DE69938464T2 - Supraleiter mit verbesserter stromdichte und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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Description

  • Technischer Bereich
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Stromführungskapazitäten von Supraleitern und insbesondere die Tatsache, dass die kritischen Stromstärken vieler Supraleiter durch Korngrenzen begrenzt sind, welche in solchen polykristallinen Vorrichtungen gebildet werden. Die Erfindung überwindet diese Begrenzung gegenwärtiger Supraleiter durch Nutzung von chemischen Veränderungen zum Verbessern der Stromtransporteigenschaften der Korngrenzen der Supraleiter. Mit dem Ziel, durch an den Korngrenzen ausgebildete Raumladungsschichten verursachte nachteilige Wirkungen zu vermindern, wird dies erreicht, indem die Supraleiter in Dotandenkonzentrationen dotiert werden, die sich von den Konzentrationen, die die optimalen supraleitenden Eigenschaften der Körner der Supraleiter schaffen würden, unterscheiden.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Auf der Grundlage der neuen Klasse von Supraleitern, auf die nachstehend Hoch-Tc-Supraleiter genannt werden und die von Bednorz und Müller entdeckt und in deren Artikel "Mögliche Hoch-Tc-Supraleitung im Ba-La-Cu-O-System", Zeitschrift für Physik B, Condensed Matter, Bd. B64, 1986, S. 189–193, offenbart wurden, wurde eine Vielfalt von supraleitenden Drähten, Kabeln und Bändern für den Transport von elektrischem Strom entwickelt. Ein Schlüsselparameter, der die Leistung und somit den ökonomischen Nutzen dieser Leiter definiert, ist durch deren so genannte kritische Stromdichte gegeben, welche die Maximaldichte des Stroms ist, den diese Leiter im supraleitenden Zustand als Supraströme leiten können. Die kritische Stromdichte ist ein spezifisches Merkmal eines gegebenen Supraleiters, und zum praktischen Gebrauch des Supraleiters wird angestrebt, sie zu maximieren.
  • Chaudhari et al. haben in ihrem Artikel „Direct Measurement of the Superconducting Properties of Single Grain Boundaries in YBa2Cu3O7-δ", Physical Review Letters, Bd. 60, 1988, S. 1653–1655, gelehrt, dass der einschränkende Faktor für die kritische Stromdichte polykristalliner Hoch-Tc-Supraleiter das elektronische Verhalten der Grenzen ist, die von den Kristallkörnern dieser Werkstoffe ausgebildet werden. Diese Gruppe hat gezeigt, dass die kriti schen Stromdichten dieser Korngrenzen um ein bis zwei Größenordnungen kleiner als die kritischen Stromdichten der Körner, die aneinander stoßenden Korngrenzen sind.
  • Weiterhin haben Dimos et al. in ihrer Veröffentlichung „Superconducting Transport Properties of Grain Boundaries in YBa2Cu3O7-δ Bicrystals", Physical Review, Bd. 41, 1990, S. 4038–4049, gelehrt, dass sich die abträgliche Wirkung der Korngrenzen durch Ausrichten der supraleitenden Körner bezogen auf ihre Kristallhauptachse reduzieren lässt. Diesem Vorschlag folgend stellen mehrere Gruppen Drähte und Bänder von Hoch-Tc-Supraleitern her, wobei die kritischen Ströme dieser Drähte und Bänder durch Ausrichten der supraleitenden Körner mit vielfältigen Mitteln, wie Rollprozesse oder ionenstrahlgestützte Verfahren, verbessert werden. Obwohl diese Verfahren zur Herstellung von Hoch-Tc-Supraleitern mit Stromdichten der Größenordnung von 100.000 A/cm2 bei Temperaturen von 4,2 K geführt haben, bleibt wünschenswert, Hoch-Tc-Supraleiter mit noch höheren kritischen Stromstärken oder mittels Verfahren zu fertigen, die weniger kostspielig als die bekannten sind.
  • Die vorliegende Erfindung zielt nun in einer völlig anderen Richtung darauf ab, die gewünschten hohen Stromdichten in Hoch-Tc-Supraleitern zu erreichen. Dieser anders- und neuartige Ansatz gemäß der Erfindung besteht, kurz dargestellt, in der Erkenntnis, dass sich die kritischen Stromdichten der Korngrenzen in einem Hoch-Tc-Supraleiter, und somit auch diejenigen der polykristallinen Leiter, durch geeignete chemische Dotierung des Supraleiters erhöhen lässt.
  • Sung et al. beschreiben in „Properties of Doped YBCO Bicrystal Grain-boundary Junctions for Josephson Field Effect Transistor", Physica C, Bd. 282–287, 1997, S. 2475–2476, und Dong et al. in „Electric Field Effekt in Sm1-xCaxBa2Cu3Oy Bicrystal Junctions", IEEE Transactions an Applied Superconductivity, Bd. 5, 1995, S. 2879–2882, ein Verfahren zur Optimierung der Leistung supraleitender dreipoliger Vorrichtungen auf der Grundlage von in die Vorrichtungen inkorporierten Korngrenzen. Jedoch wird in dieser Veröffentlichung an keiner Stelle zu erkennen gegeben, suggeriert oder für den Fachmann ersichtlich gemacht, dass sich die kritische Stromstärke der Korngrenzen durch geeignete Dotierung erhöhen lässt.
  • Wie in „Enhanced Jc and inproved grain-boundary properties in Ag doped YBa2Cu3O7-δ films", Appl. Phys. Lett., Bd. 71, 1997, S. 137–139, berichtet, haben Selvam et al. die Auswirkung der Zugabe von Silber auf die kritische Stromstärke von YBa2Cu3O7-δ Filme unter sucht. Diese Forscher haben herausgefunden, dass die Zugabe von Silber größere supraleitende Körner bewirkt, deren Ausrichtung verstärkt und aufgrund dieser strukturellen Veränderungen die kritische Stromdichte des Leiters insgesamt erhöht.
  • Ivanov et al. berichten in „Properties of locally doped bi-crystal grain boundary junctions", Physica B, Vol. 194–196, 1994, S. 2187–2188, von Experimenten, bei denen sie die Auswirkungen von in Korngrenzen in YBa2Cu3O7-δ-Filme eingebettetem Fe und Pt auf die Transporteigenschaften dieser Korngrenzen untersuchten. Bei dieser Arbeit wurde eine starke Reduzierung der kritischen Stromstärke beobachtet.
  • Ferner wurde über die Dotierung von Körnern in verschiedenen Hoch-Tc-Supraleitern von verschiedenen Gruppen berichtet, z. B. von M Muralidhar und M. Murakami in deren Artikel „Effect an Gd Addition an the Superconducting Properties of (Nd-Sm-Eu) 123 System", Applied Superconductivity, Bd. 5, 1997, S. 127–131, oder von T. W. Li et al. in deren Artikel „Enhanced flux pinning in Bi-2212 single crystals by planar defects introduced via Tisubstitution", Physica C, Bd. 274, 1997, S. 197–203. Jedoch zielen diese Bemühungen darauf ab, die Pinningkräfte zu verstärken, welche auf die Abrikosov-Wirbel wirken, die nur innerhalb der Körner vorhanden sind. Somit wirken diese Experimente nur auf die supraleitenden Eigenschaften der Körner. Eine Auswirkung auf die kritischen Stromdichten der Korngrenzen wurde nicht erwähnt und wahrscheinlich nicht untersucht.
  • Die Neuseeländische Patentanmeldung 330 728 , für die WO 99/66541 , äquivalent zu EP 1 090 398 , Priorität beansprucht, offenbart einen sehr beschränkten Dotierungsbereich, der angeblich die Leistung des Supraleiters erheblich erhöht, indem ein „kritischer Punkt" erreicht wird, an dem die im Normalzustand vorhandene Pseudolücke verschwindet. Sie befasst sich jedoch hauptsächlich mit der Verbesserung der Fluss-Pinnings und bezieht die Korngrenzen und deren Bedeutung für die kritische Stromstärke nicht mit ein. Im Gegensatz dazu schließt die vorliegende Erfindung Dotierbereiche ein, in denen die Pseudolücke des Normalzustands nicht auf Null reduziert wird oder bereits bei viel niedrigeren Dotierungskonzentrationen Null erreicht hat, das heißt, der „kritische Punkt" und der damit verbundene Dotierungsbereich sind irrelevant.
  • EP 650 203 erörtert Hg-basierte Supraleiter, die für einige Anwendungen von Interesse sind, deren Nutzung oder industrielle Fertigung aber aufgrund ihrer Toxizität sehr unwahrscheinlich ist. Weiterhin wird die Überdotierung durch Wärmebehandlung des supraleitenden O xydwerkstoffs in einem oxidierenden Gasstrom erreicht, so dass die Defektelektronendichte dieses Oxydsupraleiters erhöht wird. Dieser Ansatz unterscheidet sich grundlegend vom Ansatz der vorliegenden Erfindung, welches Kationensubstitution anwendet. Kationensubstitution wird in diesem EP an keiner Stelle angesprochen.
  • V. P. S. Awana et al. legen in Physica C 262, Nr. 3–4, 20. Mai 1996, auf den Seiten 272–278 unter dem Titel „Structural aspects and superconductivity in..." die Ca-Dotierung von YBa-Verbindungen offen. Bezüglich der vorliegenden Erfindung gibt es zwei besondere Unterschiede: Der erste Unterschied ist der Grund für die ausgeführte Dotierung oder Überdotierung; der zweite Unterschied besteht im Dotierungsniveau. Awana et al. offenbaren keine Überdotierung zur Verbesserung der kritischen Stromdichte in YBa-Verbindungen. Auch legen sie nicht die in der vorliegenden Erfindung für YBa-Verbindungen verwendeten Dotierungsniveaus offen. Die bevorzugten Dotierungsniveaus der vorliegenden Erfindung liegen beträchtlich höher als diejenigen, die von Awana et al. offengelegt und empfohlen wurden.
  • U. S. Joshi et al. offenbaren in "Effect of Hf and Hf-Ca Substitution an the superconductivity of ErBa2Cu3O7-δ", Physica C 261 (1996) S. 90–96, ein Verfahren zur Verwendung von Ca für die Erhöhung der supraleitenden Sprungtemperatur Tc, jedoch nur für ErBa2Cu3O7-δ und nur zusammen mit Hf, das heißt als komplexe HF-Ca-Substitution. Weiterhin ist in der Veröffentlichung von Joshi et al. an keiner Stelle eine Auswirkung auf die kritische Stromdichte erwähnt. Mit anderen Worten, Joshi et al. offenbaren keine Ca-Überdotierung zur Verbesserung der kritischen Stromstärke in YBa-Supraleiter-Verbindungen. Auch offenbaren sie nicht den Wertebereich der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Dotierungsniveaus nicht offen.
  • G. K. Bichile et al. gehen in „Influence of hole filling and pair breaking by Pr and hole doping by Ca an superconductivity and flux pinning of YBa2Cu3O6,83", Physica C 183 (1991), S. 154–162, auf die kritische Stromstärke ein, konzentrieren sich aber auf die kritische Stromdichte innerhalb der Körner und erwähnen nicht, dass die Begrenzung für Supraleiter die kritische Stromdichte innerhalb der Körner ist, das heißt, die kritische Stromdichte an den Grenzen zwischen den Körnern oder Kristallen. Letztere zu erhöhen ist das Ziel der vorliegenden Erfindung.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung für eine vermehrte Nutzung von Hoch-Tc-Werkstoffen durch ein besseres Verständnis der Stromtransportmechanismen innerhalb solcher Werkstoffe, insbesondere der Obergrenzen des Stromtransports, zu schaffen.
  • Ein spezifisches Ziel, wie oben erwähnt, ist es, einen Ansatz zu schaffen, durch den die Stromführungsfähigkeiten von Leitern, beispielsweise Drähten, aus Hoch-Tc-Supraleitern signifikant verbessert werden können.
  • Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Vorgehensweise für ein einfacheres Fertigungsverfahren zu schaffen, das kostengünstigere Massenherstellung polykristalliner Hoch-T-Supraleiter mit hohen kritischen Stromdichten zum Ergebnis hat. Gegenwärtig erfordert die Fertigung solcher Supraleiter zeit- und kostenaufwendige Verfahren, um die Korngrenzengeometrien zu optimieren, z. B. deren Ausrichtung zu verbessern oder die effektive Korngrenzfläche zu vergrößern.
  • Ein Ziel ist weiterhin, einen Ansatz zum Reduzieren der Empfindlichkeit der kritischen Stromdichten polykristalliner Hoch-Tc-Supraleiter gegenüber Magnetfeldern zu schaffen, die oft in der Umgebung, in welcher der Supraleiter eingesetzt wird existieren oder die durch die Supraströme selbst induziert werden. Gegenwärtig werden die kritischen Stromdichten von Hoch-Tc–Supraleitern leicht durch solche Felder unterdrückt, was ein ernstzunehmendes Problem für alle Anwendungen darstellt, bei denen die Supraleiter in Magnetfeldern eingesetzt werden müssen, wie supraleitende Magnete oder supraleitende Kabel.
  • Kurzum, die Lösung, welche die vorliegende Erfindung lehrt, basiert auf einem neuartigen Verständnis des Transportmechanismus in polykristallinen Hoch-Tc-Supraleitern und besteht in einer chemischen Dotierung der Supraleiter. Dies geschieht, um an den Korngrenzen gebildete Raumladungsschichten zu modifizieren, indem beispielsweise die Dichte der Ladungsträger des Supraleiters auf ungewöhnliche Weise verändert wird. Dadurch werden die Stromtransporteigenschaften der Korngrenzen – nicht diejenigen der Körner- innerhalb des Hoch-Tc-Werkstoffs optimiert und damit das spezifische Ziel dieser Erfindung erreicht.
  • Die hierfür verwendeten Konzentrationen von Dotandenionen unterscheiden sich wesentlich von den typischerweise für die Fertigung polykristalliner Hoch-Tc-Supraleiter verwendeten Konzentrationspegeln. Der Grund dafür ist, dass der Standardansatz darin bestand, die supraleitenden Eigenschaften der Körner und nicht diejenigen der Korngrenzen zu optimieren. Der neue erfindungsgemäße Ansatz verändert nun dieses Bild und das Verständnis von den Stromtransportmechanismen in Hoch-Tc-Werkstoffen, besonders hinsichtlich der maximalen (oder kritischen) Stromstärke in solchen Werkstoffen.
  • Ein anderer Vorteil des erfindungsgemäßen Ansatzes besteht darin, dass er Herstellungsverfahren vereinfacht und eine billigere Massenfertigung polykristalliner Hoch-Tc-Supraleiter mit hohen kritischen Stromdichten ermöglicht, da er die Komplexität von Arbeitsschritten und -verfahren reduziert, die heute oft zur Optimierung der Korngrenzengeometrien, wie oben erwähnt, verwendet werden.
  • Ein anderer, weiterer Vorteil ist die Tatsache, dass die kritischen Stromstärken erfindungsgemäßer Hoch-Tc-Supraleiter eine reduzierte Empfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern zeigen, welche ziemlich oft in der Nähe des Supraleiters entweder von anderen Quellen oder durch die Supraleiter selbst induziert existieren. Somit können erfindungsgemäße Supraleiter sicher und effektiv in Umgebungen eingesetzt werden, in denen starke Magnetfelder, wie supraleitende Magneten oder supraleitende Kabel reichlich vorhanden sind.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Die Figur ist eine graphische Darstellung, welche die Abhängigkeit der kritischen Stromdichte Jc der Korngrenze von symmetrischen, um 24° [001] geneigten Korngrenzen in Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ-Filmen auf SrTiO3-Bikristallen, gemessen bei einer Temperatur von 4,2 K, als eine Funktion der Ca-Konzentration x darstellt.
  • Beschreibung von Beispielen/Ausführungsformen
  • Untersuchungen von Einkorngrenzen, durchgeführt und veröffentlicht von den Erfindern in „Superconducting and normal-state properties of YBa2Cu3O7-δ bicrystal grain boundary junctions in thin films", Appl. Phys. Lett. Bd. 73, 1998, S. 265–267, haben zu einem besseren Ver ständnis der Vorgänge geführt, welche die kritischen Stromdichten dieser Korngrenzen beschränken.
  • Auf der Grundlage dieses Verständnisses wurde anerkannt, dass die kritische Stromdichte der Korngrenzen durch chemische Dotierung der Hoch-Tc-Supraleiter erhöht werden kann, um die Dichte ihrer elektronischen Ladungsträger so zu verändern, dass Niveaus erreicht werden, die für die supraleitenden Eigenschaften der Körner nicht optimal sind. Es wurde herausgefunden, dass ein chemischer Dotierungsstoff existiert, nämlich Ca für YBa2Cu3O7-δ-Filme, der die kritischen Stromstärken der Korngrenzen verbessert und ihren Normalzustandswiderstand verringert.
  • Da es die kritischen Stromdichten der Korngrenzen und nicht die kritischen Stromdichten der Körner sind, welche die kritische Stromdichte des polykristallinen Supraleiters beschränken, hat der abträgliche Effekt der Dotierung auf die supraleitenden Eigenschaften der supraleitenden Körner keine negative Auswirkung auf die kritische Stromdichte der polykristallinen Supraleiter, vorausgesetzt, dass die Dotierung so erfolgt, dass die kritische Stromdichte der Körner noch über der kritischen Stromdichte der Korngrenzen liegt.
  • Es ist bekannt, dass sich die supraleitenden Eigenschaften von Hoch-Tc-Supraleitern, zum Beispiel ihre kritischen Temperaturen oder ihre kritischen Stromdichten, durch Tempern bei erhöhten Temperaturen in genau definierten Medien, wie Sauerstoff oder Luft, verbessern lassen, um den Sauerstoffgehalt und die Sauerstoffverteilung im Supraleiter einzustellen. Eine bevorzugte Weise, die günstigen Wirkungen der Dotierung auszunutzen, besteht darin, die Sauerstoffkonzentration der Supraleiter einzustellen, indem geeignete Temperverfahren für jede Dotandenkonzentration gewählt werden. Um beispielsweise den besten Nutzen aus der Verbesserung der kritischen Stromdichte der Ca-Dotierung von Y1Ba2Cu3O7-δ–Filmen um 30% zu ziehen, können diese Filme nach der Fertigung durch einen zusätzlichen Aus Temperungsschritt bei 1 bar O2 bei einer Temperatur von 420°C 20 Minuten lang getempert werden.
  • Geleitet durch das neue Verständnis und die neue Sichtweise wurde eine aus Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ-Filmen bestehende Reihe von Proben hergestellt. Bei diesen Filmen wurde mittels sogenanntem Bikristallverfahren unter Verwendung von gepulster Laserabscheidung, wie in Appl. Phys. Lett. Bd. 73, 1998, S. 265–267, beschrieben, eine genau definierte Korngrenze mit um 24° [001] geneigter Fehlorientierung eingebettet. Bei den Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ-Filmen wird die Ca-Substitution als Dotierungsmittel zur Erhöhung der Trägerkonzentration des gut bekannten YBa2Cu3O7-δ-Supraleiters in das so genannte „operdoped Regime" verwendet. Dadurch wurden die Abscheidungs- und Temperverfahren sorgfältig für das Wachstum der Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ–Filme optimiert. Diese Filme wurden in einer ölfreien Ultrahochvakuumanlage unter Verwendung von Sauerstoffgas mit einer Reinheit von 99.999% und einem Druck von 0,25 mbar, Zielwerkstoffen mit einer Reinheit von 99.999%, innerhalb von 2°C stabilisierten Heizungstemperaturen von 760°C, Laserimpulsen einer Energiedichte von 2,2 J/cm2 bei 248 nm und eines Abkühlverfahren bei 0,4 bar Sauerstoff einschließlich eines Temperungsschritts von 12 Minuten bei 400° gezüchtet. Die Parameter wurden auf diese Weise optimiert um sicherzustellen, dass die gemessenen kritischen Stromdichten nicht durch Artefakte beeinflusst werden, sondern stattdessen die maximal für die Korngrenzen erreichbaren Werte der kritischen Stromdichten aufweisen.
  • Die auf diese Weise gemessenen kritischen Stromdichten waren bedeutend höher als die oben erwähnten, von Ivanov, Sung oder Dong berichteten Werte, welche somit nicht die Stromdichte zeigten, die von den Korngrenzen übertragen werden kann.
  • Nach dem Züchten und Tempern wurden die Filme durch übliche photolithographische Mittel derartig bemustert, dass die kritische Stromdichte der Korngrenzen durch Transportmessungen gemessen werden konnte. In der Figur sind die kritischen Stromdichten dieser Proben als Funktion der Ca-Konzentration dargestellt. Wie deutlich zu sehen ist, wurde für den untersuchten Wertebereich von Dotierungskonzentrationen die kritische Stromdichte der Proben stark durch die Zugabe von Kalzium erhöht. Tatsächlich lagen die mit diesem Verfahren erreichten Werte bei einer Temperatur von 4,2 K bei 2.300.000 A/cm2 und überschritten somit die im Experiment gemessenen Stromdichten der undotierten Proben von 300.000 A/cm2 bei einer Temperatur von 4,2 K um mehr als den Faktor Fünf. Ferner sind die kritischen Stromdichten der dotierten Proben weit höher als der beste in der Literatur gefundene Wert für 24°-Grenzen in YBa2Cu3O7-δ–Filmen, nämlich 850.000 A/cm2 bei einer Temperatur von 4,2 K (Gross and Mayer, Physica C, Bd. 180, 1991, S. 235–242).
  • Somit verbessert der technisch ziemlich einfache und kostengünstige Zusatz von Ca zu polykristallinen Ba2Cu3O7-δ-Supraleitern definitiv die kritische Stromdichte in derartigen Supraleitern in beträchtlichem Maße.
  • Außerdem wurde nachgewiesen, dass das Hinzufügen von Ca zu polykristallinen YBa2Cu3O7-Supraleitern die Sensitivität der kritischen Stromdichten der Korngrenzen gegenüber magnetischen Feldern vermindert, wahrscheinlich durch Stärken der elektronischen Kopplung über die Korngrenzen hinweg. Deshalb kann ein derartiger Supraleiter signifikante Supraströme sogar in großen magnetischen Feldern führen, was große Vorteile für die Anwendung derartiger Werkstoffe zur Herstellung von Drähten oder Magneten bietet.
  • Auch haben Messungen einen weiteren Vorteil gezeigt. Es wurde festgestellt, dass das Ca-Dotieren polykristalliner YBa2Cu3O7-δ-Supraleiter der spezifische Widerstand des Supraleiters im Normalzustand von Werten von 10–8 Ωcm2 für undotiertes YBa2Cu3O7-δ auf 4 × 10–10 Ωcm2 für Y1-xBa2Cu3O7-δ-Folien vermindert, wobei x = 0.3 ist. Der spezifische Widerstand im Normalzustand ist der spezifische Widerstand, den der Supraleiter aufweist, wenn er mit elektrischen Strömen vorbelastet wird, die größer als sein kritischer Strom ist. Wie die Messungen ergeben haben, kann Dotieren somit verwendet werden, um den Normalzustandswiderstand von Hoch-Tc-Supraleitern einzustellen. Dies bietet beträchtliche Vorteile für den Einsatz derartiger Werkstoffe in Anwendungen, bei denen der Normalzustandswiderstand eine Rolle spielt, z. B. die Leistung der Anwendung beeinflusst. Beispiele für derartige Anwendungen sind Drähte und Bänder oder Kurzschlussstrombegrenzer, die, wenn in den normalen Zustand geschaltet, einen elektrischen Strom möglichst wirksam unterdrücken müssen.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung eines polykristallinen Hoch-Tc-YBa2Cu3O7-δ-Supraleiters von hoher kritischer Stromdichte, dadurch gekennzeichnet, dass • der Supraleiter durch chemische Substitution von mehr als 20% und bis zu 90% der Y-Kationen in der Stöchiometrie des Supraleiters durch ein aus Ca bestehendes Dotierungsmittel überdotiert wird, • dass das Dotieren durch Mischen von Stoffen entsprechend der gewünschten Stöchiometrie erfolgt und • dass diese gemischten Stoffe einschließlich des Dotierungsmittels gesintert werden.
  2. Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdotieren durch Ersetzen von mehr als 20% bis zu etwa 50%, vorzugsweise etwa 30% der Kationen erfolgt.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters nach Ansprüchen 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Überdotieren durch Ersetzen von mehr als 20% bis zu einem ausreichenden Prozentsatz der Kationen erfolgt, um eine mobile Ladungsträgerkonzentration von bis zu 300% der Ladungsträgerkonzentration des undotierten Supraleiters zu schaffen.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Supraleiter im Anschluss an das Dotieren in einem Temperungsschritt in Sauerstoff getempert wird.
  5. Polykristalliner Hoch-Tc-YBa2Cu3O7-δ-Supraleiter, der eine große kritische Stromdichte aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 20% bis zu 90%, vorzugsweise bis zu etwa 50%, der Y-Kationen des Supraleiters chemisch durch ein Dotierungsmaterial aus Ca ersetzt wird.
  6. Supraleiter nach Anspruch 6, dotiert mit etwa 30% Ca.
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