IT202300016830A1

IT202300016830A1 - MULTILAYER COMPOSITE MATERIAL

Info

Publication number: IT202300016830A1
Application number: IT102023000016830A
Authority: IT
Inventors: Antonella Mancini; Andrea Masi
Original assignee: Enea Agenzia Naz Per Le Nuove Tecnologie Lenergia E Lo Sviluppo Economico Sostenibile
Priority date: 2023-08-07
Filing date: 2023-08-07
Publication date: 2025-02-07
Also published as: WO2025032483A1; CN121666893A

Description

Materiale composito multistrato Multilayer composite material

La presente invenzione ha come oggetto un materiale laminare composito multistrato superconduttivo e il relativo metodo per la preparazione di detto materiale. The present invention relates to a superconductive multilayer composite laminar material and the related method for preparing said material.

In particolare, l?invenzione riguarda un superconduttore laminare flessibile, formato da uno substrato conduttivo, un film superconduttore a base di ferro (IBS) della sottoclasse dei calcogenuri di ferro, e un film interposto tra i due precedenti realizzato con un materiale ceramico conduttivo ma non-ossido. In particular, the invention relates to a flexible laminar superconductor, formed by a conductive substrate, an iron-based superconducting film (IBS) of the iron chalcogenide subclass, and a film interposed between the two previous ones made of a conductive but non-oxide ceramic material.

Nella presente descrizione come pure nelle rivendicazioni ad essa accluse, alcuni termini ed espressioni sono ritenuti assumere, a meno di diverse esplicite indicazioni, il significato espresso nelle definizioni che seguono. In this description as well as in the claims attached thereto, certain terms and expressions are deemed to have, unless otherwise explicitly indicated, the meaning expressed in the definitions that follow.

Con ?Fe(Se, Te)? si intende un calcogenuro di Ferro, e quindi un composto chimico comprendente atomi di ferro ed almeno un anione calcogeno che consiste in una combinazione di atomi di Selenio e Tellurio in proporzioni variabili. The term ?Fe(Se, Te)? refers to an iron chalcogenide, and therefore a chemical compound comprising iron atoms and at least one chalcogen anion consisting of a combination of selenium and tellurium atoms in variable proportions.

Con ?composizione nominale? di Fe(Se, Te) si intende il rapporto stechiometrico degli elementi contenuti nei materiali precursori del film, al quale viene attribuita la composizione nominale se non diversamente misurata. The ?nominal composition? of Fe(Se, Te) refers to the stoichiometric ratio of the elements contained in the film precursor materials, which is given the nominal composition unless otherwise measured.

Con ?laminare?, in riferimento al materiale composito laminare multistrato superconduttivo, si intende un materiale stratificato con spessore molto ridotto rispetto ad almeno una delle sue dimensioni su un piano, per esempio uno spessore complessivo compreso tra 50 e 300 ?m. By ?laminar?, in reference to a superconductive multilayer laminar composite material, we mean a layered material with a very small thickness relative to at least one of its dimensions on a plane, for example an overall thickness of between 50 and 300 ?m.

Con ?fase normale? si intende una condizione del film superconduttore al di sopra della temperatura critica (TC), in cui quindi passa dalla natura di superconduttore a quella di semplice conduttore. By ?normal phase? we mean a condition of the superconducting film above the critical temperature (TC), in which it therefore passes from the nature of a superconductor to that of a simple conductor.

Con ?tecnica dei quattro contatti? si intende una tecnica di misura delle propriet? fisiche del materiale che coinvolge la predisposizione di quattro contatti sulla superficie del campione, con la successiva misura del potenziale elettrico su una coppia degli stessi simultaneamente al trasferimento di una corrente elettrica tra altri due. The "four-contact technique" refers to a technique for measuring the physical properties of a material that involves placing four contacts on the surface of a sample, then measuring the electrical potential on a pair of them while simultaneously transferring an electric current between two others.

Con ?target? si intende un campione del materiale che si vuole depositare in forma di film sottile su un substrato. Nei processi di deposizione di film sottili il target viene generalmente colpito da una sorgente energetica che lo disgrega per permetterne l?accrescimento su detto substrato tramite un riassemblaggio spontaneo o meno. A "target" is a sample of the material to be deposited as a thin film on a substrate. In thin-film deposition processes, the target is generally struck by an energy source that disintegrates it, allowing it to grow on the substrate through spontaneous or involuntary reassembly.

La recente scoperta della superconduttivit? nei composti a base di ferro (IBS) [1] ha suscitato grande interesse nella comunit? scientifica: in pochi mesi sono stati preparati e caratterizzati molti composti superconduttori appartenenti a questa famiglia. The recent discovery of superconductivity in iron-based compounds (IBS) [1] has aroused great interest in the scientific community: in a few months many superconducting compounds belonging to this family have been prepared and characterized.

Per la semplicit? della struttura cristallina, la pi? semplice tra gli IBS, e il basso livello di tossicit? degli elementi che lo compongono, il composto Fe(Se, Te), della sottoclasse dei calcogenuri di ferro, ? uno dei pi? studiati [2, 3, 4]. Quando il selenio ? sostituito parzialmente con il 50% di tellurio, la temperatura critica TC, la temperatura al di sotto della quale il materiale diventa superconduttore cio? la resistenza elettrica si azzera, raggiunge un valore massimo di circa 14-15 K. Lo sviluppo di film epitassiali di Fe(Se, Te) su substrati monocristallini si ? rivelata fondamentale per lo studio delle propriet? intrinseche di questo composto [5, 6, 7, 8]. Nei film la TC pu? essere pi? grande rispetto ai valori ottenuti nel composto massivo, fino a circa 21 K [9]. Due to the simplicity of its crystalline structure, the simplest among IBS, and the low level of toxicity of its component elements, the compound Fe(Se,Te), of the subclass of iron chalcogenides, is one of the most studied [2, 3, 4]. When selenium is partially replaced with 50% tellurium, the critical temperature TC, the temperature below which the material becomes superconducting, i.e. the electrical resistance drops to zero, reaches a maximum value of approximately 14-15 K. The development of epitaxial films of Fe(Se,Te) on single-crystal substrates has proved fundamental for the study of the intrinsic properties of this compound [5, 6, 7, 8]. In the films, the TC can be larger than the values obtained in the bulk compound, up to approximately 21 K [9].

La ragione di questo comportamento ? stata individuata nella deformazione compressiva del reticolo cristallino dovuta all'adattamento reticolare tra il substrato e il film [10]. Sotto forma di cristalli singoli o film epitassiali, il materiale pu? trasportare senza dissipazione una corrente di circa 10<5 >Acm<-2 >in presenza di campi magnetici fino a 30 Tesla [11, 12, 13] alla temperatura dell?elio liquido. The reason for this behavior has been identified in the compressive deformation of the crystal lattice due to the lattice adaptation between the substrate and the film [10]. In the form of single crystals or epitaxial films, the material can carry without dissipation a current of about 10<5 >Acm<-2 > in the presence of magnetic fields up to 30 Tesla [11, 12, 13] at the temperature of liquid helium.

Date queste caratteristiche, lo sfruttamento tecnologico di questo materiale ? possibile per applicazioni in campi magnetici elevati e basse temperature di esercizio, ad esempio fusione, acceleratori di particelle di grandi dimensioni e risonanza magnetica nucleare (NMR). Given these characteristics, the technological exploitation of this material is possible for applications in high magnetic fields and low operating temperatures, such as fusion, large particle accelerators and nuclear magnetic resonance (NMR).

La maggior parte di questi sistemi richiede la fabbricazione di materiali superconduttori sotto forma di fili e nastri per la realizzazione di cavi. Sar? apprezzato come anche per la realizzazione di nastri sia necessario realizzare un materiale laminare che pu? essere ulteriormente lavorato. Most of these systems require the fabrication of superconducting materials in the form of wires and ribbons for cable production. It will be appreciated that even the production of ribbons requires the creation of a laminar material that can be further processed.

Rispetto ai cavi superconduttori attualmente pi? utilizzati, come quelli a base di Nb3Sn, i cavi a base di Fe(Se, Te) possono essere utilizzati in campi magnetici pi? elevati. Prestazioni simili possono essere ottenute con superconduttori ad alta temperatura critica (HTS) (ad esempio il composto YBCO della famiglia dei cuprati), tuttavia i costi di produzione dei conduttori basati su HTS dovuti alla complessa architettura e alla derivante complicazione dei processi produttivi ne hanno finora limitato l'utilizzo [14]. Compared to the currently most used superconducting wires, such as those based on Nb3Sn, Fe(Se,Te)-based wires can be used in higher magnetic fields. Similar performances can be achieved with high critical temperature (HTS) superconductors (e.g. the YBCO compound from the cuprate family), however the production costs of HTS-based conductors due to their complex architecture and the resulting complication of the production processes have so far limited their use [14].

Attualmente, i metodi pi? usati per la produzione di fili e nastri superconduttori sono i metodi metallurgici del tipo ?powder in tube? (PIT) e i processi basati sulla tecnologia dei film sottili. Tuttavia, la realizzazione di fili di Fe(Se,Te) con la tecnica PIT [15, 16] ? difficilmente percorribile perch? l'elevata reattivit? degli elementi limita le condizioni di processo pregiudicando la performance finale [17]. Invece le tecnologie di deposizione dei film sottili sono idonee per la fabbricazione di conduttori a base di Fe(Se, Te) [18, 19]. Currently, the most widely used methods for the production of superconducting wires and tapes are metallurgical methods such as powder in tube (PIT) and processes based on thin film technology. However, the production of Fe(Se,Te) wires using the PIT technique [15, 16] is difficult to implement because the high reactivity of the elements limits the process conditions, thus compromising the final performance [17]. On the other hand, thin film deposition technologies are suitable for the fabrication of Fe(Se,Te)-based conductors [18, 19].

I materiali laminari superconduttori noti allo stato dell?arte sono conduttori realizzati con una architettura a strati che comprende un supporto metallico detto substrato, tipicamente una lamina di Ni o lega di Ni, che deve garantire la flessibilit? del nastro ed eventualmente cooperare alla stabilizzazione del film superconduttore, un film superconduttore e uno o pi? film intermedi detti "buffer layer" (BL) che hanno lo scopo principale di bloccare la diffusione di atomi dal substrato al film superconduttore. Tra i film che compongono la struttura di BL, quello a diretto contatto con il film superconduttore deve garantire un?ottima compatibilit? chimica e strutturale per favorire la crescita epitassiale del film superconduttore stesso. State-of-the-art superconducting laminar materials are conductors made with a layered architecture comprising a metal support called a substrate, typically a Ni or Ni alloy foil, which must ensure the flexibility of the strip and possibly assist in stabilizing the superconducting film; a superconducting film; and one or more intermediate films called "buffer layers" (BL), whose primary purpose is to block the diffusion of atoms from the substrate to the superconducting film. Among the films that make up the BL structure, the one in direct contact with the superconducting film must ensure excellent chemical and structural compatibility to promote the epitaxial growth of the superconducting film itself.

I materiali laminari superconduttori noti allo stato dell?arte sono poi completati da un film protettivo che ricopre il film superconduttore, nel caso degli HTS il film protettivo ? realizzato in argento, e da un rivestimento, detto film di stabilizzazione, generalmente di rame che garantisce la stabilit? termica ed elettrica del film superconduttore. La struttura cos? generata ? meglio nota a livello internazionale come ?coated conductor?. State-of-the-art superconducting laminar materials are then completed with a protective film that covers the superconducting film; in the case of HTS, the protective film is made of silver. This is followed by a coating, called a stabilizing film, generally made of copper, which ensures the thermal and electrical stability of the superconducting film. The structure thus generated is better known internationally as a "coated conductor."

Le due principali tecniche di produzione di materiali laminari superconduttori differiscono nelle caratteristiche del supporto metallico utilizzato come substrato. Se il substrato ha una tessitura cubica, cio? una orientazione biassiale dei grani che lo compongono, il processo ? noto come RABiTS [20, 21]. A seguito di un trattamento termomeccanico, il substrato, solitamente una lega a base di Ni e/o Cu, sviluppa una tessitura cubica e, utilizzando tecniche di crescita del film epitassiale, la tessitura del substrato viene trasferita al film superconduttore attraverso il BL. The two main techniques for producing superconducting laminar materials differ in the characteristics of the metal support used as a substrate. If the substrate has a cubic texture, i.e. a biaxial orientation of the grains that compose it, the process is known as RABiTS [20, 21]. Following a thermomechanical treatment, the substrate, usually a Ni and/or Cu-based alloy, develops a cubic texture and, using epitaxial film growth techniques, the substrate texture is transferred to the superconducting film through the BL.

Con la tecnica IBAD (Ion Beam Assisted Deposition), il substrato ? una lega non caratterizzata da tessitura, e la tessitura cubica viene indotta in uno dei film contenuti nella struttura del BL attraverso un bombardamento ionico durante la deposizione [22]. In the Ion Beam Assisted Deposition (IBAD) technique, the substrate is a non-textured alloy, and the cubic texture is induced in one of the films contained in the BL structure through ion bombardment during deposition [22].

Uno dei problemi con la tecnica IBAD ? che la struttura dei BL ? molto complessa: film di ossidi con struttura amorfa per bloccare la diffusione dal substrato e fornire una superficie planare e strati sopra il film cresciuto con la tecnica IBAD per garantire la compatibilit? chimica e strutturale con lo strato superconduttore. One of the problems with the IBAD technique is that the structure of the BLs is very complex: oxide films with an amorphous structure to block diffusion from the substrate and provide a planar surface, and layers on top of the IBAD-grown film to ensure chemical and structural compatibility with the superconducting layer.

La fattibilit? di materiali laminari superconduttori basati su Fe (Se, Te) ? stata dimostrata utilizzando entrambe le tecniche IBAD e RABiTS [13, 23, 24, 25, 26]. In particolare, ? stato dimostrato che ? possibile ottenere film di Fe(Se, Te) utilizzando un singolo buffer layer [18, 27, 28], o in generale, tessiture cubiche meno definite rispetto a quelle richieste per i film HTS [13]. The feasibility of superconducting laminar materials based on Fe(Se,Te) has been demonstrated using both IBAD and RABiTS techniques [13, 23, 24, 25, 26]. In particular, it has been shown that it is possible to obtain Fe(Se,Te) films using a single buffer layer [18, 27, 28], or in general, less defined cubic textures than those required for HTS films [13].

Nei materiali laminari superconduttori noti allo stato dell?arte, il film di stabilizzazione protegge il film superconduttore in caso di transizione accidentale nella fase normale. In state-of-the-art superconducting laminar materials, the stabilization film protects the superconducting film in the event of an accidental transition into the normal phase.

La fase normale ? dissipativa e l'aumento di temperatura per effetto Joule pu? causare gravi danni. Per rimuovere la corrente dal film superconduttore nello stato normale, ? possibile utilizzare un metallo a bassa resistenza elettrica a contatto con il film superconduttore. The normal phase is dissipative, and the Joule-induced temperature rise can cause serious damage. To remove the current from the superconducting film in the normal state, a low-resistance metal can be used in contact with the superconducting film.

Se il BL ? formato da materiali isolanti, per proteggere il film superconduttore sono necessari uno o pi? strati di materiale metallico depositati sul film superconduttore, che formano il film di stabilizzazione e il film protettivo. If the BL is made of insulating materials, one or more layers of metallic material deposited on the superconducting film are needed to protect the superconducting film, forming the stabilizing film and the protective film.

Utilizzando BL conduttivi, lo spessore del film di stabilizzazione pu? essere ridotto o addirittura eliminato. By using conductive BLs, the thickness of the stabilizing film can be reduced or even eliminated.

Inoltre, il film protettivo potrebbe essere realizzato in materiale meno costoso. In linea di principio, ci? accoppierebbe ad una performance migliorata la riduzione dei costi del prodotto finito. Furthermore, the protective film could be made of less expensive material. In principle, this would combine improved performance with a reduction in the cost of the finished product.

Nella tecnica IBAD, la struttura di BL contiene sempre strati di materiali isolanti. In the IBAD technique, the BL structure always contains layers of insulating materials.

Al contrario, la tecnica RABiTS consente l'utilizzo di uno o pi? BL conduttivi. In passato, per lo sviluppo di nastri HTS, sono stati studiati BL di ossidi conduttori [29, 30, 31]. Tuttavia, per la crescita epitassiale di film HTS ? necessaria una temperatura elevata, maggiore di 800 ?C, e un'atmosfera ricca di ossigeno. In contrast, the RABiTS technique allows the use of one or more conductive BLs. In the past, for the development of HTS tapes, BLs of conductive oxides have been studied [29, 30, 31]. However, for the epitaxial growth of HTS films, a high temperature, above 800 ?C, and an oxygen-rich atmosphere are required.

A causa della diffusione dell'ossigeno attraverso il BL, si formano spesso ossidi non conduttivi indesiderati all'interfaccia con il substrato, il che riduce la connessione elettrica e l'efficacia del substrato quando usato anche come stabilizzante. Due to oxygen diffusion through the BL, unwanted non-conductive oxides are often formed at the interface with the substrate, which reduces the electrical connection and the effectiveness of the substrate when also used as a stabilizer.

In passato, il TiN, un materiale ceramico conduttivo, ? stato studiato come BL per la sua capacit? di bloccare la diffusione di piccoli ioni metallici dal substrato al film superconduttore, e poter sfruttare substrati RABiTS a base di rame, Cu, o leghe di Cu [32, 33, 34, 35]. Tuttavia, il TiN ? altamente reattivo con l'ossigeno sopra i 400?C [36], ed ? necessario proteggerlo, rendendo le strutture BL per HTS contenenti uno strato di TiN complicate e poco attraenti. In the past, TiN, a conductive ceramic material, has been studied as a BL because of its ability to block the diffusion of small metal ions from the substrate into the superconducting film, and to exploit RABiTS substrates based on copper, Cu, or Cu alloys [32, 33, 34, 35]. However, TiN is highly reactive with oxygen above 400?C [36], and it needs to be protected, making BL structures for HTS containing a TiN layer complicated and unattractive.

Uno dei principali problemi per la realizzazione di materiali laminari superconduttori con BL non-ossidi conduttivi, in particolare con TiN, ? evitare la formazione di ossidi all?interfaccia tra il substrato e il film superconduttore. La formazione di ossidi tra il substrato e il film superconduttore riduce la connessione elettrica tra i due e quindi l?efficacia del substrato come stabilizzante. One of the main challenges in producing superconducting laminar materials with conductive non-oxide BLs, particularly TiN, is avoiding the formation of oxides at the interface between the substrate and the superconducting film. The formation of oxides between the substrate and the superconducting film reduces the electrical connection between the two and therefore the effectiveness of the substrate as a stabilizer.

Tra tutti i materiali utilizzati come BL per la crescita di film di Fe(Se,Te), l?ossido di cerio (CeO2) rappresenta la scelta pi? promettente perch? garantisce la crescita di film superconduttori di buona qualit? [13,26,37]. Among all the materials used as BL for the growth of Fe(Se,Te) films, cerium oxide (CeO2) represents the most promising choice because it ensures the growth of good quality superconducting films [13,26,37].

La crescita epitassiale di film di CeO2, o pi? in generale di ossidi ceramici, richiede la presenza di ossigeno [38]. Svantaggiosamente, quando il film di CeO2 ? utilizzato come unico strato di buffer, per evitare l?ossidazione del substrato sono richieste particolari strategie che possono complicare il processo di produzione: per esempio crescere un doppio strato di CeO2 depositando il primo strato in vuoto o in atmosfera riducente [39]. Epitaxial growth of CeO2 films, or more generally of ceramic oxides, requires the presence of oxygen [38]. Disadvantageously, when the CeO2 film is used as the only buffer layer, special strategies are required to avoid substrate oxidation which can complicate the production process: for example, growing a double layer of CeO2 by depositing the first layer in vacuum or in a reducing atmosphere [39].

Pertanto, risulta chiaro quanto possa essere importante sviluppare un materiale composito laminare multistrato superconduttivo con una struttura semplificata, con buone performance di stabilizzazione e con costi di produzione ridotti. Therefore, it is clear how important it can be to develop a superconducting multilayer laminar composite material with a simplified structure, good stabilization performance, and reduced production costs.

Il problema tecnico che ? alla base della presente invenzione ? di fornire materiale composito laminare multistrato superconduttivo e un relativo metodo di produzione di detto materiale composito laminare multistrato superconduttivo che consenta di ovviare agli inconvenienti menzionati con riferimento alla tecnica nota, i quali comportano la formazione di ossidi indesiderati all?interfaccia tra il substrato e il film superconduttore e/o il ricorso a metodi di produzione complessi e costosi. The technical problem underlying the present invention is to provide a superconductive multilayer laminar composite material and a related method for producing said superconductive multilayer laminar composite material that allows to overcome the drawbacks mentioned with reference to the prior art, which involve the formation of unwanted oxides at the interface between the substrate and the superconducting film and/or the use of complex and expensive production methods.

In un primo aspetto tale problema viene risolto da un materiale composito laminare multistrato superconduttivo come definito nell?annessa rivendicazione 1. In a first aspect, this problem is solved by a superconductive multilayer laminar composite material as defined in the attached claim 1.

Il materiale composito laminare multistrato superconduttivo comprende un substrato conduttivo, una struttura di buffer elettricamente conduttiva composta da uno o pi? film non-ossidi di nitruri metallici, e un film superconduttore composto da Fe(Se, Te). The superconducting multilayer laminar composite material comprises a conductive substrate, an electrically conductive buffer structure composed of one or more non-oxide metal nitride films, and a superconducting film composed of Fe(Se, Te).

Preferibilmente, il nitruro metallico ? selezionato in un gruppo che consiste di: TiN, ZrN, HfN, VN, NbN, TaN, MoN, WN e/o combinazioni degli stessi. Preferably, the metal nitride is selected from a group consisting of: TiN, ZrN, HfN, VN, NbN, TaN, MoN, WN and/or combinations thereof.

Ancor pi? preferibilmente, il nitruro metallico ? TiN. Even more preferably, the metal nitride is TiN.

In particolare, il film non-ossido conduttivo ? interposto tra detto substrato conduttivo e detto film superconduttore. In particular, the conductive non-oxide film is interposed between said conductive substrate and said superconducting film.

Preferibilmente, detto materiale composito laminare multistrato superconduttivo ? flessibile. Preferably, said superconductive multilayer laminar composite material is flexible.

Il principale vantaggio del materiale composito laminare multistrato superconduttivo secondo la presente invenzione risiede nel fornire un materiale laminare superconduttivo con preferibilmente una struttura di buffer conduttiva composta da un solo film non-ossido, e un substrato conduttivo che pu? svolgere il doppio ruolo di conferire flessibilit? al materiale composito laminare multistrato superconduttivo e di stabilizzarlo in caso di transizione accidentale in fase normale. The main advantage of the superconductive multilayer laminar composite material according to the present invention lies in providing a superconductive laminar material with preferably a conductive buffer structure composed of a single non-oxide film, and a conductive substrate that can play the dual role of imparting flexibility to the superconductive multilayer laminar composite material and stabilizing it in the event of an accidental transition into the normal phase.

Un altro vantaggio consiste nel carattere non-ossido della struttura di film composta da uno o pi? nitruri metallici, che svolge il ruolo di buffer layer. Infatti, il fatto che i nitruri conduttivi non siano ossidi, permette di accrescerli in atmosfera controllata carente di O2, e di evitare la formazione di ossidi non conduttivi all?interfaccia con il substrato. Infatti, la presenza di ossidi non conduttivi all?interfaccia riduce la connessione elettrica tra il film superconduttore e il substrato conduttivo e quindi l?efficacia del substrato stesso come stabilizzante. Another advantage is the non-oxide nature of the film structure composed of one or more metal nitrides, which acts as a buffer layer. Indeed, the fact that the conductive nitrides are not oxides allows them to be grown in a controlled atmosphere lacking O2, thus avoiding the formation of non-conductive oxides at the interface with the substrate. The presence of non-conductive oxides at the interface reduces the electrical connection between the superconducting film and the conductive substrate and therefore the effectiveness of the substrate itself as a stabilizer.

In un secondo aspetto dell?invenzione, tale problema viene risolto da un metodo di produzione del materiale composito laminare multistrato superconduttivo come definito nell?annessa rivendicazione 9. In a second aspect of the invention, this problem is solved by a method of producing the superconductive multilayer laminar composite material as defined in the appended claim 9.

Tale metodo prevede di predisporre il substrato conduttivo su cui accrescere la struttura di buffer elettricamente conduttiva composta da uno o pi? film non-ossidi di nitruri metallici. This method involves preparing the conductive substrate on which to grow the electrically conductive buffer structure composed of one or more non-oxide films of metal nitrides.

Una volta ultimato l?accrescimento della struttura di buffer, il film superconduttore di Fe(Se, Te) viene accresciuto sulla struttura di buffer. Once the buffer structure growth is completed, the superconducting Fe(Se,Te) film is grown onto the buffer structure.

Come nel caso del materiale composito laminare, il nitruro metallico ? preferibilmente selezionato nel gruppo che consiste di: TiN, ZrN, HfN, VN, NbN, TaN, MoN, WN e/o combinazioni degli stessi. As in the case of laminar composite material, metal nitride is preferably selected from the group consisting of: TiN, ZrN, HfN, VN, NbN, TaN, MoN, WN and/or combinations thereof.

Vantaggiosamente, il TiN conserva le sue propriet? conduttive e la connessione con il substrato in tutte le fasi del metodo permettendo di ottenere un materiale composito laminare multistrato superconduttivo con ottime propriet? superconduttive e una bassa resistivit? in fase normale. Advantageously, TiN retains its conductive properties and bonding to the substrate throughout the process, resulting in a multilayered superconductive laminar composite material with excellent superconducting properties and low normal-phase resistivity.

La presente invenzione verr? qui di seguito descritta secondo un suo esempio di realizzazione preferita, fornito a scopo esemplificativo e non limitativo con riferimento ai disegni annessi in cui: The present invention will be described below according to a preferred embodiment thereof, provided for illustrative and non-limiting purposes with reference to the attached drawings in which:

? la figura 1A mostra una rappresentazione schematica, non in scala, di un materiale laminare composito multistrato superconduttivo secondo l?invenzione; ? Figure 1A shows a schematic representation, not to scale, of a superconducting multilayer composite laminar material according to the invention;

? la figura 1B mostra una rappresentazione schematica, non in scala, di una realizzazione preferita del materiale laminare composito multistrato superconduttivo secondo l?invenzione; ? la figura 2A mostra uno spettro XRD di un campione di Fe(Se, Te) depositato a 250?C su lamina di TiN/NiW; ? Figure 1B shows a schematic representation, not to scale, of a preferred embodiment of the superconducting multilayer composite laminar material according to the invention; ? Figure 2A shows an XRD spectrum of a Fe(Se,Te) sample deposited at 250?C on a TiN/NiW foil;

? la figura 2B mostra le ?-scan dei picchi (001) del Fe(Se, Te), e dei picchi (002) del TiN e del NiW; ? la figura 3 mostra la resistenza in funzione della temperatura R(T) del campione di Fe(Se, Te) depositato su TiN/NiW a 250 ?C. Nell?inset ? riportato un ingrandimento della zona di transizione superconduttiva; ? Figure 2B shows the ?-scans of the (001) peaks of Fe(Se, Te), and of the (002) peaks of TiN and NiW; ? Figure 3 shows the resistance as a function of temperature R(T) of the Fe(Se, Te) sample deposited on TiN/NiW at 250 ?C. The inset shows an enlargement of the superconducting transition region;

? la figura 4 mostra la resistivit? in funzione della temperatura del materiale composito laminare multistrato superconduttivo Fe(Se, Te)/TiN/NiW (stelle), del substrato conduttivo (pallini) e del substrato conduttivo ricoperto dal film non-ossido conduttivo di TiN (rombi). Per confronto ? riportata la resistivit? complessiva di un materiale laminare Fe(Se, Te)/CeO2/NiW (nero), scala a destra. Figure 4 shows the resistivity as a function of temperature of the superconductive Fe(Se, Te)/TiN/NiW multilayer laminar composite material (stars), the conductive substrate (dots), and the conductive substrate covered with the conductive non-oxide TiN film (diamonds). For comparison, the overall resistivity of a laminar Fe(Se, Te)/CeO2/NiW material (black) is shown, scale on the right.

Con riferimento alle figure, un materiale composito laminare multistrato superconduttivo, nel seguito citato pi? semplicemente come ?materiale superconduttore?, ? indicato nel suo complesso con 10. With reference to the figures, a superconductive multilayer laminar composite material, hereinafter referred to more simply as a "superconducting material", is generally indicated by 10.

Il materiale composito laminare multistrato superconduttivo 10 comprende un substrato conduttivo 1, una struttura di buffer 2 elettricamente conduttiva composta da uno o pi? film non-ossidi di nitruri metallici e un film superconduttore 3 composto da Fe(Se, Te). The superconducting multilayer laminar composite material 10 comprises a conductive substrate 1, an electrically conductive buffer structure 2 composed of one or more non-oxide metal nitride films, and a superconducting film 3 composed of Fe(Se, Te).

La struttura di buffer 2 ? generalmente interposta tra detto substrato conduttivo 1 e detto film superconduttore 3. The buffer structure 2 is generally interposed between said conductive substrate 1 and said superconducting film 3.

Il nitruro metallico viene selezionato nel gruppo che consiste di: TiN, ZrN, HfN, VN, NbN, TaN, MoN, WN e/o combinazioni degli stessi. Metal nitride is selected from the group consisting of: TiN, ZrN, HfN, VN, NbN, TaN, MoN, WN and/or combinations thereof.

Nell?esempio di realizzazione preferita dell?invenzione delle figure 2A, 2B, 3, 4, il nitruro metallico ? TiN. In the preferred embodiment of the invention shown in Figures 2A, 2B, 3, 4, the metal nitride is TiN.

Si noter? che, negli esempi di realizzazione che vengono qui descritti, il TiN rappresenta una scelta preferita di nitruro metallico poich?, oltre a non essere un ossido e quindi impedire la formazione di ossidi non conduttivi all?interfaccia con il substrato conduttivo 1, pu? avere una struttura cristallina cubica che ? particolarmente compatibile con il substrato conduttivo 1, ad esempio con un substrato conduttivo 1 composto da NiW e con un film superconduttore 3 in Fe(Se, Te) durante tutte le fasi di realizzazione del materiale composito laminare multistrato 10. It will be noted that, in the embodiments described herein, TiN represents a preferred choice of metal nitride since, in addition to not being an oxide and therefore preventing the formation of non-conductive oxides at the interface with the conductive substrate 1, it can have a cubic crystalline structure that is particularly compatible with the conductive substrate 1, for example with a conductive substrate 1 composed of NiW and with a superconducting film 3 in Fe(Se,Te) during all the manufacturing phases of the multilayer laminar composite material 10.

A questo proposito, con riferimento all?esempio di realizzazione della figura 1A, l?architettura del materiale superconduttore 10 ? molto semplificata e prevede: una struttura di buffer 2 elettricamente conduttiva composta da un singolo film non-ossido interposto tra il substrato 1 e il film superconduttore 3. La struttura di buffer 2 permette un efficace trasferimento di corrente dal film superconduttore 3 al substrato conduttivo 1 quando il film superconduttore 3 ? in fase normale. Un efficace trasferimento di corrente migliora la stabilit? elettrica e di conseguenza termica del materiale superconduttore 10. In this regard, with reference to the embodiment shown in Figure 1A, the architecture of the superconducting material 10 is highly simplified and includes: an electrically conductive buffer structure 2 composed of a single non-oxide film interposed between the substrate 1 and the superconducting film 3. The buffer structure 2 allows for effective current transfer from the superconducting film 3 to the conductive substrate 1 when the superconducting film 3 is in normal phase. Effective current transfer improves the electrical and consequently thermal stability of the superconducting material 10.

La fase normale ? dissipativa e l?aumento di temperatura pu? causare gravi danni a generici materiali superconduttori, ma il materiale superconduttore 10 oggetto dell?invenzione, grazie alla buona connessione termica tra la struttura di buffer 2 e il substrato 3 presenta una bassa resistivit? complessiva in fase normale, favorendo la stabilit? termica ed elettrica. The normal phase is dissipative and the increase in temperature can cause serious damage to generic superconducting materials, but the superconducting material 10 object of the invention, thanks to the good thermal connection between the buffer structure 2 and the substrate 3, has a low overall resistivity in the normal phase, promoting thermal and electrical stability.

Il substrato conduttivo 1 ? realizzato in un metallo dotato di tessitura cubica che, in particolare ma non esclusivamente, ? selezionato in un gruppo che consiste di: Ni, Cu, W, Al, Ag, Fe, V e/o leghe degli stessi. The conductive substrate 1 is made of a metal having a cubic texture which, in particular but not exclusively, is selected from a group consisting of: Ni, Cu, W, Al, Ag, Fe, V and/or alloys thereof.

In questo esempio di realizzazione, il substrato conduttivo 1 ? composto da Ni e W, con percentuale atomica di W compresa tra il 4% e il 10%, preferibilmente pari al 5%, e il film superconduttore ha una composizione nominale di Fe(Se(1-x), Tex), preferibilmente Fe(Se0.5, Te0.5); pertanto, il film superconduttore 3 a base di ferro comprende il 50% in atomi di Se e il 50% in atomi di Te sul totale degli atomi di Se e Te. In this embodiment, the conductive substrate 1 is composed of Ni and W, with an atomic percentage of W ranging from 4% to 10%, preferably 5%, and the superconducting film has a nominal composition of Fe(Se(1-x), Tex), preferably Fe(Se0.5, Te0.5); therefore, the iron-based superconducting film 3 comprises 50% Se atoms and 50% Te atoms out of the total Se and Te atoms.

Con riferimento all?esempio di realizzazione di figura 1B, il materiale composito laminare multistrato 10 comprende, oltre alla struttura descritta con riferimento alla figura 1A, un film protettivo 4 che ? disposto adiacente al film superconduttore 3, e un film di stabilizzazione 5 che invece ? disposto sul film protettivo 4. With reference to the embodiment shown in Figure 1B, the multilayer laminar composite material 10 comprises, in addition to the structure described with reference to Figure 1A, a protective film 4 which is arranged adjacent to the superconducting film 3, and a stabilizing film 5 which is instead arranged on the protective film 4.

Il film protettivo 4 ? composto da un materiale selezionato nel gruppo consistente di: Ag, Al, Cu, Fe, composti contenenti azoto quali il TiN e/o leghe o combinazioni degli stessi. The protective film 4 is composed of a material selected from the group consisting of: Ag, Al, Cu, Fe, nitrogen-containing compounds such as TiN and/or alloys or combinations thereof.

Sar? apprezzato che il materiale superconduttore 10, una volta che ? stato ottenuto sottoforma di lamina, pu? essere lavorato per ottenere fili o nastri con cui ? possibile realizzare cavi elettrici. It will be appreciated that the superconducting material 10, once it has been obtained in the form of a foil, can be processed to obtain wires or ribbons with which it is possible to make electrical cables.

Vantaggiosamente, questa tipologia di cavi elettrici pu? essere utilizzata per applicazioni in campi magnetici elevati e basse temperature di esercizio, ad esempio acceleratori di particelle di grandi dimensioni e risonanza magnetica nucleare (NMR). Advantageously, this type of electrical cable can be used for applications involving high magnetic fields and low operating temperatures, such as large particle accelerators and nuclear magnetic resonance (NMR).

Per preparare il materiale composito laminare multistrato superconduttivo 10 ? necessario predisporre il substrato conduttivo 1, accrescere la struttura di buffer 2 elettricamente conduttiva composta da uno o pi? film non-ossidi sul substrato conduttivo 1, e infine accrescere il film superconduttore 3 di Fe(Se, Te) sulla struttura di buffer2. To prepare the superconducting multilayer laminar composite material 10, it is necessary to prepare the conductive substrate 1, grow the electrically conductive buffer structure 2 composed of one or more non-oxide films on the conductive substrate 1, and finally grow the superconducting Fe(Se, Te) film 3 on the buffer structure 2.

Nelle realizzazioni preferite riportate nelle figure la struttura di buffer ? composta da un solo film non-ossido di nitruro metallico, preferibilmente di TiN. In the preferred embodiments shown in the figures, the buffer structure is composed of a single non-metal nitride oxide film, preferably TiN.

Secondo alcune realizzazioni dell?invenzione il film superconduttore 3 ? ottenuto accrescendo un primo strato del film superconduttore 3 di Fe(Se, Te) sulla struttura di buffer2 e successivamente un secondo strato del film superconduttore 3 di Fe(Se, Te) viene accresciuto sul primo strato superconduttore. According to some embodiments of the invention, the superconducting film 3 is obtained by growing a first layer of the superconducting Fe(Se, Te) film 3 on the buffer structure 2 and subsequently a second layer of the superconducting Fe(Se, Te) film 3 is grown on the first superconducting layer.

Un esempio di metodo preferito per la produzione del materiale composito laminare multistrato 10 oggetto dell?invenzione prevede di utilizzare la tecnica di deposizione con laser pulsato (PLD) del film Fe (Se, Te) superconduttore 3 che ha condizioni compatibili con la presenza di un film di TiN; pertanto, ? preferibile utilizzare un film di questo materiale come unico film di nitruro metallico della struttura di buffer 2 tra il film superconduttore 3 e il substrato conduttivo 1. An example of a preferred method for producing the multilayer laminar composite material 10 object of the invention involves using the pulsed laser deposition (PLD) technique of the superconducting Fe(Se,Te) film 3 which has conditions compatible with the presence of a TiN film; therefore, it is preferable to use a film of this material as the only metal nitride film of the buffer structure 2 between the superconducting film 3 and the conductive substrate 1.

Secondo questa realizzazione, il substrato conduttivo 1 ? una lega metallica dotata di tessitura cubica a base di Ni e/o Cu. Nelle condizioni tipiche di deposizione del film superconduttore 1 a base di Fe, il TiN agisce come barriera contro la diffusione di metalli provenienti dal substrato. According to this embodiment, the conductive substrate 1 is a cubic-textured metal alloy based on Ni and/or Cu. Under typical deposition conditions of the Fe-based superconducting film 1, the TiN acts as a barrier against the diffusion of metals from the substrate.

Infine, il film di TiN conserva le sue propriet? conduttive e la connessione con il substrato 1 dopo la produzione dell?intero materiale superconduttore 10. In particolare, un materiale superconduttore 10, Fe (Se, Te)/TiN/Ni-W permette di ottenere dei campioni con ottime propriet? superconduttive ed in pi? una bassa resistivit? in fase normale, fino a 50 volte pi? bassa dalle architetture con film superconduttore a base di Fe attualmente tra le pi? promettenti (figura 4). Finally, the TiN film retains its conductive properties and connection with the substrate 1 after the production of the entire superconducting material 10. In particular, a superconducting material 10, Fe(Se,Te)/TiN/Ni-W, allows to obtain samples with excellent superconducting properties and in addition a low normal-phase resistivity, up to 50 times lower than the currently most promising Fe-based superconducting film architectures (Figure 4).

Il vantaggio del materiale superconduttore 10 ? che il substrato conduttivo 1 pu? fornire, parzialmente o totalmente, la stabilit? elettrica e termica necessaria al materiale superconduttore 10. The advantage of the superconducting material 10 is that the conductive substrate 1 can provide, partially or totally, the electrical and thermal stability necessary for the superconducting material 10.

Con riferimento alle realizzazioni preferite di metodo e di materiale superconduttore 10 appena introdotte, sar? apprezzato che il substrato conduttivo 1 ? una lamina commerciale metallica a base di nickel e tungsteno, Ni-5 at.% W (NiW), dotata di tessitura cubica [21]. I film sono stati depositati con la tecnica PLD utilizzando preferibilmente la quarta armonica (266 nm) oppure lunghezze d?onda di 355 nm, 532 nm e 1064 nm di un laser a stato solido a Nd:YAG Q-switched, la frequenza di ripetizione utilizzata ? preferibilmente di 3 Hz oppure tra 10 e 20 Hz e la fluenza su un target ? compresa tra 1 e 2 J/cm2. In altre realizzazioni i film possono essere depositati con un laser ad eccimeri operanti nell?ultravioletto come KrF (248 nm) o XeCl (308 nm). With reference to the preferred embodiments of the method and superconducting material 10 just introduced, it will be appreciated that the conductive substrate 1 is a commercial nickel-tungsten-based metallic foil, Ni-5 at.% W (NiW), having a cubic texture [21]. The films were deposited by the PLD technique using preferably the fourth harmonic (266 nm) or wavelengths of 355 nm, 532 nm and 1064 nm of a Q-switched Nd:YAG solid-state laser, the repetition rate used is preferably 3 Hz or between 10 and 20 Hz and the fluence on a target is between 1 and 2 J/cm2. In other embodiments the films may be deposited with an ultraviolet excimer laser such as KrF (248 nm) or XeCl (308 nm).

Secondo modalit? di realizzazione alternative, i film possono essere depositati utilizzando la tecnica dello sputtering. According to alternative manufacturing methods, the films can be deposited using the sputtering technique.

Esempio di realizzazione del metodo Example of implementation of the method

La distanza tra il target e il substrato conduttivo 1 ? fissata a circa 40 mm. Lo strato di TiN ? cresciuto in una camera di deposizione in una atmosfera ricca di azoto, tra 20 e 0.1 mTorr di N2, ad una temperatura compresa tra 600 e 400 ?C, a partire da un primo target commerciale stechiometrico [32, 40]. La deposizione del film superconduttore 3 di Fe (Se, Te) avviene in vuoto con una pressione compresa tra 3x10<-7 >e 3x10<-6 >mbar. Un secondo target, prodotto in laboratorio ha una composizione nominale FeSe0.5Te0.5 [41]. La velocit? di crescita del film superconduttore 3 di Fe(Se, Te) ? di circa 0.06 nm/s. Le propriet? strutturali sono state analizzate tramite diffrazione a raggi X con misure di dispersione angolare 2?. La qualit? dell'orientamento cristallografico fuori dal piano ? stato stimato dalla larghezza a met? altezza (Full Width at Half Maximum (FWHM)) delle scansioni in ?, ? ?scan. La dipendenza della resistenza dalla temperatura, R(T), ? stata misurata con la tecnica dei quattro contatti. The distance between the target and the conductive substrate 1 is set at about 40 mm. The TiN layer is grown in a deposition chamber in a nitrogen-rich atmosphere, between 20 and 0.1 mTorr of N2, at a temperature between 600 and 400 ?C, starting from a first commercial stoichiometric target [32, 40]. The deposition of the superconducting Fe(Se,Te) film 3 takes place in vacuum with a pressure between 3x10<-7 >and 3x10<-6 >mbar. A second target, produced in the laboratory, has a nominal composition FeSe0.5Te0.5 [41]. The growth rate of the superconducting Fe(Se,Te) film 3 is about 0.06 nm/s. The structural properties were analyzed by X-ray diffraction with angular scattering measurements 2?. The quality of the out-of-plane crystallographic orientation is good. was estimated from the Full Width at Half Maximum (FWHM) of the scans in ?, ? ?scans. The temperature dependence of the resistance, R(T), was measured using the four-contact technique.

Il substrato conduttivo di NiW viene ricoperto con una struttura di buffer 2 composta da un film nonossido 2 di TiN cresciuto ad una temperatura di 500 ?C [35]. I film sono epitassiali, le FWHM delle ? ?scan per i picchi TiN(002) e NiW(002) hanno valori che in media sono rispettivamente 5,2? e 6,9? (figura 2B). The conductive NiW substrate is covered with a buffer structure 2 composed of a TiN nonoxide film 2 grown at a temperature of 500 ?C [35]. The films are epitaxial, the FWHM of the ? ?scans for the TiN(002) and NiW(002) peaks have values that on average are 5.2? and 6.9? respectively (figure 2B).

Il film superconduttore 3 di Fe(Se,Te) ? stato depositato utilizzando un approccio a due passi [42]. Un primo strato superconduttore di Fe(Se,Te) ? stato depositato sul film di TiN e un secondo strato superconduttore ? stato depositato sul primo strato, diminuendo la temperatura di deposizione tra il primo e il secondo passo. The superconducting Fe(Se,Te) film 3 was deposited using a two-step approach [42]. A first superconducting Fe(Se,Te) layer was deposited on the TiN film and a second superconducting layer was deposited on the first layer, decreasing the deposition temperature between the first and second step.

Questo approccio permette di controllare sia la struttura cristallina che la composizione stechiometrica dei film superconduttore 3 di Fe(Se,Te) grazie ai meccanismi della omo-epitassia, e garantisce eccellenti prestazioni superconduttive [42, 26, 3743]. This approach allows to control both the crystalline structure and the stoichiometric composition of the Fe(Se,Te) superconducting films 3 thanks to the homo-epitaxy mechanisms, and guarantees excellent superconducting performances [42, 26, 3743].

In figura 2A, ? riportato lo spettro XRD del materiale superconduttore 10 ottenuta depositando sul substrato conduttivo di NiW il TiN a 500 ?C, il film di Fe(Se,Te) a 250 ?C sulla superficie di un film dello stesso materiale depositato a 400?C. L?intera struttura ? orientata con l?asse-c perpendicolare al substrato conduttivo, sono presenti solo i riflessi (00l) dei film presenti. Figure 2A shows the XRD spectrum of the superconducting material 10 obtained by depositing TiN at 500 ?C on the conductive NiW substrate, the Fe(Se,Te) film at 250 ?C on the surface of a film of the same material deposited at 400 ?C. The entire structure is oriented with the c-axis perpendicular to the conductive substrate, only the (001) reflections of the present films are present.

Nella figura 2B sono riportate le ?Rocking Curve? (RC), precedentemente definite come ?-scan, del substrato conduttivo 1 di NiW, del film non-ossido conduttivo di TiN, e del film superconduttore di Fe(Se, Te), il valore delle FWHM di 3.2? dimostra una eccellente crescita epitassiale del film di Fe(Se,Te). Figure 2B shows the ?Rocking Curve? (RC), previously defined as ?-scan, of the conductive NiW substrate 1, the conductive TiN non-oxide film, and the superconducting Fe(Se,Te) film, the FWHM value of 3.2? demonstrates excellent epitaxial growth of the Fe(Se,Te) film.

Nella figura 3 ? mostrata la dipendenza della resistenza del campione Fe(Se, Te)/TiN/NiW in funzione della temperatura, lo stesso campione delle figure 2A e 2B, e nell?inset ? riportato un dettaglio della transizione superconduttiva. Figure 3 shows the dependence of the resistance of the Fe(Se, Te)/TiN/NiW sample as a function of temperature, the same sample as in Figures 2A and 2B, and the inset shows a detail of the superconducting transition.

Per valutare la connessione elettrica tra film superconduttore 3 e il substrato conduttivo 1 ? stata misurata la resistivit? complessiva del campione utilizzando il metodo Van der Pauw per determinare la resistivit? a partire da misure di resistenza elettrica conoscendo lo spessore materiale superconduttore 10 [44]. To evaluate the electrical connection between the superconducting film 3 and the conductive substrate 1, the overall resistivity of the sample was measured using the Van der Pauw method to determine the resistivity from electrical resistance measurements knowing the superconducting material thickness 10 [44].

In figura 4 sono riportate le curve di resistivit? in funzione della temperatura per il substrato conduttivo 1 in NiW, il substrato conduttivo 1 in NiW con il film non-ossido conduttivo 2 di TiN e il film superconduttore 3 Fe(Se, Te)/TiN/NiW. Figure 4 shows the resistivity curves as a function of temperature for the conductive NiW substrate 1, the conductive NiW substrate 1 with the conductive TiN non-oxide film 2, and the superconducting Fe(Se, Te)/TiN/NiW film 3.

Per confronto ? riportata anche la misura su un campione cresciuto su uno stesso tipo di substrato su cui ? stato depositato un film di ossido a base di Cerio: Fe(Se, Te)/ CeO2/NiW. For comparison, the measurement is also reported on a sample grown on the same type of substrate on which a cerium-based oxide film was deposited: Fe(Se, Te)/CeO2/NiW.

Quest?ultimo campione ? caratterizzato da una curva della resistenza in fase normale con un andamento a campana. L?andamento a campana ? caratteristico del materiale Fe(Se,Te) [45] a conferma del fatto che l?ossido di cerio isola il film superconduttore dal substrato. This last sample is characterized by a normal phase resistance curve with a bell-shaped trend. The bell-shaped trend is characteristic of the Fe(Se,Te) material [45], confirming that the cerium oxide isolates the superconducting film from the substrate.

Nel caso del film di TiN, invece, la resistivit? del campione con solo TiN e del campione con il film superconduttore 3 sono confrontabili, all?interno dell?incertezza sperimentale, e assimilabili a quella del substrato conduttivo 1. Ci? implica un efficace trasferimento di corrente dal film superconduttore 3 al substrato attraverso il film non-ossido conduttivo 2. In the case of the TiN film, however, the resistivity of the sample with only TiN and of the sample with the superconducting film 3 are comparable, within the experimental uncertainty, and similar to that of the conductive substrate 1. This implies an effective current transfer from the superconducting film 3 to the substrate through the conductive non-oxide film 2.

La resistivit? ? 50 volte pi? bassa rispetto al film di ossido di cerio, a testimonianza del fatto che il trasferimento di corrente dal film superconduttore 3 al substrato conduttivo 1 ? garantito dal film di TiN. Questi risultati mostrano che il film di TiN conferisce un?ottima connessione elettrica tra il film superconduttore 3 e il substrato metallico 1. The resistivity is 50 times lower than that of the cerium oxide film, indicating that the current transfer from superconducting film 3 to the conductive substrate 1 is ensured by the TiN film. These results show that the TiN film provides an excellent electrical connection between superconducting film 3 and the metal substrate 1.

Al sopra descritto materiale composito laminare multistrato e al relativo metodo per la sua preparazione un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare ulteriori e contingenti esigenze, potr? apportare numerose ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro comprese nell'ambito di protezione della presente invenzione, quale definito dalle rivendicazioni allegate. To the above-described multilayer laminar composite material and to the related method for its preparation, a person skilled in the art may make numerous further modifications and variations in order to satisfy further and contingent needs, all of which, however, fall within the scope of protection of the present invention, as defined by the appended claims.

Claims

1. Superconductive multilayer laminar composite material (10) comprising

- a conductive substrate (1);

- an electrically conductive buffer structure (2) composed of one or more metal nitride nonoxide films;

- a superconducting film (3) composed of Fe(Se, Te);

wherein the buffer structure (2) is interposed between said conductive substrate (1) and said superconducting film (3).

2. Multilayer laminar composite material (10) according to claim 1, wherein the metal nitride is selected from the group consisting of: TiN, ZrN, HfN, VN, NbN, TaN, MoN, WN and/or combinations thereof.

3. Multilayer laminar composite material (10) according to claim 1, wherein the metal nitride consists of TiN.

4. Multilayer laminar composite material (10) according to any of the preceding claims, wherein the conductive substrate (1) is a metal selected from the group consisting of: Ni, Cu, W, Al, Ag, Fe, V and/or alloys thereof.

5. Composite material (10) according to any of the preceding claims, wherein the conductive substrate (1) is a cubically textured metal foil.

6. Composite material (10) according to any of the preceding claims, wherein the conductive substrate (1) is composed of Ni and W with W ranging from 4% to 10% in atomic percentage.

7. Composite material (10) according to any of the preceding claims, wherein the superconducting film (3) has a composition of FeSe(1-

x)Tex with x between 0 and 1.

8. Composite material (10) according to any of the preceding claims which further comprises a protective film (4), adjacent to the superconducting film (3), and a stabilizing film (5) disposed on the protective film (4).

9. Composite material (10) according to claim 8 wherein the protective film (4) is composed of a material selected from the group consisting of: Ag, Al, Cu, Fe, nitrogen-containing compounds such as TiN and/or alloys or combinations thereof.

10. Composite material (10) according to claim 8 or 9 wherein the stabilizing film (5) is composed of a material selected from the group consisting of: Cu, Al and/or alloys or combinations thereof.

11. Composite material (10) according to one of the preceding claims used in the form of a sheet, tape, wire or cable.

12. Method for the preparation of a multilayer laminar composite material (10), comprising the following steps:

? prepare the conductive substrate (1);

? grow an electrically conductive buffer structure (2) composed of one or more non-metal nitride oxide films on the conductive substrate (1);

? grow the superconducting film (3) of Fe(Se, Te) on the buffer structure(2).

13. The method of claim 12, wherein the metal nitride is selected from the group consisting of: TiN, ZrN, HfN, VN, NbN, TaN, MoN, WN and/or combinations thereof.

14. Method according to claim 12, wherein the conductive substrate (1) is cubically textured and is composed of Ni-W, wherein the W is preferably between 4% and 10% in atomic percentage.

15. Method according to one or more of claims 12 to 14, wherein the superconducting film (3) is obtained by growing a first epitaxial layer of the Fe(Se, Te) film, not necessarily superconducting, on the buffer structure (2) and subsequently a second epitaxial layer of the superconducting Fe(Se, Te) film is grown on the first superconducting layer.

16. The method according to claim 15, wherein said first epitaxial layer of superconducting film (3) is grown at a temperature between 300?C and 450?C and said second epitaxial layer of superconducting film (3) is grown at a temperature between 200?C and 300?C.

17. A method according to one or more of claims 12 to 16, wherein, to increase the buffer structure (2) and the superconducting film (3), the Pulsed Laser Deposition (PLD) technique is used.

18. Method for the preparation of a multilayer laminar composite material (10), comprising the following steps:

? arrange a conductive substrate (1) on a heating element;

? prepare a deposition chamber;

? bring the pressure in the deposition chamber between 3x10<-5 >Pa and 3x10<-4 >Pa;

? bring the substrate to a temperature between 400?C and 600?C;

? make the atmosphere of the deposition chamber rich in N2, with a pressure between 133 Pa and 2666 Pa;

? prepare an initial TiN target;

? grow a buffer structure (2) composed of a non-oxide TiN film on the conductive substrate (1) using the Pulsed Laser Deposition (PLD) technique;

? remove the first target;

? bring the temperature between 300?C and 450?C; ? prepare a second target of Fe(Se, Te); ? grow a first layer of the superconducting film (3) of Fe(Se, Te) on the buffer structure (2) using the Pulsed Laser Deposition (PLD) technique;

? bring the temperature between 200?C and 300?C;

And

? grow a second layer of the superconducting film (3) of Fe(Se, Te) on the first layer of superconducting film (3) using the Pulsed Laser Deposition (PLD) technique.

19. Method according to claim 17 or 18, wherein, for the PLD technique, a fourth harmonic (266 nm) of a Q-switched Nd:YAG solid-state laser with a repetition rate of 3 Hz and a fluence on the second target between 1-2 J/cm<2> is used.

20. Method according to claim 18, wherein the distance between the first target and the conductive substrate (1) is between 30 mm and 50 mm.

21. The method of claim 18 wherein the distance between the second target and the buffer structure (2) is between 30 mm and 50 mm.

p.p. ENEA - National Agency for New Technologies, Energy and Sustainable Economic Development