DE68907949T2 - Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Materiales. - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Materiales.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Film eines supraleitenden Materials. Die Erfindung betrifft insbesondere ein supraleitendes Material, das supraleitende Eigenschaften bei einer sehr hohen Temperatur zeigt.
  • Bestimmte Arten von Materialien zeigen den perfekten Diamagnetismus unter dem Phänomen der Supraleitfahigkeit, und es wird selbst dann, wenn ein definierter konstanter Strom durch dieses Material fließt, kein elektrischer Widerstand beobachtet.
  • Ein derartiges Supraleitfahigkeitsphänomen findet Anwendung in verschiedenen industriellen Bereichen, beispielsweise im Bereich der Leistungselektronik, bei der Erzeugung von magnetohydrodynamischer Energie, bei der Energieübertragung, bei der Speicherung elektrischer Energie und dergleichen. Im Bereich des Transportwesens werden Magnetschwebezüge, magnetisch vorwärtsgetriebene Schiffe oder dergleichen in Betracht gezogen. Im Bereich des Meßwesens kommen hochempfindliche Sensoren oder Detektoren zum Nachweis eines sehr schwachen magnetischen Feldes, sehr schwacher Mikrowellen oder sehr schwacher Strahlen usw. in Betracht. Im Bereich der Medizin werden Einheiten mit Strahlung mit hochenergetischen Strahlen oder dergleichen erwartet. Im wissenschaftlichen Bereich sind NMR-Einheiten oder Hochenergie-Strahlungseinheiten und dergleichen in Betracht zu ziehen. Zusätzlich zu den oben genannten Anwendungen im Bereich der elektrischen Energie wird erwartet, daß die supraleitenden Materialien eine Rolle im Bereich der Elektronik spielen. Beispielsweise ist damit zu rechnen, daß eine Josephson-Vorrichtung, die bei der Realisierung von Hochgeschwindigkeitscomputern eine unentbehrliche Schaltvorrichtung ist, die nur sehr niedrige Energiemengen benötigt, realisiert wird.
  • Der tatsächliche Gebrauch von supraleitenden Materialien war jedoch beschränkt, da das Phänomen der Supraleitfähigkeit bisher nur bei sehr niedrigen kryogenen Temperaturen beobachtet wurde. Von den bekannten supraleitenden Materialien zeigt eine Gruppe von Materialien mit der sogenannten A-15-Struktur relativ höhere Tc-Werte (Tc = kritische Temperatur der Supraleitfahigkeit) als andere Materialien. Doch selbst der höchste aufgenommene Wert von Tc im Fall der Verbindung Nb&sub3;Ge, die den bisher höchsten Wert von Tc zeigte, konnte den Wert von (höchstens) 23,2 K nicht überschreiten. Dies bedeutet, daß flüssiges Helium (Siedepunkt: 4,2 K) das einzige kryogene Material ist, bei dessen Einsatz derart niedrige Temperaturwerte von Tc realisiert werden können. Helium ist jedoch nicht nur ein nur beschränkt verfügbares, teures Ausgangsmaterial, sondern seine Herstellung erfordert auch technisch groß angelegte Systeme für die Verflüssigung. Es bestand daher eine starke Nachfrage nach anderen supraleitenden Materialien mit höheren Werten Tc.
  • Die Möglichkeit der Existenz neuer Arten supraleitender Materialien mit viel höheren Tc- Werten wurde von Bednorz und Müller aufgedeckt, die 1986 einen neuen Typ Supraleiter in Oxid-Form entdeckten [Z. Phys. B64 (1986), 189].
  • Dieser neue Supraleiter-Verbindungstyp in Oxid-Form, der von Bednorz und Müller entdeckt wurde, wird wiedergegeben durch die Formel [La, Sr]&sub2;CuO&sub4;. Diese Oxide werden Oxide des K&sub2;NiF&sub4;-Typs genannt, die eine Kristallstruktur aufweisen, die ahnlich der bekannten Struktur des Typs der Perovskit-Oxide ist. Oxidverbindungen des K&sub2;NiF&sub4;-Typs zeigen höhere Werte der Tc bei etwa 30 K. Diese Werte sind erheblich höher als die Werte bekannter supraleitender Materialien.
  • Es wurde auch berichtet, daß C. W. Chu et al. in den Vereinigten Staaten von Amerika ein anderes supraleitendes Material des sogenannten YBCO-Typs entdeckten, das durch die Formel YBa&sub2;Cu&sub3;O7-x wiedergegeben wird und eine kritische Temperatur von etwa 90 K hat. Hierüber wurde im Februar 1987 in "Physical Review Letter 58 (1987), 908 - 910" berichtet.
  • Die Entdeckung derartiger bei hoher Temperatur supraleitender Materialien wurde als beschleunigend für die Verwendung von supraleitenden Materialien im technologischen Bereich angesehen. Tatsächlich können im Fall der supraleitenden Materialien der oben genannten Typen supraleitender Eigenschaften in flüssigem Stickstoff als kryogenem Kühlmittel realisiert werden. Dieser ist preiswert auf dem Markt erhältlich. Daher kann die Kostenseite der Supraleitungstechnologie in hohem Maße verbessert werden.
  • Es ist jedoch nach wie vor eine Nachfrage in der Weise vorhanden, daß die in der praktischen Technik angewendete kritische Temperatur angehoben wird, um zu ermöglichen, daß das supradeitende Material in stabilem und zuverlässigem Zustand angewendet wird. Mit anderen Worten: Es ist wünschenswert, die Differenz zwischen der kritischen Temperatur Tc eines Supraleiters und der Temperatur des kryogenen Kühlmittels (insbesondere der Siedetemperatur des kryogenen Kühlmittels) zu erhöhen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung eines dünnen Films eines supraleitenden Materials bereitzustellen, das die supraleitende Eigenschaft bei einer höheren Temperatur zeigt und das die Belastung durch das Verflüssigungssystem des kryogenen Kühlmittels erleichtern kann. Bereitgestellt werden soll auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Films.
  • Ein derartiges Verfahren wird in Patentanspruch 1 wiedergegeben. Das supraleitende Material ist hauptsächlich aus einer Oxidverbindung aufgebaut, die eine Zusammensetzung aufweist, die durch die allgemeine Formel:
  • TlxCayBaCuzOp
  • wiedergegeben wird, worin x, y und z Zahlen sind, die jeweils den Beziehungen
  • 0,5 ≤ x ≤ 3,0,
  • 0,5 ≤ y ≤ 3,0 bzw.
  • 0,9 ≤ z ≤ 4,0
  • genügen.
  • Das supraleitende Material, das hauptsächlich aus der Oxidverbindung aufgebaut ist, die durch die oben genannte allgemeine Formel wiedergegeben wird, kann in Form eines gesinterten Gegenstandes oder in Form eines dünnen Films erhalten werden.
  • Es versteht sich, daß die Mengenanteile der die Verbindung aufbauenden Elemente des supraleitenden Materials nicht streng auf die oben angegebenen Bereiche beschränkt sind. Tatsächlich gibt es einen Fall, gemäß dem eine Oxidverbindung effektiv eine Supraleitungseigenschaft zeigt, in der die Mengenverhäitnisse um ± 50 % bevorzugt ± 20 %, von den oben genannten Bereichen abweichen. Daher bedeutet der obige Ausdruck "hauptsächlich aufgebaut aus", dal die anderen Oxidverbindungen, deren relative Mengenverhäitnisse von dem oben genannten Bereich abweichen, ebenfalls in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallen. Beispielsweise können supraleitende Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung die anderen Elemente zusätzlich zu den Bestandteilselementen, wie sie oben in der allgemeinen Formel definiert sind, enthalten, die unvermeidlich als Verunreinigungen in Mengen in der Größenordnung im ppm-Bereich enthalten sind oder die absichtlich zugegeben werden, um die anderen Eigenschaften der gesinterten Masse oder des erhaltenen dünnen Films zu verbessern. Als Elemente, die beabsichtigt zugegeben werden können, können Elemente der Gruppe IIa oder IIIa des Periodensystems der Elemente genannt werden.
  • Wie nachfolgend im einzelnen weiter beschrieben wird, weist das supraleitende Material gemäß der vorliegenden Erfindung eine deutlich überlegene Supraleitungseigenschaft auf und ist hinsichtlich seiner Stabilität verbessert, so daß die effektive Supraleitungseigenschaft über eine lange Zeit an Luft erhalten bleibt.
  • Das supraleitende Material, das hauptsächlich aus einer Oxidverbindung mit einer Zusammensetzung aufgebaut ist, die durch die allgemeine Formel:
  • TlxCayBaCuzOp
  • wiedergegeben wird, worin x, y und z Zahlen sind, die jeweils den Beziehungen
  • 0,5 ≤ x ≤ 3,0,
  • 0,5 ≤ y ≤ 3,0 bzw.
  • 0,9 ≤ z ≤ 4,0
  • genügen, wird hergestellt durch ein Verfahren, das wenigstens eine Sinterungsstufe eines Pulvermaterials einschließt, das aus der Gruppe gewählt ist, die eine Pulvermischung umfaßt, die aus elementarem Tl, Ca, Ba, Cu und/oder einer Verbindung oder Verbindungen besteht, von denen jede wenigstens ein Element aus der Gruppe Tl, Ca, Ba und Cu enthält, und eines vorher gesinterten Pulvers, das erhalten wird durch vorheriges Sintern der Pulvermischung und anschließendes Pulverisieren der resultierenden, vorab gesinterten Masse.
  • Die Stufe des Sinterns wird vorzugsweise durchgeführt, nachdem das Pulvermaterial in die Form eines Kompaktkörpers gebracht wurde.
  • Die Verbindungen, die wenigstens eines der Elemente Tl, Ca, Ba und Cu enthalten, ist vorzugsweise gewählt aus einer Gruppe, die die jeweiligen Oxide, Carbonate, Sulfate, Nitrate und Oxalate von Tl, Ca, Ba und Cu umfaßt. Die Oxide werden mit Vorzug gewählt, um ein Produkt hoher Qualität zu erhalten, während die Carbonate mit Vorzug gewählt werden, um eine Herstellung des Pulvermaterials zu erleichtern.
  • Wenn die Carbonate, Sulfate, Nitrate und Oxalate von Tl, Ca, Ba und Cu als Komponenten des Pulvermaterials verwendet werden, ist es bevorzugt, das Pulvermaterial vorab vor der endgültigen Sinterstufe zu sintern oder zu brennen, um Verunreinigungen wie beispielsweise Kohlenstoff, Schwefel, Stickstoff oder dgl. zu entfernen. Durch einen vorherigen Sinterschritt wird die Qualität des Produktes verbessert. Daher werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Mischung von Carbonaten von Ca und Ba und eine Mischung von Oxiden von Cu und Tl gebrannt oder vorab gesintert, und die resultierende, vorab gesinterte Masse wird pulverisiert, um das Pulvermaterial zu erhalten.
  • Um eine Sintermasse zu erhalten, die eine überlegene Supraleitungseigenschaft aufweist, ist es unentbehrlich, die folgenden Faktoren zu steuern:
  • (i) die Teilchengröße des Pulvermaterials;
  • (ii) die Temperatur während des vorab durchgeführten Sinterschritts;
  • (iii) die Teilchengröße des vorab gesinterten und in Pulverform gebrachten Pulvers; und
  • (iv) die Temperatur während der endgültigen Sinterstufe.
  • Wenn in der Praxis die mittlere Teilchengröße des Pulvermaterials 10 um übersteigt, können feine einheitliche Körner nicht leicht selbst dann erhalten werden, wenn das Materialpulver einem vorab durchgeführten Sinterschritt unterworfen wird. Daher liegt die mittlere Teilchengröße des Pulvermaterials vorzugsweise bei weniger als 10 um, noch mehr bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 um. Ein beachtlicher Vorteil bei der Pulverisierung ergibt sich, wenn die mittlere Teilchengröße unter 5 um reduziert wird. Es sollte angemerkt werden, daß die Korngröße des Produkts unmittelbar durch die mittlere Teilchengröße des Pulvermaterials beeinflußt wird, die dem endgültigen Sinterschritt unterworfen wird. Daher wird die Reihe der Verfahrensschritte des vorherigen Sinterns, Pulverisierens und Kompaktierens vorzugsweise einige Male wiederholt, beispielsweise mehr als zweimal wiederholt, um das Pulvermaterial zu homogenisieren und damit die Qualität des Produkts zu verbessern.
  • Der vorab durchgeführte Sinterschritt und/oder der endgültige Sinterschritt wird/werden vorzugsweise bei einer Temperatur durchgeführt, die höher ist als 750ºC, jedoch nicht höher ist als der Schmelzpunkt des Pulvermaterials, noch mehr bevorzugt zwischen 800 und 900 ºC.
  • Die Temperatur des endgültigen Sinterschritts ist einer der kritischen Faktoren in dem Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Oxid-Verbindungsmaterials. Die endgültige Sintertemperatur wird auf eine Temperatur gesteuert und eingestellt, bei der der Sintervorgang in einer Reaktion in fester Phase ohne wesentliche Verschmelzung des Pulvermaterials abläuft und ein übermäßiges Kristallwachstum in der resultierenden gesinterten Oxidverbindung nicht auftritt. Daher sollte die Temperatur des endgültigen Sintervorgangs den Schmelzpunkt der Pulvermischung des zusammengesetzten Materials nicht übersteigen. Andererseits kann ein zufriedenstellender Sintervorgang nicht bewirkt werden, wenn die endgültige Sintertemperatur zu niedrig ist. Daher muß der endgültige Sintervorgang bei einer Temperatur durchgeführt werden, die höher als 750ºC ist. Obwohl eine längere Sinterzeit bevorzugt ist, liegt die Dauer des Verfahrensschritts des endgültigen Sinterns im allgemeinen bei 1 h bis 50 h bei tatsächlicher praktischer Anwendung. Mit anderen Worten: Es ist bevorzugt, die genannte Sintertemperatur für eine Zeit von 1 h bis 50 h beizubehalten.
  • Der oben genannte vorab verlaufende Sinterschritt sollte ebenfalls präzise in derselben Weise, wie dies oben angegeben ist, gesteuert werden. Eine zufriedenstellende Vorab- Sinterreaktion kann nämlich bei Temperaturen, die unterhalb von 800 ºC liegen, nicht bewirkt werden, und damit kann die gewünschte Zubereitung bei diesen Temperaturen nicht erhalten werden. Die Temperatur des vorab verlaufenden Sinterschritts sollte andererseits den Schmelzpunkt des Pulvermaterials nicht übersteigen, und zwar aus denselben Gründen, wie dies oben angegeben ist.
  • Das supraleitende Material gemäß der vorliegenden Erfindung kann zu einem dünnen Film mittels der herkömmlichen Verfahrensweise des physikalischen Abscheidens aus der Dampfphase (PVD) unter Verwendung der erhaltenen Sintermasse oder des erhaltenen Sinterpulvers als Target oder Quelle für das dampfförmige Material gebildet werden, so daß das Target oder ein dampfförmiges Ausgangsmaterial in einer Vakuumkammer unter Herstellung eines dünnen Films verdampft, der auf einem Substrat abgeschieden wird.
  • Die Mengenverhältnisse oder Atomverhältnisse der Elemente in dem dampfförmigen Ausgangsmaterial werden in der Weise gewählt, daß die gewünschten Atomverhaltnisse der Elemente in dem abgeschiedenen dünnen Film unter Berücksichtigung der Verdampfungsgeschwindigkeit oder Sputtergeschwindigkeit oder dergleichen realisiert werden. Als Verfahrensweisen zur physikalischen Abscheidung aus der Dampfphase (PVD) können Verfahrensweisen der Vakuumabscheidung, des Sputterns, des Ionenplattierens oder des epitaxialen Wachstums mit Hilfe eines Molekularstrahls (molecular beam epitaxial (MBE) growth) vorzugsweise angewendet werden.
  • Das Substrat, auf dem der dünne Film abgeschieden wird, ist vorzugsweise gewählt unter den Materialien, die eine ähnliche Kristallstruktur oder ähnliche Gitterkonstanten aufweisen wie MgO, SrTiO&sub3;, BaTiO&sub3;, SiO&sub2;, LaGaO&sub3;, LaAlO&sub3;, Saphir oder YSZ.
  • Das Ausgangsmaterial für das dampfförmige Material kann ein beliebiges Material aus der folgenden Gruppe sein: (i) eine Pulvermischung, die aus den Elementen besteht, aus denen das supraleitende Material aufgebaut ist, und/oder aus Verbindungen der Elemente; (ii) ein vorab gesinterter Block, der hergestellt wurde durch Vorab-Sintern einer derartigen Pulvermischung; (iii) ein vorab gesintertes Pulver, das erhalten wird durch Pulverisieren des vorab gesinterten Blocks; (iv) ein fertig gesinterter Block, der erhalten wird durch Sintern des vorab gesinterten Pulvers; oder (v) ein fertig gesintertes Pulver, das erhalten wird durch Pulverisieren des fertig gesinterten Blocks.
  • Wie oben festgestellt wurde, werden die Mengenverhältnisse oder Atomverhältnisse der Elemente in dem Ausgangsmaterial für das dampfförmige Material und/oder der Partial- Sauerstoffdruck vorzugsweise in einer solchen Weise eingestellt, daß die gewünschten Atomverhältnisse der Elemente in dem abgeschiedenen Film der Oxidverbindung in Abhängigkeit von der Verdampfungsgeschwindigkeit oder der Sputtergeschwindigkeit der Elemente realisiert werden.
  • Es ist auch bevorzugt, den abgeschiedenen dünnen Film in der Atmosphäre, die Thalliumdampf und Sauerstoffgas enthält, zu tempern, um die supraleitenden Eigenschaften des Films zu verbessern und zu stabilisieren.
  • Die neuen supraleitenden Materialien der Oxidverbindungen, die eine Mehrzahl von Metallelementen gemaß der vorliegenden Erfindung enthalten, sind Supraleiter, die eine merklich höhere kritische Temperatur aufweisen und die eine länger anhaltende Stabilität als bekannte Supraleiter zeigen. Daher kann die Eigenschaft Supraleitfahigkeit unter Verwendung eines relativ preiswerteren kryogenen Materials mit Hilfe eines kleineren Verflüssigungssystems realisiert werden.
  • Die supraleitenden Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung können in Form einer Platte, eines feinen Drahts oder in Form kleiner Teile erhalten werden und können auch in Form eines dünnen Films erhalten werden, der mit Vorteil bei Anwendungen wie Matisoo- Schaltelementen, Josephson-Vorrichtungen und in einer Vielzahl von Sensoren oder supraleitenden quanteninterferometrischen Detektoren (SQUID; Superconducting Quantum Interference Device) oder dergleichen verwendet werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend im Rahmen von Beispielen beschrieben. Der Umfang der vorliegenden Erfindung sollte jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt werden.
    • Beispiel 1
  • Im Handel erhältliches Ba&sub2;O&sub3;-Pulver, CaCO&sub3;-Pulver und CuO-Pulver wurden in einer Kugelmühle gemischt. Die resultierende Pulvermischung wurde vorab bei 925 ºC 30 min. unter Erhalt einer vorab gesinterten Masse gesintert.
  • Nachdem man die vorab gesinterte Masse in einer Kugelmühle auf eine Korngröße unterhalb 10 um pulverisiert hatte, wurde außerdem Tl&sub2;O&sub3;-Pulver zugesetzt. Das Pulver wurde danach auf eine Korngröße unterhalb 5 um unter Herstellung eines Pulvermaterials pulverisiert. Die Mengenverhaltnisse der oben genannten Pulver waren in der Weise eingestellt worden, daß die Atomverhältnisse von Tl : Ca : Ba : Cu in dem Pulvermaterial 2 : 2 : 1 : 3 wurden.
  • Das Pulvermaterial wurde mittels einer Presse verpreßt und danach bei 900 ºC 1 h lang fertig gesintert.
  • Die Messung der kritischen Temperatur an einer aus dem Material erhaltenen Probe zeigte, daß der Widerstand bei 110 K scharf abfiel. Bei 85 K konnte der Widerstand nicht mehr nachgewiesen werden.
  • Nachdem Elektroden an einander gegenüberliegenden Enden der Probe mit Silberpaste befestigt worden waren, wurde die kritische Temperatur in einem Kryostaten mit Hilfe des herkömmlichen 4-Fühler-Verfahrens gemessen. Die Temperatur wurde mittels eines kalibrierten Au(Fe-)Chromel-Thermoelements gemessen.
  • Man ließ die Probe 20 Tage lang an der Luft stehen. Danach wurde dieselbe Messung wiederholt. Es wurde jedoch kein signifikanter Unterschied beobachtet.
  • Die Probe wurde mit Hilfe einer Kombination eines ICP (induktiv gekuppelten Plasma-) Spektrochemie-Analysators und der Messung der Gewichtsänderung analysiert, um die Zusammensetzung der Probe zu bestimmen. Anhand des Analyseergebnisses wurde die Zusammensetzung der Probe wie folgt bestimmt:
  • Tl&sub2;Ca&sub2;BaCu&sub3;Op
  • worin p etwa 9,5 war.
    • Beispiel 2
  • Zwei Proben wurden hergestellt. Zuerst wurden Ba&sub2;O&sub3;-Pulver (4N) und CuO-Pulver (4N) in einer Kugelmühle in solchen Atomverhältnissen von Ba : Cu gemischt, wie sie in Tabelle 1 gezeigt sind. Die resultierenden Pulvermischungen wurden vorab bei 900 ºC 8 h gesintert, und man erhielt jeweils vorab gesinterte Massen aus Ba-Cu-O.
  • Nachdem die jeweilige vorab gesinterte Masse in einer Kugelmühle auf eine Teilchengröße unterhalb von 10 um pulverisiert worden war, wurden Tl&sub2;O&sub3;-Pulver (4N) und CaO-Pulver (4N) jeder Probe darüber hinaus zugesetzt, und die Mischungen wurden danach auf eine Korngröße von unter 5 um in einer Glove-Box unter Herstellung zweier in Pulverform vorliegender Materialien pulverisiert. Die Mengenverhältnisse der zugesetzten Pulver wurden auf ein solches Atomverhältnis von Tl : Ca : Ba : Cu in dem Pulvermaterial eingestellt, wie dies in Tabelle 1 gezeigt ist.
  • Jedes Pulvermaterial wurde mit einer aus Gold hergestellten Folie umgeben und unter den summarisch in Tabelle 1 angegebenen Sinterbedingungen gesintert.
  • Die durch dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1 ermittelten kritischen Temperaturen sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle I Probe Nr. Zusammensetzung der Sintermasse Sinterbedingungen Tc (K) für die Zeit von 3 h
    • Beispiel 3
  • Ba&sub2;O&sub3;-Pulver (4N), CaCO&sub3;-Pulver (4N) und CuO-Pulver (4N) wurden in einer Kugelmühle in einem Atomverhältnis Ba : Ca : Cu von 2 : 2 : 3 gemischt. Die resultierende Pulvermischung wurde vorab bei 900 ºC 8 h lang gesintert, und man erhielt eine vorab gesinterte Masse aus Ba-Ca-Cu-O.
  • Nachdem die vorab gesinterte Masse in einer Kugelmühle auf eine Korngröße unterhalb 10 um pulverisiert worden war, wurde Tl&sub2;O&sub3;-Pulver (4N) außerdem in einer solchen Menge zugesetzt, daß das Atomverhältnis Tl : Ca : Ba : Cu bei 1 : 2 : 2 : 3 in dem Pulvermaterial lag. Die Pulver wurden einheitlich in einer Glove-Box unter Herstellung eines Pulvermaterials vermischt.
  • Danach wurde ein Radiofrequenz-Sputterverfahren unter Verwendung des so hergestellten Pulvermaterials als pulverförmiges Target durchgeführt, so daß ein dünner Film auf einem Einkristall aus MgO unter den folgenden Sputter-Bedingungen abgeschieden wurde:
  • Sputtergas: Ar + O&sub2;(20 %);
  • Sputtergas-Druck: 5 x 10&supmin;² Torr;
  • Radiofrequenz-Energiedichte: 2,5 W/cm²;
  • Substrat: MgO {100}-Ebene; und
  • Substrattemperatur: 350 ºC.
  • Der erhaltene dünne Film war Tl&sub2;Ca&sub2;Ba&sub2;Cu&sub3;Op. Die Zusammensetzung des dünnen Films wurde nach demselben Verfahren bestimmt wie in Beispiel 1.
  • Danach wurde der erhaltene dünne Film in einer Thalliumdampf und Sauerstoffgas enthaltenden Atmosphäre bei 930 ºC 1 h lang und danach bei 850 ºC 3 h lang getempert. Der resultierende getemperte dünne Film zeigte einen Tc-Wert (Nullwiderstand) von 115 K. Die kritische Stromdichte betrug 3,2 x 10&sup6; A/cm².

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden dünnen Films auf einem Substrat durch eine physikalische Dampfabscheidungstechnik, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Target, das bei der physikalischen Dampfabscheidungstechnik verwendet wird, hauptsächlich aus einem Mischoxid einer Zusammensetzung gemäß der allgemeinen Formel:
TlxCayBaCuzOp
zusammensetzt, in der x, y und z Zahlen sind, die den Bedingungen 0,5 ≤ x ≤ 3,0, 0,5 ≤ y ≤ 3,0 bzw. 0,9 ≤ z ≤ 4,0 genügen, wobei das Target dadurch hergestellt ist, daß man ein Pulvermaterial aus der durch eine Pulvermischung aus elementarem Tl, Ca, Ba, Cu und/oder einer Verbindung oder Verbindungen, die jeweils mindestens eins der Elemente Tl, Ca, Ba und Cu enthalten, gebildeten Gruppe sintert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verbindung, die mindestens eins der Elemente Tl, Ca, Ba und Cu enthält, aus der durch Oxide, Carbonate, Sulfate, Nitrate und Oxalate von Tl, Ca, Ba und Cu gebildeten Gruppe gewählt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Pulvermaterial vor dem Sintervorgang verdichtet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die physikalische Dampfabscheidungstechnik Sputtern oder Ionenplattieren ist.
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