JP2013136816A - 超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法、超電導薄膜作製用ターゲット、酸化物超電導導体の製造方法 - Google Patents
超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法、超電導薄膜作製用ターゲット、酸化物超電導導体の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】少ない工程で、割れが生じることなく、超電導薄膜作製用ターゲットを作製することが可能な超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法、その製造方法によって製造された超電導薄膜作製用ターゲット、および、その超電導薄膜作製用ターゲットを用いた酸化物超電導導体の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法は、一般式ＲＥ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙで表されるＲＥ系酸化物超電導焼結体を含む超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法であって、ＲＥ化合物、Ｂａ化合物およびＣｕ化合物を含む混合物を、密度が４０〜８１％の成型体に成型する成型工程と、前記成型体を、８００〜９００℃の温度範囲で加熱する第一の加熱工程と、前記第一の加熱工程の後、前記成型体を９００〜１２００℃の温度範囲で加熱する第二の加熱工程と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】なし
【解決手段】本発明の超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法は、一般式ＲＥ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙで表されるＲＥ系酸化物超電導焼結体を含む超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法であって、ＲＥ化合物、Ｂａ化合物およびＣｕ化合物を含む混合物を、密度が４０〜８１％の成型体に成型する成型工程と、前記成型体を、８００〜９００℃の温度範囲で加熱する第一の加熱工程と、前記第一の加熱工程の後、前記成型体を９００〜１２００℃の温度範囲で加熱する第二の加熱工程と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】なし
Description
本発明は、超電導線材および様々な電子デバイスに応用される超電動薄膜を作製するために用いられる超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法、その製造方法によって製造された超電導薄膜作製用ターゲット、および、その超電導薄膜作製用ターゲットを用いた酸化物超電導導体の製造方法に関する。
高品質な薄膜（特に、超電導のように不純物や組成のずれに厳しい薄膜）を作製する際、一般的に、そのターゲットである焼結体としては、不純物が少なく、異相のないものが用いられる。
例えば、Ｙ系超電導体のターゲットの場合、（１）原料（Ｙ２Ｏ３、ＢａＣＯ３、ＣｕＯ）から超電導粉末を作製する際、原料の混合→混合物の仮焼成→仮焼成物の粉砕→粉砕物の混合→混合物の仮焼成という、仮焼成を２回以上行う工程を経ることにより、脱炭を行い、極限まで異相を減らした単相の仮焼粉末を作製する。もしくは、最低限の脱炭を行うために、原料の混合→混合物の仮焼成という、仮焼成を少なくとも１回行う工程を経ることにより、仮焼粉末を作製する。次に、（２）この単相の仮焼粉末を成型し、その成型体を焼成することにより、焼成体ターゲットを作製する（例えば、特許文献１、２参照）。
例えば、Ｙ系超電導体のターゲットの場合、（１）原料（Ｙ２Ｏ３、ＢａＣＯ３、ＣｕＯ）から超電導粉末を作製する際、原料の混合→混合物の仮焼成→仮焼成物の粉砕→粉砕物の混合→混合物の仮焼成という、仮焼成を２回以上行う工程を経ることにより、脱炭を行い、極限まで異相を減らした単相の仮焼粉末を作製する。もしくは、最低限の脱炭を行うために、原料の混合→混合物の仮焼成という、仮焼成を少なくとも１回行う工程を経ることにより、仮焼粉末を作製する。次に、（２）この単相の仮焼粉末を成型し、その成型体を焼成することにより、焼成体ターゲットを作製する（例えば、特許文献１、２参照）。
従来、超電導体のターゲットの原料を一度、仮焼成しただけでは、単相の仮焼粉末を作製することができず、また、仮焼粉末に異相が含まれると、ＰＬＤ法（パルスレーザー蒸着法）やスパッタリングによる、特性の優れた超電導薄膜の成膜は不可能であった。
また、原料粉末を２回以上仮焼成して単相の仮焼粉末を作製することなく、原料の混合粉末をそのまま成型して、その成型体を焼成すると、脱炭時に成型体が割れてしまい、割れのない焼結体ターゲットを作製することが不可能であった。
そのため、仮焼粉末中の異相を無くすために、数多くの工程を経る必要があり、超電導薄膜の材料となる焼結体ターゲットを作製するための時間と手間、費用が嵩むことにより、超電導製品の普及に対して大きな障害となっていた。
また、原料粉末を２回以上仮焼成して単相の仮焼粉末を作製することなく、原料の混合粉末をそのまま成型して、その成型体を焼成すると、脱炭時に成型体が割れてしまい、割れのない焼結体ターゲットを作製することが不可能であった。
そのため、仮焼粉末中の異相を無くすために、数多くの工程を経る必要があり、超電導薄膜の材料となる焼結体ターゲットを作製するための時間と手間、費用が嵩むことにより、超電導製品の普及に対して大きな障害となっていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、少ない工程で、割れが生じることなく、超電導薄膜作製用ターゲットを作製することが可能な超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法、その製造方法によって製造された超電導薄膜作製用ターゲット、および、その超電導薄膜作製用ターゲットを用いた酸化物超電導導体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法は、一般式ＲＥ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙで表されるＲＥ系酸化物超電導焼結体を含む超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法であって、ＲＥ化合物、Ｂａ化合物およびＣｕ化合物を含む混合物を、密度が４０〜８１％の成型体に成型する成型工程と、前記成型体を、８００〜９００℃の温度範囲で加熱する第一の加熱工程と、前記第一の加熱工程の後、前記成型体を９００〜１２００℃の温度範囲で加熱する第二の加熱工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明の超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法において、前記第一の加熱工程における前記成型体の加熱時間を１〜４８時間とし、前記第二の加熱工程における前記成型体の加熱時間を０．５〜２４時間とすることが好ましい。
本発明の超電導薄膜作製用ターゲットは、本発明の超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法によって製造されたことを特徴とする。
本発明の酸化物超電導導体の製造方法は、本発明の超電導薄膜作製用ターゲットを用いて、レーザー蒸着法により、基板の上方に酸化物超電導薄膜を形成する工程を備えたことを特徴とする。
本発明の超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法によれば、ＲＥ化合物、Ｂａ化合物およびＣｕ化合物を含む混合物を、密度が４０〜８１％の成型体に成型する成型工程と、その成型体を、８００〜９００℃の温度範囲で加熱する第一の加熱工程と、第一の加熱工程の後、成型体を９００〜１２００℃の温度範囲で加熱する第二の加熱工程と、を経ることにより、第一の加熱工程において、成形体からの脱炭酸を完全に行い、次いで、第二の加熱工程において、固相反応を促進するとともに、成型体を完全に焼結するので、割れが生じることなく超電導薄膜作製用ターゲットを作製することができる。
本発明の超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法、その製造方法によって製造された超電導薄膜作製用ターゲット、および、その超電導薄膜作製用ターゲットを用いた酸化物超電導導体の製造方法の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
本発明の超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法は、一般式ＲＥ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙで表されるＲＥ系酸化物超電導焼結体を含む超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法であって、ＲＥ化合物、Ｂａ化合物およびＣｕ化合物を含む混合物を、密度が４０〜８１％の成型体に成型する成型工程と、前記成型体を、８００〜９００℃の温度範囲で加熱する第一の加熱工程と、前記第一の加熱工程の後、前記成型体を９００〜１２００℃の温度範囲で加熱する第二の加熱工程と、を備えた製造方法である。
（成型工程）
成型工程では、ＲＥ化合物、Ｂａ（バリウム）化合物およびＣｕ（銅）化合物を含む混合物を、密度が４０〜８１％の成型体に成型する。
ＲＥ化合物としては、ＲＥ２Ｏ３（但し、ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｇｄ等の希土類元素を表す。）などが挙げられる。
Ｂａ化合物としては、ＢａＣＯ３などが挙げられる。
Ｃｕ化合物としては、ＣｕＯなどが挙げられる。
成型工程では、ＲＥ化合物、Ｂａ（バリウム）化合物およびＣｕ（銅）化合物を含む混合物を、密度が４０〜８１％の成型体に成型する。
ＲＥ化合物としては、ＲＥ２Ｏ３（但し、ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｇｄ等の希土類元素を表す。）などが挙げられる。
Ｂａ化合物としては、ＢａＣＯ３などが挙げられる。
Ｃｕ化合物としては、ＣｕＯなどが挙げられる。
ＲＥ化合物、Ｂａ化合物およびＣｕ化合物を含む混合物を、所望のモル比となるように秤量し、混合する。
具体的には、ＲＥ１±αＢａ２±βＣｕ３±γＯｘ（α≦０．８、Ｂａ≦０．８、γ≦０．８）を満たす範囲で、上記の化合物を秤量し、混合する。
ここでα、β、γの範囲を、上記の範囲とすることにより、後段の加熱工程によって得られる焼結体が酸化物超電導体の特性を発揮することができる。
具体的には、ＲＥ１±αＢａ２±βＣｕ３±γＯｘ（α≦０．８、Ｂａ≦０．８、γ≦０．８）を満たす範囲で、上記の化合物を秤量し、混合する。
ここでα、β、γの範囲を、上記の範囲とすることにより、後段の加熱工程によって得られる焼結体が酸化物超電導体の特性を発揮することができる。
上記の各化合物の原料粉末を混合するには、各原料粉末を湿式ボールミルに投入し、ボールを加えて、ヘキサン、トルエンなどの有機溶媒中にて混合し、原料粉末を含むスラリーを調製する。あるいは、循環式のビーズミルに、各原料粉末を投入し、ビーズを加えて、ヘキサンなどの有機溶媒中にて混合し、原料粉末を含むスラリーを調製する。
原料粉末を混合する時間は、特に限定されず、原料粉末の量などに応じて適宜調整されるが、例えば、１２〜４８時間とする。
そして、得られたスラリーを乾燥機にいれ、有機溶媒を十分に揮発させて、ＲＥ化合物、Ｂａ化合物およびＣｕ化合物を含む混合物を得る。
原料粉末を混合する時間は、特に限定されず、原料粉末の量などに応じて適宜調整されるが、例えば、１２〜４８時間とする。
そして、得られたスラリーを乾燥機にいれ、有機溶媒を十分に揮発させて、ＲＥ化合物、Ｂａ化合物およびＣｕ化合物を含む混合物を得る。
次に、得られた混合物を所定の形状の金型に充填し、所定の圧力で成型し、密度が４０〜８１％の成型体に成型する。すなわち、得られた成型体は多孔質体である。
ここで、成型体を成型するときに混合物に加える圧力は、５００ｋｇｆ／ｃｍ２〜２５００ｋｇｆ／ｃｍ２であることが好ましく、より好ましくは１０００ｋｇｆ／ｃｍ２〜２０００ｋｇｆ／ｃｍ２である。
なお、この圧力成型は、一軸成形で行うことが望ましい。
また、成型体の密度は、開気孔や閉気孔を材料の一部として得られる密度、すなわち、嵩密度で表される。嵩密度＝（試料の質量／試料の体積）である。
ここで、成型体を成型するときに混合物に加える圧力は、５００ｋｇｆ／ｃｍ２〜２５００ｋｇｆ／ｃｍ２であることが好ましく、より好ましくは１０００ｋｇｆ／ｃｍ２〜２０００ｋｇｆ／ｃｍ２である。
なお、この圧力成型は、一軸成形で行うことが望ましい。
また、成型体の密度は、開気孔や閉気孔を材料の一部として得られる密度、すなわち、嵩密度で表される。嵩密度＝（試料の質量／試料の体積）である。
ここで、仮焼成をすることなしに、焼結体ターゲットを作製する場合、原料粉末の混合物を加圧し、加熱して成型体を作製すると、その成型体に割れが生じるのは、成型体中における固相反応時に、二酸化炭素が発生し、その二酸化炭素が空気中に放出される際に、成型体が割れてしまうことが原因である。そこで、本発明では、成形体の密度を４０〜８１％とすることにより、成形体を多孔質体とし、加熱（焼結）時に発生する二酸化炭素を空気中に放出するための出口（多数の微細孔、二酸化炭素の通り道）を形成しておく。
（第一の加熱工程）
次に、成型工程にて得られた成型体を、８００〜９００℃、好ましくは８６０〜９００℃の温度範囲で加熱する。
第一の加熱工程における加熱の温度範囲は、ＲＥ化合物、Ｂａ化合物およびＣｕ化合物のいずれか１つの化合物の分解温度以上である。
例えば、Ｂａ化合物であるＢａＣＯ３の融点（８１１℃）より少し高い温度に加熱することにより、ＢａＣＯ３の少なくとも一部を溶融して、他の化合物（ＲＥ化合物、Ｃｕ化合物）との固相反応性を高めることにより、ある程度、不均一に混ざった混合物であっても、ＢａＣＯ３の溶融物の粘性と微量な揮発を利用して、一度に、単相の超電導薄膜作製用粉末を得ることができる。
また、第一の加熱工程により、成型体が多孔質のうちに、脱炭酸（二酸化炭素の除去）を促進する。
次に、成型工程にて得られた成型体を、８００〜９００℃、好ましくは８６０〜９００℃の温度範囲で加熱する。
第一の加熱工程における加熱の温度範囲は、ＲＥ化合物、Ｂａ化合物およびＣｕ化合物のいずれか１つの化合物の分解温度以上である。
例えば、Ｂａ化合物であるＢａＣＯ３の融点（８１１℃）より少し高い温度に加熱することにより、ＢａＣＯ３の少なくとも一部を溶融して、他の化合物（ＲＥ化合物、Ｃｕ化合物）との固相反応性を高めることにより、ある程度、不均一に混ざった混合物であっても、ＢａＣＯ３の溶融物の粘性と微量な揮発を利用して、一度に、単相の超電導薄膜作製用粉末を得ることができる。
また、第一の加熱工程により、成型体が多孔質のうちに、脱炭酸（二酸化炭素の除去）を促進する。
第一の加熱工程における成型体の加熱時間、すなわち、上記の温度範囲に保持する時間は１〜４８時間であることが好ましく、より好ましくは１０〜４８時間である。
成型体の加熱時間が、１時間未満では、例えば、ＢａＣＯ３の溶融が十分ではなく、他の化合物（ＲＥ化合物、Ｃｕ化合物）との固相反応が十分に進行しないことがある。一方、成型体の加熱時間が、４８時間を超えても、それまで以上の効果が得られない。
成型体の加熱時間が、１時間未満では、例えば、ＢａＣＯ３の溶融が十分ではなく、他の化合物（ＲＥ化合物、Ｃｕ化合物）との固相反応が十分に進行しないことがある。一方、成型体の加熱時間が、４８時間を超えても、それまで以上の効果が得られない。
また、第一の加熱工程における成型体の加熱は、８００〜９５０℃までの温度範囲で、２０〜３０分間かけて昇温しながら行ってもよい。
また、第一の加熱工程における成型体の加熱は、酸素を含む雰囲気中で行われる。
（第二の加熱工程）
次に、第一の加熱工程にて、上記の温度範囲に加熱れた成型体を、９００〜１２００℃、好ましくは９４０〜１１００℃の温度範囲で加熱する。
第二の加熱工程における加熱の温度範囲は、ＢａＣＯ３の脱炭酸温度、ＲＥ化合物やＣｕ化合物の融点以上の温度である。
上記の温度範囲で成型体を加熱することにより、ＲＥ化合物とＢａ化合物とＣｕ化合物の固相反応を促進し、成型体の割れを防止して、焼結体ターゲットを作製することができる。
次に、第一の加熱工程にて、上記の温度範囲に加熱れた成型体を、９００〜１２００℃、好ましくは９４０〜１１００℃の温度範囲で加熱する。
第二の加熱工程における加熱の温度範囲は、ＢａＣＯ３の脱炭酸温度、ＲＥ化合物やＣｕ化合物の融点以上の温度である。
上記の温度範囲で成型体を加熱することにより、ＲＥ化合物とＢａ化合物とＣｕ化合物の固相反応を促進し、成型体の割れを防止して、焼結体ターゲットを作製することができる。
第二の加熱工程における成型体の加熱時間、すなわち、上記の温度範囲に保持する時間は０．５〜２４時間であることが好ましく、より好ましくは０．５〜１２時間である。
また、第二の加熱工程における成型体の加熱は、酸素を含む雰囲気中で行われる。
得られた焼結体ターゲットは、一般式ＲＥ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙで表されるＲＥ系酸化物超電導焼結体であり、所望の大きさに切断加工するだけで、単体でレーザー蒸着法に使用可能なターゲットである。
本発明の超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法によれば、ＲＥ化合物、Ｂａ化合物およびＣｕ化合物を含む混合物を、密度が４０〜８１％の成型体に成型する成型工程と、その成型体を、８００〜９００℃の温度範囲で加熱する第一の加熱工程と、第一の加熱工程の後、成型体を９００〜１２００℃の温度範囲で加熱する第二の加熱工程と、を経ることにより、第一の加熱工程（低温の加熱工程）において、成形体からの脱炭酸を完全に行い、次いで、第二の加熱工程（高温の加熱工程）において、固相反応を促進するとともに、成型体を完全に焼結するので、割れが生じることなく焼結体ターゲット（超電導薄膜作製用ターゲット）を作製することができる。
次に、本発明の超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法によって製造された超電導薄膜作製用ターゲットを用いた酸化物超電導導体の製造方法を説明する。
図１にレーザー蒸着法を用いて製造しようとする酸化物超電導線材１の一構造例を示す。
この例の酸化物超電導線材１は、テープ状の基材２の上方に、中間層４と酸化物超電導薄膜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なる。この酸化物超電導線材１は、その周面を図示略の絶縁被覆層などで覆って酸化物超電導導体として利用される。
図１にレーザー蒸着法を用いて製造しようとする酸化物超電導線材１の一構造例を示す。
この例の酸化物超電導線材１は、テープ状の基材２の上方に、中間層４と酸化物超電導薄膜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なる。この酸化物超電導線材１は、その周面を図示略の絶縁被覆層などで覆って酸化物超電導導体として利用される。
前記基材２は、可撓性を有する酸化物超電導線材１とするためにテープ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。各種耐熱性金属の中でも、ニッケル合金からなることが好ましい。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）が好適である。基材２の厚さは、通常は、１０〜５００μｍである。また、基材２として、ニッケル合金に集合組織を導入した配向Ｎｉ−Ｗ合金テープ基材等を適用することもできる。
中間層４は、以下に説明する下地層と配向層とキャップ層からなる構造を一例として適用できる。
下地層を設ける場合は、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。
下地層として拡散防止層を設ける場合、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３、「アルミナ」とも呼ぶ）、あるいは、ＧＺＯ（Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７）等から構成される単層構造あるいは複層構造の層が望ましく、厚さは例えば１０〜４００ｎｍである。
下地層としてベッド層を設ける場合、ベッド層は、耐熱性が高く、界面反応性を低減し、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（Ｙ２Ｏ３）などの希土類酸化物であり、より具体的には、Ｅｒ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３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を採用できる。ベッド層の厚さは例えば１０〜１００ｎｍである。また、拡散防止層と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よい。
下地層を設ける場合は、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。
下地層として拡散防止層を設ける場合、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３、「アルミナ」とも呼ぶ）、あるいは、ＧＺＯ（Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７）等から構成される単層構造あるいは複層構造の層が望ましく、厚さは例えば１０〜４００ｎｍである。
下地層としてベッド層を設ける場合、ベッド層は、耐熱性が高く、界面反応性を低減し、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（Ｙ２Ｏ３）などの希土類酸化物であり、より具体的には、Ｅｒ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３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を採用できる。ベッド層の厚さは例えば１０〜１００ｎｍである。また、拡散防止層と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よい。
配向層は、その上に形成する酸化物超電導薄膜６の結晶配向性を制御するバッファー層として機能し、酸化物超電導薄膜６と格子整合性の良い金属酸化物からなることが好ましい。配向層の好ましい材質として具体的には、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯ、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３（ＹＳＺ）、ＳｒＴｉＯ３、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等の金属酸化物を例示できる。配向層は、単層でも良いし、複層構造でも良い。
配向層は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザー蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法（以下、ＩＢＡＤ法と略記する。）等の物理的蒸着法；化学気相成長法（ＣＶＤ法）；有機金属塗布熱分解法（ＭＯＤ法）；溶射等、酸化物薄膜を形成する公知の方法で積層できる。これらの方法の中でも特に、ＩＢＡＤ法で形成された前記金属酸化物層は、結晶配向性が高く、酸化物超電導薄膜６やキャップ層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、蒸着時に、結晶の蒸着面に対して所定の角度でイオンビームを照射することにより、結晶軸を配向させる方法である。通常は、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、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯまたはＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３（ＹＳＺ）からなる配向層は、ＩＢＡＤ法における配向度を示す指標であるΔΦ（ＦＷＨＭ：半値全幅）の値を小さくできるため、特に好適である。
配向層は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザー蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法（以下、ＩＢＡＤ法と略記する。）等の物理的蒸着法；化学気相成長法（ＣＶＤ法）；有機金属塗布熱分解法（ＭＯＤ法）；溶射等、酸化物薄膜を形成する公知の方法で積層できる。これらの方法の中でも特に、ＩＢＡＤ法で形成された前記金属酸化物層は、結晶配向性が高く、酸化物超電導薄膜６やキャップ層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、蒸着時に、結晶の蒸着面に対して所定の角度でイオンビームを照射することにより、結晶軸を配向させる方法である。通常は、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、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯまたはＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３（ＹＳＺ）からなる配向層は、ＩＢＡＤ法における配向度を示す指標であるΔΦ（ＦＷＨＭ：半値全幅）の値を小さくできるため、特に好適である。
キャップ層は、前記中間層４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、前記中間層４よりも高い面内配向度が得られる可能性がある。
キャップ層の材質は、前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、ＣｅＯ２、ＬＭＯ（ＬａＭｎＯ３）、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３等が例示できる。キャップ層の材質がＣｅＯ２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。
キャップ層の材質は、前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、ＣｅＯ２、ＬＭＯ（ＬａＭｎＯ３）、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３等が例示できる。キャップ層の材質がＣｅＯ２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ＣｅＯ２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。キャップ層を成膜するために本実施形態では後に説明する構成の成膜装置Ａを用いて後述するＰＬＤ法により形成することができる。勿論、キャップ層をＰＬＤ法以外の成膜法で形成しても良い。
ＣｅＯ２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。
ＣｅＯ２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。
酸化物超電導薄膜６は通常知られている組成の酸化物超電導体を広く適用することができ、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ（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（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ）又はＧｄ１２３（ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ）を例示することができる。
酸化物超電導薄膜６は、本実施形態では後に説明する構成の成膜装置を用い、後述するＰＬＤ法により形成できる。酸化物超電導薄膜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。
酸化物超電導薄膜６は、本実施形態では後に説明する構成の成膜装置を用い、後述するＰＬＤ法により形成できる。酸化物超電導薄膜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。
酸化物超電導薄膜６の上面を覆うように形成されている安定化層７は、ＡｇあるいはＡｇ合金からなり、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。また、第１の安定化層７の上に第２の安定化層８が設けられていることが好ましい。第２の安定化層８は、良導電性の金属材料からなり、酸化物超電導薄膜６が超電導状態から常電導状態に転移した時に、第１の安定化層７とともに、電流を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、安価であることから銅からなることが好ましい。なお、酸化物超電導線材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、例えば、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。
本発明のターゲットを適用するレーザー蒸着装置は、レーザー光によってターゲットから叩き出され若しくは蒸発した構成粒子の噴流（プルーム）を基材上に向け、構成粒子の堆積による酸化物超電導薄膜を基材の上方に形成するレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）を実施する装置である。
レーザー蒸着装置の一例として、図２に示すように、ターゲット２０を減圧容器の内部に備え、減圧容器の内部に設けた基材２を供給リール４０から巻取リール４１にレーンを１つ構成して巻き取るシングルレーン方式のレーザー蒸着装置を挙げることができる。
図２では減圧容器は略しているが、減圧容器の外部に設けたレーザー光源からレーザー光Ｂをターゲット２０に照射できるようになっている。レーザー光Ｂがターゲット２０に照射されると、プルームＦ１が生成され、走行中の基材２上のキャップ層上に酸化物超電導薄膜６が形成される。
レーザー蒸着装置の一例として、図２に示すように、ターゲット２０を減圧容器の内部に備え、減圧容器の内部に設けた基材２を供給リール４０から巻取リール４１にレーンを１つ構成して巻き取るシングルレーン方式のレーザー蒸着装置を挙げることができる。
図２では減圧容器は略しているが、減圧容器の外部に設けたレーザー光源からレーザー光Ｂをターゲット２０に照射できるようになっている。レーザー光Ｂがターゲット２０に照射されると、プルームＦ１が生成され、走行中の基材２上のキャップ層上に酸化物超電導薄膜６が形成される。
以下、実験例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。
「実験例１」
原子比でＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３となるように、Ｙ２Ｏ３、ＢａＣＯ３、ＣｕＯの各種粉末を秤量した。
この原料を、湿式ボールミルに投入し、直径１０ｍｍのアルミナボールを用いて、ヘキサン中で２４時間混合した。
この混合物を、５０℃で乾燥した後、一軸成形により、金型に充填し、密度４２％の成型体を成型した。
次に、この成型体を、酸素雰囲気下、焼成炉で９００℃、１０時間加熱した。
次に、成型体を、酸素雰囲気下、焼成炉で９４０℃、１時間加熱し、焼結体ターゲットを得た。得られた焼結体ターゲットには異相がなく、その密度は、４４％であった。
原子比でＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３となるように、Ｙ２Ｏ３、ＢａＣＯ３、ＣｕＯの各種粉末を秤量した。
この原料を、湿式ボールミルに投入し、直径１０ｍｍのアルミナボールを用いて、ヘキサン中で２４時間混合した。
この混合物を、５０℃で乾燥した後、一軸成形により、金型に充填し、密度４２％の成型体を成型した。
次に、この成型体を、酸素雰囲気下、焼成炉で９００℃、１０時間加熱した。
次に、成型体を、酸素雰囲気下、焼成炉で９４０℃、１時間加熱し、焼結体ターゲットを得た。得られた焼結体ターゲットには異相がなく、その密度は、４４％であった。
次に、以下の通り、得られた焼結体ターゲットを用いて、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製した。
ハステロイＣ−２７６（米国ヘインズ社商品名）からなる幅１０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ、長さ２００ｍｍのテープ状の基材本体上に、アモルファスＡｌ２Ｏ３の拡散防止層（厚さ８０ｎｍ）と、アモルファスＹ２Ｏ３のベッド層（厚さ３０ｎｍ）と、イオンビームアシスト蒸着法によるＭｇＯの中間層（厚さ１０ｎｍ）と、ＰＬＤ法によるＣｅＯ２のキャップ層（厚さ３００ｎｍ）を成膜したテープ状の基材を用意した。
次いで、前記キャップ層上にＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ膜（膜厚２００ｎｍ）を成膜した。
レーザー光源として、エキシマレーザー（ＫｒＦ：２４８ｎｍ）を用いた。エネルギー密度３．０Ｊ／ｃｍ２（３００ｍＪ）、Ｔ−Ｓ（ターゲット基材間距離）：７ｃｍ、テープ基材の移動時の線速２０ｍ／ｈ、パルスレーザーの繰り返し周波数２００Ｈｚ、処理容器の酸素分圧ＰＯ２＝８０ｍＴｏｒｒ、熱板によるテープ状基材本体の加熱温度９７０℃の条件で行った。成膜装置としては、１つの供給リール装置から他の１つの巻取リール装置までシングルレーンを構成するように基材本体を搬送しつつ成膜する装置を用いた。
次いで、酸素雰囲気中で４００℃に２時間加熱し、ＹＢＣＯ超電導薄膜を構成するＲＥ系酸化物超電導体の結晶に酸素ドーピングを行ない、Ａｇの保護層（膜厚１０μｍ）とＣｕの安定化層（膜厚３０μｍ）を形成して、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は４．２ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表１に示す。
ハステロイＣ−２７６（米国ヘインズ社商品名）からなる幅１０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ、長さ２００ｍｍのテープ状の基材本体上に、アモルファスＡｌ２Ｏ３の拡散防止層（厚さ８０ｎｍ）と、アモルファスＹ２Ｏ３のベッド層（厚さ３０ｎｍ）と、イオンビームアシスト蒸着法によるＭｇＯの中間層（厚さ１０ｎｍ）と、ＰＬＤ法によるＣｅＯ２のキャップ層（厚さ３００ｎｍ）を成膜したテープ状の基材を用意した。
次いで、前記キャップ層上にＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ膜（膜厚２００ｎｍ）を成膜した。
レーザー光源として、エキシマレーザー（ＫｒＦ：２４８ｎｍ）を用いた。エネルギー密度３．０Ｊ／ｃｍ２（３００ｍＪ）、Ｔ−Ｓ（ターゲット基材間距離）：７ｃｍ、テープ基材の移動時の線速２０ｍ／ｈ、パルスレーザーの繰り返し周波数２００Ｈｚ、処理容器の酸素分圧ＰＯ２＝８０ｍＴｏｒｒ、熱板によるテープ状基材本体の加熱温度９７０℃の条件で行った。成膜装置としては、１つの供給リール装置から他の１つの巻取リール装置までシングルレーンを構成するように基材本体を搬送しつつ成膜する装置を用いた。
次いで、酸素雰囲気中で４００℃に２時間加熱し、ＹＢＣＯ超電導薄膜を構成するＲＥ系酸化物超電導体の結晶に酸素ドーピングを行ない、Ａｇの保護層（膜厚１０μｍ）とＣｕの安定化層（膜厚３０μｍ）を形成して、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は４．２ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表１に示す。
「実験例２」
密度５１％の成型体を成型した以外は、実験例１と同様にして、異相がなく、密度５９％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は４．０ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表１に示す。
密度５１％の成型体を成型した以外は、実験例１と同様にして、異相がなく、密度５９％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は４．０ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表１に示す。
「実験例３」
密度６３％の成型体を成型した以外は、実験例１と同様にして、異相がなく、密度６９％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は３．９ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表１に示す。
密度６３％の成型体を成型した以外は、実験例１と同様にして、異相がなく、密度６９％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は３．９ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表１に示す。
「実験例４」
密度７０％の成型体を成型した以外は、実験例１と同様にして、異相がなく、密度７６％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は４．０ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表１に示す。
密度７０％の成型体を成型した以外は、実験例１と同様にして、異相がなく、密度７６％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は４．０ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表１に示す。
「実験例５」
密度８１％の成型体を成型した以外は、実験例１と同様にして、異相がなく、密度８７％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は４．１ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表１に示す。
密度８１％の成型体を成型した以外は、実験例１と同様にして、異相がなく、密度８７％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は４．１ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表１に示す。
「実験例６」
実験例１と同様にして、密度３０％の成型体を成型しようとしたが、原料粉末が固まらず、成型体を成型することができなかった。結果を表１に示す。
実験例１と同様にして、密度３０％の成型体を成型しようとしたが、原料粉末が固まらず、成型体を成型することができなかった。結果を表１に示す。
「実験例７」
実験例１と同様にして、密度９０％の成型体を成型し、その成型体を加熱したところ、成型体に割れが生じてしまった。結果を表１に示す。
実験例１と同様にして、密度９０％の成型体を成型し、その成型体を加熱したところ、成型体に割れが生じてしまった。結果を表１に示す。
「実験例８」
原子比でＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３となるように、Ｙ２Ｏ３、ＢａＣＯ３、ＣｕＯの各種粉末を秤量した。
この原料を、湿式ボールミルに投入し、直径１０ｍｍのアルミナボールを用いて、ヘキサン中で４８時間混合した。
この混合物を、５０℃で乾燥した後、酸素雰囲気下、焼成炉で９２０℃、４８時間仮焼成し、仮焼成物を得た。
次に、仮焼成物を粉砕し、その粉砕物を湿式ボールミルに投入し、直径１０ｍｍのアルミナボールを用いて、ヘキサン中で４８時間混合した。
この混合物を、５０℃で乾燥した後、酸素雰囲気下、焼成炉で９２０℃、４８時間仮焼成し、仮焼成物を得た。
次に、仮焼成物を粉砕し、その粉砕物を湿式ボールミルに投入し、直径１０ｍｍのアルミナボールを用いて、ヘキサン中で４８時間混合した。
この仮焼成物を、５０℃で乾燥した後、一軸成形により、金型に充填し、密度４１％の成型体を成型した。
次に、この成型体を、酸素雰囲気下、焼成炉で９４０℃、４８時間加熱し、焼結体ターゲットを得た。得られた焼結体ターゲットには異相がなく、その密度は、４７％であった。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は３．２ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表２に示す。
原子比でＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３となるように、Ｙ２Ｏ３、ＢａＣＯ３、ＣｕＯの各種粉末を秤量した。
この原料を、湿式ボールミルに投入し、直径１０ｍｍのアルミナボールを用いて、ヘキサン中で４８時間混合した。
この混合物を、５０℃で乾燥した後、酸素雰囲気下、焼成炉で９２０℃、４８時間仮焼成し、仮焼成物を得た。
次に、仮焼成物を粉砕し、その粉砕物を湿式ボールミルに投入し、直径１０ｍｍのアルミナボールを用いて、ヘキサン中で４８時間混合した。
この混合物を、５０℃で乾燥した後、酸素雰囲気下、焼成炉で９２０℃、４８時間仮焼成し、仮焼成物を得た。
次に、仮焼成物を粉砕し、その粉砕物を湿式ボールミルに投入し、直径１０ｍｍのアルミナボールを用いて、ヘキサン中で４８時間混合した。
この仮焼成物を、５０℃で乾燥した後、一軸成形により、金型に充填し、密度４１％の成型体を成型した。
次に、この成型体を、酸素雰囲気下、焼成炉で９４０℃、４８時間加熱し、焼結体ターゲットを得た。得られた焼結体ターゲットには異相がなく、その密度は、４７％であった。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は３．２ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表２に示す。
「実験例９」
密度５３％の成型体を成型した以外は、実験例８と同様にして、異相がなく、密度５９％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は３．３ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表２に示す。
密度５３％の成型体を成型した以外は、実験例８と同様にして、異相がなく、密度５９％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は３．３ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表２に示す。
「実験例１０」
密度６４％の成型体を成型した以外は、実験例８と同様にして、異相がなく、密度６７％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は３．２ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表２に示す。
密度６４％の成型体を成型した以外は、実験例８と同様にして、異相がなく、密度６７％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は３．２ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表２に示す。
「実験例１１」
密度７０％の成型体を成型した以外は、実験例８と同様にして、異相がなく、密度７６％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は３．２ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表２に示す。
密度７０％の成型体を成型した以外は、実験例８と同様にして、異相がなく、密度７６％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は３．２ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表２に示す。
「実験例１２」
密度８１％の成型体を成型した以外は、実験例８と同様にして、異相がなく、密度８７％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は３．３ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表２に示す。
密度８１％の成型体を成型した以外は、実験例８と同様にして、異相がなく、密度８７％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は３．３ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表２に示す。
「実験例１３」
実験例８と同様にして、密度３０％の成型体を成型しようとしたが、原料粉末が固まらず、成型体を成型することができなかった。結果を表２に示す。
実験例８と同様にして、密度３０％の成型体を成型しようとしたが、原料粉末が固まらず、成型体を成型することができなかった。結果を表２に示す。
「実験例１４」
実験例８と同様にして、密度９０％の成型体を成型し、その成型体を加熱したところ、成型体に割れが生じてしまった。結果を表２に示す。
実験例８と同様にして、密度９０％の成型体を成型し、その成型体を加熱したところ、成型体に割れが生じてしまった。結果を表２に示す。
「実験例１５」
原子比でＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３となるように、Ｙ２Ｏ３、ＢａＣＯ３、ＣｕＯの各種粉末を秤量した。
この原料を、湿式ボールミルに投入し、直径１０ｍｍのアルミナボールを用いて、ヘキサン中で４８時間混合した。
この混合物を、５０℃で乾燥した後、一軸成形により、金型に充填し、密度４０％の成型体を成型した。
次に、この成型体を、酸素雰囲気下、焼成炉で９４０℃、４８時間加熱し、焼結体ターゲットを得た。得られた焼結体ターゲットの密度は、４６％であり、異相が４％存在した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は０．５ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表３に示す。
原子比でＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３となるように、Ｙ２Ｏ３、ＢａＣＯ３、ＣｕＯの各種粉末を秤量した。
この原料を、湿式ボールミルに投入し、直径１０ｍｍのアルミナボールを用いて、ヘキサン中で４８時間混合した。
この混合物を、５０℃で乾燥した後、一軸成形により、金型に充填し、密度４０％の成型体を成型した。
次に、この成型体を、酸素雰囲気下、焼成炉で９４０℃、４８時間加熱し、焼結体ターゲットを得た。得られた焼結体ターゲットの密度は、４６％であり、異相が４％存在した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は０．５ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表３に示す。
「実験例１６」
実験例１５と同様にして、密度５１％の成型体を成型した場合、異相が２％存在し、密度５９％の焼結体ターゲットを得た。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は０．９ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表３に示す。
実験例１５と同様にして、密度５１％の成型体を成型した場合、異相が２％存在し、密度５９％の焼結体ターゲットを得た。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は０．９ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表３に示す。
「実験例１７」
実験例１５と同様にして、密度６４％の成型体を成型した場合、異相が３％存在し、密度６９％の焼結体ターゲットを得た。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は１．２ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表３に示す。
実験例１５と同様にして、密度６４％の成型体を成型した場合、異相が３％存在し、密度６９％の焼結体ターゲットを得た。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は１．２ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表３に示す。
「実験例１８」
実験例１５と同様にして、密度３０％の成型体を成型しようとしたが、原料粉末が固まらず、成型体を成型することができなかった。結果を表３に示す。
実験例１５と同様にして、密度３０％の成型体を成型しようとしたが、原料粉末が固まらず、成型体を成型することができなかった。結果を表３に示す。
「実験例１９」
実験例１５と同様にして、密度７２％の成型体を成型し、その成型体を加熱したところ、異相が２％存在し、成型体に割れが生じてしまった。結果を表３に示す。
実験例１５と同様にして、密度７２％の成型体を成型し、その成型体を加熱したところ、異相が２％存在し、成型体に割れが生じてしまった。結果を表３に示す。
「実験例２０」
実験例１５と同様にして、密度８２％の成型体を成型し、その成型体を加熱したところ、異相が２％存在し、成型体に割れが生じてしまった。結果を表３に示す。
実験例１５と同様にして、密度８２％の成型体を成型し、その成型体を加熱したところ、異相が２％存在し、成型体に割れが生じてしまった。結果を表３に示す。
「実験例２１」
実験例１５と同様にして、密度９０％の成型体を成型し、その成型体を加熱したところ、異相が３％存在し、成型体に割れが生じてしまった。結果を表３に示す。
実験例１５と同様にして、密度９０％の成型体を成型し、その成型体を加熱したところ、異相が３％存在し、成型体に割れが生じてしまった。結果を表３に示す。
「実験例２２」
原子比でＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３となるように、Ｙ２Ｏ３、ＢａＣＯ３、ＣｕＯの各種粉末を秤量した。
この原料を、湿式ボールミルに投入し、直径１０ｍｍのアルミナボールを用いて、ヘキサン中で４８時間混合した。
この混合物を、一軸成形により、金型に充填し、密度７０％の成型体を成型した。
次に、この成型体を、酸素雰囲気下、焼成炉で８００〜９４０℃まで２０分間かけて昇温しながら加熱した。
次に、成型体を、酸素雰囲気下、焼成炉で９４０℃、１時間加熱し、焼結体ターゲットを得た。得られた焼結体ターゲットには異相がなく、その密度は、７６％であった。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は３．９ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表４に示す。
原子比でＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３となるように、Ｙ２Ｏ３、ＢａＣＯ３、ＣｕＯの各種粉末を秤量した。
この原料を、湿式ボールミルに投入し、直径１０ｍｍのアルミナボールを用いて、ヘキサン中で４８時間混合した。
この混合物を、一軸成形により、金型に充填し、密度７０％の成型体を成型した。
次に、この成型体を、酸素雰囲気下、焼成炉で８００〜９４０℃まで２０分間かけて昇温しながら加熱した。
次に、成型体を、酸素雰囲気下、焼成炉で９４０℃、１時間加熱し、焼結体ターゲットを得た。得られた焼結体ターゲットには異相がなく、その密度は、７６％であった。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は３．９ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表４に示す。
「実験例２３」
密度７１％の成型体を成型し、この成型体を、酸素雰囲気下、焼成炉で８００〜９４０℃まで３０分間かけて昇温しながら加熱した以外は、実験例２２と同様にして、異相がなく、密度７５％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は４．０ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表４に示す。
密度７１％の成型体を成型し、この成型体を、酸素雰囲気下、焼成炉で８００〜９４０℃まで３０分間かけて昇温しながら加熱した以外は、実験例２２と同様にして、異相がなく、密度７５％の焼結体ターゲットを作製した。
得られた焼結体ターゲットを用いて、実験例１と同様にして、超電導線材用のテープ状の基材上に、ＹＢＣＯ超電導薄膜を作製し、その後、酸素ドーピングを行ない、ＲＥ系酸化物超電導体を得た。
そのＲＥ系酸化物超電導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を７７Ｋ中において測定したところ、臨界電流密度（Ｊｃ）は４．０ＭＡ／ｃｍ２であった。結果を表４に示す。
「実験例２４」
密度７０％の成型体を成型し、この成型体を、酸素雰囲気下、焼成炉で８００〜９４０℃まで１０分間かけて昇温しながら加熱したところ、成型体に割れが生じてしまった。結果を表４に示す。
密度７０％の成型体を成型し、この成型体を、酸素雰囲気下、焼成炉で８００〜９４０℃まで１０分間かけて昇温しながら加熱したところ、成型体に割れが生じてしまった。結果を表４に示す。
上記の試験例の比較から、本発明の超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法により、原料を成型する際の成型体の密度を４０％〜８１％とし、高温で焼成する前に、低温で焼成することで、成形前に仮焼成を行わなくとも、優れた臨界電流密度を示す酸化物超電導薄膜を形成できる良質の焼結体ターゲットを得ることができた。
Claims (4)
- 一般式ＲＥ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙで表されるＲＥ系酸化物超電導焼結体を含む超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法であって、
ＲＥ化合物、Ｂａ化合物およびＣｕ化合物を含む混合物を、密度が４０〜８１％の成型体に成型する成型工程と、
前記成型体を、８００〜９００℃の温度範囲で加熱する第一の加熱工程と、
前記第一の加熱工程の後、前記成型体を９００〜１２００℃の温度範囲で加熱する第二の加熱工程と、を備えたことを特徴とする超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法。 - 前記第一の加熱工程における前記成型体の加熱時間を１〜４８時間とし、前記第二の加熱工程における前記成型体の加熱時間を０．５〜２４時間とすることを特徴とする請求項１に記載の超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法。
- 請求項１または２に記載の超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法によって製造されたことを特徴とする超電導薄膜作製用ターゲット。
- 請求項３に記載の超電導薄膜作製用ターゲットを用いて、レーザー蒸着法により、基板の上方に酸化物超電導薄膜を形成する工程を備えたことを特徴とする酸化物超電導導体の製造方法。
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- 2011-12-28 JP JP2011288365A patent/JP2013136816A/ja active Pending
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