JPH068502B2 - Method and device for producing oxide superconductor - Google Patents
Method and device for producing oxide superconductorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、改良された酸化物超電導体薄膜の作製方法お
よびその装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an improved oxide superconductor thin film and an apparatus therefor.
(従来の技術) 近年、酸化物超電導体が発見されてその技術開発が急速
なテンポで進んでいる。一般的に酸化物超電導体の酸素
含有量はその超電導体特性に大きく影響することが知ら
れているが、超電導体中の酸素濃度の制御は極めて困難
である。(Prior Art) In recent years, oxide superconductors have been discovered, and the technical development thereof is proceeding at a rapid pace. It is generally known that the oxygen content of an oxide superconductor has a great influence on the characteristics of the superconductor, but it is extremely difficult to control the oxygen concentration in the superconductor.
例えば、BA2YCu3Ox(Xは零であってもよい)の超電導
体を作成する際には、炭酸バリウム(BaCO3)、酸化
イットリウム(Y2O3)、酸化銅(CuO)を所定の比で混
合した後圧縮成型してベレットを先ず作り、そのベレッ
トを酸素雰囲気炉中で930℃まで昇温している。この
ベレットはこの時点では正方晶を示す。しかしこの試料
はこのままでは酸素含有量が少なく超電導特性を示さな
い。(以下で、正方晶系物質と呼ぶのは、この種の物質
をいうものとする)。For example, when forming a superconductor of BA 2 YCu 3 Ox (X may be zero), barium carbonate (BaCO 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), and copper oxide (CuO) are prescribed. The mixture was mixed at a ratio of 1, and then compression-molded to form a pellet, and the pellet was heated to 930 ° C. in an oxygen atmosphere furnace. This beret shows tetragonal crystals at this point. However, this sample, as it is, has a low oxygen content and does not exhibit superconducting properties. (Hereinafter, a tetragonal substance is referred to as a substance of this type).
酸素含有量を適正値にして最良の超電導物質とするため
には、酸素雰囲気中で、先の930℃から1日をかけて
炉冷によるアニーリングをしなくてはならない。こうす
ると斜方晶となり90K付近以下の温度で超電導特性を
示す。(以下で、斜方晶系物質と呼ぶのは、この種の物
質をいうものとする)。In order to adjust the oxygen content to a proper value to obtain the best superconducting material, the furnace must be annealed in the oxygen atmosphere for a day from 930 ° C. By doing so, an orthorhombic crystal is formed and superconducting characteristics are exhibited at a temperature of around 90 K or less. (Hereinafter, the orthorhombic substance is referred to as this type of substance).
しかしながら、良好な超電導特性を得るのに、上記のよ
うに酸素雰囲気で1日をかけて炉冷する必要があるとい
うのでは、到底工業的に量産できるものではない。However, in order to obtain good superconducting properties, it is not possible to mass-produce industrially if it is necessary to cool the furnace in an oxygen atmosphere for one day as described above.
B.G.Bagleyらは彼等の論文(Appl/Phys.Lett.51(1987)
P.622-P.624)で、酸素雰囲気中で高周波放電処理をす
ることにより、超電導特性を示さない正方晶系の物質が
斜方晶系となって超電導特性を示すようになることを示
している。BG Bagley et al. (Appl / Phys. Lett. 51 (1987))
In P.622-P.624), it is shown that by subjecting a tetragonal substance that does not exhibit superconducting properties to an orthorhombic system and exhibiting superconducting properties, high-frequency discharge treatment in an oxygen atmosphere is performed. ing.
しかしこの場合も、90K級の超電導特性を得るには2
85時間の上記処理が必要であり、これも前記同様に工
業的に利用できるものではない。However, even in this case, 2 is required to obtain 90K-class superconducting properties.
The above-mentioned treatment for 85 hours is required, and this is not industrially usable as described above.
S.Minomoらは彼等の論文(Jpn.J.Appl.Phys.27(1988)P.L
411-P.L413)で、ECRの放電処理を行なうと、60K
級の超電導物質が400℃、30分間の処理で90K級
にまで改良されることを示しているが、これはもともと
超電導特性が生じている試料に処理を施して超電導特性
の改善が行なわれたものであって、超電導特性を示さな
い正方晶系の物質の結晶構造を変化させて超電導特性を
生じさせたものではない。S. Minomo et al. (Jpn. J. Appl. Phys. 27 (1988) PL
411-P.L413), ECR discharge treatment, 60K
It is shown that the superconducting material of the class is improved to 90K class by the treatment at 400 ° C. for 30 minutes, but the superconducting characteristic was improved by treating the sample which originally had the superconducting characteristic. However, the superconducting property is not generated by changing the crystal structure of a tetragonal material that does not exhibit the superconducting property.
僅かに、昭和60年第35回応用物理学関連講演会29a-
x-5で、江龍らは、酸素イオン注入およびレーザーアニ
ールにより、局所的に正方晶系物質を斜方晶系物質に変
化させることに成功しているが、これは極めて局所的な
処理に限られたものであって、到底大面積の量産に応用
できるものではなかった。Slightly, 35th Applied Physics Lecture in 1985 29a-
At x-5, Jianglong et al. succeeded in locally changing the tetragonal material to the orthorhombic material by oxygen ion implantation and laser annealing. It was limited and could not be applied to mass production of an extremely large area.
超電導体の作製に蒸着法を用いた例としては、B.Ohの論
文(Appl.Phys.Lett.51.852(1987))がある。An example of using a vapor deposition method for producing a superconductor is a paper by B. Oh (Appl. Phys. Lett. 51.852 (1987)).
これは酸素を反応室内に導入しながら、イットリウム、
バリウム、銅の三種の金属を、同時に電子ビーム蒸発源
を用いて基体表面に蒸着させ薄膜を作製する。そしてこ
の薄膜を、650℃で3〜6時間、750℃で1時間、
または850℃で1時間、酸素雰囲気中でアニールした
後、アニール炉内にて徐冷することにより超電導薄膜を
得ている。従ってこの場合も作製に長時間を要すること
に変わりはない。This is yttrium, while introducing oxygen into the reaction chamber,
Three kinds of metals, barium and copper, are simultaneously deposited on the surface of the substrate by using an electron beam evaporation source to form a thin film. Then, this thin film is heated at 650 ° C. for 3 to 6 hours, and at 750 ° C. for 1 hour,
Alternatively, a superconducting thin film is obtained by annealing in an oxygen atmosphere at 850 ° C. for 1 hour and then gradually cooling in an annealing furnace. Therefore, in this case as well, there is no change in that it takes a long time to manufacture.
(発明が解決しようとする問題点) 以上のように、良好な超電導特性をもつ斜方晶系の物質
を得るためには、その作製法の如何を問わず、いずれも
長時間の処理を要し、従来の方法はすべて量産性に問題
がある。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in order to obtain an orthorhombic substance having a good superconducting property, a long-time treatment is required regardless of the manufacturing method. However, all the conventional methods have problems in mass productivity.
(発明の目的) 本発明はこの問題を解決い、高温からの徐冷などのアニ
ーリングを必要とせず、短時間で良好な超電導特性の酸
化物超電導体薄膜を作製することのできる新規な製作方
法およびその装置を提供することを目的とする。(Object of the invention) The present invention solves this problem, does not require annealing such as gradual cooling from high temperature, and is a novel manufacturing method capable of producing an oxide superconductor thin film having good superconducting properties in a short time. And its device.
(問題点を解決するための手段) 本発明は、基体表面に酸化物超電導体を真空蒸着法で作
製中に、該基体表面に、高温非平衡プラズマまたは高温
平衡プラズマにより作成した酸素系活性種を照射する作
製方法によって前記目的を達成したものである。(Means for Solving Problems) The present invention relates to an oxygen-based active species prepared by high-temperature non-equilibrium plasma or high-temperature equilibrium plasma on the surface of a substrate during the production of an oxide superconductor on the surface of the substrate by a vacuum deposition method. The above object is achieved by a manufacturing method of irradiating with.
酸化物超電導体がBA2YCu3Oxの組成を有するものの場合
に特に本発明の方法は良好な成績を示した。Especially when the oxide superconductor has a composition of BA 2 YCu 3 O x , the method of the present invention showed good results.
本発明の方法を実現する装置としては、基体、該基体の
温度を調整する温度調整機構、該酸化物超電導体を構成
する元素または該元素を含有する化合物を蒸発させる蒸
発源、を内蔵する堆積室と、高温非平衡プラズマまたは
高温平衡プラズマを作製する放電室とを、バルブを介し
て連通可能に結合した装置、または、両室のそれぞれに
通ずるオリフィスを備えた差動排気室を介して結合した
装置が採用される。An apparatus for implementing the method of the present invention includes a substrate, a temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature of the substrate, and an evaporation source for evaporating an element constituting the oxide superconductor or a compound containing the element. Chamber and a discharge chamber for producing a high temperature non-equilibrium plasma or a high temperature equilibrium plasma are connected so as to be communicable with each other through a valve, or a differential exhaust chamber provided with an orifice communicating with each of the two chambers. The adopted device is adopted.
(作用) 高温非平衡プラズマまたは高温平衡プラズマはこの酸素
プラズマ内で原子状の酸素系活性種を多量に発生する。
この活性種は固定中の拡散係数が大きく低温で急速に拡
散する性質がある。このような酸素系活性種を蒸着法で
作製中の酸化物超電導体またはその超電導体原料の表面
に照射することにより優れた超電導特性の酸化物超電導
体または酸素を大量に含んだ酸化物超電導原料をその場
につくり出すことができる。(Function) The high temperature non-equilibrium plasma or the high temperature equilibrium plasma generates a large amount of atomic oxygen-based active species in the oxygen plasma.
This active species has a large diffusion coefficient during fixation and has a property of rapidly diffusing at low temperature. By irradiating the surface of the oxide superconductor or the raw material of the superconductor being produced with such an oxygen-based active species by the vapor deposition method, the oxide superconductor having excellent superconducting properties or the oxide superconducting raw material containing a large amount of oxygen Can be created on the spot.
試料はアニールおよび徐冷する必要がなくなるか、少な
くともその時間を大幅に短縮することができる。The sample does not need to be annealed and slowly cooled, or at least the time can be significantly reduced.
(実施例) 本発明は、本願の出願人なお出願になる特願昭61−0
69646号「表面処理方法および装置」を、その出願
当時は一般に知られていなかった酸化物超電導体の作製
に利用するものである。(Examples) The present invention is the applicant of the present application, and Japanese Patent Application No. 61-0
No. 69646 "Surface treatment method and apparatus" is used for producing an oxide superconductor which was not generally known at the time of the application.
前記特許願の明細書中の”LTEプラズマ”は、本願明
細書でいう”高温非平衡プラズマまたは高温平衡プラズ
マ”に当たる。The “LTE plasma” in the specification of the above patent application corresponds to the “high temperature non-equilibrium plasma or high temperature equilibrium plasma” in the present specification.
第1図に本発明の実施例の装置の概略の正面断面図を示
す。10はステンレス製の堆積室で、バルブ18は矢印
16方向にある排気装置につながる。基体15を保持す
る基体ホルダー12は、赤外線ランプ81により450
℃以上の昇温が可能である。基体ホルダー12の温度は
熱電対82によって測定され、図示しない温度調節計と
サイリスタユニツトの併用により、P、PI、PID制
御またはリレーを用いたON、OFF制御によってラン
プ81の電力が調整される。必要のときは、これに水冷
等の冷却機構を併用する。83は真空計である。FIG. 1 shows a schematic front sectional view of an apparatus according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 10 is a deposition chamber made of stainless steel, and a valve 18 is connected to an exhaust device in the direction of arrow 16. The substrate holder 12 holding the substrate 15 is mounted on the
It is possible to raise the temperature above ° C. The temperature of the substrate holder 12 is measured by a thermocouple 82, and the electric power of the lamp 81 is adjusted by P, PI, PID control or ON / OFF control using a relay by using a temperature controller (not shown) and a thyristor unit together. When necessary, a cooling mechanism such as water cooling is also used. 83 is a vacuum gauge.
21は放電管であって、石英ガラスの二重管となってお
り、二重管の間に水を流して水冷される構造となってい
る。26、26′は冷却水の流れを示す。Reference numeral 21 denotes a discharge tube, which is a double tube of quartz glass, and has a structure in which water is flowed between the double tubes to be water-cooled. Reference numerals 26 and 26 'indicate the flow of cooling water.
22は銅パイプで作製したコイルであり、図示しないが
パイプ内を水冷している。コイル22の一方は接地され
ており他方は整合回路23を通して高周波電源24に接
続されている。高周波電源の周波数は、13.56MH
zである。Reference numeral 22 is a coil made of a copper pipe, and the inside of the pipe is water-cooled (not shown). One of the coils 22 is grounded and the other is connected to a high frequency power supply 24 through a matching circuit 23. The frequency of the high frequency power supply is 13.56 MH
z.
ステンレス製の差動排気室30と石英ガラス製の放電管
21はゴム製のOリング(図示しない)を用いて接合さ
れている。17は圧力計で、差動排気室30内の圧力を
測定し、圧力を一定にする調節は、バルブ19およびそ
の先につながる排気装置を調節して行なわれる。The differential exhaust chamber 30 made of stainless steel and the discharge tube 21 made of quartz glass are joined together by using a rubber O-ring (not shown). Reference numeral 17 denotes a pressure gauge, which measures the pressure in the differential exhaust chamber 30, and the adjustment to make the pressure constant is performed by adjusting the valve 19 and an exhaust device connected to the tip thereof.
特願昭61−069646号に記述されているように、
高周波電源24からコイル22に電力が注入されると、
初めは放電管21内に広く広がった高周波グロー放電が
生じる。さらに大電力を注入すると、コイル22の内部
に局所的にピンチされた高温非平衡プラズマまたは高温
平衡プラズマ27が生じる。(この高温非平衡プラズマ
または高温平衡プラズマについては、三戸英夫らの「真
空」第31巻第4号(1988)P271-P278や、その引用文献
に詳しく記述されている。) この高温非平衡プラズマまたは高温平衡プラズマは、高
周波グロー放電と比較して非常に発光強度が高く、その
ため、多量の活性種が生じるが、特に原子状の活性種が
多い。また電気的には放電インピーダンスが格段に低く
なるという特徴をもっている。As described in Japanese Patent Application No. 61-096646,
When power is injected from the high frequency power supply 24 into the coil 22,
At first, a high-frequency glow discharge that spreads widely in the discharge tube 21 occurs. When high power is injected, a high temperature non-equilibrium plasma or a high temperature equilibrium plasma 27 locally pinched inside the coil 22 is generated. (The high-temperature non-equilibrium plasma or the high-temperature non-equilibrium plasma is described in detail in Hideo Sannohe et al., "Vacuum," Vol. 31, No. 4, (1988) P271-P278, and the references cited therein.) Alternatively, the high-temperature equilibrium plasma has a very high emission intensity as compared with the high-frequency glow discharge, and therefore a large amount of active species is generated, but there are many atomic active species. In addition, it has a characteristic that the discharge impedance is significantly reduced electrically.
圧力によっては(10Torr前後よりも低圧の側では)高
温非平衡プラズマまたは高温平衡プラズマ27の周囲に
グロー状放電プラズマが観察され、差動排気室30内の
活性種28の中には、高温非平衡プラズマまたは高温平
衡プラズマ27により作成された活性種の中に、そのグ
ロー放電による活性種も含まれている。A glow discharge plasma is observed around the high temperature non-equilibrium plasma or the high temperature equilibrium plasma 27 depending on the pressure (on the side of a pressure lower than around 10 Torr), and in the active species 28 in the differential exhaust chamber 30, high temperature non-equilibrium plasma is observed. The active species produced by the equilibrium plasma or the high temperature equilibrium plasma 27 include the active species produced by the glow discharge.
酸素系活性種が、差動排気室30を経由して堆積室10
まで輸送されるときの、その活性種の寿命に関しては、
J.M.Cookの論文Solid State Technology/日本版May(19
87)P.28-P.33やこの引用文献に詳しい。彼らはマイクロ
波放電により発生した酸素原子ダウンストリーム下での
寿命を議論しており、流速を適当にすればプラズマから
50cm後方でも90%以上寿命があることを示してい
る。Oxygen-based active species are passed through the differential exhaust chamber 30 and the deposition chamber 10
The lifetime of the active species when transported to
JM Cook's paper Solid State Technology / Japan version May (19
87) Details on P.28-P.33 and this reference. They are discussing the lifetime under the oxygen atom generated by microwave discharge, and show that the lifetime is 90% or more even 50 cm behind the plasma if the flow velocity is appropriate.
既述のように、酸素は、図示しないボンベから減圧弁、
流量コントローラーを経て矢印25の方向から導入され
差動排気室30、バルブ19を通して矢印29の方向に
排気される。差動排気室30の圧力の読みは圧力計17
によって行なわれ、圧力を一定にするための細かい調節
はバルブ19のコンダクタンスを調節することによって
行なわれる。矢印29につながる排気ポンプとしては、
ルーツポンプと油回転ポンプを用いている。差動排気室
30内の活性種28の大半は、バルブ19を通して矢印
29の方向に排気されるが、活性種28の一部はオリフ
ィス50を通して堆積室10内に噴出される。As described above, oxygen is supplied from a cylinder (not shown) to a pressure reducing valve,
It is introduced from the direction of arrow 25 through the flow rate controller and is exhausted in the direction of arrow 29 through the differential exhaust chamber 30 and the valve 19. The pressure reading of the differential exhaust chamber 30 is read by the pressure gauge 17.
The fine adjustment to make the pressure constant is made by adjusting the conductance of the valve 19. As an exhaust pump connected to the arrow 29,
It uses a roots pump and an oil rotary pump. Most of the active species 28 in the differential exhaust chamber 30 is exhausted through the valve 19 in the direction of the arrow 29, but a part of the active species 28 is ejected into the deposition chamber 10 through the orifice 50.
第2図は、第1図の装置の内部を矢視A−A′から眺め
た図である。電子ビーム蒸発源41、42、43は第2
図のように回転対称形に配置してある。それぞれはC
u、Ba、Yの蒸発源である。FIG. 2 is a view of the inside of the apparatus of FIG. 1 viewed from the arrow AA ′. The electron beam evaporation sources 41, 42, 43 are the second
As shown in the figure, they are arranged in rotational symmetry. Each is C
It is an evaporation source of u, Ba, and Y.
一方、各電子ビーム蒸発源41、42、43の構造は第
3図のようになっている。フィラメント電源65からの
電流で加熱されるフィラメント(電子源)63から放出
された電子は、フィラメント63よりも高電位にある加
速電極64により加速されて電子ビーム67となる。そ
してこの電子ビーム67は磁石68による偏向磁場69
で偏向され、図示しない冷却配管によって水冷された基
台62上に載置されるるつぼ61内に収容された被蒸発
物の表面を衝撃してこれを加熱して蒸発させる。るつぼ
61には被蒸発物である銅、バリウム、イットリウムが
投入されている。On the other hand, the structure of each electron beam evaporation source 41, 42, 43 is as shown in FIG. The electrons emitted from the filament (electron source) 63 heated by the current from the filament power source 65 are accelerated by the acceleration electrode 64 having a higher potential than the filament 63 to become the electron beam 67. Then, the electron beam 67 is deflected by the magnet 68 and the deflection magnetic field 69
Is deflected and the surface of the substance to be evaporated contained in the crucible 61 mounted on the base 62 cooled with water by a cooling pipe (not shown) is bombarded to heat and evaporate it. Copper, barium, and yttrium, which are evaporation targets, are put into the crucible 61.
第4図は、第1図内を矢視B−B′から眺めた図であ
る。コップ状の膜厚モニター71、72、73は、各蒸
発源に対応して配置され、膜厚モニター71は電子ビー
ム蒸発源41からの蒸発量だけを、膜厚モニター72は
電子ビーム蒸発源42からの蒸発量だけを、膜厚モニタ
ー73は電子ビーム蒸発源43からの蒸発量だけを測定
している。FIG. 4 is a view of FIG. 1 viewed from the arrow BB ′. The cup-shaped film thickness monitors 71, 72, 73 are arranged corresponding to the respective evaporation sources. The film thickness monitor 71 shows only the evaporation amount from the electron beam evaporation source 41, and the film thickness monitor 72 shows the electron beam evaporation source 42. From the electron beam evaporation source 43, and the film thickness monitor 73 measures only the evaporation amount from the electron beam evaporation source 43.
堆積室10内の圧力は圧力計83によって行なわれる
が、この圧力を一定にするための調節はバルブ18のコ
ンダクタンスを調節することによって行なわれる。The pressure in the deposition chamber 10 is controlled by the pressure gauge 83, and the adjustment for keeping the pressure constant is performed by adjusting the conductance of the valve 18.
本実施例の装置で、まず初めに高周波電源24から電力
をコイル22に印加しない状態、即ち高温非平衡プラズ
マまたは高温平衡プラズマを生じない状態で薄膜の作製
を行なった。With the apparatus of this example, first, a thin film was prepared in a state where no electric power was applied to the coil 22 from the high frequency power supply 24, that is, in a state where high temperature non-equilibrium plasma or high temperature equilibrium plasma was not generated.
酸素を矢印25の方向から放電管21を通して差動排気
室30に導入する。酸素の流量を200sccmにした
ときに差動排気室30の圧力が1Torrになるようにバル
ブ19のコンダクタンスを調節する。差動排気室30か
ら堆積室10にオリフィス50を通して酸素が入る。そ
して堆積室30の圧力が10−4Torrになるようにバル
ブ16のコンダクタンスを調整する。基体15の材料に
はSrTiO3を用いた。そして基体15の温度を60
0℃に設定して、電子ビーム蒸発源41、42、43か
らイットリウム、バリウム、銅を蒸発させ基体15の表
面に薄膜を作製した。Oxygen is introduced into the differential exhaust chamber 30 through the discharge tube 21 in the direction of arrow 25. The conductance of the valve 19 is adjusted so that the pressure of the differential exhaust chamber 30 becomes 1 Torr when the flow rate of oxygen is set to 200 sccm. Oxygen enters the deposition chamber 10 from the differential exhaust chamber 30 through the orifice 50. Then, the conductance of the valve 16 is adjusted so that the pressure in the deposition chamber 30 becomes 10 −4 Torr. SrTiO 3 was used as the material of the base 15. Then, the temperature of the base 15 is set to 60
The temperature was set to 0 ° C., and yttrium, barium, and copper were evaporated from the electron beam evaporation sources 41, 42, and 43 to form a thin film on the surface of the substrate 15.
薄膜のイットリウム、バリウム、と銅の組成比が1:
2:3になり、さらに薄膜形成速度が600Å/min
になるようにイットリウム、バリウム、銅の蒸着速度を
調整した。The composition ratio of yttrium, barium, and copper in the thin film is 1:
It became 2: 3, and the thin film formation rate was 600Å / min.
The deposition rates of yttrium, barium, and copper were adjusted so that
そして薄膜の厚さが10μm位になったところで蒸着を
停止させ、基体15を堆積室10から取り出し大気中に
放置した。この場合の薄膜は、イットリウム、バリウ
ム、銅の組成比は1:2:3になっていたが、酸素が不
足していたため超電導特性を示さなかった。Then, the vapor deposition was stopped when the thickness of the thin film reached about 10 μm, and the substrate 15 was taken out of the deposition chamber 10 and left in the atmosphere. The thin film in this case had a composition ratio of yttrium, barium, and copper of 1: 2: 3, but did not exhibit superconducting properties because oxygen was insufficient.
次に高周波電源24からの電力をコイル22に印加し
て、高温非平衡プラズマまたは高温平衡プラズマを発生
させて酸素系活性種28を作り、先に述べた同一の条件
下で薄膜を作製したところ、該薄膜は90K級の良好な
超電導特性を示した。Next, electric power from the high frequency power supply 24 is applied to the coil 22 to generate high temperature non-equilibrium plasma or high temperature equilibrium plasma to generate oxygen-based active species 28, and a thin film is formed under the same conditions as described above. The thin film showed excellent superconducting properties of 90K class.
次に、超電導体の原料としてBa2YCu3Oxだけでなく、他
のYおよびLn系の元素を用いるもの、即ち、 MBa2Cu3Ox ここでM=Y,Ln(=La、Ce,Pr, Nd,Pm,Sm, Eu,Gd,Tb, Dy,Ho,Tm, Yb,Lu) や、同じ元素構成で他の化学量論性を持った化合物ある
いは、 Bi系− Bi2Ca2Sr2Cu3Ox T系− T2Ba2Ca2Cu3Ox や、同じ元素構成で他の化学量論性をもった化合物や、
このほかの種々の元素構成で他の化学量論性を持った化
合物も試みたが、いずれにおいても本発明の方法は有効
であった。Next, not only Ba 2 YCu 3 O x but also other Y and Ln-based elements are used as the raw material of the superconductor, that is, MBa 2 Cu 3 O x, where M = Y, Ln (= La, Ce , Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Tm, Yb, Lu) and other stoichiometric compounds having the same elemental composition or Bi-type Bi 2 Ca 2 Sr 2 Cu 3 O x T system-T 2 Ba 2 Ca 2 Cu 3 O x , other stoichiometric compounds having the same elemental composition,
Other compounds having various stoichiometry with various elemental constitutions were also tried, but in any case, the method of the present invention was effective.
本発明の方法に使用する高温非平衡プラズマまたは高温
平衡プラズマの発生装置は、第1図の構造に限られるも
のではない。前記特願昭61−069646号に記述さ
れている各種構造の装置や、本願の発明者の著述になる
文献、「真空」第31巻4号(1988)P.271-P.278やこれ
に引用されている各文献の装置の使用によっても本発明
は同様の効果を得ることができる。The apparatus for generating high temperature non-equilibrium plasma or high temperature equilibrium plasma used in the method of the present invention is not limited to the structure shown in FIG. The apparatus of various structures described in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 61-096646, a document written by the inventor of the present application, "Vacuum", Vol. 31, No. 4 (1988), P. 271-P. 278, and others. The present invention can obtain the same effect by using the device of each cited document.
本実施例ではるつぼ61には被蒸発物として銅、バリウ
ム、イットリウムなどの元素を用いたが、その元素を含
有する化合物であってもかまわない。例えば、銅を含む
酸化第二銅、バリウムを含む炭酸バリウム、イットリウ
ムを含む酸化イットリウムなどの酸化物であってもよ
い。In the present embodiment, the crucible 61 uses an element such as copper, barium, or yttrium as the substance to be evaporated, but a compound containing the element may be used. For example, oxides such as cupric oxide containing copper, barium carbonate containing barium, and yttrium oxide containing yttrium may be used.
第5図は別の実施例を示すもので、第1図の差動排気室
30の代わりに酸素系活性種の輸送管31とバルブ32
が設けられている。この構成では差動排気系を省略でき
る適宜がある。FIG. 5 shows another embodiment. Instead of the differential exhaust chamber 30 of FIG. 1, a transport pipe 31 and a valve 32 for oxygen-based active species are used.
Is provided. In this configuration, the differential pumping system can be omitted as appropriate.
なお前記では、酸化用の気体として酸素を用いたが、オ
ゾン、亜酸化窒素等の気体を用いても同様の効果のある
ことが分かった。In the above description, oxygen was used as the oxidizing gas, but it was found that the same effect can be obtained by using a gas such as ozone or nitrous oxide.
なおまた堆積条件は上述の圧力、酸素流量等に限られる
ものではなくなり広い範囲で条件を選択できることが判
明している。但し酸素系活性種が不足する時は、酸化物
超電導体(或程度の超電導特性を示すもの)の作製まで
には至らず、超電導体原料(組成としては超電導体の可
能性をもつが、未だ超電導特性を示すに至らないもの)
の作製にとどまることもあるが、こうした膜に対して
は、これに前記の酸素系活性種を照射するという後工程
を施すことによって、比較的短時間でこれに超電導特性
を付与することができる。Furthermore, it has been found that the deposition conditions are not limited to the above-mentioned pressure, oxygen flow rate, etc., and that a wide range of conditions can be selected. However, when there is a shortage of oxygen-based active species, it has not been possible to produce oxide superconductors (those exhibiting a certain level of superconducting properties), and superconductor raw materials (possibly a superconductor as a composition, but still not available) Those that do not show superconducting characteristics)
However, a superconducting property can be imparted to such a film in a relatively short time by subjecting such a film to a subsequent step of irradiating the film with the oxygen-based active species. .
(発明の効果) 以上に述べたように、本発明の方法および装置によれ
ば、高温非平衡プラズマまたは高温平衡プラズマによっ
て作られた酸素の活性種を利用することによって、蒸着
方法で極めて短時間に、酸化物超電導体またはその超電
導体原料を作製することができる。(Effects of the Invention) As described above, according to the method and apparatus of the present invention, the active species of oxygen produced by the high-temperature non-equilibrium plasma or the high-temperature equilibrium plasma are used, so that the vapor deposition method can be performed for an extremely short time. In addition, the oxide superconductor or the superconductor raw material thereof can be produced.
第1図は本発明の方法を実施する本発明の装置の概略の
正面断面図。 第2図は、その堆積室内部のA−A′矢視図。 第4図は、同じくB−B′矢視図。 第3図は、蒸発源の概略の正面断面図。 第5図は別の実施例の第1図と同様の図。 10…堆積室、12…基体ホルダー、15…基体、21
…放電管、27…高温非平衡プラズマまたは高温平衡プ
ラズマ、28…活性種、30…差動排気室。FIG. 1 is a schematic front sectional view of an apparatus of the present invention for carrying out the method of the present invention. FIG. 2 is a view of the interior of the deposition chamber taken along the line AA '. FIG. 4 is a view likewise seen from the arrow BB ′. FIG. 3 is a schematic front sectional view of an evaporation source. FIG. 5 is a view similar to FIG. 1 of another embodiment. 10 ... Deposition chamber, 12 ... Substrate holder, 15 ... Substrate, 21
... discharge tube, 27 ... high temperature non-equilibrium plasma or high temperature equilibrium plasma, 28 ... active species, 30 ... differential exhaust chamber.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01B 12/06 ZAA 8936−5G 13/00 HCU Z 7244−5G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Internal reference number FI Technical indication H01B 12/06 ZAA 8936-5G 13/00 HCU Z 7244-5G
Claims (4)
作製中に、該基体表面に、高温非平衡プラズマまたは高
温平衡プラズマにより作成した酸素系活性種を照射した
ことを特徴とする酸化物超電導体の作製方法。1. Oxidation characterized by irradiating an oxygen-based active species produced by high-temperature non-equilibrium plasma or high-temperature equilibrium plasma on the surface of a substrate during the production of an oxide superconductor by a vacuum deposition method. Method for manufacturing superconductors.
の組成を有するものであることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の酸化物超電導体の作製方法。2. The oxide superconductor is Ba 2 YCu 3 O x.
The method for producing an oxide superconductor according to claim 1, wherein the oxide superconductor has the following composition.
なわんとする基体、該基体の温度を調整する温度調整機
構、該酸化物超電導体を構成する元素または該元素を含
有する化合物または混合物を蒸発させる蒸発源、を内蔵
する堆積室と、高温非平衡プラズマまたは高温平衡プラ
ズマを作製する放電室とを、バルブを介して連通可能に
結合したことを特徴とする酸化物超電導体の作製装置。3. A substrate on the surface of which an oxide superconductor is to be deposited, a temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature of the substrate, an element constituting the oxide superconductor or a compound containing the element, or Preparation of an oxide superconductor characterized in that a deposition chamber containing an evaporation source for evaporating a mixture, and a discharge chamber for producing high temperature non-equilibrium plasma or high temperature equilibrium plasma are connected so as to be communicable via a valve. apparatus.
なわんとする基体、該基体の温度を調整する温度調整機
構、該酸化物超電導体を構成する元素または該元素を含
有する化合物を蒸発させる蒸発源、を内蔵する堆積室
と、高温非平衡プラズマまたは高温平衡プラズマを作製
する放電室とを、両室のそれぞれに通ずるオリフィスを
備えた差動排気室を介して結合したことを特徴とする酸
化物超電導体の作製装置。4. A substrate on which an oxide superconductor is deposited, a temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature of the substrate, an element constituting the oxide superconductor or a compound containing the element. A deposition chamber containing an evaporation source for evaporation and a discharge chamber for producing high-temperature non-equilibrium plasma or high-temperature equilibrium plasma are coupled via a differential exhaust chamber having an orifice communicating with both chambers. A device for producing an oxide superconductor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63278218A JPH068502B2 (en) | 1988-11-02 | 1988-11-02 | Method and device for producing oxide superconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63278218A JPH068502B2 (en) | 1988-11-02 | 1988-11-02 | Method and device for producing oxide superconductor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02125863A JPH02125863A (en) | 1990-05-14 |
| JPH068502B2 true JPH068502B2 (en) | 1994-02-02 |
Family
ID=17594254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63278218A Expired - Lifetime JPH068502B2 (en) | 1988-11-02 | 1988-11-02 | Method and device for producing oxide superconductor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH068502B2 (en) |
-
1988
- 1988-11-02 JP JP63278218A patent/JPH068502B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02125863A (en) | 1990-05-14 |
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