ＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜とその製造方法
【課題】ＦＦ−ＭＯＤ法を用いて、厚膜化することにより、充分に高いＩｃの酸化物超電導薄膜を安定して提供する。
【解決手段】ＭＯＤ法を用いて、フッ素を含まない有機金属化合物溶液の塗膜の仮焼熱処理、および仮焼膜の本焼熱処理により酸化物超電導層を作製する工程と、酸化物超電導層の上に非超電導物質からなる層を形成する工程と、非超電導物質からなる層上に、ＭＯＤ法を用いて酸化物超電導層を作製すると共に、酸化物超電導層作製時の加熱により、非超電導物質と酸化物超電導層とを化学反応させて、ピン止め点として機能する反応生成物が分散した分散層を作製する工程とを備えているＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法。ＭＯＤ法を用いて作製される酸化物超電導層を複数層備え、各酸化物超電導層の間に、ピン止め点として機能する非超電導物質が分散された分散層が形成されているＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜。
【解決手段】ＭＯＤ法を用いて、フッ素を含まない有機金属化合物溶液の塗膜の仮焼熱処理、および仮焼膜の本焼熱処理により酸化物超電導層を作製する工程と、酸化物超電導層の上に非超電導物質からなる層を形成する工程と、非超電導物質からなる層上に、ＭＯＤ法を用いて酸化物超電導層を作製すると共に、酸化物超電導層作製時の加熱により、非超電導物質と酸化物超電導層とを化学反応させて、ピン止め点として機能する反応生成物が分散した分散層を作製する工程とを備えているＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法。ＭＯＤ法を用いて作製される酸化物超電導層を複数層備え、各酸化物超電導層の間に、ピン止め点として機能する非超電導物質が分散された分散層が形成されているＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜とその製造方法に関し、詳しくは、塗布熱分解法を用いて製造される超電導特性に優れたＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体窒素の温度で超電導性を有する高温超電導体の発見以来、ケーブル、限流器、マグネットなどの電力機器への応用を目指した高温超電導線材の開発が活発に行われている。中でも、基板上に酸化物超電導薄膜を形成させた酸化物超電導薄膜線材が注目されている。
【０００３】
前記酸化物超電導薄膜の製造方法の１つに、塗布熱分解法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、略称：ＭＯＤ法）がある（特許文献１）。
【０００４】
この方法は、Ｙ（イットリウム）などのＲＥ（希土類元素）、Ｂａ（バリウム）、Ｃｕ（銅）の各有機金属化合物を溶媒に溶解して製造された原料溶液（ＭＯＤ溶液）を基板に塗布して塗布膜を形成した後、例えば、５００℃付近で仮焼熱処理して、有機金属化合物を熱分解させ、熱分解した有機成分を除去することにより酸化物超電導薄膜の前駆体である仮焼膜を作製後、作製した仮焼膜をさらに高温（例えば７５０〜８００℃付近）で本焼熱処理することにより結晶化を行って、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘで表されるＲＥＢＣＯ超電導薄膜を製造するものであり、主に真空中で製造される気相法（蒸着法、スパッタ法、パルスレーザ蒸着法等）に比較して製造設備が簡単で済み、また大面積や複雑な形状への対応が容易である等の特徴を有しているため、広く用いられている。
【０００５】
前記ＭＯＤ法としては、原料溶液にフッ素を含む有機金属化合物を用いるＴＦＡ−ＭＯＤ法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ＴｒｉＦｌｕｏｒｏＡｃｅｔａｔｅｓ）とフッ素を含まない有機金属化合物を用いるフッ素フリーＭＯＤ法（ＦＦ−ＭＯＤ法）とがある。
【０００６】
ＴＦＡ−ＭＯＤ法を用いると、面内配向性に優れた酸化物超電導薄膜を得ることができる。しかし、この方法では、仮焼時にフッ化物であるＢａＦ２（フッ化バリウム）が生成され、このＢａＦ２が本焼時に分解して危険なフッ化水素ガスを発生する。このため、フッ化水素ガスを処理する装置、設備が必要となる。
【０００７】
これに対して、ＦＦ−ＭＯＤ法は、フッ化水素ガスのような危険なガスを発生することがないため、環境にやさしく、また処理設備が不要であるという利点を有している。
【０００８】
このようなＦＦ−ＭＯＤ法において、より高い臨界電流値Ｉｃの酸化物超電導薄膜を得るために、前記した原料溶液の塗布、仮焼熱処理、本焼熱処理を繰り返すことにより、酸化物超電導薄膜を積層して、厚膜化を図ることが行われている。
【０００９】
しかし、従来のＦＦ−ＭＯＤ法を用いて、例えば、ＹＢＣＯ超電導薄膜を製造した場合、膜厚を厚くしても、Ｉｃが充分に高くならないという問題があった。
【００１０】
そこで、積層構造とすることにより、膜厚を向上させる試みとして、ＹＢＣＯ超電導薄膜を単純に積層するのではなく、ＹＢＣＯ超電導薄膜とＣｅＯ２などの非超電導薄膜とをサンドイッチ構造とし、各々のＹＢＣＯ超電導薄膜を接続することにより、高Ｉｃとする技術が提案されている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−１６５１５３号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｑ．Ｘ．Ｊｉａ, ｅｔ ａｌ,：“Ｈｉｇｈ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｔｈｉｃｋ ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｓｕｐｅｒｃｕｒｒｅｎｔ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８０，１６０１−１６０３（２００２）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、非特許文献１に示された技術により、酸化物超電導薄膜の積層を行っても、未だ、充分に高いＩｃの酸化物超電導薄膜が得られているとは言えなかった。
【００１４】
そこで、本発明は、ＦＦ−ＭＯＤ法を用いて製造された酸化物超電導薄膜であって、厚膜化により、充分に高いＩｃの酸化物超電導薄膜とその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、ＦＦ−ＭＯＤ法を用いて、酸化物超電導薄膜を積層して膜厚を厚くしても、従来の製造方法では、Ｉｃが充分に高くならない原因につき、検討を行い、以下の知見を得た。
【００１６】
即ち、従来の製造方法では、前記したように、基板上で、ＭＯＤ溶液の塗布、仮焼熱処理、本焼熱処理を繰り返すことにより、酸化物超電導薄膜が積層されて、厚膜化が図られている。しかし、この積層される酸化物超電導薄膜は結晶性が高いため、Ｉｃの向上に関係するピン止め点として機能する欠陥や異相は、第１層目の酸化物超電導薄膜層と基板に形成された中間層との間にのみ形成され、第２層目以降の酸化物超電導薄膜層の形成時には殆ど形成されない。
【００１７】
このように、従来の製造方法を用いて厚膜化された酸化物超電導薄膜では、ピン止め点が不足して酸化物超電導薄膜全体に働かないため、ピン止め効果を充分に発揮させることができず、Ｉｃを充分に向上させることができなかったことが分かった。
【００１８】
そこで、本発明者は、厚膜化された酸化物超電導薄膜に充分な量のピン止め点を適切に設けることにより、ピン止め効果を充分に発揮させて、Ｉｃを充分に向上させることができる手段につき、鋭意検討を行った。
【００１９】
最初に、有機金属化合物を溶媒に溶解する際に、ピン止め点として機能することが期待できる非超電導物質の微粒子を溶媒に分散させたＭＯＤ溶液を作製し、このＭＯＤ溶液を用いて、非超電導物質の微粒子が膜内に分散された酸化物超電導薄膜を形成することを考えたが、実験の結果、非超電導物質の微粒子を適切に配置して、ピン止め点として充分機能するように制御することは容易ではなく、安定して高いＩｃの酸化物超電導薄膜を得ることは困難であることが分かった。
【００２０】
そこで、本発明者は、ピン止め点を適切に設ける方法についてさらに検討を行い、その結果、積層される各酸化物超電導薄膜層の厚さを適切に制御し、各酸化物超電導薄膜層間にピン止め点として機能する非超電導物質の微粒子が分散した層を設ける、即ち、酸化物超電導薄膜層と非超電導物質の微粒子が分散した層を交互に積層することにより、ピン止め点が適切に配置されて、酸化物超電導薄膜全体に亘ってピン止め効果を充分に発揮させることができ、高いＩｃの酸化物超電導薄膜が得られることを見出した。
【００２１】
また、非超電導物質の微粒子が分散した層を形成する具体的な方法として、酸化物超電導薄膜層の上に、加熱により酸化物超電導薄膜層と反応して、ピン止め点として機能する非超電導物質の微粒子を生成する物質の薄膜を形成することにより、その後積層する酸化物超電導薄膜層の形成時、容易に、ピン止め点として機能する非超電導物質の微粒子が分散した層を形成することができることを見出した。
【００２２】
請求項１に記載の発明は、以上の知見に基づくものであり、
ＭＯＤ法を用いて、フッ素を含まない有機金属化合物溶液の塗膜の仮焼熱処理、および仮焼膜の本焼熱処理により酸化物超電導層を作製する工程と、
前記酸化物超電導層の上に非超電導物質からなる層を形成する工程と、
前記非超電導物質からなる層上に、さらにＭＯＤ法を用いて酸化物超電導層を作製すると共に、酸化物超電導層作製時の加熱により、前記非超電導物質と、前記非超電導物質を挟む前記酸化物超電導層とを化学反応させて、ピン止め点として機能する前記非超電導物質の反応生成物が分散した分散層を作製する工程と、
を備えていることを特徴とするＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法である。
【００２３】
酸化物超電導層と非超電導物質からなる層とが化学反応して、ピン止め点として機能する反応生成物の微粒子が生成され、分散層を形成することにより、前記したように、ピン止め点が各酸化物超電導層間に適切に配置されて、酸化物超電導薄膜全体に亘ってピン止め効果を充分に発揮させることができる。
【００２４】
また、分散層は、非超電導物質からなる緻密な層ではなく、非超電導物質の微粒子が分散された層であるため、分散層を形成する微粒子の近傍では、上下の酸化物超電導層の間で、連続した結晶相が形成されるため、同じ配向性の酸化物超電導層を形成させることができ、膜厚方向に配向性が整った厚膜の酸化物超電導薄膜を得ることができる。
【００２５】
この結果、安定して高いＩｃの酸化物超電導薄膜を提供することができる。
【００２６】
なお、非特許文献１に示されたような、非超電導薄膜層と酸化物超電導薄膜層の積層では、ＭＯＤ法において酸化物超電導材料が非超電導材料と反応して、膜厚方向に配向性が整った厚膜の酸化物超電導薄膜が容易に得られなかった。
【００２７】
非超電導物質としては、例えば、ＣｅＯ２（酸化セリウム）、ＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム）、ＺｒＯ２（２酸化ジルコニウム）などを挙げることができ、それぞれ、ＢａＣｅＯ３（セリウム酸バリウム）、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）、ＢａＺｒＯ３（ジルコン酸バリウム）などの反応生成物が生成される。
【００２８】
また、非超電導物質からなる層を形成する方法としては、従来の中間層の形成方法と同じ、スパッタ法などを採用することができるため、新たな設備を導入する必要がない。
【００２９】
請求項２に記載の発明は、
前記酸化物超電導層の上に前記非超電導物質からなる層を形成する工程、
および前記非超電導物質からなる層の上に、さらにＭＯＤ法を用いて前記酸化物超電導層を作製する工程
を繰り返すことにより、
前記酸化物超電導層と前記分散層とが交互に設けられたＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜を製造することを特徴とする請求項１に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法である。
【００３０】
酸化物超電導層と分散層の作製を繰り返すことにより、多層化された酸化物超電導薄膜でありながら、容易に、ピン止め点を適切に配置して、酸化物超電導薄膜全体に亘ってピン止め効果を充分に発揮させることができ、高いＩｃの酸化物超電導薄膜を得ることができる。
【００３１】
請求項３に記載の発明は、
前記非超電導物質からなる層の厚さが、１〜１０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法である。
【００３２】
非超電導物質からなる層の厚さが厚すぎると、反応生成物のサイズが大きくなり、ピン止め点として充分に機能しない恐れがある。一方、薄すぎると、充分な量の反応生成物が生成されず、ピン止め点が不足する恐れがある。
【００３３】
請求項４に記載の発明は、
前記非超電導物質が、ＣｅＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＺｒＯ２、ＢａＺｒＯ３のいずれか１種である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法である。
【００３４】
ＣｅＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＺｒＯ２、ＢａＺｒＯ３が、酸化物超電導層と化学反応して生成されるＢａＣｅＯ３（セリウム酸バリウム）、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）などは、ピン止め点として充分な機能を有しているため好ましい。
【００３５】
また、これらの材料は、酸化物超電導薄膜の形成において、従来より、一般的に使用されている材料であり、入手も容易であり、コストの上昇を抑制することができる。
【００３６】
請求項５に記載の発明は、
フッ素を含まない有機金属化合物溶液の塗膜の仮焼熱処理、および仮焼膜の本焼熱処理により作製される酸化物超電導層を複数層備え、
各酸化物超電導層の間に、ピン止め点として機能する非超電導物質が分散された分散層が形成されている
ことを特徴とするＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜である。
【００３７】
前記の通り、ピン止め点として機能する非超電導物質が分散された分散層が、酸化物超電導層の間に形成された酸化物超電導薄膜においては、酸化物超電導薄膜全体に亘って、分散層がピン止め点として有効に機能するため、安定して高いＩｃの酸化物超電導薄膜を提供することができる。
【００３８】
なお、分散層は、前記したような酸化物超電導層と非超電導物質からなる層とが化学反応して形成される分散層だけではなく、予めピン止め点として機能する物質の微粒子を分散させた分散層であってもよい。
【００３９】
請求項６に記載の発明は、
前記分散層の厚さが、２〜３０ｎｍである
ことを特徴とする請求項５に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜である。
【００４０】
前記した層の厚さが、前記した１〜１０ｎｍである非超電導物質からなる層が、酸化物超電導層と化学反応することにより、厚さ２〜３０ｎｍの分散層が生成される。
【００４１】
請求項７に記載の発明は、
前記酸化物超電導層の厚さが、５０〜５００ｎｍである
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜である。
【００４２】
酸化物超電導層１層の厚さが薄すぎると、酸化物超電導層の形成が不安定となる恐れがある。また、薄すぎる場合には、分散層が作製される化学反応において、酸化物超電導層の形成に組成ズレを招き、異相や欠陥が生じる恐れがある。
【００４３】
一方、各酸化物超電導層が厚すぎると、分散層の酸化物超電導薄膜全体に対する堆積が減少するため、ピン止め効果が低下する恐れがある。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、ＦＦ−ＭＯＤ法を用いて、厚膜化することにより、充分に高いＩｃの酸化物超電導薄膜を安定して提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は実施例のＹＢＣＯ超電導薄膜の作製工程を模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）はピン止め点として機能する分散層が形成される様子を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００４７】
以下に、ＦＦ−ＭＯＤ法を用いてＹＢＣＯ超電導薄膜を形成した実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
【実施例】
【００４８】
１．ＹＢＣＯ超電導薄膜の構成
図１（ａ）〜（ｅ）は、実施例のＹＢＣＯ超電導薄膜の作製工程を模式的に示す断面図である。図２（ａ）（ｂ）は、ピン止め点として機能する分散層が形成される様子を模式的に示す断面図である。
【００４９】
２．ＹＢＣＯ超電導薄膜の形成
（１）実施例１
【００５０】
（１−１）第１層目のＹＢＣＯ超電導層の作製
（ａ）ＭＯＤ溶液の作製
まず、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕの各アセチルアセトナート塩から出発してＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３の比率（モル比）で合成し、アルコールを溶媒としたＭＯＤ溶液を作製した。なおＭＯＤ溶液のＹ３＋、Ｂａ２＋、Ｃｕ２＋を合わせた総カチオン濃度を１ｍｏｌ／Ｌとした。
【００５１】
（ｂ）塗膜作製工程
次に、基板として、ＳＵＳ上に順にＣｕ層、Ｎｉ層を形成させたクラッド基板の上に、ＣｅＯ２、ＹＳＺ、ＣｅＯ２の３層からなる中間層を設けた基板１を準備し、基板１上に、前記ＭＯＤ溶液を塗布し、塗膜の作製を行った。
【００５２】
（ｃ）仮焼熱処理工程
塗膜が形成された基板１を、大気圧の空気雰囲気下、５℃／分の昇温速度で５００℃まで昇温した後、そのまま２時間保持して、基板１上に仮焼膜を形成した。
【００５３】
（ｄ）本焼熱処理工程
実施例で得られた仮焼膜を、酸素濃度１００ｐｐｍのアルゴン／酸素混合ガス雰囲気下で７８０℃まで５０℃／分の昇温スピードで昇温後、そのまま２０分間保持して本焼熱処理を施した。本焼熱処理終了後、５００℃まで約３時間で降温した時点でガス雰囲気を酸素濃度１００ｖｏｌ％ガスに切り替えて、さらに約５時間かけて室温まで炉冷し、ＹＢＣＯ超電導層を作製した。これにより、図１（ａ）に示す厚さ１００ｎｍの第１層目のＹＢＣＯ超電導層２を作製した。
【００５４】
（１−２）第１層目のＣｅＯ２層の作製
第１層目のＹＢＣＯ超電導層２の上に、スパッタ法により、厚さ５ｎｍのＣｅＯ２を成膜し、図１（ｂ）に示すようにＣｅＯ２層３ａを作製した。
【００５５】
（１−３）第２層目のＹＢＣＯ超電導層の作製
第１層目のＣｅＯ２層３ａの上に、第１層目のＹＢＣＯ超電導層２と同じ条件で、図１（ｃ）に示すように厚さ１００ｎｍの第２層目のＹＢＣＯ超電導層２を作製した。このとき、ＣｅＯ２がＹＢＣＯと反応してＢａＣｅＯ３に変化することにより、図２（ｂ）に示すようにＢａＣｅＯ３粒３が分散する分散層４が作製された。
【００５６】
（１−４）第２層目のＣｅＯ２層の作製
第２層目のＹＢＣＯ超電導層２の上に、第１層目のＣｅＯ２層３ａと同じ条件で、図１（ｄ）に示すように厚さ５ｎｍの第２層目のＣｅＯ２層３ａを作製した。
【００５７】
（１−５）第２層目のＣｅＯ２層３ａの上に、第１層目のＹＢＣＯ超電導層２と同じ条件で、図１（ｅ）に示すように第３層目のＹＢＣＯ超電導層２を作製した。このとき、前記の（１−３）の場合と同様、ＣｅＯ２がＹＢＣＯと反応してＢａＣｅＯ３に変化することにより、分散層４が形成された。
【００５８】
以上により、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製した。
【００５９】
なお、図１において、ＣｅＯ２層３ａは、超電導薄膜の作成過程で分散層４（ＢａＣｅＯ３）になるが、説明の便宜上から、ＣｅＯ２層３ａの符号を残して表示した。
【００６０】
（２）実施例２
ＣｅＯ２層３ａの厚さを１５ｎｍにすることにより、厚さ３０ｎｍの分散層４を形成したこと以外は、実施例１と同じ条件で、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製した。
【００６１】
（３）実施例３
各ＹＢＣＯ超電導層２の厚さを４０ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同じ条件で、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製した。
【００６２】
（４）比較例１
ＣｅＯ２層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同じ条件で、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製した。
【００６３】
３．ＹＢＣＯ超電導薄膜の評価
（１）分散層の分析
断面ＴＥＭにより分散層を分析し、ＢａＣｅＯ３粒により分散層が形成されていることを確認した。
【００６４】
（２）超電導特性
実施例１〜３および比較例１で得られたＹＢＣＯ超電導薄膜を用いて、７７Ｋ、自己磁場下において、ＪｃおよびＩｃを測定した。表１に測定結果を示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
（３）考察
（ａ）実施例１〜３について
表１に示すように、実施例１〜３は、比較例１と比べて高Ｊｃおよび高Ｉｃを示している。これは、ＣｅＯ２がＹＢＣＯと反応して分散層が形成され、分散層のＢａＣｅＯ３粒がピン止め点としての役割を果たしているためである。また、実施例２、３は実施例１と比べてＪｃおよびＩｃは低くなっている。これは、実施例２については、ピン止め点としての大きさが最適サイズより大きくなったためであり、実施例３については、ＹＢＣＯ超電導層２が薄く、ＹＢＣＯ超電導層に組成ずれが生じたためである。
【００６７】
（ｂ）比較例１について
表１に示すように、比較例１は、ＪｃおよびＩｃが実施例１〜３と比べて小さくなっている。これは、比較例１については、基板の中間層のＣｅＯ２が第１層目のＹＢＣＯ超電導層のＹＢＣＯと反応してピン止めとしての役割を果たしているが、第２層目および第３層目のＹＢＣＯ超電導層に対してはピン止めとしての役割を果たす層がないためである。
【００６８】
以上より、本実施例によれば、ＭＯＤ法により、厚膜化してもＪｃが低下せず、高いＩｃを有する酸化物超電導薄膜を作製できることが分かる。
【００６９】
以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 基板
２ ＹＢＣＯ超電導層
３ ＢａＣｅＯ３粒
３ａ ＣｅＯ２層
４ 分散層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜とその製造方法に関し、詳しくは、塗布熱分解法を用いて製造される超電導特性に優れたＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体窒素の温度で超電導性を有する高温超電導体の発見以来、ケーブル、限流器、マグネットなどの電力機器への応用を目指した高温超電導線材の開発が活発に行われている。中でも、基板上に酸化物超電導薄膜を形成させた酸化物超電導薄膜線材が注目されている。
【０００３】
前記酸化物超電導薄膜の製造方法の１つに、塗布熱分解法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、略称：ＭＯＤ法）がある（特許文献１）。
【０００４】
この方法は、Ｙ（イットリウム）などのＲＥ（希土類元素）、Ｂａ（バリウム）、Ｃｕ（銅）の各有機金属化合物を溶媒に溶解して製造された原料溶液（ＭＯＤ溶液）を基板に塗布して塗布膜を形成した後、例えば、５００℃付近で仮焼熱処理して、有機金属化合物を熱分解させ、熱分解した有機成分を除去することにより酸化物超電導薄膜の前駆体である仮焼膜を作製後、作製した仮焼膜をさらに高温（例えば７５０〜８００℃付近）で本焼熱処理することにより結晶化を行って、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘで表されるＲＥＢＣＯ超電導薄膜を製造するものであり、主に真空中で製造される気相法（蒸着法、スパッタ法、パルスレーザ蒸着法等）に比較して製造設備が簡単で済み、また大面積や複雑な形状への対応が容易である等の特徴を有しているため、広く用いられている。
【０００５】
前記ＭＯＤ法としては、原料溶液にフッ素を含む有機金属化合物を用いるＴＦＡ−ＭＯＤ法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ＴｒｉＦｌｕｏｒｏＡｃｅｔａｔｅｓ）とフッ素を含まない有機金属化合物を用いるフッ素フリーＭＯＤ法（ＦＦ−ＭＯＤ法）とがある。
【０００６】
ＴＦＡ−ＭＯＤ法を用いると、面内配向性に優れた酸化物超電導薄膜を得ることができる。しかし、この方法では、仮焼時にフッ化物であるＢａＦ２（フッ化バリウム）が生成され、このＢａＦ２が本焼時に分解して危険なフッ化水素ガスを発生する。このため、フッ化水素ガスを処理する装置、設備が必要となる。
【０００７】
これに対して、ＦＦ−ＭＯＤ法は、フッ化水素ガスのような危険なガスを発生することがないため、環境にやさしく、また処理設備が不要であるという利点を有している。
【０００８】
このようなＦＦ−ＭＯＤ法において、より高い臨界電流値Ｉｃの酸化物超電導薄膜を得るために、前記した原料溶液の塗布、仮焼熱処理、本焼熱処理を繰り返すことにより、酸化物超電導薄膜を積層して、厚膜化を図ることが行われている。
【０００９】
しかし、従来のＦＦ−ＭＯＤ法を用いて、例えば、ＹＢＣＯ超電導薄膜を製造した場合、膜厚を厚くしても、Ｉｃが充分に高くならないという問題があった。
【００１０】
そこで、積層構造とすることにより、膜厚を向上させる試みとして、ＹＢＣＯ超電導薄膜を単純に積層するのではなく、ＹＢＣＯ超電導薄膜とＣｅＯ２などの非超電導薄膜とをサンドイッチ構造とし、各々のＹＢＣＯ超電導薄膜を接続することにより、高Ｉｃとする技術が提案されている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−１６５１５３号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｑ．Ｘ．Ｊｉａ, ｅｔ ａｌ,：“Ｈｉｇｈ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｔｈｉｃｋ ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｓｕｐｅｒｃｕｒｒｅｎｔ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８０，１６０１−１６０３（２００２）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、非特許文献１に示された技術により、酸化物超電導薄膜の積層を行っても、未だ、充分に高いＩｃの酸化物超電導薄膜が得られているとは言えなかった。
【００１４】
そこで、本発明は、ＦＦ−ＭＯＤ法を用いて製造された酸化物超電導薄膜であって、厚膜化により、充分に高いＩｃの酸化物超電導薄膜とその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、ＦＦ−ＭＯＤ法を用いて、酸化物超電導薄膜を積層して膜厚を厚くしても、従来の製造方法では、Ｉｃが充分に高くならない原因につき、検討を行い、以下の知見を得た。
【００１６】
即ち、従来の製造方法では、前記したように、基板上で、ＭＯＤ溶液の塗布、仮焼熱処理、本焼熱処理を繰り返すことにより、酸化物超電導薄膜が積層されて、厚膜化が図られている。しかし、この積層される酸化物超電導薄膜は結晶性が高いため、Ｉｃの向上に関係するピン止め点として機能する欠陥や異相は、第１層目の酸化物超電導薄膜層と基板に形成された中間層との間にのみ形成され、第２層目以降の酸化物超電導薄膜層の形成時には殆ど形成されない。
【００１７】
このように、従来の製造方法を用いて厚膜化された酸化物超電導薄膜では、ピン止め点が不足して酸化物超電導薄膜全体に働かないため、ピン止め効果を充分に発揮させることができず、Ｉｃを充分に向上させることができなかったことが分かった。
【００１８】
そこで、本発明者は、厚膜化された酸化物超電導薄膜に充分な量のピン止め点を適切に設けることにより、ピン止め効果を充分に発揮させて、Ｉｃを充分に向上させることができる手段につき、鋭意検討を行った。
【００１９】
最初に、有機金属化合物を溶媒に溶解する際に、ピン止め点として機能することが期待できる非超電導物質の微粒子を溶媒に分散させたＭＯＤ溶液を作製し、このＭＯＤ溶液を用いて、非超電導物質の微粒子が膜内に分散された酸化物超電導薄膜を形成することを考えたが、実験の結果、非超電導物質の微粒子を適切に配置して、ピン止め点として充分機能するように制御することは容易ではなく、安定して高いＩｃの酸化物超電導薄膜を得ることは困難であることが分かった。
【００２０】
そこで、本発明者は、ピン止め点を適切に設ける方法についてさらに検討を行い、その結果、積層される各酸化物超電導薄膜層の厚さを適切に制御し、各酸化物超電導薄膜層間にピン止め点として機能する非超電導物質の微粒子が分散した層を設ける、即ち、酸化物超電導薄膜層と非超電導物質の微粒子が分散した層を交互に積層することにより、ピン止め点が適切に配置されて、酸化物超電導薄膜全体に亘ってピン止め効果を充分に発揮させることができ、高いＩｃの酸化物超電導薄膜が得られることを見出した。
【００２１】
また、非超電導物質の微粒子が分散した層を形成する具体的な方法として、酸化物超電導薄膜層の上に、加熱により酸化物超電導薄膜層と反応して、ピン止め点として機能する非超電導物質の微粒子を生成する物質の薄膜を形成することにより、その後積層する酸化物超電導薄膜層の形成時、容易に、ピン止め点として機能する非超電導物質の微粒子が分散した層を形成することができることを見出した。
【００２２】
請求項１に記載の発明は、以上の知見に基づくものであり、
ＭＯＤ法を用いて、フッ素を含まない有機金属化合物溶液の塗膜の仮焼熱処理、および仮焼膜の本焼熱処理により酸化物超電導層を作製する工程と、
前記酸化物超電導層の上に非超電導物質からなる層を形成する工程と、
前記非超電導物質からなる層上に、さらにＭＯＤ法を用いて酸化物超電導層を作製すると共に、酸化物超電導層作製時の加熱により、前記非超電導物質と、前記非超電導物質を挟む前記酸化物超電導層とを化学反応させて、ピン止め点として機能する前記非超電導物質の反応生成物が分散した分散層を作製する工程と、
を備えていることを特徴とするＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法である。
【００２３】
酸化物超電導層と非超電導物質からなる層とが化学反応して、ピン止め点として機能する反応生成物の微粒子が生成され、分散層を形成することにより、前記したように、ピン止め点が各酸化物超電導層間に適切に配置されて、酸化物超電導薄膜全体に亘ってピン止め効果を充分に発揮させることができる。
【００２４】
また、分散層は、非超電導物質からなる緻密な層ではなく、非超電導物質の微粒子が分散された層であるため、分散層を形成する微粒子の近傍では、上下の酸化物超電導層の間で、連続した結晶相が形成されるため、同じ配向性の酸化物超電導層を形成させることができ、膜厚方向に配向性が整った厚膜の酸化物超電導薄膜を得ることができる。
【００２５】
この結果、安定して高いＩｃの酸化物超電導薄膜を提供することができる。
【００２６】
なお、非特許文献１に示されたような、非超電導薄膜層と酸化物超電導薄膜層の積層では、ＭＯＤ法において酸化物超電導材料が非超電導材料と反応して、膜厚方向に配向性が整った厚膜の酸化物超電導薄膜が容易に得られなかった。
【００２７】
非超電導物質としては、例えば、ＣｅＯ２（酸化セリウム）、ＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム）、ＺｒＯ２（２酸化ジルコニウム）などを挙げることができ、それぞれ、ＢａＣｅＯ３（セリウム酸バリウム）、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）、ＢａＺｒＯ３（ジルコン酸バリウム）などの反応生成物が生成される。
【００２８】
また、非超電導物質からなる層を形成する方法としては、従来の中間層の形成方法と同じ、スパッタ法などを採用することができるため、新たな設備を導入する必要がない。
【００２９】
請求項２に記載の発明は、
前記酸化物超電導層の上に前記非超電導物質からなる層を形成する工程、
および前記非超電導物質からなる層の上に、さらにＭＯＤ法を用いて前記酸化物超電導層を作製する工程
を繰り返すことにより、
前記酸化物超電導層と前記分散層とが交互に設けられたＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜を製造することを特徴とする請求項１に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法である。
【００３０】
酸化物超電導層と分散層の作製を繰り返すことにより、多層化された酸化物超電導薄膜でありながら、容易に、ピン止め点を適切に配置して、酸化物超電導薄膜全体に亘ってピン止め効果を充分に発揮させることができ、高いＩｃの酸化物超電導薄膜を得ることができる。
【００３１】
請求項３に記載の発明は、
前記非超電導物質からなる層の厚さが、１〜１０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法である。
【００３２】
非超電導物質からなる層の厚さが厚すぎると、反応生成物のサイズが大きくなり、ピン止め点として充分に機能しない恐れがある。一方、薄すぎると、充分な量の反応生成物が生成されず、ピン止め点が不足する恐れがある。
【００３３】
請求項４に記載の発明は、
前記非超電導物質が、ＣｅＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＺｒＯ２、ＢａＺｒＯ３のいずれか１種である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法である。
【００３４】
ＣｅＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＺｒＯ２、ＢａＺｒＯ３が、酸化物超電導層と化学反応して生成されるＢａＣｅＯ３（セリウム酸バリウム）、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）などは、ピン止め点として充分な機能を有しているため好ましい。
【００３５】
また、これらの材料は、酸化物超電導薄膜の形成において、従来より、一般的に使用されている材料であり、入手も容易であり、コストの上昇を抑制することができる。
【００３６】
請求項５に記載の発明は、
フッ素を含まない有機金属化合物溶液の塗膜の仮焼熱処理、および仮焼膜の本焼熱処理により作製される酸化物超電導層を複数層備え、
各酸化物超電導層の間に、ピン止め点として機能する非超電導物質が分散された分散層が形成されている
ことを特徴とするＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜である。
【００３７】
前記の通り、ピン止め点として機能する非超電導物質が分散された分散層が、酸化物超電導層の間に形成された酸化物超電導薄膜においては、酸化物超電導薄膜全体に亘って、分散層がピン止め点として有効に機能するため、安定して高いＩｃの酸化物超電導薄膜を提供することができる。
【００３８】
なお、分散層は、前記したような酸化物超電導層と非超電導物質からなる層とが化学反応して形成される分散層だけではなく、予めピン止め点として機能する物質の微粒子を分散させた分散層であってもよい。
【００３９】
請求項６に記載の発明は、
前記分散層の厚さが、２〜３０ｎｍである
ことを特徴とする請求項５に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜である。
【００４０】
前記した層の厚さが、前記した１〜１０ｎｍである非超電導物質からなる層が、酸化物超電導層と化学反応することにより、厚さ２〜３０ｎｍの分散層が生成される。
【００４１】
請求項７に記載の発明は、
前記酸化物超電導層の厚さが、５０〜５００ｎｍである
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜である。
【００４２】
酸化物超電導層１層の厚さが薄すぎると、酸化物超電導層の形成が不安定となる恐れがある。また、薄すぎる場合には、分散層が作製される化学反応において、酸化物超電導層の形成に組成ズレを招き、異相や欠陥が生じる恐れがある。
【００４３】
一方、各酸化物超電導層が厚すぎると、分散層の酸化物超電導薄膜全体に対する堆積が減少するため、ピン止め効果が低下する恐れがある。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、ＦＦ−ＭＯＤ法を用いて、厚膜化することにより、充分に高いＩｃの酸化物超電導薄膜を安定して提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は実施例のＹＢＣＯ超電導薄膜の作製工程を模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）はピン止め点として機能する分散層が形成される様子を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００４７】
以下に、ＦＦ−ＭＯＤ法を用いてＹＢＣＯ超電導薄膜を形成した実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
【実施例】
【００４８】
１．ＹＢＣＯ超電導薄膜の構成
図１（ａ）〜（ｅ）は、実施例のＹＢＣＯ超電導薄膜の作製工程を模式的に示す断面図である。図２（ａ）（ｂ）は、ピン止め点として機能する分散層が形成される様子を模式的に示す断面図である。
【００４９】
２．ＹＢＣＯ超電導薄膜の形成
（１）実施例１
【００５０】
（１−１）第１層目のＹＢＣＯ超電導層の作製
（ａ）ＭＯＤ溶液の作製
まず、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕの各アセチルアセトナート塩から出発してＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３の比率（モル比）で合成し、アルコールを溶媒としたＭＯＤ溶液を作製した。なおＭＯＤ溶液のＹ３＋、Ｂａ２＋、Ｃｕ２＋を合わせた総カチオン濃度を１ｍｏｌ／Ｌとした。
【００５１】
（ｂ）塗膜作製工程
次に、基板として、ＳＵＳ上に順にＣｕ層、Ｎｉ層を形成させたクラッド基板の上に、ＣｅＯ２、ＹＳＺ、ＣｅＯ２の３層からなる中間層を設けた基板１を準備し、基板１上に、前記ＭＯＤ溶液を塗布し、塗膜の作製を行った。
【００５２】
（ｃ）仮焼熱処理工程
塗膜が形成された基板１を、大気圧の空気雰囲気下、５℃／分の昇温速度で５００℃まで昇温した後、そのまま２時間保持して、基板１上に仮焼膜を形成した。
【００５３】
（ｄ）本焼熱処理工程
実施例で得られた仮焼膜を、酸素濃度１００ｐｐｍのアルゴン／酸素混合ガス雰囲気下で７８０℃まで５０℃／分の昇温スピードで昇温後、そのまま２０分間保持して本焼熱処理を施した。本焼熱処理終了後、５００℃まで約３時間で降温した時点でガス雰囲気を酸素濃度１００ｖｏｌ％ガスに切り替えて、さらに約５時間かけて室温まで炉冷し、ＹＢＣＯ超電導層を作製した。これにより、図１（ａ）に示す厚さ１００ｎｍの第１層目のＹＢＣＯ超電導層２を作製した。
【００５４】
（１−２）第１層目のＣｅＯ２層の作製
第１層目のＹＢＣＯ超電導層２の上に、スパッタ法により、厚さ５ｎｍのＣｅＯ２を成膜し、図１（ｂ）に示すようにＣｅＯ２層３ａを作製した。
【００５５】
（１−３）第２層目のＹＢＣＯ超電導層の作製
第１層目のＣｅＯ２層３ａの上に、第１層目のＹＢＣＯ超電導層２と同じ条件で、図１（ｃ）に示すように厚さ１００ｎｍの第２層目のＹＢＣＯ超電導層２を作製した。このとき、ＣｅＯ２がＹＢＣＯと反応してＢａＣｅＯ３に変化することにより、図２（ｂ）に示すようにＢａＣｅＯ３粒３が分散する分散層４が作製された。
【００５６】
（１−４）第２層目のＣｅＯ２層の作製
第２層目のＹＢＣＯ超電導層２の上に、第１層目のＣｅＯ２層３ａと同じ条件で、図１（ｄ）に示すように厚さ５ｎｍの第２層目のＣｅＯ２層３ａを作製した。
【００５７】
（１−５）第２層目のＣｅＯ２層３ａの上に、第１層目のＹＢＣＯ超電導層２と同じ条件で、図１（ｅ）に示すように第３層目のＹＢＣＯ超電導層２を作製した。このとき、前記の（１−３）の場合と同様、ＣｅＯ２がＹＢＣＯと反応してＢａＣｅＯ３に変化することにより、分散層４が形成された。
【００５８】
以上により、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製した。
【００５９】
なお、図１において、ＣｅＯ２層３ａは、超電導薄膜の作成過程で分散層４（ＢａＣｅＯ３）になるが、説明の便宜上から、ＣｅＯ２層３ａの符号を残して表示した。
【００６０】
（２）実施例２
ＣｅＯ２層３ａの厚さを１５ｎｍにすることにより、厚さ３０ｎｍの分散層４を形成したこと以外は、実施例１と同じ条件で、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製した。
【００６１】
（３）実施例３
各ＹＢＣＯ超電導層２の厚さを４０ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同じ条件で、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製した。
【００６２】
（４）比較例１
ＣｅＯ２層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同じ条件で、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製した。
【００６３】
３．ＹＢＣＯ超電導薄膜の評価
（１）分散層の分析
断面ＴＥＭにより分散層を分析し、ＢａＣｅＯ３粒により分散層が形成されていることを確認した。
【００６４】
（２）超電導特性
実施例１〜３および比較例１で得られたＹＢＣＯ超電導薄膜を用いて、７７Ｋ、自己磁場下において、ＪｃおよびＩｃを測定した。表１に測定結果を示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
（３）考察
（ａ）実施例１〜３について
表１に示すように、実施例１〜３は、比較例１と比べて高Ｊｃおよび高Ｉｃを示している。これは、ＣｅＯ２がＹＢＣＯと反応して分散層が形成され、分散層のＢａＣｅＯ３粒がピン止め点としての役割を果たしているためである。また、実施例２、３は実施例１と比べてＪｃおよびＩｃは低くなっている。これは、実施例２については、ピン止め点としての大きさが最適サイズより大きくなったためであり、実施例３については、ＹＢＣＯ超電導層２が薄く、ＹＢＣＯ超電導層に組成ずれが生じたためである。
【００６７】
（ｂ）比較例１について
表１に示すように、比較例１は、ＪｃおよびＩｃが実施例１〜３と比べて小さくなっている。これは、比較例１については、基板の中間層のＣｅＯ２が第１層目のＹＢＣＯ超電導層のＹＢＣＯと反応してピン止めとしての役割を果たしているが、第２層目および第３層目のＹＢＣＯ超電導層に対してはピン止めとしての役割を果たす層がないためである。
【００６８】
以上より、本実施例によれば、ＭＯＤ法により、厚膜化してもＪｃが低下せず、高いＩｃを有する酸化物超電導薄膜を作製できることが分かる。
【００６９】
以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 基板
２ ＹＢＣＯ超電導層
３ ＢａＣｅＯ３粒
３ａ ＣｅＯ２層
４ 分散層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＯＤ法を用いて、フッ素を含まない有機金属化合物溶液の塗膜の仮焼熱処理、および仮焼膜の本焼熱処理により酸化物超電導層を作製する工程と、
前記酸化物超電導層の上に非超電導物質からなる層を形成する工程と、
前記非超電導物質からなる層上に、さらにＭＯＤ法を用いて酸化物超電導層を作製すると共に、酸化物超電導層作製時の加熱により、前記非超電導物質と、前記非超電導物質を挟む前記酸化物超電導層とを化学反応させて、ピン止め点として機能する前記非超電導物質の反応生成物が分散した分散層を作製する工程と、
を備えていることを特徴とするＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法。
【請求項２】
前記酸化物超電導層の上に前記非超電導物質からなる層を形成する工程、
および前記非超電導物質からなる層の上に、さらにＭＯＤ法を用いて前記酸化物超電導層を作製する工程
を繰り返すことにより、
前記酸化物超電導層と前記分散層とが交互に設けられたＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜を製造することを特徴とする請求項１に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法。
【請求項３】
前記非超電導物質からなる層の厚さが、１〜１０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法。
【請求項４】
前記非超電導物質が、ＣｅＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＺｒＯ２、ＢａＺｒＯ３のいずれか１種である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法。
【請求項５】
フッ素を含まない有機金属化合物溶液の塗膜の仮焼熱処理、および仮焼膜の本焼熱処理により作製される酸化物超電導層を複数層備え、
各酸化物超電導層の間に、ピン止め点として機能する非超電導物質が分散された分散層が形成されている
ことを特徴とするＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜。
【請求項６】
前記分散層の厚さが、２〜３０ｎｍである
ことを特徴とする請求項５に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜。
【請求項７】
前記酸化物超電導層の厚さが、５０〜５００ｎｍである
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜。
【請求項１】
ＭＯＤ法を用いて、フッ素を含まない有機金属化合物溶液の塗膜の仮焼熱処理、および仮焼膜の本焼熱処理により酸化物超電導層を作製する工程と、
前記酸化物超電導層の上に非超電導物質からなる層を形成する工程と、
前記非超電導物質からなる層上に、さらにＭＯＤ法を用いて酸化物超電導層を作製すると共に、酸化物超電導層作製時の加熱により、前記非超電導物質と、前記非超電導物質を挟む前記酸化物超電導層とを化学反応させて、ピン止め点として機能する前記非超電導物質の反応生成物が分散した分散層を作製する工程と、
を備えていることを特徴とするＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法。
【請求項２】
前記酸化物超電導層の上に前記非超電導物質からなる層を形成する工程、
および前記非超電導物質からなる層の上に、さらにＭＯＤ法を用いて前記酸化物超電導層を作製する工程
を繰り返すことにより、
前記酸化物超電導層と前記分散層とが交互に設けられたＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜を製造することを特徴とする請求項１に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法。
【請求項３】
前記非超電導物質からなる層の厚さが、１〜１０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法。
【請求項４】
前記非超電導物質が、ＣｅＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＺｒＯ２、ＢａＺｒＯ３のいずれか１種である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜の製造方法。
【請求項５】
フッ素を含まない有機金属化合物溶液の塗膜の仮焼熱処理、および仮焼膜の本焼熱処理により作製される酸化物超電導層を複数層備え、
各酸化物超電導層の間に、ピン止め点として機能する非超電導物質が分散された分散層が形成されている
ことを特徴とするＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜。
【請求項６】
前記分散層の厚さが、２〜３０ｎｍである
ことを特徴とする請求項５に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜。
【請求項７】
前記酸化物超電導層の厚さが、５０〜５００ｎｍである
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のＲＥＢＣＯ系酸化物超電導薄膜。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１１３８６４（Ｐ２０１２−１１３８６４Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６０１１４（Ｐ２０１０−２６０１１４）
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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