JPH0773758A

JPH0773758A - 安定化金属層を備えた酸化物超電導導体の構造

Info

Publication number: JPH0773758A
Application number: JP5221467A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Onabe; 和憲尾鍋; Yasuhiro Iijima; 康裕飯島; Nobuyuki Sadakata; 伸行定方; Takashi Saito; 隆斉藤; Tsukasa Kono; 宰河野
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1993-09-06
Filing date: 1993-09-06
Publication date: 1995-03-17
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: JP3568561B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本願発明は、超電導テープを曲げ加工した場
合の臨界電流密度の低下割合を少なくすることができ、
臨界電流密度を高くできる構造を提供することを目的と
する。【構成】本願発明は、テープ状の基材１上に中間層２
を介して酸化物超電導層３が形成され、この酸化物超電
導層３上に良導電性の安定化金属層４が形成されるとと
もに、前記基材１と中間層２を合わせた部分の厚さと、
前記安定化金属層４の厚さが、同等にされてなるもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、安定化金属層を備え
た酸化物超電導導体の製造方法に関するもので、この種
の酸化物超電導導体は、超電導マグネット、超電導発電
機、エネルギー貯蔵、電力輸送などへの応用開発が進め
られているものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ蒸着法やＣＶＤ法などの成
膜法により、テープ状の基材上に酸化物超電導層を形成
して超電導導体を形成することがなされている。そし
て、この種の成膜法によって形成した薄膜状の酸化物超
電導層は、従来知られている酸化物超電導体の構成元素
の粉末を銅パイプに充填し、それに縮径加工を施し、更
に熱処理を施して得られる形式の超電導導体よりも高い
臨界電流密度（Ｊｃ）を示すことが知られている。ま
た、この種の超電導導体は、液体窒素温度（７７Ｋ）で
冷却して超電導状態とした上で磁場を作用させた場合
に、磁場による超電導特性の劣化割合も少ないとされて
いるので、この種のテープ状の酸化物超電導導体を用い
てコイル加工を施し、小型で軽量の超電導マグネットを
製造する試みがなされている。

【０００３】ところが、金属テープなどの長尺の基材の
上に酸化物超電導層を直接成膜すると、金属テープが多
結晶体であり、金属テープの結晶構造が、酸化物超電導
層の結晶構造と大きく異なり、しかも、結晶の配向性も
揃っていない関係から、その上に成膜される酸化物超電
導層の結晶配向性も乱れたものになり、結晶配向性が乱
れた酸化物超電導層では、良好な超電導特性が得られな
い問題がある。また、金属テープと酸化物超電導層では
熱膨張係数が大きく異なるので、酸化物超電導層を形成
する際に施す熱処理時の加熱冷却処理の際に、熱膨張係
数の違いに起因する熱歪が蓄積され、場合によっては酸
化物超電導層にクラックを生じさせてしまい、臨界電流
密度が大幅に低下する問題がある。更に、前記熱処理の
際に、金属テープと酸化物超電導層との間に元素の拡散
現象を生じると、金属テープの構成元素の一部が酸化物
超電導層側に拡散するか、酸化物超電導層の構成元素の
一部が金属テープ側に拡散することになり、いずれにし
ても酸化物超電導層の組成が崩れて超電導特性が劣化す
る問題がある。

【０００４】そこで従来、金属テープの上に結晶配向性
の優れた中間層、例えば、ＭｇＯやＳｒＴｉＯ₃、イッ
トリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）などのような酸化
物超電導体と結晶構造の類似した中間層を形成し、この
中間層上に酸化物超電導層を成膜することで、金属テー
プなどの長尺の基材上に結晶配向性の優れた酸化物超電
導層を形成することがなされている。このような中間層
を金属テープと酸化物超電導層の間に形成するならば、
熱膨張係数の差異に起因する熱歪の蓄積を緩和すること
ができ、酸化物超電導層と金属テープとの間の元素拡散
も抑制できるので、特性の優れた酸化物超電導層を備え
た酸化物超電導導体を得ることができる。

【０００５】そこで本発明者らは、ハステロイからなる
金属テープの上にイットリウム安定化ジルコニア（ＹＳ
Ｚ）の中間層を形成し、この中間層上に酸化物超電導体
の中でも安定性に優れたＹＢａＣｕＯ系の超電導体から
なる超電導層を形成することで超電導導体を製造し、こ
の超電導導体についてコイル加工を施してみた。まず、
幅１０ｍｍ、厚さ０.１ｍｍのハステロイからなる金属
テープを用い、この金属テープ上に厚さ０.５μｍのＹ
ＳＺの中間層をスパッタ装置によって形成し、この中間
層上にレーザ蒸着装置によって厚さ約１.０μｍのＹ₁Ｂ
ａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-xなる組成の酸化物超電導層を形成して超
電導導体を得た。この超電導導体の臨界電流密度（Ｊ
ｃ）は、特にコイル加工を施していない直線状態のまま
において、液体窒素温度（７７Ｋ）、磁場０テスラの条
件において１×１０⁴Ａ／ｃｍ²の値を示した。

【０００６】次にこの試料を複数用意し、これらについ
て種々の曲げ半径で曲げ加工を施し、得られた各コイル
について液体窒素温度（７７Ｋ）、磁場０テスラの条件
で臨界電流密度を測定した結果を図８に示す。なお、こ
の曲げ加工時においては、所定の径の巻胴に対し、基材
を内側に位置するように、かつ、酸化物超電導層を外側
に位置するように巻回して曲げ加工したものは酸化物超
電導層に対して引張歪を負荷するものとし、その逆に、
基材を外側に位置するように、かつ、酸化物超電導層を
内側に位置するように巻回して曲げ加工したものは酸化
物超電導層に対して圧縮歪を負荷するものとして評価し
た。

【０００７】ところで、種々の曲げ半径（ｒ）に伴って
酸化物超電導層に負荷される歪は、以下の計算式を採用
して算出することが一般的である。歪（ε％）＝（ｔ／２ｒ）×１００なお、この式において、εはテープ表面に加わる歪、ｔ
はテープ全体の厚み、ｒは曲げ半径の値を示す。

【０００８】更に、図８の縦軸は、コイル加工前の状態
における超電導テープの臨界電流密度をＪｃ（０）と
し、所定の歪を負荷した場合の臨界電流密度をＪｃとし
て、両者の比、Ｊｃ／Ｊｃ（０）の値を求めた結果を示
す。従って、歪が０の場合、即ち、超電導テープをコイ
ル加工していない直線状態では、データは１.００を示
している。

【０００９】図８に示す結果から明らかなように、コイ
ル加工を施した場合の臨界電流密度の変化状態を見る
と、歪が０.２％までは臨界電流密度の低下割合は小さ
いが、歪が０.２％を超えると大きく低下し始め、歪が
０.２５％を超えた場合、コイル加工していない試料の
８０％を割ってしまい、歪が０.３％の場合ではコイル
加工前の臨界電流密度の５０％以下に低下してしまう問
題を生じた。

【００１０】一方、本発明者らは、ハステロイテープな
どの金属テープの上にＹＳＺの中間層を形成し、この中
間層上に酸化物超電導体の中でも安定性に優れたＹＢａ
ＣｕＯ系の超電導体からなる超電導層を形成することで
超電導特性の優れたテープ状の超電導導体を製造する試
みを種々行なっている。

【００１１】このような試みの中から本発明者らは先
に、結晶配向性に優れた中間層を形成するために、ある
いは、超電導特性の優れた超電導導体を得るために、特
願平３ー１２６８３６号、特願平３ー１２６８３７号、
特願平３ー２０５５５１号、特願平４ー１３４４３号、
特願平４ー２９３４６４号などにおいて特許出願を行な
っている。これらの特許出願に記載された技術によれ
ば、ハステロイテープなどの金属テープの基材上にスパ
ッタ装置により中間層を形成する際に、スパッタリング
と同時に基材成膜面の斜め方向からイオンビームを照射
しながら中間層を成膜することにより、結晶配向性に優
れた中間層を形成することができるものである。この方
法によれば、中間層を形成する多数の結晶粒のそれぞれ
の結晶格子のａ軸あるいはｂ軸で形成する粒界傾角を３
０度以下に揃えることができ、結晶配向性に優れた中間
層を形成することができる。そして更に、この配向性に
優れた中間層上に酸化物超電導層を成膜するならば、酸
化物超電導層の結晶配向性も優れたものになり、これに
より、結晶配向性に優れた臨界電流密度の高い酸化物超
電導層を形成することができる。

【００１２】次に本発明者らは、このような優れた超電
導特性を有するテープ状の超電導導体を用いて超電導コ
イルを製造するために、前記良好な結晶配向性を有する
超電導導体について曲げ加工を施す試験を行なった。ま
ず、幅１０ｍｍ、厚さ０.１ｍｍのハステロイからなる
金属テープを用い、この金属テープ上に、厚さ０.５μ
ｍのＹＳＺの中間層をスパッタ装置とイオンビーム照射
装置を用いて前述の特許出願に係る方法で形成した。具
体的には、ＹＳＺのターゲットを用いて金属テープ上に
スパッタリングを行なって中間層を形成する際に、基材
上面に対して５５度の角度からイオンビーム照射装置に
よりアルゴンと酸素の混合イオンを照射しながら成膜
し、次いで得られた中間層上にレーザ蒸着装置によって
厚さ約１.０μｍのＹ₁Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-xなる組成の酸化
物超電導層を形成して超電導導体を得た。

【００１３】この超電導導体の臨界電流密度（Ｊｃ）
は、特にコイル加工を施していない直線状態のままにお
いて、液体窒素温度（７７Ｋ）、磁場０テスラの条件に
おいて１×１０⁵Ａ／ｃｍ²の値を示し、特に優れた超電
導特性を有している。

【００１４】次に、前記のように結晶配向性を整えた中
間層を有する超電導導体を複数用意し、これらについて
種々の曲げ半径で曲げ加工を施し、得られた各超電導コ
イルについて液体窒素温度（７７Ｋ）、磁場０テスラの
条件で臨界電流密度を測定した結果を図９に示す。な
お、曲げ加工条件や歪の算出方法は、前記の例の場合と
同等である。

【００１５】図９に示す結果から明らかなように、コイ
ル加工を施した場合の臨界電流密度の変化状態を見る
と、歪が大きくなる毎に少しずつ臨界電流密度が低下し
始め、歪が０.３％を超えた場合、コイル加工していな
い試料の９０％を下回り、更に歪が０.４５％を超えた
場合、コイル加工していない試料の８０％を割って７６
％程度になってしまう問題を生じた。

【００１６】以上のことから、中間層の結晶を配向させ
ていない酸化物超電導導体は勿論、中間層を結晶配向さ
せた酸化物超電導導体においても、いずれにしても曲げ
加工を施す超電導特性の劣化を生じることが明かになっ
た。

【００１７】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
あり、超電導テープを曲げ加工した場合の臨界電流密度
の低下割合を少なくすることができ、臨界電流密度を高
くできる構造を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は前
記課題を解決するために、テープ状の基材上に中間層を
介して酸化物超電導層を形成し、この酸化物超電導層上
に良導電性の安定化金属層を形成するとともに、前記基
材と中間層を合わせた部分の厚さと、前記安定化金属層
の厚さを同等の厚さに形成してなるものである。

【００１９】請求項２記載の発明は前記課題を解決する
ために、テープ状の基材上に中間層を介して酸化物超電
導層を形成し、この酸化物超電導層上に、Ａｇ、Ｐｔな
どの貴金属またはその合金製の良導電性の下地安定化薄
膜と、ＣｕまたはＡｌなどの良導電製の安定化層からな
る安定化金属層を形成するとともに、前記基材と中間層
を合わせた部分の厚さと、前記安定化金属層を合わせた
部分の厚さを同等にしてなるものである。

【００２０】

【作用】本発明においては、基材上に中間層を介して酸
化物超電導層を形成し、その上に基材と中間層を合わせ
た厚さと同等の厚さの安定化金属層を設けているので、
全体をコイル加工などのように曲げ加工する際に酸化物
超電導層に歪がかかりにくい構成であり、酸化物超電導
層に曲げ加工を施しても超電導特性の劣化を生じにく
い。

【００２１】また、下地安定化薄膜と安定化層を酸化物
超電導層上に形成した構造の酸化物超電導導体において
も、基材と中間層を合わせた部分の厚さと、下地安定化
薄膜と安定化層を合わせた安定化金属層部分の厚さを同
等にすることで前記と同等の効果を得ることができる。
更に、基材上に中間層を介して酸化物超電導層を設け、
かつ、前記の如くＡｇなどの貴金属やその合金の下地安
定化薄膜と良導電性金属材料製の安定化層を酸化物超電
導層上に形成した構造を採用すると、酸化物超電導層の
熱処理時において、酸化物超電導層の構成元素と基材の
構成元素が相互拡散することを中間層が抑制するととも
に、酸化通超電導層の構成元素と安定化層の構成元素が
相互拡散することを安定化薄膜が抑制するので、熱処理
によって酸化物超電導層の超電導特性が劣化することが
ない。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明の第１実施例を示すものであ
って、この例の酸化物超電導導体Ａは、テープ状の基材
１の上面に中間層２が形成され、この中間層２上に酸化
物超電導層３が形成され、この酸化物超電導層３上に安
定化金属層４が形成されてなる。そして、前記の構造に
おいて、基材１と中間層２から基材部５が構成され、こ
の基材部５の厚さと、安定化金属層４の厚さが同等にさ
れている。

【００２３】前記基材１は、ステンレス鋼、銅、また
は、ハステロイ（ハステロイＣ-２７６等）などのニッ
ケル合金などに代表される各種金属材料から、あるい
は、各種のガラスまたはセラミックスなどから構成され
るもののいずれを用いても良い。前記の中間層２を形成
する材料は、後に中間層２の上に形成される酸化物超電
導層の結晶に近い結晶構造（例えば、立方晶系の結晶構
造）を有し、酸化物超電導層の熱膨張率に近い熱膨張率
を有するものが好ましい。よって、中間層２を構成する
材料は、ＹＳＺ（イットリウム安定化ジルコニア）、Ｓ
ｒＴｉＯ₃、ＭｇＯなどのセラミックス系の材料が好ま
しい。

【００２４】前記の酸化物超電導層３は、Ｙ₁Ｂa₂Ｃｕ₃
Ｏ_7-x、Ｙ₂Ｂa₄Ｃｕ₈Ｏ_x、Ｙ₃Ｂa₃Ｃｕ₆Ｏxなる組成、
あるいは（Ｂｉ,Ｐｂ）₂Ｃａ₂Ｓｒ₂Ｃｕ₃Ｏ_x、（Ｂｉ,
Ｐｂ）₂Ｃａ₂Ｓｒ₃Ｃｕ₄Ｏ_xなる組成、あるいは、Ｔｌ₂
Ｂａ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_x、Ｔｌ₁Ｂａ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_x、Ｔｌ₁
Ｂａ₂Ｃａ₃Ｃｕ₄Ｏ_xなる組成などに代表される臨界温度
の高い酸化物超電導体のいずれからなるものを用いても
良い。前記安定化金属層４は、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕなどの
貴金属あるいはそれらの合金、または、ＣｕやＡｌなど
の良導電性金属材料からなる。

【００２５】前記構造の酸化物超電導導体Ａにあって
は、例えば基材部５の厚さが０.０５〜０.１ｍｍ程度で
あり、酸化物超電導層３の厚さが１〜２μｍ程度であ
り、安定化金属層４の厚さが０.０５〜０.１ｍｍ程度に
形成されている。このように同等の厚さの基材部５と安
定化金属層４で酸化物超電導層３が挟まれて酸化物超電
導導体Ａが構成されている場合、この酸化物超電導導体
Ａを多少曲げ加工しても酸化物超電導層３の臨界電流特
性の劣化を生じない。よって、臨界電流密度の高い超電
導コイルを得ることができる。この理由は、前記構造の
酸化物超電導導体Ａを曲げ加工すると、基材部５の上に
設けられた酸化物超電導層３に対しては基材部５から見
ると引張歪が負荷されるが、安定化金属層４から見ると
その下側に酸化物超電導層３が設けられていて安定化金
属層４から酸化通超電導層３に対して圧縮歪が負荷され
るので、両者の負荷がバランスする結果、酸化物超電導
層３に対する実際の応力負荷が軽減されることに起因し
ているものと思われる。

【００２６】図２は本発明の第２実施例を示すものであ
り、この実施例の酸化物超電導導体Ｂにおいて先の実施
例の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して
それらの部分の説明は省略する。この第２実施例におい
て先の第１実施例と異なっているのは、安定化金属層
４’が、下地安定化薄膜４ａと安定化層４ｂとから構成
されている点である。前記下地安定化薄膜４ａは、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｐｔなどの貴金属またはそれらの合金からな
り、安定化層４ｂは、ＣｕやＡｌなどのように貴金属よ
りも安価な良電導性金属材料から構成されている。

【００２７】次にこの第２実施例の酸化部超電導導体Ｂ
を製造する方法について説明する。この例の酸化物超電
導導体Ｂを製造するには、まず、図３に示すようなテー
プ状の基材１を用意する。前記基材１を用意したなら
ば、図３に示すように、この基材１上に拡散バリアとし
ての中間層２を成膜法により形成する。この中間層２を
形成する具体的方法は、スパッタ法、真空蒸着法、レー
ザ蒸着法、化学気相成長法（ＣＶＤ）などのいずれの成
膜法を用いても良い。基材１として長尺のものを用いる
場合は、使用する成膜装置の真空チャンバの内部にテー
プの送出装置と巻取装置を設け、送出装置から送り出し
た基材を真空チャンバの内部で連続的に所定の速度で移
動させながら巻取装置で巻き取り、移動中の基材に連続
成膜処理を行なえば良い。なお、ここで行なう成膜処理
においては長尺の基材１を用いることを想定しているの
で、均質な膜を連続的に長時間成膜することが可能なレ
ーザ蒸着法を用いることが好ましい。

【００２８】基材１上に中間層２を形成したならば、次
に中間層２上に酸化物超電導層３を図４に示すように形
成する。この酸化物超電導層３の成膜においても前記と
同様の種々の成膜法を用いることができるが、均質な膜
を連続的に長時間成膜することが可能なレーザ蒸着法を
用いることが好ましい。このレーザ蒸着を行なうには、
ターゲットとして例えばＹ₁Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-xなる組成の
酸化物あるいは酸化物超電導体ターゲットを使用し、基
材を５００〜８００℃程度の所望の温度に加熱し、真空
チャンバの内部を酸素を含む減圧雰囲気とし、基材１を
１時間に数１０ｃｍ程度の速度で移動させながら成膜処
理を行えば良い。この処理によって数時間〜数１０時間
の処理で１〜数μｍ程度の厚さの酸化物超電導層３を長
さ数１０ｃｍ〜数ｍにわたり形成することができる。

【００２９】次に前記の酸化物超電導層３の上に下地安
定化薄膜４ａを形成して図５に示す素導体１５を形成す
る。前記下地安定化薄膜４ａは、銀、金、白金などの貴
金属あるいはそれらの合金からなり、厚さ数μｍ〜数１
０μｍ程度のものである。ここで用いる下地安定化薄膜
４ａの構成材料として、酸素の拡散係数が高い銀あるい
は白金などを用いることが特に好ましい。この下地安定
化薄膜４ａは、後述する酸素雰囲気中で行なう熱処理時
において、雰囲気中の酸素を酸化物超電導層３側に導く
必要があるので必要以上に厚く形成する必要はない。ま
た、この下地安定化薄膜４ａは酸化物超電導層３を保護
し、後述する最終熱処理時に酸化物超電導層３の元素が
外部に拡散しないように保護する役割をはたすので、薄
く形成し過ぎることも好ましくない。よって数μｍ〜２
０μｍ程度の厚さにすることが好ましい。

【００３０】下地安定化薄膜４ａを形成する方法は、前
述の各種成膜法のいずれを用いても良い。この下地安定
化薄膜４ａの厚さは、前述のように数μｍ〜２０μｍ程
度であるので、前述のいずれの成膜法を用いても前記の
範囲の厚さで支障なく十分な厚さの下地安定化薄膜４ａ
を長尺の酸化物超電導層３上に形成できる。よってこの
下地安定化薄膜４ａの形成のために長い時間を要するこ
とはない。

【００３１】素導体１５を形成したならば、これを酸素
ガスを含む雰囲気中において５００〜６００℃の温度で
数時間加熱する熱処理を施す。この熱処理により雰囲気
中の酸素を下地安定化薄膜４ａを介して酸化物超電導層
３に供給し、酸素不足を補う処理を施す。この熱処理に
より、酸化超電導層３の酸素不足を補なって結晶構造を
整え、超電導特性の向上を図ると同時に、酸化物超電導
層３とＡｇなどからなる下地安定化薄膜４ａとの界面抵
抗値を低減する。

【００３２】次に、前記下地安定化薄膜４ａの上にメッ
キ法により良導電性の金属材料からなる厚さ数１０〜数
１００μｍ程度の安定化層４ｂを形成して酸化物超電導
導体Ｂを得る。前記のメッキ法によれば、長尺の基材１
上の下地安定化薄膜４ａの上にも厚い層を容易に被覆で
きるので、超電導特性の安定化のための層として十分な
厚さを有する安定化層４ｂを容易に形成できる。

【００３３】安定化層４ｂを形成したならば、全体をＮ
₂あるいはＡｒガスなどの不活性ガス雰囲気中において
５００〜６００℃の温度において数時間加熱する最終熱
処理を施す。この最終熱処理は、下地安定化薄膜４ａと
安定化層４ｂとの界面の抵抗値を下げるために行なう。
また、不活性ガス雰囲気中で行なうのは、安定化層４ｂ
を構成する金属元素の酸化を防止するためである。な
お、この最終熱処理を行なう場合に、安定化層４ｂの構
成元素が酸化物超電導層３側に拡散するおそれがある
が、それらの間に下地安定化薄膜４ａを設けているの
で、酸化物超電導層３に対する不用元素の拡散を抑制で
きる。よって最終熱処理により酸化物超電導層３の特性
が劣化することはない。以上の方法を実施することで十
分な厚さを有する良導電性の安定化層４ｂを備えた超電
導特性に優れた酸化物超電導導体Ｂを得ることができ
る。

【００３４】前記構造の酸化物超電導導体Ｂは、基材１
上に中間層２を介して酸化物超電導層３を形成し、その
上に貴金属などからなる下地安定化薄膜４ａを介してメ
ッキ法により良導電性金属材料の安定化層４ｂを形成
し、熱処理を施して製造するものであるので、メッキ法
により厚い安定化層４ｂを容易に短時間で形成できる。
よって、十分な厚さの安定化層４ｂを具備する長尺の超
電導導体Ｂを容易に製造できるので、超電導特性の安定
性に優れた長尺の超電導導体Ｂを従来の成膜法による場
合に比べて短時間で容易に製造することができる。

【００３５】また、酸化物超電導層３を中間層２上に形
成し、その後に貴金属またはその合金からなる下地安定
化被膜４ａを形成した後に酸素雰囲気中で１次熱処理
し、酸素拡散係数が高く、薄い下地安定化被膜４ａを介
して酸化物超電導層３に雰囲気中の酸素を供給するの
で、この熱処理により酸化物超電導層３に十分な酸素を
補給して酸素不足を補うことができ、超電導特性を向上
させる効果を得ることができる。更に、安定化層４ｂと
酸化物超電導層３との間に貴金属またはその合金からな
る下地安定化被膜４ａを形成するので、熱処理時に安定
化層４ｂの元素と酸化物超電導層３の元素が相互拡散す
ることを下地安定化被膜４ａで防止することができ、熱
処理を施しても超電導特性が劣化しない酸化物超電導導
体Ｂを得ることができる。

【００３６】更にまた、酸化物超電導層３上に下地安定
化被膜４ａを形成した後に１次熱処理を施し、下地安定
化被膜４ａ上に安定化層４ｂを形成した後に最終熱処理
するので、１次熱処理により酸化物超電導層３と下地安
定化被膜４ａの界面の接触電気抵抗を低減できるととも
に、最終熱処理により下地安定化被膜４ａと安定化層４
ｂの界面の接触電気抵抗を低減できるので、酸化物超電
導層３と下地安定化被膜４ａと安定化層４ｂがそれらの
界面の低い接触電気抵抗を介して連続されることにな
る。よって酸化物超電導層３に通電中に酸化物超電導層
３の一部領域に常電導の芽の部分を生じてもこの部分に
流れる電流を下地安定化被膜４ａを介して安定化層４ｂ
に円滑に流すことができ、これにより酸化物超電導層３
の安定性を高めることができる。よって、安定化層付き
の臨界電流特性の優れた酸化物超電導導体Ｂを製造でき
る。

【００３７】

【実施例】

（実施例１）ハステロイＣ-２７６からなる金属テープ
基材（幅５ｍｍ、厚さ０.１ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）
を用い、この金属テープ基材上に、拡散バリアとしての
厚さ０.５μｍのＹＳＺの中間層をＲＦスパッタ法によ
り形成した。中間層を形成するには、２×１０^-3Ｔｏｒ
ｒに減圧した真空チャンバの内部で金属テープ基材を
０.２ｍ／時間の割合で移動させて室温にて３０ｃｃＭ
のＡｒガスを導入し、２５０ＷのＲＦパワーで成膜する
方法を行なった。次に、エキシマレーザをターゲットに
照射するレーザ蒸着法を用いて中間層上にＹ₁Ｂａ₂Ｃｕ
₃Ｏ_7-xなる組成の酸化部超電導層を形成した。この際の
ターゲット組成とレーザ蒸着条件は、以下の表１の通り
である。（以下、余白）

【００３８】

【表１】

【００３９】真空チャンバの内部で中間層付きの金属テ
ープ基材を０.２ｍ／時間の割合で移動させて表１の条
件でレーザ蒸着を行ない、厚さ１.０μｍの酸化物超電
導層を形成した。次に、スパッタリングにより前記の酸
化物超電導層上に厚さ約０.１ｍｍの銀の安定化金属層
を形成した。次いで全体を酸素雰囲気中において５００
℃で２時間加熱し、安定化金属層と酸化物超電導層の界
面抵抗を低減するとともに、酸化物超電導層に安定化金
属層を介して酸素を供給するための熱処理を施した。

【００４０】得られた酸化物超電導導体から長さ５０ｃ
ｍの部分を切り出し、これに引張歪を加えた場合の臨界
電流値の変化を測定した。この測定方法は、先に説明し
た場合と同様に、所定の径の巻胴に対し、基材を内側に
位置するように、かつ、酸化物超電導層を外側に位置す
るように巻回してコイル加工して酸化物超電導層に対し
て引張歪を負荷するものとした。また、この場合の歪の
計算方法は、先に説明したε＝（ｔ／２ｒ）×１００の
関係式に基づいて算出した。その結果を図７に示す。図
７に示す結果から、本発明構造を採用することで０.８
％まで引張歪を負荷しても臨界電流値が劣化しなかっ
た。なおまた、この結果は、負荷する歪を圧縮歪とした
場合も同等であった。

【００４１】（実施例２）ハステロイＣ-２７６からな
る金属テープ基材（幅５ｍｍ、厚さ０.１ｍｍ、長さ２
０００ｍｍ）を用い、この金属テープ基材上に、拡散バ
リアとしてのＹＳＺの中間層と酸化物超電導層を実施例
１と同等の方法で形成した。

【００４２】次に、スパッタリングにより酸化物超電導
層上に厚さ１０μｍの銀の下地安定化薄膜を２時間かけ
て形成した。この際に、スパッタ装置の真空チャンバの
内部を１×１０^-5Ｔｏｒｒに減圧し、銀のターゲットを
用いた。次いで全体を５００℃で２時間加熱する１次熱
処理を施し、下地安定化薄膜と酸化物超電導層の界面抵
抗を低減する１次熱処理を施した。

【００４３】続いて全体をメッキ液に浸漬した後に引き
上げるメッキ処理を施して下地安定化薄膜上に厚さ１０
０μｍの銅の安定化層を形成した。この際に、メッキ液
としてシアン系の組成のものを用い、電流密度１０Ａ／
ｄｍ²として１時間の処理を行なった。最後に、Ｎ₂ガス
雰囲気において５００℃で２時間加熱する最終熱処理を
施した。

【００４４】得られた酸化物超電導テープを液体窒素で
冷却してその臨界電流密度（Ｊｃ）を測定したところ、
Ｊｃ＝１×１０⁴Ａ／ｃｍ²（７７Ｋ、０Ｔ）の優れた特
性を得ることができた。次に、前記と同等の手段により
この酸化物超電導導体に引張歪を負荷する試験を行なっ
たところ、実施例１と同様に優れた特性を得ることがで
きた。これにより、Ｙ₁Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-xなる組成の酸化
物超電導層上に銀の下地安定化被膜と銅の安定化層を形
成した超電導テープは、優れた歪特性を発揮することを
確認できた。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
材上に中間層を介して酸化物超電導層を設け、その上に
基材と中間層の合計厚さに相当する厚さの安定化金属層
を設けているので、曲げ加工した場合に酸化物超電導層
に負荷される応力の影響を小さくすることができ、臨界
電流特性の優れた酸化物超電導導体を提供できる効果が
ある。よって、臨界電流特性の優れた酸化物超電導コイ
ルを提供できる効果がある。

【００４６】また、下地安定化薄膜と安定化層を酸化物
超電導層上に形成した構造の酸化物超電導導体において
は、基材と中間層を合わせた部分の厚さと、下地安定化
薄膜と安定化層を合わせた安定化金属層部分の厚さを同
等にしているので、曲げ加工した場合に酸化物超電導層
に負荷される応力の影響を小さくすることができ、臨界
電流特性の優れた酸化物超電導導体を提供できる効果が
ある。よって、臨界電流特性の優れた酸化物超電導コイ
ルを提供できる効果がある。更に、基材上に中間層を介
して酸化物超電導層を設け、かつ、Ａｇなどの貴金属や
その合金の下地安定化薄膜と良導電性金属材料製の安定
化層を酸化物超電導層上に形成した構造を採用すると、
酸化物超電導層の熱処理時において、酸化物超電導層の
構成元素と基材の構成元素が相互拡散することを中間層
が抑制するとともに、酸化通超電導層の構成元素と安定
化層の構成元素が相互拡散することを安定化薄膜が抑制
するので、熱処理を施したものであっても超電導特性が
劣化していない酸化物超電導導体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施例の断面図である。

【図２】図２は本発明の第２実施例の断面図である。

【図３】図３は基材上に中間層を形成した状態を示す断
面図である。

【図４】図４は図３に示す中間層上に酸化物超電導層を
形成した状態を示す断面図である。

【図５】図５は図４に示す酸化物超電導層上に下地安定
化被膜を形成した状態を示す断面図である。

【図６】図６は得られた酸化物超電導テープを示す断面
図である。

【図７】図７は本発明に係る酸化物超電導導体の歪と臨
界電流密度の関係を示すグラフである。

【図８】図８は特に結晶配向させていない中間層を用い
た場合の酸化物超電導導体の歪と臨界電流密度の関係を
示すグラフである。

【図９】図９は結晶配向させた中間層を用いた場合の酸
化物超電導導体の歪と臨界電流密度の関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

Ａ、Ｂ…酸化物超電導導体、１…基材、
２…中間層、３…酸化物超電導層、４、
４’…安定化金属層、４ａ…下地安定化薄膜、４ｂ
…安定化層、５…基材部、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斉藤隆東京都江東区木場１丁目５番１号株式会社フジクラ内 (72)発明者河野宰東京都江東区木場１丁目５番１号株式会社フジクラ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テープ状の基材上に中間層を介して酸化
物超電導層が形成され、この酸化物超電導層上に良導電
性の安定化金属層が形成されるとともに、前記基材と中
間層を合わせた部分の厚さと、前記安定化金属層の厚さ
が、同等にされてなることを特徴とする安定化金属層を
備えた酸化物超電導導体の構造。
【請求項２】テープ状の基材上に中間層を介して酸化
物超電導層が形成され、この酸化物超電導層上に、Ａ
ｇ、Ｐｔなどの貴金属またはその合金製の良導電性の下
地安定化薄膜と、ＣｕあるいはＡｌなどの良導電性金属
材料製の安定化層とからなる安定化金属層が形成される
とともに、前記基材と中間層を合わせた部分の厚さと、
前記安定化金属層の厚さが、同等にされてなることを特
徴とする安定化金属層を備えた酸化物超電導導体の構
造。