JPH03261609A - Ｍｏｃｖｄ法による酸化物超電導体の合成方法 - Google Patents

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］ この発明は、有機金属化学気相蒸着（ＭＯＣＶＤ　’）
法を用いた酸化物超電導体の合成方法に間するものであ
る。

［従来の技術］ 最近、液体窒素温度（７７Ｋ）以上で超電導状態を示す
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系やＢ１−５ｒ−Ｃｃ−Ｃｕ−０の
酸化物超電導体を各種の方法で作製することが盛んに行
われてきた。その中で有機金属（ＭＯ）化合物原料を用
いるＭＯＣＶＤ法は一般に合成速度が速い、連続合成が
可能、自由な形状物上に合成できる、厚膜状に１戒でき
るなどの利点を有することから、酸化物超電導体のデバ
イス化および線材化に有力な手法と見られ、広く検討さ
れている。しかし、実際に従来のＭＯＣＶＤ法を用いた
場合、米国の応用物理字詰（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）５４巻、３８０〜３８２ペー
ジ（１９８９年１月）および日本の応用物理字詰（Ｊａ
ｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｒ　Ａｐｐｌｉｅｄ
　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）２７巻、１２６５
〜１２６７　　ページ（１９８８年７月）にあるように
、原料の加熱温度を高く（特にＢａ等の希土類原料では
２８０〜３００℃）設定しなければ合成を行うことがで
きなかった。これは、米国の応用物理字詰（Ａｐｐｌｉ
ｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）　５３巻、１
７５０〜１７５２ページ（１９８８年１０月）に指摘さ
れているように、代表的なＭＯ原料は一般に非常に気化
しにくいことに起因するものであった。

［発明が解決しようとする課Ｈ］ 以上のような従来のＭＯＣＶＤ法による酸化物超電導体
の合成方法は、原料の難気化性に伴ってＣＶＤ反応部へ
多量の原料を安定に輸送することが不可能であるため、
良好な特性を有する酸化物Ｎ電導体の高速合成ならびに
厚膜合成ができないという大きな問題点があった。さら
に、従来の方法では合成（反応）時間を連続的に長くし
て膜厚を厚くした場合にも、その厚膜は組成が不均質に
なるために超電導性を示さない、臨界温度が低い、臨界
電流密度が小さいなどの欠点が避けられなかった。

この発明はかかる問題点を解消するためになされたもの
で、ＭＯ原料を多量に、がっ、安定に反応部へ輸送する
ことができるとともに、合成した超電導体が良好な特性
を示すこと、さらにはこれにより酸化物超電導体の高速
合成および厚膜合成を行うことができるＮ０ＣＹＤ法に
よる酸化物超電導体の合成方法を得ることを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るＭＯＣＶＤ法による酸化物超電導体の合
成方法は、ＭＯ原料中もしくは原料加熱工程、輸送工程
の少なくともいずれか一つの場合に、ＭＯ原料にＭＯ原
料を形成する配位子の蒸気を接触させる工程を有する。

［作　用］ この発明においては、ＭＯ原料に接触させるＭ　Ｏ！　
ｊｌを形成する配位子蒸気の作用の詳細については不明
であるが、原料に配位子蒸気が作用することによって、
低温加熱においてもＭＯ原料が多Ｉに気化され、かつ、
安定に反応部へ送り込まれるという働きをなすものと考
えられる。

［実施例］ （実施例■） ５つの原料加熱系統を有する通常のＣＶＤ装置を用い、
この発明の方法によるイツトリウム系酸化物超電導体で
あるＹＢＩＩ２ＣＬＩ３０．−８を酸化マグネシウム基
板上に合成する実験を行った。原料としては、Ｙ、Ｂａ
、Ｃｕのヘキサフルオロアセチルアセトン誘導体を用い
、加熱して発生したヘキサフルオロアセチルアセトン蒸
気を、原料を入れた試料室に流入させた１合成条件とし
ては、原料の加熱温度をＹ　、　１５０℃、Ｂ　ａ　；
　２００℃、Ｃｕ；１４５℃に設定し、キャリアガスは
アルゴン、反応ガスは酸素で反応部（炉）内圧力は９　
Ｔｏｒｒ、基板温度は８５０℃に保持して３０分間反応
を行った６反応後、酸素気流中で室温まで自然放冷を行
ったところ、膜厚２，３ミクロンのこの発明の合成方法
による酸化物膜が得られた。この酸化物膜について、Ｘ
線回折により結晶性および配向性を調査し、四端子法に
より臨界温度ならびに７７Ｋにおけるゼロ磁界下の臨界
電流密度を測定した。また、蛍光Ｘ線分析による基板へ
の堆積量結果からの場合の合成速度を計算で求めた。

比較のため、上記と同一の原料および合成条件を用いて
ヘキサフルオロアセチルアセトン蒸気の流入を行わない
従来のＭＯＣＶＤ法により、同−組戒め酸化物超電導体
の合成を行ったところ、ＹとＣＵについては基板上への
堆積が認められたが、Ｂａについては堆積がほとんど認
められず、２００℃の加熱では十分な気化が生じないこ
とが判明した。

そこで、従来方法については原料の加熱温度をＹ、１ｆ
ｆ□℃、Ｂ　ａ　；　２９０℃、Ｃｕ　；　１５０℃に
設定し直して合成を行い、この発明の方法の場合と同様
に、反応後酸素気流中で室温まで自然放冷を行って０゜
３ミクロンの厚さの膜を得た。この膜についても同様に
、膜質および超電導特性を行った。これらの結果を第１
表に示す。

第１表 膜厚（ＩＩＩｌｌ）合成速度（ｌＪｌｌ／時〉配向性臨
界温度（ｋ）臨界電流密度（＾／ｃ−２）本発明 の方法　　２．３　　　４．６　　　　　　Ｃ軸　　　
８５　　　　　６．３Ｘ１０’第１表から明らかなよう
に、この発明の方法によれば、低温加熱に拘わらず、従
来の合成方法よりも合成速度が約７倍以上速くなると同
時に、臨界温度および臨界電流特性が従来の方法による
膜と比べるとはるかに良好となる。

（実施例　■） 実施例！と同一のＣＶＤ装置を用い、Ｙ、ＢａおよびＣ
ｕのジピバロイルメタン誘導体を原料として用い、これ
らをそれぞれ１２０℃、１９０℃、１２０℃に加熱しな
がら、これらの中に、キャリアガスのアルゴンと共にジ
ピバロイルメタンの蒸気を流入させて接触させた。その
池の条件は実施例［と全く同様にして、この発明の方法
によるイツトリウム系酸化物超電導体の合成を行った。

目的組成も実施例■と同様である。比較のため、ジピバ
ロイルメタンを添加しない従来の方法による合成も行っ
た。ただし、実施例Ｉと同様の理由により、各ＭＯ原料
の設定温度はそれぞれこの発明の場合よりも高い１４５
℃、２９０℃、１４０℃に保持した。上記２つのサンプ
ルの特性を第２表に示す。

第　　２　　表 膜厚（μ−）合成速度（μＩｌ／時）配向性臨界温度（
ｋ）臨界電流密度（Ａ／Ｃｍ”）本発明 の方法７．６　　　　１５．２　　　　　　Ｃ軸　　　
９０　　　　　８．５ｘｆＯ’第２表から、実施例■の
場合と同様に、この発明の方法による酸化物超電導体は
、従来の合成方法によるものよりも、低温加熱であるに
もかかわらず合成速度が６倍以上速くなると同時に、臨
界温度および臨界電流特性が従来の方法によるものより
吃はるかに良好となることが明らかである。

実施例Ｉおよび■において、従来方法による酸化物超電
導体の合成速度が低い理由は、ＭＯ原料が気化しに＜＜
、かつ、安定に輸送されにくいことに起因するものと考
えられる。そして、これら従来方法によるサンプルの超
電導特性が良好でない主な原因は、Ｃ軸配向しているに
もかかわらず、各原料の不安定輸送に起因する合成膜中
における組戒め不均質性であると推定される。

この発明で用いるＭＯ原料の配位子蒸気のＭＯ原料に対
する効果は明らかでないが、配位子の分子構造中に存在
する酸素原子とＭＯＪｌＩ料が気化し易くなるような沸
点の低い付加物を生成すると推察される。

さらに、この発明では、使用するＭＯ原料の配位子蒸気
をＣＶＤ反応前であればどのような形でＭＯ原料と接触
させてもよい０例えば、上記実施例のように原料中に流
入させてもよく、キャリアガスとともに原料中に流入お
よび接触させてもよい、また、この接触は任意の２通り
以上の方法を使用してもよい。

また、この発明で用いるＭＯ原料としては、金属のアセ
チルアセトネート、ジピバロイルメタネート、アルコキ
シド、ヘキサフルオロアセチルアセトネート、ペンタフ
ルオロプロパノイルピバロイルメタネート、シクロペン
タジェニルおよびそれらの誘導体ならびに他の有機金ｘ
Ｂ体をも使用可能である。同時に、それらの原料を使用
することに伴って、その配位子であるアセチルアセトン
、ジピバロイルメタン、アルコール、ヘキサフルオロア
セチルアセトン、ペンタフルオロプロバノイルビパイル
メタン、シクロペンタン等の配位子の蒸気を用いること
ができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、ＭＯ原料中もしくは
原料加熱工程、輸送工程の少なくともいずれか一つの場
合に、ＭＯｊ原料にその配位子の蒸気を接触させること
により、ＭＯ原料を多量に、かつ、安定に反応部へ輸送
することができるとともに、合成した超電導体が良好な
特性を示す、さらには、これにより酸化物超電導体の高
速合成および厚膜合成を行うことができるなどの効果が
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　有機金属（ＭＯ）原料中および原料加熱工程、原料輸
   送工程の少なくともいずれかの場合に、前記ＭＯ原料に
   、そのＭＯ原料を形成する配位子の蒸気を接触させる工
   程を有するＭＯＣＶＤ法による酸化物超電導体の合成方
   法。