CN104737243B - 氧化物超导薄膜 - Google Patents
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Abstract
一种氧化物超导薄膜，其为含有形成在基材上的超导层的氧化物超导薄膜，所述超导层含有RE系超导体作为主成分，所述RE系超导体具有CuO链，该CuO链具有Cu缺失部。
Description
[技术领域]
本发明涉及氧化物超导薄膜。
[技术背景]
作为将氧化物超导材料用于实用化的技术，以往存在一种得到氧化物超导薄膜的方法，其中，准备基板，在该基板上进行氧化物超导体的成膜，从而得到氧化物超导薄膜。
作为进行成膜的氧化物超导体，常常使用例如在液氮温度(77K)以上时显示出超导现象的RE系超导体(RE：稀土元素)，特别是以组成式YBa2Cu3O7-δ(下文，表示为YBCO)表示的钇系超导体。对于使用这种RE系超导体的氧化物超导薄膜，期待其用于超导限流器、电缆、SMES(超导能源储藏装置)等，因此RE系超导体及其制造方法受到极大的关注。
通常，如使用无杂质的RE系超导体按照具有良好的结晶取向性来成膜，得到的氧化物超导薄膜在无磁场下显示高的临界电流特性。可是，无杂质的RE系超导体存在临界电流特性在高磁场下急剧下降的问题。
为了提高在磁场下的临界电流特性，用于阻止量子化磁束运动的钉扎中心是必要的。虽然常电导析出物、层积缺陷、位错等作为钉扎中心是有效的，但是控制这些来制造超导薄膜并不容易。因此，近年来，正在进行人工导入钉扎中心的尝试。有报道将BaZrO纳米棒作为钉扎中心人工导入YBCO中，由此磁场特性增高。(例如，参考Y.Yamada，K.Takahashi，H.Kobayashi，M.Konishi，T.Watanabe，A.Ibi，T.Muroga，S.Miyata，T.Kato，T.Hirayama，Y.Shiohara，“Epitaxial nanostructure and defects effective for pinning in Y(RE)Ba2Cu3O7-x coated conductors”，Appl.Phys.Lett.,2005,vol.87,p.132-502)。可是，纳米棒的情况下存在一维的常电导区域，所以，虽然在特定角度的磁场印加电流特性高，但是在此之外的角度，电流特性下降。为了提高各向同性的磁场印加电流特性，优选导入纳米粒子三维分散的三维钉扎中心。(例如，参考Masashi Miura,Takeharu Kato,Masateru Yoshizumi,Yutaka Yamada,Teruo Izumi,Tsukasa Hirayama,and YuhShiohara:"Magnetic field angular dependence of critical current in Y1-xSmxBa2Cu3Oycoated conductors with nanoparticles derived from the TFA-MODprocess",TEION KOGAKU(J.Cryo.Soc.Jpn.)Vol.44No.5(2009))。此外，尝试在YBCO中掺杂Al，由此将CuO链的Cu的一部分置换为Al，从而导入钉扎中心(例如，参考V Antal,MKanuchova,M Sefcikova,J Kovac,P Diko,M Eisterer,N Horhager,M Zehetmayer,H WWeber,X Chaud，”Flux pinning in Al doped TSMG YBCO bulk superconductors”，Supercond.Sci.Technol.，2009，vol.22,105001)；尝试将YBCO的Cu原子位点的一部分置换成各种各样的金属元素(例如，参考日本特开平7-330332号公报)。
[发明内容]
[发明要解决的课题]
如现有技术所述，用于钉扎量子化磁束的钉扎中心大多是通过导入构成YBCO的元素Y、Ba、Cu、O以外的元素而形成的纳米尺寸的常电导相。该情况下，形成稳定的常电导相并不容易，构成元素越多，则连制造工序也变得不稳定。此外，从成本的观点出发，优选不使用稀有金属等杂质金属等。所以，优选制作仅有Y、Ba、Cu、O的构成的钉扎中心。
本发明是鉴于上述情况完成的，目的在于提供一种氧化物超导薄膜，其无需导入Zr等异种添加元素，以单相导入钉扎中心，由此能够发挥高的临界电流特性。
[解决课题的方法]
为了解决上述课题，本发明的氧化物超导薄膜为含有超导层的氧化物超导薄膜，所述超导层含有RE系超导体作为主成分，RE系超导体具有CuO链，该CuO链的Cu部分缺失。
通过使CuO链的Cu缺失，则无需增加原料的种类就可以导入钉扎中心。作为CuO链的可选的形式，CuO链是一层的CuO单链和CuO链是二层的CuO双链是典型的形式，但使CuO单链和CuO双链的双方或者任何一方的Cu缺失即可。即，可以举出CuO单链的Cu部分缺失和/或CuO双链的Cu部分缺失的氧化物超导薄膜。由于这些Cu的缺失，导致在其周围受到应力等的作用，Tc发生变化，Cu缺失部作为钉扎中心发挥作用。需要说明的是，对于超导电流通过的CuO2面的Cu缺失而言，这种缺失使超导电流特性降低，所以其不是优选的。
此外，在CuO链的氧的缺失量根据YBa2Cu3O7-δ的δ值而存在变化。若该氧缺失以连续的形式存在，则可能得到一维的钉扎中心，因此同样地可预计临界电流值的提高。例如，可以举出在CuO双链中的一条CuO链中O连续缺失的氧化物超导薄膜。
需要说明的是，如日本特开平07-206437号公报所述，在CuO2面使Cu缺失时，CuO2面是超导电流通过的面，所以超导电流降低。因此，选择性地使CuO链的Cu缺失而不使CuO2面的Cu缺失是重要的。
具体的说，本发明提供如下的<1>～<7>。
<1>一种氧化物超导薄膜，其为含有形成在基材上的超导层的氧化物超导薄膜，所述超导层含有RE系超导体作为主成分，所述RE系超导体具有CuO链，该CuO链具有Cu缺失部。
<2>如<1>中所述的氧化物超导薄膜，其中，所述RE系超导体具有作为所述CuO链的CuO单链，所述Cu缺失部是所述CuO单链的Cu连续缺失形成的线状缺陷。
<3>如<2>中所述的氧化物超导薄膜，其中，所述Cu缺失部是所述CuO单链的Cu在链方向上连续缺失形成的线状缺陷。
<4>如<1>或<2>中所述的氧化物超导薄膜，其中，所述RE系超导体具有作为所述CuO链的CuO单链，所述Cu缺失部是所述CuO单链的Cu在所述RE系超导体的晶体结构中的b轴方向上连续缺失形成的，所述RE系超导体在所述晶体结构中的a轴方向上具有两个以上的所述Cu缺失部，所述a轴方向上，在所述两个以上的Cu缺失部之间具有Cu。
<5>如<1>中所述的氧化物超导薄膜，其中，所述RE系超导体具有作为所述CuO链的CuO双链，所述Cu缺失部为所述CuO双链中的两条CuO链中至少一条CuO链的Cu在链方向上连续缺失形成的。
<6>如<1>中所述的氧化物超导薄膜，其中，所述RE系超导体具有作为所述CuO链的CuO单链和CuO双链，所述Cu缺失部为构成所述CuO单链和所述CuO双链的多条CuO链中至少一条CuO链的Cu在链方向上连续缺失形成的。
<7>如<1>～<6>中任一项所述的氧化物超导薄膜，其中，所述RE系超导体具有作为所述CuO链的CuO双链，构成该CuO双链的CuO链中，在一条CuO链中存在O缺失。
[发明效果]
本发明能够提供一种氧化物超导薄膜，其无需导入Zr等异种添加元素，以单相导入钉扎中心，由此能够发挥高的临界电流特性。
[附图说明]
[图1]是表示本发明的实施方式的氧化物超导薄膜的层积结构的立体图。
[图2]是表示构成图1中超导层的RE系超导体的晶体结构的示例的图。
[图3]是表示本发明的实施方式的RE系超导层的TEM图像的图。
[图4]是表示本发明的实施方式的实施例1的YBCO层的TEM图像的图。
[图5]是表示本发明的实施方式的实施例1的YBCO层的、使用了像差校正STEM的HAADF像和ABF像的图。
[图6]是表示比较例1的YBCO层的TEM图像的图。
[具体实施方式]
下文，参照附图对用于实施本发明的方式(下文，称为“实施方式”)进行详细地说明。
在本发明中，将含有RE(Rare Earth，稀土元素)的用REBa2Cu3O7-δ(RE-123)、REBa2Cu4O8(RE-124)、RE2Ba4Cu7O15-δ(RE-247)等组成式表示的氧化物超导体称作RE系超导体，下文，表示为“REBCO”。将用YBa2Cu3O7-δ(Y-123)、YBa2Cu4O8(Y-124)、Y2Ba4Cu7O15-δ(Y-247)的组成式表示的Y系超导体特别地表示为“YBCO”。
图1是表示本发明的实施方式的氧化物超导薄膜的层积结构的图。如图1所示，氧化物超导薄膜1具有层积结构，基板11上在层积方向P上依次形成有中间层12、超导层13、稳定层(保护层)14。需要说明的是，虽然将基板11和中间层12综合起来表示为“基材”，但是能够使超导层13直接在基板11上取向的情况下，可以没有中间层12。
基板11可以使用低磁性的金属基板、陶瓷基板。基板11的形状以存在主面为前提，对其没有特殊限定，可以使用板材、线材、条材等各种形状的材料。例如，使用带状的基材时，可以将氧化物超导薄膜1作为超导线材利用。
作为金属基板，可以使用例如强度及耐热性优异的Cr、Cu、Ni、Ti、Mo、Nb、Ta、W、Mn、Fe、Ag等金属或者含有该金属的合金。特别优选为耐腐蚀性及耐热性优异的不锈钢、哈氏合金(HASTELLOY，注册商标)及其他的镍合金。此外，可以在这些各种金属材料上配置各种陶瓷。此外，作为陶瓷基板，可以使用例如Al2O3、MgO、SrTiO3、钇稳定化氧化锆、蓝宝石等。
对基板11的厚度无特殊限定，例如为1mm。
为了在超导层13中实现高的面内取向性，中间层12形成在基板11的主面上，并且是邻接于超导层13的基板11侧的层，其可以由单层膜构成，也可以由多层膜构成。对该中间层12无特殊限定，但最表层(超导层13侧的层)是从例如CeO2及REMnO3中选择的物质。对中间层12的膜厚无特殊限定，例如为20nm。
超导层13形成在中间层12上，含有RE系超导体作为主成分。所述“主成分”意味着超导层13中含有的构成成分中该成分在超导层13中的含量(质量基准)最多，该含量优选为超过90质量％。对于RE系超导体，作为代表例，可以举出REBa2Cu3O7-δ(RE-123)、REBa2Cu4O8(RE-124)、RE2Ba4Cu7O15-δ(RE-247)。任何一个RE系超导体均为层状钙钛矿型结构，但是存在于内部的结构分为RE、Ba、Cu与O形成的钙钛矿型结构的部分；和Cu与O链状结合的部分。已知钙钛矿型结构的部分在结构内具有CuO2面并作为通过超导电流的部分。作为CuO链的部分，可以存在CuO链仅为单链的情况的CuO单链和/或CuO链形成双重的CuO双链。所有的CuO链是单链时，其被称作RE-123；单链和双链交错存在时，其被称作RE-247；所有的CuO链双链时，其被称作RE-124。
图2中，作为构成图1所示的超导层13的RE系超导体20的例子，示出了REBa2Cu3O7-δ(RE-123)的晶体结构。关于图2(a)所示的晶体结构，整个图表示的是RE-123的单位晶格(晶胞)。本实施方式的RE系超导体20并不仅是仅由RE-123构成的情况，还存在下述情况：并存RE-123的CuO单链部分为CuO双链的RE-124、RE-123和RE-124的结构每周期重复的RE-247，图2(a)整体的RE-123的晶体结构构成RE系超导体20的单位晶格的一部分。所构成的超导层13在层积方向P、宽度方向均含有两个以上的这样的单位晶格。
如图2(a)所示，RE-123具有：在单位晶格内c轴方向上隔着RE22位于两侧的CuO2面24；以RE22为基准，c轴方向上位于比CuO2面24更外侧的CuO单链26。
上述RE是选自由Y、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu等组成的组中的单一种类的稀土元素或者两种以上种类的稀土元素，在这些元素中，因难以与Ba位点交换等理由，优选为Y。δ由氧非化学计量，例如为0以上1以下，从超导转移温度高的观点出发，越接近0越是优选的。若用高压釜等装置进行高压氧气热处理等，氧非化学计量δ小于0，即也有氧非化学计量δ为负值的情况。对超导层13的膜厚无特殊限定，例如为200nm。
图2(b)是具有Cu缺失部(21a’，21b’)的RE-123的晶体结构，其是由图2(a)的RE-123的晶体结构中含有的两个以上的CuO单链26中的一条CuO单链26的Cu(21a，21b)部分缺失形成的。
此外，图2(c)是具有CuO双链的RE系超导体的晶体结构，在CuO双链27中的一条CuO链27a的Cu部分缺失，形成了由空的晶格点构成的Cu缺失部(21a’，21b’)。需要说明的是，在CuO双链27中的CuO链27a、27b双方均可以具有Cu缺失部，与图2(b)相同，CuO链27a具有21a’、21b’的Cu缺失部的情况下，对应于CuO链27a的Cu缺失部CuO链27b的Cu(21α，21β)可以有缺失。
图2(b)和图2(c)所示的Cu缺失部是链方向上有两个以上邻接的Cu缺失，形成线状缺陷，但是Cu缺失部不限于此。
例如，仅图2(a)中的CuO单链26的Cu(21a,21b)的Cu(21a)缺失形成Cu缺失部(21a’)，而Cu(21b)可以是未发生缺失而保持原样的状态。此外，图2(c)中，在CuO双链27中的CuO链27a、27b中，可以仅Cu(21a)缺失形成Cu缺失部(21a’)，也可以仅Cu(21a，21β)缺失形成Cu缺失部(21a'，21β’)。这些Cu缺失部形成了点状缺陷，邻接的Cu未发生连续缺失。
如上所述，Cu缺失部既可以是点状缺陷也可以是线状缺陷。但是，Cu缺失部为点状缺陷的情况下，例如，有时在5T左右的高磁场中的量子化磁束的钉扎力不足，因此在用于高磁场应用时，Cu缺失部优选为线状缺陷。
稳定层14形成在超导层13上，例如由Au、Ag、Cu等构成。对稳定层14的膜厚无特殊限定，例如为200nm。
(薄膜型超导元件的制造)
在本实施方式中，制作具备氧化物超导薄膜的薄膜型超导元件，所述氧化物超导薄膜在超导层内混有通常的YBCO(Y-123)、其超晶格结构体(包括单纯的层积缺陷、形变织构)等。
首先，准备蓝宝石单结晶的r面方向为主面的蓝宝石基板，将该蓝宝石基板在1000℃进行预退火。接着，用电子束蒸镀法，在3×10-2Pa的氧中产生等离子，于750℃加热蓝宝石基板，在该状态下，将CeO2蒸镀在蓝宝石基板的截面上20nm左右来形成中间层。然后，将基板于800℃进行后退火，进行中间层的表面处理(平坦化·价态的控制)。
接着，通过旋转涂布器将Y、Ba、Cu的有机络合物的溶液涂布在中间层的表面上，之后进行预烧制和烧制。预烧制于510℃在空气中进行，接着，在10ppm以上100ppm以下的氧浓度的氛围气中升温至780℃，进行烧制。然后，降温时将氛围气切换到100％氧氛围气。由此，形成CuO单链的Cu和/或CuO双链的Cu缺失的YBCO层。经过上述的制造工序，制作氧化物超导薄膜。
图6是表示如下得到的YBCO层的TEM图像，如后文所述，到CeO2中间层形成之前，进行和上述同样的工序，将通过旋转涂布器涂布在中间层表面的Y、Ba、Cu的有机络合物的溶液于500℃在空气中预烧制，接着在10ppm以上100ppm以下的氧浓度的氛围气中升温至800℃，进行烧制，降温时将氛围气切换为100％氧氛围气。
图6中明确表明，于500℃在空气中进行预烧制，在10ppm以上100ppm以下的氧浓度的氛围气中升温至800℃进行烧制的情况下，YBCO层不产生Cu的缺失。
图3示出了如下得到的YBCO层的TEM照片，其中，到CeO2中间层形成之前，进行和上述同样的工序，将通过旋转涂布器涂布在中间层表面上的Y、Ba、Cu的有机络合物的溶液于510℃在空气中预烧制，接着在10ppm以上100ppm以下的氧浓度的氛围气中升温至780℃，进行烧制，降温时将氛围气切换为100％氧氛围气。
于510℃在空气中进行预烧制，在10ppm以上100ppm以下的氧浓度的氛围气中升温至780℃进行烧制的情况下，如空心箭头所示，YBCO层中观察到典型的CuO链(CuO双链)中的Cu的缺失部。图3表明了这一情况。
具体的说，图6的TEM照片中，在Cu双链中，两个以上的Cu规整地配置在宽度方向上，在与存在于Cu上下的两个以上的Ba中存在于宽度方向的Ba与Ba之间的位置相对应的位置一定有Cu的存在，但是，图3的TEM照片中，在与存在于Cu上下的两个以上的Ba中存在于宽度方向的Ba与Ba之间的位置相对应的位置并不一定有Cu的存在，Cu的缺失不规则。此外，该Cu的缺失部分(Cu缺失部)中，在图3的宽度方向上，相邻的Cu不连续缺失，Cu缺失部和Cu缺失部之间一定有Cu的存在。
如此的Cu缺失部是Cu在垂直于图3的TEM照片的纸面方向上连续缺失形成的，成为一维的结构缺陷形式的线状缺陷。该线状缺陷即Cu缺失部作为钉扎中心发挥作用。
需要说明的是，在相对于图3的TEM照片的纸面的垂直方向和宽度方向上连续形成Cu缺失部的情况下，Cu缺失部不是线状缺陷，在ab面内以面状的缺陷的形式存在，其是造成CuO2面的结构混乱的主要原因。因此，Cu缺失部在相对于TEM照片的纸面的垂直方向和宽度方向连续的情况下，成为降低超导电流特性的主要原因，因此不是优选的。所以，优选Cu缺失部在图3的TEM照片的宽度方向上不连续，在Cu缺失部和Cu缺失部之间一定有Cu的存在。即，优选Cu缺失部在ab面内不是面状的缺陷，而是以线状的缺陷的形式存在。
需要说明的是，对于CuO链的Cu缺失部，可以是图2中在一条CuO链26中的Cu(21a，21b)在链方向(b轴方向)连续缺失，也可以是相邻的CuO单链26在a轴方向中对应位置存在的Cu(21a，21c)连续缺失。
但是，从制造上控制容易性的理由出发，CuO链的Cu缺失部分优选如图2(b)所示那样是一条CuO单链26的Cu(21a，21b)在链方向(b轴方向)连续缺失形成的(21a',21b')。
需要说明的是，在具有CuO双链的RE系超导体中，可以如图2(c)所示，在CuO双链27中的两条CuO链(27a，27b)中，至少一条CuO链27a中的Cu(21a',21b')在链方向(b轴方向)连续缺失，也可以是CuO链27a的Cu缺失部分21a'和存在于在a轴方向中对应位置(和21a’相邻位置)的CuO链27c的Cu(21c)连续缺失。
但是，从制造上控制容易性的理由出发，优选如图2(c)所示，一条CuO链27a的Cu在链方向(b轴方向)连续缺失而形成在CuO链的Cu缺失部分(21a',21b')。此外，可以在CuO双链27中的CuO链27a、27b双方均具有Cu缺失部，也可以是对应于CuO链27a的Cu缺失部分(21a’，21b’)的CuO链27b的Cu(21α，21β)发生缺失。
此外，在具有CuO双链的RE系超导体中，更优选CuO双链中仅在一条CuO链中存在O缺失。构成CuO双链的CuO链中仅在一条CuO链引入氧(O)缺失，由此该氧缺失部分也作为钉扎中心发挥作用，有助于Jc的提高。
用于设定作为如此的钉扎中心的Cu缺失部的预烧制条件和烧制条件的组合，可以对应YBCO层的期望的磁场-临界电流特性进行优化，即可以对应量子化磁束的排列或分布进行优化。
[实施例]
以下示出实施例，但本发明不受这些实施例的任何限制。
实施例1
通过与上述(薄膜型超导元件的制造)所示的工序同样的工序制作具有氧化物超导薄膜的薄膜型超导元件，所述氧化物超导薄膜在超导层内混有通常的YBCO(Y-123)、其超晶格结构体(含有单纯的层积缺陷、形变织构)。
对于用旋转涂布器涂布在CeO2中间层的表面上的Y、Ba、Cu的有机络合物的溶液，在510℃于空气中对其进行预烧制，接着在10ppm以上100ppm以下的氧浓度的氛围气中升温至780℃，进行烧制，降温时将氛围气切换为100％氧氛围气，得到YBCO层。由此，形成仅CuO链的Cu缺失的YBCO层。经过上述的制造工序，制作了氧化物超导薄膜。
在得到的氧化物超导薄膜上通过溅射法进行金银合金的成膜，通过安装电极制作薄膜型超导元件。
对于该样品进行TEM(Transmission Electron Microscopy，透射电子显微镜)观察。需要说明的是，TEM样品制作中使用Ga离子束的加速电压是30kV的FIB(Focused IonBeam，聚焦离子束)法。之后，为了去除FIB造成的样品表面的裂痕，照射30分钟的1kV的Ar离子光束。根据该方法，制作能够清楚观察的STEM样品。
TEM观察的结果见图4。使用日本电子(株)制造的像差校正STEM(ScanningTransmission Electron Microscopy，扫描透射电子显微镜)2100F，获得HAADF-STEM(HighAngle Annular Dark Field-Scanning Transmission Electron Microscopy，高角度环状暗场扫描透射电子显微镜)图像。电子线的入射方向是(100)方向。如图所示，形成有众多双CuO链(CuO双链)。在该双CuO链中，如图中空心箭头所示，观察到部分的Cu原子缺失的情况。此外，在部分的双CuO链(空心箭头A)中，确认到上下两个Cu原子变为一个Cu原子。
在此，各空心箭头表示的Cu缺失部表明在垂直于纸面的方向上缺失两个以上的Cu。在垂直于纸面方向上仅缺失一个Cu的情况下，在TEM照片观察到浅的Cu，但是在图4的TEM照片中的空心箭头所示的Cu缺失部分没有观察到Cu，因此，如上述所述，所形成的Cu缺失部在垂直于纸面的方向上缺失两个以上的Cu，可以说其是线状缺陷。
需要说明的是，此处，没有观察到如日本特开平07-206437号公报中所示的CuO2面中的Cu缺失。
从由像差校正STEM观察得到的TEM图像计算，算出双CuO链中的上下两个Cu变为一个Cu的位置是22100位置/μm2，双CuO链中的上下两个Cu共同缺失的位置是19600位置/μm2。对于这种作为钉扎中心的CuO链中的Cu的缺失浓度，可根据本发明的RE氧化物超导薄膜的适用机器固有的运转磁场中的量子磁束的分布来改变制造条件，由此可对其进行优化。
特别的，在利用于如产生磁场为5T以上的高磁场应用的情况，作为CuO链中的Cu缺失位置数，优选为15000位置/μm2以上，更优选20000位置/μm2以上。另一方面，若在超导层内的缺失量过多，则产生临界温度Tc降低的情况，因此CuO链中的Cu缺失位置数优选为50000位置/μm2以下。
含有与这些Cu缺失部关联的钉扎中心的YBCO超导薄膜表现出Jc＝4.5MA/cm2的高临界电流密度。
图5表示使用像差校正STEM的HAADF图像和ABF(Annular Bright Field、环状明场)图像。ABF图像是可观察氧原子等轻元素的原子的方法。另一方面，通过HAADF图像能够观察Y、Ba、Cu原子，但是不能直接看到O原子。因为这两个特征，所以用ABF图像能观察到但用HAADF图像不能观察的原子是O原子。需要说明的是，HAADF图像中，在白的对比度的点存在原子；ABF图像中，在黑的对比度的位置存在原子。这些图像的电子线的入射方向是(100)方向。在ABF图像中，若观察双CuO链，则箭头所示的双CuO链中，在单条CuO链的部分，有时能观察到O连续缺失的部分。据认为该O连续缺失的部分也作为钉扎中心起作用，有助于Jc的提高。
(比较例1)
在CeO2中间层的形成之前，进行与上述(薄膜型超导元件的制造)所示的同样的工序，之后通过进行下述工序制作具有氧化物超导薄膜的薄膜型超导元件，所述氧化物超导薄膜在超导层内混有通常的YBCO(Y-123)、其超晶格结构体(含有单纯的层积缺陷、形变织构)。
对于用旋转涂布器涂布在CeO2中间层的表面上涂布的Y、Ba、Cu的有机络合物的溶液，在500℃于空气中对其进行预烧制，接着在10ppm以上100ppm以下的氧浓度的氛围气中升温至800℃，进行烧制，降温时将氛围气切换为100％氧氛围气，YBCO层。由此，形成Cu-O链的Cu不缺失的YBCO层。经过上述的制造工序，制作氧化物超导薄膜。
在得到的氧化物超导薄膜上通过溅射法进行金银合金的成膜，通过安装电极制作薄膜型超导元件。
该样品显示出Jc＝3MA/cm2的临界电流密度。对于该样品，通过使用像差校正STEM的HAADF法进行评价。TEM图像如图6所示。在该样品中没能确认到上述实施例1中观察到的在CuO链中的Cu缺失。
以上，用实施方式说明了本发明，但是本发明的技术范围显然不限定于上述实施方式中所述的范围。可对上述实施方式中实施多种改变或者改良，这对于本领域技术人员是显而易见的。此外，根据权利要求书的记载可知，实施了如此的改变或者改良的形态也包含在本发明的技术范围。
通过参考的方式，将2012年11月2日申请的日本专利申请2013-243004号的公开内容全部引入本说明书。
本说明书中记载的全部文献、专利申请及技术标准通过参考的方式引入本说明书，各文献、专利申请及技术标准通过参考的方式的引用与分别具体记载的情况相同。
[符号说明]
1 氧化物超导薄膜
11 基板
12 中间层
13 超导层
14 稳定层
20 RE系超导体
21 Cu
22 RE
24 CuO2面
26 CuO单链
27 CuO双链
Claims (5)
1.一种氧化物超导薄膜，其为含有形成在基材上的超导层的氧化物超导薄膜，所述超导层含有RE系超导体作为主成分，所述RE系超导体具有CuO链，该CuO链具有Cu缺失部，其中，所述RE系超导体具有作为所述CuO链的CuO单链，所述Cu缺失部是所述CuO单链的Cu连续缺失形成的线状缺陷。
2.如权利要求1中所述的氧化物超导薄膜，其中，所述Cu缺失部是所述CuO单链的Cu在链方向上连续缺失形成的线状缺陷。
3.如权利要求1中所述的氧化物超导薄膜，其中，所述RE系超导体具有作为所述CuO链的CuO单链，所述Cu缺失部是所述CuO单链的Cu在所述RE系超导体的晶体结构中的b轴方向上连续缺失形成的，所述RE系超导体在所述晶体结构中的a轴方向上具有两个以上的所述Cu缺失部，所述a轴方向上，在所述两个以上的Cu缺失部之间具有Cu。
4.如权利要求1中所述的氧化物超导薄膜，其中，所述RE系超导体进一步具有作为所述CuO链的CuO双链，所述CuO双链中的Cu缺失部为所述CuO双链中的两条CuO链中至少一条CuO链的Cu在链方向上连续缺失形成的。
5.如权利要求1～4中任一项所述的氧化物超导薄膜，其中，所述RE系超导体进一步具有作为所述CuO链的CuO双链，构成该CuO双链的CuO链中，在一条CuO链中存在O缺失。
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Granted publication date: 20170728 Termination date: 20191029 |