YBa₂Cu₃O_7-X原料粉末を導入した時のプラズマの発光分光分析からY,Y⁺,YO,Ba,Ba⁺,Cu,Ar⁺およびラジカル酸素が同定された。また、これらの励起温度は4000K-6000Kと計算され、平衡状態に近い熱プラズマでは気体温度も同程度の高温であると考えられた。基板直上のBa⁺の発光強度分布より基板直上から約5mmまでの領域に急激な温度、プラズマのエネルギーの勾配が存在することが予想され、基板に到達する蒸着種が形成される境界層と考えられた。

　異なる基板温度で作製後、急冷した試料の臨界温度(Tc)と平面TEM観察の結果から、780℃-860℃の基板温度で成膜中のYBa₂Cu₃O_7-Xは正方晶の領域にあるが、その酸素量は6.4(x＝0.6)に近く、短い冷却時間で斜方晶の領域まで変化すると考えられた。

　基板-トーチ間距離の変化にともない初期成長様式が変化したが、この原因として基板-トーチ間距離が小さいほど蒸着種であるクラスターが小さくなるといった基板位置によるクラスターの大きさの変化が考えられた。

　室温の基板上で急冷した試料の熱プラズマアニールにより基板表面に膜が形成されるため、基板上の微粒子が分解し、その後、表面拡散によってYBa₂Cu₃O_7-X膜として結晶化するという成膜過程が考えられた。

　成膜時間が30秒までの成長初期では同時多層成長様式が見られた。この段階では過飽和度の観点から2次元核の粗大化によって結晶粒中心における過飽和度が増大し、結晶粒同士が完全に合体する前に新たな2次元核が発生していると考えられた。30秒から60秒の間に同時多層成長様式からスパイラル成長に成長様式が変化したが、スパイラル成長は、30秒間成膜した試料の原子間力顕微鏡観察からお互いに傾斜をもった結晶粒同士の合体により引き起こされると考えられた。

　さらに、初期成長過程を評価するためにオフSTO基板とNGO基板上へ5秒間の成膜を行いSTO上の膜の表面モフォロジーとの違いについて考察した。オフSTO基板上に成膜した試料はSTOの場合と比較して密度の高い結晶粒で表面が覆われたが、この原因は基板ステップ上ではテラス上よりも核発生に必要なエネルギーが小さくてすむため頻繁に2次元核発生が起こるためと考えられた。また、NGO基板上では平坦な表面モフォロジーが見られたが、これは基板とYBa₂Cu₃O_7-Xの格子整合性の観点から格子整合性が優るNGO基板ではYBCO/NGO界面エネルギーがYBCO/STO界面エネルギーより小さいために核形成に必要なエネルギーも小さくなり、その結果、基板表面で臨界半径の小さな核が高い頻度で発生したことが原因と考えられた。

　原子間力顕微鏡観察から基板温度の上昇や原料供給速度の減少にともなってスパイラルステップの間隔が広くなる傾向が見られた。BCF理論、クラスター状の蒸着種などを前提とした成長モデルとの比較からステップ間隔が基板温度や原料供給速度により変化する過飽和度に反比例して広がると考えられた。また、基板温度の上昇に伴って結晶粒密度が小さくなる傾向も見られたが、これは基板温度の上昇にともない過飽和度が低下し、その結果、核発生頻度が減少したことが原因と考えられた。YBa₂Cu₃O_7-X膜の成長速度は過飽和度と基板温度によって影響を受けた。基板温度を上昇させた場合には過飽和度の減少だけでなく、平衡濃度の大きさが成長速度に影響した。一方、原料供給速度を変化させた場合には基板温度の影響がないために成長速度は過飽和度に比例した。

　現在、本プロセスにおける蒸着種の構造、拡散過程など詳細な蒸着機構については明らかでないが、蒸着種は高密度のプラズマによりクラスターの状態にある可能性が高い。クラスターを前提として構築した本モデルによって実験結果を説明することができたことから、クラスターに対してもBCF理論に基づく結晶成長機構の適用が可能であることが確認されたと言える。

　単結晶基板上に成膜した試料では、基板温度によって配向性が変化した。MgO上の試料では基板温度の低下にともなってc軸配向性からa軸配向性への変化がはっきりと現れた。STO上の試料でも同様の配向性の変化が見られたが、基板温度依存性は小さく、また、空孔や粒界も少なくMgO上よりも平坦な膜が得られた。

　STO上に100nm/minおよび220nm/minの成膜速度で作製した試料はc軸配向性と緻密な表面モフォロジーを示し、Jcはそれぞれ2.1×10⁵と5.4×10⁴(A/cm²,OT)であった。220nm/minの成膜速度で作製した試料におけるJcの低下は、Jcの磁場依存性の挙動から結晶粒界における弱結合の影響と考えられた。YSZ多結晶上に成膜した試料はc軸配向性を示し、その結晶性は基板温度の上昇にともなって向上したが、面内配同性の向上は見られなかった。77K、0TでのJcは640℃、30分の成膜条件で作製した試料で最も高く約3500A/cm²を示した。10cmの長さのYSZ多結晶テープ上へ成膜した試料では中心部と端部のX線回折により均一なc軸配向膜であることが確認された。さらに、同部分のTcの測定結果はいずれも80K以上を示したことから、本プロセスによってフレキシブル多結晶基板上に10cmのYBa₂Cu₃O_7-X膜を高速で成膜可能なことが確認された。