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JPH0292807A - 酸化物超電導体の製造方法 - Google Patents

酸化物超電導体の製造方法

Info

Publication number
JPH0292807A
JPH0292807A JP63242823A JP24282388A JPH0292807A JP H0292807 A JPH0292807 A JP H0292807A JP 63242823 A JP63242823 A JP 63242823A JP 24282388 A JP24282388 A JP 24282388A JP H0292807 A JPH0292807 A JP H0292807A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
oxide superconductor
substrate
slits
oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63242823A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsukasa Kono
河野 宰
Mikio Nakagawa
中川 三紀夫
Yasuhiro Iijima
康弘 飯島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP63242823A priority Critical patent/JPH0292807A/ja
Publication of JPH0292807A publication Critical patent/JPH0292807A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (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。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、基板の表面に酸化物超電導薄膜を積層形成し
てなり、ジョセフソン素子などの超電導回路、磁気シー
ルド材、電力輸送用等に使用される酸化物超電導体の製
造方法に関するものである。
「従来の技術」 最近に至り、常電導状態から超電導状態へ遷移する臨界
温度(Tc)が液体窒素温度を超える値を示す酸化物超
電導体が種々発見されている。この種の酸化物超電導体
は、一般式A −B −Cu−0(ただしAは、Y、S
c、La、Yb、Er、Eu、Ho、Dy等の周期律表
111a族元素の1種以上を示し、Bは、Mg。
Ca、Sr、Ba等の周期律表Ha族元素の1種以上を
示す。)で示される酸化物であり、液体ヘリウムで冷却
することが必要であった従来の合金系あるいは金属間化
合物系の超電導体と比較して格段に有利な冷却条件で使
用できることから、実用上極めて有望な超電導材料とし
て研究がなされている。
そして、このような酸化物超電導材料を用いて基板上に
超電導回路を形成するには、セラミックスあるいは金属
の基板の表面に、スパッタリング法などの薄膜形成手段
を用いて酸化物超電導材料からなる超電導薄膜を形成す
る。スパッタリング法などの薄膜形成手段を用いて形成
された薄膜は、非晶質状態(アモルファス状態)の酸化
物超電導体からなり、そのままの状態では超電導性を示
さない。このため、超電導性を有する酸化物超電導体を
得るには、基板の表面に酸化物超電導薄膜を形成した後
に、酸素含有雰囲気中800℃以上の熱処理を施す必要
がある。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、超電導薄膜を形成した基板に、800℃
以上の温度で熱処理を施すと、基板の材料と超電導薄膜
との熱膨張率の差によって応力が加わって、超電導薄膜
に割れが発生し、この割れによって臨界電流密度(Jc
)などの超電導特性が劣化してしまう問題があった。
また、この割れと通電方向の関係は、第6図の図中符号
Aで示すように、基板C上の超電導薄膜りに、通電方向
Eに沿う方向に割れが生じた場合には超電導薄膜りの全
体としては損失増加がほとんどないが、通電方向Eに交
差する方向、特に図中符号Bで示すように通電方向Eと
直交する方向に割れが発生した場合には、超電導薄膜り
の臨界電流密度が著しく低下してしまう。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたらので、高い臨界
電流密度が得られる高性能の酸化物超電導体を製造する
ことのできる製造方法の提供を目的とする。
「課題を解決するための手段」 上記目的達成の手段として、本発明は、基板の表面に酸
化物超電導薄膜を積層形成してなる酸化物超電導体の製
造方法であって、基板の表面に酸化物超電導薄膜を積層
形成し、次いでこの酸化物超電導薄膜に、通電方向に沿
ってスリットを形成し、次いで熱処理を施す方法である
「作用 」 基板の表面に酸化物超電導薄膜を積層形成し、この薄膜
に通電方向に沿ってスリットを形成し、薄膜がスリット
部分で通電方向に沿って分列された状態とした後に熱処
理を施すことによって、薄膜と基板との熱膨張率の格差
に起因する応力が加わった時に、スリットに沿って薄膜
に割れを導入することにより、通電方向と交差する方向
の割れの発生を減少させることができる。
「実施例」 第1図は本発明方法の一実施例を説明するための図であ
る。
この例では、まず、基板1の表面に、スパッタリング法
、CVD法、電子ビーム蒸着法、レーザ蒸着法などの薄
膜形成手段を用いて酸化物超電導薄膜2を形成する。基
板lの材料としてはS rT iO5、MgO1ALO
s、Zr01YSZなどの各種セラミックスやAg、 
PL、 Auやその合金などの金属か好適に使用される
また本発明において好適に使用される酸化物超電導薄膜
2の材料としては、一般式A −B −Cu−0(ただ
しAは、Y 、Sc、I、a、Yb、Er、Eu、Ho
、Dy等の周期律表■a族元素の1種以上またはBiな
どの周期率表vb族元素の■種以上またはTIなどの周
期率表mb族元素の1種以上を示し、Bは、Mg。
Ca、Sr、Ba等の周期律表■a族元素の1種以上を
示す。)などの酸化物超電導体であり、例えば、Y +
BazCu、0xSB its rICa、Cu30x
 (B i−S rCa−Cu−P b−0系を含む)
、TltcatBalcusoxなどが好適に使用され
る。
基板!の表面に形成する酸化物超電導薄膜2の厚さは、
酸化物超電導体の使用目的や薄膜形成手段の成膜速度な
どの各条件により適宜に選択され、例えば基板1の表面
に’i IB at CLls Oxの酸化物超電導薄
膜をスパッタリング法で形成する場合の膜厚は、too
oo人程度に設定される。
次いで、酸化物超電導薄膜2に、複数本の直線状のスリ
ット3を形成する。このスリット3は、通電方向Eに沿
って形成され、またスリット3の深さは、酸化物超電導
薄膜2の厚さ全部でも一部の深さでも良い。このスリッ
ト3の形成方法としては、基板Iの表面に成膜された酸
化物超電導薄膜2を、ダイヤモンド針や超硬合金針で切
削する方法が好適に使用される。
次いでこの基板lを、酸素含有雰囲気中において熱処理
を施す。この熱処理条件は、酸化物超電導薄膜の材料に
よって適宜に選択されるが、薄膜材料としてY+Bat
CusOxを用いる場合には850〜900℃で数時間
程度、B izs rtc atc uso Xの場合
には830〜900℃で数時間程度、また、TitCa
t B at Cus OXの場合には850〜900
℃で数時間程度の熱処理を施すのが望、ましい。
この熱処理によって、酸化物超電導薄膜2の結晶構造が
非晶質状態から超電導性を有する結晶質に変態し、基板
lの表面に超電導性を有する酸化物超電導薄膜が形成さ
れた酸化物超電導体が作成される。
この熱処理時には、酸化物超電導薄膜2がスリット3の
部分で通電方向Eに沿って分列された状態で形成されて
いるために、酸化物超電導薄膜2と基板lとの熱膨張率
の格差に起因する応力が加わった時に、スリット3に沿
って酸化物超電導薄膜2に割れを導入することにより、
通電方向Eと交差する方向の割れの発生を減少させるこ
とができる。
したがって、この例による酸化物超電導体の製造方法で
は、熱処理時に発生する割れによる臨界電流密度の損失
が少なくなり、高い臨界電流密度を有する高性能の酸化
物超電導体を得ることができる。
なお、先の例では、酸化物超電導薄膜2に、通電方向E
に沿って直線状のスリット3を形成したが、スリット3
の形状はこれに限定されることなく、第2図ないし第4
図に示すような形状としても良い。
第2図は、スリットの第1の変形例を示す図であって、
この例では、酸化物超電導薄膜2に、通電方向Eに沿っ
て矩形波形のスリット4を複数本形成し、熱処理を施し
て酸化物超電導体を作成する。
また第3図は、スリットの第2の変形例を示す図であっ
て、この例では、酸化物超電導薄膜2に、通電方向Eに
沿って波形のスリット5を複数本形成し、熱処理を施し
て酸化物超電導体を作成する。
また第4図は、スリットの第3の変形例を示を図であっ
て、この例では、酸化物超電導薄膜2に、通電方向Eに
沿って半円を結んでなる半円波形のスリット6を複数本
形成し、熱処理を施して酸化物超電導体を作成する。
これら各変形例においては、各溝スリット4゜5.6を
曲線で形成したことにより、第1図に示す直線状のスリ
ット3に比べ、熱処理を施す際に酸化物超電導薄膜2の
通電方向Eと直交する方向の熱歪をスリット4.5.6
で吸収緩和することができ、直線状のスリット3に比べ
、通電方向Eと直交する方向に沿う割れの発生を少なく
することができる。
以下、本発明方法の製造例を示し、本発明の効果を明確
化する。
(製造例り 厚さ0 、1 amでl0I11111角の5rTiO
a基板の表面に、Y +B atCu30 Xなる組成
のF(Fスパッタリング薄膜を10時間かけて1μm作
成した。次いで、この薄膜に、ダイヤモンド針を用い、
半径11113の半円をつないで半円波形の3本のスリ
ットを形成した。次いで、この基板を酸素気流中で89
0℃、3時間の熱処理を施して超電導体を作成した。
一方、基板の表面に同様に薄膜を形成し、スリットを形
成せずに熱処理を施して、従来方法の超電導体を作成し
た。
これらの超電導体を液体窒素に浸漬し、臨界電流密度(
Jc)を測定した。その結果、スリットを形成した超電
導体ではJc=3 x i O’ A/am″と高い値
を示した。また従来方法の超電導体ではJc= l x
 103A/cm’と低い値となった。
また、これらの超電導体の表面を走査電子顕微t1.1
1察した結果、スリットを形成した超電導体ではスリッ
ト形成方向と直交する方向に殆ど割れが発生していなか
ったが、従来方法の超電導体では無数の割れがJc測定
方向およびそれと直交する方向に発生しているのが観察
された。
(製造例2 ) 厚さ0゜1mmで10mm角のMgO製基板の表面に、
B l!S rzc ayc uzOXなる組成の薄膜
を、電j−ビーム蒸着法により1ビーム4クルージプル
でそれぞれの酸化物をlOO八づ・っ形成した。次いで
、この薄膜にダイヤモンド針を用いて5本の矩形波形の
スリットを形成した。次いでこの基板を酸素雰囲気中、
850℃で10時間の熱処理を施して超電導体を作成し
た。
一方、基板の表面に同様に薄膜を形成し、スリットを形
成せずに熱処理を施して、従来方法の超電導体を作成し
た。
これらの超電導体のJcを先の製造例のものと同様に測
定した。その結果、スリット・を形成した超電導体では
J c= 10 ’ A/c+n’を示したが、従来方
法の超電導体ではJ c= I O’ A/cm’と低
い値であった。
(製造例3 ) 厚さ0 、1 +nmで10mm角のSrTiO3製基
板の表面に、B as CL120 sとCaOとT 
two ffを3ターゲツトとしてイオンビームスパッ
タを行って薄膜を形成した。次いでこの薄膜にダイヤモ
ンド針を用いて、第5図に示すように5本の矩形波形の
スリットを形成した。次いで、酸素雰囲気中、880℃
で1時間の熱処理を施して、基板の表面に’I’1lB
atCat C1130xなる組成の超電導薄膜を生成
させて超電導体を作成した。
得られた超電導体を液体窒素に浸漬し、第5図の図中符
号P、Gで示した基板の縦横2方向のJcを測定した。
その結果、FおよびG方向の各Jc値は殆ど差がなく、
J c= I O’A/am’であった。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明方法では、基板の表面に酸
化物超電導薄膜を積層形成してなる酸化物超電導体を製
造するに際し、基板の表面に酸化物超電導薄膜を積層形
成し、次いで通電方向に沿ってスリットを形成し、次い
で熱処理を施すことにより、熱処理を施す際に酸化物超
電導薄膜と基板との熱膨張率の格差に起因する応力が加
わった時に、スリットに沿って酸化物超電導薄膜に割れ
を導入して、通電方向と交差する方向の割れの発生を減
少させることができるので、熱処理時に発生する割れに
よる臨界電流密度の損失が少なくなり、高い臨界電流密
度を有する高性能の酸化物超電導体を得ることができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の一実施例を説明するための図であ
って、基板の表面に成膜された酸化物超電導薄膜にスリ
ットを形成した状態を示す斜視図、第2図ないし第4図
は第1図に示すスリットの変形例を示す斜視図、第5図
は製造例において作成した超電導体の平面図、第6図は
、酸化物超電導薄膜に発生する割れと通電方向の関係を
説明するための斜視図である。 l・・・基板 2・・・酸化物超電導薄膜 3.4,5.6・・・スリット 第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 基板の表面に酸化物超電導薄膜を積層形成してなる酸化
    物超電導体の製造方法であって、 基板の表面に酸化物超電導薄膜を積層形成し、次いでこ
    の酸化物超電導薄膜に、通電方向に沿ってスリットを形
    成し、次いで熱処理を施すことを特徴とする酸化物超電
    導体の製造方法。
JP63242823A 1988-09-28 1988-09-28 酸化物超電導体の製造方法 Pending JPH0292807A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001110256A (ja) * 1999-10-14 2001-04-20 Toshiba Corp 超電導複合体及び超電導複合体の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001110256A (ja) * 1999-10-14 2001-04-20 Toshiba Corp 超電導複合体及び超電導複合体の製造方法

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