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METHOD FOR PRODUCING OXIDE SUPERCONDUCTIVE THIN FILM meetings

Patent code P100000809
Posted date Jul 9, 2010
Application number P2009-065969
Publication number P2010-215467A
Patent number P5236542
Date of filing Mar 18, 2009
Date of publication of application Sep 30, 2010
Date of registration Apr 5, 2013
Inventor
  • (In Japanese)木場 信一郎
Applicant
  • (In Japanese)独立行政法人国立高等専門学校機構
Title METHOD FOR PRODUCING OXIDE SUPERCONDUCTIVE THIN FILM meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an oxide superconductive thin film excellent in crystallinity, capable of forming a superconductive thin film laminated body including the above thin film and having high superconductive transition temperature, and including no toxic element during production process.
SOLUTION: The production method includes a first process of forming a buffer thin film composed of YBa2Cu3Ox on a single crystal substrate, and a second process of continuously forming Ba-Ca-Cu-O-based oxide superconductive thin film on the buffer thin film. The first process includes a buffer thin film growth operation comprising epitaxial growth of the buffer thin film by a pulse laser deposition method. The second process includes: a superconductive thin film growth step comprising epitaxial growth of the oxide superconductive thin film on the buffer thin film by the pulse laser deposition method; a slow cooling step of slow cooling a substrate following the growth step; and a quick cooling step of quickly cooling the substrate following the slow cooling step.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来、例えば80K以上の高い超伝導転移温度(以下「Tc」という。)を持つ高温超伝導体として、例えばY―Ba-Cu-0系酸化物超伝導体(以下「YBCO」という。)が知られている。さらに近年の研究により、このYBCOのTcより高いTcを持つ酸化物超伝導体も見出されており、これらの高温超電導体からなる薄膜を利用した機能素子に関する研究も盛んに行われている。



このYBCOのTcより高いTcを持つ酸化物超伝導体として、例えばTl-Ca-Cu-O系酸化物超伝導体(以下「Tl系超伝導体」という。)、Hg-Ba-Ca-Cu-O系酸化物超伝導体(以下「Hg系超伝導体」という。)及び例えばBaCanCun+1Oz等のBa-Ca-Cu-O系酸化物超伝導体(以下「Ba-Ca-Cu-O系超伝導体」という。)がある。



しかしながら、Tl系超伝導体及びHg系超伝導体は有毒元素であるTlやHgを含んでいる。したがって、例えばTl系超伝導体或いはHg系超伝導体からなる薄膜を製造する過程において、TlやHgの取扱い管理が煩雑になるおそれがある等、Tl系超伝導体或いはHg系超伝導体の量産化が困難になるおそれがあるという問題があった。



これに対して、上述したBa-Ca-Cu-O系超伝導体はその構成中に有毒元素を含まないため、その製造工程における管理もやりやすく、したがって量産化もしやすい。また、地球環境に与える悪影響も少ない。



しかしながら、Ba-Ca-Cu-O系超伝導体からなる結晶薄膜は、例えば大気中での吸湿性が高いため一旦形成された所定の結晶構造が不安定となる等、その製造は困難が伴うという問題や、エピタキシャル成長させた場合にその薄膜が多結晶化しやすい等、配向性に優れた結晶薄膜を得ることが困難という問題があった。



一方で、このような酸化物超伝導薄膜の作製方法に関してさまざま提案がされている。(例えば特許文献1参照)。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、酸化物超伝導薄膜の製造方法に関し、特にBa-Ca-Cu-O系酸化物超伝導薄膜の製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
単結晶基板上に、バッファー薄膜を介してBaCanCun+1Oz(n≧0及びZ≦2n+2)で構成される酸化物超伝導薄膜を、所定の基板温度及び所定の酸素圧中で形成する酸化物超伝導薄膜の製造方法であって、
前記単結晶基板上にYBa2Cu3Ox(6.5≦X<8)で構成される前記バッファー薄膜を形成する第1の工程と、
前記バッファー薄膜上に連続して前記酸化物超伝導薄膜を形成する第2の工程とを備え、
前記第1の工程は、前記バッファー薄膜をパルスレーザーデポジション法によりエピタキシャル成長させるバッファー薄膜成長工程を含み、
前記第2の工程は、前記酸化物超伝導薄膜をパルスレーザーデポジション法によりエピタキシャル成長させる超伝導薄膜成長工程と、
前記超伝導薄膜成長工程に連続し、前記基板温度を2℃/分以下で徐冷させる徐冷工程と、
前記徐冷工程に連続し、前記基板温度を15℃/分~20℃/分で急冷させる急冷工程とを含む酸化物超伝導薄膜の製造方法。

【請求項2】
 
前記バッファー薄膜成長工程における基板温度は800℃~830℃、酸素圧は13.3Pa~26Paであることを特徴とする請求項1に記載の酸化物超伝導薄膜の製造方法。

【請求項3】
 
前記超伝導薄膜成長工程における基板温度は770℃~830℃、酸素圧は13.3Pa~26Paであることを特徴とする請求項1又は2に記載の酸化物超伝導薄膜の製造方法。

【請求項4】
 
前記第1の工程は、基板温度が400℃~500℃及び酸素圧が400Pa以上で、前記バッファー薄膜を30分~120分間保持することにより前記バッファー薄膜を超伝導体とするバッファー薄膜超伝導化工程を含むことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の酸化物超伝導薄膜の製造方法。

【請求項5】
 
前記徐冷工程及び前記急冷工程における酸素圧は400Pa以上であることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の酸化物超伝導薄膜の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2009065969thum.jpg
State of application right Registered
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