[发明专利]超导薄膜的制作方法

说明书

本发明是关于超导薄膜的制作方法，更具体地说，是关于具有高超导临界温度的均匀超导薄膜的新的制作方法。

所谓的电子相互间迁移的超导现象是指在特定条件下导体的电阻变为零并呈现完全的抗磁性现象。

也就是说，在超导情况下，电流在超导体中流动而完全没有电力损耗，高密度的电流可一直在超导体中持续流动。因此，例如，在电力传输方面应用超导技术，则送电过程所产生的输电损失可以比现在的约7%的损耗值大幅度地减小。还可以利用电磁线圈产生强磁场，在发电技术领域采用磁流体发电及电动机等。在开发研制方面，可期待加速发展实现核聚变技术，而在现有技术条件下，核聚变发电所消耗的电力超导输出的电力。另外，超过技术还可以用作磁浮列车和电磁驱动船舶等的动力。还可以期待超导技术在计量、医疗领域内，在核磁共振、π介子治疗、高能物理实验装置等方面都能得到广泛应用。

除了在上述列举的大型装置上的应用以外，关于超导材料的其他方面的应用，则可以列举制造各种超导器件。具有代表性的例子是利用约瑟夫逊效应的器件，该效应表现为当外加电流通过超导材料彼此间弱接合处时，在宏观上表现出的量子效应。例如，隧道结合型的约瑟夫逊器件，由于超导材料具有细微的能隙，因此可以期望制造出非常高速且电功率损耗低的开关器件。另外，由于对应电磁波和磁场的约瑟夫逊效应可表现为精确的量子现象，所以也可以期望制造出利用约瑟夫逊效应的磁场、微波和放射线等的超高灵敏度的传感器。并且随着电子电路的集成度越来越高，每单位面积的功率消耗达到了冷却能力的极限。所以超高速计算机迫切要求超导器件的开发。

尽管人们作了各种各样的努力，可是长期以来超导材料的超导临界温度Tc的值始终未能超过铌三锗（Nd₃Ge）的23K。从去年底以来，发现〔La、Ba〕₂CuO₄以及〔La、Sr〕₂CuO₄等K₂NiF₄型氧化物的烧结材料可作为具有高Tc值的超导材料，这样使在非低温下实现超导的可能性大大提高了。就这些材料来说，据测量其T_C值比已有材料的T_C值高出30～50K，也观测到了在70K以上的T_c值。不过，所述超导材料属于烧结材料，存在微小的未反应的粒子，容易造成材料的组成结构不均匀，是不能直接用于制作电子器件的。而且，当超导材料应用于各种电子装置时，需制成超导薄膜，必须精确地控制其组成和结构，要想通过将超导材料汽相淀积到金属或它的线材或带材上制成细长的超导材料，则它必然会对制造超导材料的汽相淀积技术提出要求。

本发明是为了解决上述的问题，经过反复研究和实验而提出的。

本发明的目的是解决已有技术中存在的问题，提供一种超导薄膜的制作方法，该超导薄膜是有高临界温度T_c值，并具均匀的组成和结构。

本发明所提供的超导薄膜制作方法，其特征是用含有钡（Ba）和由钇（Y）、镧（La）、钆（Gd）、钬（Ho）、铒（Er）及镱（Yb）所组成的一组元素中选择的一个元素M及铜的复合氧化物作为靶，对其进行物理汽相淀积而形成的钙钛矿型氧化物或类钙钛矿型氧化物薄膜。

这里所说的靶最好是钙钛矿型氧化物或类钙钛矿型氧化物。

根据本发明所推荐的方式，该靶是将钡（Ba）和由钇（Y）、镧（La）、钆（Gd）、钬（Ho）、铒（Er）及镱（Yb）所组成的一组元素中选出的一个元素M，以及和铜（Cu）的各种氧化物、炭酸盐、硝酸盐或硫酸盐的粉末相混合，在250°-1200℃的温度范围内进行预烧结而成，这里推荐的温度范围是250-1100℃。或者将该靶预烧结后，在700～1500℃温度范围内进一步烧结而成，这里推荐的温度范围是700～1300℃。上述靶可以是烧结粉末，也可以是烧结块。所说的预烧结是指为产生复合氧化物而对粉末材料进行烧结。另外，关于以下的说明中，凡出现M之处均表示由钇（Y）、镧（La）、钆（Gd）、钬（Ho）、铒（Er）及镱（Yb）所组成的一组元素中选择出的一个元素。

按照本发明的一个实施方式，使用复数的靶进行物理汽相淀积较合适。当使用三个靶时，可分别将钡（Ba）、M和铜（Cu）的氧化物作用于靶。而且按照本发明的方法实施，最好采用（Ba，M）Ox和CuO的两个靶。（这里，X是1以上的实数）。