JPH04319207A - 酸化物超電導線材 - Google Patents
酸化物超電導線材Info
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- JPH04319207A JPH04319207A JP3112609A JP11260991A JPH04319207A JP H04319207 A JPH04319207 A JP H04319207A JP 3112609 A JP3112609 A JP 3112609A JP 11260991 A JP11260991 A JP 11260991A JP H04319207 A JPH04319207 A JP H04319207A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は送電ケ−ブル、電流リ−
ド、マグネットなどの電力分野へ応用される酸化物超電
導線材に関するものである。
ド、マグネットなどの電力分野へ応用される酸化物超電
導線材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】酸化物超電導線材は、万一、その臨界電
流Ｉｃ以上の電流が流れると超電導状態が破壊されて常
伝導体となり、その電気抵抗によって発熱が生じて超電
導体の劣化が引起こされる。この現象を防止するため通
常は、図４に示すように基板１０の上の酸化物超電導体
層１１にＣｕやＡｌなどの金属による安定化層１２を積
層して、過剰な電流は安定化層１２へ流れるようにして
いた。
流Ｉｃ以上の電流が流れると超電導状態が破壊されて常
伝導体となり、その電気抵抗によって発熱が生じて超電
導体の劣化が引起こされる。この現象を防止するため通
常は、図４に示すように基板１０の上の酸化物超電導体
層１１にＣｕやＡｌなどの金属による安定化層１２を積
層して、過剰な電流は安定化層１２へ流れるようにして
いた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、安定化層１２の
材料として用いられていたＣｕやＡＩは卑金属であるた
め、積層される酸化物超電導体層１１の表面或は同酸化
物超電導体層１１中の酸素と結びついて酸化銅や酸化ア
ルミニウムとなる。これによって２つの問題が生じる。 第１は酸化銅や酸化アルミニウムは絶縁体であるので、
それが酸化物超電導体層１１と安定化層１２との間に存
在すると、この部分で電流のパスが途切れてしまい過剰
な電流が安定化層１２に流れなくなり、安定化層１２が
それ本来の安定化機能を果たさなくなる。第２は酸化物
超電導体の超電導特性は周知のように酸素組成に敏感で
あり、ＣｕやＡＩに酸素を取られてしまうと超電導特性
が著しく劣化する。
材料として用いられていたＣｕやＡＩは卑金属であるた
め、積層される酸化物超電導体層１１の表面或は同酸化
物超電導体層１１中の酸素と結びついて酸化銅や酸化ア
ルミニウムとなる。これによって２つの問題が生じる。 第１は酸化銅や酸化アルミニウムは絶縁体であるので、
それが酸化物超電導体層１１と安定化層１２との間に存
在すると、この部分で電流のパスが途切れてしまい過剰
な電流が安定化層１２に流れなくなり、安定化層１２が
それ本来の安定化機能を果たさなくなる。第２は酸化物
超電導体の超電導特性は周知のように酸素組成に敏感で
あり、ＣｕやＡＩに酸素を取られてしまうと超電導特性
が著しく劣化する。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的は、酸化物超電導体層の超
電導特性を損なうことなく安定化の機能を果す安定化層
を有する酸化物超電導線材を提供することにある。
電導特性を損なうことなく安定化の機能を果す安定化層
を有する酸化物超電導線材を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の酸化物超電導線
材は図１、図２に示すように、基板１上に直接またはバ
ッファ層２を介して酸化物超電導体層３が形成され、同
酸化物超電導体層３上に、過剰電流が流れる安定化層４
が積層されてなる超電導線材において、その安定化層４
の材料に導電性酸化物を用いたものである。本発明の酸
化物超電導線材の具体例の１つとして図１に示す酸化物
超電導線材は、可撓性の基板１上に直接酸化物超電導体
層３を形成し、その上に伝導性酸化物による安定化層４
を形成した構造である。同酸化物超電導線材の他の具体
例として図２に示す酸化物超電導線材は、基板１として
金属を用い、同基板１にバッファ層２を介在させて酸化
物超電導体層３及び安定化層４を順次形成した構造であ
る。このバッファ層２は基板１中の元素が酸化物超電導
体層３中へ拡散して超電導特性が劣化するのを防止する
ためのものである。バッファ層２には金属製の基板１と
の絶縁を取るために絶縁性の材料が必要であるが、安定
化層４の伝導性酸化物材料として酸化物超電導体層３の
格子定数に近く且つ結晶系が類似しているＡＢＯ３ 型
の酸化物を選択すれば、同安定化層４が安定化の機能の
みならず絶縁性の機能も果すので、バッファ層２を必ず
しも絶縁性の材料とする必要はない。前記ＡＢＯ３ 型
伝導性酸化物による安定化層４は高Ｉｃ化を目指して図
３に示すように多層化する際の中間層としても使用可能
である。図３における１は金属製の基板、２は絶縁材料
によるバッファ層、３は高温酸化物超電導体層、４は格
子定数が酸化物超電導体層３に近いＡＢＯ３ 型伝導性
酸化物を用いた中間層兼用の安定化層である。
材は図１、図２に示すように、基板１上に直接またはバ
ッファ層２を介して酸化物超電導体層３が形成され、同
酸化物超電導体層３上に、過剰電流が流れる安定化層４
が積層されてなる超電導線材において、その安定化層４
の材料に導電性酸化物を用いたものである。本発明の酸
化物超電導線材の具体例の１つとして図１に示す酸化物
超電導線材は、可撓性の基板１上に直接酸化物超電導体
層３を形成し、その上に伝導性酸化物による安定化層４
を形成した構造である。同酸化物超電導線材の他の具体
例として図２に示す酸化物超電導線材は、基板１として
金属を用い、同基板１にバッファ層２を介在させて酸化
物超電導体層３及び安定化層４を順次形成した構造であ
る。このバッファ層２は基板１中の元素が酸化物超電導
体層３中へ拡散して超電導特性が劣化するのを防止する
ためのものである。バッファ層２には金属製の基板１と
の絶縁を取るために絶縁性の材料が必要であるが、安定
化層４の伝導性酸化物材料として酸化物超電導体層３の
格子定数に近く且つ結晶系が類似しているＡＢＯ３ 型
の酸化物を選択すれば、同安定化層４が安定化の機能の
みならず絶縁性の機能も果すので、バッファ層２を必ず
しも絶縁性の材料とする必要はない。前記ＡＢＯ３ 型
伝導性酸化物による安定化層４は高Ｉｃ化を目指して図
３に示すように多層化する際の中間層としても使用可能
である。図３における１は金属製の基板、２は絶縁材料
によるバッファ層、３は高温酸化物超電導体層、４は格
子定数が酸化物超電導体層３に近いＡＢＯ３ 型伝導性
酸化物を用いた中間層兼用の安定化層である。
【０００６】
【作用】本発明の酸化物超電導線材では安定化層４に導
電性酸化物を用いたので、安定化層４により酸化物超電
導体層３から酸素が取られて、同酸化物超電導体層３の
超電導特性が劣化することがない。
電性酸化物を用いたので、安定化層４により酸化物超電
導体層３から酸素が取られて、同酸化物超電導体層３の
超電導特性が劣化することがない。
【０００７】
【実施例１】ＲＦマグネトロンスパッタ法により鏡面研
磨したハステロイ上に、基板温度２５０℃、スパッタガ
スＡｒを３ｍＴｏｒｒ、Ｙ２ Ｏ３ を８ｍｏ１％添加
したＺｒＯ２ （以下ＹＳＺと呼ぶ）燒結体タ−ゲット
を用いて、ＲＦ印加電力２００ＷでＹＳＺバッファ層２
を３００ｎｍ形成した。これを多元制御真空蒸着装置内
にセットし、ＹＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７ −ｘ（以下ＹＢ
ＣＯと呼ぶ）超電導体層３を形成した。ＹＢＣＯ層形成
条件は以下の通りである。蒸発源としてＹ、Ｂａ、Ｃｕ
の各金属元素を電子銃によって夫々独立に加熱して蒸発
させ、水晶式膜厚計によって各金属元素個々に蒸発速度
を基板１上で理想組成になるように制御する。基板１は
７００℃に加熱され、酸化物超電導体層３内に酸素を有
効に取り込ませるために、基板１に酸素ガスをノズルに
よって吹き付けて、基板１の近傍を局所的に高酸素圧に
している。このようにしてＹＢＣＯ層（超電導体層３）
を酸素圧５×１０−４Ｔｏｒｒの下で３００ｎｍ形成し
た後、組成制御しながらＢａとＰｂを蒸発させてＢａＰ
ｂＯ３ 層を安定化層４として５００ｎｍ形成した。こ
のＢａＰｂＯ３／ＹＢＣＯ／ＹＳＺ／ハステロイの構造
の導体（試料）の安定化層４上に金電極を形成した後、
そのＴｃ、Ｊｃ、Ｉｃを直流４端子法で測定したところ
、Ｔｃが８６ｋ、Ｊｃ（７７ｋ）が２．０×１０４ Ａ
／ｃｍ２ 、Ｉｃが１２０ｍＡであった。この試料に５
００ｍＡの電流を１０分間流し続けてから電流を切った
後、再びＩｃを測定したところ前記の場合と同じ１２０
ｍＡの値が得られた。
磨したハステロイ上に、基板温度２５０℃、スパッタガ
スＡｒを３ｍＴｏｒｒ、Ｙ２ Ｏ３ を８ｍｏ１％添加
したＺｒＯ２ （以下ＹＳＺと呼ぶ）燒結体タ−ゲット
を用いて、ＲＦ印加電力２００ＷでＹＳＺバッファ層２
を３００ｎｍ形成した。これを多元制御真空蒸着装置内
にセットし、ＹＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７ −ｘ（以下ＹＢ
ＣＯと呼ぶ）超電導体層３を形成した。ＹＢＣＯ層形成
条件は以下の通りである。蒸発源としてＹ、Ｂａ、Ｃｕ
の各金属元素を電子銃によって夫々独立に加熱して蒸発
させ、水晶式膜厚計によって各金属元素個々に蒸発速度
を基板１上で理想組成になるように制御する。基板１は
７００℃に加熱され、酸化物超電導体層３内に酸素を有
効に取り込ませるために、基板１に酸素ガスをノズルに
よって吹き付けて、基板１の近傍を局所的に高酸素圧に
している。このようにしてＹＢＣＯ層（超電導体層３）
を酸素圧５×１０−４Ｔｏｒｒの下で３００ｎｍ形成し
た後、組成制御しながらＢａとＰｂを蒸発させてＢａＰ
ｂＯ３ 層を安定化層４として５００ｎｍ形成した。こ
のＢａＰｂＯ３／ＹＢＣＯ／ＹＳＺ／ハステロイの構造
の導体（試料）の安定化層４上に金電極を形成した後、
そのＴｃ、Ｊｃ、Ｉｃを直流４端子法で測定したところ
、Ｔｃが８６ｋ、Ｊｃ（７７ｋ）が２．０×１０４ Ａ
／ｃｍ２ 、Ｉｃが１２０ｍＡであった。この試料に５
００ｍＡの電流を１０分間流し続けてから電流を切った
後、再びＩｃを測定したところ前記の場合と同じ１２０
ｍＡの値が得られた。
【０００８】
【実施例２】実施例１においてＹＢＣＯ層を形成した後
、ＬａとＣｕを組成制御しながら蒸発させて、ＬａＣｕ
Ｏ３ 層を形成して安定化層４とした以外は実施例１と
同様の方法によって、ＬａＣｕＯ３ ／ＹＢＣＯ／ＹＳ
Ｚ／ハステロイ構造の導体を作製した。この導体（試料
）のＴｃは８５ｋ、Ｊｃは１．８×１０４ Ａ／ｃｍ２
、Ｉｃは１０８ｍＡであった。この試料に５００ｍＡ
の電流を１０分間流し続けてから電流を切った後、再び
Ｉｃを測定したところ、実施例１と同じ値が得られた。
、ＬａとＣｕを組成制御しながら蒸発させて、ＬａＣｕ
Ｏ３ 層を形成して安定化層４とした以外は実施例１と
同様の方法によって、ＬａＣｕＯ３ ／ＹＢＣＯ／ＹＳ
Ｚ／ハステロイ構造の導体を作製した。この導体（試料
）のＴｃは８５ｋ、Ｊｃは１．８×１０４ Ａ／ｃｍ２
、Ｉｃは１０８ｍＡであった。この試料に５００ｍＡ
の電流を１０分間流し続けてから電流を切った後、再び
Ｉｃを測定したところ、実施例１と同じ値が得られた。
【０００９】
【実施例３】実施例１においてＹＢＣＯ層とＢａＰｂＯ
３ 層を交互に１０回積層させた以外は実施例１と同様
の方法によって、１０×（ＢａＰｂＯ３ ／ＹＢＣＯ）
／ＹＳＺ／ハステロイ構造の導体を作製した。この導体
（試料）のＴｃは８５ｋ、Ｊｃは２．１×１０４ Ａ／
ｃｍ２ 、Ｉｃは１２５０ｍＡであった。この試料に５
００ｍＡの電流を１０分間流し続けてから電流を切った
後、再びＩｃを測定したところ、実施例１と同一の値が
得られた。
３ 層を交互に１０回積層させた以外は実施例１と同様
の方法によって、１０×（ＢａＰｂＯ３ ／ＹＢＣＯ）
／ＹＳＺ／ハステロイ構造の導体を作製した。この導体
（試料）のＴｃは８５ｋ、Ｊｃは２．１×１０４ Ａ／
ｃｍ２ 、Ｉｃは１２５０ｍＡであった。この試料に５
００ｍＡの電流を１０分間流し続けてから電流を切った
後、再びＩｃを測定したところ、実施例１と同一の値が
得られた。
【００１０】
【比較例１】実施例１においてＹＢＣＯ層を形成した後
、酸素ガスの導入を中止し、高真空中（約１×１０−６
Ｔｏｒｒ）でＣｕを蒸発させて安定化層４を形成した以
外は実施例１と同様の方法によって、Ｃｕ／ＹＢＣＯ／
ＹＳＺ／ハステロイ構造の導体（試料）を作製した。こ
の試料のＴｃは７５ｋであった。７０ｋにおいてＩｃは
６５ｍＡであった。この試料に２５０ｍＡの電流を１０
分間流し続けてから電流を切った後、再びＩｃを測定し
たところ、わずか１０ｍＡであった。ＹＢＣＯ層とＣｕ
層の界面を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ
、両層の間には所々に約１０ｎｍの厚さの絶縁層である
反応層が認められ、局所ＥＤＸ分析によりこの層はＣｕ
とＯの化合物であることが確認された。
、酸素ガスの導入を中止し、高真空中（約１×１０−６
Ｔｏｒｒ）でＣｕを蒸発させて安定化層４を形成した以
外は実施例１と同様の方法によって、Ｃｕ／ＹＢＣＯ／
ＹＳＺ／ハステロイ構造の導体（試料）を作製した。こ
の試料のＴｃは７５ｋであった。７０ｋにおいてＩｃは
６５ｍＡであった。この試料に２５０ｍＡの電流を１０
分間流し続けてから電流を切った後、再びＩｃを測定し
たところ、わずか１０ｍＡであった。ＹＢＣＯ層とＣｕ
層の界面を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ
、両層の間には所々に約１０ｎｍの厚さの絶縁層である
反応層が認められ、局所ＥＤＸ分析によりこの層はＣｕ
とＯの化合物であることが確認された。
【００１１】
【比較例２】実施例１においてＹＢＣＯ層を形成した後
、酸素ガスの導入を中止し、高真空中（約１×１０−６
Ｔｏｒｒ）でＡ１を蒸発させて安定化層４をとした以外
は実施例１と同様の方法によって、Ａ１／ＹＢＣＯ／Ｙ
ＳＺ／ハステロイ構造の導体を作製した。この導体（試
料）のＴｃは６８ｋであった。６０ｋにおいてＩｃは３
５ｍＡであった。この試料に１５０ｍＡの電流を１０分
間流し続けてから電流を切った後、再びＩｃを測定した
ところ、わずか８ｍＡであった。前記ＴＥＭによりＹＢ
ＣＯ層とＡｌ層の界面を観察したところ、両層の間には
所々に約５ｎｍの厚さの絶縁層である反応層が認められ
た。
、酸素ガスの導入を中止し、高真空中（約１×１０−６
Ｔｏｒｒ）でＡ１を蒸発させて安定化層４をとした以外
は実施例１と同様の方法によって、Ａ１／ＹＢＣＯ／Ｙ
ＳＺ／ハステロイ構造の導体を作製した。この導体（試
料）のＴｃは６８ｋであった。６０ｋにおいてＩｃは３
５ｍＡであった。この試料に１５０ｍＡの電流を１０分
間流し続けてから電流を切った後、再びＩｃを測定した
ところ、わずか８ｍＡであった。前記ＴＥＭによりＹＢ
ＣＯ層とＡｌ層の界面を観察したところ、両層の間には
所々に約５ｎｍの厚さの絶縁層である反応層が認められ
た。
【００１２】
【発明の効果】本発明の酸化物超電導線材は次のような
効果がある。 ■．前記実験例及び比較例から明らかなように、本発明
の酸化物超電導線材では酸化物超電導体層３の超電導特
性の劣化を防ぐことができる。 ■．酸化物超電導体層３と安定化層４との間に絶縁層で
ある反応層の存在が確認された比較例１、２の導体では
、過剰電流を流した場合に酸化物超電導体層はその発熱
によって著しく劣化しており、安定化層４が安定化機能
を果たしていないが、本発明ではそのような反応層は観
察されず、安定化層４が安定化機能を充分に果たすこと
ができる。このため、本発明の酸化物超電導線材は、安
定化層４によって酸化物超電導体層３の超電導特性が損
なわれることがない。
効果がある。 ■．前記実験例及び比較例から明らかなように、本発明
の酸化物超電導線材では酸化物超電導体層３の超電導特
性の劣化を防ぐことができる。 ■．酸化物超電導体層３と安定化層４との間に絶縁層で
ある反応層の存在が確認された比較例１、２の導体では
、過剰電流を流した場合に酸化物超電導体層はその発熱
によって著しく劣化しており、安定化層４が安定化機能
を果たしていないが、本発明ではそのような反応層は観
察されず、安定化層４が安定化機能を充分に果たすこと
ができる。このため、本発明の酸化物超電導線材は、安
定化層４によって酸化物超電導体層３の超電導特性が損
なわれることがない。
【図１】本発明の酸化物超電導線材の第１の例を示す断
面図。
面図。
【図２】本発明の酸化物超電導線材の第２の例を示す断
面図。
面図。
【図３】本発明の酸化物超電導線材の第３の例を示す断
面図。
面図。
【図４】従来の酸化物超電導線材の断面図。
１は基板
２はバッファ層
３は酸化物超電導体層
４は安定化層
Claims (1)
- 【請求項１】 基板１上に直接またはバッファ層２を
介して酸化物超電導体層３が形成され、同酸化物超電導
体層３上に、過剰電流が流れる安定化層４が積層されて
なる超電導線材において、その安定化層４の材料に導電
性酸化物を用いたことを特徴とする酸化物超電導線材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11260991A JP3155558B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 酸化物超電導線材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11260991A JP3155558B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 酸化物超電導線材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04319207A true JPH04319207A (ja) | 1992-11-10 |
| JP3155558B2 JP3155558B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=14591017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11260991A Expired - Fee Related JP3155558B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 酸化物超電導線材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3155558B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004158448A (ja) * | 2002-10-23 | 2004-06-03 | Nexans Superconductors Gmbh | Ｒｅｂｃｏ被覆コンダクタエレメントを備えた超伝導ケーブルコンダクタ |
| JP2014089954A (ja) * | 2012-10-05 | 2014-05-15 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導導体およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-04-17 JP JP11260991A patent/JP3155558B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004158448A (ja) * | 2002-10-23 | 2004-06-03 | Nexans Superconductors Gmbh | Ｒｅｂｃｏ被覆コンダクタエレメントを備えた超伝導ケーブルコンダクタ |
| JP2014089954A (ja) * | 2012-10-05 | 2014-05-15 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導導体およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3155558B2 (ja) | 2001-04-09 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |