ES2567462T3

ES2567462T3 - Método para la formación de un hilo cerámico

Info

Publication number: ES2567462T3
Application number: ES10845311.9T
Authority: ES
Inventors: Seung-Hyun Moon; Hun-Ju Lee; Sang-Im Yoo; Hong-Soo Ha
Original assignee: Sunam Co Ltd
Current assignee: Sunam Co Ltd
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2016-04-22
Anticipated expiration: 2030-08-03
Also published as: US9362477B2; US20120329658A1; KR101183158B1; KR20110122082A; KR101158747B1; CN102884594B; EP2532013A4; WO2011096624A1; RU2012134904A; CN102884594A; JP5671556B2; KR20110122081A; JP2013519201A; EP2532013B1; EP2532013A1; KR101123830B1; KR20110091422A; RU2521827C2; KR20120079456A

Abstract

Un método para la formación de un hilo cerámico, que comprende: depositar una película precursora cerámica sobre un sustrato de hilo: y tratar térmicamente el sustrato de hilo sobre el que se deposita la película precursora cerámica, que comprende: aumentar la temperatura del sustrato de hilo y aumentar la presión parcial de oxígeno de una cámara de procesamiento en la que se proporciona el sustrato de hilo, de manera que la película precursora cerámica se encuentre en un estado líquido; y a continuación disminuir la temperatura del sustrato de hilo para formar un película cerámica epitaxial a partir de la película precursora cerámica líquida sobre el sustrato de hilo.

Description

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DESCRIPCION

Metodo para la formacion de un hilo ceramico Campo tecnico

[0001] La presente exposicion del presente documento se refiere a un metodo para la formacion de un hilo ceramico.

Antecedentes de la tecnica

[0002] Un superconductor pierde toda su resistencia por debajo de la temperatura critica y una gran cantidad de una corriente electrica puede pasar a traves del superconductor sin perdida. Recientemente, se ha estudiado un hilo superconductor de alta temperatura de segunda generacion (Conductor recubierto) que incluye una capa superconductora sobre un sustrato de metal o sobre una capa intermedia fina que incluye una estructura con textura alineada de manera biaxial. En comparacion con un metal conductor, el hilo superconductor de alta temperatura de segunda generacion puede transmitir mucha mas corriente electrica por unidad de superficie de su seccion transversal. El hilo superconductor de alta temperatura de segunda generacion se puede utilizar en un cable de transmision y distribucion de potencia superconductor con baja perdida de potencia, una imagen por resonancia magnetica (IRM), un tren de levitacion magnetica, un buque de propulsion superconductor, etc.

[0003] WO 2005/001947A, US 2006/040829A y US 2003/127051A describen el tratamiento termico de una pelicula precursora ceramica depositada sobre un sustrato de hilo en camaras de presion y temperatura controladas para licuar la pelicula y a continuacion formar una pelicula ceramica epitaxial.

[0004] EP 1 990 809A describe un hilo superconductor que comprende un sustrato de hilo; una capa intermedia sobre el sustrato de hilo; y una capa superconductora sobre la capa intermedia, que incluye uno de entre tierras raras, bario y cobre, que comprende: una primera parte adyacente a la capa intermedia, que tiene una fase superconductora; y una segunda parte sobre la primera parte, que tiene al menos una fase que tiene una estructura cristalina que es diferente a la estructura cristalina de la primera parte.

[0005] La invencion consiste en el metodo de la reivindicacion independiente 1.

Efectos ventajosos de la invencion

[0006] De conformidad con la presente exposicion, se puede formar rapidamente un hilo ceramico de una capa ceramica gruesa.

Breve descripcion de los dibujos

[0007]

La FIG. 1 es un diagrama de flujo que ilustra un metodo para la formacion de un hilo ceramico;

La FIG. 2 es un diagrama de fase que ilustra un YBCO (del ingles yttrium barium copper oxide);

La FIG. 3 es una vista transversal que ilustra un hilo ceramico;

La FIG. 4 es un diagrama de fase que ilustra un metodo para la formacion de YBCO de conformidad con un ejemplo de modo de realizacion del concepto inventivo;

La FIG. 5 es un diagrama de fase que ilustra un metodo para la formacion de YBCO de conformidad con otro ejemplo de modo de realizacion del concepto inventivo;

La FIG. 6 es un diagrama de bloques que ilustra un aparato de formacion de un hilo ceramico;

La FIG. 7 es una vista transversal que ilustra una unidad de deposicion de pelicula del aparato de formacion de un hilo ceramico;

La FIG. 8 es una vista en planta que ilustra un aparato de carrete;

La FIG. 9 es una vista transversal que ilustra una unidad de tratamiento termico de un aparato de formacion de un hilo ceramico;

Las FIGS. 10 a 13 son graficos que ilustran las propiedades electricas y fisicas de un hilo ceramico formado por un metodo.

[0008] En el concepto inventivo, un representante de materiales ceramicos puede ser superconductor. No obstante, el material ceramico no esta limitado al superconductor. En los siguientes ejemplos, se describira un superconductor como un ejemplo de material ceramico. La presente exposicion describe YBCO y SmBCO como

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ejemplos de superconductores. En los ejemplos del concepto inventivo, aunque el YBCO y el SmBCO se han descrito como ejemplos de la pelfcula ceramica, el concepto inventivo no esta limitado a la pelfcula ceramica de YBCO y a la pelfcula ceramica de SmBCO. El superconductor puede comprender ReBa2Cu3O7-x donde 0<x<0,5. La tierra rara (Re, por sus siglas en ingles) puede incluir itrio (Y), elementos de la serie de los lantanidos, o una combinacion de los mismos. Los elementos de la serie de los lantanidos incluyen lantano (La), neodimio (Nd), samario (Sm), europio (Eu), gadolinio (Gd), terbio (Tb), disprosio (Dy), holmio (Ho), erbio (Er), tulio (Tm), iterbio (Yb), lutecio (Lu), etc.

[0009] La FIG. 1 es un diagrama de flujo que ilustra un metodo para la formacion de un hilo ceramico. La FIG. 2 es un diagrama de fase que ilustra un YBCO (del ingles yttrium barium copper oxide). Se describira brevemente un metodo para la formacion de un hilo ceramico con referencia a las FIGS. 1 y 2.

[0010] En una primera etapa (S 10), se forma una pelfcula precursora ceramica sobre un sustrato de hilo. Cabe entender que la pelfcula precursora ceramica puede estar en un estado amorfo que no esta cristalizado. El sustrato de hilo puede ser un sustrato de material de base con una estructura con textura alineada de manera biaxial. El sustrato de material de base puede incluir un sustrato de metal con una estructura con textura, un unico sustrato cristalino o una capa intermedia de oxido que incluye una estructura con textura proporcionada sobre un sustrato de metal. El sustrato de metal o el unico sustrato cristalino pueden incluir un metal de red cubica, tal como el nfquel (Ni), aleacion de nfquel (Ni-W, Ni-Cr, Ni-Cr-W, etc.), plata (Ag), aleaciones de plata, compuestos de nfquel-plata que se laminan en caliente. La capa intermedia de oxido se forma sobre Ni, aleacion de Ni o acero inoxidable. La capa intermedia de oxido puede incluir una intercapa ceramica, MgO, LaAlO3, LaMnO3 o SrTiO3, etc. La capa intermedia evita una reaccion del sustrato de material de base y un material ceramico sobre el sustrato de material de base y transfiere propiedades cristalinas de la estructura con textura alineada de manera biaxial.

[0011] La pelfcula precursora ceramica se puede formar mediante diferentes metodos. Por ejemplo, la pelfcula precursora ceramica se puede formar mediante un metodo de coevaporacion, un metodo de ablacion laser, un metodo de deposicion qufmica de vapor (CVD, por sus siglas en ingles), un metodo de deposicion metalorganica (MOD, por sus siglas en ingles), o un metodo sol-gel.

[0012] En un ejemplo, la pelfcula precursora ceramica se puede formar mediante el metodo de coevaporacion. Para depositar la pelfcula precursora ceramica, el metodo de coevaporacion puede incluir el suministro de vapor de metal que se genera mediante la irradiacion de haz de electrones en crisoles que contienen al menos uno de entre tierras raras, cobre (Cu) y bario (Ba). Las tierras raras pueden incluir itrio (Y), elementos de la serie de los lantanidos, o una combinacion de los mismos. Los elementos de la serie de los lantanidos incluyen lantano (La), neodimio (Nd), samario (Sm), europio (Eu), gadolinio (Gd), terbio (Tb), disprosio (Dy), holmio (Ho), erbio (Er), tulio (Tm), iterbio (Yb), lutecio (Lu), etc.

[0013] En otro ejemplo, la pelfcula precursora ceramica se puede formar mediante el metodo MOD. Por ejemplo, una solucion precursora de metal se prepara disolviendo tierra rara-acetato, bario-acetato y cobre-acetato en un disolvente, evaporando y destilando la solucion disuelta y refluyendo el vapor destilado. La solucion precursora de metal se deposita sobre el sustrato de hilo.

[0014] En relacion con la FIG. 2, cabe entender que el REBCO, que es la pelfcula precursora ceramica formada mediante la primera etapa (S 10), se descompone en RE2BaCuO5 (en lo sucesivo, denominado '211', REBa3Cu2O6 (en lo sucesivo, denominado '132' y BaCu2O2 (en lo sucesivo, denominado '012'. El '012' se encuentra en un estado solido a una temperatura baja. Es decir, durante un proceso de descomposicion del REBCO, aparece un '012' solido. El '012' es lfquido en las zonas sombreadas. En una zona gris, el REBCO es termodinamicamente estable.

[0015] En una segunda etapa (S 20), el sustrato de hilo sobre el que se deposita la pelfcula precursora ceramica se trata mediante calentamiento. Se controlan una presion parcial de oxfgeno y/o una temperatura de tratamiento termico de manera que el '012' de los componentes de descomposicion del REBCO esta en estado lfquido (S 21). El '211' y el '132' se disuelven en el '012' (hace referencia a un area A que se muestra en la FIG. 2). Controlando la presion parcial de oxfgeno y/o la temperatura de tratamiento termico, se forma una capa de REBCO epitaxial estable a partir del '012' lfquido en el lHmite I (S 22). Mas en concreto, se forman nucleos a partir del '211' y el '132' disueltos en el '012' lfquido sobre el sustrato de hilo de manera que la capa de REBCO crece de manera epitaxial (hace referencia a un area B que se muestra en la FIG. 2)

[0016] En relacion con la FIG. 3, se forma una capa intermedia 11 sobre el sustrato de hilo 10. La capa de REBCO 12 se forma sobre la capa intermedia 11. La capa de REBCO 12 puede incluir una primera parte 13 adyacente a la capa intermedia y una segunda parte 14 en la primera parte 13. La primera parte 13 puede tener una fase superconductora. La segunda parte 14 puede tener una fase diferente a la fase superconductora. Por ejemplo, en la primera parte 13, una relacion de la tierra rara, el bario y el cobre es aproximadamente 1: 2: 3. En la segunda parte 14, una relacion de la tierra rara, el bario y el cobre es diferente de la primera parte 13. Mientras que el REBCO crece de manera epitaxial a partir del '211' y el '132' disueltos en el '012' lfquido en una parte inferior de la capa de REBCO 12, el precursor ceramico permanece en una parte superior de la capa de REBCO.

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Por lo tanto, una superficie superior de la capa de REBCO final puede ser la segunda parte 14 y puede incluir un oxido no estequiometrico que es un rastro del precursor ceramico. La segunda parte 14 puede incluir al menos una fase que tiene una estructura cristalina diferente a la de la primera parte 13. La primera parte 13 puede incluir ademas granos de RE2O3.

[0017] En el metodo para la formacion del REBCO como se describe anteriormente, la pelicula precursora ceramica se puede formar de manera que una relacion de la tierra rara, el bario y el cobre sea aproximadamente 1: x: 3 (0<x<2). Por ejemplo, la pelicula precursora ceramica se puede formar de manera que una relacion de la tierra rara, el bario y el cobre sea aproximadamente 1: 1,5: 3. Puesto que el precursor de REBCO cuya relacion de la tierra rara, el bario y el cobre es aproximadamente 1: 2: 3 se descompone en general en el aire, el precursor de REBCO que incluye la relacion de aproximadamente 1: 2: 3 es inestable. A diferencia del precursor de REBCO que incluye la relacion de aproximadamente 1: 2: 3, el precursor de REBCO cuya relacion de la tierra rara, el bario y el cobre es aproximadamente 1: 1,5: 3 es estable en el aire. Por lo tanto, aunque la pelicula precursora de REBCO que tiene la relacion de aproximadamente 1: 2: 3 debe estar al vacio antes del proceso de tratamiento termico de la pelicula precursora de REBCO, la pelicula precursora de REBCO que tiene la relacion de aproximadamente 1: 1,5: 3 se puede exponer al aire antes del proceso de tratamiento termico de la pelicula precursora de REBCO. La pelicula precursora de REBCO que tiene la relacion de aproximadamente 1: x: 3 (1<x<2) puede convertirse en una pelicula superconductora de REBCO que incluye la primera parte 13 cuya relacion de la tierra rara, el bario y el cobre es aproximadamente 1: 2: 3 y una segunda parte 14 cuya relacion de la tierra rara, el bario y el cobre es diferente a la primera parte 13 mediante el proceso de tratamiento termico como se describe anteriormente. Cuando la pelicula precursora de REBCO que tiene la relacion de aproximadamente 1: x: 3 (1<x<2) se convierte en la pelicula superconductora de REBCO, la segunda parte 14 puede incluir el '012' solido. El '211' y 'el 132' se pueden consumir durante el crecimiento epitaxial de la primera parte 13.

[0018] En el diagrama de fase de YBCO de la FIG. 2 se describira con detalle un metodo para la formacion del hilo ceramico con referencia a ejemplos de diferentes vias de tratamiento termico. Las FIGS. 4 y 5 son diagramas de fase de YBCO e ilustran metodos para la formacion de hilos ceramicos de conformidad con ejemplos de modos de realizacion del concepto inventivo.

[0019] Se describiran metodos para la formacion de hilos ceramicos con referencia a las FIGS. 1 y 4.

[0020] En una primera etapa (S 10), como se describe anteriormente, se forma una pelicula precursora ceramica sobre el sustrato de hilo. La pelicula precursora ceramica formada en la primera etapa S10 incluye REBCO que se descompone en RE2BaCuO5 (en lo sucesivo, denominado '211', REBa3Cu2O6 (en lo sucesivo, denominado '132') y BaCu2O2 (en lo sucesivo, denominado '012'). El '012' se encuentra en estado solido a una temperatura baja. Es decir, durante un proceso de descomposicion del REBCO, aparece un '012' solido.

[0021] En una segunda etapa (S 20), el sustrato de hilo sobre el que se deposita la pelicula precursora ceramica se trata mediante calentamiento. El proceso de tratamiento termico del sustrato de hilo se puede llevar a cabo de conformidad con una via 1 del diagrama de fase que se muestra en la FIG. 4. El proceso de tratamiento termico de conformidad con la via 1 se puede llevar a cabo bajo una presion parcial de oxigeno relativamente baja. Por ejemplo, el proceso de tratamiento termico se puede llevar a cabo a la presion parcial de oxigeno de aproximadamente 1x10'5 Torr a 1x10'4 Torr. Una temperatura del proceso de tratamiento termico puede aumentar desde una temperatura ambiente hasta aproximadamente 800 0C.

[0022] Se controlan una presion parcial de oxigeno y una temperatura de tratamiento termico de conformidad con una via 2 del diagrama de fase que se muestra en la FIG. 4 de manera que el '012' de los componentes de descomposicion del REBCO este en estado liquido (S 21). Por ejemplo, la presion parcial de oxigeno se puede aumentar a aproximadamente 1x10'2 Torr a aproximadamente 3x10-1 Torr. La temperatura del proceso de tratamiento termico puede ser superior a 800°C. En este momento, el REBCO puede incluir el '211' y el '132' disueltos en el '012' liquido.

[0023] Puesto que la presion parcial de oxigeno y/o la temperatura de tratamiento termico se controlan a lo largo de una via 3 del diagrama de fase que se muestra en la FIG. 4, que cruza el limite I, se puede formar una pelicula de REBCO epitaxial estable a partir del '012' liquido (S 22). Por ejemplo, la presion parcial de oxigeno puede estar en un intervalo de aproximadamente 5x10-2 Torr a aproximadamente 3x10-1 Torr. La temperatura del tratamiento termico se puede disminuir a aproximadamente 800 0C o menos, por ejemplo, a temperatura ambiente. Mas en concreto, se generan nucleos a partir del '211' y el '132' disueltos en el '012' liquido sobre el sustrato de hilo de manera que la capa de REBCO crezca de manera epitaxial.

[0024] La FIG. 5 es un diagrama de fase que ilustra un YBCO formado por un metodo de conformidad con otro ejemplo de modo de realizacion del concepto inventivo.

[0025] Se describiran metodos para la formacion de hilos ceramicos con referencia a las FIGS. 1 y 5.

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[0026] En una primera etapa (S 10), de la misma manera que en el ejemplo descrito anteriormente, se forma una pelicula precursora ceramica sobre un sustrato de hilo. En una segunda etapa (S 20), el sustrato de hilo sobre el que se forma la pelicula precursora ceramica se trata mediante calentamiento. El proceso de tratamiento termico se puede llevar a cabo de conformidad con las vias del diagrama de fase que se muestra en la FIG. 5. Por ejemplo, el proceso de tratamiento termico de conformidad con una via 1 se puede llevar a cabo bajo una presion parcial de oxigeno de aproximadamente 5x10'2 Torr a aproximadamente 3x10-1 Torr por la cual 133 Pa es igual a 1 Torr.

[0027] La temperatura de tratamiento termico se puede aumentar desde una temperatura ambiente hasta aproximadamente 800 0C o mas. La presion parcial de oxigeno y/o la temperatura de tratamiento termico se controlan de conformidad con la via 1 de manera que el '012' pueda estar en un estado liquido. En este momento, el REBCO puede incluir el '211' y el '132' disueltos en el '012' liquido (S21).

[0028] Puesto que la presion parcial de oxigeno y/o la temperatura de tratamiento termico se controlan de conformidad con una via 2 del diagrama de fase que se muestra en la FIG. 5, que cruza el limite I, se puede formar una capa de REBCO estable (S 22). Por ejemplo, la presion parcial de oxigeno puede estar en un intervalo de aproximadamente 5x10'2 Torr a aproximadamente 3x10-1 Torr. La temperatura del tratamiento termico se puede disminuir a aproximadamente 800 0C o menos, por ejemplo, a temperatura ambiente. Mas en concreto, se generan nucleos a partir del '211' y el '132' disueltos en el '012' liquido sobre el sustrato de hilo para que la capa de REBCO crezca de manera epitaxial.

[0029] Los procesos de crecimiento de la capa de REBCO descrita anteriormente son similares a una epitaxia en fase liquida (LPE, por sus siglas en ingles). Puesto que las FIGS. 2, 4 y 5 son diagramas de fase de YBCO, la presion parcial de oxigeno y la temperatura de tratamiento termico pueden variar de conformidad con las tierras raras.

[0030] Se describira un sistema para la formacion de un hilo ceramico con referencia a las FIGS. 6 a 9.

[0031] La FIG. 6 es un diagrama de bloques que ilustra un aparato de formacion de un hilo ceramico. En relacion con la FIG. 6, un aparato de formacion de un hilo ceramico incluye una unidad de deposicion de pelicula 100, una unidad de tratamiento termico 200 y una unidad de suministro/recogida de hilo 300. La unidad de deposicion de pelicula 100 forma una pelicula precursora ceramica sobre un sustrato de hilo. La unidad de tratamiento termico 200 trata termicamente el sustrato de hilo sobre el que se forma la pelicula precursora ceramica. Se puede proporcionar ademas una tubo de vacio 20 entre la unidad de deposicion de pelicula 100, la unidad de tratamiento termico 200 y la unidad de suministro/recogida de hilo 300. El tubo de vacio 20 mantiene un vacio y el sustrato de hilo 10 pasa a traves del tubo de vacio 20.

[0032] La FIG. 7 es una vista transversal que ilustra la unidad de deposicion de pelicula 100 del aparato de formacion de un hilo ceramico. En relacion con las FIGS. 6 y 7, la unidad de deposicion de pelicula 100 incluye una camara de procesamiento 110, un aparato de carrete 120 y un miembro de deposicion 130. Por ejemplo, la camara de procesamiento 110 proporciona un espacio en el que se realiza un proceso de deposicion para la formacion de la pelicula precursora ceramica sobre el sustrato de hilo 10. La camara de procesamiento 110 incluye una primera pared lateral 111 y una segunda pared lateral 112 una enfrente de la otra. La primera pared lateral 111 cuenta con una parte de entrada 113 que esta conectada a la unidad de suministro/recogida de hilo 300. La segunda pared lateral 112 cuenta con una parte de salida 114 que esta conectada a la unidad de tratamiento termico 200. El sustrato de hilo 10 se transporta desde la unidad de suministro/recogida de hilo 300 para entrar en la camara de procesamiento 110 a traves de la parte de entrada 113. A continuacion, el sustrato de hilo 10 sale de la camara de procesamiento 110 a traves de la parte de salida 114 para entrar en la unidad de tratamiento termico 200.

[0033] El miembro de deposicion 130 se puede proporcionar bajo el dispositivo de carrete 120. El miembro de deposicion 130 proporciona vapor del material ceramico a una superficie del sustrato de hilo 10. En un ejemplo de modo de realizacion, el miembro de deposicion 130 puede proporcionar la pelicula precursora ceramica sobre el sustrato de hilo 10, utilizando el metodo de coevaporacion. El miembro de deposicion 130 puede incluir fuentes de vapor de metal 131, 132 y 133 que proporcionan vapor de metal bajo el sustrato de hilo 10 utilizando haz de electrones. Las fuentes de vapor de metal pueden incluir fuentes para la tierra rara, el bario y el cobre.

[0034] La FIG. 8 es una vista en planta de un aparato de carrete. En relacion con las FIGS. 7 y 8, el dispositivo de carrete incluye un primer miembro de carrete 121 y un segundo miembro de carrete 122. El primer y el segundo miembro de carrete 121 y 122 uno enfrente del otro estan separados entre si. El miembro de deposicion 130 esta dispuesto bajo el sustrato de hilo que esta dispuesto entre el primer y el segundo miembro de carrete 121 y 122. El primer y el segundo miembro de carrete 121 y 122 giran de manera multiple el sustrato de hilo 10 en un area en la que se deposita la pelicula precursora ceramica. Por ejemplo, el sustrato de hilo 10 se desplaza entre el primer y el segundo miembro de carrete 121 y 122 y es girado por el primer y el segundo miembro de carrete 121 y 122. El primer miembro de carrete 121 es adyacente a la primera pared lateral 111 de la camara de procesamiento 110 y el segundo miembro de carrete 122 es adyacente a la segunda pared lateral 112 de la camara de procesamiento 110. Una estructura del primer miembro de carrete 121 puede ser sustancialmente

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igual a la del segundo miembro de carrete 122. El primer y el segundo miembro de carrete 121 y 122 pueden extenderse en una direccion que atraviesa la direccion de desplazamiento del sustrato de hilo 10.

[0035] Tanto el primer como el segundo miembro de carrete 121 y 122 pueden incluir carretes dispuestos a lo largo de la direccion de extension del primer y el segundo miembro de carrete 121 y 122 y combinados entre si. El sustrato de hilo 10 es girado por cada uno de los carretes. Cada uno de los carretes puede funcionar de manera independiente y se enrolla por friccion con el sustrato de hilo 10. Cuando se observa en planta, el segundo miembro de carrete 122 puede estar ligeramente desplazado con respecto al primer miembro de carrete 121 de manera que el sustrato de hilo 10 sea girado de manera de manera multiple por el primer y el segundo miembro de carrete 121 y 122. El sustrato de hilo 10 se desplaza entre el primer y el segundo miembro de carrete 121 y 122 a lo largo de la direccion de extension del primer y el segundo miembro de carrete 121 y 122.

[0036] La FIG. 9 es una vista trasversal que ilustra la unidad de tratamiento termico 200 del aparato de formacion del hilo ceramico. En relacion con la FIG. 9, la unidad de tratamiento termico 200 puede incluir un primer recipiente 210, un segundo recipiente 220 y un tercer recipiente 230 que son adyacentes entre si, de manera secuencial. El sustrato de hilo 10 puede pasar sucesivamente el primer recipiente 210, el segundo recipiente 220 y el tercer recipiente 230. El primer recipiente 210 y el tercer recipiente 230 estan separados entre si. Una parte central del segundo recipiente 220 se puede colocar de manera que corresponda a la zona de separacion del primer y el tercer recipiente 210 y 230. El segundo recipiente 220 puede rodear una parte del primer recipiente 210 y una parte del tercer recipiente 230. El primer recipiente 210, el segundo recipiente 220 y el tercer recipiente 230 pueden incluir un tubo sustancialmente cilindrico que se forma utilizando cuarzo. El primer recipiente 210 puede estar conectado a la parte de salida 114 de la unidad de deposicion de pelicula 100. El primer recipiente 210 puede incluir una primera parte de entrada 211 y una primera parte de salida 212 para pasar el sustrato de hilo 10, que se forman respectivamente en ambos extremos del primer recipiente 210, y el tercer recipiente 230 puede incluir una segunda parte de entrada 231 y una segunda parte de salida 232 para pasar el sustrato de hilo 10, que se forman respectivamente en ambos extremos del tercer recipiente 210. El sustrato de hilo 10 entra en el primer recipiente 210 a traves de la primera parte de entrada 211 del primer recipiente 210 y sale del primer recipiente 210 a traves de la primera parte de salida 212 del primer recipiente 210. A continuacion, despues de que el sustrato de hilo 10 pase a traves de la parte central del segundo recipiente 220, el sustrato de hilo 100 entra en el tercer recipiente 230 a traves de la segunda parte de entrada 231 y sale del tercer recipiente 230 a traves de la segunda parte de salida 232.

[0037] El primer, el segundo y el tercer recipiente 210, 220 y 230 pueden incluir respectivamente puertos de bombeo 214, 224 y 234. Por lo tanto, el primer, el segundo y el tercer recipiente 210, 220 y 230 pueden mantener de manera independiente un vacio. Puesto que el oxigeno se proporciona a traves de lineas de suministro de oxigeno 215, 225 y 235, la presion parcial de oxigeno del primer recipiente 210, la presion parcial de oxigeno del segundo recipiente 220 y la presion parcial de oxigeno del tercer recipiente 230 se pueden controlar de manera independiente. Por ejemplo, la presion parcial de oxigeno del primer recipiente 210 puede ser inferior a la presion parcial de oxigeno del tercer recipiente 230 y la presion parcial de oxigeno del segundo recipiente 220 puede estar entre la presion parcial de oxigeno del primer recipiente 210 y la presion parcial de oxigeno del tercer recipiente 230. En el segundo recipiente 220, conforme se avanza de una primera parte adyacente al primer recipiente 210 a una segunda parte adyacente al tercer recipiente 230, la presion parcial de oxigeno puede aumentar.

[0038] El primer recipiente 210, el segundo recipiente 220 y el tercer recipiente 230 pueden proporcionarse en un horno que rodea el primer recipiente 210, el segundo recipiente 220 y el tercer recipiente 230. La zona de separacion del primer recipiente 210 y el tercer recipiente 230 se puede colocar de manera que corresponda a una parte central del horno. Por consiguiente, una temperatura en la parte central del segundo recipiente 220 puede ser superior a las temperaturas en el primer y el tercer recipiente 210 y 230. La temperatura en el primer recipiente 210 y la temperatura del tercer recipiente 230 pueden disminuir conforme se aleja de la parte central del segundo recipiente 220.

[0039] El proceso de tratamiento termico que se ilustra en la FIG. 4 se describira con la unidad de tratamiento termico 200 ilustrada en la FIG. 9. Mientras que el sustrato de hilo 10 pasa a traves del primer recipiente 210 de la unidad de tratamiento termico 200, se puede llevar a cabo el proceso de tratamiento a lo largo de la via 1. El primer recipiente 210 puede tener una presion parcial de oxigeno relativamente baja. Por ejemplo, la presion parcial de oxigeno del primer recipiente 210 puede estar en un intervalo de aproximadamente 1x10'5 Torr a aproximadamente 1x10'4 Torr. Conforme se avanza de la primera parte de entrada 211 a la primera parte de salida 212, la temperatura en el primer recipiente 210 puede aumentar. Por ejemplo, en la primera parte de salida 212, la temperatura en el primer recipiente 210 puede ser de aproximadamente 800 0C. Mientras que el sustrato de hilo 10 pasa a traves del segundo recipiente 220 de la unidad de tratamiento termico 200, se puede llevar a cabo el proceso de tratamiento a lo largo de la via 2. Por ejemplo, la presion parcial de oxigeno del segundo recipiente 220 puede estar en un intervalo de aproximadamente 1x10'2 Torr a aproximadamente 3x10-1 Torr. En el segundo recipiente 220, conforme se avanza de una primera parte adyacente al primer recipiente 210 a una segunda parte adyacente al tercer recipiente 230, la presion parcial de oxigeno puede aumentar. La temperatura en la parte central del segundo recipiente 220 puede ser igual o superior a aproximadamente 800 0C. Mientras

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que el sustrato de hilo 10 pasa a traves de la segunda parte del segundo recipiente 220 y el tercer recipiente 230 de la unidad de tratamiento termico 200, se puede llevar a cabo el proceso de tratamiento a lo largo de la vfa 3. Por ejemplo, la presion parcial de oxfgeno del tercer recipiente 230 puede estar en un intervalo de aproximadamente 5x10'2 Torr a aproximadamente 3x10-1 Torr. En el tercer recipiente 230, conforme se avanza de la segunda parte de entrada 221 a la segunda parte de salida 222, la temperatura puede disminuir. La temperatura en la segunda parte de entrada 221 puede ser de aproximadamente 800 0C.

[0040] El proceso de tratamiento termico ilustrado en la FIG. 5 se describira con la unidad de tratamiento termico 200 ilustrada en la FIG. 9. El primer, el segundo y el tercer recipiente 210, 220 y 230 estan construidos para mantener el vacfo no de manera independiente, sino dependiente. En un ejemplo, el primer, el segundo y el tercer recipiente 210, 220 y 230 pueden mantener el vacfo utilizando un unico puerto de bombeo. En otro ejemplo, el primer, el segundo y el tercer recipiente 210, 220 y 230 se pueden construir como un unico recipiente cilmdrico.

[0041] Mientras que el sustrato de hilo 10 se desplaza de la parte de entrada de la unidad de tratamiento termico 200 a la parte central de la unidad de tratamiento termico 200 de la unidad de tratamiento termico 200, se puede llevar a cabo el proceso de tratamiento a lo largo de la vfa 1. Mientras que el sustrato de hilo 10 se desplaza de la parte central de la unidad de tratamiento termico 200 a la parte de salida de la unidad de tratamiento termico 200 de la unidad de tratamiento termico 200, se puede llevar a cabo el proceso de tratamiento a lo largo de la vfa 2. Por ejemplo, la presion parcial de oxfgeno de la unidad de tratamiento termico 200 puede estar en un intervalo de aproximadamente 1x10'2 Torr a aproximadamente 2x10-1 Torr. La temperatura en la parte central de la unidad de tratamiento termico 200 puede ser igual o superior a aproximadamente 800 0C. En la unidad de tratamiento termico 200, conforme se avanza de la parte central a la parte de entrada y de la parte central a la parte de salida, la temperatura puede disminuir.

[0042] En el ejemplo descrito anteriormente, aunque la unidad de deposicion de pelfcula 100, la unidad de tratamiento termico 200 y la unidad de suministro/recogida de hilo 300 se construyen como una sola para que el sustrato de hilo se transporte sucesivamente, el concepto inventivo no esta limitado al ejemplo de modo de realizacion. Por ejemplo, la unidad de suministro/recogida de hilo se puede proporcionar a cada una de la unidad de deposicion de pelfcula 100 y la unidad de tratamiento termico 200. Se proporciona un carrete enrollado por el sustrato de hilo 10 a la unidad de suministro/recogida de hilo de la unidad de deposicion de pelfcula 100. La unidad de deposicion de pelfcula 100 forma la pelfcula precursora ceramica sobre el sustrato de hilo 10. La unidad de deposicion de pelfcula 100 puede tener una estructura que es diferente a la del ejemplo de modo de realizacion descrito anteriormente. Por ejemplo, la unidad de deposicion de pelfcula 100 puede ser para deposicion metalorganica (MOD). El carrete enrollado por el sustrato de hilo sobre el que se forma la pelfcula precursora ceramica esta separado de la unidad de deposicion de pelfcula 100. El sustrato de hilo 10 sobre el que se forma la pelfcula precursora ceramica se puede proporcionar a la unidad de tratamiento termico 200. A continuacion, el sustrato de hilo sobre el que se forma la pelfcula precursora ceramica se calienta.

[0043] Las FIGS. 10 a 13 ilustran propiedades electricas y estructurales de los hilos ceramicos formados por los metodos. Por ejemplo, el hilo ceramico puede ser SmBa2Cu3O7-x y puede tener un grosor de aproximadamente 1,5 jum.

[0044] La FIG. 10 muestra que una temperatura crftica Tc del hilo ceramico de SmBa2Cu3O7-x formado fue 94,5 K (-178,6 0C). La FIG. 11 ilustra las propiedades electricas del hilo ceramico de SmBa2Cu3O7-x formado de conformidad con el concepto inventivo. El hilo ceramico medido tiene una estructura en la que Ag cubre el SmBa2Cu3O9-x. Una corriente crftica Tc del hilo ceramico medido fue de aproximadamente 410 A y una densidad de la corriente crftica del hilo ceramico medido fue de aproximadamente 2,27 MA/cm2. Las FIGS. 12 y 13 ilustran las propiedades cristalinas del hilo ceramico de SmBa2Cu3O7-x. En relacion con las FIGS. 12 y 13, las propiedades cristalinas del hilo ceramico de SmBa2Cu3O7-x fueron excelentes.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un metodo para la formacion de un hilo ceramico, que comprende:

depositar una pelfcula precursora ceramica sobre un sustrato de hilo: y

tratar termicamente el sustrato de hilo sobre el que se deposita la pelfcula precursora ceramica, que comprende:

aumentar la temperatura del sustrato de hilo y aumentar la presion parcial de oxfgeno de una camara de procesamiento en la que se proporciona el sustrato de hilo, de manera que la pelfcula precursora ceramica se encuentre en un estado lfquido; y

a continuacion disminuir la temperatura del sustrato de hilo para formar un pelfcula ceramica epitaxial a partir de la pelfcula precursora ceramica lfquida sobre el sustrato de hilo.
2. Metodo de la reivindicacion 1, en el que el deposito de la pelfcula precursora ceramica y el tratamiento termico del sustrato de hilo se llevan a cabo respectivamente en espacios separados uno del otro.
3. Metodo de la reivindicacion 1, en el que la camara de procesamiento comprende un primer recipiente, un segundo recipiente y un tercer recipiente, que son adyacentes en el orden indicado, siendo el tratamiento termico del sustrato de hilo realizado de manera secuencial en el primer recipiente, el segundo recipiente y el tercer recipiente que pasan de manera continua el sustrato de hilo.
4. Metodo de la reivindicacion 3, en el que la presion parcial de oxfgeno en el primer recipiente es inferior a la presion parcial de oxfgeno en el tercer recipiente y la presion parcial de oxfgeno en el segundo recipiente es superior a la presion parcial de oxfgeno en el primer recipiente e inferior a la presion parcial en el tercer recipiente.
5. Metodo de la reivindicacion 4, en el que la presion parcial de oxfgeno en el segundo recipiente aumenta conforme avanza de una primera parte adyacente al primer recipiente a una segunda parte del segundo recipiente adyacente al tercer recipiente.
6. Metodo de la reivindicacion 3, en el que la temperatura en el segundo recipiente es superior a la temperatura en el primer recipiente y a la temperatura en el tercer recipiente.
7. Metodo de la reivindicacion 6, en el que la temperatura en el primer recipiente y la temperatura en el tercer recipiente disminuyen en funcion de la distancia desde el segundo recipiente.
8. Metodo de la reivindicacion 3, en el que la temperatura en el segundo recipiente es de aproximadamente 800 0C y la presion parcial de oxfgeno en el segundo recipiente varfa en un intervalo de 1,33 Pa (0,01 Torr) a 40 Pa (0,3 Torr).
9. Metodo de la reivindicacion 1, en el que el tratamiento termico del sustrato de hilo se lleva a cabo en la camara de procesamiento que pasa de manera continua el sustrato de hilo, y la temperatura en el recipiente disminuye en funcion de la distancia desde una parte central del recipiente.
10. Metodo de la reivindicacion 1, en el que el deposito de la pelfcula precursora ceramica comprende proporcionar uno de entre tierras raras, bario y cobre.
11. Metodo de la reivindicacion 10, en el que la pelfcula precursora ceramica comprende RE2BaCu05, REBa3Cu206 y BaCu202 que estan descompuestos, y el control de una temperatura del sustrato de hilo y/o de una presion parcial de oxfgeno del sustrato de hilo comprende un control de tal manera que el BaCu202 se encuentre en un estado lfquido.
12. Metodo de la reivindicacion 1, en el que la pelfcula precursora ceramica esta formada mediante un metodo de coevaporacion o un metodo de deposicion metalorganica.

[Fig. 1]

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[Fig. 2]

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[Fig. 3]

10000/T(K)

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[Fig. 4]

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Via 3

Via 1

10C00/TIK)

[Fig. 5]

[Fig. 6]

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Via 2 Via 1

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