JPH02253515A - セラミックス超電導線路およびその形成方法 - Google Patents
セラミックス超電導線路およびその形成方法Info
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- JPH02253515A JPH02253515A JP1072645A JP7264589A JPH02253515A JP H02253515 A JPH02253515 A JP H02253515A JP 1072645 A JP1072645 A JP 1072645A JP 7264589 A JP7264589 A JP 7264589A JP H02253515 A JPH02253515 A JP H02253515A
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-
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野コ
本発明は超電導線路およびその形成方法に係り、特に基
板上に形成したセラミックス系超電導物質の線路、およ
びその形成方法に関する。
板上に形成したセラミックス系超電導物質の線路、およ
びその形成方法に関する。
［従来の技術］
セラミックス系超電導物質を用いた線路あるいは線路の
形成方法については未だ確立されておらず、その多くは
従来の合金系あるいは金属間化合物系超電導物質に対し
て採用されてきた技術の延長線上にある。
形成方法については未だ確立されておらず、その多くは
従来の合金系あるいは金属間化合物系超電導物質に対し
て採用されてきた技術の延長線上にある。
これらの線路あるいはその形成方法は、線材化技術の応
用を基礎としており、たとえば以下に示すものが提案さ
れている。すなわち、（イ）アモルファスのテープある
いは線材を酸素雰囲気下で加熱処理する方法、（ロ）
Ｃｕ−Ｎ１合金等からなる金属管内に原料粉末を充填し
、その両端を引張って線材やテープ状に成形する方法、
（ハ）銅系合金管内にセラミックス粉末を充填し、熱処
理や圧延加工等を施して線材やテープ状に成形する方法
等である。
用を基礎としており、たとえば以下に示すものが提案さ
れている。すなわち、（イ）アモルファスのテープある
いは線材を酸素雰囲気下で加熱処理する方法、（ロ）
Ｃｕ−Ｎ１合金等からなる金属管内に原料粉末を充填し
、その両端を引張って線材やテープ状に成形する方法、
（ハ）銅系合金管内にセラミックス粉末を充填し、熱処
理や圧延加工等を施して線材やテープ状に成形する方法
等である。
しかしながら、上記（イ）の方法においては極めて急速
な冷却速度を必要とする難点を有しており、また上記（
ロ）の方法においては長尺の線材の製造が困難である上
、均一な特性の線材を得ることが難しい。さらに上記（
ハ）の方法においては加工工程が複雑で、かつ特性上も
問題がある。
な冷却速度を必要とする難点を有しており、また上記（
ロ）の方法においては長尺の線材の製造が困難である上
、均一な特性の線材を得ることが難しい。さらに上記（
ハ）の方法においては加工工程が複雑で、かつ特性上も
問題がある。
すなわち、セラミックス系超電導物質生成の熱処理は、
その特性向上の観点から最終線径近傍において施すこと
が望ましいが、銅系合金管で被覆されているために、成
形後あるいは結晶成長中に内部に酸素を供給することが
事実上不可能である。
その特性向上の観点から最終線径近傍において施すこと
が望ましいが、銅系合金管で被覆されているために、成
形後あるいは結晶成長中に内部に酸素を供給することが
事実上不可能である。
この点を改善する方法として、焼成温度で耐酸化性を有
し、かつセラミックスと反応し難い上、実質的に酸素透
過機能を有する銀糸の金属管を用いる方法も検討されて
いるが、この場合においてもセラミックス粉末の充填密
度向上に難点があり、焼成後に粒界が多数残存し、収縮
時にクラックが入り易い欠点がある。
し、かつセラミックスと反応し難い上、実質的に酸素透
過機能を有する銀糸の金属管を用いる方法も検討されて
いるが、この場合においてもセラミックス粉末の充填密
度向上に難点があり、焼成後に粒界が多数残存し、収縮
時にクラックが入り易い欠点がある。
一方、上記のように線材化工程を経ないで溶射等により
直接基板や円筒上に線路を形成する方法も検討されてい
る。
直接基板や円筒上に線路を形成する方法も検討されてい
る。
［発明が解決しようとする課ｆｆ１ｌ
しかしながら、以上述べたいずれの方法においてもセラ
ミックス系超電導物質の低次元電気伝導特性について格
別の処理は施されておらず、このため線路を形成する各
結晶はランダムな結晶配向を有する。このため単結晶体
と比較して低い臨界電流密度（以下Ｊｃと称する。）に
とどまり、その実用化を妨げる要因となっている。
ミックス系超電導物質の低次元電気伝導特性について格
別の処理は施されておらず、このため線路を形成する各
結晶はランダムな結晶配向を有する。このため単結晶体
と比較して低い臨界電流密度（以下Ｊｃと称する。）に
とどまり、その実用化を妨げる要因となっている。
さらに線材化後に線路を形成する場合には、線路形成時
に加わる応力によって生ずる歪が問題となる。たとえば
Ｎｂ３ Ｓｎ超電導物質では通常０．１〜０．３％歪で
Ｊｃの劣化を生ずるが、セラミックス超電導物質ではこ
れより遥かに低い歪値で劣化を生ずる。
に加わる応力によって生ずる歪が問題となる。たとえば
Ｎｂ３ Ｓｎ超電導物質では通常０．１〜０．３％歪で
Ｊｃの劣化を生ずるが、セラミックス超電導物質ではこ
れより遥かに低い歪値で劣化を生ずる。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、粉末材料を用いる際の種々の欠点を除去し、かつ高い
Ｊｃを有するセラミックス超電導線路およびその形成方
法を提供することをその目的とする。
、粉末材料を用いる際の種々の欠点を除去し、かつ高い
Ｊｃを有するセラミックス超電導線路およびその形成方
法を提供することをその目的とする。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するために、本発明に係るセラミックス
超電導線路は、基板上に、この基板との拡散反応により
生成させた非超電導物質を線間に配置して、セラミック
ス超電導物質の所定パターンを形成したものである。
超電導線路は、基板上に、この基板との拡散反応により
生成させた非超電導物質を線間に配置して、セラミック
ス超電導物質の所定パターンを形成したものである。
上記のセラミックス超電導物質のパターンは、基板上に
形成したセラミックス超電導物質よりなる薄膜を、所定
パターンを残して前記基板と拡散反応せしめて形成する
こともできる。
形成したセラミックス超電導物質よりなる薄膜を、所定
パターンを残して前記基板と拡散反応せしめて形成する
こともできる。
一方、本発明に係るセラミックス超電導線路の形成方法
は、 （イ）セラミックス超電導物質と反応性の高い物質から
なる基板上に、セラミックス超電導物質に対して安定な
物質を用いて所定のパターンを形成する工程と、 （ロ）前記パターンを含む基板表面にセラミックス超電
導物質の薄膜を形成する工程と、（ハ）次いで、熱処理
を施すことにより、前記基板上の超電導物質を非超電導
物質に変化せしめて超電導線路を形成する工程とからな
る。
は、 （イ）セラミックス超電導物質と反応性の高い物質から
なる基板上に、セラミックス超電導物質に対して安定な
物質を用いて所定のパターンを形成する工程と、 （ロ）前記パターンを含む基板表面にセラミックス超電
導物質の薄膜を形成する工程と、（ハ）次いで、熱処理
を施すことにより、前記基板上の超電導物質を非超電導
物質に変化せしめて超電導線路を形成する工程とからな
る。
この場合にセラミックス超電導線路の形成方法として、
（イ）セラミックス超電導物質と反応性の高い物質から
なる基板上に所定パターンの薄溝を形成する工程と、 （ロ）前記薄溝内にセラミックス超電導物質に対して安
定な物質を充填する工程と、 （ハ）前記パターンを含む基板表面にセラミックス超電
導物質の薄膜を形成する工程と、（ニ）次いで、熱処理
を施すことにより、前記基板上の超電導物質を非超電導
物質に変化せしめて超電導線路を形成する工程とからな
る方法を採用することもできる。
なる基板上に所定パターンの薄溝を形成する工程と、 （ロ）前記薄溝内にセラミックス超電導物質に対して安
定な物質を充填する工程と、 （ハ）前記パターンを含む基板表面にセラミックス超電
導物質の薄膜を形成する工程と、（ニ）次いで、熱処理
を施すことにより、前記基板上の超電導物質を非超電導
物質に変化せしめて超電導線路を形成する工程とからな
る方法を採用することもできる。
本発明におけるセラミックス超電導物質としては、特に
限定されることなく、Ｌａ系、Ｙ系、旧糸、ＴＩ系等に
適用することができる。
限定されることなく、Ｌａ系、Ｙ系、旧糸、ＴＩ系等に
適用することができる。
また超電導物質からなるパターンは、セラミックス超電
導物質に対して安定な物質上に形成されるが、この安定
な物質は基板上に堆積するか、あるいは基板上に形成さ
れた溝内に充填することにより所定のパターンを形成す
ることができる。このパターンは任意の形状、たとえば
円形、角形、馬蹄形等に形成することができる。
導物質に対して安定な物質上に形成されるが、この安定
な物質は基板上に堆積するか、あるいは基板上に形成さ
れた溝内に充填することにより所定のパターンを形成す
ることができる。このパターンは任意の形状、たとえば
円形、角形、馬蹄形等に形成することができる。
上記の安定な物質は、セラミックス超電導物質に対して
非反応性のあるいは反応し難い物質からなり、このよう
な物質としてＭｇＯ、５ｒＴｉ０３、ｚｒＯ２、希土類
酸化物、ｙｓｚあるいはＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０グリーン相
等を挙げるこができる。
非反応性のあるいは反応し難い物質からなり、このよう
な物質としてＭｇＯ、５ｒＴｉ０３、ｚｒＯ２、希土類
酸化物、ｙｓｚあるいはＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０グリーン相
等を挙げるこができる。
一方、基板はセラミックス超電導物質と反応性の高い物
質により形成され、超電導物質との拡散反応により非超
電導物質が形成され実質上絶縁物質として機能する。こ
のような反応性の高い物質として、ＡＩ％ Ｃｕｘ Ｆ
ｅ５Ｃｏ、Ｎ１％Ｚｎ等の金属やその酸化物あるいはＳ
ｌ、Ｇｅ、 Ｃ等の半導体を挙げることができ、その露
出幅はサブμｌから数μＩ程度が好適する。
質により形成され、超電導物質との拡散反応により非超
電導物質が形成され実質上絶縁物質として機能する。こ
のような反応性の高い物質として、ＡＩ％ Ｃｕｘ Ｆ
ｅ５Ｃｏ、Ｎ１％Ｚｎ等の金属やその酸化物あるいはＳ
ｌ、Ｇｅ、 Ｃ等の半導体を挙げることができ、その露
出幅はサブμｌから数μＩ程度が好適する。
［作用］
本発明においては、線材化工程を採用せずに基板上に直
接線路が形成されるため、歪による影響を受けることが
なく高いＪｃを得ることができ、またパターン間の非超
電導物質が拡散反応により形成されるため、任意の微細
なパターンを得ることができる。この場合、基板に平行
な面と基板を形成する結晶の特定面とを一致させること
により、基板上にＣ軸が配向した薄膜をエピタキシャル
成長あるいは強記向性をもって成長させることができ、
より高いＪｃ化が達成できる。
接線路が形成されるため、歪による影響を受けることが
なく高いＪｃを得ることができ、またパターン間の非超
電導物質が拡散反応により形成されるため、任意の微細
なパターンを得ることができる。この場合、基板に平行
な面と基板を形成する結晶の特定面とを一致させること
により、基板上にＣ軸が配向した薄膜をエピタキシャル
成長あるいは強記向性をもって成長させることができ、
より高いＪｃ化が達成できる。
また超電導物質と非超電導物質との界面がピンニングセ
ンターとなり磁束線をピンニングする。
ンターとなり磁束線をピンニングする。
これにより強磁界中においても磁束跳躍を生ぜず、臨界
磁界に至るまで安定した超電導状態とＪｃを保持するこ
とができる。
磁界に至るまで安定した超電導状態とＪｃを保持するこ
とができる。
［実施例コ
以下、本発明の一実施例について説明する。
第１図（ａ）に示すように、１０５ ＩＩｍ Ｘ １０
５ ｍ＋ｓのＳｌよりなる基板１上に幅２〜３μ１１深
さ２〜３μ■の満２をＡｒ雰囲気中でエツチングにより
形成した。この基板１の基板面１ａと５ｌ（１００）面
とは平行である。
５ ｍ＋ｓのＳｌよりなる基板１上に幅２〜３μ１１深
さ２〜３μ■の満２をＡｒ雰囲気中でエツチングにより
形成した。この基板１の基板面１ａと５ｌ（１００）面
とは平行である。
上記溝２の形成するパターン３は、第２図に示すように
馬蹄形であり、最大径は１０ｃｍ、リング本数は約８０
００本である。次いで上記基板１上にＭｇ０２ａをスパ
ッタリングにより溝２が埋まるまで成膜した。
馬蹄形であり、最大径は１０ｃｍ、リング本数は約８０
００本である。次いで上記基板１上にＭｇ０２ａをスパ
ッタリングにより溝２が埋まるまで成膜した。
この時のスパッタリング条件は、
装置・・・「ｒ二極スパッタ装置
ｒｒ ｐｏｗｅｒ−１００Ｗ
スパッタガス−Ａｒ （２０ｔｓ Ｔｏｒｒ ）である
。次いで第１図（ｂ）に示すように、基板１のＳｌと溝
２内のＭｇ０２ ａとが同一平面をなすように研磨し、
この面上にＹ系超電導物質４を同図（ｃ）に示すように
スパッタリングにより成膜した。装置はＭｇＯの場合と
同一の装置を用い、その条件を以下に示す。
。次いで第１図（ｂ）に示すように、基板１のＳｌと溝
２内のＭｇ０２ ａとが同一平面をなすように研磨し、
この面上にＹ系超電導物質４を同図（ｃ）に示すように
スパッタリングにより成膜した。装置はＭｇＯの場合と
同一の装置を用い、その条件を以下に示す。
ターゲット−ＹＢａ２ Ｃｕｌ ＯＸ
ｒｒｐｏｗｅｒ−＝１００ν
スパッタガス−Ａｒ＋０２ （Ａｒ１０２−１．２０
ｌ１ｌＴｏｒｒ）基板温度・・・８５０℃ その後９００＠ＣＸ１時間の熱処理を施して、基板上の
Ｓｌと接触する部分のＹ系超電導物質とを拡散反応させ
、同図（ｄ）に示すように非超電導物質５を生成させた
。
ｌ１ｌＴｏｒｒ）基板温度・・・８５０℃ その後９００＠ＣＸ１時間の熱処理を施して、基板上の
Ｓｌと接触する部分のＹ系超電導物質とを拡散反応させ
、同図（ｄ）に示すように非超電導物質５を生成させた
。
このようにして非超電導物質で絶縁された超電導物質よ
りなるパターン３に第２図に示すように端子部６を形成
し、液体窒素温度Ｊｃを測定した結果、ＩＴでｔｏｏｏ
ｏ＾／Ｃ−の値が得られた。
りなるパターン３に第２図に示すように端子部６を形成
し、液体窒素温度Ｊｃを測定した結果、ＩＴでｔｏｏｏ
ｏ＾／Ｃ−の値が得られた。
［発明の効果］
以上述べたように本発明のセラミックス超電導線路およ
びその形成方法によれば、ヒートショックの影響や粉末
を用いる際の充填率の低下、クラックの発生、配向性の
低下、粒界の影響等を防止することができるとともに、
歪によるＪｃの劣化を防ぐことができる。さらに界面の
ピンニング効果により、高いＪｃと臨界磁界特性を得る
ことができ、その製造方法も容易である。また基板面を
特定の結晶面と一致させた場合には、より特性の向上を
図ることが容易に可能となる。
びその形成方法によれば、ヒートショックの影響や粉末
を用いる際の充填率の低下、クラックの発生、配向性の
低下、粒界の影響等を防止することができるとともに、
歪によるＪｃの劣化を防ぐことができる。さらに界面の
ピンニング効果により、高いＪｃと臨界磁界特性を得る
ことができ、その製造方法も容易である。また基板面を
特定の結晶面と一致させた場合には、より特性の向上を
図ることが容易に可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のセラミックス超電導線路の製造工程の
一実施例を示す図であり、同図（ａ）は基板上に溝を形
成した状態、同図（ｂ）は溝内にＭｇＯを充填した状態
、同図（Ｃ）は基板上にＹ系超電導物質を成膜した状態
、同図（ｄ）は熱処理により非超電導物質を生成した状
態をそれぞれ示す断面図、第２図は第１図の方法により
製造されたセラミックス超電導線路の平面図である。 １・・・・・・・・・基板 ２・・・・・・・・・溝 ２ａ・・・・・・Ｍｇ０ ３・・・・・・・・・パターン ４・・・・・・・・・Ｙ系超電導物質 ５・・・・・・・・・非超電導物質
一実施例を示す図であり、同図（ａ）は基板上に溝を形
成した状態、同図（ｂ）は溝内にＭｇＯを充填した状態
、同図（Ｃ）は基板上にＹ系超電導物質を成膜した状態
、同図（ｄ）は熱処理により非超電導物質を生成した状
態をそれぞれ示す断面図、第２図は第１図の方法により
製造されたセラミックス超電導線路の平面図である。 １・・・・・・・・・基板 ２・・・・・・・・・溝 ２ａ・・・・・・Ｍｇ０ ３・・・・・・・・・パターン ４・・・・・・・・・Ｙ系超電導物質 ５・・・・・・・・・非超電導物質
Claims (6)
- （１）基板上に、この基板との拡散反応により生成させ
た非超電導物質を線間に配置して、セラミックス超電導
物質の所定パターンを形成したことを特徴とするセラミ
ックス超電導線路。 - （２）基板上に形成したセラミックス超電導物質よりな
る薄膜を、所定パターンを残して前記基板と拡散反応せ
しめたことを特徴とするセラミックス超電導線路。 - （３）（イ）セラミックス超電導物質と反応性の高い物
質からなる基板上に、セラミックス超電導物質に対して
安定な物質を用いて所定のパターンを形成する工程と、 （ロ）前記パターンを含む基板表面にセラミックス超電
導物質の薄膜を形成する工程と、 （ハ）次いで、熱処理を施すことにより、前記基板上の
超電導物質を非超電導物質に変化せしめて超電導線路を
形成する工程とからなることを特徴とするセラミックス
超電導線路の形成方法。 - （４）（イ）セラミックス超電導物質と反応性の高い物
質からなる基板上に所定パターンの薄溝を形成する工程
と、 （ロ）前記薄溝内にセラミックス超電導物質に対して安
定な物質を充填する工程と、 （ハ）前記パターンを含む基板表面にセラミックス超電
導物質の薄膜を形成する工程と、 （ニ）次いで、熱処理を施すことにより、前記基板上の
超電導物質を非超電導物質に変化せしめて超電導線路を
形成する工程とからなることを特徴とするセラミックス
超電導線路の形成方法。 - （５）セラミックス超電導物質と反応性の高い物質は、
金属、金属酸化物あるいは半導体のいずれか一種よりな
る請求項３または４記載のセラミックス超電導線路の形
成方法。 - （６）セラミックス超電導物質に対して安定な物質は、
ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ＿３、ＺｒＯ＿２、希土類酸化物、
ＹＳＺあるいはＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏグリーン相のいずれ
か一種よりなる請求項３または４記載のセラミックス超
電導線路の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1072645A JPH02253515A (ja) | 1989-03-25 | 1989-03-25 | セラミックス超電導線路およびその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1072645A JPH02253515A (ja) | 1989-03-25 | 1989-03-25 | セラミックス超電導線路およびその形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02253515A true JPH02253515A (ja) | 1990-10-12 |
Family
ID=13495327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1072645A Pending JPH02253515A (ja) | 1989-03-25 | 1989-03-25 | セラミックス超電導線路およびその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02253515A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1544926A2 (en) * | 1992-07-28 | 2005-06-22 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Superconducting thin film device comprising superconducting oxide multilayer interconnections and method for fabricating the same |
| JP2013080849A (ja) * | 2011-10-05 | 2013-05-02 | Toyota Central R&D Labs Inc | 超伝導コイル |
-
1989
- 1989-03-25 JP JP1072645A patent/JPH02253515A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1544926A2 (en) * | 1992-07-28 | 2005-06-22 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Superconducting thin film device comprising superconducting oxide multilayer interconnections and method for fabricating the same |
| EP1544926A3 (en) * | 1992-07-28 | 2005-07-20 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Superconducting thin film device comprising superconducting oxide multilayer interconnections and method for fabricating the same |
| JP2013080849A (ja) * | 2011-10-05 | 2013-05-02 | Toyota Central R&D Labs Inc | 超伝導コイル |
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