JP2006216365A - 超電導薄膜材料、超電導線材およびこれらの製造方法 - Google Patents
超電導薄膜材料、超電導線材およびこれらの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006216365A JP2006216365A JP2005027681A JP2005027681A JP2006216365A JP 2006216365 A JP2006216365 A JP 2006216365A JP 2005027681 A JP2005027681 A JP 2005027681A JP 2005027681 A JP2005027681 A JP 2005027681A JP 2006216365 A JP2006216365 A JP 2006216365A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- superconducting
- superconducting thin
- superconductive
- substrate
- 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
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 128
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 11
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 claims description 3
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 39
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 21
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 10
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000954177 Bangana ariza Species 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/20—Permanent superconducting devices
- H10N60/203—Permanent superconducting devices comprising high-Tc ceramic materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
- H10N60/0521—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers by pulsed laser deposition, e.g. laser sputtering
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
【課題】 厚膜化に伴う臨界電流の増加量を向上させることができる超電導薄膜材料、超電導線材およびこれらの製造方法を提供する。
【解決手段】 表面が平滑化処理された第１の超電導薄膜と平滑化処理された第１の超電導薄膜の表面上に形成された第２の超電導薄膜とを含む超電導薄膜材料である。また、基板と基板上に形成された中間層と中間層上に形成された超電導層とを含み、超電導層は上記の超電導薄膜材料からなる超電導線材である。さらに、上記の超電導薄膜材料の製造方法および超電導線材の製造方法である。
【選択図】 図１
【解決手段】 表面が平滑化処理された第１の超電導薄膜と平滑化処理された第１の超電導薄膜の表面上に形成された第２の超電導薄膜とを含む超電導薄膜材料である。また、基板と基板上に形成された中間層と中間層上に形成された超電導層とを含み、超電導層は上記の超電導薄膜材料からなる超電導線材である。さらに、上記の超電導薄膜材料の製造方法および超電導線材の製造方法である。
【選択図】 図１
Description
本発明は超電導薄膜材料、超電導線材およびこれらの製造方法に関し、特に厚膜化に伴う臨界電流の増加量を向上させることができる超電導薄膜材料、超電導線材およびこれらの製造方法に関する。
高温超電導体の発見以来、ケーブル、限流器またはマグネットなどの電力機器への応用を目指した超電導線材の開発が世界中の研究機関で精力的に行なわれている。
従来の超電導線材としては、基板上に直接、超電導薄膜を形成した超電導線材（たとえば、特許文献１〜３参照）や、基板上に中間層を介して超電導薄膜を形成した超電導線材（たとえば、非特許文献１参照）などが知られている。
また、このような超電導線材の製造においては、高い臨界電流を得るために基板の表面に対して予め研磨処理を行なった後に基板の表面上に超電導薄膜を形成することが提案されている（たとえば、特許文献１〜３参照）。
特開平６−３１６０４号公報
特開平６−６８７２７号公報
特開平６−６８７２８号公報
藤野、他６名，「ＩＳＤ法による高温超電導線材の開発」，ＳＥＩテクニカルレビュー，１９９９年９月、第１５５号、p.１３１−１３５
超電導薄膜において高い臨界電流を得るためには超電導薄膜の表面の平滑性が非常に重要な要因となるが、超電導薄膜の膜厚が厚くなるにしたがって超電導薄膜の表面の平滑性は悪化する。
したがって、高い臨界電流を得るために超電導薄膜の厚膜化を進めた場合でも膜厚の増加に伴う臨界電流の増加が徐々に鈍くなり、高い臨界電流を得ることができなかった。
そこで、本発明の目的は、厚膜化に伴う臨界電流の増加量を向上させることができる超電導薄膜材料、超電導線材およびこれらの製造方法を提供することにある。
本発明は、表面が平滑化処理された第１の超電導薄膜と、平滑化処理された第１の超電導薄膜の表面上に形成された第２の超電導薄膜と、を含む、超電導薄膜材料である。
ここで、本発明の超電導薄膜材料において、平滑化処理は、機械的研磨および化学的研磨の少なくとも一方によって行なわれ得る。
また、本発明は、基板と、基板上に形成された中間層と、中間層上に形成された超電導層と、を含み、超電導層は上記の超電導薄膜材料からなる超電導線材である。
ここで、本発明の超電導線材において、基板は金属単体または合金からなり得る。
また、本発明の超電導線材において、中間層は岩塩型、蛍石型、ペロブスカイト型またはパイロクロア型の結晶構造を有する酸化物からなり得る。
また、本発明の超電導線材において、超電導層はＲＥ−１２３超電導体からなり得る。
また、本発明は、第１の超電導薄膜の表面を平滑化処理する工程と、平滑化処理された第１の超電導薄膜の表面上に第２の超電導薄膜を形成する工程と、を含む、超電導薄膜材料の製造方法である。
ここで、本発明の超電導薄膜材料の製造方法において、平滑化処理は、機械的研磨および化学的研磨の少なくとも一方によって行なわれ得る。
さらに、本発明は、上記のいずれかに記載の超電導線材を製造する方法であって、基板上に中間層を形成する工程と、中間層上に第１の超電導薄膜を形成する工程と、第１の超電導薄膜の表面を平滑化処理する工程と、平滑化処理された第１の超電導薄膜の表面上に第２の超電導薄膜を形成する工程と、を含む、超電導線材の製造方法である。
本発明によれば、厚膜化に伴う臨界電流の増加量を向上させることができる超電導薄膜材料、超電導線材およびこれらの製造方法を提供することができる。
本発明は表面が平滑化処理された第１の超電導薄膜と、平滑化処理された第１の超電導薄膜の表面上に形成された第２の超電導薄膜と、を含む、超電導薄膜材料である。
従来においては、たとえばパルスレーザ蒸着法による形成時間を長くするなどの方法によって厚膜の超電導薄膜材料を一度に形成していた。しかしながら、平滑性の悪い表面上に超電導薄膜がどんどん形成されていくため、超電導薄膜材料を厚膜にするにつれて表面の平滑性が悪くなる傾向にあった。
そこで、本発明では、超電導薄膜材料の厚膜化に際してすべての超電導薄膜材料を一度に形成するのではなく、超電導薄膜材料の形成途中における第１の超電導薄膜の表面について平滑化処理を行ない、平滑化された第１の超電導薄膜の表面に第２の超電導薄膜を引き続き形成する。これにより、本発明においては、表面の平滑性に優れた超電導薄膜材料を得ることができ、厚膜化に伴う臨界電流の増加量が鈍るのを抑制することができることから高い臨界電流を得ることができるのである。なお、本発明においては、さらに第２の超電導薄膜の表面が平滑化処理された後に新たな第３の超電導薄膜が形成されてもよく、このような超電導薄膜の表面の平滑化処理と平滑化処理された超電導薄膜の表面上への新たな超電導薄膜の形成とが繰り返されてもよい。
図１に、本発明の超電導薄膜材料の好ましい一例の模式的な断面図を示す。ここで、本発明の超電導薄膜材料１は基板２上に形成されている第１の超電導薄膜１ａと第２の超電導膜１ｂとからなる。本発明の超電導薄膜材料１を構成する材質（第１の超電導薄膜１ａおよび第２の超電導膜１ｂを構成する材質）は超電導の性質を有するものであれば特に限定されないが、たとえばＲＥ−１２３超電導体などを用いることができる。なお、ＲＥ−１２３超電導体とは、ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏx（ｘは６〜７であり、ＲＥは、ホルミウム、ガドリニウム若しくはサマリウムなどの希土類元素、またはイットリウムを示す）の式で表される超電導体を意味する。また、基板２を構成する材質としてはたとえばニッケル単体やニッケル合金などの金属単体または合金などを用いることができる。
図２に、本発明の超電導薄膜材料の製造方法の好ましい一例のフローチャートを示す。まず、Ｓ１１に示すように、基板の表面上に第１の超電導薄膜が形成される。ここで、第１の超電導薄膜はたとえばパルスレーザ蒸着法などの方法によって形成することができる。
次に、Ｓ１２に示すように、基板の表面上に形成された第１の超電導薄膜の表面が平滑化処理される。ここで、平滑化処理は、たとえばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法、ウエットエッチング法または機械研磨法などの、機械的研磨および化学的研磨の少なくとも一方によって行なうことができる。また、平滑化処理は、第１の超電導薄膜の表面の表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１）が１０ｎｍ以下になるまで行なわれることが好ましく、６ｎｍ以下になるまで行なわれることがより好ましい。
続いて、Ｓ１３に示すように、平滑化処理された第１の超電導薄膜の表面上に第２の超電導薄膜が形成される。ここで、第２の超電導薄膜は第１の超電導薄膜と同様にたとえばパルスレーザ蒸着法などの方法によって形成される。
そして、Ｓ１４に示すように、本発明の超電導薄膜材料が製造される。なお、上述の製造方法においては、さらに第２の超電導薄膜の表面が平滑化処理され、平滑化処理された後の第２の超電導薄膜の表面上に新たな第３の超電導薄膜が形成されてもよく、このような超電導薄膜の表面の平滑化処理と平滑化処理された超電導薄膜の表面上への新たな超電導薄膜の形成とが繰り返されてもよい。
図３に、本発明の超電導線材の好ましい一例の一部の模式的な断面図を示す。ここで、本発明の超電導線材１０は、基板２と、基板２上に形成された中間層３と、中間層３上に形成された超電導層４とを含んでいる。
ここで、本発明の超電導線材１０は、超電導層４として上述した本発明の超電導薄膜材料を用いることを特徴としている。すなわち、この超電導層４は厚膜化しても表面が平滑となるため、本発明の超電導線材１０においても超電導層４の厚膜化に伴う臨界電流の増加量を鈍らせることなく高い臨界電流を得ることができる。
また、基板２を構成する材質としては上述と同様にたとえばニッケル単体やニッケル合金などの金属単体または合金などを用いることができる。また、中間層３を構成する材質としてはたとえば岩塩型、蛍石型、ペロブスカイト型またはパイロクロア型のいずれか１つの結晶構造を有する酸化物を用いることができる。上述の結晶構造を有する酸化物としては、たとえばＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）若しくはＣｅＯ2（二酸化セリウム）などの希土類元素の酸化物、ＢＺＯ（ＢａＺｒＯ3）、ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ3）、Ａｌ2Ｏ3などが挙げられる。また、中間層３は単層だけでなく、材質の異なる複数の層からなっていてもよい。なお、本発明の超電導線材においては、超電導層を保護するために、超電導層を被覆するたとえば銀などからなる被覆層を形成してもよい。
図４に、本発明の超電導線材の製造方法の好ましい一例のフローチャートを示す。まず、Ｓ２１に示すように、基板の表面上に中間層が形成される。ここで、中間層はたとえばパルスレーザ蒸着法などの方法によって形成することができる。
次に、Ｓ２２に示すように、中間層の表面上に第１の超電導薄膜が形成される。ここで、第１の超電導薄膜はたとえばパルスレーザ蒸着法などの方法によって形成することができる。
続いて、Ｓ２３に示すように、中間層の表面上に形成された第１の超電導薄膜の表面が平滑化処理される。平滑化処理は、たとえば上述したＣＭＰ法、ウエットエッチング法または機械研磨法などの、機械的研磨および化学的研磨の少なくとも一方によって行なうことができる。ここでも、平滑化処理は、第１の超電導薄膜の表面の表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１）が１０ｎｍ以下になるまで行なわれることが好ましく、６ｎｍ以下になるまで行なわれることがより好ましい。
次いで、Ｓ２４に示すように、平滑化処理された後の第１の超電導薄膜の表面上に第２の超電導薄膜が形成される。ここで、第２の超電導薄膜は第１の超電導薄膜と同様にたとえばパルスレーザ蒸着法などの方法によって形成することができる。
そして、Ｓ２５に示すように、中間層の表面上に本発明の超電導薄膜材料が形成され、本発明の超電導線材が製造される。なお、上述の製造方法においては、さらに第２の超電導薄膜の表面が平滑化処理された後に新たな第３の超電導薄膜が形成されてもよく、このような超電導薄膜の表面の平滑化処理と平滑化処理された超電導薄膜の表面上への新たな超電導薄膜の形成とが繰り返されてもよい。
（実施例１）
まず、図５の模式的断面図に示す装置内にニッケル合金からなる基板２を設置し、さらにこの基板２の下方にイットリア安定化ジルコニアからなるターゲット５を設置した。ここで、基板２の表面とターゲット５の表面とが互いに向き合うようにこれらの表面が平行になるように設置した。そして、基板２の表面とターゲット５の表面との間の距離を５０ｍｍに設定した。また、イットリア安定化ジルコニアは、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）に対して酸化ジルコニウムの８質量％のイットリア（Ｙ2Ｏ3）が添加されたものであった。
まず、図５の模式的断面図に示す装置内にニッケル合金からなる基板２を設置し、さらにこの基板２の下方にイットリア安定化ジルコニアからなるターゲット５を設置した。ここで、基板２の表面とターゲット５の表面とが互いに向き合うようにこれらの表面が平行になるように設置した。そして、基板２の表面とターゲット５の表面との間の距離を５０ｍｍに設定した。また、イットリア安定化ジルコニアは、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）に対して酸化ジルコニウムの８質量％のイットリア（Ｙ2Ｏ3）が添加されたものであった。
次に、この装置内を真空引きした後に、９０体積％のアルゴン（Ａｒ）と１０体積％の酸素（Ｏ2）とからなる混合ガスをこの装置内に導入し、装置内の圧力を１×１０7ｔｏｒｒとした。
次いで、基板２を加熱して基板２の温度を７００℃にした後に、ターゲット５の表面に波長が２４８ｎｍであってエネルギ照度が３．５Ｊ／ｃｍ2であるＫｒＦエキシマレーザ光６を４０Ｈｚの繰返し周波数でパルス状に照射した。これによりターゲット５のプラズマ７が生成して、基板２の表面上にイットリア安定化ジルコニアからなる中間層を１μｍの厚みで形成した。
続いて、ターゲット５の材質をＨｏＢａ2Ｃｕ3Ｏx（ＲＥ−１２３超電導体）に変更し、この装置内を再度真空引きした後、１００体積％の酸素からなるガスをこの装置内に導入して装置内の圧力を２×１０8ｔｏｒｒとした。
そして、基板２の温度を６５０℃にした後に、ターゲット５の表面に波長が２４８ｎｍであってエネルギ照度が３．５Ｊ／ｃｍ2であるＫｒＦエキシマレーザ光６を８０Ｈｚの繰返し周波数でパルス状に照射した。これによりターゲット５のプラズマ７が生成して、中間層の表面上にＲＥ−１２３超電導体からなる第１の超電導薄膜を１μｍの膜厚で形成した。
このようにして得られた超電導線材を試料Ａとし、この試料Ａの第１の超電導薄膜の表面粗さＲａを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ；Atomic Force Microscope）を用いて測定し、また臨界電流値Ｉｃを四端子法により測定した。その結果を表１に示す。表１に示すように、試料Ａの第１の超電導薄膜の表面粗さＲａは５５ｎｍであって、臨界電流値Ｉｃは１１０Ａ／ｃｍ幅であった。
この試料Ａの第１の超電導薄膜の表面をＣＭＰ法を用いて０．１μｍの厚さを研磨除去することによって平滑化処理した（すなわち、研磨除去後の第１の超電導薄膜の膜厚は０．９μｍとなった）。この平滑化処理後の第１の超電導薄膜の表面粗さＲａをＡＦＭを用いて測定したところ、その表面粗さＲａは６ｎｍであった。
そして、上記の平滑化処理後の試料Ａを図５に示す装置内の基板２の位置に設置し、平滑化処理された試料Ａの第１の超電導薄膜の表面上に上記の試料Ａの場合における第１の超電導薄膜の形成条件と同一の条件で、ＲＥ−１２３超電導体からなる第２の超電導薄膜を１μｍの膜厚で形成することによって、中間層上に第１の超電導薄膜および第２の超電導薄膜からなる超電導層を形成した（超電導層の厚みは１．９μｍとなった）。
このようにして得られた超電導線材を試料Ｂとし、この試料Ｂの超電導層の表面粗さＲａを試料Ａの場合と同様にしてＡＦＭを用いて測定し、臨界電流値Ｉｃを四端子法により測定した。その結果を表１に示す。表１に示すように試料Ｂの表面粗さＲａは６ｎｍであって、臨界電流値Ｉｃは２００Ａ／ｃｍ幅であった。
（比較例１）
ニッケル合金からなる基板上にイットリア安定化ジルコニアからなる中間層と二酸化セリウムからなる中間層がこの順序で基板側から形成されている基板を準備した。そして、実施例１と同一の条件で、酸化セリウムからなる中間層の表面上にＲＥ−１２３超電導体からなる超電導薄膜を２μｍの膜厚で形成した。
ニッケル合金からなる基板上にイットリア安定化ジルコニアからなる中間層と二酸化セリウムからなる中間層がこの順序で基板側から形成されている基板を準備した。そして、実施例１と同一の条件で、酸化セリウムからなる中間層の表面上にＲＥ−１２３超電導体からなる超電導薄膜を２μｍの膜厚で形成した。
このようにして得られた超電導線材を試料Ｃとし、この試料Ｃの超電導薄膜の表面粗さＲａを試料Ａおよび試料Ｂの場合と同様にしてＡＦＭを用いて測定し、臨界電流値Ｉｃを四端子法により測定した。その結果を表１に示す。表１に示すように試料Ｃの表面粗さＲａは８０ｎｍであって、臨界電流値Ｉｃは１４０Ａ／ｃｍ幅であった。
表１に示すように、平滑化処理がされていない試料Ａと試料Ｃとを比較すると、超電導薄膜の膜厚の大きい試料Ｃの方が臨界電流値Ｉｃが大きくなっていた。しかしながら、ＣＭＰ法により第１の超電導薄膜の表面が平滑化処理された後に第２の超電導薄膜が形成された試料Ｂは試料Ｃと膜厚がほとんど変わらないにも関わらず、試料Ｃよりも臨界電流値Ｉｃが大きくなることが確認された。したがって、本発明においては、超電導層の厚膜化に伴う臨界電流の増加量を向上できることが確認された。
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。
本発明の超電導薄膜材料および超電導線材は、ケーブル、限流器またはマグネットなどの電力機器に好適に利用される。
１ 超電導薄膜材料、１ａ 第１の超電導薄膜、１ｂ 第２の超電導薄膜、２ 基板、３ 中間層、４ 超電導層、５ ターゲット、６ ＫｒＦエキシマレーザ光、７ プラズマ、１０ 超電導線材。
Claims (9)
- 表面が平滑化処理された第１の超電導薄膜と、前記平滑化処理された第１の超電導薄膜の表面上に形成された第２の超電導薄膜と、を含む、超電導薄膜材料。
- 前記平滑化処理は、機械的研磨および化学的研磨の少なくとも一方によって行なわれることを特徴とする、請求項１に記載の超電導薄膜材料。
- 基板と、前記基板上に形成された中間層と、前記中間層上に形成された超電導層と、を含み、前記超電導層は請求項１または２に記載の超電導薄膜材料からなることを特徴とする、超電導線材。
- 前記基板は金属単体または合金からなることを特徴とする、請求項３に記載の超電導線材。
- 前記中間層は岩塩型、蛍石型、ペロブスカイト型またはパイロクロア型の結晶構造を有する酸化物からなることを特徴とする、請求項３または４に記載の超電導線材。
- 前記超電導層はＲＥ−１２３超電導体からなることを特徴とする、請求項３から５のいずれかに記載の超電導線材。
- 第１の超電導薄膜の表面を平滑化処理する工程と、前記平滑化処理された第１の超電導薄膜の表面上に第２の超電導薄膜を形成する工程と、を含む、超電導薄膜材料の製造方法。
- 前記平滑化処理は、機械的研磨および化学的研磨の少なくとも一方によって行なわれることを特徴とする、請求項７に記載の超電導薄膜材料の製造方法。
- 請求項３から６のいずれかに記載の超電導線材を製造する方法であって、前記基板上に前記中間層を形成する工程と、前記中間層上に第１の超電導薄膜を形成する工程と、前記第１の超電導薄膜の表面を平滑化処理する工程と、前記平滑化処理された第１の超電導薄膜の表面上に第２の超電導薄膜を形成する工程と、を含む、超電導線材の製造方法。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005027681A JP2006216365A (ja) | 2005-02-03 | 2005-02-03 | 超電導薄膜材料、超電導線材およびこれらの製造方法 |
| PCT/JP2006/301216 WO2006082747A1 (ja) | 2005-02-03 | 2006-01-26 | 超電導薄膜材料、超電導線材およびこれらの製造方法 |
| CN2006800034158A CN101111906B (zh) | 2005-02-03 | 2006-01-26 | 超导薄膜材料、超导导线及其制造方法 |
| EP06712398A EP1852877A4 (en) | 2005-02-03 | 2006-01-26 | SUPERCONDUCTING THIN FILM MATERIAL, SUPERCONDUCTING METAL ROD AND METHODS OF MANUFACTURING SUCH SUPERCONDUCTING THIN FILM MATERIAL AND SUPERCONDUCTING METAL ROD |
| KR1020097000510A KR100979015B1 (ko) | 2005-02-03 | 2006-01-26 | 초전도 박막 재료, 초전도 선재 및 이들의 제조 방법 |
| US11/795,900 US20100160169A1 (en) | 2005-02-03 | 2006-01-26 | Superconducting Thin Film Material, Superconducting Wire, and Method of Manufacturing the Same |
| KR1020077019823A KR100894806B1 (ko) | 2005-02-03 | 2006-01-26 | 초전도 박막 재료, 초전도 선재 및 이들의 제조 방법 |
| RU2007132906/09A RU2338280C1 (ru) | 2005-02-03 | 2006-01-26 | Сверхпроводящий тонкопленочный материал, сверхпроводящий провод и способ их изготовления |
| CA002596546A CA2596546A1 (en) | 2005-02-03 | 2006-01-26 | Superconducting thin film material, superconducting wire rod and methods for manufacturing such superconducting thin film material and superconducting wire rod |
| TW095103294A TW200637043A (en) | 2005-02-03 | 2006-01-27 | Superconducting thin film material, superconducting wire rod and the method for manufacturing the same |
| NO20074426A NO20074426L (no) | 2005-02-03 | 2007-08-30 | Superledende tynnfilm materiale, superledende lederstav, og fremstilling av slike |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005027681A JP2006216365A (ja) | 2005-02-03 | 2005-02-03 | 超電導薄膜材料、超電導線材およびこれらの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006216365A true JP2006216365A (ja) | 2006-08-17 |
Family
ID=36777135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005027681A Pending JP2006216365A (ja) | 2005-02-03 | 2005-02-03 | 超電導薄膜材料、超電導線材およびこれらの製造方法 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100160169A1 (ja) |
| EP (1) | EP1852877A4 (ja) |
| JP (1) | JP2006216365A (ja) |
| KR (2) | KR100894806B1 (ja) |
| CN (1) | CN101111906B (ja) |
| CA (1) | CA2596546A1 (ja) |
| NO (1) | NO20074426L (ja) |
| RU (1) | RU2338280C1 (ja) |
| TW (1) | TW200637043A (ja) |
| WO (1) | WO2006082747A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011125657A1 (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-13 | 日立ツール株式会社 | 耐食性に優れた被覆物品の製造方法および被覆物品 |
| JP2012169062A (ja) * | 2011-02-10 | 2012-09-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導膜の製造方法 |
| JP2012204190A (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 酸化物超電導薄膜 |
| JP2014120383A (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導線材 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5421561B2 (ja) * | 2008-08-20 | 2014-02-19 | 住友電気工業株式会社 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
| EP2302710B1 (en) * | 2008-11-29 | 2013-01-16 | Alstom Technology Ltd. | Fault current limiter with a plurality of superconducting elements, at least one of which with an electric contact between its superconducting film and its electrically conducting substrate |
| JP5838596B2 (ja) | 2011-05-30 | 2016-01-06 | 住友電気工業株式会社 | 超電導薄膜材料およびその製造方法 |
| TWI458145B (zh) * | 2011-12-20 | 2014-10-21 | Ind Tech Res Inst | 超導材料的接合方法 |
| RU2477900C1 (ru) * | 2012-03-01 | 2013-03-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук | Способ обработки высокотемпературного сверхпроводника |
| US10158061B2 (en) * | 2013-11-12 | 2018-12-18 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc | Integrated superconductor device and method of fabrication |
| US9947441B2 (en) | 2013-11-12 | 2018-04-17 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Integrated superconductor device and method of fabrication |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02311398A (ja) * | 1989-05-29 | 1990-12-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導膜の製造方法 |
| JPH04275906A (ja) * | 1991-03-01 | 1992-10-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導薄膜の作製方法 |
| JPH05250931A (ja) * | 1992-03-02 | 1993-09-28 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導導体 |
| JP2003347610A (ja) * | 2002-05-28 | 2003-12-05 | Nec Corp | 酸化物超電導薄膜の熱処理方法 |
| JP2004349481A (ja) * | 2003-05-22 | 2004-12-09 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | チタン酸ストロンチウム薄膜積層体及びその作製方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0478466B1 (en) * | 1990-09-27 | 1995-11-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | A superconducting device and a method for manufacturing the same |
| JP2829221B2 (ja) * | 1993-06-30 | 1998-11-25 | 財団法人国際超電導産業技術研究センター | 熱プラズマ蒸発法による金属基板上への酸化物の成膜方法 |
| JPH07169343A (ja) * | 1993-10-21 | 1995-07-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導ケーブル導体 |
| JPH09306256A (ja) * | 1996-05-14 | 1997-11-28 | Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | バルク酸化物超電導体ならびにその線材及び板の作製方法 |
| US6251835B1 (en) * | 1997-05-08 | 2001-06-26 | Epion Corporation | Surface planarization of high temperature superconductors |
| US6541136B1 (en) * | 1998-09-14 | 2003-04-01 | The Regents Of The University Of California | Superconducting structure |
| EP1126971A2 (en) * | 1998-09-14 | 2001-08-29 | The Regents of The University of California | Superconducting structure including mixed rare earth barium-copper compositions |
| US6765151B2 (en) * | 1999-07-23 | 2004-07-20 | American Superconductor Corporation | Enhanced high temperature coated superconductors |
| KR100683186B1 (ko) * | 1999-07-23 | 2007-02-15 | 아메리칸 수퍼컨덕터 코포레이션 | 다층 제품 및 그의 제조방법 |
| US6613463B1 (en) * | 1999-09-06 | 2003-09-02 | International Superconductivity Technology Center | Superconducting laminated oxide substrate and superconducting integrated circuit |
| US20030036483A1 (en) * | 2000-12-06 | 2003-02-20 | Arendt Paul N. | High temperature superconducting thick films |
| US7642222B1 (en) * | 2004-11-30 | 2010-01-05 | Los Alamos National Security, Llc | Method for improving performance of high temperature superconductors within a magnetic field |
-
2005
- 2005-02-03 JP JP2005027681A patent/JP2006216365A/ja active Pending
-
2006
- 2006-01-26 US US11/795,900 patent/US20100160169A1/en not_active Abandoned
- 2006-01-26 CN CN2006800034158A patent/CN101111906B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-01-26 EP EP06712398A patent/EP1852877A4/en not_active Withdrawn
- 2006-01-26 KR KR1020077019823A patent/KR100894806B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2006-01-26 CA CA002596546A patent/CA2596546A1/en not_active Abandoned
- 2006-01-26 KR KR1020097000510A patent/KR100979015B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2006-01-26 RU RU2007132906/09A patent/RU2338280C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-01-26 WO PCT/JP2006/301216 patent/WO2006082747A1/ja active Application Filing
- 2006-01-27 TW TW095103294A patent/TW200637043A/zh unknown
-
2007
- 2007-08-30 NO NO20074426A patent/NO20074426L/no not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02311398A (ja) * | 1989-05-29 | 1990-12-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導膜の製造方法 |
| JPH04275906A (ja) * | 1991-03-01 | 1992-10-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導薄膜の作製方法 |
| JPH05250931A (ja) * | 1992-03-02 | 1993-09-28 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導導体 |
| JP2003347610A (ja) * | 2002-05-28 | 2003-12-05 | Nec Corp | 酸化物超電導薄膜の熱処理方法 |
| JP2004349481A (ja) * | 2003-05-22 | 2004-12-09 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | チタン酸ストロンチウム薄膜積層体及びその作製方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011125657A1 (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-13 | 日立ツール株式会社 | 耐食性に優れた被覆物品の製造方法および被覆物品 |
| CN102803546A (zh) * | 2010-03-31 | 2012-11-28 | 日立工具股份有限公司 | 耐腐蚀性优异的被覆物品的制造方法及被覆物品 |
| JP2012169062A (ja) * | 2011-02-10 | 2012-09-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導膜の製造方法 |
| JP2012204190A (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 酸化物超電導薄膜 |
| JP2014120383A (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導線材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1852877A4 (en) | 2011-03-02 |
| CA2596546A1 (en) | 2006-08-10 |
| US20100160169A1 (en) | 2010-06-24 |
| RU2338280C1 (ru) | 2008-11-10 |
| NO20074426L (no) | 2007-08-30 |
| KR100894806B1 (ko) | 2009-04-24 |
| EP1852877A1 (en) | 2007-11-07 |
| TW200637043A (en) | 2006-10-16 |
| WO2006082747A1 (ja) | 2006-08-10 |
| KR100979015B1 (ko) | 2010-08-30 |
| CN101111906B (zh) | 2013-03-13 |
| CN101111906A (zh) | 2008-01-23 |
| KR20070100398A (ko) | 2007-10-10 |
| KR20090009337A (ko) | 2009-01-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2006216365A (ja) | 超電導薄膜材料、超電導線材およびこれらの製造方法 | |
| JP2005056754A (ja) | 超電導線材およびその製造方法 | |
| RU2395860C1 (ru) | Сверхпроводящий тонкопленочный материал и способ его получения | |
| JP2007220467A (ja) | 超電導薄膜材料の製造方法、超電導機器、および超電導薄膜材料 | |
| CN102598155A (zh) | 超导线材用的带状基材及超导线材 | |
| JP5096422B2 (ja) | 基板および超電導線材の製造方法 | |
| KR101056227B1 (ko) | 초전도체 및 그 제조방법 | |
| Li et al. | Fast growth processes of buffer layers for YBCO coated conductors on biaxially-textured Ni tapes | |
| JP4852693B2 (ja) | 高臨界電流密度を有する超伝導酸化物薄膜の作製方法 | |
| WO2013153651A1 (ja) | 酸化物超電導薄膜線材とその製造方法 | |
| US20150105261A1 (en) | Oxide superconducting thin film and method of manufacturing the same | |
| JP2010123433A (ja) | Ｒｅ１２３超電導薄膜線材の製造方法およびｒｅ１２３超電導薄膜線材 | |
| JP2005276465A (ja) | 超電導線材 | |
| JP6155402B2 (ja) | 超電導線材及びその製造方法 | |
| JP2012221922A (ja) | 酸化物超電導薄膜層形成用の原料溶液、酸化物超電導薄膜層および酸化物超電導薄膜線材 | |
| JP2012113860A (ja) | 酸化物超電導薄膜線材とその製造方法 | |
| JP2010135134A (ja) | Ｒｅ１２３超電導薄膜線材の製造方法およびｒｅ１２３超電導薄膜線材 | |
| JP2012038653A (ja) | Ｒｅ系酸化物超電導線材及びその製造方法 | |
| JP2011253766A (ja) | 酸化物超電導薄膜の製造方法 | |
| JP3017886B2 (ja) | 酸化物超電導膜の製造方法 | |
| Chow et al. | The partial pressure effect on the growth of YSZ film and YSZ buffered multilayers on silicon | |
| JP2023076209A (ja) | 多芯薄膜超伝導線材、および、その製造方法 | |
| JP2012243499A (ja) | 酸化物超電導薄膜線材およびその製造方法 | |
| JP2002064094A (ja) | 酸化物薄膜素子の製造方法 | |
| Balachandran et al. | Practical superconductor development for electrical power applications-annual report for FY 2003. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071205 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110419 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110610 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120221 |