JP2005056741A - Thin film superconductive wire rod and its manufacturing method - Google Patents

Thin film superconductive wire rod and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2005056741A
JP2005056741A JP2003287743A JP2003287743A JP2005056741A JP 2005056741 A JP2005056741 A JP 2005056741A JP 2003287743 A JP2003287743 A JP 2003287743A JP 2003287743 A JP2003287743 A JP 2003287743A JP 2005056741 A JP2005056741 A JP 2005056741A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
thin film
forming
superconducting wire
range
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003287743A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Daimatsu
一也 大松
Shiyuuji Mokura
修司 母倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2003287743A priority Critical patent/JP2005056741A/en
Publication of JP2005056741A publication Critical patent/JP2005056741A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a practical thin film superconductive wire rod provided with a superconductive layer superior in Jc-value on the substrate of a lengthy tape-like shape. <P>SOLUTION: This is the thin film superconductive wire rod in which the base layer provided with a metal substrate, and a current-carrying layer provided with a superconductive layer are provided. An intra-surface orientation property in the region of this layer contacting this current-carrying layer is in a range of 5° to 14°, the c-axis inclination of a region of the base layer contacting this current-carrying layer is in a range of 0° to 5°, and the intra-surface orientation property of this current-carrying layer is in a range of 0° to 12°. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、薄膜超電導線材に関する。さらに詳しくは、本発明は、線材、ケーブル、マグネットなどの超電導機器や、NMR、核融合、加速器、リニアなどの高磁界発生装置に用いる薄膜超電導線材に関する。   The present invention relates to a thin film superconducting wire. More specifically, the present invention relates to a thin film superconducting wire used for superconducting equipment such as wires, cables and magnets, and high magnetic field generators such as NMR, nuclear fusion, accelerators and linear.

また、本発明は、上記の薄膜超電導線材の製造方法に関する。   Moreover, this invention relates to the manufacturing method of said thin film superconducting wire.

高温超電導体の発見以来、ケーブル、限流器、マグネットなどの電力機器への応用を目指した高温超電導線材の開発が世界中の研究機関で精力的に行われている。我々は、気相法の一つであるパルスレーザ蒸着法(Pulsed Laser Deposition;PLD法)または有機金属塗布法(Metal Organic Deposition:MOD法)を用いて高温超伝導薄膜線材の開発を進めており、その長尺化、高臨界電流密度化に取組んでいる。   Since the discovery of high-temperature superconductors, the development of high-temperature superconducting wires aimed at power devices such as cables, current limiters, and magnets has been vigorously conducted by research institutions around the world. We are developing high-temperature superconducting thin film wires using pulsed laser deposition (PLD) or metal organic deposition (MOD), which is one of the vapor phase methods. , Are working on increasing the length and increasing the critical current density.

一般的に単結晶基板上にエピタキシャルに形成された高温超電導薄膜は、高品質な結晶性を有し、その臨界電流密度(Jc)は、現在開発が急ピッチで進められているBi系Agシース線材と比較し、液体窒素下(77.3K)で1〜2桁高い値、105〜106A/cm2を示す。 In general, a high-temperature superconducting thin film epitaxially formed on a single crystal substrate has high-quality crystallinity, and its critical current density (Jc) is a Bi-based Ag sheath that is currently being developed at a rapid pace. compared with wire, two orders of magnitude higher value under liquid nitrogen (77.3 K), shows a 10 5 ~10 6 a / cm 2 .

気相法やMOD法による線材化を考える場合、長尺テープ形状の基板上に薄膜を形成する必要がある。テープ形状の単結晶基板は入手不可能であり、また機器応用を考えるとハンドリングに優れた金属テープなどを基板として用いる必要がある。しかしながら金属テープは多結晶であり、その上に薄膜を形成してもエピタキシャル成長させることが困難なため、超電導特性もJcが約104A/cm2と低い値になってしまう。 When considering wire forming by a vapor phase method or a MOD method, it is necessary to form a thin film on a long tape-shaped substrate. A tape-shaped single-crystal substrate is not available, and it is necessary to use a metal tape or the like excellent in handling as a substrate in consideration of equipment application. However, since the metal tape is polycrystalline and it is difficult to perform epitaxial growth even if a thin film is formed thereon, the superconducting characteristics also have a low Jc of about 10 4 A / cm 2 .

このように、薄膜超電導線材のための基板には、金属が一般に用いられ、これらは通常多結晶体である。このような基板上に、レーザ蒸着法や反応性蒸着法やMOD法などによって酸化物薄膜を形成する場合、酸化物薄膜はランダムな方位を有する多結晶かアモルファスとなることが多い。また、たとえ酸化物薄膜が自然配向を有する場合でも、酸化物薄膜の結晶は基板表面に垂直な方向に特定の結晶軸を配向させる一方、基板表面と平行な方向に軸を配向させることはほとんどない。   Thus, metals are generally used for substrates for thin film superconducting wires, which are usually polycrystalline. When an oxide thin film is formed on such a substrate by a laser vapor deposition method, a reactive vapor deposition method, a MOD method, or the like, the oxide thin film is often polycrystalline or amorphous having a random orientation. Also, even when the oxide thin film has a natural orientation, the crystal of the oxide thin film orients a specific crystal axis in a direction perpendicular to the substrate surface, while the axis in the direction parallel to the substrate surface is rarely oriented. Absent.

また、MgO、SrTiO3、ZrO2などの多結晶基板上に酸化物超電導層を形成する場合も、結晶面の配向が揃っていない酸化物超電導層が形成されることが多い。ここで、超電導電流は、結晶粒塊により阻止されるため、従来の技術により多結晶上に形成される酸化物超電導層は、十分な超電導特性を発揮することができないという問題があった。 In addition, when an oxide superconducting layer is formed on a polycrystalline substrate such as MgO, SrTiO 3 , or ZrO 2 , an oxide superconducting layer having a uniform crystal plane orientation is often formed. Here, since the superconducting current is blocked by the crystal agglomerates, the oxide superconducting layer formed on the polycrystal by the conventional technique has a problem that it cannot exhibit sufficient superconducting characteristics.

このような問題を克服するため、現在世界中の研究機関で長尺テープ形状の基板上に超電導層を形成して、実用的な薄膜超電導線材を得るための研究開発が行われている。たとえば、レーザ蒸着法とイオンビーム照射を組合せた技術が報告されている(たとえば、非特許文献1参照。)。   In order to overcome such problems, research institutes around the world are currently conducting research and development to form a superconducting layer on a long tape-shaped substrate to obtain a practical thin film superconducting wire. For example, a technique combining laser vapor deposition and ion beam irradiation has been reported (for example, see Non-Patent Document 1).

この技術では、イオンビーム照射を伴うレーザ蒸着装置において、ハステロイC276テープ上にイットリア安定化ジルコニア(YSZ)中間層を形成している。この技術では、YSZターゲットにレーザビームを照射して蒸着を行っている間、所定の方向からKr+のイオンビームを照射することによって、強制的に成長結晶に対して秩序を持たせようとしている。そして、この技術によって基板に平行な面内で結晶軸が秩序を持っているYSZ層が形成されたことが報告されている。しかし、この技術によっても、イオンビーム照射を行なうのみの工夫では、十分に実用的な薄膜超電導線材は未だ得られていない。 In this technique, an yttria-stabilized zirconia (YSZ) intermediate layer is formed on a Hastelloy C276 tape in a laser vapor deposition apparatus with ion beam irradiation. In this technique, while performing deposition by irradiating a YSZ target with a laser beam, an attempt is made to forcibly order the grown crystal by irradiating a Kr + ion beam from a predetermined direction. . It has been reported that a YSZ layer in which crystal axes are ordered in a plane parallel to the substrate is formed by this technique. However, even with this technique, a sufficiently practical thin film superconducting wire has not yet been obtained by a device that only performs ion beam irradiation.

また、長尺テープ形状の金属基板上に中間層と超電導層を形成する技術であって、中間層が基板傾斜成膜法(Inclined Substrate Deposition;ISD法)で形成されることを特徴とする技術が報告されている(たとえば、特許文献1および非特許文献2参照。)。   In addition, a technique for forming an intermediate layer and a superconducting layer on a long tape-shaped metal substrate, wherein the intermediate layer is formed by a substrate inclined deposition method (ISD method). Has been reported (for example, see Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).

しかし、上記のISD法により得られた中間層は、結晶性が悪い傾向があり、面内配向性が18°〜25°程度と大きい傾向があり、c軸傾きが5°〜7°程度と大きい傾向がある。中間層がこのような傾向を有する理由は、ISD法では基板を傾斜して中間層を成膜するために、中間層の面内配向性を小さくすることが困難だからである。   However, the intermediate layer obtained by the above ISD method tends to have poor crystallinity, the in-plane orientation tends to be large as about 18 ° to 25 °, and the c-axis inclination is about 5 ° to 7 °. There is a big tendency. The reason why the intermediate layer has such a tendency is that it is difficult to reduce the in-plane orientation of the intermediate layer in order to form the intermediate layer by tilting the substrate in the ISD method.

また、上記のISD法により得られた中間層は、YSZ等の中間層の表面粗さが100nm以上と大きい傾向がある。中間層の表面粗さがこのように大きくなる理由は、レーザ蒸着法を用いたISD法で中間層を成膜すると、成膜速度が速いが、緻密な結晶成長が困難なためである。   Further, the intermediate layer obtained by the above ISD method tends to have a large surface roughness of an intermediate layer such as YSZ of 100 nm or more. The reason why the surface roughness of the intermediate layer is increased in this way is that when the intermediate layer is formed by the ISD method using the laser vapor deposition method, the film formation speed is high, but dense crystal growth is difficult.

さらに、上記のISD法により得られた中間層は、中間層の表面にボイドが多数形成される傾向がある。中間層の表面にこのように多くのボイドが形成される理由は、レーザ蒸着法で中間層を成膜すると、成膜速度が速いが、緻密な結晶成長が困難なためである。そのため、CeO2などのキャップ層をその上に成膜してボイドを埋めることが必要となる。 Furthermore, the intermediate layer obtained by the above ISD method tends to have many voids formed on the surface of the intermediate layer. The reason why so many voids are formed on the surface of the intermediate layer is that when the intermediate layer is formed by the laser vapor deposition method, the film formation rate is high, but it is difficult to perform precise crystal growth. For this reason, it is necessary to fill a void by forming a cap layer such as CeO 2 thereon.

上記の複数の理由により、従来公知のISD法により長尺テープ形状の基板上に超電導層を形成しても、Jcのレベルが0.1〜0.5MA/cm2(77K,0T)程度に留まっており、十分に実用的な薄膜超電導線材は未だ得られていない。 For the reasons described above, even if a superconducting layer is formed on a long tape-shaped substrate by a conventionally known ISD method, the Jc level is about 0.1 to 0.5 MA / cm 2 (77K, 0T). A sufficiently practical thin film superconducting wire has not been obtained yet.

また、配向金属基板法、別名RABiTS(R)法(Rolling−assisted Biaxially Textured Substrates法)と呼ばれる手法により得られた長尺テープ形状の金属基板上にYBCO(YBa2Cu37-γ)超電導層を形成する技術が報告されている(たとえば、非特許文献3参照。)
しかし、この技術においては、配向金属基板法により得られた金属基板上にパルスレーザ蒸着法により形成されたYBCO超電導層のJcは、STO((100)SrTiO3)単結晶基板上にパルスレーザ蒸着法により形成されたYBCO超電導層のJcよりも著しく低く、十分に実用的な薄膜超電導線材は未だ得られていない。
特開平2−291626号公報 飯島康裕、他5名,「基板面内配向したYBCO薄膜テープの連続合成」,第49回低温工学・超電導学会予稿集,1993年度春季,p.134 藤野鋼三、外6名,「ISD法による高温超電導薄膜線材の開発」,SEIテクニカルレビュー,住友電気工業株式会社,1999年9月,第155号,p.131−135 B.W.Kang、外6名,「Comparative study of thickness dependence of critical current density of YBa2Cu3O7-δon (100)SrTiO3 and on rolling-assisted biaxially textured substrates」,J.Mater.Res.,2002年7月,第17巻,第7号,p.1750−1757
Further, a YBCO (YBa 2 Cu 3 O 7-γ ) superconductor is formed on a long tape-shaped metal substrate obtained by a method called an oriented metal substrate method, also called RABiTS® (Rolling-assisted Biaxially Textured Substrates method). A technique for forming a layer has been reported (for example, see Non-Patent Document 3).
However, in this technique, Jc of the YBCO superconducting layer formed by the pulse laser deposition method on the metal substrate obtained by the oriented metal substrate method is pulse laser deposition on the STO ((100) SrTiO 3 ) single crystal substrate. A sufficiently practical thin film superconducting wire has not yet been obtained, which is significantly lower than the Jc of the YBCO superconducting layer formed by the method.
JP-A-2-291626 Yasuhiro Iijima and 5 others, “Continuous synthesis of YBCO thin film tape oriented in the substrate plane”, Proceedings of the 49th Low Temperature Engineering and Superconductivity Society, Spring 1993, p. 134 Kozo Fujino, 6 others, “Development of high-temperature superconducting thin film wire by ISD method”, SEI Technical Review, Sumitomo Electric Industries, Ltd., September 1999, No. 155, p. 131-135 B. W. Kang, 6 others, “Comparative study of thickness dependence of critical current density of YBa2Cu3O7-δon (100) SrTiO3 and on rolling-assisted biaxially textured substrates”, J. Am. Mater. Res. July 2002, Vol. 17, No. 7, p. 1750-1757

上記の現状に基づき、本発明の課題は、長尺テープ形状の基板上にJc値の優れた超電導層を備える、実用的な薄膜超電導線材を提供することである。   Based on the above situation, an object of the present invention is to provide a practical thin film superconducting wire having a superconducting layer having an excellent Jc value on a long tape-shaped substrate.

また、本発明の別の課題は、長尺テープ形状の基板上にJc値の優れた超電導層を形成することを可能にする、効率的かつ簡便な薄膜超電導線材の製造方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide an efficient and simple method for producing a thin film superconducting wire that makes it possible to form a superconducting layer having an excellent Jc value on a long tape-shaped substrate. is there.

本発明者は、上記の課題を解決するためには、面内配向性およびc軸傾きが一定範囲にある長尺テープ形状の基板および/または中間層の上に、キャップ層および超電導層を形成すればよいとの着想を得、鋭意さまざまな面内配向性およびc軸傾きを有する長尺テープ形状の基板および/または中間層を用いて薄膜超電導線材の試作、評価を行った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor forms a cap layer and a superconducting layer on a long tape-shaped substrate and / or intermediate layer in which in-plane orientation and c-axis inclination are in a certain range. A thin-film superconducting wire was prototyped and evaluated using a long tape-shaped substrate and / or an intermediate layer having various in-plane orientations and c-axis inclinations.

その結果、本発明者は、面内配向性が5°〜14°の範囲にあり、c軸傾きが0°〜5°の範囲にある、長尺テープ形状の基板および/または中間層上に、面内配向性が0°〜12°のキャップ層を形成し、さらにそのキャップ層上に面内配向性が0°〜12°の超電導層を形成することにより、超電導層が優れたJc値を有する薄膜超電導線材を得ることができることを見出した。   As a result, the inventor has in-plane orientation in the range of 5 ° to 14 ° and c-axis inclination in the range of 0 ° to 5 ° on the long tape-shaped substrate and / or intermediate layer. By forming a cap layer having an in-plane orientation of 0 ° to 12 ° and further forming a superconducting layer having an in-plane orientation of 0 ° to 12 ° on the cap layer, the superconducting layer has an excellent Jc value. It has been found that a thin film superconducting wire having the following can be obtained.

また、本発明者は、配向金属基板法により、面内配向性が5°〜14°の範囲にあり、c軸傾きが0°〜5°の範囲にある、長尺テープ形状の金属基板を容易に得ることができることを見出した。   In addition, the inventor has obtained a long tape-shaped metal substrate having an in-plane orientation in a range of 5 ° to 14 ° and a c-axis inclination in a range of 0 ° to 5 ° by an oriented metal substrate method. It was found that it can be easily obtained.

さらに、本発明者は、配向金属基板法により得られる金属基板上に、RFスパッタ法および/またはEビーム法により中間層を形成すると、さらに容易に面内配向性が5°〜14°の範囲にあり、c軸傾きが0°〜5°の範囲にある中間層を得ることができることを見出した。   Furthermore, when the present inventor forms an intermediate layer on the metal substrate obtained by the oriented metal substrate method by the RF sputtering method and / or the E-beam method, the in-plane orientation is more easily in the range of 5 ° to 14 °. It was found that an intermediate layer having a c-axis inclination in the range of 0 ° to 5 ° can be obtained.

そして、本発明者は、長尺テープ形状の基板上にイオンビームアシスト蒸着法(イオンビームアシスト成膜法)により中間層を形成することによっても、容易に面内配向性が10°〜14°の範囲にあり、c軸傾きが0°〜5°の範囲にある、中間層を形成することができることを見出した。   The inventor can easily achieve in-plane orientation of 10 ° to 14 ° by forming an intermediate layer on a long tape-shaped substrate by an ion beam assisted deposition method (ion beam assisted film forming method). It was found that an intermediate layer having a c-axis inclination in the range of 0 ° to 5 ° can be formed.

また、本発明者は、面内配向性が5°〜14°の範囲にあり、c軸傾きが0°〜5°の範囲にある、金属基板および/または中間層上であれば、PLD法(パルスレーザ蒸着法)、RFスパッタ法およびEビーム法からなる群より選ばれる1種以上の方法により、容易に面内配向性が0°〜12°の範囲にあるキャップ層を形成することができることを見出した。   In addition, the present inventor has determined that the in-plane orientation is in the range of 5 ° to 14 ° and the c-axis inclination is in the range of 0 ° to 5 °, and the PLD method is used on the metal substrate and / or the intermediate layer. A cap layer having an in-plane orientation in the range of 0 ° to 12 ° can be easily formed by one or more methods selected from the group consisting of (pulsed laser deposition), RF sputtering, and E-beam methods. I found out that I can do it.

さらに、本発明者は、面内配向性が5°〜14°の範囲にあり、c軸傾きが0°〜5°の範囲にある、金属基板および/または中間層上であれば、容易に面内配向性が0°〜12°の範囲にある超電導層を形成することができることを見出した。   Further, the present inventor can easily perform the in-plane orientation in the range of 5 ° to 14 ° and the c-axis inclination in the range of 0 ° to 5 ° on the metal substrate and / or the intermediate layer. It has been found that a superconducting layer having in-plane orientation in the range of 0 ° to 12 ° can be formed.

そして、本発明者は、面内配向性が0°〜12°の範囲にあるキャップ層上であれば、PLD法および/またはMOD法により、さらに容易に面内配向性が0°〜12°の範囲にある超電導層を形成することができることを見出し、本発明を完成した。   Then, the inventor of the present invention can easily achieve in-plane orientation of 0 ° to 12 ° by the PLD method and / or the MOD method as long as the in-plane orientation is on the cap layer in the range of 0 ° to 12 °. The present inventors have found that a superconducting layer in the range can be formed and completed the present invention.

すなわち、本発明の薄膜超電導線材は、金属基板を備える基層と、超電導層を備える通電層と、を備える薄膜超電導線材であって、この基層のうち通電層に接する領域の面内配向性は5°〜14°の範囲にあり、この基層のうち通電層に接する領域のc軸傾きは0°〜5°の範囲にあり、この通電層の面内配向性は0°〜12°の範囲にある、薄膜超電導線材である。   That is, the thin film superconducting wire of the present invention is a thin film superconducting wire comprising a base layer comprising a metal substrate and a conducting layer comprising a superconducting layer, and the in-plane orientation of the region in contact with the conducting layer of this base layer is 5 The c-axis inclination of the region in contact with the energization layer in the base layer is in the range of 0 ° to 5 °, and the in-plane orientation of the energization layer is in the range of 0 ° to 12 °. It is a thin film superconducting wire.

ここで、この基層のうち通電層に接する領域の表面平滑性は0nm〜100nmの範囲であってもよい。また、この基層は配向金属基板法で形成された金属基板を備えてもよい。さらに、この基層は金属基板とイオンビームアシスト蒸着法で形成された中間層とを備えてもよい。   Here, the surface smoothness of a region in contact with the energization layer in the base layer may be in the range of 0 nm to 100 nm. The base layer may include a metal substrate formed by an oriented metal substrate method. Further, the base layer may include a metal substrate and an intermediate layer formed by an ion beam assisted deposition method.

ここで、この中間層はZrO2系酸化物、Y−Zr−O系酸化物、Gd−Zr−O系酸化物およびRe23系酸化物(ReはYおよび希土類元素を表わす)からなる群より選ばれる1種以上を含有してもよい。 Here, this intermediate layer is made of a ZrO 2 oxide, a Y—Zr—O oxide, a Gd—Zr—O oxide and a Re 2 O 3 oxide (Re represents Y and a rare earth element). You may contain 1 or more types chosen from a group.

また、この通電層は、超電導層とキャップ層とを備え、キャップ層と基層とは接しており、基層のうちキャップ層に接する領域のc軸傾きは0°〜5°の範囲にあり、キャップ層の面内配向性は0°〜12°の範囲にあり、超電導層の面内配向性は0°〜12°の範囲にあってもよい。   The energization layer includes a superconducting layer and a cap layer. The cap layer and the base layer are in contact with each other, and the c-axis inclination of the region in contact with the cap layer in the base layer is in the range of 0 ° to 5 °. The in-plane orientation of the layer may be in the range of 0 ° to 12 °, and the in-plane orientation of the superconducting layer may be in the range of 0 ° to 12 °.

さらに、この超電導層はYB237-x、HoB237-x、ErB237-x、EuB237-x、SmB237-x、GdB237-xおよびNdB237-xからなる群より選ばれる1種以上を含有してもよい。 Furthermore, the superconducting layer YB 2 C 3 O 7-x , HoB 2 C 3 O 7-x, ErB 2 C 3 O 7-x, EuB 2 C 3 O 7-x, SmB 2 C 3 O 7-x And one or more selected from the group consisting of GdB 2 C 3 O 7-x and NdB 2 C 3 O 7-x .

また、このキャップ層はCeO2系酸化物、BZO系酸化物、MgO系酸化物およびRe23系酸化物(ReはYおよび希土類元素を表わす)からなる群より選ばれる1種以上を含有してもよい。 The cap layer contains at least one selected from the group consisting of CeO 2 oxides, BZO oxides, MgO oxides, and Re 2 O 3 oxides (Re represents Y and rare earth elements). May be.

そして、このキャップ層はPLD法、スパッタ法およびEビーム法からなる群より選ばれる1種以上の方法で形成されており、この超電導層はPLD法および/またはMOD法で形成されてもよい。   The cap layer is formed by one or more methods selected from the group consisting of the PLD method, the sputtering method, and the E-beam method, and the superconducting layer may be formed by the PLD method and / or the MOD method.

さらに、この超電導層のJcは77K、0Tの条件で1MA/cm2〜3MA/cm2の範囲にあることが好ましい。 Furthermore, Jc of the superconducting layer is 77K, it is preferably in the range of 1MA / cm 2 ~3MA / cm 2 under the conditions of 0T.

また、本発明の薄膜超電導線材の製造方法は、金属基板を備える基層と、通電層と、を備える薄膜超電導線材の製造方法であって、金属基板を備え、通電層に接する領域の面内配向性が5°〜14°の範囲にあり、基層のうち通電層に接する領域のc軸傾きは0°〜5°の範囲にある、基層を形成するステップと、面内配向性が0°〜12°の範囲にある通電層を形成するステップと、を備える、薄膜超電導線材の製造方法である。   Further, the method for producing a thin film superconducting wire of the present invention is a method for producing a thin film superconducting wire comprising a base layer comprising a metal substrate and an energization layer, comprising the metal substrate and in-plane orientation of a region in contact with the energization layer. The step of forming the base layer, and the in-plane orientation is 0 ° to 0 °, the c-axis inclination of the region in contact with the current-carrying layer in the base layer is in the range of 0 ° to 5 °. Forming a current-carrying layer in a range of 12 °, and a method for producing a thin film superconducting wire.

ここで、この基層を形成するステップは、通電層に接する領域の表面平滑性が0nm〜100nmの範囲にある基層を形成するステップを含んでもよい。また、この基層を形成するステップは、配向金属基板法によりこの金属基板を形成するステップを含んでもよい。   Here, the step of forming the base layer may include a step of forming a base layer in which the surface smoothness of the region in contact with the energization layer is in the range of 0 nm to 100 nm. Further, the step of forming the base layer may include a step of forming the metal substrate by an oriented metal substrate method.

さらに、この基層を形成するステップは、配向金属基板法により金属基板を形成するステップと、金属基板上にスパッタ法および/またはEビーム法により中間層を形成するステップと、を含んでもよい。あるいは、この基層を形成するステップは、金属基板上にイオンビームアシスト蒸着法により中間層を形成するステップを含んでもよい。   Further, the step of forming the base layer may include a step of forming a metal substrate by an oriented metal substrate method and a step of forming an intermediate layer on the metal substrate by a sputtering method and / or an E-beam method. Alternatively, the step of forming the base layer may include a step of forming an intermediate layer on the metal substrate by an ion beam assisted deposition method.

また、この中間層を形成するステップは、パイロクロア型、螢石型、岩塩型およびペロブスカイト型からなる群より選ばれる1種以上の結晶構造を有する金属酸化物を含有する中間層を形成するステップを含んでもよい。   The step of forming the intermediate layer includes the step of forming an intermediate layer containing a metal oxide having one or more crystal structures selected from the group consisting of a pyrochlore type, a meteorite type, a rock salt type, and a perovskite type. May be included.

また、この中間層を形成するステップは、ZrO2系酸化物、Y−Zr−O系酸化物、Gd−Zr−O系酸化物およびRe23系酸化物(ReはYおよび希土類元素を表わす)からなる群より選ばれる1種以上を含有する中間層を形成するステップを含んでもよい。 Further, the step of forming this intermediate layer includes ZrO 2 -based oxide, Y-Zr-O-based oxide, Gd-Zr-O-based oxide and Re 2 O 3 -based oxide (Re represents Y and rare earth elements). A step of forming an intermediate layer containing one or more selected from the group consisting of:

さらに、この通電層を形成するステップは、基層上に面内配向性が0°〜12°の範囲にあるこのキャップ層を形成するステップと、キャップ層上に面内配向性が0°〜12°の範囲にあるこの超電導層を形成するステップと、を含んでもよい。   Furthermore, the step of forming the current-carrying layer includes the step of forming the cap layer having an in-plane orientation in the range of 0 ° to 12 ° on the base layer, and the in-plane orientation of 0 ° to 12 on the cap layer. Forming this superconducting layer in the range of 0 °.

そして、この超電導層を形成するステップは、YB237-x、HoB237-x、ErB237-x、EuB237-x、SmB237-x、GdB237-xおよびNdB237-xからなる群より選ばれる1種以上を含有する超電導層を形成するステップを含んでもよい。 And the step of forming this superconducting layer includes YB 2 C 3 O 7-x , HoB 2 C 3 O 7-x , ErB 2 C 3 O 7-x , EuB 2 C 3 O 7-x , SmB 2 C A step of forming a superconducting layer containing one or more selected from the group consisting of 3 O 7-x , GdB 2 C 3 O 7-x and NdB 2 C 3 O 7-x may be included.

また、このキャップ層を形成するステップは、パイロクロア型、螢石型、岩塩型およびペロブスカイト型からなる群より選ばれる1種以上の結晶構造を有する金属酸化物を含有するキャップ層を形成するステップを含んでもよい。   The step of forming the cap layer includes the step of forming a cap layer containing a metal oxide having one or more crystal structures selected from the group consisting of a pyrochlore type, a meteorite type, a rock salt type, and a perovskite type. May be included.

また、このキャップ層を形成するステップは、CeO2系酸化物、BZO系酸化物、MgO系酸化物およびRe23系酸化物(ReはYおよび希土類元素を表わす)からなる群より選ばれる1種以上を含有するキャップ層を形成するステップを含んでもよい。 The step of forming the cap layer is selected from the group consisting of CeO 2 oxides, BZO oxides, MgO oxides and Re 2 O 3 oxides (Re represents Y and rare earth elements). A step of forming a cap layer containing one or more kinds may be included.

また、このキャップ層を形成するステップは、PLD法、スパッタ法およびEビーム法からなる群より選ばれる1種以上の方法によりキャップ層を形成するステップを含み、この超電導層を形成するステップは、PLD法および/またはMOD法により超電導層を形成するステップを含んでもよい。   Further, the step of forming the cap layer includes the step of forming the cap layer by one or more methods selected from the group consisting of the PLD method, the sputtering method, and the E-beam method, and the step of forming the superconducting layer includes: A step of forming a superconducting layer by a PLD method and / or a MOD method may be included.

上記の結果より、本発明の薄膜超伝導線材は、テープ状の金属基板/中間層を備える複合体からなる基層、またはテープ状の金属基板そのものからなる基層の面内配向性が14°以下と高配向しており、c軸傾きが5°以下と小さいため、その上のキャップ層や超電導層を備える通電層が高度に配向した状態でエピタキシャル成長できるため、超電導層のJcが高くなる。   From the above results, in the thin film superconducting wire of the present invention, the in-plane orientation of the base layer made of a composite comprising a tape-like metal substrate / intermediate layer or the base layer made of the tape-like metal substrate itself is 14 ° or less. Since it is highly oriented and the c-axis inclination is as small as 5 ° or less, the current-carrying layer including the cap layer and superconducting layer thereon can be epitaxially grown in a highly oriented state, so the Jc of the superconducting layer becomes high.

すなわち、本発明の薄膜超電導線材は、長尺テープ形状の基板上にJc値の優れた超電導層を備える、実用的な薄膜超電導線材である。   That is, the thin film superconducting wire of the present invention is a practical thin film superconducting wire having a superconducting layer having an excellent Jc value on a long tape-shaped substrate.

また、本発明の薄膜超電導線材の製造方法は、長尺テープ形状の基板上にJc値の優れた超電導層を形成することを可能にする、効率的かつ簡便な薄膜超電導線材の製造方法である。   Moreover, the method for producing a thin film superconducting wire of the present invention is an efficient and simple method for producing a thin film superconducting wire that makes it possible to form a superconducting layer having an excellent Jc value on a long tape-shaped substrate. .

以下、実施の形態を示して本発明をより詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments.

<薄膜超電導線材>
本発明の薄膜超電導線材は、金属基板を備える基層と、超電導層を備える通電層と、を備える薄膜超電導線材であって、この基層のうち通電層に接する領域の面内配向性は特定の範囲にあり、この基層のうち通電層に接する領域のc軸傾きは特定の範囲にあり、この通電層の面内配向性は0°〜12°の範囲にある、薄膜超電導線材である。
<Thin film superconducting wire>
The thin film superconducting wire of the present invention is a thin film superconducting wire comprising a base layer comprising a metal substrate and a conducting layer comprising a superconducting layer, and the in-plane orientation of the region in contact with the conducting layer in the base layer is in a specific range. In the base layer, the c-axis inclination of the region in contact with the energization layer is in a specific range, and the in-plane orientation of the energization layer is a thin film superconducting wire in the range of 0 ° to 12 °.

ここで、この基層のうち通電層に接する領域の面内配向性は、製造上の制約より5°以上となる傾向があり、特に8°以上となる傾向がある。また、この面内配向性は、14°以下であることが好ましく、特に10°以下であることがより好ましい。この面内配向性が14°以下の場合に超電導層を形成させれば、単結晶基板上に成長させた超電導層と同じ様に4〜5MA/cm2程度の大きなJcを得ることが可能となる。一方、この面内配向性が14°を超える場合には、結晶間のつながりが悪くなり、その上に成長する超電導層の面内配向性も大きくなる傾向がある。 Here, the in-plane orientation of the region in contact with the current-carrying layer in this base layer tends to be 5 ° or more, and in particular, tends to be 8 ° or more due to manufacturing restrictions. The in-plane orientation is preferably 14 ° or less, and more preferably 10 ° or less. If a superconducting layer is formed when this in-plane orientation is 14 ° or less, it is possible to obtain a large Jc of about 4 to 5 MA / cm 2 as in the superconducting layer grown on a single crystal substrate. Become. On the other hand, when this in-plane orientation exceeds 14 °, the connection between crystals deteriorates, and the in-plane orientation of the superconducting layer grown thereon tends to increase.

また、この基層のうち通電層に接する領域のc軸傾きは、当然に0°以上が望ましいが、製造上の制約より1〜2°となる傾向がある。また、このc軸傾きは、5°以下であることが好ましく、特に1°以下であることがより好ましい。このc軸傾きが5°以下であれば、単結晶基板上と同程度のJcを有する超電導層の形成が期待できるが、このc軸傾きが5°を超えると、その上に成長する超電導層のc軸傾きも大きくなる傾向がある。   Of course, the c-axis inclination of the region in contact with the energization layer in this base layer is desirably 0 ° or more, but tends to be 1 to 2 ° due to manufacturing restrictions. The c-axis inclination is preferably 5 ° or less, and more preferably 1 ° or less. If this c-axis inclination is 5 ° or less, formation of a superconducting layer having the same degree of Jc as that on a single crystal substrate can be expected, but if this c-axis inclination exceeds 5 °, a superconducting layer that grows thereon There is also a tendency that the c-axis inclination of increases.

さらに、この通電層の面内配向性は、当然に0°以上が望ましいが、製造上の制約より5°以上となる傾向がある。また、この面内配向性は、12°以下であることが好ましく、特に8°以下であることがより好ましい。この面内配向性が12°以下の場合には、4〜5MA/cm2もの大きなJcを有する超電導層を形成できる傾向があり、この面内配向性が12°を超えると、超電導層内の結晶相互のつながりが低下し、形成される超電導層のJcが低下して1MA/cm2以下となる傾向がある。 Further, the in-plane orientation of the current-carrying layer is naturally desirably 0 ° or more, but tends to be 5 ° or more due to manufacturing restrictions. Further, the in-plane orientation is preferably 12 ° or less, and more preferably 8 ° or less. When this in-plane orientation is 12 ° or less, there is a tendency to form a superconducting layer having a Jc as large as 4 to 5 MA / cm 2. When this in-plane orientation exceeds 12 °, There is a tendency that the connection between crystals decreases and the Jc of the formed superconducting layer decreases to 1 MA / cm 2 or less.

本発明の薄膜超電導線材は、このように、テープ状の金属基板/中間層を備える複合体からなる基層、またはテープ状の金属基板そのものからなる基層の面内配向性が14°以下と高配向しているため、その上のキャップ層や超電導層を備える通電層が高度に配向した状態でエピタキシャル成長できるため、超電導層のJcが高くなる。   As described above, the thin film superconducting wire of the present invention has a highly oriented in-plane orientation of a base layer composed of a composite having a tape-shaped metal substrate / intermediate layer or a base layer composed of a tape-shaped metal substrate itself, being 14 ° or less. Therefore, since the conductive layer including the cap layer and the superconducting layer thereon can be epitaxially grown in a highly oriented state, the Jc of the superconducting layer is increased.

また、本発明の薄膜超電導線材は、このように、上記の基層のc軸傾きが5°以下と小さいため、上記の基層の面内配向性が14°以下と高配向であることとの相乗効果により、超電導層のJcがさらに高くなる。   In addition, since the thin-film superconducting wire of the present invention has a small c-axis inclination of 5 ° or less as described above, the in-plane orientation of the base layer is 14 ° or less and high orientation. The effect further increases Jc of the superconducting layer.

ここで、この基層のうち通電層に接する領域の表面平滑性は当然に0nm以上であり、製造上の制約より50nm以上となる傾向がある。また、この表面平滑性は100nm以下であることが好ましく、特に80nm以下であることがより好ましい。この表面平滑性が100nm以下の場合には、形成される超電導層が1ミクロン以下の薄い場合でも大きなJcが得られる傾向があり、この表面平滑性が100nmを超えると、形成される超電導層を1〜2ミクロン程度に厚く成長させないと十分なJcが得られない傾向がある。   Here, of the base layer, the surface smoothness of the region in contact with the current-carrying layer is naturally 0 nm or more, and tends to be 50 nm or more due to manufacturing restrictions. The surface smoothness is preferably 100 nm or less, and more preferably 80 nm or less. When the surface smoothness is 100 nm or less, a large Jc tends to be obtained even when the formed superconducting layer is 1 micron or less. When the surface smoothness exceeds 100 nm, the formed superconducting layer There is a tendency that sufficient Jc cannot be obtained unless the film is grown to a thickness of about 1 to 2 microns.

このように、テープ状の金属基板/中間層を備える複合体からなる基層のうち通電層に接する領域、またはテープ状の金属基板そのものからなる基層のうち通電層に接する領域の表面平滑性が100nm以下であると、その上のキャップ層や超電導層を備える通電層が高度に配向した状態でエピ成長が容易になるという利点がある。その結果、通電層に備わる超伝導層の表面平滑性もよくなり、超電導層のJcがさらに高くなる。   Thus, the surface smoothness of the region in contact with the current-carrying layer in the base layer made of the composite having the tape-like metal substrate / intermediate layer or the region in contact with the current-carrying layer in the base layer made of the tape-like metal substrate itself is 100 nm. When it is below, there is an advantage that the epitaxial growth is facilitated in a state in which the conductive layer including the cap layer and the superconducting layer thereon is highly oriented. As a result, the surface smoothness of the superconducting layer provided in the conducting layer is improved, and the Jc of the superconducting layer is further increased.

また、この基層は配向金属基板法で形成された金属基板を備えてもよい。さらに、この基層は金属基板とイオンビームアシスト蒸着法で形成された中間層とを備えてもよい。   The base layer may include a metal substrate formed by an oriented metal substrate method. Further, the base layer may include a metal substrate and an intermediate layer formed by an ion beam assisted deposition method.

このように、テープ状の金属基板/中間層を備える複合体からなる基層またはテープ状の金属基板そのものからなる基層のうち、金属基板が配向金属基板法により形成されるか、あるいは、中間層がイオンビームアシスト蒸着法により形成される場合には、その上に形成される通電層に備わる超伝導層が緻密になり、金属基板から超伝導層への元素拡散も抑制され、超電導層の高Jcが可能になる利点がある。   Thus, among the base layer composed of a composite having a tape-shaped metal substrate / intermediate layer or the base layer composed of the tape-shaped metal substrate itself, the metal substrate is formed by the oriented metal substrate method, or the intermediate layer is When formed by ion beam assisted deposition, the superconducting layer provided on the current-carrying layer formed thereon becomes dense, element diffusion from the metal substrate to the superconducting layer is suppressed, and the high Jc of the superconducting layer is achieved. There is an advantage that becomes possible.

ここで、この中間層は、ZrO2系酸化物、Y−Zr−O系酸化物、Gd−Zr−O系酸化物およびRe23系酸化物(ReはYおよび希土類元素を表わす)からなる群より選ばれる1種以上を含有してもよい。 Here, the intermediate layer is composed of a ZrO 2 oxide, a Y—Zr—O oxide, a Gd—Zr—O oxide and a Re 2 O 3 oxide (Re represents Y and a rare earth element). You may contain 1 or more types chosen from the group which consists of.

このように、中間層の材料がZrO2あるいはA−Zr−O(A=Y,Gdなど)系の酸化物材料の場合には、スパッタ法やPLD法やEビーム法により高配向(面内配向性の値が小さい)かつ緻密な膜が可能であり、かつ超電導層との反応も少ない利点がある。 Thus, when the material of the intermediate layer is a ZrO 2 or A-Zr—O (A = Y, Gd, etc.) type oxide material, high orientation (in-plane) is achieved by sputtering, PLD, or E-beam. (The orientation value is small) and a dense film is possible, and there is an advantage that there is little reaction with the superconducting layer.

また、この通電層は、超電導層とキャップ層とを備えており、キャップ層と基層とは接しており、基層のうちキャップ層に接する領域のc軸傾きは特定の範囲にあり、キャップ層の面内配向性は特定の範囲にあり、超電導層の面内配向性は特定の範囲にあってもよい。   The energization layer includes a superconducting layer and a cap layer. The cap layer and the base layer are in contact with each other, and the c-axis inclination of a region of the base layer in contact with the cap layer is within a specific range. The in-plane orientation may be in a specific range, and the in-plane orientation of the superconducting layer may be in a specific range.

このように、通電層に、超電導層に加えてキャップ層を設けることにより、中間層と超電導層の間の格子歪を緩和することができる利点がある。   Thus, by providing a cap layer in addition to the superconducting layer in the conducting layer, there is an advantage that the lattice strain between the intermediate layer and the superconducting layer can be relaxed.

ここで、この基層のうちキャップ層に接する領域のc軸傾きは、当然に0°以上であり、製造上の制約より1〜2°となる傾向がある。また、このc軸傾きは、5°以下であることが好ましく、特に1°以下であることがより好ましい。このc軸傾きが5°以下の場合には、形成される超電導層において高Jcが得られる傾向があり、このc軸傾きが5°を超えると、形成される超電導層のJcが低くなる傾向がある。   Here, the c-axis inclination of the region in contact with the cap layer in the base layer is naturally 0 ° or more, and tends to be 1 to 2 ° due to manufacturing restrictions. The c-axis inclination is preferably 5 ° or less, and more preferably 1 ° or less. When the c-axis inclination is 5 ° or less, a high Jc tends to be obtained in the formed superconducting layer. When the c-axis inclination exceeds 5 °, the Jc of the formed superconducting layer tends to be low. There is.

また、このキャップ層の面内配向性は、当然に0°以上であり、製造上の制約より10°以上となる傾向がある。また、この面内配向性は、12°以下であることが好ましく、特に8°以下であることがより好ましい。この面内配向性が12°以下の場合には、形成される超電導層において高Jcが得られる傾向があり、この面内配向性が12°を超えると、形成される超電導層のJcが低くなる傾向がある。   Further, the in-plane orientation of the cap layer is naturally 0 ° or more, and tends to be 10 ° or more due to manufacturing restrictions. Further, the in-plane orientation is preferably 12 ° or less, and more preferably 8 ° or less. When this in-plane orientation is 12 ° or less, a high Jc tends to be obtained in the formed superconducting layer. When this in-plane orientation exceeds 12 °, the Jc of the formed superconducting layer is low. Tend to be.

さらに、この超電導層の面内配向性は、当然に0°以上であり、製造上の制約より8°以上となる傾向がある。また、この面内配向性は、12°以下であることが好ましく、特に8°以下であることがより好ましい。この面内配向性が12°以下の場合には、単結晶基板上の超電導膜と同程度の高Jcを有する超電導層を形成できる傾向があり、この面内配向性が12°を超えると、形成される超電導層のJcが低くなる傾向がある。   Furthermore, the in-plane orientation of the superconducting layer is naturally 0 ° or more, and tends to be 8 ° or more due to manufacturing restrictions. Further, the in-plane orientation is preferably 12 ° or less, and more preferably 8 ° or less. When this in-plane orientation is 12 ° or less, a superconducting layer having a high Jc comparable to that of the superconducting film on the single crystal substrate tends to be formed. When this in-plane orientation exceeds 12 °, There exists a tendency for Jc of the formed superconducting layer to become low.

さらに、この超電導層はYB237-x、HoB237-x、ErB237-x、EuB237-x、SmB237-x、GdB237-xおよびNdB237-xからなる群より選ばれる1種以上を含有することが好ましい。 Furthermore, the superconducting layer YB 2 C 3 O 7-x , HoB 2 C 3 O 7-x, ErB 2 C 3 O 7-x, EuB 2 C 3 O 7-x, SmB 2 C 3 O 7-x It is preferable to contain 1 or more types selected from the group consisting of GdB 2 C 3 O 7-x and NdB 2 C 3 O 7-x .

このように、超電導層がA1237-x(A=Y,Ho,Er,Euなど)を含有する材質からなる場合には、超電導層のTcが高くなり、PLD法および/またはMOD法などで高Jcを持つ超電導層の結晶化が容易だからである。 Thus, when the superconducting layer is made of a material containing A 1 B 2 C 3 O 7-x (A = Y, Ho, Er, Eu, etc.), the Tc of the superconducting layer becomes high, and the PLD method and This is because the superconducting layer having a high Jc can be easily crystallized by the MOD method or the like.

また、このキャップ層はCeO2系酸化物、BZO系酸化物、MgO系酸化物およびRe23系酸化物(ReはYおよび希土類元素を表わす)からなる群より選ばれる1種以上を含有することが好ましい。 The cap layer contains at least one selected from the group consisting of CeO 2 oxides, BZO oxides, MgO oxides, and Re 2 O 3 oxides (Re represents Y and rare earth elements). It is preferable to do.

このように、キャップ層の材料がCeO2やBZOやMgOやRe23系(ReはYおよび希土類元素を表わす)などの酸化物材料の場合には、ReBCO系超電導層との間の格子歪みが小さく、キャップ層として中間層と超電導層の間の格子歪を緩和する作用があり、高Jcの超電導層を得る上で好ましいからである。 Thus, when the material of the cap layer is an oxide material such as CeO 2 , BZO, MgO, or Re 2 O 3 (Re represents Y and a rare earth element), the lattice between the ReBCO-based superconducting layer is used. This is because the strain is small, and the cap layer has an action of relaxing the lattice strain between the intermediate layer and the superconducting layer, which is preferable in obtaining a high Jc superconducting layer.

そして、このキャップ層はPLD法、スパッタ法およびEビーム法からなる群より選ばれる1種以上の方法で形成されており、この超電導層はPLD法および/またはMOD法で形成されてもよい。   The cap layer is formed by one or more methods selected from the group consisting of the PLD method, the sputtering method, and the E-beam method, and the superconducting layer may be formed by the PLD method and / or the MOD method.

このように、特にキャップ層がスパッタ法、超電導層がPLD法で製作されたものは、キャップ層および超電導層ともに、緻密な膜となり表面平滑性に優れるからである。   As described above, particularly when the cap layer is manufactured by the sputtering method and the superconducting layer is manufactured by the PLD method, both the cap layer and the superconducting layer become dense films and have excellent surface smoothness.

さらに、この超電導層のJcは77K、0Tの条件で1MA/cm2以上であることが好ましく、特に2MA/cm2以上であることがより好ましい。また、この超電導層のJcは製造上の制約より3MA/cm2以下となる傾向がある。このJcが小さすぎる場合には、実用化の条件を満たさない傾向があり、このJcが大きすぎる場合には、通電時に端部での発熱が大きく安定化Agなどを厚く蒸着しないとJcが安定して流れない傾向がある。 Furthermore, Jc of the superconducting layer is 77K, is preferably 1 MA / cm 2 or more under the condition of 0T, and more preferably, especially 2 MA / cm 2 or more. Also, Jc of this superconducting layer tends to be 3 MA / cm 2 or less due to manufacturing restrictions. If this Jc is too small, there is a tendency that the conditions for practical use are not satisfied. If this Jc is too large, the heat generated at the end is large at the time of energization, and if the stable Ag or the like is not deposited thickly, the Jc is stable. Tend to not flow.

<薄膜超電導線材の製造方法>
図1は、薄膜超電導線材の製造方法の概略を示すフロー図である。
<Manufacturing method of thin film superconducting wire>
FIG. 1 is a flowchart showing an outline of a method for producing a thin film superconducting wire.

本発明の薄膜超電導線材の製造方法は、図1に示すように、金属基板を備える基層と、通電層と、を備える上述の薄膜超電導線材の製造方法であって、金属基板を備え、通電層に接する領域の面内配向性が特定の範囲にあり、基層のうち通電層に接する領域のc軸傾きは特定の範囲にある、基層を形成するステップ(S101)と、面内配向性が特定の範囲にある通電層を形成するステップ(S103)と、を備える、薄膜超電導線材の製造方法である。   The thin film superconducting wire manufacturing method of the present invention is a manufacturing method of the above-mentioned thin film superconducting wire comprising a base layer including a metal substrate and a current-carrying layer, as shown in FIG. The in-plane orientation of the region in contact with the electrode is in a specific range, and the c-axis inclination of the region in contact with the current-carrying layer in the base layer is in a specific range, and the in-plane orientation is specified in the step of forming the base layer (S101) Forming a current-carrying layer in the range of (S103). The method for manufacturing a thin film superconducting wire.

このような本発明の薄膜超電導線材の製造方法により、効率的かつ簡便に、本発明の薄膜超電導線材の製造が可能になる利点がある。   Such a method for producing a thin film superconducting wire of the present invention has an advantage that the thin film superconducting wire of the present invention can be produced efficiently and simply.

本発明の薄膜超電導線材の製造方法についての詳細な説明は、本発明の薄膜超電導線材についての詳細な説明と同様であり、重複するので、省略するが、以下PLD法、ISD法、イオンビームアシスト蒸着法、スパッタ法について説明する。   The detailed description of the method of manufacturing the thin film superconducting wire of the present invention is the same as the detailed description of the thin film superconducting wire of the present invention, and since it is duplicated, it will be omitted, but hereinafter the PLD method, ISD method, ion beam assist The vapor deposition method and the sputtering method will be described.

ここで、参考のために、PLD法およびISD法による成膜の概略図を図2に示す。通常のPLD法では、真空中において中間層、または超電導物質の燒結体ターゲットにエキシマレーザを照射してプラズマ化し、対向配置された基板上に膜を堆積させる。   Here, for reference, a schematic diagram of film formation by the PLD method and the ISD method is shown in FIG. In a normal PLD method, an intermediate layer or a superconducting material sintered target is irradiated with an excimer laser to form a plasma in vacuum, and a film is deposited on a substrate disposed oppositely.

ここで、PLD法では、図2に示すように、燒結体ターゲット21に対して平行にPLD法に用いる基板29を傾斜させる。そして、レーザビーム23照射により生じるプラズマ25を基板29上に堆積させて薄膜を形成する。   Here, in the PLD method, as shown in FIG. 2, the substrate 29 used in the PLD method is tilted in parallel with the sintered target 21. Then, a plasma 25 generated by irradiation with the laser beam 23 is deposited on the substrate 29 to form a thin film.

PLD法は、スパッタリング法、分子線エピタキシー法などの他の薄膜形成プロセスに対して、数十〜数百倍成膜速度が速く、このことからも量産プロセスに適した方法である。テープ状の基板29上の成膜は、図2において、紙面に対して垂直方向に基板29を移動させることにより容易に行なうことができる。   The PLD method is a method suitable for a mass production process because the film forming speed is several tens to several hundred times faster than other thin film forming processes such as a sputtering method and a molecular beam epitaxy method. Film formation on the tape-shaped substrate 29 can be easily performed by moving the substrate 29 in a direction perpendicular to the paper surface in FIG.

従来公知のPLD法などによって酸化物薄膜を形成する場合、酸化物薄膜はランダムな方位を有する多結晶かアモルファスとなることが多い。また、たとえ酸化物薄膜が自然配向を有する場合でも、酸化物薄膜の結晶は基板表面に垂直な方向に特定の結晶軸を配向させる一方、基板表面と平行な方向に軸を配向させることはほとんどない。   When an oxide thin film is formed by a conventionally known PLD method or the like, the oxide thin film is often polycrystalline or amorphous having a random orientation. Also, even when the oxide thin film has a natural orientation, the crystal of the oxide thin film orients a specific crystal axis in a direction perpendicular to the substrate surface, while the axis in the direction parallel to the substrate surface is rarely oriented. Absent.

しかし、本発明の超電導薄膜線材の製造方法においては、上述のように、金属基板、中間層、キャップ層などの面内配向性およびc軸傾きを調整することにより、PLD法により容易に面内配向性およびc軸傾きが小さくJc値が優れた超電導層を形成することが可能となった。   However, in the method of manufacturing a superconducting thin film wire according to the present invention, as described above, by adjusting the in-plane orientation and c-axis inclination of the metal substrate, the intermediate layer, the cap layer, etc. It became possible to form a superconducting layer with small orientation and c-axis inclination and excellent Jc value.

ここで、ISD法では、図2に示すように、燒結体ターゲット21に対してある角度でISD法に用いる基板27を傾斜させる。このような幾何学的配置をとることで、基板面に対して垂直に配向しようとする結晶軸と、レーザビーム23照射により生じるプラズマ25の飛翔方向に対して配向しようとする結晶軸との2軸の配向性が生じる。このため、多結晶ではあるが基板面に垂直でかつ基板面内でも優先配向した構造の薄膜を形成することが可能となる。   Here, in the ISD method, as shown in FIG. 2, the substrate 27 used for the ISD method is inclined at a certain angle with respect to the sintered target 21. By adopting such a geometric arrangement, there are two crystal axes, that is, a crystal axis to be oriented perpendicular to the substrate surface and a crystal axis to be oriented with respect to the flight direction of the plasma 25 generated by the laser beam 23 irradiation. Axial orientation occurs. For this reason, it is possible to form a thin film having a structure which is polycrystalline but is perpendicular to the substrate surface and preferentially oriented within the substrate surface.

ISD法の特長は、基板の幾何学的な配置のみでこのような単結晶に近い薄膜を形成できるところにあり、装置も簡便で量産プロセスを考えても非常に有利な方法である。しかし、ISD法は、中間層の面内配向性およびc軸の傾きが大きくなる傾向があるという問題がある。   The feature of the ISD method is that such a thin film close to a single crystal can be formed only by the geometrical arrangement of the substrate, and the apparatus is simple and very advantageous even considering a mass production process. However, the ISD method has a problem that the in-plane orientation of the intermediate layer and the inclination of the c-axis tend to increase.

図3は、イオンビームアシスト蒸着法による成膜の概略図である。   FIG. 3 is a schematic diagram of film formation by ion beam assisted deposition.

イオンビームアシスト蒸着法では、図3に示すようなイオンビーム照射を行なうレーザ蒸着装置において、金属基板31上に、中間層を形成などの薄膜を形成する。この方法では、燒結体ターゲット32にレーザビーム33を照射して蒸着を行っている間、所定の方向からKr+などのイオンビーム34を照射することによって、強制的に成長結晶に対して秩序を持たせようとする。この方法により、通常のPLD法よりも基板に平行な面内で結晶軸が秩序を持っている中間層などの薄膜を形成することができる。 In the ion beam assisted deposition method, a thin film such as an intermediate layer is formed on a metal substrate 31 in a laser deposition apparatus that performs ion beam irradiation as shown in FIG. In this method, while performing deposition by irradiating the sintered target 32 with the laser beam 33, the grown crystal is forcibly ordered by irradiating the ion beam 34 such as Kr + from a predetermined direction. Try to have it. By this method, it is possible to form a thin film such as an intermediate layer in which the crystal axes are ordered in a plane parallel to the substrate as compared with the normal PLD method.

本発明の超電導薄膜線材の製造方法においては、実施の一態様としてイオンビームアシスト蒸着法を用いることにより、通常のPLD法よりも面内配向性およびc軸傾きの小さい中間層などの薄膜を形成することが可能となっている。   In the method for manufacturing a superconducting thin film wire of the present invention, a thin film such as an intermediate layer having an in-plane orientation and a c-axis inclination smaller than that of a normal PLD method is formed by using an ion beam assisted vapor deposition method as one embodiment. It is possible to do.

スパッタ法とは、低圧気体中の燒結体ターゲットなどを加熱またはイオン衝撃を与えることにより、蒸発または衝突によってターゲット面から原子または分子が気体中に飛散して付近の物体面に付着する現象を利用して基板上に薄膜を形成する方法である。スパッタ法については、周知の技術であるため、詳細な説明は省略する。   Sputtering uses the phenomenon that atoms or molecules are scattered from the target surface by vaporization or collision and adhere to the nearby object surface by heating or ion bombardment of a sintered target in a low-pressure gas. And forming a thin film on the substrate. Since the sputtering method is a well-known technique, a detailed description thereof is omitted.

ここで、本発明の超電導薄膜線材の製造方法は、これらのPLD法、ISD法、イオンビームアシスト蒸着法、スパッタ法などの方法の単なる寄集めでは無く、多層構造(中間層〜キャップ層〜超電導層)において、各々の層で結晶成長を最適にするための最適な手法を提供する点において従来の方法とは異なり、かつこれらの製法を採用することによって、面内配向性やc軸の傾角など、超伝導層に流れるJcを高めるパラメータを中間層からキャップ層、キャップ層から超電導層になるに従って好ましい方向に導くという優れた特有の効果を有する。   Here, the manufacturing method of the superconducting thin film wire of the present invention is not a simple collection of these PLD method, ISD method, ion beam assisted vapor deposition method, sputtering method and the like, but a multilayer structure (intermediate layer-cap layer-superconductivity). Layer), which is different from conventional methods in providing an optimum method for optimizing crystal growth in each layer, and by adopting these manufacturing methods, in-plane orientation and c-axis tilt angle are provided. For example, the parameter for increasing the Jc flowing in the superconducting layer has an excellent characteristic effect that leads to a preferable direction from the intermediate layer to the cap layer and from the cap layer to the superconducting layer.

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.

<比較例1>
本比較例では、従来のISD法を一部用いた薄膜超電導線材の製造を行った。
<Comparative Example 1>
In this comparative example, a thin film superconducting wire using a part of the conventional ISD method was manufactured.

図4は、従来のISD法を一部用いた薄膜超電導線材の製造方法の概略図である。   FIG. 4 is a schematic view of a method of manufacturing a thin film superconducting wire partly using a conventional ISD method.

まず、ハステロイ(Ni基合金)テープからなる金属基板413上に、PLD法の変形であるISD法を用いて、燒結体ターゲット401にレーザビーム403を照射してプラズマ405を発生させ、膜厚2ミクロンのYSZ中間層411を形成した。形成されたYSZ中間層411の面内配向性は18°、c軸傾きは6°、表面平滑性は約100nmであった。   First, on a metal substrate 413 made of hastelloy (Ni-based alloy) tape, a plasma beam 405 is generated by irradiating a sintered target 401 with a laser beam 403 using an ISD method which is a modification of the PLD method. A micron YSZ intermediate layer 411 was formed. The in-plane orientation of the formed YSZ intermediate layer 411 was 18 °, the c-axis inclination was 6 °, and the surface smoothness was about 100 nm.

次いで、YSZ中間層411の上にPLD法でCeO2キャップ層409膜厚0.1ミクロンとなるように成膜した。形成されたYSZ中間層411の表面には凹凸が残っており、表面平滑性は約80nmであった。 Next, a film was formed on the YSZ intermediate layer 411 by the PLD method so that the CeO 2 cap layer 409 had a thickness of 0.1 μm. Unevenness remained on the surface of the formed YSZ intermediate layer 411, and the surface smoothness was about 80 nm.

続いて、CeO2キャップ層409の上にPLD法でHoBCO超電導層407を膜厚1.8ミクロンとなるように成膜した。形成されたHoBCO超電導層407のJc=0.18MA/cm2(77K,0T)であった。 Subsequently, a HoBCO superconducting layer 407 was formed on the CeO 2 cap layer 409 by a PLD method so as to have a film thickness of 1.8 microns. Jc of the formed HoBCO superconducting layer 407 was 0.18 MA / cm 2 (77K, 0T).

<実施例1>
本実施例では、本発明の薄膜超電導線材の製造方法の一例を行った。
<Example 1>
In this example, an example of the method for producing the thin film superconducting wire of the present invention was performed.

図5は、本発明の薄膜超電導線材の製造方法の一例の概略図である。   FIG. 5 is a schematic view of an example of a method for producing a thin film superconducting wire of the present invention.

まず、ハステロイ(Ni基合金)テープからなる金属基板513上にイオンビームアシスト蒸着法を用いて、燒結体ターゲット501にEビーム503を照射してプラズマ505を発生させ、膜厚2ミクロンのYSZ中間層511を形成した。形成されたYSZ中間層511の面内配向性は14°、c軸傾きは1°、表面平滑性は約20nmであった。   First, an ion beam assisted deposition method is used to irradiate a sintered target 501 with an E beam 503 on a metal substrate 513 made of hastelloy (Ni-based alloy) tape to generate a plasma 505, and a YSZ intermediate film having a thickness of 2 microns. Layer 511 was formed. The formed YSZ intermediate layer 511 had an in-plane orientation of 14 °, a c-axis inclination of 1 °, and a surface smoothness of about 20 nm.

次に、YSZ中間層511の上にPLD法を用いてCeO2キャップ層509を膜厚0.04ミクロンとなるように成膜した。形成されたCeO2キャップ層509の表面は凹凸がほとんど無く、表面平滑性は約15nmであった。 Next, a CeO 2 cap layer 509 was formed on the YSZ intermediate layer 511 so as to have a film thickness of 0.04 microns using the PLD method. The surface of the formed CeO 2 cap layer 509 had almost no unevenness, and the surface smoothness was about 15 nm.

続いて、CeO2キャップ層509の上にPLD法を用いてHoBCO膜507を膜厚1.0ミクロンとなるように成膜した。形成されたHoBCO膜507のJc=1.1MA/cm2(77K,0T)であった。 Subsequently, a HoBCO film 507 was formed on the CeO 2 cap layer 509 so as to have a film thickness of 1.0 μm by using the PLD method. Jc of the formed HoBCO film 507 was 1.1 MA / cm 2 (77K, 0T).

<実施例2>
本実施例では、本発明の薄膜超電導線材の製造方法の一例を行った。
<Example 2>
In this example, an example of the method for producing the thin film superconducting wire of the present invention was performed.

まず、インコロイ(Fe基合金)テープからなる金属基板上にイオンビームアシスト蒸着法を用いて膜厚1.5ミクロンのYSZ中間層を形成した。形成されたYSZ中間層の面内配向性は12°、c軸傾きは1°、表面平滑性は約25nmであった。   First, a YSZ intermediate layer having a thickness of 1.5 microns was formed on a metal substrate made of an incoloy (Fe-based alloy) tape by using an ion beam assisted deposition method. The in-plane orientation of the formed YSZ intermediate layer was 12 °, the c-axis inclination was 1 °, and the surface smoothness was about 25 nm.

次いで、YSZ中間層の上にPLD法を用いてHo23キャップ層を膜厚0.1ミクロンとなるように成膜した。形成されたHo23キャップ層の表面は凹凸がほとんど無く、表面平滑性は約15nmであった。 Next, a Ho 2 O 3 cap layer was formed on the YSZ intermediate layer so as to have a film thickness of 0.1 μm using the PLD method. The surface of the formed Ho 2 O 3 cap layer had almost no unevenness, and the surface smoothness was about 15 nm.

続いて、Ho23キャップ層の上にPLD法を用いてHoBCO超電導層を膜厚1.2ミクロンとなるように成膜した。形成されたHoBCO超電導層のJc=1.1MA/cm2(77K,0T)であった。 Subsequently, a HoBCO superconducting layer was formed on the Ho 2 O 3 cap layer by a PLD method so as to have a film thickness of 1.2 microns. Jc of the formed HoBCO superconducting layer was 1.1 MA / cm 2 (77K, 0T).

<実施例3>
本実施例では、本発明の薄膜超電導線材の製造方法の一例を行った。
<Example 3>
In this example, an example of the method for producing the thin film superconducting wire of the present invention was performed.

まず、面内配向性が11°のNi−Fe合金テープ(配向金属基板)上にRFスパッタ法を用いて2ミクロンのYSZ膜を作製した。形成されたYSZ膜の面内配向性は10°、c軸傾きは0.5°、表面平滑性は約30nmであった。   First, a 2 micron YSZ film was formed on a Ni—Fe alloy tape (aligned metal substrate) having an in-plane orientation of 11 ° by RF sputtering. The in-plane orientation of the formed YSZ film was 10 °, the c-axis inclination was 0.5 °, and the surface smoothness was about 30 nm.

次いで、そのYSZ膜の上にPLD法でCeO2をキャップ層として膜厚0.05ミクロンとなるように成膜した。形成されたCeO2キャップ層の表面は凹凸がほとんど無く、表面平滑性は約15nmであった。 Next, a film was formed on the YSZ film by a PLD method so as to have a film thickness of 0.05 microns using CeO 2 as a cap layer. The surface of the formed CeO 2 cap layer had almost no unevenness, and the surface smoothness was about 15 nm.

続いて、CeO2キャップ層の上にPLD法を用いてHoBCO超電導層を膜厚1.6ミクロンとなるように成膜した。形成されたHoBCO超電導層のJc=1.1MA/cm2(77K,0T)、Ic=176A(77K,0T)であった。 Subsequently, a HoBCO superconducting layer was formed on the CeO 2 cap layer so as to have a film thickness of 1.6 microns by using the PLD method. The formed HoBCO superconducting layer had Jc = 1.1 MA / cm 2 (77K, 0T) and Ic = 176A (77K, 0T).

<実施例4>
本実施例では、本発明の薄膜超電導線材の製造方法の一例を行った。
<Example 4>
In this example, an example of the method for producing the thin film superconducting wire of the present invention was performed.

まず、面内配向性が12°のNi/SUS複合テープ(複合配向金属基板)からなる金属基板上にRFスパッタ法を用いて膜厚0.1ミクロンのCeO2膜を形成した後、PLD法により膜厚1ミクロンのYSZ中間層を成膜した。形成されたYSZ中間層の面内配向性は10°、c軸傾きは0.3°、表面平滑性は約20nmであった。 First, a 0.1 μm-thick CeO 2 film is formed on a metal substrate made of a Ni / SUS composite tape (composite-oriented metal substrate) having an in-plane orientation of 12 ° using an RF sputtering method, and then a PLD method. As a result, a YSZ intermediate layer having a thickness of 1 micron was formed. The in-plane orientation of the formed YSZ intermediate layer was 10 °, the c-axis inclination was 0.3 °, and the surface smoothness was about 20 nm.

次いで、YSZ中間層の上にPLD法を用いてCeO2キャップ層を膜厚0.04ミクロンとなるように成膜した。形成されたCeO2キャップ層の表面は凹凸がほとんど無く、表面平滑性は約9nmであった。 Next, a CeO 2 cap layer was formed on the YSZ intermediate layer so as to have a film thickness of 0.04 microns using the PLD method. The surface of the formed CeO 2 cap layer had almost no unevenness, and the surface smoothness was about 9 nm.

続いて、CeO2キャップ層の上にPLD法を用いてHoBCO超電導層を膜厚0.36ミクロンとなるように成膜した。形成されたHoBCO超電導層のJc=2.2MA/cm2(77K,0T)であった。 Subsequently, a HoBCO superconducting layer was formed on the CeO 2 cap layer so as to have a film thickness of 0.36 microns using the PLD method. Jc of the formed HoBCO superconducting layer was 2.2 MA / cm 2 (77K, 0T).

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

薄膜超電導線材の製造方法の概略を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the outline of the manufacturing method of a thin film superconducting wire. PLD法およびISD法による成膜の概略図である。It is the schematic of the film-forming by PLD method and ISD method. イオンビームアシスト蒸着法による成膜の概略図である。It is the schematic of the film-forming by an ion beam assist vapor deposition method. 従来のISD法を一部用いた薄膜超電導線材の製造方法の概略図である。It is the schematic of the manufacturing method of the thin film superconducting wire which used some conventional ISD methods. 本発明の薄膜超電導線材の製造方法の一例の概略図である。It is the schematic of an example of the manufacturing method of the thin film superconducting wire of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

21,32,401,501 燒結体ターゲット、23,33,403 レーザビーム、503 Eビーム、25,405,505 プラズマ、27,29,31 基板、 34 イオンビーム、407,507 HoBCO超電導層、409,509 CeO2キャップ層、411,511 YSZ中間層、413,513 金属基板。 21, 32, 401, 501 Sintered target, 23, 33, 403 laser beam, 503 E beam, 25, 405, 505 plasma, 27, 29, 31 substrate, 34 ion beam, 407, 507 HoBCO superconducting layer, 409, 509 CeO 2 cap layer, 411,511 YSZ intermediate layer, 413,513 metal substrate.

Claims (24)

金属基板を備える基層と、超電導層を備える通電層と、を備える薄膜超電導線材であって、前記基層のうち前記通電層に接する領域の面内配向性は5°〜14°の範囲にあり、前記基層のうち前記通電層に接する領域のc軸傾きは0°〜5°の範囲にあり、前記通電層の面内配向性は0°〜12°の範囲にある、薄膜超電導線材。   A thin film superconducting wire comprising a base layer comprising a metal substrate and a conducting layer comprising a superconducting layer, wherein the in-plane orientation of the region contacting the conducting layer in the base layer is in the range of 5 ° to 14 °; A thin-film superconducting wire in which the c-axis inclination of a region in contact with the energization layer in the base layer is in the range of 0 ° to 5 °, and the in-plane orientation of the energization layer is in the range of 0 ° to 12 °. 前記基層のうち前記通電層に接する領域の表面平滑性は0nm〜100nmの範囲にある、請求項1に記載の薄膜超電導線材。   2. The thin film superconducting wire according to claim 1, wherein a surface smoothness of a region in contact with the energization layer in the base layer is in a range of 0 nm to 100 nm. 前記基層は配向金属基板法で形成された前記金属基板を備える、請求項1に記載の薄膜超電導線材。   The thin film superconducting wire according to claim 1, wherein the base layer includes the metal substrate formed by an oriented metal substrate method. 前記基層は前記金属基板とイオンビームアシスト蒸着法で形成された中間層とを備える、請求項1に記載の薄膜超電導線材。   The thin film superconducting wire according to claim 1, wherein the base layer includes the metal substrate and an intermediate layer formed by an ion beam assisted vapor deposition method. 前記中間層はパイロクロア型、螢石型、岩塩型およびペロブスカイト型からなる群より選ばれる1種以上の結晶構造を有する金属酸化物を含有する、請求項1に記載の薄膜超電導線材。   The thin film superconducting wire according to claim 1, wherein the intermediate layer contains a metal oxide having one or more crystal structures selected from the group consisting of a pyrochlore type, a meteorite type, a rock salt type, and a perovskite type. 前記中間層はZrO2系酸化物、Y−Zr−O系酸化物、Gd−Zr−O系酸化物およびRe23系酸化物からなる群より選ばれる1種以上を含有する、請求項1に記載の薄膜超電導線材。 The intermediate layer contains ZrO 2 based oxide, Y-ZrO-based oxide, one or more members selected from the group consisting of Gd-ZrO-based oxide and Re 2 O 3 based oxide, claim 1. The thin film superconducting wire according to 1. 前記通電層は、前記超電導層とキャップ層とを備え、前記キャップ層と前記基層とは接しており、前記基層のうち前記キャップ層に接する領域のc軸傾きは0°〜5°の範囲にあり、前記キャップ層の面内配向性は0°〜12°の範囲にあり、前記超電導層の面内配向性は0°〜12°の範囲にある、請求項1に記載の薄膜超電導線材。   The energization layer includes the superconducting layer and a cap layer, the cap layer and the base layer are in contact with each other, and a c-axis inclination of a region of the base layer in contact with the cap layer is in a range of 0 ° to 5 °. The thin film superconducting wire according to claim 1, wherein the in-plane orientation of the cap layer is in the range of 0 ° to 12 °, and the in-plane orientation of the superconducting layer is in the range of 0 ° to 12 °. 前記超電導層はYB237-x、HoB237-x、ErB237-x、EuB237-x、SmB237-x、GdB237-xおよびNdB237-xからなる群より選ばれる1種以上を含有する、請求項7に記載の薄膜超電導線材。 The superconducting layer YB 2 C 3 O 7-x , HoB 2 C 3 O 7-x, ErB 2 C 3 O 7-x, EuB 2 C 3 O 7-x, SmB 2 C 3 O 7-x, GdB containing 2 C 3 O 7-x and NdB 2 C 3 O 7-x 1 or more selected from the group consisting of a thin film superconducting wire according to claim 7. 前記キャップ層はパイロクロア型、螢石型、岩塩型およびペロブスカイト型からなる群より選ばれる1種以上の結晶構造を有する金属酸化物を含有する、請求項7に記載の薄膜超電導線材。   The thin film superconducting wire according to claim 7, wherein the cap layer contains a metal oxide having at least one crystal structure selected from the group consisting of a pyrochlore type, a meteorite type, a rock salt type, and a perovskite type. 前記キャップ層はCeO2系酸化物、BZO系酸化物、MgO系酸化物およびRe23系酸化物(ReはYおよび希土類元素を表わす)からなる群より選ばれる1種以上を含有する、請求項7に記載の薄膜超電導線材。 The cap layer contains one or more selected from the group consisting of CeO 2 -based oxides, BZO-based oxides, MgO-based oxides, and Re 2 O 3 -based oxides (Re represents Y and rare earth elements). The thin film superconducting wire according to claim 7. 前記キャップ層はPLD法、スパッタ法およびEビーム法からなる群より選ばれる1種以上の方法で形成されており、前記超電導層はPLD法および/またはMOD法で形成されている、請求項7に記載の薄膜超電導線材。   The cap layer is formed by at least one method selected from the group consisting of a PLD method, a sputtering method, and an E-beam method, and the superconducting layer is formed by a PLD method and / or a MOD method. Thin film superconducting wire described in 1. 前記超電導層のJcが77K、0Tの条件で1MA/cm2〜3MA/cm2の範囲にある、請求項7に記載の薄膜超電導線材。 The Jc of the superconducting layer is 77K, the range of 1MA / cm 2 ~3MA / cm 2 under the conditions of 0T, thin film superconducting wire according to claim 7. 金属基板を備える基層と、通電層と、を備える薄膜超電導線材の製造方法であって、
前記金属基板を備え、前記通電層に接する領域の面内配向性が5°〜14°の範囲にあり、前記基層のうち前記通電層に接する領域のc軸傾きは0°〜5°の範囲にある、基層を形成するステップと、
面内配向性が0°〜12°の範囲にある前記通電層を形成するステップと、
を備える、薄膜超電導線材の製造方法。
A method for producing a thin film superconducting wire comprising a base layer comprising a metal substrate and an energization layer,
The in-plane orientation of the region in contact with the current-carrying layer is in the range of 5 ° to 14 °, and the c-axis inclination of the region in contact with the current-carrying layer in the base layer is in the range of 0 ° to 5 °. Forming a base layer in
Forming the current-carrying layer having in-plane orientation in the range of 0 ° to 12 °;
A method for producing a thin film superconducting wire.
前記基層を形成するステップは、前記通電層に接する領域の表面平滑性が0nm〜100nmの範囲にある前記基層を形成するステップを含む、請求項13に記載の薄膜超電導線材の製造方法。   The method for producing a thin film superconducting wire according to claim 13, wherein the step of forming the base layer includes the step of forming the base layer having a surface smoothness in a range of 0 nm to 100 nm in a region in contact with the energization layer. 前記基層を形成するステップは、配向金属基板法により前記金属基板を形成するステップを含む、請求項13に記載の薄膜超電導線材の製造方法。   The method of manufacturing a thin film superconducting wire according to claim 13, wherein the step of forming the base layer includes a step of forming the metal substrate by an oriented metal substrate method. 前記基層を形成するステップは、配向金属基板法により前記金属基板を形成するステップと、前記金属基板上にPLD法、スパッタ法およびEビーム法からなる群より選ばれる1種以上の方法により中間層を形成するステップと、を含む、請求項13に記載の薄膜超電導線材の製造方法。   The step of forming the base layer includes the step of forming the metal substrate by an oriented metal substrate method, and an intermediate layer by one or more methods selected from the group consisting of a PLD method, a sputtering method, and an E-beam method on the metal substrate. Forming the thin film superconducting wire according to claim 13. 前記基層を形成するステップは、前記金属基板上にイオンビームアシスト蒸着法により中間層を形成するステップを含む、請求項13に記載の薄膜超電導線材の製造方法。   The method for producing a thin film superconducting wire according to claim 13, wherein the step of forming the base layer includes a step of forming an intermediate layer on the metal substrate by ion beam assisted vapor deposition. 前記中間層を形成するステップは、パイロクロア型、螢石型、岩塩型およびペロブスカイト型からなる群より選ばれる1種以上の結晶構造を有する金属酸化物を含有する中間層を形成するステップを含む、請求項16または17に記載の薄膜超電導線材の製造方法。   The step of forming the intermediate layer includes the step of forming an intermediate layer containing a metal oxide having one or more crystal structures selected from the group consisting of a pyrochlore type, a meteorite type, a rock salt type, and a perovskite type. The manufacturing method of the thin film superconducting wire according to claim 16 or 17. 前記中間層を形成するステップは、ZrO2系酸化物、Y−Zr−O系酸化物、Gd−Zr−O系酸化物およびRe23系酸化物(ReはYおよび希土類元素を表わす)からなる群より選ばれる1種以上を含有する中間層を形成するステップを含む、請求項16または17に記載の薄膜超電導線材の製造方法。 The step of forming the intermediate layer includes a ZrO 2 oxide, a Y—Zr—O oxide, a Gd—Zr—O oxide and a Re 2 O 3 oxide (Re represents Y and a rare earth element). The method for producing a thin film superconducting wire according to claim 16 or 17, comprising a step of forming an intermediate layer containing at least one selected from the group consisting of: 前記通電層を形成するステップは、前記基層上に面内配向性が0°〜12°の範囲にある前記キャップ層を形成するステップと、前記キャップ層上に面内配向性が0°〜12°の範囲にある前記超電導層を形成するステップと、を含む、請求項13に記載の薄膜超電導線材の製造方法。   The step of forming the conductive layer includes the step of forming the cap layer having an in-plane orientation in the range of 0 ° to 12 ° on the base layer, and the in-plane orientation of 0 ° to 12 on the cap layer. Forming the superconducting layer in the range of °. The method of manufacturing a thin film superconducting wire according to claim 13. 前記超電導層を形成するステップは、YB237-x、HoB237-x、ErB237-x、EuB237-x、SmB237-x、GdB237-xおよびNdB237-xからなる群より選ばれる1種以上を含有する前記超電導層を形成するステップを含む、請求項20に記載の薄膜超電導線材の製造方法。 Forming the superconducting layer, YB 2 C 3 O 7- x, HoB 2 C 3 O 7-x, ErB 2 C 3 O 7-x, EuB 2 C 3 O 7-x, SmB 2 C 3 O 7-x, comprising the step of forming the superconducting layer containing one or more members selected from the group consisting of GdB 2 C 3 O 7-x and NdB 2 C 3 O 7-x , thin film according to claim 20 Manufacturing method of superconducting wire. 前記キャップ層を形成するステップは、パイロクロア型、螢石型、岩塩型およびペロブスカイト型からなる群より選ばれる1種以上の結晶構造を有する金属酸化物を含有する前記キャップ層を形成するステップを含む、請求項20に記載の薄膜超電導線材の製造方法。   The step of forming the cap layer includes the step of forming the cap layer containing a metal oxide having one or more crystal structures selected from the group consisting of a pyrochlore type, a meteorite type, a rock salt type, and a perovskite type. The method for producing a thin film superconducting wire according to claim 20. 前記キャップ層を形成するステップは、CeO2系酸化物、BZO系酸化物、MgO系酸化物およびRe23系酸化物(ReはYおよび希土類元素を表わす)からなる群より選ばれる1種以上を含有する前記キャップ層を形成するステップを含む、請求項20に記載の薄膜超電導線材の製造方法。 The step of forming the cap layer is one selected from the group consisting of CeO 2 oxides, BZO oxides, MgO oxides, and Re 2 O 3 oxides (Re represents Y and a rare earth element). The manufacturing method of the thin film superconducting wire according to claim 20, comprising the step of forming the cap layer containing the above. 前記キャップ層を形成するステップは、PLD法、スパッタ法およびEビーム法からなる群より選ばれる1種以上の方法でキャップ層を形成するステップを含み、前記超電導層を形成するステップは、PLD法および/またはMOD法で前記超電導層を形成するステップを含む、請求項20に記載の薄膜超電導線材の製造方法。   The step of forming the cap layer includes the step of forming the cap layer by at least one method selected from the group consisting of a PLD method, a sputtering method, and an E-beam method, and the step of forming the superconducting layer includes the PLD method. 21. The method of manufacturing a thin film superconducting wire according to claim 20, further comprising the step of forming the superconducting layer by a MOD method.
JP2003287743A 2003-08-06 2003-08-06 Thin film superconductive wire rod and its manufacturing method Pending JP2005056741A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003287743A JP2005056741A (en) 2003-08-06 2003-08-06 Thin film superconductive wire rod and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003287743A JP2005056741A (en) 2003-08-06 2003-08-06 Thin film superconductive wire rod and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005056741A true JP2005056741A (en) 2005-03-03

Family

ID=34366641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003287743A Pending JP2005056741A (en) 2003-08-06 2003-08-06 Thin film superconductive wire rod and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005056741A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007115562A (en) * 2005-10-21 2007-05-10 Internatl Superconductivity Technology Center Tape-shaped rare-earth group oxide superconductor and its manufacturing method
JP2007115561A (en) * 2005-10-21 2007-05-10 Internatl Superconductivity Technology Center Tape-shaped rare-earth group oxide superconductor and its manufacturing method
WO2007080876A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-19 International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation Rare earth-containing tape-shaped oxide superconductor
JP2008130255A (en) * 2006-11-16 2008-06-05 Chubu Electric Power Co Inc Superconducting wire and manufacturing method therefor
JP2009155698A (en) * 2007-12-27 2009-07-16 Mitsubishi Materials Corp Film deposition method and film deposition apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007115562A (en) * 2005-10-21 2007-05-10 Internatl Superconductivity Technology Center Tape-shaped rare-earth group oxide superconductor and its manufacturing method
JP2007115561A (en) * 2005-10-21 2007-05-10 Internatl Superconductivity Technology Center Tape-shaped rare-earth group oxide superconductor and its manufacturing method
WO2007080876A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-19 International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation Rare earth-containing tape-shaped oxide superconductor
US7662749B2 (en) 2006-01-13 2010-02-16 International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation Rare earth-containing tape-shaped oxide superconductor
JP2008130255A (en) * 2006-11-16 2008-06-05 Chubu Electric Power Co Inc Superconducting wire and manufacturing method therefor
JP2009155698A (en) * 2007-12-27 2009-07-16 Mitsubishi Materials Corp Film deposition method and film deposition apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5630941B2 (en) Biaxially oriented film deposition for superconductor coated tapes
US10446294B2 (en) Coated conductor high temperature superconductor carrying high critical current under magnetic field by intrinsic pinning centers, and methods of manufacture of same
Foltyn et al. High-T/sub c/coated conductors-performance of meter-long YBCO/IBAD flexible tapes
US7071149B2 (en) Method of producing biaxially textured buffer layers and related articles, devices and systems
EP2460197B1 (en) Superconducting article with prefabricated nanostructure for improved flux pinning
US11488746B2 (en) Superconductor with improved flux pinning at low temperatures
WO2007040567A2 (en) Method for improving performance of high temerature superconductors within a magnetic field
WO2007094146A1 (en) Process for producing superconducting thin-film material, superconducting equipment and superconducting thin-film material
US9362025B1 (en) Coated conductor high temperature superconductor carrying high critical current under magnetic field by intrinsic pinning centers, and methods of manufacture of same
US8283293B2 (en) Method for producing a HTS coated conductor and HTS coated conductor with reduced losses
JP4521693B2 (en) High temperature superconducting thick film member and manufacturing method thereof
JP4433589B2 (en) High temperature superconducting thick film member and manufacturing method thereof
EP1640999A1 (en) Metal base plate for oxide superconductive wire rod, oxide superconductive wire rod and process for producing the same
JP2005056741A (en) Thin film superconductive wire rod and its manufacturing method
JP5498019B2 (en) Superconducting article
JP2008130255A (en) Superconducting wire and manufacturing method therefor
KR100721901B1 (en) Superconducting article and its manufacturing method
JP2004155647A (en) Manufacturing method for high-temperature superconducting layer
Li et al. Microstructures and enhancement of critical current density in YBa/sub 2/Cu/sub 3/O/sub 7/thin films grown by pulsed laser deposition on various single crystal substrates modified by Ag nano-dots
US7618923B2 (en) Method for making a superconductor with improved microstructure

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060314

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081008

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081014

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090421