EP1027737A1 - Supraconductor structure with a glass substrate and a high temperature supraconductor deposited thereon in addition to a method for producing said structure - Google Patents

Supraconductor structure with a glass substrate and a high temperature supraconductor deposited thereon in addition to a method for producing said structure

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EP1027737A1
EP1027737A1 EP98961034A EP98961034A EP1027737A1 EP 1027737 A1 EP1027737 A1 EP 1027737A1 EP 98961034 A EP98961034 A EP 98961034A EP 98961034 A EP98961034 A EP 98961034A EP 1027737 A1 EP1027737 A1 EP 1027737A1
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EP
European Patent Office
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superconductor
structure according
glass
substrate
superconductor structure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98961034A
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German (de)
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Inventor
Rainer Nies
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Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/30—Devices switchable between superconducting and normal states
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/01—Manufacture or treatment
    • H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0296—Processes for depositing or forming superconductor layers
    • H10N60/0576—Processes for depositing or forming superconductor layers characterised by the substrate

Definitions

  • the invention relates to a superconductor structure with a substrate, at least one buffer layer deposited on the substrate and a layer deposited on the buffer layer made of a metal-oxide superconductor material with a high transition temperature, the substrate consisting of a glass material which has a maximum temperature during manufacture the buffer layer and the superconductor layer are sufficiently temperature-resistant.
  • the invention further relates to a method for producing a corresponding superconductor structure.
  • Such a structure and a corresponding manufacturing process can be found in "Physica C", Vol. 261, 1996, pages 355 to 360.
  • Jump temperatures T of over 77 K are known, which are therefore also referred to as high-T r superconductor materials or HTS materials and in particular allow an LN 2 cooling technology.
  • Such metal oxide compounds include, in particular, cuprates of special material systems such as, for example, the types Y-Ba-Cu-0 or Bi-Sr-Ca-Cu-O, where the Bi component can be partially substituted by Pb.
  • Several superconducting high-T c phases can occur within individual material systems, which differ in the number of copper-oxygen network planes or layers within the crystalline unit cell and which have different transition temperatures.
  • HTS materials are attempted to be deposited on different substrates for different applications. the, whereby in general the phase-pure superconductor material is sought.
  • metallic substrates are particularly provided for conductor applications.
  • DE 195 20 205 ⁇ generally shows the use of substrates made of glass material as carriers for conductor tracks made of HTS material with current limiting devices.
  • a buffer layer suitable for this purpose on the surface of the substrate to be coated with the HTS material.
  • the object of the present invention is therefore to design the superconductor structure with the features mentioned at the outset and the method for its production in such a way that comparatively higher critical current densities can be obtained.
  • the glass material of the superconductor structure according to the invention should have a coefficient of thermal expansion which is greater than 6 10 ⁇ 6 K "1 , and a transformation temperature of over 550 ° C.
  • the invention is based on the knowledge that the (linear) thermal expansion coefficient of the glass material to be regarded as "soft glass” together with the transformation temperature, which is important with regard to the maximum temperature required for the deposition or formation of the superconducting material, the decisive factor with regard to a high critical current density is J. C. If the glass material is selected with the claimed values of the expansion coefficient and the transformation temperature, then crack formation in the HTS material, as is known in the known superconductor structure, can advantageously be carried out observed according to the cited reference "Physica C", at least largely avoided. Because the claimed value of the expansion coefficient is that of the HTS material, which is of the order of magnitude
  • 10 10 "6 K " 1 lies, at least largely adapted.
  • a glass material with an expansion coefficient of over 7 10 ⁇ 6 K _1 can therefore be regarded as particularly advantageous.
  • the measuring range for the mentioned values of the expansion coefficients usually extends from 20 ° C to 300 ° C.
  • Glazers suitable as substrate material are relatively inexpensive, so that they can be used in particular for large-area substrates with a coatable area of at least 10 cm 2 , preferably over 100 cm 2 , as are to be provided in particular for current limiting devices. In such facilities, a total area of HTS material of more than 2 m 2 is required for a power to be limited of, for example, about 10 MVA.
  • Special aluminosilicate glasses can advantageously be selected as the glass material, since they can best meet the required combination of glass properties.
  • a glass material preferably has about 50 to 70% by weight of SiO 2 and about 10 to 30% by weight of Al? 0 3 , the values mentioned being able to deviate by ⁇ 5%.
  • the glass material used advantageously has cerium, in particular in the form of a cerium oxide additive. With such an addition, the transformation temperature of the glass material can be increased to a certain extent.
  • At least one deposition process for the material of the buffer layer and / or the superconductor layer is advantageously chosen for the production of a corresponding structure, in which the maximum temperature at the substrate is at most 100 K higher, preferably at most 50 K higher than the transformation temperature of the glass material. In this way, dimensional stability, in particular of large-area substrates, can advantageously be ensured.
  • the superconductor structure according to the invention can be provided particularly advantageously for devices in which large-area substrate surfaces of preferably at least 10 cm 2 , in particular over 100 cm 2, serve as the substrate for the HTS material.
  • a corresponding device is, for example, a short-circuit current limiter device with a planar conductor configuration, the basic embodiment of which is generally known (cf., for example, the aforementioned DE 195 20 205 A or EP 0 523 374 A).
  • Current limiter devices of this type in particular require substrate surfaces of up to over 2000 cm 2 .
  • the use of special glasses as large-area substrates enables then light a relatively inexpensive manufacture of the corresponding superconductor structure.
  • a section of a cross section through a conductor structure of such a short-circuit current limiter device is shown in the figure.
  • the structure generally designated 2
  • a layer 5 made of an HTS material is deposited on the buffer layer, which can be structured if necessary.
  • the HTS layer 5 can be combined with at least one further layer such as e.g. a protective layer or a layer 6 serving as a shunt resistor.
  • a shunt resistance layer is particularly advantageous for current limiter applications.
  • a plate with a thickness di of a few millimeters and with the required area made of a special flat glass is used, which is preferably drawn from the melt and, if appropriate, is then thermally leveled. In thermal leveling, small waves and other unevenness are smoothed out by heating the surface. The fused surface then has a sufficiently low micro-roughness for the subsequent coating processes.
  • the roughness determined by the maximum roughness depth R t should advantageously be less than 50 nm, preferably less than 20 nm, based on a measuring path of 500 ⁇ .
  • a glass material should be selected for the substrate which, on the one hand, has a sufficiently high transformation temperature of at least 550 ° C., preferably of at least 580 ° C., with reference to the maximum temperature (at the substrate) that occurs in the subsequent deposition processes.
  • the transformation temperature should only be at most 100 ° C below this maximum temperature of the process.
  • the temperature of the deposition process lies between the transformation temperature and the softening temperature of the glass material.
  • the glass material should have a linear coefficient of thermal expansion in a usual temperature range between 20 ° and 300 ° C, which is greater than 6 10 ⁇ 6 K "1 and in particular is above 7 10 " 6 K _1 .
  • aluminum silicate glasses which in particular contain about 50 to 70% by weight SiO 2 and 10 to 30% by weight A1 2 0 3 in addition to other components.
  • a suitable aluminum silicate glass is a glass from the company "Deutsche Spezialglas AG",
  • This glass which belongs to the category of safety glass and which, for example, and space travel, which is used in the lighting and window industry as well as for glasses and watch glasses as well as for substrates for photomasks, has a thermal expansion coefficient of 8.9 10 "6 K _1 at a softening temperature of 870 ° C and a transformation temperature of 607 ° C on. It was recognized that this glass material can serve particularly advantageously as a large-area substrate material for HTS layers, in particular for current limiting devices.
  • glass materials known as flat glass which are known per se, are also suitable as starting materials which, although they have the required coefficient of thermal expansion, but whose transformation temperature is too low, by adding cerium in the form of CeO 2 between 0.5 to 40% by weight , in particular between 1 and 30% by weight of the known material such as, for example, an aluminum silicate, the transformation temperature can then be raised to the required value.
  • the at least one buffer layer must consist of a material that ensures such growth.
  • a layer 4 with a texture adapted to the crystalline dimensions of the HTS material is therefore particularly suitable.
  • Biaxially textured, yttrium-stabilized zirconium oxide (abbreviation: "YSZ”) is advantageous.
  • buffer layer materials such as Ce0 2 , YSZ + Ce0 2 (as a double layer), Pr 6 0n, MgO, YSZ + tin-doped ln 2 0 3 (as a double layer), SrT ⁇ 0 3 or La ⁇ - x Ca x Mn0 3.
  • IBAD process .Ion Beam-assisted deposition methods
  • the layer thickness d 2 of the textured buffer layer 4 thus produced generally being between 0.05 and 2 ⁇ m.
  • the HTS material is then generally coated on the buffer layer 4 with the aid of known deposition processes while heating the substrate to a thickness d 3 Applied micrometers.
  • the minimum thickness of d 3 is expediently at least 0.2 ⁇ m, in particular at least 0.5 ⁇ m.
  • maximum thicknesses of d 3 of 5 ⁇ m, preferably of at most 3 ⁇ m, are sufficient for this application.
  • a method is advantageously selected for the deposition of the HTS material which requires a maximum temperature for the deposition and for the formation of the HTS material which is at most 100 ° higher, preferably at most 50 ° C higher than the required transformation temperature of the selected one Glass material.
  • the deposition or formation temperature should be at least 100 ° C lower than the softening temperature of the glass material.
  • the latter method can advantageously be carried out at relatively low substrate temperatures of about 650 ° C.
  • CVD (Chemical Vapor Deposition) processes, in particular using metal-organic starting materials, are also suitable.
  • TlBa 2 Ca 2 Cu 3 0 come as HTS materials 9 + x , HgBa 2 CaCu 2 0 6 + x , Bi 2 Sr 2 CaCu 2 0 8 - x or (Bi, Pb) 2 Cr 2 Ca 2 Cu 3 0 ⁇ 1 _ x in question.
  • a glass substrate 3 made of the known aluminosilicate glass with the product designation “SG-11” with a thickness di of approximately 2 mm and an extension of its surface of 10 10 cm 2 selected.
  • thermal co-evaporation of the components of the material with the supply of oxygen at a substrate temperature of 620 ° to 650 ° C. was provided by means of a known coating apparatus.
  • the HTS layer 5 was then covered with a 0.5 mm thick Au shunt resistance layer 6.
  • the HTS layer of structure 2 then had a critical current density J c (in the zero field, at 77 K, with 0.1 ⁇ V / cm as a characteristic of the critical current I c ) of over 5 10 5 A / cm 2 .
  • the superconductor material should only be on one side of the substrate.
  • coating on both sides is also possible (see e.g.
  • EP 0 731 986 B1 Such an embodiment is particularly advantageous from the point of view of minimizing mechanical stresses in the substrate.

Abstract

The supraconductor structure (2) comprises a substrate (3) made of a temperature resistant glass material, a buffer layer (4) deposited on said substrate, and a layer (5) deposited thereon which is made of a metal oxidic high-Tc-supraconductor-material. A glass material should be provided which has a thermal coefficient of expansion greater than 6 times 10-6 K-1 and a transformation temperature greater than 550 °C. In order to produce the structure, at least one depositing method is selected in which the maximum temperature is no more than 100 K higher than the transformation temperature of the glass material.

Description

Beschreibung description
SUPRALEITERAUFBAU MIT GLASSUBSTRAT UND DARAUF ABGESCHIEDENEM HOCHTEMPERATUR- SUPRALEITER SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DES AUFBAUSSUPER LADDER STRUCTURE WITH GLASS SUBSTRATE AND A HIGH-TEMPERATURE SUPRAL LADDER DETECTED THEREOF AND METHOD FOR PRODUCING THE STRUCTURE
Die Erfindung bezieht sich auf einen Supraleiteraufbau mit einem Substrat, wenigstens einer auf dem Substrat abgeschiedenen Pufferschicht und einer auf der Pufferschicht abge- schiedenen Schicht aus einem metalloxidischen Supraleitermaterial mit hoher Sprungtemperatur, wobei das Substrat aus einem Glasmaterial besteht, das bezüglich der Maximaltemperatur bei der Herstellung der Pufferschicht und der Supraleiterschicht hinreichend temperaturbeständig ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Supraleiteraufbaus. Ein solcher Aufbau und ein entsprechendes Herstellungsverfahren gehen aus „Physica C", Vol . 261 , 1996, Sei ten 355 bis 360 hervor.The invention relates to a superconductor structure with a substrate, at least one buffer layer deposited on the substrate and a layer deposited on the buffer layer made of a metal-oxide superconductor material with a high transition temperature, the substrate consisting of a glass material which has a maximum temperature during manufacture the buffer layer and the superconductor layer are sufficiently temperature-resistant. The invention further relates to a method for producing a corresponding superconductor structure. Such a structure and a corresponding manufacturing process can be found in "Physica C", Vol. 261, 1996, pages 355 to 360.
Es sind supraleitende Metalloxidverbindungen mit hohenThey are superconducting metal oxide compounds with high
Sprungtemperaturen T von über 77 K bekannt, die deshalb auch als Hoch-Tr-Supraleitermaterialien oder HTS-Materialien bezeichnet werden und insbesondere eine LN2-Kühltechnik erlauben. Unter solche Metalloxidverbindungen fallen insbesondere Cuprate von speziellen StoffSystemen wie z.B. der Typen Y-Ba- Cu-0 oder Bi-Sr-Ca-Cu-O, wobei die Bi-Komponente teilweise durch Pb substituiert sein kann. Innerhalb einzelner StoffSysteme können mehrere supraleitende Hoch-Tc-Phasen auftreten, die sich durch die Anzahl der Kupfer-Sauerstoff-Netzebenen bzw. -Schichten innerhalb der kristallinen Einheitszelle unterscheiden und die verschiedene Sprungtemperaturen aufweisen.Jump temperatures T of over 77 K are known, which are therefore also referred to as high-T r superconductor materials or HTS materials and in particular allow an LN 2 cooling technology. Such metal oxide compounds include, in particular, cuprates of special material systems such as, for example, the types Y-Ba-Cu-0 or Bi-Sr-Ca-Cu-O, where the Bi component can be partially substituted by Pb. Several superconducting high-T c phases can occur within individual material systems, which differ in the number of copper-oxygen network planes or layers within the crystalline unit cell and which have different transition temperatures.
Diese bekannten HTS-Materialien versucht man, auf verschiede- nen Substraten für verschiedene Anwendunσszwecke abzuschei- den, wobei im allgemeinen nach möglichst phasenreinem Supra- leitermaterial getrachtet wird. So werden z.B. metallische Substrate insbesondere für Leiteranwendungen vorgesehen. Darüber hinaus geht aus der DE 195 20 205 Ä generell die Verwen- düng von Substraten aus Glasmaterial als Trager für Leiterbahnen aus HTS-Material m Strombegrenzereinrichtungen hervor. Um ein texturiertes Wachstum des HTS-Mateπals zu ermöglichen, ist es ferner bekannt, eine hierfür geeignete Pufferschicht auf der mit dem HTS-Material zu beschichtenden Ober- flache des Substrates aufzubringen.These known HTS materials are attempted to be deposited on different substrates for different applications. the, whereby in general the phase-pure superconductor material is sought. For example, metallic substrates are particularly provided for conductor applications. In addition, DE 195 20 205 Ä generally shows the use of substrates made of glass material as carriers for conductor tracks made of HTS material with current limiting devices. In order to enable textured growth of the HTS material, it is also known to apply a buffer layer suitable for this purpose on the surface of the substrate to be coated with the HTS material.
Aus der eingangs genannten Literaturstelle aus „Physica C" ist die Herstellung eines biaxial orientierten Dunnfilms aus dem HTS-Material YBa2Cu3θ7-χ auf verschiedenen Glassubstraten zu entnehmen. Für die dort verwendeten Glassubstrate wurden Materialien mit Ausdehnungskoeffizienten α von höchstens 4,6 10"° °C"1 verwendet. Es handelt sich hierbei um ein sogenanntes „Hartglas", da man im allgemeinen Glaser mit α-Werten unter 6 10"6/K als solche bezeichnet, wahrend Glaser mit daruberliegendem α-Wert als „Weichglaser" bezeichnet werdenThe production of a biaxially oriented thin film from the HTS material YBa 2 Cu 3 θ7-χ on various glass substrates can be found in the literature reference mentioned at the beginning of "Physica C". Materials with expansion coefficients α of at most 4.6 were used for the glass substrates used there 10 " ° C " 1 is used. This is a so-called "hard glass", since in general glasses with α values below 6 10 "6 / K are referred to as such, while glasses with an overlying α value are called" soft glasses "are referred to
(vgl. H.G.Pfaender:"Schott-Glaslexιkon", 1984, Seite 30). Die Substrate des bekannten Aufbaus hatten außerdem eine sehr kleine zu beschichtende Oberflache, die mit orientiertem, Y- stabilisiertem Zr02 abgedeckt war. Es zeigt sich jedoch, daß mit dem bekannten Aufbau kritische Stromdichten Jc nur m der Größenordnung von 104 A/cm2 (im Nullfeld) zu erreichen sind. Derartige Stromdichten werden für viele Anwendungsfalle als zu gering angesehen.(cf. HGPfaender: "Schott-Glaslexιkon", 1984, page 30). The substrates of the known structure also had a very small surface to be coated, which was covered with oriented, Y-stabilized Zr0 2 . It turns out, however, that with the known structure critical current densities J c can only be achieved in the order of 10 4 A / cm 2 (in the zero field). Such current densities are considered too low for many applications.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, den Supra- leiteraufbau mit den eingangs genannten Merkmalen und das Verfahren zu dessen Herstellung so auszugestalten, daß vergleichsweise höhere kritische Stromdichten zu erhalten sind. Dabei soll eine technische Fertigung unter Verwendung von kommerziell vertriebenen, großflächigen und kosteng nstigen Glasern ermöglicht sein.The object of the present invention is therefore to design the superconductor structure with the features mentioned at the outset and the method for its production in such a way that comparatively higher critical current densities can be obtained. Technical production using commercially available, large-area and inexpensive glasses.
Zur Losung dieser Aufgabe soll erfindungsgemaß das Glasmate- rial des Supraleiteraufbaus einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, der großer als 6 10~6 K"1 ist, und eine Transformationstemperatur von über 550°C besitzen.To solve this problem, the glass material of the superconductor structure according to the invention should have a coefficient of thermal expansion which is greater than 6 10 ~ 6 K "1 , and a transformation temperature of over 550 ° C.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß der (lineare) thermische Ausdehnungskoeffizient des als „Weich- glas" anzusehenden Glasmaterials zusammen m Kombination mit der Transformationstemperatur, die im Hinblick auf die bei der Abscheidung bzw. Ausbildung des Supraleitermateπals erforderliche Maximaltemperatur von Bedeutung ist, die ent- scheidende Große im Hinblick auf eine hohe kritische Stromdichte Jc ist. Wird eine Auswahl des Glasmateπals mit den beanspruchten Werten des Ausdehnungskoeffizienten und der Transformationstemperatur vorgenommen, dann lassen sich vorteilhaft Rißbildungen im HTS-Material, wie sie bei dem be- kannten Supraleiteraufbau gemäß der genannten Literaturstelle „Physica C" beobachtet werden, zumindest weitgehend vermeiden. Denn der beanspruchte Wert des Ausdehnungskoeffizienten ist dem des HTS-Mateπals, der in der Größenordnung vonThe invention is based on the knowledge that the (linear) thermal expansion coefficient of the glass material to be regarded as "soft glass" together with the transformation temperature, which is important with regard to the maximum temperature required for the deposition or formation of the superconducting material, the decisive factor with regard to a high critical current density is J. C. If the glass material is selected with the claimed values of the expansion coefficient and the transformation temperature, then crack formation in the HTS material, as is known in the known superconductor structure, can advantageously be carried out observed according to the cited reference "Physica C", at least largely avoided. Because the claimed value of the expansion coefficient is that of the HTS material, which is of the order of magnitude
10 10"6 K"1 liegt, zumindest weitgehend angepaßt. Ein Glasma- teπal mit einem Ausdehnungskoeffizienten von über 7 10~6 K_1 ist deshalb als besonders vorteilhaft anzusehen. Der Meßbereich für die genannten Werte der Ausdehnungskoeffizienten erstreckt sich dabei üblicherweise von 20°C bis 300°C.10 10 "6 K " 1 lies, at least largely adapted. A glass material with an expansion coefficient of over 7 10 ~ 6 K _1 can therefore be regarded as particularly advantageous. The measuring range for the mentioned values of the expansion coefficients usually extends from 20 ° C to 300 ° C.
Überraschenderweise ist festzustellen, daß für Anwendungen auf anderen Fachgebieten wie z.B. auf dem Gebiet der Sicherheitsgläser vorgesehene kommerzielle Glaser mit hinreichend großer Flache erhältlich sind, die trotz einer ausreichend hohen Transformationstemperatur von über 550°C, vorzugsweise von mindestens 580°C den geforderten hohen Ausdehnungskoeffi- zienten aufweisen. Denn im allgemeinen besitzen kommerzielle Glaser mit hohen Ausdehnungskoeffizienten materialbedmgt gerade nicht die geforderte Temperaturfestigkeit bei hohen Temperaturen, wie sie für die Herstellung von HTS-Materialien erforderlich sind. Diese Probleme sind beispielsweise bei bekannten kommerziellen Natron-Kalk-Glasern gegeben, da deren Transformationstemperaturen im allgemeinen unter 550°C liegen.Surprisingly, it can be found that commercial glasses with a sufficiently large surface area are available for applications in other specialist areas, such as, for example, in the area of safety glasses, which despite a sufficiently high transformation temperature of over 550 ° C., preferably at least 580 ° C., meet the required high expansion coefficient. have clients. In general, commercial glasses with high expansion coefficients do not have the required temperature resistance at high temperatures as required for the production of HTS materials. These problems exist, for example, with known commercial soda-lime glasses, since their transformation temperatures are generally below 550 ° C.
Als Substratmaterial geeignete, erfmdungsgemaße Glaser sind verhältnismäßig preisgünstig, so daß sie insbesondere für großflächige Substrate mit einer beschichtbaren Flache von mindestens 10 cm2, vorzugsweise über 100 cm2, wie sie insbesondere für Strombegrenzereinrichtungen vorzusehen sind, ver- wendet werden können. Bei solchen Einrichtungen wird namlich für eine zu begrenzende Leistung von beispielsweise etwa 10 MVA eine Gesamtflache an HTS-Material von über 2 m2 benotigt.Glazers suitable as substrate material are relatively inexpensive, so that they can be used in particular for large-area substrates with a coatable area of at least 10 cm 2 , preferably over 100 cm 2 , as are to be provided in particular for current limiting devices. In such facilities, a total area of HTS material of more than 2 m 2 is required for a power to be limited of, for example, about 10 MVA.
Im Hinblick auf ein kostengünstiges, großflächiges Glasmaterial wird vorteilhaft ein insbesondere mittels eines Ziehverfahrens hergestelltes Flachglas vorgesehen.With regard to an inexpensive, large-area glass material, a flat glass, in particular produced by means of a drawing process, is advantageously provided.
Wenn ein thermisch geglättetes Flachglas eingesetzt wird, dann sind die Voraussetzungen für die Abscheidung einer hochwertigen, die Ausbildung einer Supraleiterschicht mit hoher kritischer Stromdichte begünstigenden Pufferschicht besonders gut.If a thermally smoothed flat glass is used, then the conditions for the deposition of a high-quality buffer layer which favors the formation of a superconductor layer with a high critical current density are particularly good.
Vorteilhaft können spezielle Aluminosilikatglaser als Glasmaterial ausgewählt werden, da sie die geforderte Kombination der Glaseigenschaften am ehesten erfüllen können. Ein solches Glasmaterial weist vorzugsweise etwa 50 bis 70 Gew.-% an Sι02 und etwa 10 bis 30 Gew.-ts an Al?03 auf, wobei die genannten Werte um ± 5 % abweichen können. Ferner weist das verwendete Glasmaterial vorteilhaft Cer, insbesondere Form von einem Ceroxid-Zusatz auf. Mit einem solchen Zusatz laßt sich namlich die Transformationstempera- tur des Glasmateπals m gewissem Umfang erhohen.Special aluminosilicate glasses can advantageously be selected as the glass material, since they can best meet the required combination of glass properties. Such a glass material preferably has about 50 to 70% by weight of SiO 2 and about 10 to 30% by weight of Al? 0 3 , the values mentioned being able to deviate by ± 5%. Furthermore, the glass material used advantageously has cerium, in particular in the form of a cerium oxide additive. With such an addition, the transformation temperature of the glass material can be increased to a certain extent.
Vorteilhaft wird für die Herstellung eines entsprechenden Aufbaus wenigstens ein Abscheideverfahren für das Material der Pufferschicht und/oder der Supraleiterschicht gewählt, bei welchem die maximale Temperatur am Substrat um höchstens 100 K hoher, vorzugsweise um höchstens 50 K hoher liegt als die Transformationstemperatur des Glasmaterials . Auf diese Weise laßt sich vorteilhaft eine Formbeständigkeit, insbesondere von großflächigen Substraten, gewährleisten.At least one deposition process for the material of the buffer layer and / or the superconductor layer is advantageously chosen for the production of a corresponding structure, in which the maximum temperature at the substrate is at most 100 K higher, preferably at most 50 K higher than the transformation temperature of the glass material. In this way, dimensional stability, in particular of large-area substrates, can advantageously be ensured.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfmdungsgemaßen Aufbaus sowie des Verfahrens zu dessen Herstellung gehen aus den jeweils abhangigen Ansprüchen hervor.Further advantageous refinements of the construction according to the invention and of the method for its production are evident from the respective dependent claims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung noch weiter erläutert. Dabei zeigt deren Figur schematisch einen Querschnitt durch einen erfmdungsgemaßen Supraleiteraufbau.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. The figure schematically shows a cross section through a superconductor structure according to the invention.
Der erfmdungsgemaße Supraleiteraufbau kann dabei besonders vorteilhaft für Einrichtungen vorgesehen werden, bei denen großflächige Substratoberflachen von vorzugsweise mindestens 10 cm2, insbesondere über 100 cm2 als Substrat für das HTS- Material dienen. Eine entsprechende Einrichtung ist z.B. eine Kurzschlußstrombegrenzeremrichtung mit planarer Leiterkonfi- guration, deren prinzipielle Ausführungsform allgemein bekannt ist (vgl. z.B. die genannte DE 195 20 205 A oder die EP 0 523 374 A) . Derartige Strombegrenzereinrichtungen erfordern namlich Substratoberflachen von bis über 2000 cm2. Die Verwendung spezieller Glaser als großflächige Substrate ermog- licht dann eine verhältnismäßig kostengünstige Herstellung des entsprechenden Supraleiteraufbaus .The superconductor structure according to the invention can be provided particularly advantageously for devices in which large-area substrate surfaces of preferably at least 10 cm 2 , in particular over 100 cm 2, serve as the substrate for the HTS material. A corresponding device is, for example, a short-circuit current limiter device with a planar conductor configuration, the basic embodiment of which is generally known (cf., for example, the aforementioned DE 195 20 205 A or EP 0 523 374 A). Current limiter devices of this type in particular require substrate surfaces of up to over 2000 cm 2 . The use of special glasses as large-area substrates enables then light a relatively inexpensive manufacture of the corresponding superconductor structure.
Ein Ausschnitt aus einem Querschnitt durch einen Leiteraufbau einer solchen Kurzschlußstrombegrenzereinrichtung geht aus der Figur hervor. Der allgemein mit 2 bezeichnete Aufbau umfaßt dabei ein Substrat 3 und mindestens eine darauf aufgebrachte Pufferschicht 4. Auf die Pufferschicht ist eine Schicht 5 aus einem HTS-Material abgeschieden, die gegebenen- falls strukturiert sein kann. Die HTS-Schicht 5 kann mit mindestens einer weiteren Schicht wie z.B. einer Schutzschicht oder einer als Shuntwiderstand dienenden Schicht 6 abgedeckt sein. Eine Shuntwiderstandsschicht ist besonders für Strombegrenzeranwendungen vorteilhaft.A section of a cross section through a conductor structure of such a short-circuit current limiter device is shown in the figure. The structure, generally designated 2, comprises a substrate 3 and at least one buffer layer 4 applied thereon. A layer 5 made of an HTS material is deposited on the buffer layer, which can be structured if necessary. The HTS layer 5 can be combined with at least one further layer such as e.g. a protective layer or a layer 6 serving as a shunt resistor. A shunt resistance layer is particularly advantageous for current limiter applications.
Für das Substrat wird eine Platte mit einer Dicke di von einigen Millimetern und mit der geforderten Flache aus einem speziellen Flachglas verwendet, das vorzugsweise aus der Schmelze gezogen und gegebenenfalls anschließend thermisch planiert ist. Bei dem thermischen Planieren werden mittels eines Erhitzens der Oberflache kleine Wellen und andere Unebenheiten geglättet. Die verschmolzene Oberflache weist dann eine für die nachfolgenden Beschichtungsvorgange hinreichend geringe Mikrorauhigkeit auf. Die durch die maximale Rauhtiefe Rt festgelegte Rauhtiefe sollte vorteilhaft unter 50 nm, vorzugsweise unter 20 nm, bezogen auf eine Meßstrecke von 500 μ , liegen. Unter der Große R.- wird dabei innerhalb der vorbestimmten Strecke der Abstand verstanden, der zwischen einer oberen, das Oberflachenprofll an seiner höchsten Profi- lerhebung berührenden Begrenzungslmie und einer dazu parallelen unteren, das Oberflachenprofll an seinem tiefsten Pro- filtal berührenden Begrenzungslmie ausgebildet ist (vgl. auch Entwurf 1978 von DIN 4762) . Eine größere Welligkeit der Oberflache im Millimetermaßstab stört im allgemeinen nicht. Erfmdungsgemäß soll für das Substrat ein Glasmaterial ausgewählt sein, das zum einem bei einer Bezug auf die bei den nachfolgenden Abscheideprozessen auftretenden Maximaltempera- tur (am Substrat) hinreichend hohe Transformationstemperatur von mindestens 550°C, vorzugsweise von mindestens 580°C besitzt. Die Transformationstemperatur sollte dabei nur höchstens 100°C unterhalb dieser Maximaltemperatur des Prozesses liegen. Die Temperatur des Abscheideprozesses liegt dabei zwischen der Transformationstemperatur und der Erweichungs- temperatur des Glasmaterials. Dabei ist es vorteilhaft, eine Abscheidetemperatur zu wählen, die um wenigstens 100°C unterhalb der Erweichungstemperatur liegt. Zum anderen soll das Glasmaterial einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten in einem üblichen Temperaturbereich zwischen 20° und 300°C aufweisen, der großer als 6 10~6 K"1 ist und insbesondere über 7 10"6 K _1 liegt. Diese Anforderungen erfüllen überraschenderweise Alummosilikatglaser, die insbesondere zu etwa 50 bis 70 Gew.-% Sι02 und 10 bis 30 Gew.-% A1203 neben weiteren Komponenten aufweisen. Ein geeignetes Alummosili- katglas ist ein Glas der Firma „Deutsche Spezialglas AG",For the substrate, a plate with a thickness di of a few millimeters and with the required area made of a special flat glass is used, which is preferably drawn from the melt and, if appropriate, is then thermally leveled. In thermal leveling, small waves and other unevenness are smoothed out by heating the surface. The fused surface then has a sufficiently low micro-roughness for the subsequent coating processes. The roughness determined by the maximum roughness depth R t should advantageously be less than 50 nm, preferably less than 20 nm, based on a measuring path of 500 μ. The large R.- is understood to mean, within the predetermined distance, the distance formed between an upper limit line touching the surface profile at its highest profile elevation and a lower limit line parallel to it, touching the surface profile at its lowest profile ( see also draft 1978 of DIN 4762). A larger ripple of the surface on the millimeter scale generally does not interfere. According to the invention, a glass material should be selected for the substrate which, on the one hand, has a sufficiently high transformation temperature of at least 550 ° C., preferably of at least 580 ° C., with reference to the maximum temperature (at the substrate) that occurs in the subsequent deposition processes. The transformation temperature should only be at most 100 ° C below this maximum temperature of the process. The temperature of the deposition process lies between the transformation temperature and the softening temperature of the glass material. It is advantageous to choose a deposition temperature that is at least 100 ° C below the softening temperature. On the other hand, the glass material should have a linear coefficient of thermal expansion in a usual temperature range between 20 ° and 300 ° C, which is greater than 6 10 ~ 6 K "1 and in particular is above 7 10 " 6 K _1 . Surprisingly, these requirements are met by aluminum silicate glasses, which in particular contain about 50 to 70% by weight SiO 2 and 10 to 30% by weight A1 2 0 3 in addition to other components. A suitable aluminum silicate glass is a glass from the company "Deutsche Spezialglas AG",
Grunenplan (DE), mit der Produktbezeichnung „SG-11" (frühere Produktbezeichnung „BGG-11 " der Firma „Schott Glaswerke" , Mainz (DE) , 1983) . Dieses zur Kategorie von Sicherheitsgläsern angehörende Glas, das z.B. m der Luft- und Raumfahrt, m der Beleuchtungs- und Fensterindustrie sowie für Bπllen- und Uhrglaser als auch für Substrate f r Fotomasken Anwendung findet, weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 8,9 10"6 K_1 bei einer Erweichungstemperatur von 870°C und einer Transformationstemperatur von 607 °C auf. Es wurde erkannt, daß dieses Glasmaterial besonders vorteilhaft als großflächiges Substratmaterial für HTS-Schichten insbesondere für Strombegrenzereinrichtungen dienen kann. Ferner sind auch an sich bekannte, als Flachglas erhältliche Glasmateπalien als Ausgangsmaterialien geeignet, die zwar den geforderten thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzen, deren Transformationstemperatur jedoch zu niedrig liegt, Durch einen Cer-Zusatz m Form von Ce02 zwischen 0,5 bis 40 Gew.-%, insbesondere zwischen 1 und 30 Gew.-% zu dem bekannten Material wie z.B. einem Alummosilikat kann dann die Transformationstemperatur auf den geforderten Wert angehoben werden.Grunenplan (DE), with the product designation "SG-11" (former product designation "BGG-11" from the company "Schott Glaswerke", Mainz (DE), 1983). This glass, which belongs to the category of safety glass and which, for example, and space travel, which is used in the lighting and window industry as well as for glasses and watch glasses as well as for substrates for photomasks, has a thermal expansion coefficient of 8.9 10 "6 K _1 at a softening temperature of 870 ° C and a transformation temperature of 607 ° C on. It was recognized that this glass material can serve particularly advantageously as a large-area substrate material for HTS layers, in particular for current limiting devices. Furthermore, glass materials known as flat glass, which are known per se, are also suitable as starting materials which, although they have the required coefficient of thermal expansion, but whose transformation temperature is too low, by adding cerium in the form of CeO 2 between 0.5 to 40% by weight , in particular between 1 and 30% by weight of the known material such as, for example, an aluminum silicate, the transformation temperature can then be raised to the required value.
Um ein für eine hinreichend hohe kritische Stromdichte Jc des HTS-Mateπals von beispielsweise mindestens 104 A/cm2 erforderliches texturiertes, insbesondere epitaktisches Wachstum des HTS-Mateπals zu ermöglichen, muß die mindestens eine Pufferschicht aus einem ein solches Wachstum gewährleistenden Material bestehen. Deshalb ist eine Schicht 4 mit einer an die kristallinen Abmessungen des HTS-Materials angepaßten Textur besonders geeignet. Vorteilhaft ist biaxial texturiertes, mit Yttrium stabilisiertes Zirkonoxid (Abkürzung: „YSZ"). Daneben sind auch andere, bekannte Pufferschichtmate- πalien wie z.B. Ce02, YSZ + Ce02 (als Doppelschicht) , Pr60n, MgO, YSZ + zinndotiertes ln203 (als Doppelschicht) , SrTι03 oder Laι-xCaxMn03 geeignet. Eines oder mehrerer dieser Materialien wird m an sich bekannter Weise auf der Oberflache des Substrates 3 abgeschieden. Hierzu kann vorteilhaft ein sogenanntes IBAD-Verfahren (.Ion Beam Assisted Deposition- Verfahren) benutzt werden. Selbstverständlich sind auch andere Verfahren geeignet wie z.B. ein Sputtern oder eine La- serablation unter einem vorbestimmten Winkel. Die Schichtdik- ke d2 der so erzeugten textuπerten Pufferschicht 4 liegt dabei im allgemeinen zwischen 0,05 und 2 μm.In order to enable a textured, in particular epitaxial growth of the HTS material required for a sufficiently high critical current density J c of the HTS material of, for example, at least 10 4 A / cm 2 , the at least one buffer layer must consist of a material that ensures such growth. A layer 4 with a texture adapted to the crystalline dimensions of the HTS material is therefore particularly suitable. Biaxially textured, yttrium-stabilized zirconium oxide (abbreviation: "YSZ") is advantageous. In addition, there are other known buffer layer materials, such as Ce0 2 , YSZ + Ce0 2 (as a double layer), Pr 6 0n, MgO, YSZ + tin-doped ln 2 0 3 (as a double layer), SrTι0 3 or Laι- x Ca x Mn0 3. One or more of these materials is deposited in a manner known per se on the surface of the substrate 3. Advantageously, a so-called IBAD process (.Ion Beam-assisted deposition methods) are of course also suitable, such as sputtering or laser ablation at a predetermined angle, the layer thickness d 2 of the textured buffer layer 4 thus produced generally being between 0.05 and 2 μm.
Auf der Pufferschicht 4 wird anschließend das HTS-Material mit Hilfe bekannter Abscheideverfahren unter Aufheizung des Substrates mit einer Dicke d3 im allgemeinen bis zu einigen Mikrometern aufgebracht. Die Mindestdicke von d3 liegt dabei im Hinblick auf eine Anwendung in einer Strombegrenzereinrichtung zweckmäßig bei mindestens 0,2 μm, insbesondere mindestens 0,5 μm. Im allgemeinen reichen für diesen Anwendungs- fall maximale Dicken von d3 von 5 μm, vorzugsweise von höchstens 3 μm aus. Vorteilhaft wird zur Abscheidung des HTS- Materials ein Verfahren ausgewählt, das bei der Abscheidung und zur Ausbildung des HTS-Materials eine Maximaltemperatur erfordert, die höchstens um 100° höher, vorzugsweise um höch- stens 50°C höher liegt als die geforderte Transformationstemperatur des gewählten Glasmaterials. Außerdem sollte die Abscheide- bzw. Bildungstemperatur um mindestens 100°C niedriger als die Erweichungstemperatur des Glasmaterials liegen. Die gängigsten Verfahren der PVD(Physical Vapor Deposition) - Technik sind die Laserablation unter Einsatz gepulster Laser, das Magnetron-Sputtern oder vorzugsweise das thermische Co- Verdampfen (= gleichzeitiges Verdampfen der einzelnen Komponenten des HTS-Materials unter Sauerstoffzufuhr) . Das letztgenannte Verfahren kann vorteilhaft bei verhältnismäßig nied- rigen Substrattemperaturen von etwa 650 °C ausgeführt werden. Auch CVD (Chemical Vapor Deposition) -Verfahren, insbesondere unter Verwendung von metall-organischen Ausgangsmaterialien, sind geeignet.The HTS material is then generally coated on the buffer layer 4 with the aid of known deposition processes while heating the substrate to a thickness d 3 Applied micrometers. With regard to an application in a current limiter device, the minimum thickness of d 3 is expediently at least 0.2 μm, in particular at least 0.5 μm. In general, maximum thicknesses of d 3 of 5 μm, preferably of at most 3 μm, are sufficient for this application. A method is advantageously selected for the deposition of the HTS material which requires a maximum temperature for the deposition and for the formation of the HTS material which is at most 100 ° higher, preferably at most 50 ° C higher than the required transformation temperature of the selected one Glass material. In addition, the deposition or formation temperature should be at least 100 ° C lower than the softening temperature of the glass material. The most common methods of the PVD (Physical Vapor Deposition) technology are laser ablation using pulsed lasers, magnetron sputtering or preferably thermal co-evaporation (= simultaneous evaporation of the individual components of the HTS material with the addition of oxygen). The latter method can advantageously be carried out at relatively low substrate temperatures of about 650 ° C. CVD (Chemical Vapor Deposition) processes, in particular using metal-organic starting materials, are also suitable.
Als HTS-Materialien kommen alle bekannten metalloxidischen Hoch-Tc-Supraleitermaterialien wie insbesondere YBa2Cu307-x bzw. RBa2Cu3θ7-x (mit R = Seltenes Erdmetall einschließlich La) , TlBa2Ca2Cu309+x, HgBa2CaCu206+x, Bi2Sr2CaCu208-x oder (Bi, Pb) 2Cr2Ca2Cu30ι1_x in Frage.All known metal oxide high-T c superconductor materials such as, in particular, YBa 2 Cu 3 0 7 - x or RBa 2 Cu 3 θ7- x (with R = rare earth metal including La), TlBa 2 Ca 2 Cu 3 0 come as HTS materials 9 + x , HgBa 2 CaCu 2 0 6 + x , Bi 2 Sr 2 CaCu 2 0 8 - x or (Bi, Pb) 2 Cr 2 Ca 2 Cu 3 0ι 1 _ x in question.
Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel der Herstellung eines Plattenleiters für eine Strombegrenzereinrichtung unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Supraleiteraufbaus 2 wurde ein Glassubstrat 3 aus dem bekannten Aluminosilikatglas mit der Produktbezeichnung „SG-11" mit einer Dicke di von etwa 2 mm und einer Ausdehnung seiner Oberflache von 10 10 cm2 ausgewählt. Auf die glatte Oberflache wurde zunächst eine biaxial texturierte Pufferschicht 4 aus YSZ mit einer Dicke d2 von etwa 1 μm mittels eines IBAD-Verfahrens aufgebracht. Auf der so beschichteten Substratoberflache wurde dann eine HTS-Schicht 5 aus YBa2Cu307-x mit einer Dicke d3 von etwa 1 μm abgeschieden. Hierzu wurde ein thermisches Co-Verdampfen der Komponenten des Materials unter Sauerstoffzufuhr bei einer Substrattemperatur von 620° bis 650°C mittels einer bekannten Beschichtungsapparatur vorgesehen. Die HTS-Schicht 5 wurde anschließend mit einer 0, 5 mm dicken Au-Shuntwiderstands- schicht 6 überzogen. Die HTS-Schicht des Aufbaus 2 besaß dann eine kritische Stromdichte Jc (im Nullfeld, bei 77 K, mit 0,1 μV/cm als Charakteπstikum des kritischen Stromes Ic) von ber 5 105 A/cm2.According to a specific exemplary embodiment of the production of a plate conductor for a current limiter device using a superconductor structure 2 according to the invention, a glass substrate 3 made of the known aluminosilicate glass with the product designation “SG-11” with a thickness di of approximately 2 mm and an extension of its surface of 10 10 cm 2 selected. A biaxially textured buffer layer 4 made of YSZ with a thickness d 2 of approximately 1 μm was first applied to the smooth surface by means of an IBAD method. An HTS layer 5 made of YBa 2 Cu 3 0 7 - x with a thickness d 3 of approximately 1 μm was then deposited on the substrate surface coated in this way. For this purpose, thermal co-evaporation of the components of the material with the supply of oxygen at a substrate temperature of 620 ° to 650 ° C. was provided by means of a known coating apparatus. The HTS layer 5 was then covered with a 0.5 mm thick Au shunt resistance layer 6. The HTS layer of structure 2 then had a critical current density J c (in the zero field, at 77 K, with 0.1 μV / cm as a characteristic of the critical current I c ) of over 5 10 5 A / cm 2 .
Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen wurde davon ausgegangen, daß sich das Supraleitermaterial nur auf einer Seite des Substrates befinden soll. Selbstverständlich ist auch eine beidseitige Beschichtung möglich (vgl. z.B.In the embodiments explained above, it was assumed that the superconductor material should only be on one side of the substrate. Of course, coating on both sides is also possible (see e.g.
EP 0 731 986 Bl). Eine solche Ausführungsform ist insbesondere unter dem Aspekt einer Mmimierung von mechanischen Spannungen m dem Substrat besonders vorteilhaft. EP 0 731 986 B1). Such an embodiment is particularly advantageous from the point of view of minimizing mechanical stresses in the substrate.

Claims

Patentansprüche claims
1. Supraleiteraufbau mit1. Superconductor structure with
- einem Substrat, - wenigstens einer auf dem Substrat abgeschiedenen Pufferschicht und- a substrate, - at least one buffer layer deposited on the substrate and
- einer auf der Pufferschicht abgeschiedenen Schicht aus einem metalloxidischen Supraleitermaterial mit hoher Sprung- temperatur, wobei das Substrat aus einem Glasmaterial besteht, das bezüglich der Maximaltemperatur bei der Herstellung der Pufferschicht und der Supraleiterschicht hinreichend temperaturbeständig ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Glasmaterial einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer als 6 • 10"6 K"1 ist, und eine Transformationstemperatur von über 550 °C aufweist.- A layer deposited on the buffer layer made of a metal oxide superconductor material with a high transition temperature, the substrate consisting of a glass material which is sufficiently temperature-resistant with regard to the maximum temperature during the production of the buffer layer and the superconductor layer, characterized in that the glass material has a coefficient of thermal expansion , which is greater than 6 • 10 "6 K " 1 , and has a transformation temperature of over 550 ° C.
2. Supraleiteraufbau nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Glasmaterial mit einer Transformationstemperatur von mindestens 580°C.2. Superconductor structure according to claim 1, g e k e n n z e i c h n e t by a glass material with a transformation temperature of at least 580 ° C.
3. Supraleiteraufbau nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n - z e i c h n e t durch ein Glasmaterial mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von über 7 • 10"6 K"1.3. Superconductor structure according to claim 1 or 2, characterized - characterized by a glass material with a thermal expansion coefficient of over 7 • 10 "6 K " 1 .
4. Supraleiteraufbau nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Substrat (3) aus ei- nem Flachglas.4. Superconductor structure according to one of the preceding claims, g e k e n n z e i c h n e t by a substrate (3) made of a flat glass.
5. Supraleiteraufbau nach Anspruch 4, g e k e n n z e i c h n e t durch ein mittels eines Ziehverfahrens hergestelltes Flachglas. 5. Superconductor structure according to claim 4, characterized by a flat glass produced by means of a drawing process.
6. Supraleiteraufbau nach Anspruch 4 oder 5, g e k e n n z e i c h n e t durch ein thermisch geglättetes Flachglas.6. superconductor structure according to claim 4 or 5, g e k e n n z e i c h n e t by a thermally smoothed flat glass.
7. Supraleiteraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Glasmaterial aus einem Aluminosilikatglas .7. superconductor structure according to one of the preceding claims, g e k e n n z e i c h n e t by a glass material made of an aluminosilicate glass.
8. Supraleiteraufbau nach Anspruch 7, g e k e n n - z e i c h n e t durch ein Glasmaterial aus einem Aluminosilikatglas mit 50 bis 70 Gew.-% Si02 und 10 bis 30 Gew.-% A1203.8. Superconductor structure according to claim 7, characterized by a glass material made of an aluminosilicate glass with 50 to 70% by weight Si0 2 and 10 to 30% by weight A1 2 0 3 .
9. Supraleiteraufbau nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Glasmaterial mit einem Cer-Zusatz.9. superconductor structure according to one of the preceding claims, g e k e n n z e i c h n e t by a glass material with a cerium additive.
10. Supraleiteraufbau nach Anspruch 9, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Zugabe von 0,5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise von 1 bis 30 Gew.-%, an Ceroxid zu dem Glasmaterial .10. Superconductor structure according to claim 9, g e k e n n z e i c h n e t by adding 0.5 to 40 wt .-%, preferably from 1 to 30 wt .-%, of cerium oxide to the glass material.
11. Supraleiteraufbau nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Substrat (3) mit ei- ner beschichtbaren Fläche von mindestens 10 cm2, insbesondere von über 100 cm2.11. Superconductor structure according to one of the preceding claims, characterized by a substrate (3) with a coatable area of at least 10 cm 2 , in particular of more than 100 cm 2 .
12. Supraleiteraufbau nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch mindestens eine Puffer- schicht (4) mit einer an die kristallinen Abmessungen des Supraleitermaterials angepaßten Textur.12. Superconductor structure according to one of the preceding claims, by means of at least one buffer layer (4) with a texture adapted to the crystalline dimensions of the superconductor material.
13. Supraleiteraufbau nach Anspruch 12, g e k e n n - z e i c h n e t durch mindestens eine Pufferschicht (4) aus biaxial texturiertem, mit Yttrium stabilisiertem Zir- konoxid.13. Superconductor structure according to claim 12, characterized - characterized by at least one buffer layer (4) Made of biaxially textured zirconium oxide stabilized with yttrium.
14. Supraleiteraufbau nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Gestaltung als Teil einer Strombegrenzereinrichtung.14. Superconductor structure according to one of the preceding claims, g e k e n n z e i c h n e t by a design as part of a current limiting device.
15. Supraleiteraufbau nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Dicke (d3) der Schicht (5) aus dem Supraleitermaterial von mindestens 200 nm, vorzugsweise mindestens 500 nm.15. Superconductor structure according to one of the preceding claims, characterized by a thickness (d 3 ) of the layer (5) made of the superconductor material of at least 200 nm, preferably at least 500 nm.
16. Supraleiteraufbau nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Dicke (d3) der Schicht (5) aus dem Supraleitermaterial von höchstens 5 μm, vorzugsweise höchstens 3 μm.16. Superconductor structure according to one of the preceding claims, characterized by a thickness (d 3 ) of the layer (5) made of the superconductor material of at most 5 μm, preferably at most 3 μm.
17. Supraleiteraufbau nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Anordnung von Schichten (4-6) auf beiden Seiten des Substrates (3) .17. Superconductor structure according to one of the preceding claims, g e k e n n z e i c h n e t by an arrangement of layers (4-6) on both sides of the substrate (3).
18. Verfahren zur Herstellung eines Supraleiteraufbaus nach einem der Ansprüche 1 bis 17, g e k e n n z e i c h n e t durch wenigstens ein Abscheideverfahren für das Material der Pufferschicht (4) und/oder der Supraleiterschicht (5), bei welchem Verfahren die maximale Temperatur am Substrat (3) um höchstens 100 K höher, vorzugsweise um höchstens 50 K höher liegt als die Transformationstemperatur des Glasmaterials.18. A method for producing a superconductor structure according to one of claims 1 to 17, characterized by at least one deposition method for the material of the buffer layer (4) and / or the superconductor layer (5), in which method the maximum temperature on the substrate (3) by at most 100 K higher, preferably at most 50 K higher than the transformation temperature of the glass material.
19. Verfahren nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Abscheideverfahren für das Supraleitermaterial ein gleichzeitiges thermisches Verdampfen der einzelnen Komponenten des Supraleitermaterials unter Sauerstoffzufuhr, ein Laserablationsverfahren, ein Sputterverfahren oder ein chemisches Verdampfungsverfahren mit metallorganischen Komponenten des Supraleitermaterials vorgesehen wird.19. The method according to claim 18, characterized in that as a deposition process for the superconductor material, a simultaneous thermal evaporation of the individual components of the superconductor material with the addition of oxygen, a laser ablation process, a sputtering process or a chemical evaporation process is provided with organometallic components of the superconductor material.
20. Verfahren nach Anspruch 18, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß zur Abscheidung des Supraleitermaterials ein Siebdruckverfahren vorgesehen wird.20. The method according to claim 18, so that a screen printing process is provided for the deposition of the superconductor material.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Abschei- düng des Pufferschichtmaterials ein Abscheideverfahren mit Ionenstrom-Unterstützung (IBAD) oder ein Sputterverfahren oder ein Laserablationsverfahren vorgesehen wird. 21. The method according to any one of claims 18 to 20, so that a deposition process with ion current support (IBAD) or a sputtering process or a laser ablation process is provided for the deposition of the buffer layer material.
EP98961034A 1997-10-29 1998-10-23 Supraconductor structure with a glass substrate and a high temperature supraconductor deposited thereon in addition to a method for producing said structure Withdrawn EP1027737A1 (en)

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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6828507B1 (en) * 1999-07-23 2004-12-07 American Superconductor Corporation Enhanced high temperature coated superconductors joined at a cap layer
US6765151B2 (en) * 1999-07-23 2004-07-20 American Superconductor Corporation Enhanced high temperature coated superconductors
DE10159646C1 (en) * 2001-12-05 2003-04-17 Siemens Ag One-sided coating of a planar substrate with a high temperature superconductor layer comprises applying the layer in a high temperature process on a buffer layer after previously applying an additional layer, etc.
US6764770B2 (en) * 2002-12-19 2004-07-20 Ut-Battelle, Llc Buffer layers and articles for electronic devices
US7774035B2 (en) * 2003-06-27 2010-08-10 Superpower, Inc. Superconducting articles having dual sided structures
US20040266628A1 (en) * 2003-06-27 2004-12-30 Superpower, Inc. Novel superconducting articles, and methods for forming and using same
US7025826B2 (en) * 2003-08-19 2006-04-11 Superpower, Inc. Methods for surface-biaxially-texturing amorphous films
KR100586570B1 (en) 2004-11-25 2006-06-07 엘에스전선 주식회사 Superconductor wire material having structure for inhibiting crack
US20080257517A1 (en) * 2005-12-16 2008-10-23 General Electric Company Mold assembly for use in a liquid metal cooled directional solidification furnace
US7627356B2 (en) * 2006-07-14 2009-12-01 Superpower, Inc. Multifilament AC tolerant conductor with striated stabilizer and devices incorporating the same
US8716188B2 (en) 2010-09-15 2014-05-06 Superpower, Inc. Structure to reduce electroplated stabilizer content
US9564258B2 (en) 2012-02-08 2017-02-07 Superconductor Technologies, Inc. Coated conductor high temperature superconductor carrying high critical current under magnetic field by intrinsic pinning centers, and methods of manufacture of same
US9362025B1 (en) 2012-02-08 2016-06-07 Superconductor Technologies, Inc. Coated conductor high temperature superconductor carrying high critical current under magnetic field by intrinsic pinning centers, and methods of manufacture of same
WO2019224830A1 (en) * 2018-05-24 2019-11-28 Guy Deutscher Fault current limiter

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU610260B2 (en) * 1987-10-16 1991-05-16 Furukawa Electric Co. Ltd., The Oxide superconductor shaped body and method of manufacturing the same
JP2639961B2 (en) * 1988-03-25 1997-08-13 三洋電機株式会社 Superconducting element manufacturing method
JPH0227614A (en) 1988-07-15 1990-01-30 Nippon Sheet Glass Co Ltd Laminated structure of oxide superconductive thin film
JPH033277A (en) * 1989-05-30 1991-01-09 Murata Mfg Co Ltd Axis-oriented thin superconducting film
DE4119984A1 (en) 1991-06-18 1992-12-24 Hoechst Ag RESISTIVE CURRENT LIMITER
US5204289A (en) * 1991-10-18 1993-04-20 Minnesota Mining And Manufacturing Company Glass-based and glass-ceramic-based composites
DE19520205A1 (en) 1995-06-01 1996-12-05 Siemens Ag Resistive current limiting device using high-T¶c¶Supraleitermaterial

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9922412A1 *

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Publication number Publication date
CA2309086A1 (en) 1999-05-06
US6309767B1 (en) 2001-10-30
JP2001521298A (en) 2001-11-06
WO1999022412A1 (en) 1999-05-06

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