JP2011238519A - BASE MATERIAL FOR OXIDE SUPERCONDUCTOR AND FILM FORMATION METHOD OF OXIDE SUPERCONDUCTOR AND NiO INTERMEDIATE LAYER - Google Patents

BASE MATERIAL FOR OXIDE SUPERCONDUCTOR AND FILM FORMATION METHOD OF OXIDE SUPERCONDUCTOR AND NiO INTERMEDIATE LAYER Download PDF

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克洋 森田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a base material for an oxide superconductor which shows good superconductivity and technology useful as an oxide superconductor using the base material.SOLUTION: A base material for an oxide superconductor comprises: a base material; an intermediate layer composed of NiO where a film is formed on the base material by ion beam assist method, crystal orientation is arranged and fourfold symmetry is given; and a cap layer formed on the intermediate layer. An oxide superconducting layer is provided on the cap layer.

Description

本発明は、酸化物超電導層の下地用の中間層として好適であって結晶配向性に優れたNiO中間層を備えた酸化物超電導導体用基材、及び酸化物超電導導体とNiO中間層の成膜方法に関する。   The present invention is a substrate for an oxide superconducting conductor having a NiO intermediate layer that is suitable as an intermediate layer for an oxide superconducting layer and has excellent crystal orientation, and the formation of the oxide superconducting conductor and the NiO intermediate layer. The present invention relates to a membrane method.

RE−123系の酸化物超電導体(REBaCu7−X:REは希土類元素)は、液体窒素温度で超電導性を示すことから実用上極めて有望な素材とされており、これを線材に加工して電力供給用の導体として用いることが要望されている。中でも、Y系酸化物超電導体(YBaCu7−X)を用いた超電導線材は、外部磁界に対して強く、強磁界内でも高い電流密度を維持することができるため、超電導コイル用導体としての利用、あるいは電力供給用ケーブルとしての利用の他、超電導限流器用の導体などとしての研究開発が進められている。
これら研究開発用途のいずれにおいても、希土類系酸化物超電導導体の作製には、配向基材を使用する必要があり、配向基材を作製できる方法の一例として、イオンビームアシスト成膜法(IBAD法:Ion-Beam-Assisted Deposition)が知られている。
An RE-123 series oxide superconductor (REBa 2 Cu 3 O 7-X : RE is a rare earth element) is considered as a very promising material for practical use since it exhibits superconductivity at liquid nitrogen temperature. Therefore, it is desired to use it as a conductor for supplying power. Among them, a superconducting wire using a Y-based oxide superconductor (YBa 2 Cu 3 O 7-X ) is strong against an external magnetic field and can maintain a high current density even in a strong magnetic field. In addition to its use as a conductor or a power supply cable, research and development as a conductor for a superconducting fault current limiter is underway.
In any of these research and development applications, it is necessary to use an alignment substrate for the production of rare earth oxide superconducting conductors. As an example of a method for preparing an alignment substrate, an ion beam assisted film formation method (IBAD method) is used. : Ion-Beam-Assisted Deposition).

RE−123系酸化物超電導導体の一構造例として、テープ状の金属基材と、その上にベッド層や拡散防止層を介しIBAD法によって成膜された中間層と、その上に成膜されたキャップ層と酸化物超電導層とを具備した酸化物超電導線材が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この種の希土類系酸化物超電導体は、配向基材上に2軸配向させることで高い超電導特性を示すことが知られており、希土類系酸化物超電導体の結晶配向度が高い程、臨界電流、臨界磁場、臨界温度等の超電導特性においてより優れたものが得られる。
このことから、高配向度の基材を得ることは、優れた希土類系酸化物超電導体を得る上で重要な役割を果たす。前記構造において、中間層の結晶面内配向性が高い方が、更にその上に成膜されるキャップ層と酸化物超電導層も高い結晶配向性となり、酸化物超電導層の結晶面内配向性が高くなる程、臨界電流値等の超電導特性が優れた酸化物超電導導体を得ることができる。例えば、図6に示す如く金属基材100の結晶方位が揃っていない構造であっても、その上に形成された中間層110の結晶粒120において各結晶粒120の結晶方位のa軸どうし、あるいはb軸どうしが互いに同一方向に小さな粒界傾角K(図7参照)の範囲内で揃っていると、中間層110の上に形成される酸化物超電導層の各結晶粒の結晶方位も揃うことになり、優れた酸化物超電導層を得ることができる。
As an example of the structure of the RE-123 oxide superconducting conductor, a tape-shaped metal substrate, an intermediate layer formed thereon by an IBAD method through a bed layer or a diffusion prevention layer, and a film formed thereon are formed. An oxide superconducting wire comprising a cap layer and an oxide superconducting layer is known (see, for example, Patent Document 1).
This type of rare earth oxide superconductor is known to exhibit high superconducting properties by being biaxially oriented on an oriented substrate. The higher the crystal orientation of the rare earth oxide superconductor, the higher the critical current. Further, superconducting properties such as critical magnetic field and critical temperature can be obtained.
Therefore, obtaining a substrate with a high degree of orientation plays an important role in obtaining an excellent rare earth oxide superconductor. In the above structure, when the in-plane orientation of the intermediate layer is higher, the cap layer and the oxide superconducting layer formed thereon are also higher in crystal orientation, and the in-plane orientation of the oxide superconducting layer is higher. The higher the value, the higher the superconducting properties such as the critical current value, the better the oxide superconducting conductor. For example, even if the crystal orientation of the metal substrate 100 is not uniform as shown in FIG. 6, the a-axis of the crystal orientation of each crystal grain 120 in the crystal grain 120 of the intermediate layer 110 formed thereon, Alternatively, when the b-axes are aligned in the same direction within a small grain boundary tilt angle K (see FIG. 7), the crystal orientation of each crystal grain of the oxide superconducting layer formed on the intermediate layer 110 is also aligned. As a result, an excellent oxide superconducting layer can be obtained.

前記IBAD法に従い、テープ状の金属基材上に高い結晶配向性で成膜可能な材料として、従来、YSZ(イットリア安定化ジルコニウム)、GZO(GdZr)、MgOなどの中間層が開発され、現状の技術においては膜厚が極めて薄い範囲で結晶配向性に優れるMgOが有望とされている。 As a material capable of forming a film with a high crystal orientation on a tape-like metal substrate according to the IBAD method, conventionally, an intermediate layer such as YSZ (yttria stabilized zirconium), GZO (Gd 2 Zr 2 O 7 ), MgO or the like In the current technology, MgO that has excellent crystal orientation in a very thin range is considered promising.

ところで、長尺の基材上に成膜法により薄膜を積層して酸化物超電導導体を製造しようとする試みとは異なり、薄膜形成プロセスを用いることなく、別の方法で長尺の超電導線材を得ようとする試みの一環として、圧延とアニール処理により{100}<001>方位に配向した集合組織を有する多結晶金属基材を用いる方法が知られている。
前記{100}<001>方位に配向した集合組織とは、金属テープを構成する結晶において{100}面をテープ表面に対して平行に配置し、結晶の<001>方向をテープ長手方向に平行に配向させた組織を示している。
そして、この集合組織を備えた基材を得るために、Ni基合金を用い、圧延加工を行ってテープ状に加工するとともに、このテープを真空中、800℃程度の高温で数時間アニールすることにより、基材表面に酸化物層を生成することで集合組織を得る技術が知られている。(特許文献2参照)
By the way, unlike the attempt to manufacture an oxide superconducting conductor by laminating thin films on a long base material by a film forming method, a long superconducting wire is formed by another method without using a thin film forming process. As a part of an attempt to obtain, a method using a polycrystalline metal substrate having a texture oriented in the {100} <001> orientation by rolling and annealing is known.
The texture oriented in the {100} <001> orientation means that the {100} plane is arranged in parallel to the tape surface in the crystal constituting the metal tape, and the <001> direction of the crystal is parallel to the tape longitudinal direction. Shows the oriented structure.
And in order to obtain the base material provided with this texture, using a Ni-based alloy, it is rolled into a tape shape and annealed at a high temperature of about 800 ° C. for several hours in a vacuum. Thus, a technique for obtaining a texture by forming an oxide layer on the surface of a substrate is known. (See Patent Document 2)

特開2004−71359号公報JP 2004-71359 A 特開2002−150855号公報JP 2002-150855 A

ところで、酸化物超電導導体用の中間層として有望なIBAD法によるMgO(以下、IBAD−MgOと略記する)は、数nm〜数10nmの膜厚で優れた結晶配向性を得ることができ、膜自体が極めて薄いので成膜時間を短縮することができ、高速成膜が可能であるなどの利点を有するものの、最近の研究ではIBAD−MgOは水分との反応性があり、水分存在雰囲気中において長時間放置すると、MgOが水酸化物となって剥離し易いなどの知見がなされており、IBAD−MgO層は湿分雰囲気中での取り扱いに注意が必要であることが判明している。   By the way, MgO by the IBAD method (hereinafter abbreviated as IBAD-MgO), which is promising as an intermediate layer for oxide superconductors, can obtain excellent crystal orientation with a film thickness of several nm to several tens of nm. Although the film itself is extremely thin, the film formation time can be shortened and high-speed film formation is possible. However, in recent research, IBAD-MgO has reactivity with moisture, and in a moisture-existing atmosphere. It has been found that when left for a long time, MgO becomes a hydroxide and easily peels off, and the IBAD-MgO layer needs to be handled with care in a moisture atmosphere.

また、前記圧延方法とアニール処理により{100}<001>方位に配向した集合組織を有する多結晶金属基体を超電導導体の基体として利用する技術では、圧延加工とアニール処理により生成した酸化物を主体とする集合組織を利用するが、長尺の基材を製造する場合に製造速度を高くすることが難しく、圧延加工の状態とアニールの状態によって、長尺のテープ状の基材全面に均一に集合組織を生成するための工程が複雑となる課題がある。   In the technique of using a polycrystalline metal substrate having a texture oriented in the {100} <001> orientation by the rolling method and the annealing treatment as a substrate of the superconducting conductor, an oxide generated by the rolling and annealing treatment is mainly used. However, it is difficult to increase the production speed when manufacturing a long base material, and it is uniform over the entire surface of the long tape-shaped base material depending on the state of rolling and annealing. There is a problem that the process for generating the texture becomes complicated.

このような背景から、本発明者は、IBAD法によるMgO層以外の薄膜において、数nm〜数10nmなどの極めて薄い膜厚でもって良好な結晶配向性を示し、かつ、湿気によって影響を受け難い材料の研究開発を行い、種々研究を重ねた結果、本願発明に到達した。
本願発明は、IBAD法による中間層の形成技術において、極めて薄い膜厚で良好な結晶配向性を示すとともに、水分の影響を受け難く安定しており、IBAD法による新規なNiO中間層を備えた超電導導体用基材の提供を目的とする。
また、本願発明はその超電導導体用基材の製造方法の提供と超電導導体用基材を備えた良好な超電導特性を発揮し得る酸化物超電導導体の提供、及び、IBAD法によるNiO中間層の製造方法の提供を目的とする。
From such a background, the present inventor shows good crystal orientation with a very thin film thickness such as several nm to several tens of nm in a thin film other than the MgO layer by the IBAD method, and is hardly affected by moisture. As a result of research and development of materials and repeated various studies, the present invention was reached.
The present invention is a technique for forming an intermediate layer by an IBAD method, exhibits a good crystal orientation at an extremely thin film thickness, is stable and hardly affected by moisture, and has a novel NiO intermediate layer by an IBAD method. It aims at providing the base material for superconducting conductors.
The present invention also provides a method for producing a substrate for the superconducting conductor, an oxide superconducting conductor capable of exhibiting good superconducting characteristics provided with the substrate for superconducting conductor, and production of a NiO intermediate layer by the IBAD method. The purpose is to provide a method.

本発明の酸化物超電導導体用基材は、基材本体と、その上に、イオンビームアシスト法により成膜されて結晶配向性が整えられ、4回対称性が付与されたNiOからなる中間層と、該中間層上に形成されたキャップ層とを具備してなり、該キャップ層はその上に酸化物超電導層が設けられるものであることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導導体用基材は、前記NiOからなる中間層の結晶軸分散の半値幅ΔΦが16゜以下であることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導導体用基材は、基材本体と、その上に、イオンビームアシスト法により成膜されて結晶配向性が整えられ、3回対称性が付与されたNiOからなる中間層と、該中間層上に形成され、底部側が3回対称性を有し上部側が4回対称性を有する2層構造とされた中間補償層と、該中間補償層上に形成されたキャップ層とを具備してなり、該キャップ層はその上に酸化物超電導層が設けられるものであることを特徴とする。
The base material for an oxide superconducting conductor of the present invention includes a base body, and an intermediate layer made of NiO formed thereon by an ion beam assist method so that crystal orientation is adjusted and four-fold symmetry is imparted. And a cap layer formed on the intermediate layer, wherein the cap layer is provided with an oxide superconducting layer thereon.
The base material for an oxide superconducting conductor of the present invention is characterized in that the half-value width ΔΦ of crystal axis dispersion of the intermediate layer made of NiO is 16 ° or less.
The base material for an oxide superconducting conductor according to the present invention includes a base body, and an intermediate layer made of NiO formed thereon by an ion beam assist method so that crystal orientation is adjusted and three-fold symmetry is imparted. An intermediate compensation layer formed on the intermediate layer and having a two-layer structure having a three-fold symmetry on the bottom side and a four-fold symmetry on the upper side; and a cap layer formed on the intermediate compensation layer; The cap layer is characterized in that an oxide superconducting layer is provided thereon.

本発明の酸化物超電導導体用基材は、前記中間補償層がGdZrからなることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導導体用基材は、基材本体上に、拡散防止層とベッド層の少なくとも1層を介し中間層が形成されたことを特徴とする先のいずれかに記載の基材である。
本発明の酸化物超電導導体用基材は、先のいずれかに記載の酸化物超電導導体用基材のキャップ層上に酸化物超電導層が成膜されてなることを特徴とする。
The base material for an oxide superconducting conductor according to the present invention is characterized in that the intermediate compensation layer is made of Gd 2 Zr 2 O 7 .
The base material for an oxide superconducting conductor according to any one of the above, wherein an intermediate layer is formed on the base body through at least one of a diffusion prevention layer and a bed layer. It is.
The base material for oxide superconducting conductors of the present invention is characterized in that an oxide superconducting layer is formed on the cap layer of the base material for oxide superconducting conductors described above.

本発明の4回対称NiO中間層の成膜方法は、イオンビームアシスト法により基材上に4回対称のNiO中間層を成膜する方法であって、成膜する雰囲気の背圧を0.001Pa以下として成膜することを特徴とする。
本発明の4回対称NiO中間層の成膜方法は、前記背圧を0.0002Pa以下とすることを特徴とする。
本発明の4回対称NiO中間層の成膜方法は、イオンビームアシスト法によりNiO中間層を成膜する際のアシストイオンビームの電流密度を75μA/cm以上、120μA/cm以下の範囲とすることを特徴とする。
The film forming method of the 4-fold symmetric NiO intermediate layer according to the present invention is a method of forming a 4-fold symmetric NiO intermediate layer on a substrate by an ion beam assist method. The film is formed at 001 Pa or less.
The film forming method of the four-fold symmetric NiO intermediate layer according to the present invention is characterized in that the back pressure is 0.0002 Pa or less.
The film forming method of the four-fold symmetric NiO intermediate layer according to the present invention has an assist ion beam current density of 75 μA / cm 2 or more and 120 μA / cm 2 or less when forming the NiO intermediate layer by the ion beam assist method. It is characterized by doing.

本発明のIBAD法による4回対称性を有するNiOからなる中間層は、高い結晶配向性を有し、その上に積層される薄膜の結晶配向性を整える作用を奏すると共に、水分存在雰囲気中に長時間曝露しても反応性が低く、剥離や劣化し難い特徴を有する。よって、基材本体上にIBAD法によるNiOからなる中間層を備えた構造は、酸化物超電導導体用基材として好適であり、中間層の上に成膜されるキャップ層と酸化物超電導層の結晶配向性をいずれも高いレベルで揃えることができ、特性の優れた超電導導体の提供に寄与する。   The intermediate layer made of NiO having fourfold symmetry according to the IBAD method of the present invention has high crystal orientation, and has the effect of adjusting the crystal orientation of the thin film laminated thereon, and in a moisture-existing atmosphere. Even when exposed for a long time, it has low reactivity and is difficult to peel off or deteriorate. Therefore, the structure provided with the intermediate layer made of NiO by the IBAD method on the base body is suitable as the base material for the oxide superconducting conductor, and the cap layer and the oxide superconducting layer formed on the intermediate layer are suitable. All of the crystal orientations can be arranged at a high level, which contributes to the provision of superconducting conductors with excellent characteristics.

また、IBAD法による3回対称性を有するNiOからなる中間層は、その上に3回対称性から4回対称性に配向性を変換する中間補償層を備えた構造とすることにより、高い結晶配向性を有し、4回対称性を示すので、その上に積層される薄膜の結晶配向性を整える作用を奏すると共に、NiOからなる中間層は水分存在雰囲気中に長時間曝露しても反応性が低く、剥離や劣化し難い特徴を有する。よって、基材本体上にIBAD法による3回対称性のNiOからなる中間層と、4回対称性への変換ができる中間補償層を備えた構造は、酸化物超電導導体用基材として好適であり、中間補償層の上に成膜されるキャップ層と酸化物超電導層の結晶配向性をいずれも高いレベルで揃えることができ、特性の優れた超電導導体の提供に寄与する。
中間補償層の構成材料として、GdZrを適用することができ、GdZrによって下地の3回対称性のNiOからなる中間層の配向性を4回対称性に確実に変更することができる。
In addition, the intermediate layer made of NiO having a three-fold symmetry by the IBAD method has a structure in which an intermediate compensation layer for converting the orientation from the three-fold symmetry to the four-fold symmetry is provided on the intermediate layer. Since it has orientation and exhibits fourfold symmetry, it plays the role of adjusting the crystal orientation of the thin film stacked on it, and the intermediate layer made of NiO reacts even when exposed to a moisture-existing atmosphere for a long time. It has low characteristics and is difficult to peel off or deteriorate. Therefore, a structure including an intermediate layer made of NiO having three-fold symmetry by the IBAD method and an intermediate compensation layer capable of converting to four-fold symmetry on the substrate body is suitable as a substrate for an oxide superconducting conductor. In addition, both the cap layer and the oxide superconducting layer formed on the intermediate compensation layer can be aligned at a high level, which contributes to the provision of a superconducting conductor having excellent characteristics.
As the material of the intermediate compensation layer, Gd 2 Zr 2 O 7 can be applied, Gd 2 Zr 2 O 7 ensure orientation of the intermediate layer consisting of 3-fold symmetry of NiO underlying the 4-fold symmetry by Can be changed.

イオンビームアシスト法によりNiO中間層を金属基材上に成膜する際、成膜雰囲気の背圧を0.001Pa以下として成膜することで、4回対称性のNiO中間層を確実に成膜することができる。この際の成膜雰囲気の背圧を0.0002Pa以下とすることでより配向性に優れた4回対称性のNiO中間層を得ることができる。また、イオンビームアシスト法に用いるアシストイオンビームの電流密度として、75〜120μA/cmの範囲を選択することで、配向度の高い4回対称性のNiO中間層を金属基材上に成膜することができる。 When forming the NiO intermediate layer on the metal substrate by the ion beam assist method, forming the NiO intermediate layer with 4-fold symmetry is ensured by forming the film with the back pressure of the film forming atmosphere being 0.001 Pa or less. can do. By setting the back pressure in the film formation atmosphere at this time to 0.0002 Pa or less, a four-fold symmetry NiO intermediate layer having better orientation can be obtained. In addition, by selecting the current density of the assist ion beam used for the ion beam assist method in the range of 75 to 120 μA / cm 2 , a highly oriented 4-fold symmetry NiO intermediate layer is formed on the metal substrate. can do.

本発明に係る酸化物超電導導体用基材の第1実施形態を示す構成図。The block diagram which shows 1st Embodiment of the base material for oxide superconducting conductors which concerns on this invention. 本発明に係る酸化物超電導導体用基材の第2実施形態を示す構成図。The block diagram which shows 2nd Embodiment of the base material for oxide superconductors which concerns on this invention. 本発明に係る酸化物超電導導体の第1実施形態を示す構成図。The block diagram which shows 1st Embodiment of the oxide superconducting conductor which concerns on this invention. IBAD法を実施するための成膜装置の一例を示す構成図。The block diagram which shows an example of the film-forming apparatus for implementing IBAD method. 同成膜装置に適用されるイオンガンの一例を示す構成図。The block diagram which shows an example of the ion gun applied to the film-forming apparatus. 金属基材本体上に形成されたIBAD法による多結晶薄膜の模式図。The schematic diagram of the polycrystalline thin film by IBAD method formed on the metal base-material main body. 図6に示す多結晶薄膜の結晶粒どうしが構成する結晶軸の分散性を示す模式図。The schematic diagram which shows the dispersibility of the crystal axis which the crystal grain of the polycrystalline thin film shown in FIG. 6 comprises. 実施例においてIBAD法によりNiO中間層を成膜する場合に用いたアシストイオンビームの電流密度と、得られたNiO中間層のΔφの相関関係を示す図。The figure which shows the correlation of the electric current density of the assist ion beam used when forming a NiO intermediate layer into a film by the IBAD method in an Example, and (DELTA) (phi) of the obtained NiO intermediate layer. 実施例において得られた3回対称性のNiOの中間層の正極点図である。It is a positive electrode point figure of the intermediate | middle layer of 3-fold symmetry NiO obtained in the Example. 実施例において得られた4回対称性に変換後のGZOの正極点図である。It is the positive electrode dot diagram of GZO after converting into the 4-fold symmetry obtained in the Example. 実施例において得られた4回対称性のNiOの中間層の正極点図である。It is a positive electrode point figure of the intermediate | middle layer of 4-fold symmetry NiO obtained in the Example.

図1は本発明に係る酸化物超電導導体用基材の第1実施形態の構造を模式的に示す図である。
本実施形態の酸化物超電導導体用基材Aは、金属基材本体11上に順に、Alなどからなる拡散防止層9とYなどからなるベッド層12を介して、4回対称性を示すNiOからなる中間層13と、CeOなどからなるキャップ層14とを積層し構成されている。
図2は本発明に係る酸化物超電導導体用基材の第2実施形態の構造を模式的に示す図である。
本第2実施形態の酸化物超電導導体用基材Bは、金属基材本体21上に順に、Alなどからなる拡散防止層19とYなどからなるベッド層22を介して、3回対称性を示すNiOからなる中間層23と、3回対称性を4回対称性に補償するGZO(GdZr)などからなる中間補償層24と、CeOなどからなるキャップ層25とを積層し構成されている。
図3は本発明に係る酸化物超電導導体の第1実施形態の構造を模式的に示す図である。
本実施形態の酸化物超電導導体Cは、金属基材本体31上に順に、Alなどからなる拡散防止層29とYなどからなるベッド層32を介して、4回対称性を示すNiOからなる中間層33と、CeOなどからなるキャップ層34と、希土類系などの酸化物超電導層37と、AgやCuなどの良導電性金属材料からなる安定化層38を積層し構成されている。
FIG. 1 is a view schematically showing the structure of a first embodiment of a base material for an oxide superconducting conductor according to the present invention.
The base material A for oxide superconducting conductors of the present embodiment is formed on the metal base body 11 through the diffusion prevention layer 9 made of Al 2 O 3 and the bed layer 12 made of Y 2 O 3 in order. The intermediate layer 13 made of NiO exhibiting rotational symmetry and the cap layer 14 made of CeO 2 or the like are laminated.
FIG. 2 is a view schematically showing the structure of the second embodiment of the base material for oxide superconducting conductor according to the present invention.
The base material B for oxide superconducting conductor according to the second embodiment is disposed on the metal base body 21 through a diffusion preventing layer 19 made of Al 2 O 3 and a bed layer 22 made of Y 2 O 3 in this order. An intermediate layer 23 made of NiO exhibiting a 3-fold symmetry, an intermediate compensation layer 24 made of GZO (Gd 2 Zr 2 O 7 ) or the like that compensates the 3-fold symmetry with a 4-fold symmetry, and CeO 2 or the like. A cap layer 25 is laminated.
FIG. 3 is a diagram schematically showing the structure of the first embodiment of the oxide superconducting conductor according to the present invention.
The oxide superconducting conductor C of the present embodiment has four-fold symmetry on the metal base body 31 through a diffusion prevention layer 29 made of Al 2 O 3 and a bed layer 32 made of Y 2 O 3 in order. An intermediate layer 33 made of NiO, a cap layer 34 made of CeO 2 , an oxide superconducting layer 37 such as a rare earth-based material, and a stabilization layer 38 made of a highly conductive metal material such as Ag or Cu are laminated. It is configured.

酸化物超電導導体用基材A、B及び酸化物超電導導体Cに適用できる基材本体11、21、31は、通常の超電導線材の基材本体として使用することができ、高強度であれば良く、長尺のケーブルとするためにテープ状であることが好ましく、耐熱性の面から見て金属からなるものが好ましい。例えば、銀、白金、ステンレス鋼、銅、ハステロイ等のニッケル合金等の各種金属材料、もしくはこれら各種金属材料上にセラミックスを配したもの、等が挙げられる。各種耐熱性の金属の中でも、ニッケル合金が好ましい。なかでも、市販品であれば、ハステロイ(米国ヘインズ社製商品名)が好適であり、ハステロイとして、モリブデン、クロム、鉄、コバルト等の成分量が異なる、ハステロイB、C、G、N、W等のいずれの種類も使用できる。基材本体11の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良く、通常は、10〜500μmの範囲、より好ましくは20〜200μmの範囲とすることができる。超電導導体用として見た場合、下限値以上とすることで強度を確保でき、上限値以下とすることで高い臨界電流密度を得やすくする。   The base bodies 11, 21, and 31 applicable to the oxide superconductor bases A and B and the oxide superconductor C can be used as a base body of a normal superconducting wire, as long as it has high strength. In order to obtain a long cable, it is preferably in the form of a tape, and is preferably made of metal from the viewpoint of heat resistance. For example, various metal materials such as silver, platinum, stainless steel, copper, nickel alloys such as Hastelloy, or ceramics arranged on these various metal materials can be used. Among various heat resistant metals, nickel alloys are preferable. Especially, if it is a commercial item, Hastelloy (trade name made by US Haynes Co., Ltd.) is suitable. Any type can be used. The thickness of the substrate body 11 may be appropriately adjusted according to the purpose, and is usually in the range of 10 to 500 μm, more preferably in the range of 20 to 200 μm. When viewed as a superconducting conductor, the strength can be ensured by setting it to the lower limit value or more, and a high critical current density can be easily obtained by setting the upper limit value or less.

拡散防止層9、19、29は、基材本体11、21、31の構成元素拡散を防止する目的で形成されたもので、窒化ケイ素(Si)、酸化アルミニウム(Al、「アルミナ」とも呼ぶ)、あるいは、GZO(GdZr)等から構成され、その厚さは例えば10〜400nmである。
拡散防止層9、19、29の厚さが10nm未満となると、基材本体11、21、31の構成元素の拡散を十分に防止できなくなる虞がある。一方、拡散防止層9、19、29の厚さが400nmを超えると、拡散防止層9、19、29の内部応力が増大し、これにより、他の層を含めて全体が基材本体11、21、31から剥離しやすくなる傾向がある。また、拡散防止層9、19、29の結晶性は特に問われないので、通常のスパッタ法等の成膜法により形成すればよい。
The diffusion prevention layers 9, 19, and 29 are formed for the purpose of preventing the diffusion of the constituent elements of the base body bodies 11, 21, and 31, and include silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 , (Also referred to as “alumina”), or GZO (Gd 2 Zr 2 O 7 ) or the like, and the thickness thereof is, for example, 10 to 400 nm.
If the thickness of the diffusion preventing layers 9, 19, 29 is less than 10 nm, there is a possibility that the diffusion of the constituent elements of the substrate bodies 11, 21, 31 cannot be prevented sufficiently. On the other hand, when the thickness of the diffusion preventing layers 9, 19, 29 exceeds 400 nm, the internal stress of the diffusion preventing layers 9, 19, 29 increases, and thus the entire substrate body 11, including other layers, It tends to be easy to peel off from 21 and 31. Further, since the crystallinity of the diffusion preventing layers 9, 19, and 29 is not particularly limited, it may be formed by a film forming method such as a normal sputtering method.

ベッド層12、22、32は、耐熱性が高く、界面反応性を低減するためのものであり、その上に配される膜の配向性を得るために用いる。このようなベッド層12、22、32は、例えば、イットリア(Y)などの希土類酸化物であり、組成式(α2x(β(1−x)で示されるものが例示できる。より具体的には、Er、CeO、Dy、Er、Eu、Ho、La等を例示することができる。このベッド層12、22、32は、例えばスパッタリング法等の成膜法により形成され、その厚さは例えば10〜200nmである。 The bed layers 12, 22, and 32 have high heat resistance and are intended to reduce interfacial reactivity, and are used to obtain the orientation of a film disposed thereon. Such bed layers 12, 22, and 32 are, for example, rare earth oxides such as yttria (Y 2 O 3 ), and have a composition formula (α 1 O 2 ) 2x2 O 3 ) (1-x) . What is shown can be exemplified. More specifically, Er 2 O 3, CeO 2 , Dy 2 O 3, Er 2 O 3, Eu 2 O 3, Ho 2 O 3, can be exemplified La 2 O 3 and the like. The bed layers 12, 22, and 32 are formed by a film forming method such as a sputtering method, and the thickness thereof is, for example, 10 to 200 nm.

中間層13、23、33は、単層構造あるいは複層構造のいずれでも良く、その上に積層されるキャップ層14、25、34などの結晶配向性を制御するために2軸配向する物質から選択される。中間層13、23、33として具体的には、NiOを選択することができる。
この中間層13、23、33をIBAD法により良好な結晶配向性(例えば結晶配向度16゜以下)で成膜するならば、その上に形成するキャップ層14、34あるいは中間補償層24とキャップ層25の結晶配向性を良好な値(例えばキャップ層において結晶配向度5゜前後)とすることができ、これによりキャップ層14、25、34の上に成膜する酸化物超電導層の結晶配向性を良好なものとして優れた超電導特性を発揮できる酸化物超電導層を備えた酸化物超電導導体を得るようにすることができる。
The intermediate layers 13, 23, and 33 may have either a single layer structure or a multilayer structure, and are formed from a biaxially oriented material for controlling the crystal orientation of the cap layers 14, 25, and 34 stacked on the intermediate layers 13, 23, and 33. Selected. Specifically, NiO can be selected as the intermediate layers 13, 23, and 33.
If the intermediate layers 13, 23 and 33 are formed with a good crystal orientation (for example, a crystal orientation of 16 ° or less) by the IBAD method, the cap layers 14 and 34 or the intermediate compensation layer 24 and the cap formed thereon are formed. The crystal orientation of the layer 25 can be set to a good value (for example, a crystal orientation degree of about 5 ° in the cap layer), whereby the crystal orientation of the oxide superconducting layer formed on the cap layers 14, 25, 34 is obtained. It is possible to obtain an oxide superconducting conductor provided with an oxide superconducting layer capable of exhibiting excellent superconducting properties with good properties.

NiOからなる中間層13、23、33の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良いが、通常は、5〜300nmの範囲とすることができる。
中間層13、23、33は、イオンビームアシスト法(IBAD法)で積層する。このIBAD法で形成されたNiOの中間層13、23、33は、結晶配向性が高く、酸化物超電導層37やキャップ層14、34の結晶配向性を制御する効果が高い点で好ましい。IBAD法とは、先にも説明した如く成膜時に、下地の成膜面に対して所定の角度でイオンビームをアシスト照射することにより、目的の薄膜の結晶軸を配向させる方法である。通常は、アシストイオンビームとして、アルゴン(Ar)イオンビームを使用する。例えば、NiOからなる中間層13、23、33は、IBAD法における結晶配向度を表す指標である結晶軸分散の半値幅ΔΦ(FWHM:半値全幅)の値を小さくできるため、特に好適である。
また、IBAD法により形成する図1、図3のNiOの中間層13、33については4回対称性を示し、図2に示す中間層23については3回対称性を示すが、これらについては後に詳述する。
The thickness of the intermediate layers 13, 23, and 33 made of NiO may be appropriately adjusted according to the purpose, but can usually be in the range of 5 to 300 nm.
The intermediate layers 13, 23, and 33 are stacked by an ion beam assist method (IBAD method). The NiO intermediate layers 13, 23, and 33 formed by the IBAD method are preferable in that they have high crystal orientation and a high effect of controlling the crystal orientation of the oxide superconducting layer 37 and the cap layers 14 and 34. The IBAD method is a method of orienting a crystal axis of a target thin film by assisting irradiation of an ion beam at a predetermined angle with respect to a base film-forming surface during film formation as described above. Usually, an argon (Ar) ion beam is used as the assist ion beam. For example, the intermediate layers 13, 23, and 33 made of NiO are particularly suitable because the value of the half-value width ΔΦ (FWHM: full width at half maximum) of crystal axis dispersion, which is an index representing the degree of crystal orientation in the IBAD method, can be reduced.
In addition, the NiO intermediate layers 13 and 33 shown in FIGS. 1 and 3 formed by the IBAD method show four-fold symmetry, and the intermediate layer 23 shown in FIG. 2 shows three-fold symmetry. Detailed description.

キャップ層14、25、34は、前記中間層13、23、33の表面に対してエピタキシャル成長し、その後、横方向(面方向)に粒成長(オーバーグロース)して、結晶粒が面内方向に選択成長するという過程を経て形成されたものが好ましい。このようなキャップ層は、前記金属酸化物層からなる中間層13、23、33よりも高い面内配向度が得られる。
キャップ層14、25、34の材質は、上記機能を発現し得るものであれば特に限定されないが、好ましいものとして具体的には、CeO、Y、Al、Gd、Zr、Ho、Nd等が例示できる。キャップ層の材質がCeOである場合、キャップ層は、Ceの一部が他の金属原子又は金属イオンで置換されたCe−M−O系酸化物を含んでいても良い。
The cap layers 14, 25, and 34 are epitaxially grown on the surfaces of the intermediate layers 13, 23, and 33, and then grow (overgrow) in the lateral direction (plane direction), so that the crystal grains are in the in-plane direction. Those formed through a process of selective growth are preferable. Such a cap layer has a higher in-plane orientation degree than the intermediate layers 13, 23, 33 made of the metal oxide layer.
The material of the cap layer 14,25,34 is not particularly limited as long as it can express the above functions, specifically as preferred, CeO 2, Y 2 O 3 , Al 2 O 3, Gd 2 O 3 , Zr 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Nd 2 O 3 and the like. When the material of the cap layer is CeO 2 , the cap layer may contain a Ce—M—O-based oxide in which part of Ce is substituted with another metal atom or metal ion.

このCeOのキャップ層は、PLD法(パルスレーザ蒸着法)、スパッタリング法等で成膜することができるが、大きな成膜速度を得られる点でPLD法を用いることが望ましい。PLD法によるCeOのキャップ層の成膜条件としては、基材温度約500〜1000℃、約0.6〜100Paの酸素ガス雰囲気中で行うことができる。
CeOのキャップ層の膜厚は、50nm以上であればよいが、十分な配向性を得るには100nm以上が好ましい。但し、厚すぎると結晶配向性が悪くなるので、50〜5000nmの範囲、より好ましくは100〜5000nmの範囲とすることができる。
The CeO 2 cap layer can be formed by a PLD method (pulse laser deposition method), a sputtering method, or the like, but it is desirable to use the PLD method from the viewpoint of obtaining a high film formation rate. The film formation conditions for the CeO 2 cap layer by the PLD method can be performed in an oxygen gas atmosphere at a substrate temperature of about 500 to 1000 ° C. and about 0.6 to 100 Pa.
The thickness of the CeO 2 cap layer may be 50 nm or more, but is preferably 100 nm or more in order to obtain sufficient orientation. However, if it is too thick, the crystal orientation deteriorates, so that it can be in the range of 50 to 5000 nm, more preferably in the range of 100 to 5000 nm.

酸化物超電導層37は公知のもので良く、具体的には、REBaCu(REはY、La、Nd、Sm、Er、Gd等の希土類元素を表す)なる材質のものを例示できる。この酸化物超電導層37として、Y123系(YBaCu7−X)又はGd123系(GdBaCu7−X)などを例示することができる。
酸化物超電導層37は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザ蒸着法、電子ビーム蒸着法、化学気相成長法(CVD法)等の物理的蒸着法;熱塗布分解法(MOD法)等で積層することができ、なかでも生産性の観点から、TFA−MOD法(トリフルオロ酢酸塩を用いた有機金属堆積法、塗布熱分解法)、PLD法又はCVD法を用いることが好ましい。
このMOD法は、金属有機酸塩を塗布後熱分解させるもので、金属成分の有機化合物を均一に溶解した溶液を基材上に塗布した後、これを加熱して熱分解させることにより基材上に薄膜を形成する方法であり、真空プロセスを必要とせず、低コストで高速成膜が可能であるため長尺のテープ状酸化物超電導導体の製造に適している。
The oxide superconducting layer 37 may be a known one, and specifically, a material made of REBa 2 Cu 3 O y (RE represents a rare earth element such as Y, La, Nd, Sm, Er, Gd) is exemplified. it can. Examples of the oxide superconducting layer 37 include Y123 (YBa 2 Cu 3 O 7-X ) or Gd123 (GdBa 2 Cu 3 O 7-X ).
The oxide superconducting layer 37 is laminated by a physical vapor deposition method such as sputtering, vacuum vapor deposition, laser vapor deposition, electron beam vapor deposition, chemical vapor deposition (CVD), or thermal coating decomposition (MOD). In particular, from the viewpoint of productivity, it is preferable to use the TFA-MOD method (organic metal deposition method using trifluoroacetate, coating pyrolysis method), PLD method or CVD method.
This MOD method is a method in which a metal organic acid salt is applied and then thermally decomposed. After a solution in which a metal component organic compound is uniformly dissolved is applied onto a substrate, the substrate is heated and thermally decomposed. This is a method of forming a thin film on top, and is suitable for the production of a long tape-shaped oxide superconducting conductor because it does not require a vacuum process and enables high-speed film formation at low cost.

図4にIBAD法を実施するための成膜装置の一構造例を示す。
図4に示す如く中間層13を製造する場合のイオンビームアシストスパッタ装置50は、テープ状の基材などが配置される成膜領域に面するようにターゲット52がターゲットホルダ55に支持された状態で成膜室に配置され、このターゲット52に対して斜め方向に対向するようにスパッタイオンソース源54が配置されるとともに、成膜領域に設置されている基材本体11の上面に対し所定の角度で(例えばθ=45゜など)斜め方向から対向するようにアシストイオンソース源53を配置し構成される。
この例のイオンビームアシストスパッタ装置50は、真空チャンバに収容される形態で設けられる成膜装置であり、基材本体11、21、31がテープ状の基材本体である場合は、図示略の対向配置された第1のロールと第2のロールに複数回往復巻回されて成膜領域を走行できる構造などを例示することができるが、図4では簡略化して基材ホルダ51の上面に基材本体11が設置されている構造として示した。
この実施形態において適用されるイオンソース源53、54は、図5に示す容器49の内部に、引出電極57とフィラメント58とArガス等の導入管59とを備えて構成され、容器49の先端からイオンをビーム状に平行に照射できるものである。
FIG. 4 shows an example of the structure of a film forming apparatus for carrying out the IBAD method.
As shown in FIG. 4, the ion beam assisted sputtering apparatus 50 in the case of manufacturing the intermediate layer 13 is a state in which the target 52 is supported by the target holder 55 so as to face the film forming region where the tape-like base material is disposed. The sputter ion source source 54 is disposed so as to face the target 52 obliquely with respect to the target 52, and a predetermined amount with respect to the upper surface of the substrate body 11 disposed in the film formation region. The assist ion source source 53 is arranged and configured to face each other at an angle (for example, θ = 45 °) from an oblique direction.
The ion beam assisted sputtering apparatus 50 in this example is a film forming apparatus provided in a form accommodated in a vacuum chamber. When the substrate main bodies 11, 21, and 31 are tape-shaped substrate bodies, the illustration is omitted. For example, a structure in which the first roll and the second roll arranged opposite to each other are reciprocally wound around the film formation region can be exemplified, but in FIG. It was shown as a structure in which the substrate body 11 is installed.
The ion source sources 53 and 54 applied in this embodiment include an extraction electrode 57, a filament 58, and an introduction tube 59 for Ar gas or the like inside the container 49 shown in FIG. Can be irradiated in parallel with a beam.

本実施形態で用いるイオンビームアシストスパッタ装置50を収容する真空チャンバは、外部と成膜空間とを仕切る容器であり、気密性を有するとともに、内部が高真空状態とされるため耐圧性を有するものとされる。この真空チャンバには、真空チャンバ内にキャリアガス及び反応ガスを導入するガス供給手段と、真空チャンバ内のガスを排気する排気手段が接続されているが、図4ではこれら供給手段と排気手段を略し、各装置の配置関係のみを示している。
ここで用いるターゲット52とは、前述したNiOの中間層13を形成する場合に見合った組成のNiOのターゲットとすることができる。
図4に示す構造のイオンビームアシストスパッタ装置50を用いることでIBAD法を実施し、目的の中間層13、23、33を成膜することができる。
The vacuum chamber that accommodates the ion beam assisted sputtering apparatus 50 used in the present embodiment is a container that partitions the outside and the film formation space, has airtightness, and has pressure resistance because the inside is in a high vacuum state. It is said. The vacuum chamber is connected to a gas supply means for introducing a carrier gas and a reactive gas into the vacuum chamber and an exhaust means for exhausting the gas in the vacuum chamber. In FIG. 4, these supply means and exhaust means are connected to each other. For brevity, only the arrangement relationship of each device is shown.
The target 52 used here can be a NiO target having a composition commensurate with the formation of the NiO intermediate layer 13 described above.
By using the ion beam assisted sputtering apparatus 50 having the structure shown in FIG. 4, the IBAD method can be performed to form the target intermediate layers 13, 23, and 33.

IBAD法により中間層を成膜する場合、図4に示すターゲット52、イオンソース源53、54及び基材本体11を収容している真空チャンバには、Arガスや酸素ガスなどのソースガスを導入できるように構成されており、内部を例えば目的の真空度に調整した上でAr:O=9:1などの混合ガス雰囲気(ソースガス雰囲気)に調整できるように構成されている。
本実施形態で用いる真空チャンバでは、真空ポンプを用いた減圧雰囲気に、例えば背圧でもって、0.008Pa〜0.00008Paの範囲の所望の真空度に調節できるようになっている。この範囲の真空度には、真空ポンプによる減圧に要する時間を適宜調整することで容易に到達することができる。
When the intermediate layer is formed by the IBAD method, a source gas such as Ar gas or oxygen gas is introduced into the vacuum chamber containing the target 52, the ion source sources 53 and 54, and the base body 11 shown in FIG. For example, the inside is adjusted to a desired degree of vacuum and then adjusted to a mixed gas atmosphere (source gas atmosphere) such as Ar: O 2 = 9: 1.
The vacuum chamber used in the present embodiment can be adjusted to a desired degree of vacuum in the range of 0.008 Pa to 0.00008 Pa in a reduced pressure atmosphere using a vacuum pump, for example, with back pressure. The degree of vacuum in this range can be easily reached by appropriately adjusting the time required for pressure reduction by the vacuum pump.

そして、基材本体11、31のベッド層12、32上に4回対称性のNiOの中間層13、33を成膜するには、真空ポンプにより減圧する際の成膜雰囲気の背圧を0.001〜0.00008Paの範囲に設定した後、スパッタイオン源54からターゲット52にイオンビームを照射してターゲット粒子の叩き出しや放出を行い、ベッド層12、32上にNiOの粒子堆積を行うと同時に、ベッド層12、13の成膜面に対し斜め45゜方向からアシストイオン源53からのイオンビーム照射を行いつつ成膜するイオンビームアシストスパッタ法を実施する。イオンビームアシストスパッタ法を実施する際の成膜温度は常温で差し支えない。また、背圧については前述の範囲より更に低圧としても良いが、真空引きのために時間がかかりすぎるので、通常は上述の範囲から選択することが好ましい。
上述の範囲の真空度によりイオンビームアシストスパッタ法を実施することで、ベッド層12、32上に4回対称性のNiOの中間層13、33を成膜することができる。
In order to form the 4-fold symmetrical NiO intermediate layers 13 and 33 on the bed layers 12 and 32 of the substrate bodies 11 and 31, the back pressure of the film formation atmosphere when the pressure is reduced by a vacuum pump is set to 0. After setting to the range of 0.001 to 0.00008 Pa, the target 52 is irradiated with an ion beam from the sputter ion source 54 to eject and eject target particles, and NiO particles are deposited on the bed layers 12 and 32. At the same time, an ion beam assist sputtering method is performed in which film formation is performed while irradiating the ion beam from the assist ion source 53 from an oblique 45 ° direction to the film formation surfaces of the bed layers 12 and 13. The film forming temperature at the time of performing the ion beam assisted sputtering method may be normal temperature. Further, the back pressure may be lower than the above range, but since it takes too much time for evacuation, it is usually preferable to select from the above range.
By performing the ion beam assisted sputtering method with the degree of vacuum in the above range, the four-fold symmetry NiO intermediate layers 13 and 33 can be formed on the bed layers 12 and 32.

一方、基材本体21のベッド層22上に3回対称性のNiOの中間層23を成膜するには、真空ポンプにより減圧する際の成膜雰囲気の背圧を0.008〜0.0015Paの範囲に設定した後、スパッタイオン源54からターゲット52にイオンビームを照射してターゲット粒子の叩き出しや放出を行い、ベッド層12、32上にNiOの粒子堆積を行うと同時に、ベッド層12、13の成膜面に対し斜め45゜方向からアシストイオン源53からのイオンビーム照射を行いつつ成膜するイオンビームアシストスパッタ法を実施する。イオンビームアシストスパッタ法を実施する際の成膜温度は常温で差し支えない。   On the other hand, in order to form the 3-fold symmetrical NiO intermediate layer 23 on the bed layer 22 of the base body 21, the back pressure of the film formation atmosphere when the pressure is reduced by a vacuum pump is set to 0.008 to 0.0015 Pa. Then, the target 52 is irradiated with an ion beam from the sputter ion source 54 to eject and eject target particles, and NiO particles are deposited on the bed layers 12 and 32. The ion beam assisted sputtering method is performed in which film formation is performed while irradiating the ion beam from the assist ion source 53 from an oblique 45 ° direction to the 13 film formation surfaces. The film forming temperature at the time of performing the ion beam assisted sputtering method may be normal temperature.

上述の範囲の真空度によりイオンビームアシストスパッタ法を実施することで、ベッド層23上に3回対称性のNiOの中間層23を成膜することができる。
ここで、4回対称性のNiOの中間層13、33とは、得られた中間層をX線測定して回折試験像であるNiO(220)正極点測定を行い、正極点図を描いた場合、略楕円形領域で表示される対称性の範囲が360゜範囲で4箇所表示されることを意味し、3回対称性のNiOの中間層23とは得られた中間層をX線測定して回折試験像であるNiO(220)正極点測定を行い、正極点図を描いた場合、略同様図形で表示される対称性の範囲が360゜範囲で3箇所表示されることを意味する。4回対称性のNiOとは基板の垂直方向に(100)配向していることを意味し、3回対称性のNiOとは基板の垂直方向に(111)配向していることを意味する。なお、3回対称性の正極点図の例を図9に示し、4回対称性の正極点図の例を図11に示す。
By performing the ion beam assisted sputtering method with the degree of vacuum in the above-mentioned range, the NiO intermediate layer 23 having a three-fold symmetry can be formed on the bed layer 23.
Here, the four-fold symmetry NiO intermediate layers 13 and 33 were obtained by X-ray measurement of the obtained intermediate layer and measuring the NiO (220) positive electrode point as a diffraction test image, and drawing a positive electrode dot diagram. In this case, it means that the symmetry range displayed in a substantially elliptical region is displayed in four places within a 360 ° range, and the three-fold symmetry NiO intermediate layer 23 is the X-ray measurement of the obtained intermediate layer. When NiO (220) positive electrode point measurement, which is a diffraction test image, is performed and a positive electrode point diagram is drawn, it means that the symmetry range displayed in the same figure is displayed in three places within a 360 ° range. . The 4-fold symmetry of NiO means (100) orientation in the vertical direction of the substrate, and the 3-fold symmetry of NiO means (111) orientation in the vertical direction of the substrate. An example of a three-fold symmetry positive point diagram is shown in FIG. 9, and an example of a four-fold symmetry positive point diagram is shown in FIG.

4回対称性のNiOの中間層13、33であるならば、それらの上に形成するキャップ層14、34、酸化物超電導層37も良好な配向性でもってエピタキシャル成膜できる結果、優れた配向性の超電導導体の製造に寄与する。また、IBAD法によるNiOの中間層13、33は水分との反応性が低いので、IBAD法によるMgOとは異なり、湿度の高い雰囲気に長期間曝露しても剥離や性能の劣化は生じ難い。
また、3回対称性のNiOの中間層23であるならば、3回対称性を4回対称性に変換する必要があるので、中間補償層24を設け、その上にキャップ層25を設けて酸化物超電導導体用基材Bとする。
この中間補償層24については、本出願人が先に特願2008−254812号に記載の如く3回対称性のIBAD−MgO層の上に形成することで下地のIBAD−MgO層の3回対称性を4回対称性に変換できる層として示しており、IBAD法により形成する膜厚50〜300nm程度のGZO(GdZr)からなる層である。このGdZrの中間補償層24を介することで、3回対称性のNiOの中間層23の配向度を示す指標であるΔφの値が20〜23゜程度であっても、中間補償層24のΔφを15゜程度することが可能であり、更にその上にキャップ層25を積層することでキャップ層25のΔφを5゜程度以下とすることが可能となる。
また、3回対称性のNiOの中間層25であるならば、その上にGZO(GdZr)の中間補償層24を形成して中間補償層24の底部側を3回対称性として中間補償層24の上部側を4回対称性に変換することができるので、このGZOの中間補償層24上に、キャップ層25と希土類系酸化物超電導層を順次成膜して結晶配向性に優れ、超電導特性に優れた酸化物超電導層を得ることができる。
なお、GZO(GdZr)の中間補償層24を形成して中間補償層24の底部側を3回対称性として中間補償層24の上部側を4回対称性に変換することができる技術については、本願出願人が先に特願2008−254812号において提供した技術に相当する。
一例として、200nmの膜厚のGZO(GdZr)の中間補償層24をArの希ガスイオンビームによるイオンビームアシストを行いながらスパッタすることで、<111>配向している底部側の初期部と上部側の成長部とからなる2層構造の中間補償層24を形成することができ、これにより、NiO層の3回対称性をGZOの中間補償層24で4回対称性に変換することができる。
If the four-fold symmetry NiO intermediate layers 13 and 33 are formed, the cap layers 14 and 34 and the oxide superconducting layer 37 formed thereon can be formed epitaxially with a good orientation. This contributes to the production of superconducting conductors. Further, since the NiO intermediate layers 13 and 33 by the IBAD method have low reactivity with moisture, unlike MgO by the IBAD method, even when exposed to a high humidity atmosphere for a long period of time, peeling and deterioration of performance hardly occur.
Further, if the intermediate layer 23 is a three-fold symmetry NiO, it is necessary to convert the three-fold symmetry to the four-fold symmetry, so an intermediate compensation layer 24 is provided, and a cap layer 25 is provided thereon. Let it be the base material B for oxide superconducting conductors.
The intermediate compensation layer 24 is formed on the IBAD-MgO layer having a three-fold symmetry as described in Japanese Patent Application No. 2008-254812, so that the present applicant has formed the three-fold symmetry of the underlying IBAD-MgO layer. It is a layer made of GZO (Gd 2 Zr 2 O 7 ) having a film thickness of about 50 to 300 nm formed by the IBAD method. By passing through the Gd 2 Zr 2 O 7 intermediate compensation layer 24, even if the value of Δφ, which is an index indicating the degree of orientation of the intermediate layer 23 of the three-fold symmetry NiO, is about 20 to 23 °, The Δφ of the compensation layer 24 can be set to about 15 °, and the Δφ of the cap layer 25 can be reduced to about 5 ° or less by further stacking the cap layer 25 thereon.
Further, if the intermediate layer 25 is a three-fold symmetry NiO, an intermediate compensation layer 24 of GZO (Gd 2 Zr 2 O 7 ) is formed thereon, and the bottom side of the intermediate compensation layer 24 is symmetrical three times. Since the upper side of the intermediate compensation layer 24 can be converted into four-fold symmetry, a cap layer 25 and a rare earth oxide superconducting layer are sequentially formed on the GZO intermediate compensation layer 24 to obtain crystal orientation. An oxide superconducting layer having excellent superconducting properties can be obtained.
The intermediate compensation layer 24 of GZO (Gd 2 Zr 2 O 7 ) may be formed to convert the bottom side of the intermediate compensation layer 24 into three-fold symmetry and convert the upper side of the intermediate compensation layer 24 into four-fold symmetry. The technology that can be used corresponds to the technology previously provided by the present applicant in Japanese Patent Application No. 2008-254812.
As an example, by sputtering the GZO (Gd 2 Zr 2 O 7 ) intermediate compensation layer 24 having a thickness of 200 nm while performing ion beam assist with a rare gas ion beam of Ar, the bottom side that is <111> oriented The intermediate compensation layer 24 having a two-layer structure consisting of the initial portion and the upper growth portion of the NiO layer can be formed, whereby the three-fold symmetry of the NiO layer is changed to the four-fold symmetry by the intermediate compensation layer 24 of GZO. Can be converted.

ここで図3に示す構造のように、良好な配向性を有するキャップ層34上に酸化物超電導層37を形成すると、このキャップ層34上に積層される酸化物超電導層37もキャップ層34の配向性に整合するように結晶化する。よって前記キャップ層34上に形成された酸化物超電導層37は、結晶配向性に乱れが殆どなく、この酸化物超電導層37を構成する結晶粒の1つ1つにおいては、基材本体31の厚さ方向に電気を流しにくいc軸が配向し、基材31の長さ方向にa軸どうしあるいはb軸どうしが配向している。従って得られた酸化物超電導層37は、結晶粒界における量子的結合性に優れ、結晶粒界における超電導特性の劣化が殆どないので、基材31の長さ方向に電気を流し易くなり、十分に高い臨界電流密度が得られる。
酸化物超電導層37の上に積層されている安定化層38はAgなどの良電導性かつ酸化物超電導層37と接触抵抗が低くなじみの良い金属材料からなる層として形成され、必要に応じて更にCuなどの良電導性金属材料の安定化層を更に複合した積層構造としても良い。
Here, when the oxide superconducting layer 37 is formed on the cap layer 34 having good orientation as in the structure shown in FIG. 3, the oxide superconducting layer 37 laminated on the cap layer 34 is also formed of the cap layer 34. Crystallize to match the orientation. Therefore, the oxide superconducting layer 37 formed on the cap layer 34 is hardly disturbed in crystal orientation, and in each of the crystal grains constituting the oxide superconducting layer 37, The c-axis that hardly allows electricity to flow in the thickness direction is oriented, and the a-axis or the b-axis is oriented in the length direction of the substrate 31. Therefore, the obtained oxide superconducting layer 37 is excellent in quantum connectivity at the crystal grain boundary, and hardly deteriorates in the superconducting characteristics at the crystal grain boundary. High critical current density can be obtained.
The stabilizing layer 38 laminated on the oxide superconducting layer 37 is formed as a layer made of a metal material having good conductivity, such as Ag, and a low contact resistance with the oxide superconducting layer 37, and is suitable for use as needed. Furthermore, a laminated structure in which a stabilizing layer of a highly conductive metal material such as Cu is further combined may be employed.

なお、図1、図2に示す酸化物超電導導体用基材A、Bにおいてもそれらのキャップ層14、25の上に酸化物超電導層を積層するならば、図3に示す構造と同様、優れた超電導特性の超電導導体を得ることができる。従って、図1、図2に示す酸化物超電導導体用基材A、Bにおいても優れた酸化物超電導導体用基材として有用である。   In addition, in the oxide superconducting conductor bases A and B shown in FIGS. 1 and 2, if the oxide superconducting layer is laminated on the cap layers 14 and 25, it is excellent as in the structure shown in FIG. In addition, a superconducting conductor having superconducting characteristics can be obtained. Therefore, the oxide superconducting conductor substrates A and B shown in FIGS. 1 and 2 are also useful as excellent oxide superconducting conductor substrates.

以上、本発明に係る酸化物超電導導体用基材A、B及び酸化物超電導導体Cの各実施形態について説明したが、これらの実施形態において、超電導導体を構成する各部は一例であって、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。   As mentioned above, although each embodiment of base materials A and B for oxide superconductors concerning the present invention and oxide superconductor C was described, in these embodiments, each part which constitutes a superconductor is an example, and this book Modifications can be made as appropriate without departing from the scope of the invention.

以下に、本発明の具体的実施例について説明するが、本願発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
幅10mmのテープ状のハステロイC276(米国ヘインズ社商品名)からなる基材本体上に、スパッタ法によりAlの拡散防止層(厚さ150nm)とYのベッド層(厚さ20nm)とを積層し、この積層体に対してイオンビームアシストスパッタ法により種々の背圧のもとでNiOの中間層を成膜した。イオンビームアシストスパッタ法の実施に当たり、図4に示す構成の成膜装置を用い、アシストイオンビームの入射方向を積層体上面の成膜面の法線に対し45゜傾斜した方向にセットし、成膜温度を30℃(室温)、成膜雰囲気のソースガスはArガス:Oガス=9:1の混合ガスを使用し、NiOのターゲットを用いてイオンビームアシストスパッタ法を実施した。アシストイオンビームの加速電圧は1400V、電流密度は91.5μA/cmに設定し、成膜雰囲気の背圧を0.008Pa、0.004Pa、0.0015Pa、0.001Pa、0.0008Pa、0.0002Pa、0.00008Paの7通りに設定した場合のそれぞれについて試料を作成した。また、これらの条件においてNiO中間層の堆積率(deposition rate)は3.1Å/sである。
Specific examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
An Al 2 O 3 diffusion prevention layer (thickness 150 nm) and a Y 2 O 3 bed layer (thickness) are formed by sputtering on a substrate body made of tape-shaped Hastelloy C276 (trade name of Haynes, USA) having a width of 10 mm. 20 nm), and an intermediate layer of NiO was formed on this laminate by ion beam assisted sputtering under various back pressures. In carrying out the ion beam assisted sputtering method, a film forming apparatus having the configuration shown in FIG. 4 is used, and the incident direction of the assist ion beam is set to a direction inclined by 45 ° with respect to the normal line of the film forming surface on the upper surface of the laminate. The film temperature was 30 ° C. (room temperature), the source gas in the film formation atmosphere was a mixed gas of Ar gas: O 2 gas = 9: 1, and an ion beam assisted sputtering method was performed using a NiO target. The acceleration voltage of the assist ion beam is set to 1400 V, the current density is set to 91.5 μA / cm 2, and the back pressure of the film forming atmosphere is 0.008 Pa, 0.004 Pa, 0.0015 Pa, 0.001 Pa, 0.0008 Pa, 0 Samples were prepared for each of seven cases of .0002 Pa and 0.00008 Pa. Under these conditions, the deposition rate of the NiO intermediate layer is 3.1 Å / s.

イオンビームアシストスパッタ法を実施し、NiO中間層を厚さ約20nm成膜後、更に、アシストイオンビームの照射を停止してイオンビームスパッタ法に切り替え、成膜温度300℃で膜厚約400nmのエピタキシャルNiO層(Epi-NiO)を積層した。この膜厚約400nmのエピタキシャルNiO層はX線測定を行ってIBAD−NiO中間層の結晶配向度を調べるために成膜するものであり、厚さ20nmのNiO中間層では膜自体が薄すぎてX線測定が困難か、あるいは不可能なために、エピタキシャルNiO層を成膜後にX線測定によりNiO(220)正極点測定を行い、結晶配向性の指標である結晶軸分散の半値幅Δφを求めた。なお、IBAD法により形成した厚さ20nmのNiO中間層の配向性に倣うようにエピタキシャルNiO層が配向するので、エピタキシャルNiO層のΔφが優れることはその下地のIBAD法によるNiO層も同等に優れた配向性であることを意味する。各試料の試験結果を以下の表1に示す   After carrying out ion beam assisted sputtering and forming a NiO intermediate layer with a thickness of about 20 nm, the irradiation of the assisted ion beam is stopped and switched to the ion beam sputtering method. An epitaxial NiO layer (Epi-NiO) was stacked. The epitaxial NiO layer having a thickness of about 400 nm is formed to measure the crystal orientation of the IBAD-NiO intermediate layer by performing X-ray measurement. The NiO intermediate layer having a thickness of 20 nm is too thin. Since X-ray measurement is difficult or impossible, NiO (220) positive electrode point measurement is performed by X-ray measurement after forming an epitaxial NiO layer, and the half-value width Δφ of crystal axis dispersion, which is an index of crystal orientation, is obtained. Asked. Since the epitaxial NiO layer is oriented to follow the orientation of the 20 nm thick NiO intermediate layer formed by the IBAD method, the excellent Δφ of the epitaxial NiO layer is equivalent to the NiO layer by the underlying IBAD method. It means that it has a good orientation. The test results of each sample are shown in Table 1 below.

表1に示す試験結果から、IBAD法によるNiO層は成膜雰囲気中の背圧が0.008〜0.0015Paの範囲では3回対称性を持った結晶配向となり、背圧が0.001〜0.00008Paの範囲では4回対称性を持った結晶配向となることが判明した。また、IBAD法によるNiO層のΔφの値については、エピタキシャルNiO層の正極点測定結果から、背圧が0.008〜0.0015Paの範囲では25.6゜〜36.2゜の範囲となり、背圧が0.001〜0.00008Paの範囲では10.9゜〜15.9゜の範囲となることが判明した。   From the test results shown in Table 1, the NiO layer formed by the IBAD method has a crystal orientation with three-fold symmetry in the range where the back pressure in the deposition atmosphere is 0.008 to 0.0015 Pa, and the back pressure is 0.001 to 0.001. In the range of 0.00008 Pa, it has been found that the crystal orientation has a 4-fold symmetry. In addition, the value of Δφ of the NiO layer by the IBAD method is in the range of 25.6 ° to 36.2 ° when the back pressure is in the range of 0.008 to 0.0015 Pa, based on the positive electrode point measurement result of the epitaxial NiO layer. It has been found that the back pressure is in the range of 10.9 ° to 15.9 ° in the range of 0.001 to 0.00008 Pa.

ここで4回対称性のIBAD−NiO層であるならば、その上にCeOのキャップ層と希土類系酸化物超電導層を順次成膜することにより、結晶配向性に優れ、超電導特性に優れた酸化物超電導層を得ることができる。
前記背圧0.0008Paで成膜したΔφ=10.9゜のIBAD−NiO層の上に、パルスレーザー成膜法(PLD法)により800℃で膜厚500nmのCeOのキャップ層を成膜したところ、このキャップ層のΔφは5゜となり、良好な配向性を示した。
従って、4回対称性のNiO層を得るためには、成膜雰囲気の背圧を0.001Pa以下、例えば、0.001〜0.00008Paの範囲とすることが好ましいと思われる。
Here, if the IBAD-NiO layer has a four-fold symmetry, a CeO 2 cap layer and a rare earth oxide superconducting layer are sequentially formed thereon, thereby providing excellent crystal orientation and superconducting characteristics. An oxide superconducting layer can be obtained.
On the IBAD-NiO layer of Δφ = 10.9 ° deposited at the back pressure of 0.0008 Pa, a CeO 2 cap layer having a thickness of 500 nm is deposited at 800 ° C. by a pulse laser deposition method (PLD method). As a result, Δφ of this cap layer was 5 °, indicating good orientation.
Therefore, in order to obtain a four-fold symmetry NiO layer, the back pressure of the film formation atmosphere is preferably set to 0.001 Pa or less, for example, in the range of 0.001 to 0.00008 Pa.

次に、IBAD法によりNiO層を成膜する場合の条件として、背圧を0.00008Paに規定し、成膜温度を室温(30℃)に規定し、NiOの堆積率を3.1Å/sに規定して、アシストイオンビームの電流密度のみを異なる値として成膜試験を行った。その他の条件は先の実施例と同等である。その結果を以下の表2に示すとともに、図8に示す。   Next, as a condition for forming the NiO layer by the IBAD method, the back pressure is defined as 0.00008 Pa, the deposition temperature is defined as room temperature (30 ° C.), and the deposition rate of NiO is 3.1 Å / s. The film formation test was conducted with only the current density of the assist ion beam as a different value. Other conditions are the same as in the previous embodiment. The results are shown in Table 2 below and shown in FIG.

表2と図8に示す試験結果から、IBAD法によりNiO層を成膜する場合、前記の成膜条件におけるアシストイオンビームの電流密度は、配向度を示す指標であるΔφの値として、10.9゜〜12.4゜が得られる範囲、70μA/cm〜110μA/cmの範囲が好ましいと思われる。 From the test results shown in Table 2 and FIG. 8, when the NiO layer is formed by the IBAD method, the current density of the assist ion beam under the above-described film formation conditions is 10 as the value of Δφ which is an index indicating the degree of orientation. A range in which 9 ° to 12.4 ° is obtained and a range of 70 μA / cm 2 to 110 μA / cm 2 seems to be preferable.

次に、IBAD法により得られるNiO層の耐湿性について調査するために、以下の試験を行った。
IBAD法により得られるNiO層として、上記試験例において、Δφが10.9゜の試料を用い、更に、IBAD法により得られるMgOの中間層試料(背圧0.00008Pa、Δφ=6.8゜)を比較として用い、両者の耐湿性試験を行った。試験は、湿度80%の雰囲気に1〜4週間放置し、その後、IBAD法により得られるNiO層上にはエピタキシャルNiO層を400nm積層し、IBAD法により得られるMgO層上にはエピタキシャルMgO層を400nm積層し、所定期間放置後の結晶軸分散の半値幅Δφを測定した。
その結果を以下の表3に示す。
Next, in order to investigate the moisture resistance of the NiO layer obtained by the IBAD method, the following test was performed.
As the NiO layer obtained by the IBAD method, a sample having Δφ of 10.9 ° was used in the above test example, and an intermediate layer sample of MgO obtained by the IBAD method (back pressure 0.00008 Pa, Δφ = 6.8 °). ) Was used as a comparison, and both were subjected to a moisture resistance test. The test is left in an atmosphere of 80% humidity for 1 to 4 weeks, after which an epitaxial NiO layer is deposited to 400 nm on the NiO layer obtained by the IBAD method, and the epitaxial MgO layer is deposited on the MgO layer obtained by the IBAD method. The half-value width Δφ of crystal axis dispersion was measured after stacking 400 nm and leaving for a predetermined period.
The results are shown in Table 3 below.

表3に示す結果から、IBAD法により製造されるMgOの中間層は、放置時間が1週間になるとΔφの値が劣化し、放置時間2週間以上では剥離のためにΔφの値を測定することができなかった。これに対しIBAD法により製造されるNiOの中間層は、1週間程度の耐湿試験では全く影響が無く、2〜4週間後であってもΔφの値が殆ど劣化していないことが判明した。即ち、IBAD法により製造されるNiOの中間層は、湿気に強く、具体的には湿度80%に3週間程度放置してもΔφの値が殆ど劣化しないことが判明した。   From the results shown in Table 3, the MgO intermediate layer produced by the IBAD method has a Δφ value that deteriorates when the standing time is 1 week, and the Δφ value is measured for peeling when the standing time is 2 weeks or more. I could not. On the other hand, it was found that the NiO intermediate layer produced by the IBAD method had no influence in the moisture resistance test for about one week, and the Δφ value hardly deteriorated even after 2 to 4 weeks. That is, it was found that the NiO intermediate layer produced by the IBAD method is resistant to moisture, specifically, the value of Δφ is hardly deteriorated even when left for about 3 weeks at 80% humidity.

次に、図9に上述の背圧(0.008Pa)にて形成した3回対称性を示すNiO中間層(Δφ=25.6゜)の(220)正極点図を示し、図10に同NiOの中間層上にIBAD法により形成した膜厚200nmのGZO層の(222)正極点図を示す。図10に示す如く下地の3回対称性のNiO中間層の配向性をGZO層により4回対称に変更できることが明らかとなった。
また、図11に上述の背圧(0.00008Pa)にて形成した4回対称性を示すNiO中間層(Δφ=10.9゜)の(220)正極点図を示す。この4回対称性のNiO中間層は優れた配向度を示した。
Next, FIG. 9 shows a (220) positive electrode dot diagram of the NiO intermediate layer (Δφ = 25.6 °) having the three-fold symmetry formed at the back pressure (0.008 Pa) described above, and FIG. The (222) positive electrode dot figure of the 200-nm-thick GZO layer formed by the IBAD method on the intermediate layer of NiO is shown. As shown in FIG. 10, it became clear that the orientation of the 3-fold symmetrical NiO intermediate layer of the base can be changed to 4-fold symmetry by the GZO layer.
Further, FIG. 11 shows a (220) positive electrode dot diagram of a NiO intermediate layer (Δφ = 10.9 °) having a four-fold symmetry formed at the back pressure (0.00008 Pa) described above. This four-fold symmetry NiO intermediate layer exhibited an excellent degree of orientation.

A、B…酸化物超電導導体用基材、C…酸化物超電導導体、11、21、31…基材本体、9、19、29…拡散防止層、12、22、32…ベッド層、13、23、33…中間層、14、25、34…キャップ層、24…中間補償層、37…酸化物超電導層、38…安定化層、50…イオンビームアシストスパッタ装置、52…ターゲット、53、54…イオン源、   A, B: base material for oxide superconducting conductor, C: oxide superconducting conductor, 11, 21, 31 ... base material body, 9, 19, 29 ... diffusion preventing layer, 12, 22, 32 ... bed layer, 13, 23, 33 ... Intermediate layer, 14, 25, 34 ... Cap layer, 24 ... Intermediate compensation layer, 37 ... Oxide superconducting layer, 38 ... Stabilization layer, 50 ... Ion beam assisted sputtering apparatus, 52 ... Target, 53, 54 ... Ion source,

Claims (9)

基材と、その上に、イオンビームアシスト法により成膜されて結晶配向性が整えられ、4回対称性が付与されたNiOからなる中間層と、該中間層上に形成されたキャップ層とを具備してなり、該キャップ層はその上に酸化物超電導層が設けられるものであることを特徴とする酸化物超電導導体用基材。   A base material, an intermediate layer made of NiO formed thereon by an ion beam assist method, crystal orientation is adjusted, and 4-fold symmetry is provided; and a cap layer formed on the intermediate layer; A base material for an oxide superconducting conductor, wherein the cap layer is provided with an oxide superconducting layer thereon. 前記NiOからなる中間層の結晶軸分散の半値幅Δφが16゜以下であることを特徴とする請求項1に記載の酸化物超電導導体用基材。   2. The base material for an oxide superconducting conductor according to claim 1, wherein a half-value width Δφ of crystal axis dispersion of the intermediate layer made of NiO is 16 ° or less. 基材と、その上に、イオンビームアシスト法により成膜されて結晶配向性が整えられ、3回対称性が付与されたNiOからなる中間層と、該中間層上に形成され、底部側が3回対称性を有し上部側が4回対称性を有する2層構造とされた中間補償層と、該中間補償層上に形成されたキャップ層とを具備してなり、該キャップ層はその上に酸化物超電導層が設けられるものであることを特徴とする酸化物超電導導体用基材。   A base material, an intermediate layer made of NiO formed thereon by an ion beam assist method, crystal orientation is adjusted, and three-fold symmetry is provided, and formed on the intermediate layer, the bottom side is 3 An intermediate compensation layer having a two-layer structure having a rotational symmetry and an upper side having a four-fold symmetry, and a cap layer formed on the intermediate compensation layer, the cap layer being formed thereon A substrate for an oxide superconducting conductor, characterized in that an oxide superconducting layer is provided. 前記中間補償層がGdZrからなることを特徴とする請求項3に記載の酸化物超電導導体用基材。 The base material for an oxide superconducting conductor according to claim 3, wherein the intermediate compensation layer is made of Gd 2 Zr 2 O 7 . 基材上に、拡散防止層とベッド層の少なくとも1層を介し中間層が形成されたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の酸化物超電導導体用基材。   The base material for an oxide superconducting conductor according to any one of claims 1 to 4, wherein an intermediate layer is formed on the base material via at least one of a diffusion prevention layer and a bed layer. 請求項1〜5のいずれかに記載の酸化物超電導導体用基材のキャップ層上に酸化物超電導層が成膜されてなることを特徴とする酸化物超電導導体。   An oxide superconducting conductor comprising an oxide superconducting layer formed on the cap layer of the base material for an oxide superconducting conductor according to any one of claims 1 to 5. イオンビームアシスト法により基材上に4回対称のNiO中間層を成膜する方法であって、成膜する雰囲気の背圧を0.001Pa以下として成膜することを特徴とする4回対称NiO中間層の成膜方法。   A method of forming a four-fold symmetric NiO intermediate layer on a substrate by an ion beam assist method, wherein the film is formed with a back pressure of 0.001 Pa or less in the atmosphere in which the film is formed. Method for forming an intermediate layer. 前記背圧を0.0002Pa以下とすることを特徴とする請求項7に記載の4回対称NiO中間層の成膜方法。   The method of forming a four-fold symmetric NiO intermediate layer according to claim 7, wherein the back pressure is 0.0002 Pa or less. イオンビームアシスト法によりNiO中間層を成膜する際のアシストイオンビームの電流密度を75μA/cm以上、120μA/cm以下の範囲とすることを特徴とする請求項7または8に記載の4回対称NiO中間層の成膜方法。 The current density of the assist ion beam when forming the NiO intermediate layer by the ion beam assist method is in the range of 75 μA / cm 2 or more and 120 μA / cm 2 or less. A method of forming a symmetric NiO intermediate layer.
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