JP2012212571A - Oxide superconductor - Google Patents

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Katsuhiro Morita
克洋 森田
Satoshi Hanyu
智 羽生
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oxide superconductor including an intermediate thin film of perovskite structure having excellent crystal orientation.SOLUTION: The oxide superconductor comprises a substrate, and an intermediate thin film and an oxide superconducting layer laminated on the substrate directly or with an underlying layer interposed therebetween. The intermediate thin film is an intermediate thin film of perovskite type oxide formed by ion beam assist deposition for irradiating the deposition surface above the substrate with an assist ion beam from oblique direction, when forming the intermediate thin film on the substrate directly or with an underlying layer interposed therebetween by particle deposition. Two axes out of a plurality of crystal axes of the crystal composing the intermediate thin film are oriented, and the intermediate thin film shows the four-fold symmetry in a dot diagram of positive electrode showing the orientation of these crystals.

Description

本発明は酸化物超電導導体に関する。   The present invention relates to an oxide superconductor.

RE−123系の酸化物超電導体(REBaCu7−X:REはYを含む希土類元素)は、液体窒素温度で超電導性を示し、電流損失が低いため、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あるいは磁気コイル等として使用することが要望されている。この酸化物超電導導体の一例構造として、機械的強度の高いテープ状の金属製の基材を用い、その表面にイオンビームアシスト成膜法(IBAD法)により結晶配向性の良好な中間薄膜を形成し、該中間薄膜の表面に成膜法により酸化物超電導層を形成し、その表面にAgなどの良導電材料からなる安定化層を形成した構造の酸化物超電導導体が知られている。(特許文献1参照) An RE-123-based oxide superconductor (REBa 2 Cu 3 O 7-X : RE is a rare earth element including Y) exhibits superconductivity at a liquid nitrogen temperature and has a low current loss. Therefore, it is an extremely promising material for practical use. It is desired to process this into a wire and use it as a power supply conductor or a magnetic coil. As an example of the structure of this oxide superconducting conductor, an intermediate thin film with good crystal orientation is formed on the surface of a tape-shaped metal substrate with high mechanical strength by ion beam assisted film formation (IBAD method). An oxide superconducting conductor having a structure in which an oxide superconducting layer is formed on the surface of the intermediate thin film by a film forming method and a stabilizing layer made of a highly conductive material such as Ag is formed on the surface is known. (See Patent Document 1)

また、酸化物超電導層の結晶配向性をより高めるために、IBAD法で結晶配向性を整えつつ成膜した中間薄膜の上に、更にキャップ層を成膜し、キャップ層の結晶配向性をIBAD法による中間薄膜より更に高め、このキャップ層を下地として酸化物超電導層を成膜することで、超電導特性の優れた酸化物超電導導体を製造する技術が提供されている。(特許文献2参照)   In order to further improve the crystal orientation of the oxide superconducting layer, a cap layer is further formed on the intermediate thin film formed while adjusting the crystal orientation by the IBAD method, and the crystal orientation of the cap layer is set to IBAD. A technique for manufacturing an oxide superconducting conductor having excellent superconducting characteristics is provided by further forming an oxide superconducting layer with this cap layer as a base, which is further enhanced than the intermediate thin film obtained by the method. (See Patent Document 2)

この種の中間薄膜やキャップ層を備えた積層構造の酸化物超電導導体の一例構造として、図9に示す如く、金属製のテープ状の基材100の上に拡散防止層101を形成後、IBAD法による中間薄膜102を形成し、その上にキャップ層103を形成し、更に酸化物超電導層105を形成し、その上にAgの安定化層106を形成した構造の酸化物超電導導体107が知られている。なお、前記拡散防止層101はAl層とY層の積層構造あるいはこれらのいずれかの単層構造とされることがあり、中間薄膜102はこの例ではMgO層から構成され、キャップ層103はCeO層から構成されている。
また、拡散防止層101を略してIBAD法による中間薄膜102がこれらを兼ねる構造として、基材100の上にIBAD法によるGZO膜(GdZr層)を形成後、キャップ層103を形成し、酸化物超電導層105を積層した構造も提供されている。
前記構造の酸化物超電導導体107において、一例として、拡散防止層101は数10nm〜100nm程度の厚さに形成され、IBAD法によるMgO層は5nm程度の厚さに形成され、キャップ層103は400nm程度の厚さに形成され、酸化物超電導層105は数μm程度の厚さに形成されている。また、IBAD法によるGZO膜は1μm程度の厚さに形成されている。
As an example of the structure of an oxide superconducting conductor having a laminated structure including this kind of intermediate thin film and cap layer, as shown in FIG. 9, after forming a diffusion prevention layer 101 on a metal tape-like substrate 100, an IBAD An oxide superconducting conductor 107 having a structure in which an intermediate thin film 102 by a method is formed, a cap layer 103 is formed thereon, an oxide superconducting layer 105 is further formed, and an Ag stabilizing layer 106 is formed thereon is known. It has been. The diffusion prevention layer 101 may have a laminated structure of an Al 2 O 3 layer and a Y 2 O 3 layer or a single layer structure of any one of them, and the intermediate thin film 102 is composed of an MgO layer in this example. The cap layer 103 is composed of a CeO 2 layer.
Further, the diffusion prevention layer 101 is omitted, and the intermediate thin film 102 by the IBAD method serves as the structure, and after forming a GZO film (Gd 2 Zr 2 O 7 layer) by the IBAD method on the base material 100, the cap layer 103 is formed. A structure in which an oxide superconducting layer 105 is formed and stacked is also provided.
In the oxide superconducting conductor 107 having the above structure, as an example, the diffusion prevention layer 101 is formed to a thickness of about several tens to 100 nm, the MgO layer formed by the IBAD method is formed to a thickness of about 5 nm, and the cap layer 103 is 400 nm. The oxide superconducting layer 105 is formed to a thickness of about several μm. Further, the GZO film formed by the IBAD method is formed with a thickness of about 1 μm.

前記IBAD法に従い、中間薄膜102を成膜する方法の一例として図10に示す如く、目的組成のターゲット110に対しイオンガン111からイオンビームを照射してスパッタ粒子112を発生させ、該スパッタ粒子112を基材100上に堆積させると同時に、基材表面の法線に対し所定の角度(θ)傾斜配置したイオン源113からイオンビームを照射することで、結晶配向性に優れた中間薄膜102を成膜することができる。
なお、IBAD法により形成する中間薄膜102の候補として特許文献1には、イットリウム安定化ジルコニア(YSZ)、MgO、SrTiOが開示されており、特許文献3にはYSZ、CeO、MgO、SrTiO、LaMnO、SrRuO、Y、Gd、LaSrMnOが記載されている。
As an example of a method for forming the intermediate thin film 102 in accordance with the IBAD method, as shown in FIG. 10, a target 110 having a target composition is irradiated with an ion beam from an ion gun 111 to generate sputtered particles 112. The intermediate thin film 102 having excellent crystal orientation is formed by irradiating the ion beam from the ion source 113 arranged at a predetermined angle (θ) with respect to the normal of the substrate surface while being deposited on the substrate 100. Can be membrane.
It should be noted that yttrium-stabilized zirconia (YSZ), MgO, and SrTiO 3 are disclosed in Patent Document 1 as candidates for the intermediate thin film 102 formed by the IBAD method, and Patent Document 3 discloses YSZ, CeO 2 , MgO, and SrTiO 3. 3 , LaMnO 3 , SrRuO 3 , Y 2 O 3 , Gd 2 O 3 , LaSrMnO 3 are described.

特許第2721595号公報Japanese Patent No. 2721595 特開2004−71359号公報JP 2004-71359 A 特表2007−515053号公報Special table 2007-515053 gazette

Ion Beam Assisted Deposition of Biaxially Aligned Oxide Thin Films : (Kevin Glenn Ressler 他: Massachusetts Institute of Technology September 1996 : Fig 6.3 (110)X-ray φ scan of (h00) biaxially aligned LCMO film on quartz : P132-137. )Ion Beam Assisted Deposition of Biaxially Aligned Oxide Thin Films: (Kevin Glenn Ressler et al .: Massachusetts Institute of Technology September 1996: Fig 6.3 (110) X-ray φ scan of (h00) biaxially aligned LCMO film on quartz: P132-137

前記積層構造の酸化物超電導導体107においては、酸化物超電導層105の結晶配向性を整えるため、基材100側からの不要元素の拡散を抑制して膜質の劣化を抑制するため、あるいは、全体膜厚を抑制してできるだけ薄型化するため、などの目的において各層の材料開発、膜質改善、製造条件の特定などがなされている。   In the oxide superconducting conductor 107 having the laminated structure, in order to adjust the crystal orientation of the oxide superconducting layer 105, the diffusion of unnecessary elements from the substrate 100 side is suppressed to suppress the deterioration of the film quality, or the whole In order to suppress the film thickness and reduce the thickness as much as possible, the development of materials for each layer, improvement of film quality, specification of manufacturing conditions, and the like have been made for the purpose such as.

例えば、MgO層は水分と反応性が高い問題があり、水分存在下において長時間使用するとMgOが変質して基材側から剥離するおそれがあり、水と反応性の低い、薄膜の研究開発がなされている。また、MgOの結晶はその上のキャップ層103を構成するCeOの結晶と比較的大きな格子ミスマッチがあり、より良好な結晶配向性を求めるならば、更に格子ミスマッチの少ない材料からなる中間薄膜が求められる。更に、IBAD法によるMgO層は5nm程度の膜厚において結晶配向性に優れるが、成膜法においてMgO層をこれより厚く形成すると、結晶配向性が劣化する問題がある。また、酸化物超電導導体107を構成する各層はできるだけ薄いことが望まれるが、現状の成膜技術において厚さ5nm程度の薄膜を長尺の酸化物超電導導体用に、例えば、数100m〜1kmなどの長さに均一に成膜するのは容易ではなく、他の層と同じレベル、例えば数10nm以上の膜厚で結晶配向性の良好な中間薄膜が望まれている。 For example, the MgO layer has a problem of high reactivity with moisture. If it is used for a long time in the presence of moisture, the MgO may be altered and peeled off from the substrate side. Has been made. Further, the MgO crystal has a relatively large lattice mismatch with the CeO 2 crystal constituting the cap layer 103 on the MgO crystal, and if a better crystal orientation is desired, an intermediate thin film made of a material with less lattice mismatch can be obtained. Desired. Further, the MgO layer formed by the IBAD method is excellent in crystal orientation at a film thickness of about 5 nm. However, if the MgO layer is formed thicker than this in the film forming method, there is a problem that the crystal orientation deteriorates. In addition, although it is desired that each layer constituting the oxide superconductor 107 is as thin as possible, a thin film having a thickness of about 5 nm is used for a long oxide superconductor in the current film formation technique, for example, several hundred m to 1 km. It is not easy to form a uniform film with a length of 10 mm, and an intermediate thin film having a good crystal orientation at the same level as other layers, for example, a film thickness of several tens of nm or more is desired.

また、前述のIBAD法によるGZO膜は膜厚1μm程度に形成されているが、この理由は、GZO膜は1μm程度に厚く形成しないと良好な結晶配向性が得られないためである。しかし、酸化物超電導導体は長尺の導体とされるので、成膜法で形成する各膜はできるだけ薄くすることが望ましいという要望があり、IBAD法により結晶配向性を良好とした上にできるだけ薄い膜厚で中間薄膜を形成することが望まれている。   The GZO film formed by the IBAD method is formed with a thickness of about 1 μm because the crystal orientation cannot be obtained unless the GZO film is formed with a thickness of about 1 μm. However, since the oxide superconducting conductor is a long conductor, there is a demand that each film formed by the film forming method should be as thin as possible. The crystal orientation is improved by the IBAD method and is as thin as possible. It is desired to form an intermediate thin film with a film thickness.

なお、非特許文献1に、ペロブスカイト構造のLCMO(La1−xCaMnO)を用いてIBAD法を実施し、成膜実験を行った結果が開示されている。非特許文献1には、成膜温度600℃、アシストイオンビームの入射角度55゜(基板垂直方向から)、アシストイオンビーム電圧75V、膜厚380nm、成膜レート0.26Å/sで成膜した結果、図11に示すLCMO(110)正極点測定結果が得られた、と記載されている。
図11に示す正極点測定結果から、非特許文献1に開示されているLCMO薄膜の配向度(Δφ)は極めて悪く(各回折ピークの裾野部分の広がり角が大きいので、配向度は極めて悪いと推定できる。)、酸化物超電導層の下のキャップ層用の下地として利用できない膜質であることが理解でき、良好な結晶配向性のLCMO(La1−xCaMnO)の中間薄膜が得られていないことを理解できる。
また、特許文献1〜3には前述した如く酸化物超電導導体用の中間薄膜の候補として種々の材料が開示されているが、IBAD法により具体的に良好な結晶配向性でもって金属製の基材上に成膜できた物質として、YSZ、GdZrのみが実施例として開示されていることから、酸化物超電導導体用として結晶配向性の良好な中間薄膜を得るための材料選択と製造は容易ではないと推定できる。
Non-Patent Document 1 discloses a result of performing a film formation experiment by performing an IBAD method using LCMO (La 1-x Ca x MnO 3 ) having a perovskite structure. In Non-Patent Document 1, a film was formed at a film formation temperature of 600 ° C., an assist ion beam incident angle of 55 ° (from the direction perpendicular to the substrate), an assist ion beam voltage of 75 V, a film thickness of 380 nm, and a film formation rate of 0.26 Å / s. As a result, it is described that the LCMO (110) positive electrode point measurement result shown in FIG. 11 was obtained.
From the results of the positive electrode point measurement shown in FIG. 11, the degree of orientation (Δφ) of the LCMO thin film disclosed in Non-Patent Document 1 is extremely poor (the spread angle at the base of each diffraction peak is large, and the degree of orientation is very bad. It can be estimated that the film quality cannot be used as a base for the cap layer under the oxide superconducting layer, and an intermediate thin film of LCMO (La 1-x Ca x MnO 3 ) having good crystal orientation is obtained. I can understand that this is not done.
Also, as described above, Patent Documents 1 to 3 disclose various materials as candidates for the intermediate thin film for oxide superconducting conductors. Since only YSZ and Gd 2 Zr 2 O 7 are disclosed as examples as substances that can be formed on the material, material selection for obtaining an intermediate thin film with good crystal orientation for oxide superconducting conductors It can be estimated that manufacturing is not easy.

本発明は、以上のような従来の実情に鑑みなされたものであり、ペロブスカイト型酸化物からなり、結晶配向性に優れ、水分の影響を受け難い中間薄膜を備えた酸化物超電導導体の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and provides an oxide superconductor comprising an intermediate thin film made of a perovskite oxide, excellent in crystal orientation and hardly affected by moisture. Objective.

本発明の酸化物超電導導体は、基材と、該基材上に直接あるいは下地層を介し積層された中間薄膜と、該中間薄膜上に直接あるいはキャップ層を介し積層された酸化物超電導層とを具備する酸化物超電導導体であって、前記中間薄膜が、粒子堆積により基材上にあるいは基材上に下地層を介し中間薄膜を形成する際、基材上方の成膜面に対し斜め方向からアシストイオンビームを照射しつつ成膜するイオンビームアシスト成膜法により形成されたペロブスカイト型酸化物の中間薄膜であって、該中間薄膜を構成する複数の結晶の結晶軸のうち2軸が配向され、これら結晶の配向度を示す正極点図において4回対称性を示す中間薄膜であることを特徴とする。
本発明により、正極点図において4回対称性を示す結晶配向性に優れた世界で初めてのペロブスカイト構造の中間薄膜を有し、その上方に酸化物超電導層を積層した構造の酸化物超電導導体を提供できる。正極点図において4回対称性を示す結晶配向性に優れたペロブスカイト構造の中間薄膜は、これまでのIBAD法を用いた中間薄膜の研究開発においても得られておらず、今回初めて提供できることにより、その上に積層する酸化物超電導層の膜質改善に極めて大きな効果をもたらす。
また、ペロブスカイト構造の中間薄膜であれば、その上にCeOのキャップ層を積層した場合、CeOのキャップ層の結晶との格子ミスマッチが少ないので、配向性に優れたキャップ層を得ることが可能となり、その上に酸化物超電導層の薄膜を積層した場合、酸化物超電導層の薄膜をエピタキシャル成膜できるので、優れた超電導特性の酸化物超電導層を得ることができる。
The oxide superconducting conductor of the present invention comprises a base material, an intermediate thin film laminated directly or via an underlayer on the base material, and an oxide superconducting layer laminated directly or via a cap layer on the intermediate thin film. When the intermediate thin film forms the intermediate thin film on the base material by particle deposition or through the underlayer on the base material, the direction is oblique with respect to the film formation surface above the base material. An intermediate thin film of a perovskite oxide formed by ion beam assisted film formation that irradiates with an assist ion beam from the crystal, and two of the crystal axes of the plurality of crystals constituting the intermediate thin film are oriented. In the positive electrode diagram showing the degree of orientation of these crystals, it is an intermediate thin film exhibiting fourfold symmetry.
According to the present invention, an oxide superconducting conductor having the world's first intermediate thin film with a perovskite structure excellent in crystal orientation exhibiting 4-fold symmetry in a positive electrode diagram, and having an oxide superconducting layer laminated thereon is provided. Can be provided. An intermediate thin film with a perovskite structure that exhibits four-fold symmetry in the positive pole figure and has an excellent perovskite structure has not been obtained in the research and development of intermediate thin films using the IBAD method so far. This has an extremely great effect on improving the film quality of the oxide superconducting layer laminated thereon.
Further, in the case of an intermediate thin film having a perovskite structure, when a CeO 2 cap layer is laminated thereon, there are few lattice mismatches with the crystal of the CeO 2 cap layer, so that a cap layer having excellent orientation can be obtained. When a thin film of an oxide superconducting layer is laminated thereon, an oxide superconducting layer having excellent superconducting characteristics can be obtained because a thin film of an oxide superconducting layer can be formed epitaxially.

本発明において、前記中間薄膜が、ABO型のペロブスカイト型酸化物(ただし、AがLa、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、LuとYの中から選択される1種または2種以上の場合、BはAl、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Niの中から選択される1種または2種以上、AがCa、Sr、Ba、Pbの中から選択される1種または2種以上の場合、BはTi、Mn、Fe、Sn、Mo、Zr、Hfの中から選択される1種または2種以上、AがLiの場合、BはNbである。)からなることを特徴とする。
ペロブスカイト構造の中間薄膜としてABO型の構造のペロブスカイト型酸化物を本発明において実現でき、これらペロブスカイト型酸化物を酸化物超電導層あるいはキャップ層の下地として用いた酸化物超電導導体を本発明において実現できる。
In the present invention, the intermediate thin film is an ABO 3 type perovskite oxide (where A is La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and In the case of one or more selected from Y, B is one or more selected from Al, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and A is Ca, Sr, In the case of one or more selected from Ba and Pb, B is one or more selected from Ti, Mn, Fe, Sn, Mo, Zr, and Hf, and A is Li In this case, B is Nb.).
ABO 3 type perovskite type oxide can be realized in the present invention as an intermediate thin film having a perovskite structure, and an oxide superconducting conductor using these perovskite type oxides as an underlayer of an oxide superconducting layer or a cap layer is realized in the present invention. it can.

本発明において前記中間薄膜が、LaNiO、LaMnO、PrMnO、BaTiOのいずれかからなることを特徴とする。
ペロブスカイト型酸化物の中間薄膜としてLaNiO、LaMnOのいずれかを酸化物超電導層あるいはキャップ層の下地として用いた酸化物超電導導体を本発明において実現できる。
In the present invention, the intermediate thin film is made of any one of LaNiO 3 , LaMnO 3 , PrMnO 3 , and BaTiO 3 .
In the present invention, an oxide superconducting conductor using either LaNiO 3 or LaMnO 3 as a base layer of an oxide superconducting layer or a cap layer can be realized as an intermediate thin film of a perovskite oxide.

本発明により、正極点図において4回対称性を示す結晶配向性に優れたペロブスカイト型酸化物の中間薄膜を世界で初めて提供できる。正極点図において4回対称性を示す結晶配向性に優れたペロブスカイト型酸化物の中間薄膜は、これまでのIBAD法を用いた中間薄膜の研究開発においても得られておらず、今回初めて提供できることにより、その上に積層する酸化物超電導層の膜質改善に極めて大きな効果をもたらす。   According to the present invention, it is possible to provide for the first time in the world an intermediate thin film of a perovskite oxide that exhibits a four-fold symmetry in the positive electrode diagram and is excellent in crystal orientation. An intermediate thin film of perovskite oxide with excellent crystal orientation that exhibits four-fold symmetry in the positive dot diagram has not been obtained in research and development of intermediate thin films using the IBAD method so far, and can be provided for the first time this time. As a result, the film quality of the oxide superconducting layer laminated thereon is greatly improved.

本発明に係る中間薄膜を備えた酸化物超電導導体の第1実施形態を示すもので、図1(A)は部分断面斜視図、図1(B)は中間薄膜の結晶粒の配向状態について説明するための斜視略図、図1(C)は中間薄膜の結晶粒の配向状態を示す平面略図。1A and 1B show a first embodiment of an oxide superconducting conductor including an intermediate thin film according to the present invention, FIG. 1A is a partial cross-sectional perspective view, and FIG. 1B describes the orientation of crystal grains in the intermediate thin film. FIG. 1C is a schematic plan view showing the orientation of crystal grains in the intermediate thin film. 同酸化物超電導導体に備えられる中間薄膜を製造する場合に用いるイオンビームアシスト成膜装置の一例について示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the ion beam assist film-forming apparatus used when manufacturing the intermediate | middle thin film with which the same oxide superconductor is equipped. 同イオンビームアシスト成膜装置に備えられるイオン源の一例を示す構成図。The block diagram which shows an example of the ion source with which the same ion beam assist film-forming apparatus is equipped. イオンビームアシスト成膜法を長尺の線材に適用する場合に用いられるイオンビームアシスト成膜装置の一例を示す構成図。The block diagram which shows an example of the ion beam assist film-forming apparatus used when applying an ion beam assist film-forming method to a elongate wire. 実施例においてイオンビームアシスト成膜法により中間薄膜を形成し、その上にキャップ層を形成した場合のアシストイオンビームの電流値とキャップ層の結晶配向性の指標を示すΔφの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship of (DELTA) phi which shows the electric current value of an assist ion beam at the time of forming an intermediate thin film by the ion beam assist film-forming method in an Example, and forming the cap layer on it, and the parameter | index of the crystal orientation of a cap layer. 実施例において成膜温度を500℃とした場合に得られた中間薄膜上のCeOキャップ層の正極点図。Pole figure of CeO 2 cap layer on the intermediate thin film obtained when the deposition temperature was 500 ° C. in the examples. 実施例において成膜温度を400℃とした場合に得られた中間薄膜上に形成したCeOキャップ層の正極点図。Pole figure of CeO 2 cap layer was formed a film forming temperature on the intermediate thin film obtained in the case of a 400 ° C. in the examples. 実施例において成膜時間を2000秒とした場合に得られた中間薄膜上に形成したCeOキャップ層の正極点図。Pole figure of CeO 2 cap layer formed on the intermediate thin film obtained in the case where the film formation time 2000 seconds in the examples. 従来の積層構造の酸化物超電導導体の一例を示す構成図。The block diagram which shows an example of the oxide superconducting conductor of the conventional laminated structure. 一般的なイオンビームアシスト成膜法の一例を示す構成図。The block diagram which shows an example of the general ion beam assist film-forming method. ペロブスカイト構造のLCMO(La1−xCaMnO)の製造方法にIBAD法を適用することにより得られた非特許文献1に記載の中間薄膜の正極点図。Pole figure of an intermediate film described in Non-Patent Document 1 obtained by applying the IBAD method in the production method of the perovskite structure LCMO (La 1-x Ca x MnO 3).

以下、本発明に係る酸化物超電導導体の実施形態について図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係る第1実施形態の酸化物超電導導体1を模式的に示す概略断面図である。
この例の酸化物超電導導体1は、テープ状の基材2の上方に、下地層3と配向層4とキャップ層5と酸化物超電導層6と第1の安定化層7と第2の安定化層8をこの順に積層して酸化物超電導積層体9が形成され、この酸化物超電導積層体9の周面を絶縁被覆層10で覆って構成されている。
Hereinafter, embodiments of an oxide superconducting conductor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing an oxide superconducting conductor 1 according to a first embodiment of the present invention.
The oxide superconducting conductor 1 of this example has a base layer 3, an orientation layer 4, a cap layer 5, an oxide superconducting layer 6, a first stabilizing layer 7 and a second stabilizing layer above a tape-like substrate 2. The oxide superconducting laminate 9 is formed by laminating the oxide layers 8 in this order, and the peripheral surface of the oxide superconducting laminate 9 is covered with the insulating coating layer 10.

前記基材2は、通常の酸化物超電導導体の基材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やシート状あるいは薄板状であることが好ましく、耐熱性の金属からなるものが好ましい。例えば、ステンレス鋼、ハステロイ等のニッケル合金等の各種耐熱性金属材料、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3の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良く、通常は、10〜500μmの範囲とすることができる。   The base material 2 can be used as a base material for a normal oxide superconducting conductor and has only to have high strength, and is preferably in a tape shape, a sheet shape or a thin plate shape in order to obtain a long cable. Those made of heat-resistant metal are preferred. Examples thereof include various heat-resistant metal materials such as nickel alloys such as stainless steel and hastelloy, or ceramics disposed on these various metal materials. Among various refractory metals, a nickel alloy is preferable. Especially, if it is a commercial item, Hastelloy (trade name made by US Haynes Co., Ltd.) is suitable, and Hastelloy B, C, G, N, W, which have different amounts of components such as molybdenum, chromium, iron, cobalt, etc. Any type can be used. What is necessary is just to adjust the thickness of the base material 3 suitably according to the objective, Usually, it can be set as the range of 10-500 micrometers.

下地層3は、以下に説明する拡散防止層とベッド層の複層構造あるいは、これらのうちどちらか1層からなる構造とすることができる。
下地層3として拡散防止層を設ける場合、拡散防止層は構成元素拡散を防止する目的あるいはその上に形成される他の層の膜質を改善するために形成されたもので、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)等から構成される単層構造あるいは複層構造の層であることが望ましく、厚さは例えば10〜400nmである。拡散防止層の厚さが10nm未満となると、拡散防止層のみでは基材2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、拡散防止層の厚さが400nmを超えると、拡散防止層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2から剥離しやすくなる虞がある。また、拡散防止層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良い。
The underlayer 3 can have a multi-layer structure of a diffusion prevention layer and a bed layer, which will be described below, or a structure composed of one of these layers.
When a diffusion prevention layer is provided as the underlayer 3, the diffusion prevention layer is formed for the purpose of preventing the diffusion of constituent elements or for improving the film quality of other layers formed thereon. Silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 , also referred to as “alumina”), GZO (Gd 2 Zr 2 O 7 ), etc. The thickness is, for example, 10 to 400 nm. When the thickness of the diffusion preventing layer is less than 10 nm, there is a possibility that the diffusion of the constituent elements of the substrate 2 cannot be sufficiently prevented only by the diffusion preventing layer. On the other hand, when the thickness of the diffusion preventing layer exceeds 400 nm, the internal stress of the diffusion preventing layer increases, which may cause the whole including the other layers to be easily peeled off from the substrate 2. Further, since the crystallinity of the diffusion preventing layer is not particularly limited, it may be formed by a film forming method such as a normal sputtering method.

下地層3としてベッド層を設ける場合、ベッド層は、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、Dy3、Er、Eu、Ho、La等を例示することができ、これらの材料からなる単層構造あるいは複層構造でも良い。ベッド層は、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10〜100nmである。また、ベッド層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良い。
なお、下地層3は拡散防止層とベッド層の2層構造でも、これらのどちらかからなる単層構造でも良く、場合によっては下地層3を略しても良い。下地層3を略する場合は、基材2上に直接、以下に説明する配向層4が形成される。
When a bed layer is provided as the foundation layer 3, the bed layer has high heat resistance and is used for reducing interfacial reactivity, and is used for obtaining the orientation of a film disposed thereon. Such a bed layer is, for example, a rare earth oxide such as yttria (Y 2 O 3 ), and is exemplified by a compositional formula (α 1 O 2 ) 2x2 O 3 ) (1-x). it can. More specifically, Er 2 O 3 , CeO 2 , Dy 2 O 3, Er 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Ho 2 O 3 , La 2 O 3 and the like can be exemplified, and from these materials It may be a single layer structure or a multilayer structure. The bed layer is formed by a film forming method such as a sputtering method, and has a thickness of 10 to 100 nm, for example. Further, since the crystallinity of the bed layer is not particularly limited, it may be formed by a film forming method such as a normal sputtering method.
The underlayer 3 may be a two-layer structure including a diffusion prevention layer and a bed layer, or may be a single layer structure made of either of these layers. In some cases, the underlayer 3 may be omitted. When the base layer 3 is omitted, an alignment layer 4 described below is formed directly on the substrate 2.

配向層4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5の結晶配向性を制御するために以下に説明するIBAD法により成膜され、2軸配向したペロブスカイト型酸化物の中間薄膜から形成される。
本実施形態において中間薄膜として、ABO(ただし、AがLa、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、LuとYの中から選択される1種または2種以上の場合、BはAl、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Niの中から選択される1種または2種以上、AがCa、Sr、Ba、Pbの中から選択される1種または2種以上の場合、BはTi、Mn、Fe、Sn、Mo、Zr、Hfの中から選択される1種または2種以上、AがLiの場合、BはNbである。)型のペロブスカイト型酸化物の中間薄膜から、配向層4が形成されている。これらペロブスカイト構造の酸化物の中でも、LaNiO、LaMnO、LaAlO、PrMnO、SrTiO、BaTiO、BaZrO、SrHfOのいずれかを選択することができる。
一例として配向層4は、図1(B)に拡大して示す如く複数の結晶粒4aが粒界を介し接合された多結晶薄膜として構成され、各結晶粒4aの内部においては、それら結晶粒4aを構成するペロブスカイト結晶が、それらの結晶軸のc軸を基材2の表面(あるいは下地層3の表面)に対し個々に垂直に向け、ペロブスカイト結晶の結晶軸のa軸をほぼ一方向に揃えて(例えば図1(C)に符号Kで示す結晶軸の分散の角度を所定の範囲に揃えて)配置されている。
The orientation layer 4 may be either a single layer structure or a multilayer structure, and is formed by the IBAD method described below to control the crystal orientation of the cap layer 5 laminated thereon, and is biaxially oriented. It is formed from an intermediate thin film of perovskite oxide.
In this embodiment, as the intermediate thin film, ABO 3 (where A is selected from La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and Y) In the case of one or more selected, B is one or more selected from Al, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and A is in Ca, Sr, Ba, Pb In the case of one or more selected from B, B is one or more selected from Ti, Mn, Fe, Sn, Mo, Zr, Hf, and when A is Li, B is Nb The alignment layer 4 is formed from an intermediate thin film of a perovskite type oxide. Among these oxides having a perovskite structure, any one of LaNiO 3 , LaMnO 3 , LaAlO 3 , PrMnO 3 , SrTiO 3 , BaTiO 3 , BaZrO 3 , and SrHfO 3 can be selected.
As an example, the orientation layer 4 is configured as a polycrystalline thin film in which a plurality of crystal grains 4a are joined via grain boundaries as shown in an enlarged view in FIG. 1B, and within each crystal grain 4a, the crystal grains The perovskite crystals constituting 4a have their crystal axes c-axis oriented perpendicular to the surface of the substrate 2 (or the surface of the underlayer 3) individually, and the a-axis of the perovskite crystal is almost in one direction. They are arranged so that they are aligned (for example, the angle of dispersion of crystal axes indicated by symbol K in FIG. 1C is aligned within a predetermined range).

この配向層4をIBAD(Ion-Beam-Assisted Deposition)法により良好な結晶配向性で成膜するならば、その上に形成するキャップ層5の結晶配向性を良好な値とすることができ、これによりキャップ層5の上に成膜する酸化物超電導層6の結晶配向性を良好なものとして、より優れた超電導特性を発揮できる酸化物超電導層6を得るようにすることができる。
上述のペロブスカイト型酸化物の多結晶薄膜からなる配向層4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)の値を小さくできるため、特に好適である。
If this alignment layer 4 is formed with a good crystal orientation by the IBAD (Ion-Beam-Assisted Deposition) method, the crystal orientation of the cap layer 5 formed thereon can be set to a good value. As a result, the oxide superconducting layer 6 formed on the cap layer 5 can be made to have good crystal orientation, and the oxide superconducting layer 6 that can exhibit more excellent superconducting characteristics can be obtained.
The alignment layer 4 made of a polycrystalline thin film of the above-described perovskite oxide is particularly suitable because the value of the half-value width Δφ (FWHM) of crystal axis dispersion, which is an index representing the degree of crystal orientation in the IBAD method, can be reduced.

前記キャップ層5は、前記配向層5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5は、前記配向層4よりも高い面内配向度が得られる可能性がある。
キャップ層5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5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。
キャップ層5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法を用いることが好ましい。PLD法によるCeO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5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 cap layer 5 is epitaxially grown on the surface of the alignment layer 5 and then undergoes a process of grain growth (overgrowth) in the lateral direction (plane direction), and crystal grains are selectively grown in the in-plane direction. Those formed are preferred. Such a cap layer 5 may have a higher in-plane orientation degree than the orientation layer 4.
The material of the cap layer 5 is not particularly limited as long as it can exhibit the above functions, but specific examples of preferable materials include CeO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , Gd 2 O 3 , and Zr 2. Examples thereof include O 3 , Ho 2 O 3 and Nd 2 O 3 . When the material of the cap layer 5 is CeO 2 , the cap layer may include a Ce—M—O-based oxide in which part of Ce is substituted with another metal atom or metal ion.
The cap layer 5 can be formed by a PLD method (pulse laser deposition method), a sputtering method, or the like, but it is preferable to use the PLD method from the viewpoint of obtaining a high film formation rate. The film formation conditions for the CeO 2 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 5 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6は通常知られている組成の酸化物超電導体からなるものを広く適用することができ、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、具体的には、Y123(YBaCu)又はGd123(GdBaCu)を例示することができる。また、その他の酸化物超電導体、例えば、BiSrCan−1Cu4+2n+δなる組成等に代表される臨界温度の高い他の酸化物超電導体からなるものを用いても良いのは勿論である。
酸化物超電導層6は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザ蒸着法、電子ビーム蒸着法等の物理的蒸着法;化学気相成長法(CVD法);塗布熱分解法(MOD法)等で積層でき、なかでもレーザ蒸着法が好ましい。酸化物超電導層6の厚みは、0.5〜5μm程度であって、均一な厚みであることが好ましい。
The oxide superconducting layer 6 can be widely applied to an oxide superconductor having a generally known composition, such as REBa 2 Cu 3 O y (RE is Y, La, Nd, Sm, Er, Gd, etc. A material made of a material that represents a rare earth element, specifically, Y123 (YBa 2 Cu 3 O y ) or Gd123 (GdBa 2 Cu 3 O y ) can be exemplified. Further, other oxide superconductors, for example, Bi 2 Sr 2 Ca n- 1 Cu n for O 4 + 2n + δ becomes may be used in compositions such as those made of other oxide superconductors having high critical temperatures representative Of course.
The oxide superconducting layer 6 is laminated by physical vapor deposition such as sputtering, vacuum vapor deposition, laser vapor deposition, or electron beam vapor deposition; chemical vapor deposition (CVD); coating pyrolysis (MOD). Among them, the laser vapor deposition method is preferable. The oxide superconducting layer 6 has a thickness of about 0.5 to 5 μm and preferably a uniform thickness.

酸化物超電導層6の上面を覆うように形成されている第1の安定化層7は、Agからなり、スパッタ法などの気相法により成膜されており、その厚さを1〜30μm程度とされる。
第2の安定化層8は、良導電性の金属材料からなり、酸化物超電導層6が超電導状態から常電導状態に遷移しようとした時に、第1の安定化層7とともに、酸化物超電導層6の電流が転流するバイパスとして機能する。第2の安定化層8を構成する金属材料としては、良導電性を有するものであればよく、特に限定されないが、銅、黄銅(Cu−Zn合金)、Cu−Ni合金等の銅合金、ステンレス等の比較的安価な材質からなるものを用いることが好ましく、中でも高い導電性を有し、安価であることがら銅製が好ましい。なお、酸化物超電導導体1を超電導限流器に使用する場合は、第2の安定化層8は高抵抗金属材料より構成され、Ni−Cr等のNi系合金などを使用できる。
第2の安定化層8の厚さは特に限定されず、適宜調整可能であるが、10〜300μmとすることが好ましい。
前記被覆層10は、樹脂絶縁層からなり、絶縁テープを巻回するなどの手段により酸化物超電導積層体9の全周を覆うように形成されている。
The first stabilization layer 7 formed so as to cover the upper surface of the oxide superconducting layer 6 is made of Ag, and is formed by a vapor phase method such as sputtering, and has a thickness of about 1 to 30 μm. It is said.
The second stabilization layer 8 is made of a highly conductive metal material, and when the oxide superconducting layer 6 is about to transition from the superconducting state to the normal conducting state, the oxide stabilizing layer 7 together with the first stabilizing layer 7 6 functions as a bypass to which current of 6 commutates. The metal material constituting the second stabilization layer 8 is not particularly limited as long as it has good conductivity, but copper alloys such as copper, brass (Cu—Zn alloy), Cu—Ni alloy, It is preferable to use a material made of a relatively inexpensive material such as stainless steel. Among them, copper is preferable because it has high conductivity and is inexpensive. When the oxide superconducting conductor 1 is used for a superconducting fault current limiter, the second stabilization layer 8 is made of a high resistance metal material, and a Ni-based alloy such as Ni—Cr can be used.
The thickness of the 2nd stabilization layer 8 is not specifically limited, Although it can adjust suitably, it is preferable to set it as 10-300 micrometers.
The covering layer 10 is made of a resin insulating layer and is formed so as to cover the entire circumference of the oxide superconducting laminate 9 by means such as winding an insulating tape.

前記構造の酸化物超電導導体1に設けられるIBAD法による配向層4は、例えば図2に示す装置により成膜される。
図2に示す装置は、下地層3を備えたテープ状の基材2をその長手方向に走行するための走行系(図示略)と、その表面が基材2の表面に対して斜めに向いて対峙されたターゲット21と、ターゲット21にイオンを照射するスパッタビーム照射装置22と、基材2の表面に対して斜め方向からイオン(希ガスイオンと酸素イオンの混合イオン)を照射するイオン源23とを有しており、これらの各装置は真空容器(図示略)内に配置されている。なお、図2において符号2Aは基板ホルダを示し、符号21Aはターゲットホルダを示している。
The alignment layer 4 by the IBAD method provided on the oxide superconducting conductor 1 having the above structure is formed by, for example, the apparatus shown in FIG.
The apparatus shown in FIG. 2 has a running system (not shown) for running the tape-like substrate 2 provided with the base layer 3 in the longitudinal direction, and the surface thereof is inclined with respect to the surface of the substrate 2. A target 21 opposed to each other, a sputter beam irradiation device 22 that irradiates the target 21 with ions, and an ion source that irradiates ions (mixed ions of rare gas ions and oxygen ions) obliquely with respect to the surface of the substrate 2. These devices are arranged in a vacuum vessel (not shown). In FIG. 2, reference numeral 2A indicates a substrate holder, and reference numeral 21A indicates a target holder.

本実施形態で用いる真空容器は、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。この真空容器には、真空容器内にキャリアガスおよび反応ガスを導入するガス供給手段と、真空容器内のガスを排気する排気手段が接続されているが、図2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。
また、イオン源23の一例構成として、図3に示す如く、容器24の内部に、引出電極25とフィラメント26とArガス等の導入管27とを備えて構成され、容器24の先端から希ガス等のイオンをビーム状に平行に照射できる装置を用いることができる。なお、図3に示すイオン源23において、アシストイオンビーム電圧とアシストイオンビーム電流値を適宜調整し、アシストイオンビームのエネルギーを調整することができる。
The vacuum container 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. The vacuum container is connected to a gas supply means for introducing a carrier gas and a reaction gas into the vacuum container and an exhaust means for exhausting the gas in the vacuum container. In FIG. 2, these supply means and exhaust means are connected to each other. For brevity, only the arrangement relationship of each device is shown.
As an example of the configuration of the ion source 23, as shown in FIG. 3, the container 24 includes an extraction electrode 25, a filament 26, and an introduction pipe 27 for Ar gas. A device capable of irradiating ions such as in parallel in a beam shape can be used. In the ion source 23 shown in FIG. 3, the assist ion beam voltage and the assist ion beam current value can be appropriately adjusted to adjust the energy of the assist ion beam.

図2、図3に示す装置によって基材2の下地層3上に配向層4を形成するには、真空容器の内部を減圧雰囲気とし、スパッタビーム照射装置22及びイオン源23を作動させる。これにより、スパッタビーム照射装置22からターゲット21にイオンを照射し、ターゲット21の構成粒子を叩き出すか蒸発させて下地層3上にターゲット構成粒子を堆積させることができる。これと同時に、イオン源23から、希ガスイオンと酸素イオンとの混合イオンによるアシストイオンビームを放射し、下地層3の表面(基材2上方の成膜面)に対して所定の入射角度(基材上の成膜面の法線に対する入射角度θ)で照射する。   In order to form the alignment layer 4 on the base layer 3 of the substrate 2 by the apparatus shown in FIGS. 2 and 3, the inside of the vacuum vessel is set to a reduced pressure atmosphere, and the sputter beam irradiation apparatus 22 and the ion source 23 are operated. Thereby, the target 21 can be irradiated with ions from the sputter beam irradiation apparatus 22, and the constituent particles of the target 21 can be knocked out or evaporated to deposit the target constituent particles on the underlayer 3. At the same time, an assist ion beam of mixed ions of rare gas ions and oxygen ions is radiated from the ion source 23, and a predetermined incident angle (with respect to the surface of the base layer 3 (a film formation surface above the substrate 2)) ( Irradiation is performed at an incident angle θ) with respect to the normal of the film formation surface on the substrate.

図2、図3に示す装置を用いてIBAD法を実施する場合、アシストイオンビームの入射角度θについては、基材2の成膜面(本実施形態では下地層3の上面)の法線に対し40〜75゜の範囲に設定することが好ましい。
また、アシストイオンビームを照射するイオン源の稼働条件としてイオンビーム電圧を例えば300Vとすると、イオンビーム電流値は300mA〜650mAの範囲を選択できる。
また、アシストイオンビーム電圧は、200〜600Vの範囲が好ましい。アシストイオンビーム電圧をこの範囲とすることで、得られる配向層4の結晶軸分散の半値幅をより小さくすることができる。
配向層4を成膜する際の成膜温度については、300〜1000℃の範囲を選択できる。
When the IBAD method is performed using the apparatus shown in FIGS. 2 and 3, the incident angle θ of the assist ion beam is in the normal line of the film formation surface of the substrate 2 (the upper surface of the underlayer 3 in this embodiment). On the other hand, it is preferably set within a range of 40 to 75 °.
Further, when the ion beam voltage is set to, for example, 300 V as the operating condition of the ion source that radiates the assist ion beam, the ion beam current value can be selected from a range of 300 mA to 650 mA.
The assist ion beam voltage is preferably in the range of 200 to 600V. By setting the assist ion beam voltage within this range, the half width of crystal axis dispersion of the obtained alignment layer 4 can be further reduced.
About the film-forming temperature at the time of forming the alignment layer 4, the range of 300-1000 degreeC can be selected.

以上説明のように、下地層3の表面に、ターゲット21の構成粒子を堆積させつつ、所定の入射角度でイオン照射を行うことにより、形成されるスパッタ膜の特定の結晶軸がイオンの入射方向に固定され、ペロブスカイト型酸化物の結晶のc軸が金属基板の表面に対して垂直方向に配向するとともに、ペロブスカイト型酸化物の結晶のa軸どうし(あるいはb軸どうし)が面内において一定方向に配向する(2軸配向する)。このため、IBAD法によって下地層3上に形成されたペロブスカイト型酸化物の配向層4は、高い面内配向度を得ることができる。   As described above, by irradiating ions at a predetermined incident angle while depositing the constituent particles of the target 21 on the surface of the underlayer 3, the specific crystal axis of the formed sputtered film has an ion incident direction. The c-axis of the perovskite-type oxide crystal is oriented in a direction perpendicular to the surface of the metal substrate, and the a-axes (or b-axis) of the perovskite-type oxide crystals are in a certain direction in the plane. Oriented (biaxially oriented). For this reason, the perovskite-type oxide alignment layer 4 formed on the underlayer 3 by the IBAD method can obtain a high degree of in-plane alignment.

以下に、配向層4がペロブスカイト型酸化物から構成される場合の特徴について説明する。
以下の表1に、酸化物超電導導体の各層を構成する材料の物質名と格子常数(Å)を示し、各物質ととキャップ層を構成するCeOとの格子ミスマッチを示し、各物質と酸化物超電導層6を構成する材料の一例であるGdBaCu7−x(以下、GdBCOと略記する)との格子ミスマッチの関係を対比して示す。
Below, the characteristic in case the orientation layer 4 is comprised from a perovskite type oxide is demonstrated.
Table 1 below shows the substance name and lattice constant (Å) of the material constituting each layer of the oxide superconductor, shows the lattice mismatch between each substance and CeO 2 constituting the cap layer, and oxidizes each substance. The relationship of lattice mismatch with Gd 1 Ba 2 Cu 3 O 7-x (hereinafter abbreviated as GdBCO), which is an example of a material constituting the material superconducting layer 6, is shown in comparison.

「表1」
物質名 格子常数(Å) CeOとの格子 GdBCOとの格子
ミスマッチ ミスマッチ
MgO 4.21 28.5 −8.3
GZO 5.25 3.0 3.98
SrTiO 3.90 −1.9 −1.03
BaTiO 3.99 −4.1 −3.26
LaMnO 3.89 −1.75 −0.78
LaNiO 3.86 −0.90 0
LaAlO 3.78 1.2 2.12
PrMnO 3.82 0.13 1.05
"Table 1"
Substance name Lattice constant (Å) Lattice with CeO 2 Lattice with GdBCO
Mismatch Mismatch MgO 4.21 28.5 -8.3
GZO 5.25 3.0 3.98
SrTiO 3 3.90 -1.9 -1.03
BaTiO 3 3.99 -4.1 -3.26
LaMnO 3 3.89 -1.75 -0.78
LaNiO 3 3.86-0.90 0
LaAlO 3 3.78 1.2 2.12
PrMnO 3 3.82 0.13 1.05

表1において、CeOの格子定数は、5.41あるいは3.825(45゜回転:ルート2分の1倍(ペロブスカイトの場合))で計算した。GdBCOの格子定数:3.86(正確にはGdBCOは斜方晶であり、a軸とb軸の平均値とした。)また、SrTiO以外のペロブスカイトは立方晶ではないが、準立方晶として格子定数を見積りした。
表1の格子ミスマッチ(格子不整合)は、(ae−as)/as×100%の式(ae:エピタキシャル層(上層)の格子定数、as:基板の(下層)の格子定数)に従い計算した。
In Table 1, the lattice constant of CeO 2 was calculated at 5.41 or 3.825 (45 ° rotation: half the root (in the case of perovskite)). GdBCO lattice constant: 3.86 (To be exact GdBCO is orthorhombic and is the average of the a-axis and b-axis.) Perovskites other than SrTiO 3 are not cubic but quasi-cubic. The lattice constant was estimated.
The lattice mismatch (lattice mismatch) in Table 1 was calculated according to the equation (ae-as) / as × 100% (ae: the lattice constant of the epitaxial layer (upper layer), as: the lattice constant of the (lower layer) of the substrate). .

表1に示す対比結果の如く、CeOとの格子ミスマッチは、MgOよりもペロブスカイト酸化物のSrTiO、BaTiO、LaMnO、LaNiO、LaAlO、PrMnOの方が遙かに少なく、IBAD法により良好な結晶配向性で結晶成長させるならば、配向性に優れた配向層4を形成できると想定できる。 As shown in the comparison results in Table 1, the lattice mismatch with CeO 2 is much less in the perovskite oxides SrTiO 3 , BaTiO 3 , LaMnO 3 , LaNiO 3 , LaAlO 3 and PrMnO 3 than in MgO. If the crystal is grown with good crystal orientation by the method, it can be assumed that the orientation layer 4 having excellent orientation can be formed.

ここで前述のように、良好な配向性を有する配向層4の上にキャップ層5を形成していると、キャップ層5も良好な配向性を得ることができるとともに、そのキャップ層5上に酸化物超電導層6を形成すると、酸化物超電導層6もキャップ層5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5上に形成された酸化物超電導層6は、結晶配向性に乱れが殆どなく、この酸化物超電導層6を構成する結晶粒の1つ1つにおいては、基材2の厚さ方向に電気を流しにくいc軸が配向し、基材2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(2軸配向している)。従って得られた酸化物超電導層6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2の長さ方向に電気を流し易くなり、十分に高い臨界電流が得られる。   Here, as described above, when the cap layer 5 is formed on the orientation layer 4 having good orientation, the cap layer 5 can also obtain good orientation, and on the cap layer 5. When the oxide superconducting layer 6 is formed, the oxide superconducting layer 6 is also crystallized so as to match the orientation of the cap layer 5. Therefore, the oxide superconducting layer 6 formed on the cap layer 5 is hardly disturbed in crystal orientation, and in each of the crystal grains constituting the oxide superconducting layer 6, the thickness of the substrate 2 is reduced. The c-axis that hardly allows electricity to flow is oriented in the vertical direction, and the a-axis or the b-axis is oriented in the length direction of the substrate 2 (biaxially oriented). Therefore, the obtained oxide superconducting layer 6 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 can be obtained.

以上説明の如く形成された酸化物超電導導体1は、IBAD法により成膜された結晶配向性に優れたペロブスカイト型酸化物の配向層4を備え、その上にキャップ層5を介し結晶配向性に優れた酸化物超電導層6を有しているので、優れた超電導特性を発揮する。   The oxide superconducting conductor 1 formed as described above includes a perovskite oxide orientation layer 4 having excellent crystal orientation formed by an IBAD method, and has a crystal orientation through a cap layer 5 thereon. Since the oxide superconducting layer 6 is excellent, it exhibits excellent superconducting properties.

図4はIBAD法を実施して長尺の酸化物超電導導体を製造する場合に用いて好適な装置の一例を示す。
図4に示す如く長尺の酸化物超電導導体を製造する場合に適用するイオンビームアシストスパッタ装置30は、テープ状の基材などが配置される成膜領域31に面するようにターゲット32が配置され、このターゲット32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33が配置されるとともに、成膜領域31の法線に対し所定の角度で(例えば55゜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35を配置して構成されている。
この例のイオンビームアシストスパッタ装置30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、テープ状の基材37が対向配置された第1のローラ群38と第2のローラ群39とに複数回往復巻回されて成膜領域31を往復走行される構造などを例示することができる。
FIG. 4 shows an example of an apparatus suitable for use in manufacturing a long oxide superconductor by carrying out the IBAD method.
As shown in FIG. 4, an ion beam assisted sputtering apparatus 30 applied when manufacturing a long oxide superconductor is provided with a target 32 so as to face a film forming region 31 where a tape-like substrate or the like is arranged. The sputter ion source source 33 is disposed so as to face the target 32 in an oblique direction, and faces the normal line of the film forming region 31 at a predetermined angle (for example, 55 °) from the oblique direction. Thus, the assist ion source source 35 is arranged.
The ion beam assisted sputtering apparatus 30 of this example is a film forming apparatus provided in a form accommodated in a vacuum chamber, and includes a first roller group 38 and a second roller group in which a tape-like base material 37 is disposed so as to face each other. For example, a structure in which the film is reciprocally wound around the film 39 and reciprocated in the film formation region 31 can be exemplified.

この実施形態において適用されるイオンソース源33、35は、先に説明した実施形態と同様、容器の内部に、引出電極とフィラメントとArガス等の導入管とを備えて構成され、容器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。
本実施形態で用いる真空チャンバは、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およ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32とは、前述した材料の中間薄膜4を形成する場合に見合った組成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30を用いることでIBAD法を実施し、目的のペロブスカイト型酸化物の中間薄膜4を長尺、例えば数10m〜数100mレベルで長尺の基材37上に成膜し、長尺の酸化物超電導導体を製造する場合に対応できる。
The ion source sources 33 and 35 applied in this embodiment are configured to include an extraction electrode, a filament, and an introduction tube such as Ar gas inside the container, as in the above-described embodiment, and the tip of the container Can be irradiated in parallel with a beam.
The vacuum chamber 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. 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 the figure, the supply means and the exhaust means are omitted. Only the arrangement relationship of each device is shown.
The target 32 used here can be a target having a composition suitable for forming the intermediate thin film 4 of the above-described material.
The IBAD method is performed by using the ion beam assisted sputtering apparatus 30 having the structure shown in FIG. 4, and the target perovskite oxide intermediate thin film 4 is long, for example, a long base 37 at a level of several tens to several hundreds of meters. This can be applied to the production of a long oxide superconducting conductor by forming a film thereon.

「実施例1」
ハステロイC276(米国ヘインズ社商品名)からなる幅10mm、厚さ0.1mm、長さ1000mmのテープ状の表面平滑な基材を用意し、表面を洗浄してからスパッタ法によりAlの拡散防止層(厚さ150nm)とYのベッド層(厚さ20nm)を積層した。
次に、以下に説明するイオンビームアシストスパッタ法を用い、(LaNiOのターゲットを用いてテープ基材のベッド層の表面に厚さ50nmのLaNiOの配向層を形成した。
図2に示す構造のイオンビームアシストスパッタ装置を用いてIBAD法を実施し、アシストイオンビームの入射角度は、テープ状基材成膜面の法線に対し、55゜に設定し、成膜温度を500℃、成膜時間を約400秒とした。
"Example 1"
A tape-like surface-smooth base material having a width of 10 mm, a thickness of 0.1 mm, and a length of 1000 mm made of Hastelloy C276 (trade name of Haynes Corp., USA) is prepared, and the surface is cleaned, and then Al 2 O 3 is sputtered. A diffusion prevention layer (thickness 150 nm) and a Y 2 O 3 bed layer (thickness 20 nm) were laminated.
Next, an alignment layer of LaNiO 3 having a thickness of 50 nm was formed on the surface of the bed layer of the tape substrate using a target of LaNiO 3 by using an ion beam assisted sputtering method described below.
The IBAD method is performed using the ion beam assisted sputtering apparatus having the structure shown in FIG. 2, and the incident angle of the assist ion beam is set to 55 ° with respect to the normal line of the film-form surface of the tape-like substrate. Was set at 500 ° C. and the film formation time was about 400 seconds.

また、アシストイオンビーム電圧を300Vに固定し、アシストイオンビーム電流値を300mA、350mA、400mA、450mA、500mA、550mA、600mA、650mAに変更して複数の試料を作成した。
また、得られた配向層の上に、膜厚300nmのCeOのキャップ層をレーザー蒸着法で800℃で積層し、得られたCeOのキャップ層をX線測定して回折試験像であるCeO(220)正極点図を求め、結晶軸分散の半値幅(Δφ)を求めた結果を図5に示す。
Further, the assist ion beam voltage was fixed at 300 V, and the assist ion beam current value was changed to 300 mA, 350 mA, 400 mA, 450 mA, 500 mA, 550 mA, 600 mA, and 650 mA to prepare a plurality of samples.
Further, a CeO 2 cap layer having a thickness of 300 nm is laminated on the obtained alignment layer at 800 ° C. by a laser deposition method, and the obtained CeO 2 cap layer is subjected to X-ray measurement to be a diffraction test image. FIG. 5 shows the results of obtaining a CeO 2 (220) positive dot diagram and obtaining the half-value width (Δφ) of crystal axis dispersion.

アシストイオンビーム電圧300V、アシストイオンビーム電流値を500mA、成膜時間400秒として得られた試料のCeO(220)正極点図を図6に示す。得られたΔφの値は、300mA:24.4゜、350mA:23.4゜、400mA:23.1゜、450mA:22.6゜、500mA:21.9゜、550mA:22.2゜、600mA:25゜、650mA:25.2゜となった。
なお、配向層の結晶の上にはCeOのキャップ層の結晶がエピタキシャル成長するので、キャップ層の結晶配向性が優れるということは、その下地としての配向層の結晶配向性も優れていることの証明となる。本実施例の条件として配向層の膜厚は薄いので、X線回折による正極点測定データが取りやすいようにCeOのキャップ層を積層している。
A CeO 2 (220) positive electrode dot diagram of a sample obtained with an assist ion beam voltage of 300 V, an assist ion beam current value of 500 mA, and a deposition time of 400 seconds is shown in FIG. The values of Δφ obtained were 300 mA: 24.4 °, 350 mA: 23.4 °, 400 mA: 23.1 °, 450 mA: 22.6 °, 500 mA: 21.9 °, 550 mA: 22.2 °, 600 mA: 25 °, 650 mA: 25.2 °.
In addition, since the CeO 2 cap layer crystal is epitaxially grown on the crystal of the alignment layer, the crystal orientation of the cap layer is excellent, which means that the crystal orientation of the alignment layer as the base is also excellent. Proof. Since the orientation layer is thin as a condition of the present embodiment, a CeO 2 cap layer is laminated so that positive point measurement data by X-ray diffraction can be easily obtained.

図5に示す如く300V、500mA、500℃で製造した試料のΔφは21.9゜となり、その条件により得られたキャップ層の(220)正極点図には、図6に示す如く4回対称性が明瞭に現れた。
よって、上述の条件にてIBAD法により4回対称性を示すペロブスカイト構造であり、結晶配向性に優れた配向層を形成できることが判明した。
前記アシストイオンビームの条件において、アシストイオンビーム電圧を300Vとした場合、Δφをより小さくするためには、図5の関係から、適切な範囲を選択することで、より優れたΔφの値を得ることができた。
As shown in FIG. 5, the Δφ of the sample manufactured at 300 V, 500 mA, and 500 ° C. is 21.9 °, and the (220) positive pole figure of the cap layer obtained under the conditions is four times symmetrical as shown in FIG. Sex appeared clearly.
Therefore, it was found that an alignment layer having a perovskite structure exhibiting 4-fold symmetry by the IBAD method under the above-described conditions and having excellent crystal orientation can be formed.
In the assist ion beam condition, when the assist ion beam voltage is 300 V, in order to make Δφ smaller, an appropriate range is selected from the relationship shown in FIG. I was able to.

次に、IBAD法によりペロブスカイト構造の配向層を形成する場合の温度依存性を調べるために、アシストイオンビーム電流値を500mA、アシストイオンビーム電圧を300V、成膜時間400秒、アシストイオンビーム入射角を55゜に固定し、この条件において成膜温度を300℃、400℃、500℃、550℃とした場合にそれぞれ得られた試料のCeO(220)正極点図を求めたところ、300℃、400℃では4回対称性性が見られず、図7に示す如く無配向の試料が得られた。これに対し、500℃成膜の場合は図6に示す如く4回対称性が見られ、Δφ=21.9゜が得られ、550℃で成膜した試料についても4回対称性が見られ、Δφ=20.4゜が得られた。
図6、図7に示す結果から、正極点図において4回対称性を示す配向層を得るために成膜温度については500℃以上が望ましく、成膜温度を更に上げるとより良好な配向性が得られると想定できる。。
Next, in order to investigate the temperature dependence when forming an alignment layer having a perovskite structure by the IBAD method, the assist ion beam current value is 500 mA, the assist ion beam voltage is 300 V, the deposition time is 400 seconds, and the assist ion beam incident angle. Was fixed at 55 °, and the CeO 2 (220) positive electrode diagram of the sample obtained when the film formation temperature was 300 ° C., 400 ° C., 500 ° C., and 550 ° C. under these conditions was found to be 300 ° C. At 400 ° C., 4-fold symmetry was not observed, and an unoriented sample was obtained as shown in FIG. On the other hand, in the case of film formation at 500 ° C., four-fold symmetry is seen as shown in FIG. 6, Δφ = 21.9 ° is obtained, and the sample formed at 550 ° C. also has four-fold symmetry. Δφ = 20.4 ° was obtained.
From the results shown in FIGS. 6 and 7, it is desirable that the film formation temperature is 500 ° C. or higher in order to obtain an alignment layer exhibiting 4-fold symmetry in the positive dot diagram, and better alignment can be obtained by further increasing the film formation temperature. It can be assumed that it will be obtained. .

次に、IBAD法によりペロブスカイト構造の配向層を形成する場合の成膜時間依存性を調べるために、アシストイオンビーム電流値を500mA、アシストイオンビーム電圧を300V、成膜温度500℃、アシストイオンビーム入射角を55゜に固定し、成膜時間を2000秒とした場合にそれぞれ得られた試料のCeO(220)正極点図を求め、それらを図8に示した。
成膜時間を2000秒に設定しても図8に示す如く正極点図において4回対称性を示すペロブスカイト構造の配向層を得ることができた。得られた配向層の膜厚を測定したところ、図6に示す試料の場合に成膜時間400秒においては膜厚50nmの配向層が得られ、成膜時間2000秒においては膜厚250nmの配向層が得られた。図8に示す結果と図6に示す結果の対比から、膜厚50nmよりも膜厚250nmの配向層の方が配向性が向上しているので、本発明のペロブスカイト型酸化物の配向層においては膜厚を250nmレベルまで厚くしても配向性が優れている特徴を有する。
このため、長尺の基材上に配向層を均一成膜する場合にある程度膜厚を大きくして全長に渡り膜質の均一性を確保しようとして成膜しても、配向性に優れた配向層を形成できることが分かる。
Next, in order to investigate the film formation time dependency in forming an alignment layer having a perovskite structure by the IBAD method, the assist ion beam current value is 500 mA, the assist ion beam voltage is 300 V, the film formation temperature is 500 ° C., the assist ion beam CeO 2 (220) positive electrode dot diagrams of the samples obtained when the incident angle was fixed at 55 ° and the film formation time was 2000 seconds were obtained and shown in FIG.
Even when the film formation time was set to 2000 seconds, as shown in FIG. 8, an alignment layer having a perovskite structure exhibiting 4-fold symmetry in the positive electrode dot diagram could be obtained. When the film thickness of the obtained alignment layer was measured, in the case of the sample shown in FIG. 6, an alignment layer with a film thickness of 50 nm was obtained at a film formation time of 400 seconds, and an alignment layer with a film thickness of 250 nm at a film formation time of 2000 seconds. A layer was obtained. From the comparison between the result shown in FIG. 8 and the result shown in FIG. 6, the orientation layer of the 250 nm-thickness alignment layer has improved orientation rather than the 50 nm-thickness. Therefore, in the perovskite oxide alignment layer of the present invention, Even if the film thickness is increased to a level of 250 nm, it has a feature that the orientation is excellent.
For this reason, even when an orientation layer is uniformly formed on a long substrate, the orientation layer is excellent in orientation even if the orientation layer is formed to increase the film thickness to a certain extent to ensure uniformity of the film quality over the entire length. It can be seen that can be formed.

次に、IBAD法によりペロブスカイト構造の配向層を形成する場合の下地層の影響を調べるために、ハステロイ製の基材上に直接ペロブスカイト構造の配向層(LaNiO層)を形成する試験と、ハステロイ製の基材上にAl層を形成した上にペロブスカイト構造の配向層(LaNiO層)を形成する試験と、ハステロイ製の基材上にAl層とY層を形成した上にペロブスカイト構造の配向層(LaNiO層)を形成する試験を行い、それぞれにおいて得られた試料のCeO(220)正極点図を求めた。配向層を成膜する際の条件は、アシストイオンビーム電流値400mA、アシストイオンビーム電圧400V、成膜時間400秒、アシストイオンビーム入射角度55゜、成膜温度500℃に設定した。
その結果、ハステロイ製の基材上に直接配向層を形成した試料ではΔφ=20.1゜が得られ、ハステロイ製の基材上にAl層を介して配向層を形成した試料ではΔφ=17.5゜が得られ、ハステロイ製の基材上にAl層とY層を介して配向層を形成した試料ではΔφ=19.8゜が得られた。
Next, in order to investigate the influence of the underlayer in the case of forming a perovskite structure alignment layer by the IBAD method, a test for directly forming a perovskite structure alignment layer (LaNiO 3 layer) on a Hastelloy substrate, orientation layers having a perovskite structure on the formation of the the Al 2 O 3 layer on the manufacturing of the substrate and the test to form the (LaNiO 3 layers), the Al 2 O 3 layer on the Hastelloy substrate and Y 2 O 3 layer Then, a test for forming an orientation layer (LaNiO 3 layer) having a perovskite structure was performed, and a CeO 2 (220) positive electrode dot diagram of the sample obtained in each was obtained. The conditions for forming the alignment layer were set to an assist ion beam current value of 400 mA, an assist ion beam voltage of 400 V, a film formation time of 400 seconds, an assist ion beam incident angle of 55 °, and a film formation temperature of 500 ° C.
As a result, in the sample in which the alignment layer is directly formed on the Hastelloy base material, Δφ = 20.1 ° is obtained, and in the sample in which the orientation layer is formed on the Hastelloy base material via the Al 2 O 3 layer, Δφ = 17.5 ° was obtained, and Δφ = 19.8 ° was obtained in the sample in which the alignment layer was formed on the base material made of Hastelloy through the Al 2 O 3 layer and the Y 2 O 3 layer.

更に、上述の正極点図において4回対称性が得られた各試料においてキャップ層上にパルスレーザー蒸着法によりGdBaCu7−xの組成の厚さ1.0μmの酸化物超電導層を形成した。
次に、各試料について、スパッタ法により酸化物超電導層の上面に厚さ8μmのAgからなる第1の安定化層を形成し、更にその上に厚さ300μmのCuの安定化層テープを貼りつけて各酸化物超電導導体を得た。
これら複数の酸化物超電導導体試料を液体窒素に浸漬して通電試験したところ、いずれの試料においても1×10〜2×10A/cmの臨界電流密度(Jc)が得られた。
Furthermore, an oxide superconducting layer having a composition of GdBa 2 Cu 3 O 7-x having a thickness of 1.0 μm is formed on the cap layer by the pulse laser deposition method in each sample in which the four-fold symmetry is obtained in the above positive electrode diagram. Formed.
Next, for each sample, a first stabilizing layer made of Ag having a thickness of 8 μm is formed on the upper surface of the oxide superconducting layer by sputtering, and a Cu stabilizing layer tape having a thickness of 300 μm is further applied thereon. Each oxide superconducting conductor was obtained.
When the plurality of oxide superconducting conductor samples were immersed in liquid nitrogen and subjected to an energization test, a critical current density (Jc) of 1 × 10 5 to 2 × 10 5 A / cm 2 was obtained in any sample.

本発明は、例えば酸化物超電導送電線や超電導マグネット用のコイル巻線に利用することができる酸化物超電導導体を提供する。   The present invention provides an oxide superconducting conductor that can be used for, for example, an oxide superconducting power transmission line or a coil winding for a superconducting magnet.

1…酸化物超電導導体、2…基材、3…下地層、4…配向層、4a…結晶粒、5…キャップ層、6…酸化物超電導層、7…第1の安定化層、8…第2の安定化層、9…酸化物超電導積層体、10…絶縁被覆層、21…ターゲット、21A…ターゲットホルダ、22…イオンガン、23…イオン源、24…容器、25…グリッド、26…フィラメント、27…ガスの導入管。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oxide superconducting conductor, 2 ... Base material, 3 ... Underlayer, 4 ... Orientation layer, 4a ... Crystal grain, 5 ... Cap layer, 6 ... Oxide superconducting layer, 7 ... 1st stabilization layer, 8 ... Second stabilization layer, 9 ... oxide superconducting laminate, 10 ... insulating coating layer, 21 ... target, 21A ... target holder, 22 ... ion gun, 23 ... ion source, 24 ... container, 25 ... grid, 26 ... filament 27 ... Gas introduction pipes.

Claims (3)

基材と、該基材上に直接あるいは下地層を介し積層された中間薄膜と、該中間薄膜上に直接あるいはキャップ層を介し積層された酸化物超電導層とを具備する酸化物超電導導体であって、前記中間薄膜が、粒子堆積により基材上にあるいは基材上に下地層を介し中間薄膜を形成する際、基材上方の成膜面に対し斜め方向からアシストイオンビームを照射しつつ成膜するイオンビームアシスト成膜法により形成されたペロブスカイト型酸化物の中間薄膜であって、該中間薄膜を構成する複数の結晶の結晶軸のうち2軸が配向され、これら結晶の配向度を示す正極点図において4回対称性を示す中間薄膜であることを特徴とする酸化物超電導導体。   An oxide superconducting conductor comprising: a base material; an intermediate thin film laminated on the base material directly or via an underlayer; and an oxide superconducting layer laminated directly or via a cap layer on the intermediate thin film. Thus, when the intermediate thin film is formed on the substrate by particle deposition or on the substrate via an underlayer, the intermediate thin film is formed while irradiating an assist ion beam from an oblique direction on the film formation surface above the substrate. An intermediate thin film of perovskite oxide formed by an ion beam assisted film-forming method, wherein two of the crystal axes of the plurality of crystals constituting the intermediate thin film are oriented, indicating the degree of orientation of these crystals An oxide superconducting conductor, characterized in that it is an intermediate thin film exhibiting 4-fold symmetry in a positive electrode diagram. 前記中間薄膜が、ABO型のペロブスカイト型酸化物(ただし、AがLa、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、LuとYの中から選択される1種または2種以上の場合、BはAl、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Niの中から選択される1種または2種以上、AがCa、Sr、Ba、Pbの中から選択される1種または2種以上の場合、BはTi、Mn、Fe、Sn、Mo、Zr、Hfの中から選択される1種または2種以上、AがLiの場合、BはNbである。)からな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。 The intermediate thin film is an ABO 3 type perovskite oxide (A is selected from La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and Y) In the case of one or more selected, B is one or more selected from Al, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and A is Ca, Sr, Ba, Pb In the case of one or more selected from among B, B is one or more selected from Ti, Mn, Fe, Sn, Mo, Zr, and Hf, and when A is Li, B is 2. The oxide superconducting conductor according to claim 1, wherein the oxide superconducting conductor is Nb. 前記中間薄膜が、LaNiO、LaMnOのいずれかからな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。 The oxide superconducting conductor according to claim 1, wherein the intermediate thin film is made of either LaNiO 3 or LaMnO 3 .
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