[发明专利]超导薄层

说明书

本发明涉及一种超导YBaCu₃O_7-8薄层。

这种δ＝0.1-0.5的材料在低于约90K的温度下是超导的。

这样一种超导薄层，在例如物理评论B，35（16），PP8821-8823（1987）R.B.Laibowitz等的“超导氧化物薄膜”文章里有叙述。兰宝石（氧化铝）或氧化镁作为衬底使用。这种薄层是通过真空中的电子束蒸发制造的。

在“高温超导MRS论文集的扩大摘要”（Anaheim，1987年4月23-24日）中，R.H.Hammond等的”用电子束沉积的钙钛矿超导体的超导薄膜”文章也叙述了在氧化铝上制造超导薄层。为了抑制衬底和超导薄层之间的扩散，使用了例如由MgO、Ta₂O₅、LaF₃或ZrO₂组成的缓冲层。

用以提供YBa₂Cu₃O_7-8超导薄层的其它衬底材料是钛酸锶和例如金和银这类贵金属。

沉积超导薄层后，还要经过在氧化条件的高温下作长时处理。之后出现的问题是，超导化合物在许多情况下都会靠牺牲超导性质而和衬底起反应。表示超导行为的过渡温度Tc变低，而且过渡得不够陡。特别是金属（例如铝）和硅的加入，已经证明是有害的。贵金属和钛酸锶比较适合，但钛酸锶还是会和YBa₂Cu₃O_7-δ起反应。

本发明的目的是要提供一种衬底材料，在这种衬底材料中不会发生和超导薄层起反应。

根据本发明，这个目的之所以能够达到，就在于薄层是在一种衬底上提供的，至少这种衬底的表面是由一种具有这样的成分的化合物组成的，在Y₂O₃-BaO-CuO相图中，这种化合物与YBa₂Cu₃O_7-δ位于一条偏析线上。

要加以考虑的化合物是CuO、BaCuO₂和Y₂BaCuO。使用CuO在YBa₂Cu₃O_7-δ中可能会导致CuO的过剩和Tc的下降。实际上，由于BaCuO₂和水起强烈反应，故使用它可能会出现困难。

使用其表面由Y₂BaCuO₅组成的衬底得到了特别好的结果。

通过参考一个实施例和附图将比较详细地叙述本发明，附图中，

图1是Y₂O-BaO-CuO的相图。

图2是电阻随本发明的薄层温度变化的曲线图，而其中

图3是不使用本发明的一氧化铝衬底上电阻随薄层温度变化的曲线图。

实例

用等离子体溅射法在一Y₂BaCuO₅衬底上提供一层YBa₂Cu₃O_7-δ。制备这种薄层的其它方法例如还有电子束沉积法、激光沉积法和溅射法。将该层保持在900℃温度下24小时，然后在氧化条件（本例是氧气）下慢慢冷却（8小时至20℃）。这种后处理需用以在超导材料中获得良好的氧含量，使δ≌0.3。为了获得良好的结果，这样做，对于铜原子的价也是重要的。金属（例如铝）和硅存在的不利效果也可能用氧的量和铜原子价的干扰加以解释。

图1是Y₂O-BaO-CuO的相图，其中记录了YBa₂Cu₃O_7-δ和Y₂BaCuO₅，这两种化合物在相图中出现在一偏析线上。

图2是根据本发明的YBa₂Cu₃O_7-δ薄层在一Y₂BaCuO₅衬底上随温度变化的电阻测量结果。在约90K的过渡处特别陡峭。

作为对比，图3展示了不按本发明的一薄层YBa₂Cu₃O_7-δ在一兰宝石衬底上电阻随温度变化的测量结果。过渡温度在较低的温度处出现，而且范围宽得多，从而只有在低于40K的温度下才能达到电阻R＝O。