JP2919956B2 - Superconducting member manufacturing method - Google Patents

Superconducting member manufacturing method

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JP2919956B2 JP2335666A JP33566690A JP2919956B2 JP 2919956 B2 JP2919956 B2 JP 2919956B2 JP 2335666 A JP2335666 A JP 2335666A JP 33566690 A JP33566690 A JP 33566690A JP 2919956 B2 JP2919956 B2 JP 2919956B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、酸化物超電導体を用いた超電導部材の製造
方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing a superconducting member using an oxide superconductor.

(従来の技術) 酸化物系の高温超電導体は、1986年に発見されて以来
その特性と向上に向けて様々な研究が行われている。特
に、臨界温度が液体窒素温度を超える、酸素欠損プロブ
スカイト構造を有するY−Ba−Cu−O系、Bi−Sr−Ca−
Cu−O系、Tl−Ba−Ca−Cu−O系等の酸化物超電導体
は、超電導配線、超電導線材、超電導デバイス等へ応用
するための研究が盛んに行われている。
(Prior Art) Since the oxide-based high-temperature superconductor was discovered in 1986, various studies have been carried out to improve its properties and properties. In particular, the critical temperature exceeds the temperature of liquid nitrogen, the Y-Ba-Cu-O system having an oxygen-deficient provskite structure, Bi-Sr-Ca-
BACKGROUND ART Oxide superconductors such as Cu-O-based and Tl-Ba-Ca-Cu-O-based have been actively studied for application to superconducting wiring, superconducting wires, superconducting devices, and the like.

上記したような酸化物超電導体の応用を考えた場合、
薄膜化することが必要であり、現状としてはスパッタ法
やCVD法等を適用し、SrTlO3やMgO等の単結晶基板を用い
ることによって、比較的良好な結晶性を有する酸化物超
電導体薄膜が得られており、臨界電流密度も106A/cm2
超えるようになってきている。
Considering the application of the oxide superconductor as described above,
It is necessary to reduce the thickness of the oxide superconductor thin film, which has relatively good crystallinity by applying a sputtering method, a CVD method, etc., and using a single crystal substrate such as SrTlO 3 or MgO. As a result, the critical current density is also exceeding 10 6 A / cm 2 .

ところで、実際に酸化物超電導体を線材や配線材とし
て応用するためには、曲げ加工を可能にすることが重要
である。そこで、金属テープ上に直接酸化物超電導体層
をスパッタ法や蒸着法等によって形成することが試みら
れている。
By the way, in order to actually apply the oxide superconductor as a wire or a wiring material, it is important to enable bending. Therefore, it has been attempted to form an oxide superconductor layer directly on a metal tape by a sputtering method, a vapor deposition method, or the like.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述したような金属テープ上に直接酸
化物超電導体層を形成する方法では、実用上十分な臨界
電流密度等の超電導特性を得るには至っていないという
問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the method of forming an oxide superconductor layer directly on a metal tape as described above does not provide practically sufficient superconducting characteristics such as critical current density. There is.

ここで、酸化物超電導体の臨界電流密度を向上させる
ためには、超電導体を構成している結晶の乱れや欠陥を
意図的に制御して良好な電流経路を確保し、さらに本質
的の磁束のピンニングセンターを分散させる必要があ
る。しかし、上述した方法では、得られる酸化物超電導
体結晶の配向性が低くなり、臨界電流密度の低下を招い
ている。
Here, in order to improve the critical current density of the oxide superconductor, a good current path is secured by intentionally controlling the disorder and defects of the crystals constituting the superconductor, and furthermore, the essential magnetic flux It is necessary to disperse the pinning centers. However, in the above-described method, the orientation of the obtained oxide superconductor crystal is reduced, and the critical current density is reduced.

上記酸化物超電導体結晶の配向性を低下させる要因の
一つとしては、以下に示すような金属テープ側の問題が
考えられる。
As one of the factors that lower the orientation of the oxide superconductor crystal, the following problems on the metal tape side can be considered.

すなわち、金属テープ上に酸化物超電導体膜をスパッ
タ法や蒸着法等によって形成する際には、金属テープの
温度を高温に保つ必要があるために、金属テープの構成
材料が再結晶化し、その結晶粒の影響によって酸化物超
電導体結晶の配向性が乱される。よって、電流経路が分
断され、臨界電流密度の低下を招いてしまう。
That is, when an oxide superconductor film is formed on a metal tape by a sputtering method, a vapor deposition method, or the like, it is necessary to maintain the temperature of the metal tape at a high temperature. The orientation of the oxide superconductor crystal is disturbed by the influence of the crystal grains. Therefore, the current path is cut off, and the critical current density is reduced.

本発明は、このような従来技術の課題に対処するため
になされたもので、金属テープ等の導電性基体上に酸化
物超電導体層を形成した際の結晶の乱れや配向性の劣化
を抑制し、良好な特性を保った酸化物超電導体結晶を成
長させることによって、臨界温度や臨界電流密度等の超
電導特性を向上させることを可能とした超電導部材の製
造方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made to address such problems of the prior art, and suppresses crystal disorder and orientation deterioration when an oxide superconductor layer is formed on a conductive substrate such as a metal tape. Further, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a superconducting member capable of improving superconducting characteristics such as a critical temperature and a critical current density by growing an oxide superconducting crystal having good characteristics. .

[発明の構成] (課題を解決するための手段) すなわち、本発明の超電導部材の製造方法は、導電性
基体上に超電導物質層を形成してなる超電導部材を製造
するにあたり、前記導電性基体に対して前記超電導物質
層の形成温度以上の温度で熱処理を施し、該導電性基体
を再結晶化させる工程と、この再結晶化させた導電性基
体の超電導物質層形成面に、前記基体と同種または異種
の導電性物質層を形成する工程と、この導電物質層上に
前記超電導物質層を形成する工程とを有することを特徴
としている。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) That is, in the method for manufacturing a superconducting member of the present invention, when manufacturing a superconducting member having a superconducting material layer formed on a conductive substrate, Performing a heat treatment at a temperature equal to or higher than the formation temperature of the superconducting material layer to recrystallize the conductive substrate, and forming the substrate on the superconducting material layer forming surface of the recrystallized conductive substrate. The method is characterized by comprising a step of forming a conductive material layer of the same kind or a different kind, and a step of forming the superconducting material layer on the conductive material layer.

本発明において用いる導電性基体の素材としては、A
g、Au、Cu、Al、W、Mo、Fe、SUS材等の各種金属材料用
いることが可能であり、またその形状としては、テープ
状等と長尺形状に限らず、基板状、部品形状等の各種の
形状を適用することが可能である。
As the material of the conductive substrate used in the present invention, A
Various metal materials such as g, Au, Cu, Al, W, Mo, Fe, and SUS materials can be used, and the shape thereof is not limited to a tape shape or a long shape, but may be a board shape, a component shape, or the like. It is possible to apply various shapes such as.

また、本発明に使用される超電導物質としては、希土
類元素含有のペロブスカイト型の酸化物超電導体、Bi−
Sr−Ca−Cu−O系酸化物超電導体、Tl−Ba−Ca−Cu−O
系酸化物超電導等、各種の酸化物超電導体を適用するこ
とが可能である。
Further, as the superconducting material used in the present invention, a perovskite-type oxide superconductor containing a rare earth element, Bi-
Sr-Ca-Cu-O-based oxide superconductor, Tl-Ba-Ca-Cu-O
Various oxide superconductors such as a system oxide superconductor can be used.

上記希土類元素を含有しペロブスカイト型構造を有す
る酸化物超電導体は、超電導状態を実現できるものであ
ればよく、例えばREM2 Cu3 O7-y系(REはY、La、Sc、N
d、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Yb、Lu等の希土類元素か
ら選ばれた少なくとも1種の元素を、MはBa、Sr、Caか
ら選ばれた少なくとも1種の元素を、yは酸素欠損を表
し通常1以下の数、Cuの一部はTi、V、Cr、Mn、Fe、C
o、Ni、Zn等で置換可能)の酸化物等が例示される。
The oxide superconductor containing a rare earth element and having a perovskite structure may be any as long as it can realize a superconducting state. For example, REM 2 Cu 3 O 7-y (RE is Y, La, Sc, N
d, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Yb, at least one element selected from rare earth elements such as Lu, M is at least one element selected from Ba, Sr, Ca, y represents an oxygen deficiency and is usually a number of 1 or less, and part of Cu is Ti, V, Cr, Mn, Fe, C
o, Ni, Zn, etc.).

また、Bi−Sr−Ca−Co−O系の酸化物超電導体は、 化学式:Bi2 (Sr,Ca)3 Cu2 Ox Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 Ox Bi2 Sr2 Ca3 Cu4 Ox (式中、Biの一部はPb等で置換可能。) 等で表されるものであり、また同様に構造を有するTl
−Ba−Ca−Cu−O系酸化物超電導体は、 化学式:Tl2 (Ba,Ca)3 Cu2 Ox Tl2 Ba2 Ca2 Cu3 Ox Tl2 Ba2 Ca3 Cu4 Ox Tl2 Ba2 Ca4 Cu5 Ox 等で表されるものである。
The Bi-Sr-Ca-Co-O-based oxide superconductor has the chemical formula: Bi 2 (Sr, Ca) 3 Cu 2 Ox Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 Ox Bi 2 Sr 2 Ca 3 Cu 4 Ox (In the formula, a part of Bi can be substituted with Pb or the like.)
—Ba—Ca—Cu—O-based oxide superconductor has the chemical formula: Tl 2 (Ba, Ca) 3 Cu 2 Ox Tl 2 Ba 2 Ca 2 Cu 3 Ox Tl 2 Ba 2 Ca 3 Cu 4 Ox Tl 2 Ba 2 It is represented by Ca 4 Cu 5 Ox or the like.

本発明の超電導部材の製造方法においては、上述した
ような導電性基体に対して、まず酸化物超電導体層の形
成温度以上の温度、例えば大気雰囲気、窒素雰囲気、酸
素雰囲気等の使用する導電性基体に応じた雰囲気中で40
0℃〜1000℃程度の温度にて、1時間から10時間程度の
熱処理を施すことによって、導電性基体を予め再結晶化
させる。
In the method for manufacturing a superconducting member according to the present invention, the conductive substrate is first subjected to a temperature higher than the temperature at which the oxide superconductor layer is formed, for example, an air atmosphere, a nitrogen atmosphere, an oxygen atmosphere, or the like. 40 in an atmosphere suitable for the substrate
The conductive substrate is recrystallized in advance by performing a heat treatment at a temperature of about 0 ° C. to about 1000 ° C. for about 1 hour to about 10 hours.

上記熱処理によって、導電性基体は酸化物超電導体層
の形成温度に対して安定となり、酸化物超電導体層の形
成時に酸化物超電導体の結晶を乱したり、配向性を劣化
させることが抑制され、良好の特性を保った酸化物超電
導体結晶を成長させることが可能となる。
By the heat treatment, the conductive substrate becomes stable with respect to the temperature at which the oxide superconductor layer is formed, and is prevented from disturbing the crystal of the oxide superconductor or deteriorating the orientation during the formation of the oxide superconductor layer. It is possible to grow an oxide superconductor crystal with good characteristics.

次に、本発明においては、上記再結晶化させた導電性
基体の酸化物超電導体層形成面に対して、導電性基体と
同種または異種の導電性物質層を形成する。
Next, in the present invention, a conductive material layer of the same type or different from the conductive substrate is formed on the surface of the recrystallized conductive substrate on which the oxide superconductor layer is formed.

ここで、再結晶化させた導電性基体表面には、結晶粒
界に起因する凹凸や結晶粒表面に直接形成される凹凸等
の比較的鋭利な凹凸や、全体的なうねり等が存在する。
酸化物超電導体結晶に悪影響を及ぼす凹凸は、比較的鋭
利のものであるため、本発明においては、これら鋭利な
凹凸が除かれる程度に導電性物質層を形成すればよく、
例えば厚さ0.2μm〜5μm程度で十分である。また、
使用する導電性物質は、基体と同種と材料でもよいし、
また異なる材料を用いることも可能である。
Here, on the surface of the recrystallized conductive substrate, there are relatively sharp irregularities such as irregularities caused by crystal grain boundaries and irregularities directly formed on the crystal grain surfaces, and overall undulations.
Since the irregularities that adversely affect the oxide superconductor crystal are relatively sharp, in the present invention, the conductive material layer may be formed to such an extent that these sharp irregularities are removed,
For example, a thickness of about 0.2 μm to 5 μm is sufficient. Also,
The conductive substance used may be the same kind and material as the base,
It is also possible to use different materials.

そして、本発明においては、上記したような表面を平
滑化した導電性基体上に厚さ100Å〜10μm程度の酸化
物超電導体層を、例えばスパッタ法、CVD法、イオンク
ラスタービーム蒸着法、分子線エピタキシー法等の各種
薄膜形成法によって形成することによって、結晶性な良
好の酸化物超電導体層が得られる。
In the present invention, an oxide superconductor layer having a thickness of about 100 to 10 μm is formed on a conductive substrate having a smoothed surface as described above, for example, a sputtering method, a CVD method, an ion cluster beam evaporation method, a molecular beam. By forming the thin film by various thin film forming methods such as an epitaxy method, an oxide superconductor layer having good crystallinity can be obtained.

例えばスパッタ法によって酸化物超電導体層を形成す
る場合のターゲットとしては、各酸化物超電導体の構成
元素を含む化合物を個々に用いてもよく、あるいは各構
成元素を含む単一ターゲットを用いてもよい。酸化物超
電導等の焼結体をターゲットとして用いる際には、得ら
れる膜と組成とターゲット組成が必ずしも一致しない場
合があるため、実験的に形成した膜の組成を分析し、不
足している元素をターゲットの中に多く含有させたり、
あるいは不足しやすい元素を含有するターゲットをさら
に設置して、独立して制御することが望ましい。
For example, as a target when forming an oxide superconductor layer by a sputtering method, a compound containing a constituent element of each oxide superconductor may be used individually, or a single target containing each constituent element may be used. Good. When a sintered body such as oxide superconductor is used as a target, the composition of the obtained film may not always match the target composition. In the target,
Alternatively, it is desirable to further install a target containing an element that is likely to be insufficient, and to independently control the target.

なお、スパッタ法によって酸化物超電導体層を形成す
る場合、必要に応じて真空槽内に酸素を導入しながら熱
処理を行ったり、真空層から取り出した後、酸素雰囲気
中で熱処理することにより、酸素欠損が少ない良質の酸
素物超電導体膜が得られ、よって転移温度の向上が図れ
る。
When the oxide superconductor layer is formed by a sputtering method, heat treatment may be performed while introducing oxygen into the vacuum chamber as necessary, or heat treatment may be performed in an oxygen atmosphere after removing from the vacuum layer. A high-quality oxygenated superconductor film with few defects can be obtained, and the transition temperature can be improved.

また、イオンクラスタービーム蒸着法は、各構構成元
素を含む原料を個々に加熱し蒸発させて付着させる方法
であり、各元素ごとに組成制御することが可能である。
また、通常の蒸着法と異なり、蒸発した原子がノズルか
ら飛び出した後、断熱膨張により急冷され凝縮してクラ
スターを形成し、さらにイオン化して加速されることか
ら、被着面でのマイグリレーション効果が他の方法に比
較して著しく大きく、配向した膜が比較滴低温で得られ
るという利点がある。
Further, the ion cluster beam evaporation method is a method in which a raw material containing each constituent element is individually heated, evaporated and adhered, and the composition can be controlled for each element.
Also, unlike normal evaporation methods, after the evaporated atoms fly out of the nozzle, they are rapidly cooled by adiabatic expansion and condensed to form clusters, which are further ionized and accelerated, resulting in a migration effect on the adherend surface. Is significantly larger than other methods, and has the advantage that an oriented film can be obtained at a comparatively low temperature.

ただし、酸化物の薄膜を形成する場合、酸化物の融点
は一般に高くそれ自身を蒸発させることは困難であるた
め、酸素雰囲気中で各元素を蒸発させ、反応させながら
成膜を行う。したがって酸素の供給方法が重要な要因と
なる。酸素の供給は、電子サイクロトロン共鳴(ECR)
によりイオン化して供給したり、高周波、マイクロ波、
光等により酸素のプラズマを形成して供給したり、ある
いは加熱して活性化状態の酸素を供給することが好まし
い。これらにより、単に酸素を被着面に吹き付けるより
も大きな効果ご得られる。また酸素だけではなく酸素を
無声放電によりオゾン化させることも効果的である。さ
らに酸素含む気体で、N2OやCO等は他原子との結合エネ
ルギーが弱く、分子状態からよりも高周波電力周波体に
よる放電によって容易に酸素ラジカルを形成することが
できる。
However, in the case of forming an oxide thin film, since the melting point of the oxide is generally high and it is difficult to evaporate itself, each element is evaporated and reacted in an oxygen atmosphere. Therefore, the method of supplying oxygen is an important factor. Oxygen supply is electron cyclotron resonance (ECR)
Supply, or high frequency, microwave,
It is preferable that oxygen plasma is formed and supplied by light or the like, or that oxygen in an activated state is supplied by heating. With these, a greater effect can be obtained than simply blowing oxygen on the adherend surface. It is also effective to ozonize not only oxygen but also oxygen by silent discharge. Further oxygen containing gas, N 2 O and CO or the like is weak binding energy with other atoms, it is possible to easily form the oxygen radicals by discharge by the high frequency power frequencies body than the molecular state.

(作用) 本発明の超電導部材の製造方法においては、導電性を
熱処理することにより基体の結晶化を予め促進し、さら
に導電性気体と同種または異種と導電性物質層を形成
し、基体表面の平滑性を向上させているため、この気体
上に形成される酸化物超電導体層は、導電基体自体の結
晶な欠陥や表面形態の悪さを反映することがなくなり、
常に酸化物超電導体結晶は一定方向への配向性を保つこ
とができる。また、基体表面が平滑になることで、酸化
物超電導体結晶の成長段階から良好な結晶成長を促し、
優れた結晶性を保ちつつ、また方面状態のよい酸化物超
電導体を形成することが可能となる。したがって、これ
らの点の改善により、臨界温度や臨界電流の向上が図れ
る。
(Function) In the method for manufacturing a superconducting member of the present invention, the crystallization of the base is promoted in advance by heat-treating the conductivity, and a conductive material layer of the same or different kind as the conductive gas is formed. Since the smoothness is improved, the oxide superconductor layer formed on this gas does not reflect the crystal defects or the poor surface morphology of the conductive base itself,
The oxide superconductor crystal can always maintain the orientation in a certain direction. Also, by smoothing the surface of the base, favorable crystal growth is promoted from the growth stage of the oxide superconductor crystal,
It is possible to form an oxide superconductor having excellent crystallinity and good orientation. Therefore, by improving these points, the critical temperature and the critical current can be improved.

(実施例) 次に、本発明の実施例について説明する。(Example) Next, an example of the present invention is described.

実施例1 導電性基体として、厚さ0.3mm、幅1mm、長さ60mmのAg
テープを用い、まずこのAgテープに大気雰囲気中にて70
0℃×8時間の熱処理を行った。
Example 1 Ag having a thickness of 0.3 mm, a width of 1 mm, and a length of 60 mm was used as a conductive substrate.
First, apply this Ag tape to the Ag tape in air atmosphere.
Heat treatment was performed at 0 ° C. × 8 hours.

次に、上記Agテープを成膜装置農の加熱機構を有する
基板ホルダにセットし、真空槽内を4×10g-6Torrに減
圧した後、Agテープを400℃に加熱しながらAgを蒸発さ
せ、第1図に示すように、Agテープ1上に厚さ1μmの
Ag層2を形成した。
Next, the Ag tape was set on a substrate holder having a heating mechanism of the film forming apparatus, the pressure in the vacuum chamber was reduced to 4 × 10 g -6 Torr, and then the Ag tape was evaporated to 400 ° C. while heating the Ag tape. As shown in FIG. 1, a 1 μm thick Ag tape 1
An Ag layer 2 was formed.

この後、真空槽内の圧力を4×10-6Torrで維持し、上
記Agテープを600℃に加熱し安定するまで1時間程度放
置した。そして、Y、Ba、Cuのクラスターをそれぞれ別
のイオンガンから蒸発させると共に、酸素を19SCCMで供
給しつつ高周波酸素プラズマをAgテープに直接照射する
ことによって、上記Ag層上に厚さ2000ÅのY−Ba−Cu−
O系酸化物超電導体膜2を形成した。なお、各蒸発源の
個々の条件は以下の通りである。
Thereafter, the pressure in the vacuum chamber was maintained at 4 × 10 −6 Torr, and the Ag tape was heated to 600 ° C. and allowed to stand for about 1 hour until it was stabilized. Then, the Y, Ba, and Cu clusters were evaporated from different ion guns, and high-frequency oxygen plasma was directly irradiated on the Ag tape while supplying oxygen at 19 SCCM, whereby a Y-layer having a thickness of 2000 mm was formed on the Ag layer. Ba−Cu−
An O-based oxide superconductor film 2 was formed. The individual conditions of each evaporation source are as follows.

Y :蒸発速度=950Å/時間 加速電圧=0.2kV イオン化電流=0.5A Ba:蒸発速度=1160Å/時間 加速電圧=0.2kV イオン化電流=0.5A Cu:蒸発速度=540Å/時間 加速電圧=0.2kV イオン化電流=0.5A RFプラズマ条件 雰囲気圧=2×10-4Torr RF電力=50W 供給酸素量=19SCCM→40SCCM また、Agテープの冷却過程において、導入酸素量を40
SCCMとして真空槽内を6×10-3Torrに増圧し、段階的に
冷却を行って400℃にて1時間保持して、目的とする超
電導線材4を得た。
Y: Evaporation rate = 950Å / hour Acceleration voltage = 0.2kV Ionization current = 0.5A Ba: Evaporation rate = 1160Å / hour Acceleration voltage = 0.2kV Ionization current = 0.5A Cu: Evaporation rate = 540Å / hour Acceleration voltage = 0.2kV ionization Current = 0.5 A RF plasma condition Atmospheric pressure = 2 x 10 -4 Torr RF power = 50 W Oxygen supply = 19 SCCM → 40 SCCM Also, during the cooling process of the Ag tape, the amount of oxygen introduced was 40
The pressure in the vacuum chamber was increased to 6 × 10 −3 Torr as SCCM, cooled in a stepwise manner, and kept at 400 ° C. for 1 hour to obtain the desired superconducting wire 4.

このようにして得たY−Ba−Cu−O系酸化物超電導体
膜の転移温度および77K、OTにおける臨界電流密度を測
定したところ、Tc=90K、Jc=1.1×105A/cm2と良好な値
が得られた。
When the transition temperature and the critical current density at 77 K and OT of the Y-Ba-Cu-O-based oxide superconductor film thus obtained were measured, Tc = 90 K, Jc = 1.1 × 10 5 A / cm 2 Good values were obtained.

また、酸化物超電導体膜のX線回折を行ったところ、
配向性に優れたYBa2 Cu3 O7-X膜であることを確認し
た。さらに、SEMを用いて酸化物超電導体膜表面の形態
を観察したところ、Agの結晶粒による影響はほとんど生
じておらず、結晶成長の初期階段から良好な酸化物等電
導体前記結晶が成長していることが確認された。
When X-ray diffraction of the oxide superconductor film was performed,
It was confirmed that the film was a YBa 2 Cu 3 O 7-X film having excellent orientation. Further, when the morphology of the surface of the oxide superconductor film was observed using SEM, the influence of the Ag crystal grains hardly occurred, and the crystal of a good oxide conductor was grown from the initial step of crystal growth. It was confirmed that.

そして、ICPによる組成分析では、Y−Ba−Cu−O系
酸化物超電導体の理想組成である1:2:3に近い値が得ら
れた。
In the composition analysis by ICP, a value close to 1: 2: 3, which is the ideal composition of the Y-Ba-Cu-O-based oxide superconductor, was obtained.

このように、Agテープに対して予め熱処理と表面平滑
化のための導電物質形成とを行っておくことによって、
結晶および結晶と配向系に優れた酸化物超電導体膜が得
られる。
In this way, by performing heat treatment and forming a conductive material for surface smoothing on the Ag tape in advance,
An oxide superconductor film excellent in crystal and crystal and orientation system can be obtained.

また、イオンクラスタービーム蒸着法によれば、低い
基板温度で良好な酸化物超電導体膜を得ることができ
る。また、得られたY−Ba−Cu−O系酸化物超電導体膜
は、真空槽内あるいは炉による酸素雰囲気中での熱処理
により、さらに膜質、等電導特性共に改善することがで
きることを確認した。
According to the ion cluster beam evaporation method, a good oxide superconductor film can be obtained at a low substrate temperature. Further, it was confirmed that the obtained Y-Ba-Cu-O-based oxide superconductor film could be further improved in both film quality and isoconductivity by heat treatment in a vacuum chamber or in an oxygen atmosphere using a furnace.

なお、上記イオンクラスタービーム蒸着法によれば、
単元素毎に組成制御ができるために、Bi−Sr−Ca−Cu−
O系やTl−Ba−Ca−Cu−o系の酸化物超電導体膜におい
ても高い臨界温度をもつ膜が得られた。
According to the ion cluster beam evaporation method,
Because the composition can be controlled for each single element, Bi-Sr-Ca-Cu-
O- and Tl-Ba-Ca-Cu-o-based oxide superconductor films also had high critical temperatures.

実施例2 導電性基体として、厚さ0.3mm、幅1mm、長さ60mmのCu
テープを用い、このCuテープに対して実施例1と同一条
件で、熱処理とAg層と形成とを行った後、このCuテープ
のAg層上にイオンクラスタービーム蒸着法によって実施
例1と同一条件で、Y−Ba−Cu−O系酸化物超電導体膜
を成膜した。
Example 2 A 0.3 mm thick, 1 mm wide, 60 mm long Cu was used as a conductive substrate.
After performing heat treatment and forming an Ag layer on the Cu tape under the same conditions as in Example 1 using a tape, the same conditions as in Example 1 were obtained on the Ag layer of the Cu tape by ion cluster beam evaporation. Thus, a Y-Ba-Cu-O-based oxide superconductor film was formed.

このようにして得られたテープ上状超電導体は、臨界
温度=89K、臨界電流密度=1.0×105A/cm2(77K、OTに
おいて)というように、実施例1と同様に優れた超電導
特性を示した。
The superconducting tape-like superconductor obtained in this way has the same superconductivity as in Example 1, such as critical temperature = 89K, critical current density = 1.0 × 10 5 A / cm 2 (at 77K, OT). The characteristics were shown.

なお、上記線状基体としてFe、SUS、Au、Al、W、Mo
等のテープ材や線材を用いた場合においても、同様の効
果が得られた。
In addition, Fe, SUS, Au, Al, W, Mo
The same effect was obtained when a tape material or a wire material such as that described above was used.

実施例3 導電性基体として、厚さ0.3mm、幅1mm、長さ60mmのAg
テープを用い、このAgテープを実施例1と同様に基板ホ
ルダにセットした後、真空槽内を1×10-6Torrまで減圧
すると共にAgテープを600℃に加熱した状態で、Agのク
ラスターをイオンガンより蒸発させて、Agテープ上に厚
さ2000Å〜10000ÅのAg層を形成した。蒸発源の条件
は、以下の通りである。
Example 3 Ag having a thickness of 0.3 mm, a width of 1 mm, and a length of 60 mm was used as a conductive substrate.
After setting the Ag tape on the substrate holder in the same manner as in Example 1 using a tape, the pressure in the vacuum chamber was reduced to 1 × 10 −6 Torr, and the Ag tape was heated to 600 ° C. to form an Ag cluster. By evaporating from an ion gun, an Ag layer having a thickness of 2,000 to 10,000 was formed on the Ag tape. The conditions of the evaporation source are as follows.

Ag:蒸発速度=2000Å〜10000Å/時間 加速電圧=1kV イオン化電流=0.5A この後、Agテープ温度を600℃で保持した状態で、実
施例1と同一の条件にてY−Ba−Cu−O系酸化物超電導
体膜を形成した。
Ag: Evaporation rate = 2000 ° -10000 ° / hour Accelerating voltage = 1 kV Ionization current = 0.5 A Thereafter, with the Ag tape temperature maintained at 600 ° C., under the same conditions as in Example 1, Y—Ba—Cu—O A system oxide superconductor film was formed.

こうして得られたY−Ba−Cu−O系酸化物超電導体膜
は、臨界温度=90K、臨界電流密度=1.0×105A/cm2(77
K、OTにおいて)というように、実施例1、2と同様に
優れた超電導特性を示した。
The Y—Ba—Cu—O-based oxide superconductor film thus obtained has a critical temperature of 90 K and a critical current density of 1.0 × 10 5 A / cm 2 (77
(K, OT), as in Examples 1 and 2.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明の超電導部材の製造方法
によれば、超電導体膜形成中の結晶性の乱れを抑制する
ために、予め導電性基体に熱処理を施し、さらにその表
面を均一家するために導電性基体と同種または異種の導
電性物質を積層しているため、この導電性物質層上に形
成される酸化超電導体の結晶の配向性が高まり、超電導
特性を向上させえことが可能となる。そして、結晶粒界
の影響等による電流経路のとぎれが減少するため、実用
上十分な電流を流すことが可能な、実用的な超電導部材
を提供することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the method of manufacturing a superconducting member of the present invention, in order to suppress crystal disorder during formation of a superconductor film, a heat treatment is performed on the conductive substrate in advance, and Since the same or different conductive material is laminated on the conductive substrate to make the surface uniform, the crystal orientation of the oxidized superconductor formed on this conductive material layer is increased and the superconducting properties are improved. It becomes possible to do it. In addition, since breaks in the current path due to the influence of crystal grain boundaries and the like are reduced, it is possible to provide a practical superconducting member capable of flowing a practically sufficient current.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例で作製した超電導部材の構成
を模式的にしめす断面図である。 1……Agテープ、2……Ag層、3……酸化物超電導体
層、4……超電導部材。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a superconducting member manufactured in one embodiment of the present invention. 1 ... Ag tape, 2 ... Ag layer, 3 ... Oxide superconductor layer, 4 ... Superconducting member.

フロントページの続き (72)発明者 張庭 清 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 芳野 久士 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−239738(JP,A) 特開 平2−255505(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 14/06 Continuing from the front page (72) Inventor Kiyoshi Zhangiwa 1 Kosuka Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Pref. Toshiba Research Institute, Inc. (56) References JP-A-63-239738 (JP, A) JP-A-2-255505 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C23C14 / 06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】導電性基体上に超電導物質層を形成してな
る超電導部材を製造するにあたり、 前記導電性基体に対して前記超電導物質層の形成温度以
上の温度で熱処理を施し、該導電性基体を再結晶化させ
る工程と、 この再結晶させた導電性基体の超電導物質層形成面に、
前記基体と同種または異種の導電性物質層を形成する工
程と、 この導電性物質層上に前記超電導物質層を形成する工程
と を有することを特徴とする超電導部材の製造方法。
In producing a superconducting member having a superconducting material layer formed on a conductive substrate, a heat treatment is performed on the conductive substrate at a temperature equal to or higher than the temperature at which the superconducting material layer is formed. A step of recrystallizing the substrate; and a step of forming a superconducting material layer on the recrystallized conductive substrate,
A method for manufacturing a superconducting member, comprising: a step of forming a conductive material layer of the same type or a different kind from the substrate; and a step of forming the superconducting material layer on the conductive material layer.
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