等に応
用する場合には、超電導性だけでなく、結晶性も重要な
要因である。更に、数μｍ以上の膜厚が必要になるが、
上記従来の技術では、結晶性が良好で、比較的厚い単結
晶膜を形成することが困難であるという課題があった。
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、結晶性に
優れ、且つその厚みが比較的大きな希土類系酸化物超電
導体の単結晶膜及びその製造方法を提供することにあ
る。
超電導体をエレクトロニクスデバイス、又は線材等に応
用する場合には、超電導性だけでなく、結晶性も重要な
要因である。更に、数μｍ以上の膜厚が必要になるが、
上記従来の技術では、結晶性が良好で、比較的厚い単結
晶膜を形成することが困難であるという課題があった。
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、結晶性に
優れ、且つその厚みが比較的大きな希土類系酸化物超電
導体の単結晶膜及びその製造方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、特定の中間層を有する基
板を用い、液相エピタキシー作用を利用することによ
り、上記課題が解決できることを見出し本発明を完成す
るに至った。
解決すべく鋭意研究した結果、特定の中間層を有する基
板を用い、液相エピタキシー作用を利用することによ
り、上記課題が解決できることを見出し本発明を完成す
るに至った。
【０００７】従って、本発明の希土類系酸化物超電導体
単結晶膜の製造方法は、次式 ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x （式中のＲＥは、Ｙ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，
Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｙｂのうちの少なくとも１
種、Ｘは、０〜１を示す。）で表される希土類系酸化物
超電導体の単結晶膜を製造するに当たり、上記ＲＥＢａ
2Ｃｕ3Ｏ7-xの組成を有し、このＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x結
晶の結晶軸の一つが基板面に垂直に配向し、且つ他の２
つの結晶軸が基板面内において面内配向した多結晶中間
層、を有する基板を用い、上記単結晶膜を、ＲＥ、Ｂ
ａ、Ｃｕ及びＯ成分を含有する融液から上記基板上に析
出させ成膜することを特徴とする。また、本発明の希土
類系酸化物超電導体の単結晶膜は、上記製造方法により
得られる希土類系酸化物超電導体単結晶膜であって、そ
の膜厚が０．５〜５００μｍであることを特徴とする。
単結晶膜の製造方法は、次式 ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x （式中のＲＥは、Ｙ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，
Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｙｂのうちの少なくとも１
種、Ｘは、０〜１を示す。）で表される希土類系酸化物
超電導体の単結晶膜を製造するに当たり、上記ＲＥＢａ
2Ｃｕ3Ｏ7-xの組成を有し、このＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x結
晶の結晶軸の一つが基板面に垂直に配向し、且つ他の２
つの結晶軸が基板面内において面内配向した多結晶中間
層、を有する基板を用い、上記単結晶膜を、ＲＥ、Ｂ
ａ、Ｃｕ及びＯ成分を含有する融液から上記基板上に析
出させ成膜することを特徴とする。また、本発明の希土
類系酸化物超電導体の単結晶膜は、上記製造方法により
得られる希土類系酸化物超電導体単結晶膜であって、そ
の膜厚が０．５〜５００μｍであることを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明においては、特定の中間層を有する基板
を用いることにしたため、結晶性に優れ、且つその厚み
が比較的大きい希土類系酸化物超電導体の単結晶膜を得
ることができる。かかる単結晶膜は、その厚みが０．５
〜５００μｍ程度であり、エレクトロニクスデバイスや
線材等に容易に応用することができる。
を用いることにしたため、結晶性に優れ、且つその厚み
が比較的大きい希土類系酸化物超電導体の単結晶膜を得
ることができる。かかる単結晶膜は、その厚みが０．５
〜５００μｍ程度であり、エレクトロニクスデバイスや
線材等に容易に応用することができる。
【０００９】以下、本発明の単結晶膜の製造方法につい
て詳細に説明する。本発明の製造方法においては、特定
の中間層を有する基板を用いる。この基板自体は、特に
限定されるものではなく、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3、Ｌａ
ＡｌＯ3及びＮｄＧａＯ3等の単結晶基板、並びにＹＳＺ
等の多結晶基板を例示できる。また、このような基板に
白金、マグネシア及びアルミナ製等のホルダーを連結し
た状態で、基板を、以下に説明する融液に浸漬し、単結
晶膜の製造を行うのが好ましい。
て詳細に説明する。本発明の製造方法においては、特定
の中間層を有する基板を用いる。この基板自体は、特に
限定されるものではなく、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3、Ｌａ
ＡｌＯ3及びＮｄＧａＯ3等の単結晶基板、並びにＹＳＺ
等の多結晶基板を例示できる。また、このような基板に
白金、マグネシア及びアルミナ製等のホルダーを連結し
た状態で、基板を、以下に説明する融液に浸漬し、単結
晶膜の製造を行うのが好ましい。
【００１０】次に、基板上に形成する上記中間層は、通
常、製造せんとする単結晶膜の組成であるＲＥＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏ7-xの組成を有する薄膜であるが、所要に応じて、
単結晶膜と中間層とにおけるＲＥは異ならせることがで
きる。また、この中間層は単結晶膜である必要はなく、
多結晶質で十分である。この中間層の形成方法は、特に
限定されるものではなく、スパッタ法、プラズマ蒸着
法、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、レーザーアブレーション
法及びＭＯＤ法等の公知の方法を例示できる。
常、製造せんとする単結晶膜の組成であるＲＥＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏ7-xの組成を有する薄膜であるが、所要に応じて、
単結晶膜と中間層とにおけるＲＥは異ならせることがで
きる。また、この中間層は単結晶膜である必要はなく、
多結晶質で十分である。この中間層の形成方法は、特に
限定されるものではなく、スパッタ法、プラズマ蒸着
法、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、レーザーアブレーション
法及びＭＯＤ法等の公知の方法を例示できる。
【００１１】この中間層は所定の配向性を有し、この配
向性がＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x単結晶膜を製造する上で重
要な要因となる。具体的には、この中間層を構成するＲ
ＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x結晶粒の結晶軸の１つが基板面に垂
直に配向し、且つ、他の２つの結晶軸が、基板面内にお
いて面内配向していることが必要である。ここで、「結
晶軸が、基板面内において面内配向する」とは、中間層
の結晶粒が形成する平面のうち、基板面（表面）と平行
な平面を考えたとき、当該平面内に存在する結晶粒の結
晶軸が基板面内の任意の方向に対し一定の角度をなす状
態で、結晶粒が配置していることをいうものとする。
向性がＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x単結晶膜を製造する上で重
要な要因となる。具体的には、この中間層を構成するＲ
ＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x結晶粒の結晶軸の１つが基板面に垂
直に配向し、且つ、他の２つの結晶軸が、基板面内にお
いて面内配向していることが必要である。ここで、「結
晶軸が、基板面内において面内配向する」とは、中間層
の結晶粒が形成する平面のうち、基板面（表面）と平行
な平面を考えたとき、当該平面内に存在する結晶粒の結
晶軸が基板面内の任意の方向に対し一定の角度をなす状
態で、結晶粒が配置していることをいうものとする。
【００１２】また、上記中間層の配向の態様としては、
ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x結晶粒の結晶軸の１つが基板面に
垂直に配向し、且つ、他の２つの結晶軸が、基板面内に
おいて４５°又は９０°の整数倍で表される方向に面内
配向しているのが好ましい。なお、この面内配向におい
て、上記他の２つの結晶軸のち、いずれか一方の結晶軸
の配向方向が定まれば、他方の結晶軸の配向方向はＲＥ
Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7-xの結晶系から一義的に定まるものであ
る。更に、ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x結晶粒のｃ軸が基板面
に垂直に配向し、且つ、ａ及びｂ軸が、基板面内におい
て４５°又は９０°の整数倍で表される方向に面内配向
しているのが一層好ましい。
ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x結晶粒の結晶軸の１つが基板面に
垂直に配向し、且つ、他の２つの結晶軸が、基板面内に
おいて４５°又は９０°の整数倍で表される方向に面内
配向しているのが好ましい。なお、この面内配向におい
て、上記他の２つの結晶軸のち、いずれか一方の結晶軸
の配向方向が定まれば、他方の結晶軸の配向方向はＲＥ
Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7-xの結晶系から一義的に定まるものであ
る。更に、ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x結晶粒のｃ軸が基板面
に垂直に配向し、且つ、ａ及びｂ軸が、基板面内におい
て４５°又は９０°の整数倍で表される方向に面内配向
しているのが一層好ましい。
【００１３】また、この中間層には、エレクトロニクス
デバイス等に適用できるパターンを設けることができ、
このパターンは、中間層を基板表面上の一部に所望形状
で設けたり（凸設）、中間層を基板表面上の全面に形成
した後、この中間層を部分的且つ所望形状で除去する
（凹設）ことにより設けることができる。なお、上述の
如き中間層が存在しない場合には、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ
3単結晶基板上に所望のＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x単結晶膜を
形成することはできない。
デバイス等に適用できるパターンを設けることができ、
このパターンは、中間層を基板表面上の一部に所望形状
で設けたり（凸設）、中間層を基板表面上の全面に形成
した後、この中間層を部分的且つ所望形状で除去する
（凹設）ことにより設けることができる。なお、上述の
如き中間層が存在しない場合には、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ
3単結晶基板上に所望のＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x単結晶膜を
形成することはできない。
【００１４】本発明の製造方法においては、上記中間層
を有する基板を、ＲＥ、Ｂａ、Ｃｕ及びＯ成分を含有す
る融液に接触させて、基板上にＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x単
結晶を析出させ、所望のＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x単結晶膜
を成膜する。ここで、使用する融液は、ＲＥ：Ｂａ：Ｃ
ｕ＝１〜１０：２０〜５０：５０〜８０（モル比）の組
成を有する。この融液は、原料粉末を上記組成に調整し
てルツボに充填し、加熱して融解させることにより得る
ことができる。この融解の際、原料粉末は完全には融解
しなくてもよく、その一部及び／又は反応生成物がルツ
ボ底に残存していてもよい。また、加熱温度は使用する
ＲＥの種類によって適宜変更することができるが、代表
的に約９００〜１１００℃である。なお、使用するルツ
ボの材質としては、アルミナ、マグネシア、イットリア
及び白金等を例示できる。
を有する基板を、ＲＥ、Ｂａ、Ｃｕ及びＯ成分を含有す
る融液に接触させて、基板上にＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x単
結晶を析出させ、所望のＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x単結晶膜
を成膜する。ここで、使用する融液は、ＲＥ：Ｂａ：Ｃ
ｕ＝１〜１０：２０〜５０：５０〜８０（モル比）の組
成を有する。この融液は、原料粉末を上記組成に調整し
てルツボに充填し、加熱して融解させることにより得る
ことができる。この融解の際、原料粉末は完全には融解
しなくてもよく、その一部及び／又は反応生成物がルツ
ボ底に残存していてもよい。また、加熱温度は使用する
ＲＥの種類によって適宜変更することができるが、代表
的に約９００〜１１００℃である。なお、使用するルツ
ボの材質としては、アルミナ、マグネシア、イットリア
及び白金等を例示できる。
【００１５】単結晶膜を成膜する際の融液の温度は、Ｒ
Ｅの種類、成膜空間の雰囲気等により異なるが、代表的
に、雰囲気が大気であり、ＲＥがＹの場合には、９８０
〜１００５℃に制御するのが好ましい。また、基板と融
液とを接触させる時間を変化させることにより、得られ
る単結晶膜の厚みを制御することができる。代表的に、
成膜速度は数μｍ／ｍｉｎである。膜厚は０．５〜５０
０μｍとするのがよいが、デバイス等に適用する場合に
は１〜２００μｍとするのが好ましい。０．５μｍ未満
では膜厚の制御が困難であり、５００μｍを超えるとク
ラックや膜の剥離が発生し易くなるので好ましくない。
更に、上記接触に際し、基板を回転させてもよく、この
場合、基板の回転数は適宜変更できるが、５０〜３５０
ｒｐｍとするのが好ましい。なお、上述の如く、基板と
融液とを接触させた状態で回転させず又は回転させなが
ら、或いは回転と停止とを断続的に繰り返しながら、基
板を引き上げつつＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x単結晶膜を成膜
してもよい。
Ｅの種類、成膜空間の雰囲気等により異なるが、代表的
に、雰囲気が大気であり、ＲＥがＹの場合には、９８０
〜１００５℃に制御するのが好ましい。また、基板と融
液とを接触させる時間を変化させることにより、得られ
る単結晶膜の厚みを制御することができる。代表的に、
成膜速度は数μｍ／ｍｉｎである。膜厚は０．５〜５０
０μｍとするのがよいが、デバイス等に適用する場合に
は１〜２００μｍとするのが好ましい。０．５μｍ未満
では膜厚の制御が困難であり、５００μｍを超えるとク
ラックや膜の剥離が発生し易くなるので好ましくない。
更に、上記接触に際し、基板を回転させてもよく、この
場合、基板の回転数は適宜変更できるが、５０〜３５０
ｒｐｍとするのが好ましい。なお、上述の如く、基板と
融液とを接触させた状態で回転させず又は回転させなが
ら、或いは回転と停止とを断続的に繰り返しながら、基
板を引き上げつつＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x単結晶膜を成膜
してもよい。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。 （実施例１）単結晶膜の作製は、ルツボ加熱用の電気炉
と、基板を回転及び上下動させることのできる駆動部と
を組み合わせた装置で行った。イットリア焼結体製のル
ツボに原料粉末を充填し１０２０℃に加熱して溶融さ
せ、融液を作成した。原料粉末としては、各酸化物を
Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ＝５：３５：６０（モル比）となるよう
に混合し、８００℃で１０時間仮焼したものを用いた。
次いで、基板を融液に接触させ単結晶膜を育成させた。
雰囲気は大気とし、基板は１２０ｒｐｍで回転させた。
成膜時間は１５分とした。成膜時における融液の温度
（液相温度）は、１０００℃に制御した。
するが、本発明はこれに限定されるものではない。 （実施例１）単結晶膜の作製は、ルツボ加熱用の電気炉
と、基板を回転及び上下動させることのできる駆動部と
を組み合わせた装置で行った。イットリア焼結体製のル
ツボに原料粉末を充填し１０２０℃に加熱して溶融さ
せ、融液を作成した。原料粉末としては、各酸化物を
Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ＝５：３５：６０（モル比）となるよう
に混合し、８００℃で１０時間仮焼したものを用いた。
次いで、基板を融液に接触させ単結晶膜を育成させた。
雰囲気は大気とし、基板は１２０ｒｐｍで回転させた。
成膜時間は１５分とした。成膜時における融液の温度
（液相温度）は、１０００℃に制御した。
【００１７】基板としては、ＭｇＯ（１００），ＳｒＴ
ｉＯ3（１００），ＬａＡｌＯ3（１００），ＮｄＧａＯ
3（１１０），ＬａＧａＯ3（１１０）の１０×１０×
０．５ｍｍの単結晶基板にＭＯＣＶＤ法によりＹＢａ2
Ｃｕ3Ｏ7-xを中間層として形成させたものを用いた。こ
のＭＯＣＶＤ法では、Ｙ，Ｂａ，Ｃｕのβジケトン錯体
を原料とし、圧力３ｔｏｒｒ、基板温度７００℃でＹＢ
ａ2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層を形成した。この中間層の膜厚は
０．４〜０．５μｍ、組成はＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝０．９〜
１．１：１．９〜２．１：２．８〜３．４であった。Ｘ
線回折により分析すると、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層は
基板表面の垂直方向にｃ軸配向し、且つａ又はｂ軸が９
０°方向に面内配向していた。なお、４５°方向の面内
配向も若干観察された。
ｉＯ3（１００），ＬａＡｌＯ3（１００），ＮｄＧａＯ
3（１１０），ＬａＧａＯ3（１１０）の１０×１０×
０．５ｍｍの単結晶基板にＭＯＣＶＤ法によりＹＢａ2
Ｃｕ3Ｏ7-xを中間層として形成させたものを用いた。こ
のＭＯＣＶＤ法では、Ｙ，Ｂａ，Ｃｕのβジケトン錯体
を原料とし、圧力３ｔｏｒｒ、基板温度７００℃でＹＢ
ａ2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層を形成した。この中間層の膜厚は
０．４〜０．５μｍ、組成はＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝０．９〜
１．１：１．９〜２．１：２．８〜３．４であった。Ｘ
線回折により分析すると、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層は
基板表面の垂直方向にｃ軸配向し、且つａ又はｂ軸が９
０°方向に面内配向していた。なお、４５°方向の面内
配向も若干観察された。
【００１８】ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層を有する上記の
基板、即ち、上記ＭｇＯ（１００），ＳｒＴｉＯ３（１
００），ＬａＡｌＯ3（１００），ＮｄＧａＯ3（１１
０），ＬａＧａＯ3（１１０）の各基板においては、融
液からＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x膜の析出が認められた。元素
分析の結果、組成比はＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３で、
Ｘ線回折の結果からｃ軸配向していることが認められ
た。また、断面の観察より膜厚は、３０μｍで緻密であ
った。図１に、得られたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x膜のＸ線背
面ラウエ写真を示す。スポット（ラウエ斑点）が、ＹＢ
ａ2Ｃｕ3Ｏ7-x単結晶の対称性に合致して現われている
ことから、融液から成膜した膜は単結晶であることが分
かった。この単結晶膜を５００℃、４０時間の酸素中で
アニールすることにより得られた単結晶膜のＴｃは、８
０〜８５Ｋを示した。
基板、即ち、上記ＭｇＯ（１００），ＳｒＴｉＯ３（１
００），ＬａＡｌＯ3（１００），ＮｄＧａＯ3（１１
０），ＬａＧａＯ3（１１０）の各基板においては、融
液からＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x膜の析出が認められた。元素
分析の結果、組成比はＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３で、
Ｘ線回折の結果からｃ軸配向していることが認められ
た。また、断面の観察より膜厚は、３０μｍで緻密であ
った。図１に、得られたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x膜のＸ線背
面ラウエ写真を示す。スポット（ラウエ斑点）が、ＹＢ
ａ2Ｃｕ3Ｏ7-x単結晶の対称性に合致して現われている
ことから、融液から成膜した膜は単結晶であることが分
かった。この単結晶膜を５００℃、４０時間の酸素中で
アニールすることにより得られた単結晶膜のＴｃは、８
０〜８５Ｋを示した。
【００１９】（比較例１）ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層を
有するＭｇＯ（１００），ＳｒＴｉＯ3（１００），Ｌ
ａＡｌＯ3（１００）の１０×１０×０．５ｍｍの基板
を作製した。これら基板のＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層
は、基板温度６００℃のＭＯＣＶＤ法で形成した。Ｘ線
回折によると、このＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層は非常に
弱いｃ軸配向性しか有さず、基板面内においてはａ及び
ｂ軸の方向はランダムであり面内配向はしていなかっ
た。
有するＭｇＯ（１００），ＳｒＴｉＯ3（１００），Ｌ
ａＡｌＯ3（１００）の１０×１０×０．５ｍｍの基板
を作製した。これら基板のＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層
は、基板温度６００℃のＭＯＣＶＤ法で形成した。Ｘ線
回折によると、このＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層は非常に
弱いｃ軸配向性しか有さず、基板面内においてはａ及び
ｂ軸の方向はランダムであり面内配向はしていなかっ
た。
【００２０】これら基板を用い、実施例１と同様に融液
からＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xを成膜したところ、ＹＢａ2Ｃｕ
3Ｏ7-x単結晶膜は析出しなかった。また、ＹＢａ2Ｃｕ3
Ｏ7-x中間層を有しないＭｇＯ（１００），ＬａＡｌＯ3
（１００）の１０×１０×０．５ｍｍの基板を用いて実
施例１と同様に融液からＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xを成膜した
場合も、単結晶膜は成膜せず、Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ組成の第
２相が析出した。
からＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xを成膜したところ、ＹＢａ2Ｃｕ
3Ｏ7-x単結晶膜は析出しなかった。また、ＹＢａ2Ｃｕ3
Ｏ7-x中間層を有しないＭｇＯ（１００），ＬａＡｌＯ3
（１００）の１０×１０×０．５ｍｍの基板を用いて実
施例１と同様に融液からＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xを成膜した
場合も、単結晶膜は成膜せず、Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ組成の第
２相が析出した。
【００２１】（実施例２）ＳｒＴｉＯ3（１００）基板
上にＭＯＤ（metal-organic deposition）法によって中
間層を形成させた。このＭＯＤ法では、Ｙ，Ｂａ，Ｃｕ
のナフテン酸塩のトルエン溶液をＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：
２：３．１となるように混合し、これを基板上に５００
０ｒｐｍのスピンコートによって塗布し大気中５００℃
で加熱した。スピンコートによる塗布と加熱を５回繰り
返した後、基板を酸素分圧３×１０-4ａｔｍ中（全圧１
ａｔｍ）７９０℃で５時間加熱し、０．５μｍ膜厚を有
し、ｃ軸配向した中間層を有する基板を作製した。Ｘ線
回折によると、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層はｃ軸配向
し、またａ又はｂ軸は９０°方向に面内配向していた。
この基板を用い、実施例１と同様に融液から単結晶膜を
成膜した。成膜時間５分で膜厚８μｍの単結晶膜が得ら
れた。５００℃、４０時間の酸素中アニールにより得ら
れた単結晶膜のＴｃは８４Ｋを示した。
上にＭＯＤ（metal-organic deposition）法によって中
間層を形成させた。このＭＯＤ法では、Ｙ，Ｂａ，Ｃｕ
のナフテン酸塩のトルエン溶液をＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：
２：３．１となるように混合し、これを基板上に５００
０ｒｐｍのスピンコートによって塗布し大気中５００℃
で加熱した。スピンコートによる塗布と加熱を５回繰り
返した後、基板を酸素分圧３×１０-4ａｔｍ中（全圧１
ａｔｍ）７９０℃で５時間加熱し、０．５μｍ膜厚を有
し、ｃ軸配向した中間層を有する基板を作製した。Ｘ線
回折によると、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層はｃ軸配向
し、またａ又はｂ軸は９０°方向に面内配向していた。
この基板を用い、実施例１と同様に融液から単結晶膜を
成膜した。成膜時間５分で膜厚８μｍの単結晶膜が得ら
れた。５００℃、４０時間の酸素中アニールにより得ら
れた単結晶膜のＴｃは８４Ｋを示した。
【００２２】（比較例２）ＭｇＯ（１００）基板を用い
た以外は実施例２と同様に中間層を形成させた。但し、
Ｘ線回折によると、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層はｃ軸配
向していたが、ａ及びｂ軸の方向はランダムであり面内
配向はしていなかった。この基板に、実施例１と同様に
融液からＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xを成膜すると、ＹＢａ2Ｃｕ
3Ｏ7-x単結晶膜は成膜せず、多結晶のＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ
7-xとＢａ−Ｃｕ−Ｏ組成の第２相が析出した。
た以外は実施例２と同様に中間層を形成させた。但し、
Ｘ線回折によると、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層はｃ軸配
向していたが、ａ及びｂ軸の方向はランダムであり面内
配向はしていなかった。この基板に、実施例１と同様に
融液からＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xを成膜すると、ＹＢａ2Ｃｕ
3Ｏ7-x単結晶膜は成膜せず、多結晶のＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ
7-xとＢａ−Ｃｕ−Ｏ組成の第２相が析出した。
【００２３】（実施例３）実施例１と同様の操作を行
い、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層を有するＭｇＯ基板をＭ
ＯＣＶＤ法によって作製した。Ｘ線回折によるとＹＢａ
2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層はｃ軸配向し、また９０°方向に面
内配向していた。この中間層の膜厚は、０．３μｍであ
った。得られた基板をエッチング処理し、ＹＢａ2Ｃｕ3
Ｏ7-x中間層を２×８ｍｍの長方形となるように加工し
た。この基板を実施例１と同様に融液と接触させ、融液
からＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xを成膜させた。この結果、ＹＢ
ａ2Ｃｕ3Ｏ7-x膜は２×８ｍｍの長方形の上に析出し、
２ｍｍ×８ｍｍ×３０μｍのＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x単結晶
膜が形成された。一方、この長方形の外側にはＹＢａ2
Ｃｕ3Ｏ7-x単結晶膜が成長しなかった。この基板を５０
０℃，４０時間酸素中でアニールし、Ｔｃを測定したと
ころ長方形部分において８４Ｋを示した。
い、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層を有するＭｇＯ基板をＭ
ＯＣＶＤ法によって作製した。Ｘ線回折によるとＹＢａ
2Ｃｕ3Ｏ7-x中間層はｃ軸配向し、また９０°方向に面
内配向していた。この中間層の膜厚は、０．３μｍであ
った。得られた基板をエッチング処理し、ＹＢａ2Ｃｕ3
Ｏ7-x中間層を２×８ｍｍの長方形となるように加工し
た。この基板を実施例１と同様に融液と接触させ、融液
からＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xを成膜させた。この結果、ＹＢ
ａ2Ｃｕ3Ｏ7-x膜は２×８ｍｍの長方形の上に析出し、
２ｍｍ×８ｍｍ×３０μｍのＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x単結晶
膜が形成された。一方、この長方形の外側にはＹＢａ2
Ｃｕ3Ｏ7-x単結晶膜が成長しなかった。この基板を５０
０℃，４０時間酸素中でアニールし、Ｔｃを測定したと
ころ長方形部分において８４Ｋを示した。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特定の中間層を有する基板を用い、液相エピタキシー作
用を利用することとしたため、結晶性に優れ、且つその
厚みが比較的大きな希土類系酸化物超電導体の単結晶膜
及びその製造方法を提供することができる。即ち、本発
明によって、０．５〜１０μｍあるいは数１０μｍの膜
厚を有する酸化物超電導体の単結晶膜が容易に形成でき
る方法が提供される。また、本発明の単結晶膜は、エレ
クトロニクスデバイス用の基板として用いたり、超電導
線材として応用することができる。
特定の中間層を有する基板を用い、液相エピタキシー作
用を利用することとしたため、結晶性に優れ、且つその
厚みが比較的大きな希土類系酸化物超電導体の単結晶膜
及びその製造方法を提供することができる。即ち、本発
明によって、０．５〜１０μｍあるいは数１０μｍの膜
厚を有する酸化物超電導体の単結晶膜が容易に形成でき
る方法が提供される。また、本発明の単結晶膜は、エレ
クトロニクスデバイス用の基板として用いたり、超電導
線材として応用することができる。
【図１】融液から成膜したＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x単結晶
膜の背面反射ラウエ法によるＸ線写真である。
膜の背面反射ラウエ法によるＸ線写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000000044 旭硝子株式会社 東京都千代田区丸の内２丁目１番２号 (72)発明者 吉田 学 愛知県名古屋市熱田区六野二丁目４番１号 財団法人 国際超電導産業技術研究セン ター 超電導工学研究所 名古屋研究室内 (72)発明者 仲本 隆男 愛知県名古屋市熱田区六野二丁目４番１号 財団法人 国際超電導産業技術研究セン ター 超電導工学研究所 名古屋研究室内 (72)発明者 平林 泉 愛知県名古屋市熱田区六野二丁目４番１号 財団法人 国際超電導産業技術研究セン ター 超電導工学研究所 名古屋研究室内 (72)発明者 山田 容士 東京都江東区東雲一丁目10番13号 財団法 人 国際超電導産業技術研究センター 超 電導工学研究所内 (72)発明者 塩原 融 東京都江東区東雲一丁目10番13号 財団法 人 国際超電導産業技術研究センター 超 電導工学研究所内 (72)発明者 田中 昭二 東京都江東区東雲一丁目10番13号 財団法 人 国際超電導産業技術研究センター 超 電導工学研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 次式 ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x （式中のＲＥは、Ｙ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，
Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｙｂのうちの少なくとも１
種、Ｘは、０〜１を示す。）で表される希土類系酸化物
超電導体の単結晶膜を製造するに当たり、 上記ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xの組成を有し、このＲＥＢａ2
Ｃｕ3Ｏ7-x結晶の結晶軸の一つが基板面に垂直に配向
し、且つ他の２つの結晶軸が基板面内において面内配向
した多結晶中間層、を有する基板を用い、 上記単結晶膜を、ＲＥ、Ｂａ、Ｃｕ及びＯ成分を含有す
る融液から上記基板上に析出させ成膜することを特徴と
する希土類系酸化物超電導体単結晶膜の製造方法。 - 【請求項２】 上記融液の温度が９００〜１１００℃で
あることを特徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項３】 ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x結晶のｃ軸が基板
面に垂直に配向し、且つａ軸及びｂ軸が４５°又は９０
°の整数倍で表される方向に面内配向した多結晶中間層
を有する基板を用いることを特徴とする請求項１又は２
記載の製造方法。 - 【請求項４】 パターンが形成された中間層を有する基
板を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
つの項に記載の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の製造方法により得られる
希土類系酸化物超電導体単結晶膜であって、その膜厚が
０．５〜５００μｍであることを特徴とする超電導体単
結晶膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05231707A JP3135755B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 希土類系酸化物超電導体単結晶膜及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05231707A JP3135755B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 希土類系酸化物超電導体単結晶膜及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0782078A true JPH0782078A (ja) | 1995-03-28 |
| JP3135755B2 JP3135755B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=16927752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05231707A Expired - Fee Related JP3135755B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 希土類系酸化物超電導体単結晶膜及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3135755B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000063926A1 (fr) * | 1999-04-15 | 2000-10-26 | Fujikura Ltd. | Supraconducteur a oxyde, procede de fabrication correspondant et materiau de base pour supraconducteur a oxyde |
| WO2002015204A1 (fr) * | 2000-08-15 | 2002-02-21 | International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation | Article electroconducteur supraconducteur d'oxyde et procede de preparation associe |
| WO2002093590A1 (fr) * | 2001-05-15 | 2002-11-21 | International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation | Supraconducteur oxyde sous forme de ruban et son mode de fabrication |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP05231707A patent/JP3135755B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000063926A1 (fr) * | 1999-04-15 | 2000-10-26 | Fujikura Ltd. | Supraconducteur a oxyde, procede de fabrication correspondant et materiau de base pour supraconducteur a oxyde |
| US6743533B1 (en) | 1999-04-15 | 2004-06-01 | Fujikura Ltd. | Oxide superconductor, manufacturing method thereof, and base substrate therefor |
| WO2002015204A1 (fr) * | 2000-08-15 | 2002-02-21 | International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation | Article electroconducteur supraconducteur d'oxyde et procede de preparation associe |
| JP2002063815A (ja) * | 2000-08-15 | 2002-02-28 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導導体とその製造方法 |
| WO2002093590A1 (fr) * | 2001-05-15 | 2002-11-21 | International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation | Supraconducteur oxyde sous forme de ruban et son mode de fabrication |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3135755B2 (ja) | 2001-02-19 |
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