[其他]形成超导薄膜的方法及设备

说明书

本发明涉及一种形成超导薄膜的方法及设备，尤其涉及一种用于形成包含一种稀土元素如Bi或Tl的复合氧化物的超导薄膜的方法，及为此所采用的一种超声波喷雾器。

近来，许多具有高临界温度的超导材料业已研制出来。例如，IBM公司苏黎世研究室的J.G·贝德诺兹博士等人曾报告，一种钡-镧-铜-氧复合金属氧化物在较高的温度30K时呈现超导电性（见Z.Phys.B.Condensed Matter，Vol.64，1986，pp.189-193）以后，东京大学的田中博士等人报告了分子式（La_1-xSr_x）₂CuO_4-δ和（La_1-xCa_x）₂CuO_4-δ表示的复合金属氧化物分别在最高温度37K和18K时呈现超导电性（见Chemistry Letters，1987年第429页到432页）。

此外，休斯顿大学的朱经武博士等人报告，它们发现了一种临界温度为93K的钡-钇-铜-氧复合金属氧化物（见Phys.Rev.Letters，1987年第50卷，第908页到910页）。东京大学的Kitazawa等人报告，一种钡-钇-铜氧化物具有95K的临界温度（见“日本应用物理学”杂志，1987年4月第26卷，第L339页到第L341页），又，Takagi博士等人报告，一种钡-铒-铜氧化物具有94K的临界温度（见“日本应用物理”杂志，1987年5月第26卷，第L601页到第L602页）。

除上述稀土元素之外，预期其他的稀土元素，诸如镥、铥、钬、镝、镉、钕、钐或类似元素也将会被引入以获得具有较高临界温度的超导体。

尤其是，由于一种铋-锶-钙-氧超导体不仅具有高零电阻温度，而且对水稳定，所以对它的各种应用可寄予很高期望。也就是说，这种超导体被说成最能实际应用于电子元件，例如超导量子干扰器件，在该器件中它呈薄膜形式。

另外，在前此已有的超导体中，一种铊-钙-铜-氧超导体具有最高的零电阻温度，因而，与上述的铋-锶-钙-氧超导体一样被寄以很高的期望，尽管作为初始材料的铊组合物具有毒性。

这些复合金属氧化物超导体通常是通过混和并焙烧构成该超导体的各种金属的氧化物、碳酸盐或类似物而制备的。

为形成超导薄膜，曾经尝试过在真空中直接在平板形载体基片上进行蒸发或溅射淀积。为了在线状载体上形成超导薄膜，也曾尝试过把线状载体通过一个盛有熔融超导体的浴池的方法。

然而，在真空中进行蒸发或溅射淀积有这样一个缺陷，就是它要求很高的真空度，以至于无法以高生产率生产超导体薄膜，而且也不能生产大尺寸的超导体薄膜。

将线状载体通过盛有熔融超导体的浴池的方法有这样的缺陷，即所获得的薄膜其厚度不均匀。

本发明的一个目的在于提供一种具有高生产率的用于形成一种复合金属氧化物超导体均匀薄膜的方法。

本发明的另一个目的在于提供一种具有高生产率的用于形成该均匀薄膜的设备。

本发明人已经发现，通过在选定条件下用一种超声波喷雾器将含有形成超导体的组分的溶液喷洒在一个热载体上的方法，能够以高生产率稳定地形成具有均匀厚度的复合氧化物超导体薄膜。

根据本发明，通过用一种超声波喷雾器将含有一种或多种复合氧化物超导体的组分的单一溶液或多种溶液喷洒在一个热载体上的办法，可以达到本发明的上述目的，所述超声波喷雾器包括一个产生超声波的振荡器、原料输送器、雾化溶液防散逸器、载体底座和加热器，所述产生超声波的振荡器通过一根中轴与一个溶液雾化喷嘴连接。

图1是本发明的超声波喷雾器的一个实施例的剖视示意图。

图2是放大图，显示溶液在被一个多阶有棱部件喷洒时的状态。

图3是放大图，显示溶液在被一个圆锥形有棱部件喷洒时的状态。

图4是温度与实施例2中形成的含铋超导薄膜的电阻的关系图。

图5是例3中形成的超导薄膜的X射线衍射图样。

图6是在对比例中采用的喷雾器的示意图。

对在本发明中采用的超导材料并不作特别限制，也就是说，它们可以是含有一种稀土元素铋（Bi）或铊（Tl）的任何材料。

当根据本发明用含该稀土元素的材料形成超导薄膜时，用含有作为溶质组合物的铜、碱土金属和稀土元素的一种或多种溶液。在这种情况下，碱土金属最好是钡（Ba）。而稀土元素可以是钇、镧、镥、镱、铥、铒、钬、镝、钆、钕和钐等一系列元素中选出的一种或几种。