CN103069510A - 超导导体用基材的制造方法、超导导体的制造方法、超导导体用基材以及超导导体 - Google Patents

Abstract

一种超导导体用基材2的制造方法，具有：在基板10上形成具有导电性的非取向的基础层24的导电性基础层形成工序和在基础层24上形成双轴取向层26的双轴取向层形成工序。

Description

超导导体用基材的制造方法、超导导体的制造方法、超导导体用基材以及超导导体

技术领域

本发明涉及用于超导导线和超导磁体等的超导导体的制造方法及超导导体，以及用于该超导导体的超导导体用基材的制造方法以及超导导体用基材。

背景技术

一直以来，关于使超导层在基材上成膜来制造超导导体的尝试，已经提出了很多方案。

已知：高温超导导体的导电特性依赖于该超导导体的晶体方位，特别是很大程度上依赖于双轴取向性。为了得到具有高的双轴取向性的超导层，寻求提高作为基底的中间层的晶体性。

例如在日本特开2008-303082公报中，公开了如下用于形成外延扩散膜的取向基板：在取向基板和在取向基板的至少一侧上形成的外延扩散膜之间设有用于形成外延扩散膜的取向基板的中间层，该中间层具有2层以上的多层构造，与基板接触的层由铟锡氧化物组成，在铟锡氧化物的层之上并列地使用由镍、氧化镍、氧化锆、稀土氧化物、氧化镁、钛酸锶、钛酸锶钡、氮化钛、银、铂、金、铱、钯、铑、铂组成的层。

另外在美国专利第6921741号说明书中，公开了如下的MgO层(以下也称为IBAD-MgO层)和超导用基材：上述MgO层是在基板上形成的中间层，使用IBAD(Ion Beam Assisted Deposition)法形成；上述超导用基材在IBAD-MgO层上所形成的外延扩散成长MgO层之上并列地使用CeO₂、YSZ、SrTiO₃、SrRuO₃、LaMnO₃、Y₂O₃、Eu₂CuO₄、Nd₂CuO₄、Y₂CuO₄、RE₂CuO₄等。

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，如日本特开2008-303082公报记载的那样使用铟锡氧化物的情况下，存在难以得到良好的双轴取向性的问题。另外，需要形成厚度350nm左右的铟锡氧化物，存在耗费制造成本的问题。

另外，如美国专利第6921741号说明书记载的那样，在如外延扩散成长MgO层那样的绝缘性层之上使用如锶钌氧化物那样的导电性中间层的情况下，存在如下问题：在作为形成锶钌氧化物之前的阶段、即利用溅射法形成IBAD-MgO层和外延扩散成长MgO层时，会产生电弧，基础层局部剥落。并且其结果是，对于在其之上形成的超导层来说，存在如下的问题：剥落的基础层之上形成的超导层无法得到优异的导电特性。

另一方面，在基板上使用非取向金属基板的情况下，对于在该非取向基板上籍由绝缘性的基础层(例如Gd₂Zr₂O₇(GZO))所形成的双轴取向层来说，存在如下的问题：在使用溅射法成膜进行双轴取向层的成膜时，产生电弧(放电)，基础层局部剥落。并且其结果是，对于在该双轴取向层上形成的超导层等来说存在如下的问题：剥落的基础层之上形成的超导层无法得到优异的导电特性。

本发明是鉴于上述事实而完成的，其目的在于提供能够形成具有良好双轴取向性的双轴取向层的超导导体用基材的制造方法，以及具备具有良好双轴取向性的双轴取向层的超导导体用基材。

另外，目的在于提供导电特性优异的超导导体以及该超导导体的制造方法。

解决问题所采用的技术手段

通过下述的技术方案解决了本发明的上述技术问题。

1．一种超导导体用基材的制造方法，具有在基板上形成具有导电性的非取向的基础层的导电性基础层形成工序和在上述基础层上形成双轴取向层的双轴取向层形成工序。

2.如上述方案1中记载的超导导体用基材的制造方法，其中，上述双轴取向层形成工序为使用溅射法在上述基础层上形成上述双轴取向层的工序。

3．如上述方案1或方案2中记载的超导导体用基材的制造方法，其中，上述基础层的电阻率为10^-1Ω·cm以下。

4．如上述方案1～3中任一项记载的超导导体用基材的制造方法，其中，上述基础层的电阻率为10^-2Ω·cm以下。

5．如上述方案1～4中任一项记载的超导导体用基材的制造方法，其中，上述基础层的电阻率为10^-6Ω·cm以上。

6．如上述方案1～5中任一项记载的超导导体用基材的制造方法，其中，上述基础层形成工序为使用LiTi₂O₄以及SrRuO₃中的至少一种来形成上述基础层的工序。

7．如上述方案1～6中任一项记载的超导导体用基材的制造方法，其中，上述双轴取向层形成工序为使用MgO形成上述双轴取向层的工序。

8．一种超导导体的制造方法，在上述方案1中记载的超导导体用基材的制造方法中的上述双轴取向层形成工序之后，具有在上述双轴取向层上形成超导层的超导层形成工序。

9．如方案8中记载的超导导体的制造方法，其中，在上述双轴取向层形成工序之后、上述超导层形成工序之前，具有在上述双轴取向层上形成至少一层取向层的取向层形成工序，且上述超导层形成工程为在上述取向层上形成上述超导层的工序。

10．一种超导导体用基材，具有基板、上述基板上的具有导电性的非取向的基础层、上述基础层上的双轴取向层。

11．如上述方案10中记载的超导导体用基材，其中，上述基础层的电阻率为10^-1Ω·cm以下。

12．如上述方案10或方案11中记载的超导导体用基材，其中，上述基础层的电阻率为10^-2Ω·cm以下。

13．如上述方案10～12中任一项记载的超导导体用基材，其中，上述基础层的电阻率为10^-6Ω·cm以上。

14．如上述方案10～13中任一项记载的超导导体用基材，其中，上述基础层含有LiTi₂O₄以及SrRuO₃中至少一种。

15．如上述方案10～14中任一项记载的超导导体用基材，其中，上述双轴取向层含有MgO。

16．一种超导导体，其中，如上述方案10中所记载的超导导体用基材中的上述双轴取向层上具有超导层。

17．如方案16中记载的超导导体，其中，在上述双轴取向层和上述超导层之间夹有至少一层的取向层。

发明效果

根据本发明，提供了能够形成具有良好双轴取向性的双轴取向层的超导导体用基材的制造方法，以及具备具有良好双轴取向性的双轴取向层的超导导体用基材。

另外，还提供了导电特性优异的超导导体以及该超导导体的制造方法。

附图说明

图1是表示本发明实施方式中涉及的超导导体的层积结构的视图

图2是用于说明使用IBAD的成膜方法的示意图

图3是图1中所示的超导导体的层积结构的截面详图

具体实施方式

本发明涉及的超导导体用基材的制造方法具有：在基板上形成具有导电性的非取向的基础层的导电性基础层形成工序、在上述基础层上形成双轴取向层的双轴取向层形成工序。

需要说明的是，上述双轴取向层形成工序优选为使用溅射法在基础层上形成双轴取向层的工序，并优选为利用溅射法从靶上溅出靶粒子，使溅出的该靶粒子在上述基础层上层积从而形成上述的双轴取向层的工序。

另外，本发明涉及的超导导体用基材具有基板、上述基板上的具有导电性的非取向的基础层、上述基础层上的双轴取向层。

需要说明的是，上述双轴取向层优选为使用溅射法在基础层上形成的，并优选为利用溅射法从靶上溅出靶粒子，使溅出的该靶粒子在上述基础层上层积从而形成的。

以下，参照附图具体说明本发明实施方式涉及的超导导体用基材、超导导体以及它们的制造方法。需要说明的是，图中对具有相同或者对应的功能的部件(构成要素)标以相同的符号以适当省略说明。

(超导导体用基材以及超导导体的构成以及它们的制造方法)

图1是表示本发明实施方式涉及的超导导体的层积结构的图。

如图1所示，超导导体1具有层积结构，在带状的基板10上依次形成了中间层20、超导层30、保护层40。

基板

基板10的形状不仅可以为上述带状，也可以为板材、导体、条体等各种的形状。

需要说明的是，基板10优选为至少中间层20成膜所在一侧的主面为金属的非取向基板。在此“非取向”是指，作为构成单位的微晶和/或晶粒未按一定方向取向、无序排列的状态。

作为基板10的材料，例如，可以使用强度以及耐热性优异的Cu、Ni、Ti、Mo、Nb、Ta、W、Mn、Fe、Ag等金属或者这些的合金。特别优选为耐蚀性以及耐热性方面优异的不锈钢、Hastelloy(注册商标，哈氏合金)、其它的镍系合金。另外，也可以在上述各种金属材料上配有各种导电性陶瓷。

中间层

中间层20是为了在超导层中实现高的面内取向性而在基板10上形成的层，其热膨胀率和晶格常数等物理特性值为基板10和构成超导层30的氧化物超导体二者中间的值。

本实施方式中中间层20至少具有：具有导电性的基础层和双轴取向层。

此外，图3为图1所示的超导导体1的层积结构之中基板10和中间层20处截面详图。

如图3所示，超导导体1的中间层20被构建为具有基础层24、双轴取向层26、其它取向层28。

(基础层)

基础层24为具有导电性的层，即电阻率在10⁰Ω·cm以下的层。需要说明的是，进而该电阻率更优选为10^-1Ω·cm以下，为了有效地抑制电弧放电，更优选为10^-2Ω·cm以下。另外，该电阻率优选为10^-6Ω·cm以上。

上述电阻率[Ωcm]可以通过在室温下使用直流4端子法测定电导率而求得。

另外，基础层24为非取向的。在此“非取向”是指，作为构成单位的微晶和/或晶粒未按一定方向取向、无序排列的状态。需要说明的是，从基础层24上所形成的双轴取向层26的面内取向性变良好的观点出发，优选基础层24的至少双轴取向层26一侧的表面为无定形状态。

作为基础层24的构成材料，例如可以举出以下的物质。

LiTi₂O₄(尖晶石型，电导率3.0×10¹，电阻率3.3×10^-2)

ReO₃(三氧化铼型，电导率1.0×10⁵，电阻率1.0×10^-5)

LaTiO₃(钙钛矿型，电导率5.0×10²，电阻率2.0×10^-3)

SrCrO₃(钙钛矿型，电导率3.0×10³，电阻率3.3×10^-4)

LaNiO₃(钙钛矿型，电导率1.0×10³，电阻率1.0×10^-3)

SrIrO₃(钙钛矿型，电导率3.0×10²，电阻率3.3×10^-3)

SrRuO₃(钙钛矿型，电导率1.0×10³以上，电阻率3.3×10^-3以下)

BaPbO₃(钙钛矿型，电导率3.0×10³，电阻率3.3×10^-4)

TiO(NaCl型，电导率3.0×10³，电阻率3.3×10^-4)

MoO₂(金红石型，电导率5.0×10³，电阻率2.0×10^-4)

WO₂(金红石型，电导率3.0×10²，电阻率3.3×10^-3)

β-ReO₂(金红石型，电导率1.0×10⁴，电阻率1.0×10^-4)

RuO₂(金红石型，电导率3.0×10⁴，电阻率3.3×10^-5)

Pb₂Ru₂O_7-x(焦绿石型，电导率2.0×10³，电阻率5.0×10^-4)

Bi₂Ru₂O_7-x(焦绿石型，电导率1.0×10³，电阻率1.0×10^-3)

在这些中，从在其之上所制作的双轴取向层的双轴取向性良好的理由出发，优选含有LiTi₂O₄和SrRuO₃中的至少一种。

对基础层24的膜厚未特殊限定，例如为10nm以上200nm以下。

(基础层形成工序)

作为基础层24的形成(成膜)方法，例如可以举出通过RF溅射法成膜的方法。

在RF溅射法中，等离子体放电而产生的惰性气体离子(例如Ar⁺)与沉积源(LiTi₂O₄等)碰撞，所弹出的沉积粒子在成膜面上堆积成膜。此时的成膜条件可以根据基础层24的构成材料和膜厚等适当设定，例如设定为RF溅射功率：100W以上500W以下、线材传送速度：10m/h以上100m/h以下、成膜温度：20℃以上500℃以下。

需要说明的是，对于基础层24的成膜也可以利用离子束溅射法，该方法使离子发生器(离子枪)发生的离子与沉积源碰撞。

需要说明的是，对使基础层24成为非取向的方法未特别限定，例如通过上述方法在非取向的基板10上制膜，从而成膜得到了作为非取向层的基础层24。

另外，优选基础层24与基板10直接接触。与基板直接接触是指，在基板10的表面(主面一侧)上成膜得到基础层24。需要说明的是，至少表面为金属的基板10的表面在大气中自然氧化，形成了源自基板10所含金属的极薄氧化膜，该氧化膜被称为钝化膜。基础层24也可以与源自该基板10所含金属的钝化膜相接触。

(双轴取向层)

双轴取向层26形成于基础层24上，是用于使超导层30的晶体沿一定的方向取向的层。

作为双轴取向层26的构成材料，可以举出MgO、CeO₂、YSZ、NbO等多晶材料。这些材料中，优选为含有MgO。

对双轴取向层26的膜厚未特别限定，例如为1nm以上20nm以下。

(双轴取向层形成工序)

作为双轴取向层26的形成(成膜)方法，优选如下方法：通过溅射法自靶上溅出靶粒子，使溅出的该靶粒子在上述基础层24上进行层积。需要说明的是，特别优选如下方法：从斜向对成膜面照射辅助离子束，同时利用溅射法(IBAD法)进行层积，上述溅射法(IBAD法)通过使源自靶的靶粒子在上述成膜面上堆积从而成膜。

图2是表示使用IBAD法时所用的溅射装置的大致构成的视图。如图2所示，溅射装置100被构建为具有：内部配备有靶(沉积源)的溅射枪101、辅助离子源102、基板传送部104。该溅射装置100容纳于真空容器中(图示略)，能够使沉积粒子在真空中于成膜面DA上堆积。另外，溅射装置100具有未图示出的加热器，能够将成膜面DA加热到所期望的温度。

成膜得到双轴取向层26时，以形成有基础层24的带状基板10作为基板110，该基板110通过基板传送部104被传送到溅射装置内。

溅射枪101是内部配备有靶(沉积源)的装置，通过高频率的等离子体(RF等离子体)产生惰性气体离子(例如Ar⁺)，通过该离子的碰撞使沉积粒子自上述靶上溅出。另外，辅助离子源102配备有使离子发生器中产生的离子加速放出的离子枪，能够使所期望的离子照射到成膜面DA上。

自溅射枪101的靶上溅出的沉积粒子在对向的基板110的成膜面DA上堆积，从而形成多晶薄膜。此时，利用辅助离子源102从斜向(例如相对于成膜的法线方向45°)对基板110的成膜面照射辅助离子束。如此一来，抑制了在基板110的成膜面DA上形成的多晶薄膜内空孔的形成，成膜得到了致密的双轴取向层26。

另外，对于针对成膜面DA照射离子束的斜向的角度来说，相对于成膜面的法线方向，优选10°以上80°以下，更优选为40°以上50°以下，特别优选为45°左右。

此时的成膜条件，根据双轴取向层26的构成材料和膜厚等适当确定，优选为例如：

·IBAD辅助离子束电压：800V以上1500V以下

·IBAD辅助离子束电流：80mA以上350mA以下

·IBAD辅助离子束加速电压：200V

·RF功率：800W以上1500W以下

·基板传送速度：60m/h以上500m/h以下

·成膜温度：5℃以上250℃以下。

在RF溅射功率如该成膜条件那样高的情况下，为了提高双轴取向层的膜特性(面内取向度)，优选为1000W以上。

(其他取向层)

另外，在本实施方式中，在上述双轴取向层26上也可以进一步具有其他取向层28。取向层28形成于双轴取向层26之上，是用于保护双轴取向层26并且提高与超导层30的晶格匹配性的层。

作为取向层28的材料，可以举出例如LaMnO₃(LMO)、CeO₂、MgO、YSZ、SrTiO₃(STO)等。

需要说明的是，取向层可以为单层，可以由2层以上的多个层组成。

对取向层28的膜厚未特别限定，为了得到充分的取向性，其膜厚优选为50nm以上，如果为300nm以上则是更优选的。

(取向层形成工序)

作为该取向层28的形成(成膜)方法，可以举出通过PLD法或RF溅射法成膜。使用RF溅射法的成膜条件根据取向层28的构成材料和膜厚等适当设定，优选为例如：

·RF溅射功率400W以上1000W以下

·基板传送速度2m/h以上50m/h以下

·成膜温度450℃以上900℃以下。

·超导层

接下来，就本实施方式涉及的超导导体以及其制造方法进行说明。超导层30形成于上述本实施方式涉及的超导导体用基材2上。

超导层30形成于上述中间层20上，优选由氧化物超导体构成，特别是由铜氧化物超导体构成。作为该铜氧化物超导体，可以使用REBa₂Cu₃O_7-δ(称为RE-123)等组成式所表示的晶体材料。

上述REBa₂Cu₃O_7-δ中的RE为Y、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu等中的一种或者几种稀土元素，在这些之中常使用Y。另外，δ为氧的(不定比量)，例如为0以上1以下，从超导转移温度高的观点出发，其越接近0越是优选的。

对超导层30的膜厚未特别限定，例如为0.8μm以上10μm以下。

(超导层形成工序)

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法或者溅射法等。在这些成膜方法中，出于无需高真空、易于大面积化且量产性优异的理由，优选使用MOCVD法。使用MOCVD法时的成膜条件可以根据超导层30的构成材料和膜厚等适当设定，优选设定为例如：

·基板传送速度：1m/h以上50m/h以下

·成膜温度：700℃～900℃

另外，从减小氧的不定比量δ从而提高超导特性的观点出发，优选在氧气气氛中进行。

·保护层

在如上所述的超导层30的上表面，例如可以利用溅射法成膜有由银组成的保护层(稳定化层)40。另外，可以在进行保护层40的成膜从而制造出超导导体1之后对超导导体1施以热处理。

(变形例)

需要说明的是，虽然就特定的实施方式对本发明进行了详细的说明，但是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。

例如可以省略其他取向层28。

另外，虽然说明了上述YBa₂Cu₃O_7-δ等中的氧的不定比量δ为0以上的情况(表示正值的情况)，但δ也可以表示为负值。

(效果)

一直以来，在具有基板、基础层、双轴取向层的超导导体用基材的上述基础层使用非取向的材料的情况下，由于需要在非取向的层之上得到双轴取向的层，因而相比于使用双轴取向的材料作为基础层的情况，为了在该非取向基础层上所形成的上述双轴取向层中得到良好的双轴取向性，必须严密的控制成膜条件等。但是，在大气中存在的尘埃，及形成基础层、双轴取向层等时产生的微小粉末(例如基板与卷取机(リール)等摩擦产生的粉末)等在基础层表面附着，存在如下问题：即使在该附着有尘埃等的基础层上形成双轴取向层也无法得到良好的双轴取向性，双轴取向层整体上无法得到均一的特性。并且其结果为存在如下问题点：在该双轴取向层上形成的超导层中无法得到优异的特性。

另外，相比于使用晶体性的材料(取向的结晶)作为基础层，使用微晶及/或无定形的材料(非取向的材料)更能够使基础层上形成的双轴取向层的取向性变好。

另外，在使用取向性的材料作为基础层的情况下，原本在该取向基础层上形成双轴取向层时即便未特别严密地控制成膜条件等也可以得到良好的双轴取向性，可以认为不会产生上述尘埃等向基础层表面附着所导致的上述问题。

上述问题在使用绝缘体(电阻率超过10⁶Ω·cm)的材料作为基础层的情况下发生，据推测是由于基础层带电从而上述尘埃等附着于基础层表面、且附着的尘埃等难以脱离。

与此相对，在本实施方式的超导导体用基材中，具有基板、该基板上的具有导电性的基础层，在该基础层上具有双轴取向层。另外，在本实施方式的超导导体用基材的制造方法中，具有在基板上形成具有导电性的非取向的基础层的导电性基础层形成工序、和在该基础层上形成双轴取向层的双轴取向层形成工序。即，由于基础层由导电性(电阻率为10⁰Ω·cm以下)的材料所形成，因而抑制了基础层的带电，抑制了上述尘埃等向基础层表面的附着，由此推测可以得到双轴取向性优异的双轴取向层。另外，可以认为：双轴取向层整体上可以得到均匀的特性，该双轴取向层上所形成的超导层中也可以得到优异的导电特性。

另外，具有基板、基础层及双轴取向层的超导导体用基材的上述双轴取向层，当其形成是利用溅射法从靶溅出靶粒子、通过使溅出的该靶粒子在上述基础层上层积而进行的情况下，形成该双轴取向层时有时会产生电弧(放电)。若产生电弧则基础层和双轴取向层等的中间层从基板上剥落，在而后的工序中即使在剥落的部分上形成超导层等，也无法在该超导层中得到良好的取向性，有时导电特性劣化。甚至，当由于电弧而致中间层横断基板式地剥落的情况下，有时临界电流会变成零。

此外，通过使进行溅射时的溅射功率高功率化，双轴取向层的膜特性(面内取向度

)具有提高的倾向，但是如果进行溅射功率的高功率化，电弧的产生会更加显著。另一方面，进行溅射时的溅射功率为低功率的情况下，尽管抑制了电弧的产生，但是双轴取向层的膜特性(面内取向度)不好，其结果为：对于双轴取向层上形成的超导层来说，无法得到临界电流特性也良好的超导层。

另外，通过溅射法以外的方法形成双轴取向层的情况下，由于电弧原本就不会产生，可以认为不会产生从中间层的基板上剥落等上述问题。

上述问题在使用绝缘体的材料作为基础层时发生，据推测是由于溅射时基板未降至零电位，基板表面产生电弧所致。

与此相对，在本实施方式的超导导体用基材中，具有基板、该基板上的具有导电性的非取向的基础层以及该导电性基础层上的双轴取向层，该双轴取向层是使用溅射法形成的。另外，在本实施方式的超导导体用基材的制造方法中，具有在基板上形成具有导电性的非取向的基础层的导电性基础层形成工序，以及在该基础层上形成双轴取向层的双轴取向层形成工序，该双轴取向层工序为通过溅射法形成上述双轴取向层的工序。即，据推测是由于基础层由导电性(电阻率在10⁰Ω·cm以下)的材料所形成，在溅射时基板降到了零电位，可以认为其结果是抑制了电弧的产生。另外，可以认为：抑制了电弧导致基础层和双轴取向层等的中间层自基板上剥落，进而在之后的工序中形成的超导层中得到了良好的取向性，导电特性优异。

需要说明的是，如果基板和导电性基础层之间存在绝缘体层的话，由于溅射时基板未降至零电位，不能抑制电弧的产生。由此，优选在基板和导电性基础层之间不存在绝缘性(电阻率超过10⁶Ω·cm的材料)的层，并且优选基板和基础层直接接触。

需要说明的是，日本申请2011-182674的公开内容以全部内容作为参考的方式收入本说明书。

本说明书中记载的全部文献、专利申请、以及技术标准通过参考的方式引入本说明书中，各文献、专利申请以及技术标准以参考方式引入的程度与其详细并各自记载的情况的程度相同。

实施例

以下，就实施例以及比较例进行说明，本发明并不限于以下的实施例。

实施例1

·基础层的形成

将Ni基合金线材(Hastelloy(注册商标)，非取向基体)导入溅射装置，抽真空至1×10^-3Pa。之后，用LiTi₂O₄作为沉积源在常温下利用RF溅射法在Ni基合金线材的正上方成膜得到由LiTi₂O₄组成的非晶质且非取向的基础层。需要说明的是，将线材传送速度调整至50m/h，得到了膜厚100nm的基础层。此时的RF溅射功率设定为300W。

·双轴取向层的形成

接着，将形成有上述基础层的上述线材导入IBAD装置，抽真空至1×10^-3Pa以下。之后，用Mg作为靶(沉积源)在Ar-O₂混合气气氛中通过RF溅射法从Mg靶中溅出靶粒子，通过反应性溅射在上述基础层上形成MgO膜，同时通过IBAD法使用离子束溅射对该基础层照射Ar离子，形成由MgO组成的强制双轴取向层。需要说明的是，该MgO强制双轴取向层的制作是在常温下、线材传送速度80m/h、RF溅射功率1300W、辅助离子束溅射的束电流值200mA、束电压1000V、加速电压200V的条件下进行的。

·其他取向层的形成

接着，将形成有上述基础层以及强制双轴取向层的上述线材导入溅射装置，抽真空至1×10^-3Pa。之后，用LaMnO₃作为沉积源，通过溅射法在900℃下以线材传送速度60m/h进行由LaMnO₃组成的沿双轴取向的层的成膜。

进一步，将该线材导入溅射装置，抽真空至1×10^-3Pa。之后，用CeO₂作为沉积源，利用溅射法在700℃下以线材传送速度3m/h进行由CeO₂组成的沿双轴取向的层的成膜，从而得到了超导线材用带状基材。

·超导层以及稳定化层的形成

在上述超导线材用带状基材上通过MOCVD法成膜进行YGdBa₂Cu₃O_7-d超导层的成膜，进而作为稳定化层进行Ag层的成膜，得到超导线材。

实施例2

在上述实施例1中的基础层的形成中，除了将沉积源变更为SrRuO₃外，通过和实施例1同样的方法形成超导线材用带状基材，进而得到超导线材。

比较例1

上述实施例1的基础层的形成中，除了将沉积源变更为Gd₂Zr₂O₇之外，通过和实施例1同样的方法形成超导线材用带状基材，进而得到超导线材。

评价

·基础层的电阻率的测定

在上述Ni基合金线材上形成上述基础层之后、形成上述强制双轴取向层之前，通过直流4端子法在室温下测定电导率从而求出上述实施例以及比较例中所形成的基础层的电阻率[Ω·cm]。结果列于下述表1。

·尘埃等向基础层表面的附着性评价

对于在形成上述实施例以及比较例的强制双轴取向层时是否在基础层表面上附着有大气中存在的尘埃、形成基础层、双轴取向层等时产生的微小粉末，在3处位置拍摄1cm见方的SEM图像来进去确认，并根据如下的评价基准进行评价。结果列于下述表1。

○：在3处位置均未确认到

×：至少在1处位置确认到附着

·其他取向层(CeO₂层)的双轴取向性的评价

上述强制双轴取向层的双轴取向性由于膜厚薄，难以直接测定，因而作为强制双轴取向层的双轴取向性的指标，对于各个实施例以及比较例，通过以下的方法评价相关的CeO₂层的双轴取向性。结果列于上述表1。

-双轴取向性的评价方法-

将X射线衍射测定的CeO₂(111)极点图中所得到的位于90°的峰的半峰宽的平均值作为面内取向度

进行评价。

○：

低于4°

△：

在4°以上、低于6°

×：

在6°以上

·有无电弧

通过有无电弧痕来评价在形成上述实施例以及比较例时是否在线材上产生了电弧(放电)，并且观察在线材中基础层与强制取向层等的中间层上是否发生了剥落，根据以下的评价基准进行评价。结果列于下述表2。

有：发现电弧痕，线材的中间层的一部分上有剥离的部分

无：未发现电弧痕，线材的中间层上无剥离的部分

·临界电流Ic的测定

通过上述实施例以及比较例而得到超导线材，其临界电流Ic通过如下的方法测定，根据如下的评价基准进行评价。结果列于下述表1以及表2。

-临界电流Ic的测定方法-

在液氮中通过4端子法以1μV/cm的电压定义来测定临界电流。电压端子的端子间距离设为1m长。

○：300A以上

△：200A以上，低于300A

×：不足200A

表1

表2

如表1以及表2中所示的那样，在实施例1以及实施例2的超导导体中，基板上形成有具有导电性的非取向的基础层(实施例1中为3.5×10^-2Ωcm，实施例2中在1.0×10^-4以下)，未确认到尘埃等的附着。另一方面，形成有不具导电性的基础层的比较例1(超过1.0×10⁶)中，确认到尘埃等的附着。

在该比较例1中，CeO₂层的面内取向度

在4°以上，推测相关的强制双轴取向层中双轴取向性略微劣化。另外在比较例1中，超导层的临界电流Ic低于300A。与此相对，在实施例1以及实施例2中，

CeO₂层的面内取向度

低于4°，推测得到了比比较例1更良好的双轴取向性，在相关的强制双轴取向层中也到了良好的双轴取向性。另外，超导层的临界电流Ic为300A以上，得到了比比较例1更优异的导电特性。

另外，在实施例1以及实施例2的超导导体中，在具有导电性的基础层上利用溅射法形成有强制双轴取向层，该强制双轴取向层中未见到电弧痕，线材的中间层上未观察到剥离的部分。另一方面，在具有不具导电性的基础层的比较例1中，此基础层上形成的强制双轴取向层中可见到电弧痕，进而在线材的中间层的一部分上观察到了剥离的部分。由此，推测在中间层的剥离的部分上所形成的超导层未得到良好的双轴取向性，导电特性差。

相对于在该比较例1中超导层的临界电流Ic低于300A的情况，在实施例1以及实施例2中，超导层的临界电流为300A以上从而得到了相比比较例1更优异的导电特性。

符号的说明

10基板

24基础层

26双轴取向层

28取向层

30超导层

100溅射装置

101溅射枪

102辅助离子源

104基板传送部

110基材

DA成膜面

Claims (17)

1.一种超导导体用基材的制造方法，具有：导电性基础层形成工序和双轴取向层形成工序，所述导电性基础层形成工序中，在基板上形成具有导电性的非取向的基础层，所述双轴取向层形成工序中，在所述基础层上形成双轴取向层。

2.如权利要求1中所记载的超导导体用基材制造方法，其中，所述双轴取向层形成工序是利用溅射法在所述基础层上形成所述双轴取向层的工序。

3.如权利要求1或2中所记载的超导导体用基材的制造方法，其中，所述基础层的电阻率为10^-1Ω·cm以下。

4.如权利要求1～3中任一项所记载的超导导体用基材的制造方法，其中，所述基础层的电阻率为10^-2Ω·cm以下。

5.如权利要求1～4中任一项所记载的超导导体用基材的制造方法，其中，所述基础层的电阻率为10^-6Ω·cm以上。

6.如权利要求1～5中任一项所记载的超导导体用基材的制造方法，其中，所述基础层的形成工序为使用LiTi₂O₄以及SrRuO₃中的至少一种来形成所述基础层的工序。

7.如权利要求1～6中任一项所记载的超导导体用基材的制造方法，其中，所述双轴取向层的形成工序为使用MgO来形成所述双轴取向层的工序。

8.一种超导导体的制造方法，在权利要求1中记载的超导导体用基材的制造方法中的所述双轴取向层形成工序之后，具有在所述双轴取向层上形成超导层的超导层形成工序。

9.如权利要求8中所记载的超导导体的制造方法，其中，在所述双轴取向层形成工序之后、所述超导层形成工序之前，具有在所述双轴取向层上形成至少一层取向层的取向层形成工序，且所述超导层形成工序为在所述取向层上形成所述超导层的工序。

10.一种超导导体用基材，其含有：基板、所述基板上的具有导电性的非取向的基础层、和所述基础层上的双轴取向层。

11.如权利要求10中所记载的超导导体基材，其中，所述基础层的电阻率为10^-1Ω·cm以下。

12.如权利要求10或11中所记载的超导导体用基材，其中，所述基础层的电阻率为10^-2Ω·cm以下。

13.如权利要求10～12中任一项所记载的超导导体基材，其中，所述基础层的电阻率为10^-6Ω·cm以上。

14.如权利要求10～13中任一项所记载的超导导体基材，其中，所述基础层含有LiTi₂O₄以及SrRuO₃中的至少一种物质。

15.如权利要求10～14中任一项所记载的超导导体基材，其中，所述双轴取向层含有MgO。

16.一种超导导体，其中，如权利要求10中所记载的超导导体用基材中的所述双轴取向层上具有超导层。

17.如权利要求16所记载的超导导体，其中，在所述双轴取向层和所述超导层之间夹有至少一层的取向层。

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