CN103069508A

CN103069508A - 超导薄膜用基材、超导薄膜以及超导薄膜用基材的制造方法

Info

Publication number: CN103069508A
Application number: CN2012800023426A
Authority: CN
Inventors: 樋口优; 坂本久树; 长洲义则
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2013-04-24
Also published as: WO2013002410A1; EP2592632A1; JPWO2013002410A1; US20130137581A1; EP2592632A4; US9608191B2

Abstract

本发明制作一种临界电流特性优异的超导薄膜。超导薄膜用基材具备基材主体(10A)，该基材主体(10A)具有粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.4以下的主面(10B)。

Description

超导薄膜用基材、超导薄膜以及超导薄膜用基材的制造方法

技术领域

本发明涉及超导薄膜用基材、超导薄膜以及超导薄膜用基材的制造方法。

背景技术

一直以来，为了利用于超导电缆或超导磁体，提出了众多在基材上进行氧化物超导体的成膜从而形成超导层，进一步在该超导层上形成超导层保护用的稳定化层等，由此来制造超导薄膜的尝试。

其中，使用组成式REBa₂Cu₃O_7-δ所表示的RE系超导体(RE：稀土元素)作为在液氮温度(77K)以上显示超导的氧化物超导体的1种，在长条形的带状基材上进行成膜而得到的超导线可以得到高电流特性，因此其是目前受到广泛研究开发的超导薄膜之一，并且众多的涉及使用该超导薄膜的电力机器等的试制品已经进入开发制作的阶段。

已知这种超导薄膜的临界电流特性(Ic特性)很大程度依赖于构成其氧化物超导体的晶体的取向性。其理由是，氧化物超导体的晶体中存在电性各向异性，在其晶体的a轴方向和b轴方向上电流容易流通而在c轴方向上电流难以流通。因此，为了得到具有优异临界电流特性的超导薄膜，需要形成超导薄膜的超导体晶体的晶体取向性良好，并且对于其取向性的方向来说，需要使a轴或b轴为通电方向、使c轴为其他方向。

并且，为了得到这样的晶体取向性良好的超导体晶体，需要超导体晶体与其基底的晶格失配度小，并且其基底的表面致密且平滑。因此，基底可以选择其晶体结构与超导体晶体的晶格失配度小的基底，对于基底自身也需要良好的晶体取向性。

以往，为了得到晶体取向性良好的超导体晶体，尝试了各种各样的基底层的构成和基底层的形成方法。例如，作为代表的方法，有表面氧化外延法(Surface-OxidationEpitaxy：SOE)、离子束辅助沉积法(Ion Beam Assisted Deposition：IBAD)、RABiTS法(Rolling-Assisted Biaxially Textured Substrates)等。例如，举出使用了IBAD法的基底层的构成的一个示例，存在有在低磁性的无取向金属基材(例如，作为镍基的耐热·耐腐蚀合金的Hastelloy(注册商标，Hanes公司生产))上，依次层积Gd₂Zr₂O₇层、MgO层、LaMnO₃层、CeO₂层从而形成基底层。此处，层积MgO时使用了IBAD法。

各层的作用如下所示。Gd₂Zr₂O₇层用于防止金属基材元素的扩散，并抑制金属基材元素与所层积的基底层中的形成于Gd₂Zr₂O₇层之上的上部层(例如MgO层、LaMnO₃层、CeO₂层)产生反应生成物。MgO层通过IBAD法而强制地进行了取向，其是上部层的取向的基础。LaMnO₃层具有缓冲MgO层和CeO₂层的晶格失配度的作用。基底最上层的CeO₂层与RE系超导体的晶体的晶格失配度小，因此适合作为用于制作具有良好的晶体取向性的RE系超导体的基底。

鉴于以上的基底层的构成和作用，基材的表面特性会对形成于基材上的基底层和RE系超导体的取向性产生影响，这是显而易见的。即，基材的表面粗糙度大的情况时，对于形成于基材上的基底层的全部层，凹凸变大，结果无法得到良好的晶体取向性。

因此，专利文献1(日本特开平5-250931号公报)中公开了一种超导薄膜，其通过使用表面粗糙度Rmax平滑化为0.05μm以下的长条形基材，从而可以具备晶体取向性优异的氧化物的超导层、并且中间层的厚度薄。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-250931号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，本发明人进行了深入研究，结果发现作为使基底层的取向性良好所需的基材的表面特性的管理要点，不仅是由粗糙度曲线表示的起伏的高低差。即，揭示了粗糙度曲线的均方根斜率RΔq也会对基底层以及超导层的晶体取向性产生影响。

本发明是鉴于上述事实而完成的，其目的是提供一种超导薄膜用基材和使用了该超导薄膜用基材的超导薄膜、以及超导薄膜用基材的制造方法，所述超导薄膜用基材适合于制作临界电流特性优异的超导薄膜。

[用于解决课题的方法]

本发明的上述课题是通过下述手段解决的。

<1>一种超导薄膜用基材，其具备基材主体，该基材主体具有粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.4以下的主面。

<2>如上述<1>所述的超导薄膜用基材，其中，所述主面的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.32以下。

<3>如上述<2>所述的超导薄膜用基材，其中，所述主面的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.12以下。

<4>如上述<1>～<3>任一项所述的超导薄膜用基材，其中，所述主面的粗糙度曲线的算术平均粗糙度Ra为10nm以下。

<5>一种超导薄膜，其具备如上述<1>～<4>任一项所述的超导薄膜用基材、和形成于所述主面上的含有氧化物超导体作为主要成分的超导层。

<6>如上述<5>所述的超导薄膜，其进一步具备形成于所述超导薄膜用基材和所述超导层之间的中间层。

<7>一种超导薄膜用基材的制造方法，其依次具有：准备金属基材主体的工序；对形成氧化物超导体膜的一侧的所述金属基材主体的主面进行研磨粒研磨的工序；通过在放入有所述金属基材主体的电解液中，在电流密度为15A/dm²以上且30A/dm²以下的条件使电流流通15秒以上且60秒以下，从而对所述主面进行电解研磨的工序。

发明的效果

根据本发明，能够提供适合于制作临界电流特性优异的超导薄膜的超导薄膜用基材和使用了该基材的超导薄膜、以及超导薄膜用基材的制造方法。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的超导薄膜1的层积结构的图。

图2是用于说明均方根斜率的示意图。

图3是用于说明算术平均粗糙度Ra的图。

图4是示出本发明的实施方式的超导薄膜1的中间层20的详细构成的截面图。

图5是示出对于实施例1～15以及比较例1～4的超导薄膜来说，通过测定得到的RΔq和Ic(A)的关系的图表。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式的超导薄膜用基材、超导薄膜以及超导薄膜用基材的制造方法进行具体地说明。需要说明的是，图中对于具有相同或对应功能的部件(构成要素)标注相同的符号，并适当省略说明。

<超导薄膜的示意性构成>

图1是表示本发明的实施方式的超导薄膜1的层积结构的图。

如图1所示，超导薄膜1具有在长条形的带状超导薄膜用基材10(以下有时也记为基材10)上依次形成了中间层20、超导层30、稳定化层(保护层)40的层积结构。

本发明的实施方式的超导薄膜用基材10具备基材主体10A，该基材主体10A具有形成有薄膜的一面(图1中形成有中间层20的面)的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.4以下的主面10B。

此处，图2是用于说明均方根斜率的示意图。上述的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq是将微小范围内的凹凸的斜率平均化而求得的参数，由以下的式(1)表示。

[式1]

RΔq = \sqrt{\frac{1}{lr} {&Integral;}_{0}^{lr} {(\frac{d}{dx} Z (x))}^{2} dx} \cdot \cdot \cdot (1)

其中，式(1)中的Ir为基准长度，Z(x)为位置x处的粗糙度曲线的高度。

由上述式(1)表示的RΔq与形成于主面10B上的薄膜的晶体取向性相关，具体而言，RΔq越小则形成于超导薄膜用基材10上的中间层20和超导层30等的晶体取向性越好，并且超导薄膜1的临界电流特性得以提高。

另外，使该RΔq为0.4以下的理由是为了使临界电流特性为250A以上这样的高状态，并且避免临界电流特性急剧减少。另外，从临界电流特性线性地提高这一观点出发，RΔq优选为0.32以下。另外，进一步从临界电流特性急剧地提高这一观点出发，RΔq更优选为0.12以下。进一步，从消除主面10B的凹凸这一观点出发，RΔq优选接近0，优选实质上为0。但是，从基板与形成于基板正上方的中间层的密合强度下降这一观点出发，RΔq优选为0.01以上。

另外，在本实施方式中，对于主面10B的粗糙度曲线的算术平均粗糙度Ra没有特别限定，为了抑制对临界电流特性的影响，与RΔq同样越小越优选。具体而言，优选为10nm以下，进一步优选为5.0nm以下。另外，从通过与RΔq的组合来提高临界电流特性这一观点出发，最优选为2.0nm以下。

此处，图3是用于说明算术平均粗糙度Ra的图。算术平均粗糙度Ra由以下的式(2)表示，其为基准长度的Z(x)的绝对值的平均值，其值越小表示越平滑。

[式2]

Ra = \frac{1}{lr} {&Integral;}_{0}^{lr} | Z (x) | dx \cdot \cdot \cdot (2)

其中，式(2)中的Ir为基准长度，Z(x)为位置x处的粗糙度曲线的高度。

需要说明的是，对于上述式(1)的RΔq和式(2)的Ra来说，可能存在随Ra的增大RΔq也同时增加的情况，但原则上它们并不相关，在仅规定了Ra的情况下，并不能确定RΔq的值。并且，在Ra小但RΔq大的情况时，中间层20以及超导层30的晶体取向性无法提高，难以制作临界电流特性优异的超导薄膜。

基材主体10A由无取向的材料或进行了取向的材料的任一种材料构成，例如由金属或金属氧化物、陶瓷材料构成。以具有主面为前提，基材主体10A的形状除长条形的带状形状以外可以采用各种各样的形状，但优选采用处理容易的矩形平板形状。

作为金属的具体例，可以举出铁基合金、镍基合金(特别是Hastelloy)、铜合金、铝合金或它们的复合体等。另外，作为金属氧化物的具体例，可以举出Al₂O₃(氧化铝，特别是蓝宝石)、(Zr,Y)O₂(钇稳定化氧化锆)、LaAlO₃(铝酸镧)、SrTiO₃(钛酸锶)、(La_xSr_1-x)(Al_xTa_1-x)O₃(氧化镧锶钽铝)、NdGaO₃(镓酸钕)、YAlO₃(铝酸钇)、MgO(氧化镁)、TiO₂(氧化钛)、BaTiO₃(钛酸钡)等。作为陶瓷的具体例，可以举出碳化硅、石墨等。

其中，特别从强度、耐热性、耐腐蚀性优异这一点出发，优选采用Hastelloy基板。

中间层20是为了在超导层30中实现高面内取向性的形成于超导薄膜用基材10上的缓冲层，其热膨胀率和晶格常数等物理特征值显示为超导薄膜用基材10和构成超导层30的氧化物超导体的中间值。另外，关于具体的构成在后面叙述。

超导层30形成于中间层20上，其含有氧化物超导体作为主要成分，具体是含有铜氧化物超导体作为主要成分。需要说明的是，“主要成分”表示超导层30中所含有的构成成分中含量最多的物质，优选具有90%以上的含量。

作为铜氧化物超导体，能够使用以REBa₂Cu₃O_7-δ(称为RE-123)、Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+δ(也包括Bi位点掺杂有Pb的情况)、Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+δ(也包括Bi位点掺杂有Pb的情况)、(La,Ba)₂CuO_4-δ、(Ca,Sr)CuO_2-δ(Ca位点也可以为Ba)、(Nd,Ce)₂CuO_4-δ、(Cu,Mo)Sr₂(Ce、Y)_sCu₂O[称为(Cu,Mo)-12s2，s=1、2、3、4]、Ba(Pb,Bi)O₃或Tl₂Ba₂Ca_n-1Cu_nO_2n+4(n为2以上的整数)等组成式表示的晶体材料。另外，铜氧化物超导体也能够通过组合这些晶体材料来构成。

以上的晶体材料中，从超导特性好且晶体结构简单这一理由出发，优选使用RE系超导体(REBa₂Cu₃O_7-δ)。另外，晶体材料可以是多晶材料也可以是单晶材料。

上述RE系超导体中的RE为Y、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu等1种稀土元素或2种以上的稀土元素，其中以不引起与Ba位点取代等理由，优选为Y。另外，δ为氧的不定比量，例如为0以上且小于等于1，从超导转移温度高这一观点出发，越接近0，越是优选的。需要说明的是，对于氧的不定比量，若使用高压釜(autoclave)等装置进行高压氧退火等，δ有时小于0、即为负值。

另外，RE系超导体以外的晶体材料的δ也表示氧的不定比量，例如为0以上且小于等于1。

对于超导层30的膜厚没有特别限定，例如为500nm以上且小于等于3000nm。

作为超导层30的形成(成膜)方法，可以举出例如TFA-MOD法、PLD法、CVD法、MOCVD法或溅射法等。在这些成膜方法中，从无需高真空、能够在大面积且复杂形状的基材10上进行成膜、量产性优异这些理由出发，优选使用MOCVD法。

通过例如溅射法在如以上的超导层30的上面形成有由银构成的稳定化层40。

<超导薄膜用基材以及其制造方法>

图4是表示本发明的实施方式的构成超导薄膜1的基材10和中间层20的详细构成的截面图。

如图4所示，构成超导薄膜1的中间层20为依次层积有基础层22、取向层24、LMO层26和覆盖层28的构成。

基础层22形成于超导薄膜用基材10上，其是用于防止超导薄膜用基材10的金属元素扩散、并且提高取向层24的双轴取向性的层。并且，该基础层22会受到作为其基底的超导薄膜用基材10的表面特性的影响，但超导薄膜用基材10的均方根斜率RΔq小，因此在基础层22的取向层24侧的表面上也没有陡峭的凹凸。

另外，从提高取向层24的双轴取向性提高这一观点出发，基础层22优选为非取向的，至少在取向层24的制造过程中，优选为作为非取向的非晶状态。

对于基础层22的厚度没有特别限定，但从抑制该基础层22的功能(抑制金属元素从自超导薄膜用基材10扩散的功能和提高取向层的取向性的功能)下降这一观点出发，优选为10nm以上；从抑制基材10的翘曲这一观点出发，优选500nm以下。特别地是从因成本等要求而需要使厚度变薄这一观点出发，更优选100nm以下。

作为基础层22的形成(成膜)方法，可以举出例如TFA-MOD法、PLD法、CVD法、MOCVD法或溅射法等。其中，从制造容易这一观点出发，优选使用溅射法。

需要说明的是，在基础层22的成膜中能够利用离子束溅射法，该离子束溅射法使由离子产生器(离子枪)产生的离子与沉积源碰撞。另外，基础层22能够为Y₂O₃层和Al₂O₃层的2层结构等多层结构。

取向层24形成于基础层22的正上方，其是用于使超导层30的晶体在一定的方向取向的层。并且，该取向层24会受到作为其基底的基础层22的表面特性的影响，但基础层22的表面上没有陡峭的凹凸、即受到超导薄膜用基材10的表面特性的影响而使基础层22的RΔq变小，因此与以往相比，取向层24的晶体取向性提高。

作为取向层24的构成材料，可以举出NbO或MgO等多晶材料。另外，也能够使用与基础层22同样的材料、例如Gd₂Zr₂O₇。另外，对于取向层24的膜厚没有特别限定，例如为1nm以上且小于等于20nm。

作为取向层24的形成(成膜)方法，可以举出例如在氩、氧、或氩与氧的混合气体气氛中利用IBAD法进行成膜的方法。在IBAD法中，从斜向对成膜面照射辅助离子束，同时通过RF溅射(或离子束溅射)使从沉积源(MgO等)弹出的沉积颗粒在成膜面上堆积成膜。

需要说明的是，对于取向层24的成膜也能够利用如下所述的反应性溅射：例如以Mg作为沉积源，通过在氩和氧的混合气体气氛中进行溅射，使弹出的Mg和氧反应从而进行MgO的成膜。另外，取向层24也可以为具有通过外延法成膜的层和通过IBAD法成膜的层的复合层。

LMO层26配置在取向层24和覆盖层28之间，具有使覆盖层28的晶格匹配性提高的功能。这种LMO层26是由组成式以LaMnO_3+δ(δ为氧的不定比量)表示的晶体材料构成的氧化物层。需要说明的是，对于δ的值没有特别限定，例如为-1<δ<1,。并且，该LMO层26会受到作为其基底的取向层24的表面特性的影响，但取向层24的晶体取向性高，因此与以往相比，LMO层24的晶体取向性提高。

另外，从能够降低LMO的晶格成为立方晶的相转移温度这一观点出发，LMO层26优选为由组成式以La_z(Mn_1-xM_x)_wO_3+δ(M为选自Cr、Al、Co以及Ti中的至少1种元素，δ为氧的不定比量，0<z/w<2，0<x≤1)表示的晶体材料构成的氧化物层。

对于LMO层26的厚度没有特别限定，从抑制LMO层26的表面粗糙度这一观点出发，优选为100nm以下；从制造上的观点出发，优选为4nm以上。作为具体值，可以举出30nm。

作为LMO层26的形成(成膜)方法，可以举出一边对超导薄膜用基材10进行加热，一边通过PLD法或RF溅射法进行成膜。

覆盖层28形成于LMO层26上，其是用于保护LMO层26且同时进一步提高与超导层30的晶格匹配性的层。并且，该覆盖层28会受到作为其基底的LMO层26的表面特性的影响，LMO层26的晶体取向性高，因此与以往相比，覆盖层28的晶体取向性提高。

这种覆盖层28含有稀土元素，并且由具有自取向性的物质构成。该物质为选自例如CeO₂以及REMnO₃的物质，优选为CeO₂。

对于覆盖层28的膜厚没有特别限定，为了得到充分的取向性优选为50nm以上，若为300nm以上则进一步优选。但是，若超过600nm则成膜时间增大，因此优选为600nm以下。

作为该覆盖层28的形成(成膜)方法可以举出通过PLD法或RF溅射法进行的成膜。

<超导薄膜用基材10的制造方法>

包括所述的超导薄膜用基材10，一般由金属构成的基材是通过对其原材料进行压延来制作的。在压延的中间工序中，由于原材料缺陷而导致的表面伤痕等有时可以通过机械研磨而去除。最终精加工压延为预定尺寸的基材为了供超导薄膜制作所用，其表面粗糙度不会十分小，因此通过精密研磨来调整基材的表面特性。

作为精密研磨的方法之一，存在有研磨粒研磨。一般可以通过选择合适的研磨粒使表面粗糙度Ra精加工为几纳米。但是，在一般的研磨粒研磨中，无法避免由于研磨粒尺寸而导致的微小凹凸的形成，难以防止在基材表面上形成陡峭的起伏。

因此，在本发明实施方式的超导薄膜用基材10的制造方法中，通过将研磨粒研磨的条件调整为最适条件、或者通过对研磨粒研磨后的金属基材进一步实施电解研磨，由此来去除金属基材表面的陡峭的起伏、即能够使主面10B的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq减小至0.4以下。

利用研磨粒的精加工研磨可以使用适合于长条形的卷材的研磨的卷材研磨机。研磨方式可以为使用了抛光胶带和研磨剂的研磨部的多段方式。一边向研磨头输送植绒布或者无纺布胶带一边使其旋转，在与支持台之间使长条形的基材移动，一边供给研磨剂一边利用多段磨头进行研磨。

作为一个示例，示例出对于精加工研磨Hastelloy基材所合适的条件，第1段的研磨剂使用在添加有乙二醇化合物、甘油以及脂肪酸等的水溶液中添加了平均粒径为0.1μm以上且小于等于1.0μm、优选为0.125μm的多晶金刚石研磨粒的研磨剂。第2段的研磨剂使用在添加有水溶性分散剂、草酸铵、草酸钾以及甘油的水溶液中添加了平均粒径为0.01μm以上且小于等于0.05μm、优选为0.03μm的硅胶研磨粒的研磨剂。作为不会形成陡峭的起伏的研磨条件，优选使支持台的加压力为5kg以下、研磨头的旋转速度为400rpm以上、基材移动速度为10m/hr以下。

电解研磨具有优先溶解金属基材表面的凸部的特征，能够使陡峭的凸部变得平缓。作为电解研磨的方法，使用与一般的金属的表面处理等中所进行的电解研磨法相同的方法，可以根据基材的材质，适当将电解液组成、电流密度等调整为最适条件，由此来实施电解研磨。作为一个示例，示例出对于电解研磨由作为Ni基合金的Hastelloy构成的基材所适合的条件，电解液只要使用一般的不锈钢用的电解液即可，例如通过使用以甲磺酸和磷酸为主要成分的混合液作为电解液，在该电解液中以15A/dm²以上且30A/dm²以下的电流密度使电流流通15秒以上且60秒以下，从而对Hastelloy基材的表面进行电解研磨。更具体地来说，对Hastelloy基材依次进行脱脂、水洗、酸洗、水洗、电解研磨、水洗、酸洗、水洗、干燥的处理。脱脂只要使用一般的碱性脱脂材即可，也可以适用电解脱脂。酸洗只要使用例如10%硫酸液即可。更优选地是，以在20A/dm²的电流密度的条件下进行45秒电解研磨为宜。

通过以上的方法，可以对基材主体10A的主面10B的表面粗糙度Ra进行调整，并且其主面10B上没有损害基底层的晶体取向的陡峭的凹凸、即可以使基材主体10A的主面10B的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.4以下。因此，能够良好地制作进行了晶体取向的基底层(中间层20)和超导层30，能够得到临界电流特性优异的超导薄膜1。

需要说明的是，上述算术平均粗糙度Ra是利用原子力显微镜(Atomic ForceMicroscope：AFM，Nanosurf AG公司生产的Nanosurf(R)Mobile S)在X×Y=1.54μm×1.54μm的正方形区域中进行测定时的值。另外，均方根斜率RΔq是由上述AFM测定数据(数据取样间隔0.006μm)算出时的值。

<变形例>

需要说明的是，虽然就特定的实施方式详细地说明了本发明，但本发明并不限于这些实施方式，在本发明的范围内其他各种实施方式均为可能，这对本领域技术人员来说是显而易见的，例如可以适当地组合上述几种实施方式来实施。另外，也可以适当地组合以下的变形例。

例如，可以省略所有中间层20的各层或者其一部分的层。相反，也能够追加上述层以外的层作为中间层20的一部分。

需要说明的是，日本专利申请2011-146162公开内容以其全部通过参考的方式引入本说明书。

实施例

以下，通过实施例对本发明的超导薄膜用基材以及超导薄膜进行说明，但本发明并不受这些实施例任何限定。

<实施例1>

实施例1中使用了被压延为宽度为1cm且厚度为0.1mm的HastelloyC-276作为超导薄膜用基材。利用研磨粒研磨对该基材的单面进行粗研磨，进一步通过研磨粒研磨进行了精加工研磨后，通过电解研磨进行了更进一步的研磨。此处，通过调整研磨的加工条件，制作了显示RΔq=0.09以及Ra=1.8nm这样表面特性的基材。需要说明的是，Ra是利用原子力显微镜(Atomic Force Microscope：AFM，Nanosurf AG公司生产的Nanosurf(R)Mobile S)在X×Y=1.54μm×1.54μm的正方形区域中测定得到的。另外，对于RΔq来说，根据上述AFM测定数据(数据取样间隔0.006μm)，由256×256点的测定数据，分别在X方向、Y方向求出RΔq，然后算出平均值，得到RΔq=0.09。

接着，在基材的研磨面上进行了基底层的成膜。作为基底层(中间层)，从基材侧依次层积了Gd₂Zr₂O₇层、MgO层、LaMnO₃层、CeO₂层。接着，在基底层面上进行了超导层(YBCO)的成膜。超导层的厚度为1μm。接着，在超导层面上对银进行了成膜作为稳定化层。银层的层厚为10μm。

按照以上的顺序得到了本发明的实施例1的超导薄膜。

<实施例2～8>

实施例2～8中，通过利用与实施例1同样的方法，调整研磨的加工条件，分别制作了显示RΔq=0.10以及Ra=4.8nm(实施例2)、RΔq=0.10以及Ra=1.9nm(实施例3)、RΔq=0.11以及Ra=7.8nm(实施例4)、RΔq=0.14以及Ra=4.9nm(实施例5)、RΔq=0.15以及Ra=2.0nm(实施例6)、RΔq=0.17以及Ra=7.9nm(实施例7)、RΔq=0.19以及Ra=2.1nm(实施例8)这样表面特性的基材。然后，通过与实施例1同样的方法，在这些基材上分别进行基底层、超导层以及稳定化层的成膜，从而得到了本发明的实施例2～8的超导薄膜。

<实施例9～15>

实施例9～15中，通过在实施例1的方法中省略电解研磨，除此之外利用与实施例1的方法相同的方法，调整研磨的加工条件，分别制作了显示RΔq=0.21以及Ra=5.0nm(实施例9)、RΔq=0.24以及Ra=2.0nm(实施例10)、RΔq=0.27以及Ra=8.0nm(实施例11)、RΔq=0.31以及Ra=1.9nm(实施例12)、RΔq=0.32以及Ra=5.1nm(实施例13)、RΔq=0.35以及Ra=2.2nm(实施例14)、RΔq=0.39以及Ra=2.1nm(实施例15)这样表面特性的基材。然后，通过与实施例1同样的方法，在这些基材上分别进行基底层、超导层以及稳定化层的成膜，从而得到了本发明的实施例9～15的超导薄膜。

<比较例1～4>

比较例1～4中，通过在实施例1的方法中省略电解研磨，除此之外利用与实施例1的方法相同的方法，分别制作了显示RΔq=0.43以及Ra=2.0nm(比较例1)、RΔq=0.44以及Ra=5.0nm(比较例2)、RΔq=0.48以及Ra=2.0nm(比较例3)、RΔq=0.55以及Ra=8.0nm(比较例4)这样表面特性的基材。然后，通过与实施例1同样的方法，在这些基材上分别进行基底层、超导层以及稳定化层的成膜，从而得到了本发明的比较例1～4的超导薄膜。

以下的表1示出了各实施例以及比较例的具体的制造条件。

[表1]

<评价方法>

在实施例1～15以及比较例1～4中，在形成超导层之前的状态下，对于作为基底层的CeO₂(100)面的面内取向性Δφ，利用X射线衍射法的φ扫描进行了测定。(100)面的面内取向性Δφ是通过作为对应的面的(111)面的φ扫描的X射线衍射峰的半峰宽而求出的。即，将试料固定在CeO2(111)面的测定角度、即55°，使样品0～360°旋转，对由此得到的4次对象峰的半峰宽进行平均，由此来求出(100)面的面内取向性Δφ。

接着，测定实施例1～15以及比较例1～4中得到的超导薄膜的临界电流Ic。具体而言，临界电流Ic是通过在将超导薄膜材浸渍在液氮中状态下使用四端法进行测定而得到的。电压端子为1cm，电场基准为1μV/cm。

<测定结果>

使用以上的评价方法测定得到的各基底层的面内取向性Δφ和各超导薄膜的临界电流Ic的结果总结在以下的表2中。另外，图5中将由测定得到的RΔq和Ic(A)的关系制成了图表。

[表2]

	RΔq	Ra(nm)	Δφ(°)	Ic(A)
					实施例1	0.09	1.8	3.9	354
实施例2	0.10	4.8	4.1	345
					实施例3	0.10	1.9	4.0	349
实施例4	0.11	7.8	4.4	338
					实施例5	0.14	4.9	4.5	332
实施例6	0.15	2.0	4.5	335
					实施例7	0.17	7.9	5.2	311
实施例8	0.19	2.1	5.0	320
					实施例9	0.21	5.0	5.3	310
实施例10	0.24	2.0	5.4	305
					实施例11	0.27	8.0	6.0	290
实施例12	0.31	1.9	5.9	291
					实施例13	0.32	5.1	6.4	277
实施例14	0.35	2.2	6.6	270
					实施例15	0.39	2.1	6.8	263
比较例1	0.43	2.0	7.3	222
					比较例2	0.44	5.0	8.1	197
比较例3	0.48	2.0	7.8	204
					比较例4	0.55	8.0	9.6	125

如表2以及图5所示，可知在RΔq超过0.4的情况下Ic倾向于急剧下降。相反，可知在RΔq为0.4以下的情况下Ic为250A以上这样较高的状态。另外，可知在RΔq为0.4以下的范围内，RΔq越小则临界电流特性(Ic)越升高。

特别是，可知从相比于RΔq超过0.32，随着RΔq变小临界电流特性呈线性地升高这一观点出发，该RΔq优选为0.32以下。

进一步，可知从相比于RΔq超过0.12，临界电流特性进一步急剧地升高这一观点出发，该RΔq优选为0.12以下。

另外，RΔq和Δφ的关系与RΔq和Ic的关系相关，以上的结果也能够由RΔq和Δφ的关系确认到。

另外，关于Ra，可知实施例以及比较例中均为10nm以下。进一步，实施例2和实施例3的结果显示出即使RΔq为相同值，但若Ra不同，则Δφ和Ic为不同值。但是，即使Ra为4.8nm和1.9nm这样具有较大差异，但Δφ和Ic的差异小，因此推测相比于Ra，RΔq更有助于Δφ和Ic。

因此，认为为了制作临界电流特性优异的超导薄膜，相比于Ra首先调整RΔq是有效的。

符号1为超导薄膜。

符号10为超导薄膜用基材。

符号10A为基材主体。

符号10B为主面。

符号20为中间层。

符号30为超导层。

Claims

1.一种超导薄膜用基材，其具备基材主体，该基材主体具有粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.4以下的主面。

2.如权利要求1所述的超导薄膜用基材，其中，所述主面的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.32以下。

3.如权利要求2所述的超导薄膜用基材，其中，所述主面的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.12以下。

4.如权利要求1～3任一项所述的超导薄膜用基材，其中，所述主面的粗糙度曲线的算术平均粗糙度Ra为10nm以下。

5.一种超导薄膜，其具备权利要求1～4任一项所述的超导薄膜用基材、和形成于所述主面上的含有氧化物超导体作为主要成分的超导层。

6.如权利要求5所述的超导薄膜，其进一步具备形成于所述超导薄膜用基材和所述超导层之间的中间层。

7.一种超导薄膜用基材的制造方法，其依次具有：

准备金属基材主体的工序；

对形成有氧化物超导体膜的一侧的所述金属基材主体的主面进行研磨粒研磨的工序；和

通过在放入有所述金属基材主体的电解液中，在电流密度为15A/dm²以上且30A/dm²以下的条件下使电流流通15秒以上且60秒以下，由此来对所述主面进行电解研磨的工序。