JP2002150854A - 酸化物超電導導体とその製造方法 - Google Patents
酸化物超電導導体とその製造方法Info
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、固溶体層を熱力学的に安定させた
状態で成長させることができ、液相エピタキシー法によ
る固溶体層と酸化物超電導層の生成を安定的に行うこと
ができ、歩留まりを良好として、良質の酸化物超電導層
を生成させることを目的とする 【解決手段】 本発明は、高融点金属からなる基材１上
に酸化物中間層２が形成され、該酸化物中間層上に該酸
化物中間層構成元素を含む酸化物超電導体と同様の構造
を有する種膜層３が形成され、該種膜層上に前記酸化物
中間層を構成する元素を含む酸化物超電導体の構成元素
の液相エピタキシー法による固溶体層４が形成され、該
酸化物超電導固溶体層上に酸化物超電導層５が形成され
てなる。
状態で成長させることができ、液相エピタキシー法によ
る固溶体層と酸化物超電導層の生成を安定的に行うこと
ができ、歩留まりを良好として、良質の酸化物超電導層
を生成させることを目的とする 【解決手段】 本発明は、高融点金属からなる基材１上
に酸化物中間層２が形成され、該酸化物中間層上に該酸
化物中間層構成元素を含む酸化物超電導体と同様の構造
を有する種膜層３が形成され、該種膜層上に前記酸化物
中間層を構成する元素を含む酸化物超電導体の構成元素
の液相エピタキシー法による固溶体層４が形成され、該
酸化物超電導固溶体層上に酸化物超電導層５が形成され
てなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超電導ケーブル、
超電導マグネットあるいは電流リード等に利用可能な酸
化物超電導導体とその製造方法に関し、液相エピタキシ
ー法を利用して基材上の酸化物中間層上に酸化物超電導
層を形成したものとその製造方法に関するものである。
超電導マグネットあるいは電流リード等に利用可能な酸
化物超電導導体とその製造方法に関し、液相エピタキシ
ー法を利用して基材上の酸化物中間層上に酸化物超電導
層を形成したものとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】酸化物超電導体はその結晶軸の特定の方
向に電気を流し易く、他の特定の方向に電気を流し難い
という電気的異方性を有しており、この電気的異方性を
有するが故に酸化物超電導体を用いて酸化物超電導導体
を構成する場合は酸化物超電導体の結晶を特定の電気を
流す方向に配向させなくてはならないという問題を有し
ている。また、酸化物超電導体はセラミックの１種であ
り、曲げや歪に弱いので、酸化物超電導体を超電導線材
などの超電導導体として利用しようとする場合、フレキ
シブルなテープ状などの金属基材の上に薄膜状の酸化物
超電導層を設けることがなされている。このような背景
から従来では、金属製のテープ状の基材上に酸化物超電
導層を成膜する手段の一例として、テープ状の基材の上
に化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）などのような気相法によ
り酸化物超電導層を成膜する方法がなされているが、気
相法による成膜方法は、結晶配向性に優れた酸化物超電
導層を製造できる手段ではあるものの、成膜レートが極
めて悪く、厚膜状の超電導層、および長尺の超電導層を
製造するには有効ではないという問題を有している。
向に電気を流し易く、他の特定の方向に電気を流し難い
という電気的異方性を有しており、この電気的異方性を
有するが故に酸化物超電導体を用いて酸化物超電導導体
を構成する場合は酸化物超電導体の結晶を特定の電気を
流す方向に配向させなくてはならないという問題を有し
ている。また、酸化物超電導体はセラミックの１種であ
り、曲げや歪に弱いので、酸化物超電導体を超電導線材
などの超電導導体として利用しようとする場合、フレキ
シブルなテープ状などの金属基材の上に薄膜状の酸化物
超電導層を設けることがなされている。このような背景
から従来では、金属製のテープ状の基材上に酸化物超電
導層を成膜する手段の一例として、テープ状の基材の上
に化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）などのような気相法によ
り酸化物超電導層を成膜する方法がなされているが、気
相法による成膜方法は、結晶配向性に優れた酸化物超電
導層を製造できる手段ではあるものの、成膜レートが極
めて悪く、厚膜状の超電導層、および長尺の超電導層を
製造するには有効ではないという問題を有している。
【０００３】このような背景から近年、酸化物超電導層
の厚膜を高速成膜し得る方法の一例として、液相エピタ
キシー法が提案されている。この液相エピタキシー法と
は、目的とする酸化物超電導体を初晶として成長可能な
組成の融液を用い、この融液に基材を浸漬し、基材を徐
々に融液から引き上げ、融液の液面から引き出される基
材の表面部分に酸化物超電導層を生成させようとする方
法である。この液相エピタキシー法によれば、気相法で
得られる薄膜の数１０倍の厚さのものを早い成膜レート
で形成できるとされている。
の厚膜を高速成膜し得る方法の一例として、液相エピタ
キシー法が提案されている。この液相エピタキシー法と
は、目的とする酸化物超電導体を初晶として成長可能な
組成の融液を用い、この融液に基材を浸漬し、基材を徐
々に融液から引き上げ、融液の液面から引き出される基
材の表面部分に酸化物超電導層を生成させようとする方
法である。この液相エピタキシー法によれば、気相法で
得られる薄膜の数１０倍の厚さのものを早い成膜レート
で形成できるとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この液相エピタキシー
法によりテープ状の基材に酸化物超電導層を形成するた
めに本発明者らは、耐熱合金テープの基材上にＭｇＯを
中間層として形成し、中間層上に酸化物超電導体の種膜
層を成膜法により形成し、この種膜層付きの基材を酸化
物超電導体の構成元素を含む融液に浸漬してから取り出
す液相エピタキシー法を実施し、ＭｇＯの中間層上に酸
化物超電導層を形成するという方法を実験していた。と
ころがこの方法によれば、液相エピタキシー法を実施し
て種膜層上に酸化物超電導層を形成する場合、種膜層の
一部が融液中に不安定に溶解し易い問題があり、種膜層
上に酸化物超電導層が満足に成長しないか、得られた酸
化物超電導層の膜厚が不均一になるか、場合によっては
基材から剥離し易くなり、液相エピタキシー法を実施し
て得られる酸化物超電導層の歩留まりが２０％程度とな
ってしまう問題があった。
法によりテープ状の基材に酸化物超電導層を形成するた
めに本発明者らは、耐熱合金テープの基材上にＭｇＯを
中間層として形成し、中間層上に酸化物超電導体の種膜
層を成膜法により形成し、この種膜層付きの基材を酸化
物超電導体の構成元素を含む融液に浸漬してから取り出
す液相エピタキシー法を実施し、ＭｇＯの中間層上に酸
化物超電導層を形成するという方法を実験していた。と
ころがこの方法によれば、液相エピタキシー法を実施し
て種膜層上に酸化物超電導層を形成する場合、種膜層の
一部が融液中に不安定に溶解し易い問題があり、種膜層
上に酸化物超電導層が満足に成長しないか、得られた酸
化物超電導層の膜厚が不均一になるか、場合によっては
基材から剥離し易くなり、液相エピタキシー法を実施し
て得られる酸化物超電導層の歩留まりが２０％程度とな
ってしまう問題があった。
【０００５】本発明は前述の背景に基づいてなされたも
ので、液相エピタキシー法を用いて種膜層上に固溶体層
と酸化物超電導層を生成した場合であっても、種膜層を
熱力学的に安定させた状態で成長させることができ、液
相エピタキシー法による酸化物超電導層の生成を安定的
に行うことができ、歩留まりを良好として、良質の酸化
物超電導層を生成させることを可能とする酸化物超電導
導体の提供を目的とする。本発明の製造方法は、基材上
に厚膜状の酸化物超電導層を気相法に比べて格段に大き
な成膜レートで形成することができる液相エピタキシー
法を実施する場合に歩留まりを良好とすることができる
方法の提供を目的とする。
ので、液相エピタキシー法を用いて種膜層上に固溶体層
と酸化物超電導層を生成した場合であっても、種膜層を
熱力学的に安定させた状態で成長させることができ、液
相エピタキシー法による酸化物超電導層の生成を安定的
に行うことができ、歩留まりを良好として、良質の酸化
物超電導層を生成させることを可能とする酸化物超電導
導体の提供を目的とする。本発明の製造方法は、基材上
に厚膜状の酸化物超電導層を気相法に比べて格段に大き
な成膜レートで形成することができる液相エピタキシー
法を実施する場合に歩留まりを良好とすることができる
方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、高融点金属からなる基材上に酸化物中間層
が形成され、該酸化物中間層上に該酸化物中間層構成元
素を含む酸化物超電導体と同様の構造を有する種膜層が
形成され、該種膜層上に前記酸化物中間層を構成する元
素を含む酸化物超電導体の構成元素の液相エピタキシー
法による固溶体層が形成され、該酸化物超電導固溶体層
上に酸化物超電導層が形成されてなることを特徴とす
る。
するために、高融点金属からなる基材上に酸化物中間層
が形成され、該酸化物中間層上に該酸化物中間層構成元
素を含む酸化物超電導体と同様の構造を有する種膜層が
形成され、該種膜層上に前記酸化物中間層を構成する元
素を含む酸化物超電導体の構成元素の液相エピタキシー
法による固溶体層が形成され、該酸化物超電導固溶体層
上に酸化物超電導層が形成されてなることを特徴とす
る。
【０００７】基材上に酸化物中間層構成元素を含む種膜
層を形成しているので、その上に形成される酸化物超電
導体と同様の構造を有する固溶体層を液相エピタキシー
法により形成する場合、融液中に酸化物中間層構成元素
を添加しておくことで、種膜層を融液で溶解して損傷さ
せるおそれを少なくして液相エピタキシー法を実施する
ことができ、種膜層上に目的の組成の酸化物超電導体と
同様の構造を有する固溶体層を形成できる。そして、こ
の固溶体層を利用して更に液相エピタキシー法を実施す
ることで良好な歩留まりで酸化物超電導層を生成でき
る。
層を形成しているので、その上に形成される酸化物超電
導体と同様の構造を有する固溶体層を液相エピタキシー
法により形成する場合、融液中に酸化物中間層構成元素
を添加しておくことで、種膜層を融液で溶解して損傷さ
せるおそれを少なくして液相エピタキシー法を実施する
ことができ、種膜層上に目的の組成の酸化物超電導体と
同様の構造を有する固溶体層を形成できる。そして、こ
の固溶体層を利用して更に液相エピタキシー法を実施す
ることで良好な歩留まりで酸化物超電導層を生成でき
る。
【０００８】本発明は、前記酸化物中間層がＭｇＯから
なり、前記酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体
層にＭｇが含有されてなることを特徴とする。酸化物中
間層としてＭｇＯを用いることで、その上に形成される
種膜層の結晶配向性を良好なものとすることができ、結
果的に固溶体層と酸化物超電導層の結晶配向性を良好と
することができる。本発明は、前記基材がＮｉ系の高融
点合金からなることを特徴とする。Ｎｉ系の高融点金属
であるならば、耐熱性に優れ、融液に浸漬して処理を行
う液相エピタキシー法を実施しても基材に損傷を受ける
ことがない。本発明は、前記種膜層がＹＢａＣｕＯ系の
酸化物超電導体構成元素とＭｇを含むものであり、前記
固溶体層がＹＢａＣｕＯ系の酸化物超電導体構成元素と
Ｍｇを含むものであり、前記酸化物超電導層がＹＢａＣ
ｕＯ系のものであることを特徴とする。ＹＢａＣｕＯ系
の酸化物超電導層であるならば、臨界温度が高く、臨界
電流密度も高いものが得られ易い。
なり、前記酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体
層にＭｇが含有されてなることを特徴とする。酸化物中
間層としてＭｇＯを用いることで、その上に形成される
種膜層の結晶配向性を良好なものとすることができ、結
果的に固溶体層と酸化物超電導層の結晶配向性を良好と
することができる。本発明は、前記基材がＮｉ系の高融
点合金からなることを特徴とする。Ｎｉ系の高融点金属
であるならば、耐熱性に優れ、融液に浸漬して処理を行
う液相エピタキシー法を実施しても基材に損傷を受ける
ことがない。本発明は、前記種膜層がＹＢａＣｕＯ系の
酸化物超電導体構成元素とＭｇを含むものであり、前記
固溶体層がＹＢａＣｕＯ系の酸化物超電導体構成元素と
Ｍｇを含むものであり、前記酸化物超電導層がＹＢａＣ
ｕＯ系のものであることを特徴とする。ＹＢａＣｕＯ系
の酸化物超電導層であるならば、臨界温度が高く、臨界
電流密度も高いものが得られ易い。
【０００９】本発明の製造方法は、先に記載の酸化物超
電導導体を製造するに際し、酸化物中間層を備えた基材
を用い、前記酸化物中間層上に酸化物中間層を構成する
金属元素を含み酸化物超電導体と同様の構造を有する種
膜層を気相法により形成し、次いで該酸化物超電導体と
同様の構造を有する固溶体層と酸化物超電導層を液相エ
ピタキシー法により形成することを特徴とする。更に本
発明の製造方法は、前記種膜層上に前記固溶体層を形成
する際、前記酸化物中間層を構成する金属元素と前記酸
化物超電導層を構成する元素を有する融液に前記種膜層
付きの基材を浸漬して前記種膜層の溶解を防ぎながら固
溶体層を生成する液相エピタキシー法を行うことを特徴
とする。
電導導体を製造するに際し、酸化物中間層を備えた基材
を用い、前記酸化物中間層上に酸化物中間層を構成する
金属元素を含み酸化物超電導体と同様の構造を有する種
膜層を気相法により形成し、次いで該酸化物超電導体と
同様の構造を有する固溶体層と酸化物超電導層を液相エ
ピタキシー法により形成することを特徴とする。更に本
発明の製造方法は、前記種膜層上に前記固溶体層を形成
する際、前記酸化物中間層を構成する金属元素と前記酸
化物超電導層を構成する元素を有する融液に前記種膜層
付きの基材を浸漬して前記種膜層の溶解を防ぎながら固
溶体層を生成する液相エピタキシー法を行うことを特徴
とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に
限定されるものではない。図１は本発明に係る酸化物超
電導導体の第１実施形態を示すもので、この実施形態の
酸化物超電導導体Ａは、テープ状の長尺の基材１と、こ
の基材１の周面に各々順次被覆された酸化物中間層２
と、該酸化物中間層２上に被覆された酸化物超電導体と
同様の構造の種膜層３と、該酸化物超電導体と同様の構
造の種膜層３上に被覆された酸化物超電導体と同様の構
造を有する固溶体層４と、該酸化物超電導体と同様の構
造を有する固溶体層４上に被覆された酸化物超電導層５
とを具備して構成されている。なお、図面においては基
材１の周面全体に酸化物中間層２と酸化物超電導体と同
様の構造の種膜層３と酸化物超電導体と同様の構造を有
する固溶体層４と酸化物超電導層５とを被覆した構造と
したが、基材１の上面のみ、または下面のみ、あるいは
上下両面のみに酸化物中間層２と種膜層３と固溶体層４
と酸化物超電導層５とを積層した構造としても良いのは
勿論である。
施形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に
限定されるものではない。図１は本発明に係る酸化物超
電導導体の第１実施形態を示すもので、この実施形態の
酸化物超電導導体Ａは、テープ状の長尺の基材１と、こ
の基材１の周面に各々順次被覆された酸化物中間層２
と、該酸化物中間層２上に被覆された酸化物超電導体と
同様の構造の種膜層３と、該酸化物超電導体と同様の構
造の種膜層３上に被覆された酸化物超電導体と同様の構
造を有する固溶体層４と、該酸化物超電導体と同様の構
造を有する固溶体層４上に被覆された酸化物超電導層５
とを具備して構成されている。なお、図面においては基
材１の周面全体に酸化物中間層２と酸化物超電導体と同
様の構造の種膜層３と酸化物超電導体と同様の構造を有
する固溶体層４と酸化物超電導層５とを被覆した構造と
したが、基材１の上面のみ、または下面のみ、あるいは
上下両面のみに酸化物中間層２と種膜層３と固溶体層４
と酸化物超電導層５とを積層した構造としても良いのは
勿論である。
【００１１】前記基材１は、ハステロイなどのＮｉ系合
金、ＮｉＣｒ合金、Ｎｉ、あるいはＺｒ等の耐熱性に優
れた融点１０００〜２０００℃程度の高融点金属から構
成されている。なお、基材１として、図面に示すテープ
状のものではなく、基板状のものを用いることができる
のは勿論であり、この場合に配向性Ｎｉ合金基板、Ｍｇ
ＯやＳｒＴｉＯ3などの結晶配向性に優れた基板を用い
ても良い。これらの配向性に優れた基材１を用いるなら
ば、その上に積層される他の層の配向性も容易に配向制
御できるのでより好ましい。更に、基材１としてＮｉ系
合金テープの表面を酸化などの手法により配向制御した
テープ基材を用いても良い。また、前記ハステロイは耐
熱性と耐酸化性に優れたＮｉＣｒ系合金として知られる
もので、ＮｉにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｆｅ、
Ｗなどの添加元素を必要量添加してなる組成系のＮｉ合
金であり、より具体的には、Ｍｏを２０％（重量％、以
下同じ）、Ｍｎを２.０％、Ｆｅを２０％含有し、残部
Ｎｉの組成を有するハステロイＡ、Ｍｏを２６〜３０
％、Ｃｏを２.５％、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉを各々１.０％、
Ｆｅを４〜７％含有し、残部Ｎｉの組成を有するハステ
ロイＢ、Ｍｏを１５〜１７％、Ｃｒを１４.５〜１６.５
％、Ｗを３〜４.５％、Ｍｎ、Ｓｉを各々１.０％、Ｆｅ
を４〜７％含有し、残部Ｎｉの組成を有するハステロイ
Ｃなどが知られているのでこれらのいずれを用いても良
い。この実施形態で用いる基材１は厚さ０.１ｍｍ〜０.
５ｍｍ程度のテープ状の可撓性を有するものを用いるこ
とができる。
金、ＮｉＣｒ合金、Ｎｉ、あるいはＺｒ等の耐熱性に優
れた融点１０００〜２０００℃程度の高融点金属から構
成されている。なお、基材１として、図面に示すテープ
状のものではなく、基板状のものを用いることができる
のは勿論であり、この場合に配向性Ｎｉ合金基板、Ｍｇ
ＯやＳｒＴｉＯ3などの結晶配向性に優れた基板を用い
ても良い。これらの配向性に優れた基材１を用いるなら
ば、その上に積層される他の層の配向性も容易に配向制
御できるのでより好ましい。更に、基材１としてＮｉ系
合金テープの表面を酸化などの手法により配向制御した
テープ基材を用いても良い。また、前記ハステロイは耐
熱性と耐酸化性に優れたＮｉＣｒ系合金として知られる
もので、ＮｉにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｆｅ、
Ｗなどの添加元素を必要量添加してなる組成系のＮｉ合
金であり、より具体的には、Ｍｏを２０％（重量％、以
下同じ）、Ｍｎを２.０％、Ｆｅを２０％含有し、残部
Ｎｉの組成を有するハステロイＡ、Ｍｏを２６〜３０
％、Ｃｏを２.５％、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉを各々１.０％、
Ｆｅを４〜７％含有し、残部Ｎｉの組成を有するハステ
ロイＢ、Ｍｏを１５〜１７％、Ｃｒを１４.５〜１６.５
％、Ｗを３〜４.５％、Ｍｎ、Ｓｉを各々１.０％、Ｆｅ
を４〜７％含有し、残部Ｎｉの組成を有するハステロイ
Ｃなどが知られているのでこれらのいずれを用いても良
い。この実施形態で用いる基材１は厚さ０.１ｍｍ〜０.
５ｍｍ程度のテープ状の可撓性を有するものを用いるこ
とができる。
【００１２】前記酸化物中間層２は、基材１を構成する
ハステロイなどのＮｉ系合金に対してＺｒなどの反応性
が低い材料からなるものが好ましく、具体的には、Ｍｇ
Ｏ、ＮｉＯなどからなる。この酸化物中間層２は、基材
１を構成するハステロイなどの高融点金属を後述する酸
化物超電導体の融液に浸漬した場合に基材１の溶解を防
止するための目的と、適用される酸化物超電導体に近い
結晶構造を有していて、酸化物超電導体の結晶を成長さ
せる場合に結晶がエピタキシャル成長し易い格子定数を
有し、酸化物超電導体の成膜用の下地膜となる得るもの
が好ましい。酸化物中間層２の厚さは、０.５×１０-6
ｍ（０.５μｍ）〜５×１０-6ｍ（５μｍ）程度の厚さ
であることが好ましく、具体的には１×１０-6ｍ（１μ
ｍ）程度の膜厚とすることができる。
ハステロイなどのＮｉ系合金に対してＺｒなどの反応性
が低い材料からなるものが好ましく、具体的には、Ｍｇ
Ｏ、ＮｉＯなどからなる。この酸化物中間層２は、基材
１を構成するハステロイなどの高融点金属を後述する酸
化物超電導体の融液に浸漬した場合に基材１の溶解を防
止するための目的と、適用される酸化物超電導体に近い
結晶構造を有していて、酸化物超電導体の結晶を成長さ
せる場合に結晶がエピタキシャル成長し易い格子定数を
有し、酸化物超電導体の成膜用の下地膜となる得るもの
が好ましい。酸化物中間層２の厚さは、０.５×１０-6
ｍ（０.５μｍ）〜５×１０-6ｍ（５μｍ）程度の厚さ
であることが好ましく、具体的には１×１０-6ｍ（１μ
ｍ）程度の膜厚とすることができる。
【００１３】酸化物超電導体と同様の構造を有する種膜
層３は、組成式ＲＥaＢａbＣｕ3Ｏyで示される酸化物超
電導体（ただし、ＲＥはＹと希土類元素のＮｄ、Ｓｍ、
Ｄｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｙｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍのう
ち１種または２種以上を示し）の層であれば良く、後に
形成する酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層
４と同一の組成のものでも、若干異なる組成比のもので
も良いが、同じ系のものが好ましい。この形態において
酸化物超電導体と同様の構造を有する種膜層３は、レー
ザ蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタリング法などの気相法
（成膜法）で形成された結晶配向性に優れたものである
ことが好ましく、その厚さは例えば０.０１×１０-6ｍ
（０.０１μｍ）〜３×１０-6ｍ（３μｍ）程度とされ
ている。
層３は、組成式ＲＥaＢａbＣｕ3Ｏyで示される酸化物超
電導体（ただし、ＲＥはＹと希土類元素のＮｄ、Ｓｍ、
Ｄｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｙｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍのう
ち１種または２種以上を示し）の層であれば良く、後に
形成する酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層
４と同一の組成のものでも、若干異なる組成比のもので
も良いが、同じ系のものが好ましい。この形態において
酸化物超電導体と同様の構造を有する種膜層３は、レー
ザ蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタリング法などの気相法
（成膜法）で形成された結晶配向性に優れたものである
ことが好ましく、その厚さは例えば０.０１×１０-6ｍ
（０.０１μｍ）〜３×１０-6ｍ（３μｍ）程度とされ
ている。
【００１４】前記酸化物超電導体と同様の構造を有する
固溶体層４は、目的とする電流通電用の酸化物超電導層
５と同じ組成のものに、先の酸化物中間層２を構成する
元素を添加したものを用いることが好ましい。例えば、
酸化物超電導層５が組成式ＲＥaＢａbＣｕ3Ｏyで示され
る場合（ただし、ＲＥはＹ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｇｄ、
Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕ、Ｙｂのうち１種または２種以上を示
し）、これらの中から適宜選択し、これらの組成に例え
ばＭｇＯを添加したものが用いられる。これらの中でも
Ｙ系としてＹ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏyの組成を有するＹ系のも
の、Ｎｄ系としてＮｄ1+xＢａ2-xＣｕ3Ｏyの組成式で示
されるＮｄ系のもの、あるいは、Ｓｍ1+XＢａ2-XＣｕ3
Ｏyの組成式で示されるＳｍ系のものなどが優れた超電
導特性を得られるものとして有用である。
固溶体層４は、目的とする電流通電用の酸化物超電導層
５と同じ組成のものに、先の酸化物中間層２を構成する
元素を添加したものを用いることが好ましい。例えば、
酸化物超電導層５が組成式ＲＥaＢａbＣｕ3Ｏyで示され
る場合（ただし、ＲＥはＹ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｇｄ、
Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕ、Ｙｂのうち１種または２種以上を示
し）、これらの中から適宜選択し、これらの組成に例え
ばＭｇＯを添加したものが用いられる。これらの中でも
Ｙ系としてＹ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏyの組成を有するＹ系のも
の、Ｎｄ系としてＮｄ1+xＢａ2-xＣｕ3Ｏyの組成式で示
されるＮｄ系のもの、あるいは、Ｓｍ1+XＢａ2-XＣｕ3
Ｏyの組成式で示されるＳｍ系のものなどが優れた超電
導特性を得られるものとして有用である。
【００１５】前記酸化物超電導体と同様の構造を有する
固溶体層４は、先に示す組成の酸化物超電導体の構成元
素に加えて酸化物中間層２を構成する元素が含有された
ものである。酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶
体層４に含有される元素として具体的にはＭｇＯ、Ｎｉ
Ｏを例示することができる。ＭｇＯ、ＮｉＯの添加量は
固溶限界量を目安として含有させることができる。この
酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層４は先の
酸化物超電導体の構成元素と先の酸化物中間層２の構成
元素を両方含む後述の融液から後述の液相エピタキシー
法により形成された薄膜状あるいは厚膜状のものであ
る。この酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層
４は厚さ０.５×１０-6ｍ（０.５μｍ）〜３×１０-6ｍ
（３μｍ）程度の範囲のものであり、例えば一例として
１×１０-6ｍ（１μｍ）程度の厚さとすることができ
る。この酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層
４は酸化物中間層２を構成する元素（例えばＭｇＯ）を
固溶限界量含むので超電導特性の面では後述する酸化物
超電導層５に劣るが、酸化物超電導層５を液相エピタキ
シー法で成長させるための基の層として有効であるの
で、薄いものでも十分であり、薄膜状とした場合は固溶
体層４を形成する場合の液相エピタキシー法の成膜速度
も早くすることができる。
固溶体層４は、先に示す組成の酸化物超電導体の構成元
素に加えて酸化物中間層２を構成する元素が含有された
ものである。酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶
体層４に含有される元素として具体的にはＭｇＯ、Ｎｉ
Ｏを例示することができる。ＭｇＯ、ＮｉＯの添加量は
固溶限界量を目安として含有させることができる。この
酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層４は先の
酸化物超電導体の構成元素と先の酸化物中間層２の構成
元素を両方含む後述の融液から後述の液相エピタキシー
法により形成された薄膜状あるいは厚膜状のものであ
る。この酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層
４は厚さ０.５×１０-6ｍ（０.５μｍ）〜３×１０-6ｍ
（３μｍ）程度の範囲のものであり、例えば一例として
１×１０-6ｍ（１μｍ）程度の厚さとすることができ
る。この酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層
４は酸化物中間層２を構成する元素（例えばＭｇＯ）を
固溶限界量含むので超電導特性の面では後述する酸化物
超電導層５に劣るが、酸化物超電導層５を液相エピタキ
シー法で成長させるための基の層として有効であるの
で、薄いものでも十分であり、薄膜状とした場合は固溶
体層４を形成する場合の液相エピタキシー法の成膜速度
も早くすることができる。
【００１６】前記酸化物超電導層５は先に説明の酸化物
超電導体と同様の構造を有する固溶体層４の構成材料と
同じ酸化物超電導体からなるが、後述する液相エピタキ
シー法により形成されたものであり、この酸化物超電導
層５を通電用の主力の超電導層とする。この酸化物超電
導層５は例えば１×１０-6ｍ（１μｍ）〜１０×１０ -6
ｍ（１０μｍ）の範囲の厚さとすることができるが、こ
の範囲に限られるものではない。前述の組成系の中でも
Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏyの組成式で示されるＹ系、Ｓｍ1+XＢ
ａ2-XＣｕ3Ｏyの組成式で示されるＳｍ系が広く用いら
れていて有用である。ここで、酸化物超電導層５と前述
の酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層４の組
み合わせとして選択できる組成系は、同じ組成系が好ま
しいが異なる組成系のものでも良い。
超電導体と同様の構造を有する固溶体層４の構成材料と
同じ酸化物超電導体からなるが、後述する液相エピタキ
シー法により形成されたものであり、この酸化物超電導
層５を通電用の主力の超電導層とする。この酸化物超電
導層５は例えば１×１０-6ｍ（１μｍ）〜１０×１０ -6
ｍ（１０μｍ）の範囲の厚さとすることができるが、こ
の範囲に限られるものではない。前述の組成系の中でも
Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏyの組成式で示されるＹ系、Ｓｍ1+XＢ
ａ2-XＣｕ3Ｏyの組成式で示されるＳｍ系が広く用いら
れていて有用である。ここで、酸化物超電導層５と前述
の酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層４の組
み合わせとして選択できる組成系は、同じ組成系が好ま
しいが異なる組成系のものでも良い。
【００１７】図１に示す構造の酸化物超電導導体Ａを製
造するには、まず、基材１の周面に酸化物中間層２を形
成し、酸化物中間層２上に酸化物超電導体の種膜層３を
形成してなる基材を形成する。
造するには、まず、基材１の周面に酸化物中間層２を形
成し、酸化物中間層２上に酸化物超電導体の種膜層３を
形成してなる基材を形成する。
【００１８】基材１の周面に酸化物中間層２を形成する
には、レーザ蒸着法、電子ビーム蒸着法などの気相法で
形成する。この酸化物中間層２は後に形成する酸化物超
電導層５に比べて厚膜化する必要は無く、後に形成する
酸化物超電導体の種膜層３の結晶配向性を整える目的と
するので、０.５×１０-6ｍ（０.５μｍ）〜５×１０ -6
ｍ（５μｍ）程度の厚さに形成すれば良い。よって酸化
物中間層２を気相法（ＣＶＤ法、スパッタ法、レーザ蒸
着法などの気相法）で１×１０-6ｍ（１μｍ）程度に形
成することができるが、この範囲の厚さに限定されるも
のではない。
には、レーザ蒸着法、電子ビーム蒸着法などの気相法で
形成する。この酸化物中間層２は後に形成する酸化物超
電導層５に比べて厚膜化する必要は無く、後に形成する
酸化物超電導体の種膜層３の結晶配向性を整える目的と
するので、０.５×１０-6ｍ（０.５μｍ）〜５×１０ -6
ｍ（５μｍ）程度の厚さに形成すれば良い。よって酸化
物中間層２を気相法（ＣＶＤ法、スパッタ法、レーザ蒸
着法などの気相法）で１×１０-6ｍ（１μｍ）程度に形
成することができるが、この範囲の厚さに限定されるも
のではない。
【００１９】続いて酸化物中間層２の周面に酸化物超電
導体の種膜層３をレーザ蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッ
タ法などの気相法により形成する。ここでの酸化物超電
導体と同様の構造の種膜層３は、後に説明する液相エピ
タキシー法により酸化物超電導体と同様の構造を有する
固溶体層４の厚膜を融液から成長させる場合の成長の種
となるべきものである。また、ここでの酸化物超電導体
と同様の構造の種膜層３は、液相エピタキシー法を実施
する場合に高温の融液に浸漬されるので、不均一な溶解
などに起因する損傷を生じないように充分な厚さとして
おくことが好ましく、レーザ蒸着法などで成膜が可能な
厚さである０.０１×１０-6ｍ（０.０１μｍ）〜３×１
０-6ｍ（３μｍ）程度、例えば１×１０-6ｍ（１μｍ）
程度形成すれば良い。よって、気相法であっても長尺の
基材に比較的容易に酸化物超電導種膜層３を形成するこ
とができる。
導体の種膜層３をレーザ蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッ
タ法などの気相法により形成する。ここでの酸化物超電
導体と同様の構造の種膜層３は、後に説明する液相エピ
タキシー法により酸化物超電導体と同様の構造を有する
固溶体層４の厚膜を融液から成長させる場合の成長の種
となるべきものである。また、ここでの酸化物超電導体
と同様の構造の種膜層３は、液相エピタキシー法を実施
する場合に高温の融液に浸漬されるので、不均一な溶解
などに起因する損傷を生じないように充分な厚さとして
おくことが好ましく、レーザ蒸着法などで成膜が可能な
厚さである０.０１×１０-6ｍ（０.０１μｍ）〜３×１
０-6ｍ（３μｍ）程度、例えば１×１０-6ｍ（１μｍ）
程度形成すれば良い。よって、気相法であっても長尺の
基材に比較的容易に酸化物超電導種膜層３を形成するこ
とができる。
【００２０】次に、酸化物超電導体と同様の構造を有す
る固溶体層４を形成するために、酸化物超電導体と同様
の構造を有する固溶体層４の構成元素の融液に酸化物中
間層２の構成金属元素を溶解した融液を作成する。ここ
で酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層４とし
て、Ｙ系などの酸化物超電導体の融液に酸化物中間層２
を構成するＭｇＯを溶解したものを好ましくは用いるこ
とができる。
る固溶体層４を形成するために、酸化物超電導体と同様
の構造を有する固溶体層４の構成元素の融液に酸化物中
間層２の構成金属元素を溶解した融液を作成する。ここ
で酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層４とし
て、Ｙ系などの酸化物超電導体の融液に酸化物中間層２
を構成するＭｇＯを溶解したものを好ましくは用いるこ
とができる。
【００２１】酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶
体層４を酸化物超電導体と同様の構造の種膜層３上に形
成するには、酸化物中間層２と酸化物超電導体と同様の
構造の種膜層３を設けた基材１を酸化物超電導体構成元
素の融液に浸漬後に取り出す液相エピタキシー法を用い
る。液相エピタキシー法を実施するには、例えば、酸化
物超電導体と同様の構造を有する固溶体層４を構成する
酸化物超電導体の融液に対して飽和する量の酸化物中間
層構成元素、例えばＭｇＯを添加した融液を容器に満た
し、この融液に種膜層３付きのテープ状の基材１を浸漬
してから基材１を徐々に取り出す操作を行なうものとす
る。なお、この融液の好ましい組成については後述す
る。以上の操作により融液を通過する基材１の種膜層３
の表面に融液の成分が付着し、基材上の種膜層３の表面
部分に酸化物超電導体と同様の構造の種膜層３を種結晶
として酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層４
を良好な結晶配向状態で結晶成長させることができる。
しかもここで用いる種膜層３は充分な厚さを有し、しか
も酸化物中間層２の構成元素を含む融液から液相エピタ
キシー法で成長されるので、液相エピタキシー法の実施
の際、種膜層３が不均一な溶解を生じ、固溶体層４が不
均一に成長してしまうという問題を生じない。
体層４を酸化物超電導体と同様の構造の種膜層３上に形
成するには、酸化物中間層２と酸化物超電導体と同様の
構造の種膜層３を設けた基材１を酸化物超電導体構成元
素の融液に浸漬後に取り出す液相エピタキシー法を用い
る。液相エピタキシー法を実施するには、例えば、酸化
物超電導体と同様の構造を有する固溶体層４を構成する
酸化物超電導体の融液に対して飽和する量の酸化物中間
層構成元素、例えばＭｇＯを添加した融液を容器に満た
し、この融液に種膜層３付きのテープ状の基材１を浸漬
してから基材１を徐々に取り出す操作を行なうものとす
る。なお、この融液の好ましい組成については後述す
る。以上の操作により融液を通過する基材１の種膜層３
の表面に融液の成分が付着し、基材上の種膜層３の表面
部分に酸化物超電導体と同様の構造の種膜層３を種結晶
として酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層４
を良好な結晶配向状態で結晶成長させることができる。
しかもここで用いる種膜層３は充分な厚さを有し、しか
も酸化物中間層２の構成元素を含む融液から液相エピタ
キシー法で成長されるので、液相エピタキシー法の実施
の際、種膜層３が不均一な溶解を生じ、固溶体層４が不
均一に成長してしまうという問題を生じない。
【００２２】なおここで、酸化物超電導体と同様の構造
を有する固溶体層４の膜厚は後に形成する酸化物超電導
層５よりも薄いもので酸化物中間層２や酸化物超電導体
と同様の構造の種膜層３と同等の薄膜状のもので差し支
えない。この酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶
体層４にＭｇＯを添加するのは、融液が１０００℃以上
と高温であって、この融液に基材１を浸漬した際に酸化
物中間層２が高温に加熱されて融液と反応しないよう
に、また、仮に多少反応したとしても酸化物中間層２が
融液側に溶出しないようにするためである。ＭｇＯが融
液の中に飽和量を越えて多量添加されているならば、仮
にＭｇＯの酸化物中間層２が融液と反応しても酸化物中
間層２のＭｇＯが融液側に溶出するおそれは少なく、酸
化物中間層２が損傷することはない。
を有する固溶体層４の膜厚は後に形成する酸化物超電導
層５よりも薄いもので酸化物中間層２や酸化物超電導体
と同様の構造の種膜層３と同等の薄膜状のもので差し支
えない。この酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶
体層４にＭｇＯを添加するのは、融液が１０００℃以上
と高温であって、この融液に基材１を浸漬した際に酸化
物中間層２が高温に加熱されて融液と反応しないよう
に、また、仮に多少反応したとしても酸化物中間層２が
融液側に溶出しないようにするためである。ＭｇＯが融
液の中に飽和量を越えて多量添加されているならば、仮
にＭｇＯの酸化物中間層２が融液と反応しても酸化物中
間層２のＭｇＯが融液側に溶出するおそれは少なく、酸
化物中間層２が損傷することはない。
【００２３】次に、酸化物超電導層５を酸化物超電導体
と同様の構造を有する固溶体層４上に形成するには、酸
化物中間層２と、酸化物超電導体と同様の構造の種膜層
３と、酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層４
とを設けた基材１を酸化物超電導体の融液に浸漬後に取
り出す第２回目の液相エピタキシー法を行う。 第２回
目の液相エピタキシー法を実施するには、例えば、酸化
物超電導体の近似組成の融液を容器に満たし、前記融液
に先の酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層４
を設けた基材１を浸漬してから基材１を徐々に取り出す
操作を行なう。ここで用いる第２回目の液相エピタキシ
ー用の融液には先の酸化物中間層２を構成する金属元素
は添加しないものとする。
と同様の構造を有する固溶体層４上に形成するには、酸
化物中間層２と、酸化物超電導体と同様の構造の種膜層
３と、酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層４
とを設けた基材１を酸化物超電導体の融液に浸漬後に取
り出す第２回目の液相エピタキシー法を行う。 第２回
目の液相エピタキシー法を実施するには、例えば、酸化
物超電導体の近似組成の融液を容器に満たし、前記融液
に先の酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層４
を設けた基材１を浸漬してから基材１を徐々に取り出す
操作を行なう。ここで用いる第２回目の液相エピタキシ
ー用の融液には先の酸化物中間層２を構成する金属元素
は添加しないものとする。
【００２４】例えば、Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏyで示される組成
系の酸化物超電導層５を用いる構造を採用する場合、酸
化物超電導層５を形成するには、前記融液として、Ｙ2
Ｂａ1Ｃｕ1Ｏ5の組成（略称Ｙ２１１）の粉末を容器の
底部に収納し、その粉末の上に３ＢａＣｕＯ2＋２Ｃｕ
Ｏの組成の混合物を載せ、全体の組成を例えばＹ：Ｂ
ａ：Ｃｕ＝６：３６：５８の割合として全体を溶融して
得た融液を一例として用いることができる。
系の酸化物超電導層５を用いる構造を採用する場合、酸
化物超電導層５を形成するには、前記融液として、Ｙ2
Ｂａ1Ｃｕ1Ｏ5の組成（略称Ｙ２１１）の粉末を容器の
底部に収納し、その粉末の上に３ＢａＣｕＯ2＋２Ｃｕ
Ｏの組成の混合物を載せ、全体の組成を例えばＹ：Ｂ
ａ：Ｃｕ＝６：３６：５８の割合として全体を溶融して
得た融液を一例として用いることができる。
【００２５】また、Ｎｄ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏyで示される組成
系の酸化物超電導層５を用いる構造を採用する場合、酸
化物超電導層５を形成するには、容器底部側にＮｄ4Ｂ
ａ2Ｃｕ2Ｏyで示される組成の融液を収納し、容器上部
側にＢａ3Ｃｕ4Ｏyで示される組成の融液を収納できる
ように、容器上部の融液の温度と容器底部の融液の温度
を制御する。例えばこのＮｄ系の融液を用いる場合、容
器上部を１０５７℃に加熱し、容器底部を１０８０℃程
度に加熱する。なお、これらの融液は先の固溶体層４を
液相エピタキシー法により形成する場合に利用しても良
い。即ち、これらの融液に対して酸化物中間層２の構成
元素を添加したものを先の固溶体層４の形成用に用いる
ことができる。
系の酸化物超電導層５を用いる構造を採用する場合、酸
化物超電導層５を形成するには、容器底部側にＮｄ4Ｂ
ａ2Ｃｕ2Ｏyで示される組成の融液を収納し、容器上部
側にＢａ3Ｃｕ4Ｏyで示される組成の融液を収納できる
ように、容器上部の融液の温度と容器底部の融液の温度
を制御する。例えばこのＮｄ系の融液を用いる場合、容
器上部を１０５７℃に加熱し、容器底部を１０８０℃程
度に加熱する。なお、これらの融液は先の固溶体層４を
液相エピタキシー法により形成する場合に利用しても良
い。即ち、これらの融液に対して酸化物中間層２の構成
元素を添加したものを先の固溶体層４の形成用に用いる
ことができる。
【００２６】以上の操作により融液の上部側から引き上
げるテープ状の基材の表面に融液の成分が付着し、固溶
体層４の表面部分に酸化物超電導体と同様の構造を有す
る固溶体層４を種結晶としてＹ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏyで示され
る組成系の酸化物超電導素材層を良好な結晶配向状態で
結晶成長できる。これは、融液の底部側を高温度領域と
し、融液の上部側を低温度領域としているので、底部側
から上部側に対流が生じ、融液の底部側の過飽和状態の
融液が上部側の低温領域に達すると過飽和とされた成分
が選択的に結晶化しやすくなり、この低温領域に酸化物
超電導体と同様の構造を有する固溶体層４を備えた基材
を通過させることで酸化物超電導体と同様の構造を有す
る固溶体層４を基にして結晶成長を促進することができ
ることに起因している。なおここで、第２回目の液相エ
ピタキシー法を実施する際に用いる融液には酸化物中間
層２の構成金属元素を添加しないものとする必要があ
る。ここで仮に、酸化物中間層２の構成金属元素を融液
に添加すると、酸化物超電導素材層を生成する場合に酸
化物中間層構成元素を含む化合物が酸化物超電導素材層
とともに析出するおそれが高い。よってこの場合に用い
る融液は、目的の組成とするための酸化物超電導体の構
成元素のみを含むものとする。
げるテープ状の基材の表面に融液の成分が付着し、固溶
体層４の表面部分に酸化物超電導体と同様の構造を有す
る固溶体層４を種結晶としてＹ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏyで示され
る組成系の酸化物超電導素材層を良好な結晶配向状態で
結晶成長できる。これは、融液の底部側を高温度領域と
し、融液の上部側を低温度領域としているので、底部側
から上部側に対流が生じ、融液の底部側の過飽和状態の
融液が上部側の低温領域に達すると過飽和とされた成分
が選択的に結晶化しやすくなり、この低温領域に酸化物
超電導体と同様の構造を有する固溶体層４を備えた基材
を通過させることで酸化物超電導体と同様の構造を有す
る固溶体層４を基にして結晶成長を促進することができ
ることに起因している。なおここで、第２回目の液相エ
ピタキシー法を実施する際に用いる融液には酸化物中間
層２の構成金属元素を添加しないものとする必要があ
る。ここで仮に、酸化物中間層２の構成金属元素を融液
に添加すると、酸化物超電導素材層を生成する場合に酸
化物中間層構成元素を含む化合物が酸化物超電導素材層
とともに析出するおそれが高い。よってこの場合に用い
る融液は、目的の組成とするための酸化物超電導体の構
成元素のみを含むものとする。
【００２７】このようにして得られた厚膜状の酸化物素
材層を３５０〜６００℃の温度に好ましくは酸素雰囲気
中において数時間〜数１００時間熱処理することで酸化
物超電導素材層に酸素を十分に供給して結晶構造を整
え、酸化物超電導素材層を酸化物超電導層５にすること
ができ、これにより図１に示すものと同等の厚膜状の結
晶配向性の良好な酸化物超電導層５を備えた酸化物超電
導導体Ａを得ることができる。また、第２回目の液相エ
ピタキシー法に用いる融液に、酸化物超電導体構成元素
以外の酸化物中間層構成元素を含ませないので、不要な
化合物相の析出を抑制することができ、目的の組成の酸
化物超電導素材層のみを析出させることができ、超電導
特性に優れた酸化物超電導導体を得ることができる。
材層を３５０〜６００℃の温度に好ましくは酸素雰囲気
中において数時間〜数１００時間熱処理することで酸化
物超電導素材層に酸素を十分に供給して結晶構造を整
え、酸化物超電導素材層を酸化物超電導層５にすること
ができ、これにより図１に示すものと同等の厚膜状の結
晶配向性の良好な酸化物超電導層５を備えた酸化物超電
導導体Ａを得ることができる。また、第２回目の液相エ
ピタキシー法に用いる融液に、酸化物超電導体構成元素
以外の酸化物中間層構成元素を含ませないので、不要な
化合物相の析出を抑制することができ、目的の組成の酸
化物超電導素材層のみを析出させることができ、超電導
特性に優れた酸化物超電導導体を得ることができる。
【００２８】以上説明の液相エピタキシー法により酸化
物超電導層５を形成するならば、厚さ２×１０-6ｍ（２
μｍ）〜１０×１０-6ｍ（１０μｍ）程度の厚膜状の酸
化物超電導層５を気相法よりも格段に早い、例えば、１
×１０-6ｍ（１μｍ）／分程度の成膜レートで得ること
ができる。これに対し、気相法（スパッタリング法、蒸
着法、ＣＶＤ法等）において成膜レートが比較的早いも
のとして知られるＣＶＤ法であっても、通常の成膜レー
トは０.０１×１０-6ｍ（０.０１μｍ）／分程度である
ので、液相エピタキシー法による成膜レートが如何に早
いものであるかということが理解できる。更に、酸化物
超電導体と同様の構造の種膜層３を酸化物中間層２上に
良好な結晶配向性でもって形成するならば、液相エピタ
キシー法で形成する酸化物超電導体と同様の構造を有す
る固溶体層４の配向性を良好にすることができ、この酸
化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層４を基に液
相エピタキシー法で得られた酸化物超電導層５であるな
らば、良好な結晶配向性を有するものを得ることがで
き、優れた臨界電流を示す酸化物超電導導体を提供でき
る。
物超電導層５を形成するならば、厚さ２×１０-6ｍ（２
μｍ）〜１０×１０-6ｍ（１０μｍ）程度の厚膜状の酸
化物超電導層５を気相法よりも格段に早い、例えば、１
×１０-6ｍ（１μｍ）／分程度の成膜レートで得ること
ができる。これに対し、気相法（スパッタリング法、蒸
着法、ＣＶＤ法等）において成膜レートが比較的早いも
のとして知られるＣＶＤ法であっても、通常の成膜レー
トは０.０１×１０-6ｍ（０.０１μｍ）／分程度である
ので、液相エピタキシー法による成膜レートが如何に早
いものであるかということが理解できる。更に、酸化物
超電導体と同様の構造の種膜層３を酸化物中間層２上に
良好な結晶配向性でもって形成するならば、液相エピタ
キシー法で形成する酸化物超電導体と同様の構造を有す
る固溶体層４の配向性を良好にすることができ、この酸
化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層４を基に液
相エピタキシー法で得られた酸化物超電導層５であるな
らば、良好な結晶配向性を有するものを得ることがで
き、優れた臨界電流を示す酸化物超電導導体を提供でき
る。
【００２９】
【実施例】厚さ０.２ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ１０００
ｍｍの無配向ハステロイテープ基板（テープ基材）の上
下両面にレーザ蒸着法により（１００）面内配向したＭ
ｇＯの酸化物中間層を形成した。この試料の両面にＭｇ
を添加したＹＢａＣｕＯターゲットを用いたレーザ蒸着
法により（１００）面配向した１μｍ厚のＹＢａＣｕＯ
系酸化物超電導体と同様の構造の種膜層を形成した。次
いでこの試料に対し、Ｍｇを飽和させたＹＢａＣｕＯ融
液を用いた液相エピタキシー法により酸化物超電導体と
同様の構造を有する厚さ１μｍの酸化物超電導体と同様
の構造を有する固溶体層を形成した。なお、前記融液と
してより具体的には、Ｙ2Ｂａ1Ｃｕ1Ｏ5の組成（略称Ｙ
２１１）の粉末を容器の底部に収納し、その粉末の上に
３ＢａＣｕＯ2＋２ＣｕＯの組成の混合物を載せ、全体
の組成を例えばＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝６：３６：５８の割合
として、これに飽和量のＭｇＯの粉末を添加して全体を
溶融して得た融液を用いた。
ｍｍの無配向ハステロイテープ基板（テープ基材）の上
下両面にレーザ蒸着法により（１００）面内配向したＭ
ｇＯの酸化物中間層を形成した。この試料の両面にＭｇ
を添加したＹＢａＣｕＯターゲットを用いたレーザ蒸着
法により（１００）面配向した１μｍ厚のＹＢａＣｕＯ
系酸化物超電導体と同様の構造の種膜層を形成した。次
いでこの試料に対し、Ｍｇを飽和させたＹＢａＣｕＯ融
液を用いた液相エピタキシー法により酸化物超電導体と
同様の構造を有する厚さ１μｍの酸化物超電導体と同様
の構造を有する固溶体層を形成した。なお、前記融液と
してより具体的には、Ｙ2Ｂａ1Ｃｕ1Ｏ5の組成（略称Ｙ
２１１）の粉末を容器の底部に収納し、その粉末の上に
３ＢａＣｕＯ2＋２ＣｕＯの組成の混合物を載せ、全体
の組成を例えばＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝６：３６：５８の割合
として、これに飽和量のＭｇＯの粉末を添加して全体を
溶融して得た融液を用いた。
【００３０】次に、Ｍｇを添加していないＹＢａＣｕＯ
融液を用いて液相エピタキシー法により厚さ５×１０-6
ｍ（５μｍ）の酸化物超電導素材層を形成した。次いで
この酸化物超電導素材層を酸素雰囲気中において５００
℃に４００時間加熱する熱処理を施して酸化物超電導層
を生成させ、酸化物超電導導体を得た。この酸化物超電
導導体に対して液体窒素中において零磁場で４端子法に
よる通電試験を行ったところ、５００Ａを超える臨界電
流（Ｉｃ）を得ることができ、優れた超電導導体である
ことを確認することができた。また、以上説明した方法
による液相エピタキシー法の歩留まりは８０％を越える
値となり、従来の２０％程度の歩留まりに比較して格段
に優れた歩留まりを得ることができた。
融液を用いて液相エピタキシー法により厚さ５×１０-6
ｍ（５μｍ）の酸化物超電導素材層を形成した。次いで
この酸化物超電導素材層を酸素雰囲気中において５００
℃に４００時間加熱する熱処理を施して酸化物超電導層
を生成させ、酸化物超電導導体を得た。この酸化物超電
導導体に対して液体窒素中において零磁場で４端子法に
よる通電試験を行ったところ、５００Ａを超える臨界電
流（Ｉｃ）を得ることができ、優れた超電導導体である
ことを確認することができた。また、以上説明した方法
による液相エピタキシー法の歩留まりは８０％を越える
値となり、従来の２０％程度の歩留まりに比較して格段
に優れた歩留まりを得ることができた。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明の酸化物超電
導導体にあっては、基材と、酸化物中間層と、酸化物中
間層構成元素を含む種膜層と、酸化物超電導体と同様の
構造を有する液相エピタキシー法による固溶体層と、酸
化物超電導層を具備してなり、固溶体層が良好な結晶配
向性で液相エピタキシー法によって種膜層の上に成長さ
れ、液相エピタキシー法の実施の際に種膜層の損傷を防
止できるので、種膜層上に良好な状態で固溶体層を生成
でき、更にその上に良好な臨界電流特性を発揮する酸化
物超電導導体を得ることができる。従って液相エピタキ
シー法による酸化物超電導導体製造時の歩留まり向上に
寄与する。また、種膜層が酸化物中間層構成元素を含む
ので、酸化物中間層に対する種膜層の生成も良好な状態
で整合性良くなされ、更にこの種膜層上に酸化物中間層
構成元素を含む種膜層が形成されるので、良好な整合性
の種膜層が酸化物中間層上に得られる。この種膜層上に
固溶体層が形成されるので、液相エピタキシー法によっ
て、種膜層が融液に浸漬されて高温加熱された場合であ
っても種膜層の損傷を起こす事なく固溶体層が良好に結
晶成長されて良好な固溶体層が生成され、この固溶体層
を基に良好な結晶配向性の酸化物超電導層が生成され
る。
導導体にあっては、基材と、酸化物中間層と、酸化物中
間層構成元素を含む種膜層と、酸化物超電導体と同様の
構造を有する液相エピタキシー法による固溶体層と、酸
化物超電導層を具備してなり、固溶体層が良好な結晶配
向性で液相エピタキシー法によって種膜層の上に成長さ
れ、液相エピタキシー法の実施の際に種膜層の損傷を防
止できるので、種膜層上に良好な状態で固溶体層を生成
でき、更にその上に良好な臨界電流特性を発揮する酸化
物超電導導体を得ることができる。従って液相エピタキ
シー法による酸化物超電導導体製造時の歩留まり向上に
寄与する。また、種膜層が酸化物中間層構成元素を含む
ので、酸化物中間層に対する種膜層の生成も良好な状態
で整合性良くなされ、更にこの種膜層上に酸化物中間層
構成元素を含む種膜層が形成されるので、良好な整合性
の種膜層が酸化物中間層上に得られる。この種膜層上に
固溶体層が形成されるので、液相エピタキシー法によっ
て、種膜層が融液に浸漬されて高温加熱された場合であ
っても種膜層の損傷を起こす事なく固溶体層が良好に結
晶成長されて良好な固溶体層が生成され、この固溶体層
を基に良好な結晶配向性の酸化物超電導層が生成され
る。
【００３２】前記基材をＮｉ系などの高融点金属から形
成することで、基材の耐熱性と耐食性を確実なものとす
ることができる。また、酸化物中間層をＭｇＯなどの酸
化物から構成することで液相エピタキシー法により融液
に浸漬されて高温度に加熱されて製造された場合であっ
ても、基材との反応を抑制することができ、液相エピタ
キシー法を実施する場合の融液に対する耐性を確実なも
のとできる。
成することで、基材の耐熱性と耐食性を確実なものとす
ることができる。また、酸化物中間層をＭｇＯなどの酸
化物から構成することで液相エピタキシー法により融液
に浸漬されて高温度に加熱されて製造された場合であっ
ても、基材との反応を抑制することができ、液相エピタ
キシー法を実施する場合の融液に対する耐性を確実なも
のとできる。
【図１】 図１は本発明に係る酸化物超電導導体の第１
の実施形態を示す断面図である。
の実施形態を示す断面図である。
Ａ・・・酸化物超電導導体、１・・・基材、２・・・酸化物中間
層、３・・・種膜層、４・・・固溶体層、５・・・酸化物超電導
層。
層、３・・・種膜層、４・・・固溶体層、５・・・酸化物超電導
層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000002130 住友電気工業株式会社 大阪府大阪市中央区北浜四丁目５番33号 (71)出願人 000173784 財団法人鉄道総合技術研究所 東京都国分寺市光町２丁目８番地38 (71)出願人 391004481 財団法人国際超電導産業技術研究センター 東京都港区新橋５丁目34番３号 栄進開発 ビル６階 (72)発明者 柿本 一臣 東京都江東区東雲１丁目14番３号 財団法 人国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 保原 夏朗 東京都江東区東雲１丁目14番３号 財団法 人国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 泉 徹 東京都江東区東雲１丁目14番３号 財団法 人国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 長谷川 勝哉 東京都江東区東雲１丁目14番３号 財団法 人国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 中村 雄一 東京都江東区東雲１丁目14番３号 財団法 人国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 和泉 輝郎 東京都江東区東雲１丁目14番３号 財団法 人国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 塩原 融 東京都江東区東雲１丁目14番３号 財団法 人国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 Ｆターム(参考） 4M113 AD35 AD36 AD68 BA04 BA11 BA15 BA21 BA29 CA34 5G321 AA04 DB22 DB33
Claims (7)
- 【請求項１】 高融点金属からなる基材上に酸化物中間
層が形成され、該酸化物中間層上に該酸化物中間層構成
元素を含む酸化物超電導体と同様の構造を有する種膜層
が形成され、該種膜層上に前記酸化物中間層を構成する
元素を含む酸化物超電導体の構成元素の液相エピタキシ
ー法による固溶体層が形成され、該酸化物超電導固溶体
層上に酸化物超電導層が形成されてなることを特徴とす
る酸化物超電導導体。 - 【請求項２】 前記酸化物中間層がＭｇＯからなり、前
記酸化物超電導体と同様の構造を有する固溶体層にＭｇ
が含有されてなることを特徴とする請求項１記載の酸化
物超電導導体。 - 【請求項３】 前記基材がＮｉ系の高融点合金からなる
ことを特徴とする請求項１または２記載の酸化物超電導
体。 - 【請求項４】 前記基材の片面または両面に、酸化物中
間層と種膜層と固溶体層と酸化物超電導層が積層されて
なることを特徴とする請求項１，２または３記載の酸化
物超電導導体。 - 【請求項５】 前記種膜層がＹＢａＣｕＯ系の酸化物超
電導体構成元素とＭｇを含むものであり、前記固溶体層
がＹＢａＣｕＯ系の酸化物超電導体構成元素とＭｇを含
むものであり、前記酸化物超電導層がＹＢａＣｕＯ系の
ものであることを特徴とする請求項１、２、３または４
に記載の酸化物超電導導体。 - 【請求項６】 請求項１に記載の構造を有する酸化物超
電導導体を製造するに際し、酸化物中間層を備えた基材
を用い、前記酸化物中間層上に酸化物中間層を構成する
金属元素を含み、酸化物超電導体と同様の構造を有する
種膜層を気相成長法により形成し、次いで該酸化物超電
導体と同様の構造を有する固溶体層と酸化物超電導層を
液相エピタキシー法により形成することを特徴とする酸
化物超電導導体の製造方法。 - 【請求項７】 前記種膜層上に前記固溶体層を形成する
際、前記酸化物中間層を構成する金属元素と前記酸化物
超電導層を構成する元素を有する融液に前記種膜層付き
の基材を浸漬して前記種膜層の溶解を防ぎながら固溶体
層を生成する液相エピタキシー法を行うことを特徴とす
る請求項６に記載の酸化物超電導導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000341075A JP2002150854A (ja) | 2000-11-08 | 2000-11-08 | 酸化物超電導導体とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000341075A JP2002150854A (ja) | 2000-11-08 | 2000-11-08 | 酸化物超電導導体とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002150854A true JP2002150854A (ja) | 2002-05-24 |
Family
ID=18815871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000341075A Pending JP2002150854A (ja) | 2000-11-08 | 2000-11-08 | 酸化物超電導導体とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002150854A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012014883A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Railway Technical Research Institute | 高温超電導線材およびそれを用いた高温超電導コイル |
| KR20170038031A (ko) * | 2014-07-31 | 2017-04-05 | 스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤 | 초전도 선재 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000302596A (ja) * | 1999-04-15 | 2000-10-31 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導導体およびその製造方法 |
-
2000
- 2000-11-08 JP JP2000341075A patent/JP2002150854A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000302596A (ja) * | 1999-04-15 | 2000-10-31 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導導体およびその製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012014883A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Railway Technical Research Institute | 高温超電導線材およびそれを用いた高温超電導コイル |
| KR20170038031A (ko) * | 2014-07-31 | 2017-04-05 | 스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤 | 초전도 선재 |
| KR102288552B1 (ko) | 2014-07-31 | 2021-08-10 | 스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤 | 초전도 선재 |
| DE112015003518B4 (de) | 2014-07-31 | 2024-03-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Supraleitender Draht |
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|
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