JPH04104411A - 酸化物超電導テープ導体の製造方法 - Google Patents

酸化物超電導テープ導体の製造方法

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JPH04104411A
JPH04104411A JP2219354A JP21935490A JPH04104411A JP H04104411 A JPH04104411 A JP H04104411A JP 2219354 A JP2219354 A JP 2219354A JP 21935490 A JP21935490 A JP 21935490A JP H04104411 A JPH04104411 A JP H04104411A
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oxide superconducting
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oxide
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Yasuhiro Iijima
康裕 飯島
Tsukasa Kono
河野 宰
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  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、酸化物超電導体などの電気的異方性の大き
な超電導体を気任1法に、J、リフー−−ブ状に形成−
4−ろ際に、結晶量同性を向上さUて電気的5υ/。
性を克服(7、優れた超′市導特性を得ろように・)る
乙のである3、 「従来の技術 フLノギノフルなテープ状の金属J+ll:に、気相法
によって超1は導体を形成j7てアープ状の超電導体を
製造ずろ試み(」、従来よりNb、S11等の脆い超電
導金属間化合物を使用シ、)′−超電導線の分野におい
て既に実用化されている。
とごろか、I 98 Ei 4’lにム゛1、てから発
見さイ]ノ二酸化物超電導体においては、機械的強度が
弱いノーめに、これを克服づ−ろ必要かあるという−1
に、kl’i品の配向性による電気的異方性が非常に大
きし)ということから、酸化物超電導体の1−1品をテ
ープに配向さ且て作成−4”ろごとか重要な技術課題と
な、ている。そして従来、その課題を解決するためのり
の手段として、気相n、を用いたフーーブ状の酸化物超
電導体の作成方法がfl、1−1さねてし)る13この
種の酸化物超電導体(J1スパッタリンク、CVD(化
学気相θ、)法、レーザ蒸着法等の種々の気相プロセス
で作成されろよ)にな−でいろ。
[発明が解決しようとする課題−1 ところで、テープ状の酸化物超電導体を製造する場合に
おいて、S rTio 、、MgO、Y Sχム゛との
中結晶基板で、面指数が(100)のらのを用い、この
」J、+A上に酸化物超電導薄膜を成膜−4′れば、強
く結晶配向した酸化物超電導層を作製することがてき、
良kfム゛超電導特性を得ろごとができろごとが知られ
てL)る。
1、かじながら、超電導マクネソ)・などの電力応用を
意識Iまた長尺テープ導体用の基材として使用可能なも
の(」、金属や可撓性セラミックスなどの多結晶基材で
ある。この種の多結晶基材においてム、適切な成膜条件
を選択すれは、結晶配向性の良好ム゛酸化物超電導層を
作製することができろか、多結晶柄材」−に形成した酸
化物超電導層にあっては、S rT io 3などのi
ij結晶基+A上に作製した酸化物超電導層に比較する
と、結晶配向性、超電導特性ともに低−トケる傾向があ
ることは避けられなか っ )こ 。
本発明は前記課題を解決4”ろためになされた乙ので、
多結晶基材l−に酸化物超電導層を形成12八構造であ
ってし、結晶配向性に優れ、超電導’+、’jl’lに
優れ人ニ酸化物超電導う−−プ導体を提11i ′・1
゛ろごとを目的とする。
[課題を解決するための手段−1 本発明(」前記課題を解決するために、多結晶体からな
るテープ状のj;!; +g1−に、酸化物超電導層を
一形成して酸化物超電導テープ導体を製造−4−る方法
において、前記基しl−にi’ iなとの六方晶系の〕
し素の基礎薄膜を、この基礎薄膜の(0001)iri
iか基H上面に平行になるように形成し、次に酸化物超
電導体の格子常数に近い原子間距離を何A゛ろ1′/′
方品系の中間薄膜を、この中間薄膜の(100)面が基
材上面に平行になるように塙礎薄膜七にj[ニ成し、次
い−ご前記中間薄膜上に酸化物超電導層を成膜d−るち
のである。
「作用1 多結晶体からなるJll、材上に、′■゛1などからな
ろ六方晶系の基礎薄膜を形成上るとその(0001)面
が基祠1−2面とに1・行になるように生成ずろ。次に
基礎薄膜上に立方晶系の中間薄膜を成膜すると、中間薄
膜がその(100)而を−1にしで良好な配向性てムー
・て成長上る5、従−・てこの配向性の良好な1′1.
方晶系の中間薄膜上に酸化物超電導層を成膜するならば
、結晶配向1!1の良好な酸化物超電導層が生成−4−
ろ3、 以1・゛に本発明を更に詳細に説明4−る、1第1図は
、本発明方法を実施して製造された酸化物超電導テープ
導体の一例を示−4−らので、この例の超電導テープ導
体1は、テープ状の括(イ2の一1面に、基礎薄膜3と
中間薄膜4と酸化物超電導層5を順次積層してなるもの
である。
1!’I n己7吉44’ 2は、ハステ〔lイ、ステ
ンレスなど゛から16Cろ耐熱金属テープあろい(」可
撓性セラミックスなとからなる乙ので、超電導マグネッ
トの製造のためにコイル加工かでさるよ一′lな可撓性
を仔するちのである4、 基礎薄膜;3はi” i、 7. r、 7. n(’
lなとの六方晶系の元素の薄膜である3、この基礎薄膜
3を設(]ろ理は、後に形成オろ中間薄膜4の結晶配向
1’lを良々fに1−るためである、。
中間薄膜4 tJ:、 5rTiOJ、MgO,Y S
 7.(イツトリア安定化ジルコニア) l:iどのヅ
方晶系のlo・II膜である。
酸化物超電導層5は、Y 、+3 a2c 11JO、
−sなる組成の酸化物超電導体に代表される△−B −
CuO系酸化物超電導体などである。ごごてΔ(」、Y
の他にSc、La、Er、Yt、+などの周期率表I’
ll a族元素の1種以上を示し、L3は+3 aの他
にSrなどの周期率表I a族元素の1種以上を示す。
なお、BipSrpCa2Cu30>、なる組成に代表
されろ13i−3r−CaCu−0系の酸化物超電導体
、あろい(J、TL11a2Ca2 C1130>なろ
組成に代表される′■川用用a−CaCu−0系の酸化
物超電導体なとを用いろごとらできる。
前記構造の酸化物超電導テープ導体1を製造する1こ(
ま、」古+12の−L面(こスパツタリング、CV I
)法(化学気相法)、レーザ蒸着なとの成膜法を用L1
てT” iなとの六力品系の結晶構造を有する基礎薄膜
3を形成A”ろ。この」み礎薄膜3は(0001)面を
乱し2の1−面に平イjにするように生成する。
この際に形成4′る基礎薄膜3の厚さlJ:、0.2〜
0.571m稈度かI)、iTましい。また、成膜の際
に好まシ、<は真空雰囲気中において柄材Iを200〜
300°C程度に加M旨4゛ろことか好ましい。ごこで
300℃より高い1ML度に加熱すると結晶配向性が劣
化オろので好ましくなく、200’Cより低い’/+’
!度に加熱すると結晶配向性か劣化するので好ましくな
い。
基礎薄膜3を成膜したならば、基礎薄膜3上にスパッタ
リンク、CV l)法、レーザ蒸着などの成膜法によっ
一ζ中間薄膜4を形成する。この中間薄膜4(」、(0
001)而に配向した基礎薄膜3のfr。
に成膜されるか、この基礎薄膜3の(0001)面の結
晶構造を模式的に示−4−と第2図に示す、J−うにな
る。ここで第2図において、隣接4−る原子ではなくて
、いくつか離間して並ぶ原子の間において(」縦5.1
1人、(苗5590人の原子間距離が存在する。従って
この3J−うな原子間隔の存在する」;(礎薄膜3の(
0001)ilii上に、第3図に示−4ように縦横5
14人の原子間隔を自する立方晶の中間薄膜4を形成−
4〜るならば、成膜され人二中間薄膜4は基礎薄膜3に
揃って結晶配向し、その(10(1)面か基月2の一1
4面と平行になると推定されろ9゜この際に形成する中
間薄膜4の厚さは、02〜05μm程度が好ましい。、
まノー、成膜の際に好ましくは真空雰囲気中においてJ
il: 4.4’ Iを200〜400°C程度に加熱
゛4′ろごとが好ましい。ごごて400°Cより高い温
度て加熱すると結晶配向性か劣化するので好ましくなく
、200°Cより低いl’fn’r度で加熱すると結晶
配向性か劣化するので好ましくない。
中間薄膜4を形成したならば、中間薄膜711.に薄膜
状の酸化物超電導層5を形成する。こごて酸化物超電導
層5は、ぺ「ノブスカイ)・構造を括本とする結晶構造
を有し、中間薄膜4の立方晶系の結晶構造と類似構造で
あり、結晶格子の大きさ0類似しているのて、酸化物超
電導層5(」中間薄膜4の結晶に揃って配向性の良好な
状態でエピタキノヤル成長4−る。
従−・て配向性の良好な臨界電流密度の優れた酸化物超
電導層5を(i!iiえた超電導づ−ブ導体1を得るご
とがてきる。
1実施例」 光沢研摩を施した多結晶の耐熱金属からなるテープ状の
J、(祠(ハステClイC−276)上に基板温度30
0℃、真空度2 X ] 0 4Torrにおいて、′
J゛1薄膜をイオンピーク、スバ7ノタ法により作製シ
た。この′1゛1薄膜のX線回折パターンを測定した結
果を第4図に示す1、 更に、′■゛1薄膜の−1−にYSZの薄膜をイオノビ
ームスバッタ法により成膜した。そのY S Z 薄膜
のX線回折パターンを測定した結果を第4図に示す。
第4図に示す回折パターンから、1゛1薄膜に関し、(
0001)面と平行な(0[]02)面の回折ピークが
見られ、YSZ薄膜は(100)面と平行な(200)
面の回折ピークが見られ、各薄膜とも配向しているごと
が明らかにノJ゛った3゜次に萌記Y S 7.薄膜1
−にY + 13a2CL120−t−sなる組成の薄
膜状の超電導層をスパッタh、に41、すjし成し、酸
化物超電導テープ導体を11、tた。得られた超電導テ
ープ導体は、臨界温度83■〈を示し、臨界電流密度1
0000△/cm2を小した。
なお、比較のたy)に、光沢研l?を施した多イ1層)
(1の耐熱金属からなろう゛−プ状のJJL伺(ハステ
[フイC−276)−にに、01」記と同等の条件−(
E Y S y、 )薄膜を形成した後、Y 113 
a、C11110、,1rjろ組成の酸化物超電導層を
1iii記と同等の条件で形成し一ζ酸化物超電導テー
プ導体を製造した。この酸化物超電導テープ導体(J1
臨界温度82 Kを示し、臨界電流密度l000を示し
)こ。
以1−のことから、本発明方法を実施セるご七により、
結晶配向性の良好な超電導層V1の良好な酸化物超電導
テープ導体を得るごとかてきた。
「発明の効果−1 以」−説明しノこように本発明は、多し11品体のノ1
ζ伺トに六万品系の基礎薄膜を(0001M+iを−l
 r、看f慣ように形成し、基礎薄膜の上に立方晶系の
中間薄膜を成膜セろので、中間薄膜が基礎薄膜に揃って
(100)面を出して結晶配向した状態に成長ずろ。従
−てこの中間薄膜の上に酸化物超電導層を成膜するなら
ば、中間薄膜に対して結晶配向した配向慴の良好な酸化
物超電導層を生成させろことができる。
従って臨界電流密度の高い酸化物超電導テープ導体を得
ろことができろ。また、11f1記の如く製造された酸
化物超電導アープ導体は、フレキソプルなテープ状の基
材にJミ礎薄膜と中間層と酸化物超電導層とを形成して
いるので、長尺のらのを製造することが容易であり、可
撓性に優れ、超電導コイルを製造する場合のコイル加工
か可能なものである3゜
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法によって製造された酸化物超電導テ
ープ導体の一例を示す1折面図、第2図はT1の薄膜の
(0001)面の原子配置を示す平面図、第3図はYS
Zの薄膜の(100)面の原子配置を示す平面図、第4
図(」実施例で製造された酸化物超電導体のX線回折図
である。、 超電導テープ導体、2− Ji!; $4.3膜、4 
中間薄膜、5 酸化物超電導層。 )、4、礎 i・(【

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 多結晶体からなるテープ状の基材上に、酸化物超電導層
    を形成して酸化物超電導テープ導体を製造する方法にお
    いて、 前記基材上にTiなどからなる六方晶系の基礎薄膜を、
    この基礎薄膜の(0001)面が基材上面に平行になる
    ように形成し、次に酸化物超電導体の格子常数に近い原
    子間距離を有する立方晶系の中間薄膜を、この中間薄膜
    の(100)面が基材上面に平行になるように基礎薄膜
    上に形成し、次いで前記中間薄膜上に酸化物超電導層を
    成膜することを特徴とする酸化物超電導テープ導体の製
    造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009263730A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Fujikura Ltd 多結晶薄膜の製造方法、多結晶薄膜及び酸化物超電導導体
JP2011021270A (ja) * 2009-06-16 2011-02-03 Central Glass Co Ltd セラミック薄膜の形成方法

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JP2009263730A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Fujikura Ltd 多結晶薄膜の製造方法、多結晶薄膜及び酸化物超電導導体
JP2011021270A (ja) * 2009-06-16 2011-02-03 Central Glass Co Ltd セラミック薄膜の形成方法

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