JPH11504612A - 効果的な２軸配向組織を有する構造体及び同構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 二軸配向組織を備えた製品は圧延され、かつ焼鈍しされた二軸配向組織を備えた金属の基板と、同金属が面心立方晶構造、体心立方晶構造または稠密六方晶構造を有することと、基板上にエピタキシャル堆積されたエピタキシャル超伝導体または他のデバイスを有することを含む。

Description

【発明の詳細な説明】 効果的な２軸配向組織を有する構造体及び同構造体の製造方法 発明の分野 本発明は２軸配向組織を備えた金属基板（Biaxially textured metallic subs trates）と、同基板から形成された製品とに関し、より詳細には前記の金属基板 と、２軸配向組織を形成すべく同金属基板を圧延し、さらにはエピタキシャル材 を同基板上に堆積させることによって製造された製品とに関する。前記の製品と しては、特に超伝導体が挙げられる。 発明の背景 実用的なバルク・アプリケーションに用いる導体の形態をなす高温超伝導セラ ミックの製造を目的とした最近の材料リサーチはパウダーインチューブ法に重点 をおいている。パウダーインチューブ法はBi-(Pb)-Sr-Ca-Cu-O（BSCCO）系超伝 導体の製造に効果的である。これは同BSCCO系超伝導体がマイカに類似する機械 的変形特性を有することに起因する。高磁界内では、BSCCO系超伝導体の使用は ３０Ｋ未満のアプリケーションにほぼ限定されている。Re-Ba-Cu-O(以下、ReBCO と称し、Reは希土類元素を意味する）系超伝導体、Ti-(Pb,Bi)-Sr-(Ba)-Ca-Cu-O 系超伝導体及びHg-(Pb)-Sr-(Ba)-Ca-Cu-O系超伝導体の場合、前記の複数の化合 物のうちの幾つかは更に高い固有の限界を有し、かつ更に高い温度での使用が可 能である。図１は各種の超伝導体の最適化された特性の比較を示す。 これらの超伝導体をSrTiO₃及びLaAlO₃等の単結晶基板上に形成された複数の単 結晶またはほぼ単結晶からなるエピタキシャル薄膜として形成した際、同超伝導 体は高い臨界電流密度（J_c）を高い温度において有する。エピタキシャル薄膜の J_cに匹敵するJ_cを有する長尺状導体を形成すべく、前記の超伝導体を従来のセラ ミック加工技術または材料加工技術を用いて加工することは困難である。これは “ウィーク・リンク（Weak-link）”の影響に主に起因する。 ReBCOの場合、二軸配向組織が高いトランスポート臨界電流密度（High transp ort critical current densities）の実現に必要なことは既に立証されている。 二軸配向組織を備えた非超伝導性酸化物からなるバッファ層をイオンビーム・ア シスト蒸着法（IBAD）を用いて基板上に堆積させ、次いで多結晶ReBCO薄膜をバ ッファ層上に堆積させた場合、同多結晶ReBCO薄膜が高いJ_cを示すことが報告さ れている。しかし、IBDAは長い加工時間及び高いコストを要するプロセスである うえに、多くのアプリケーションに適する長さの製品を製造するための規模拡大 が困難である。 溶融加工によって形成された小さな角度をなす結晶粒界を主に含む多結晶ReBC Oバルク材料も高いJ_cを有する。しかし、溶融加工は実用的な長さの製品を製造 するためには長い時間を要する。 ペロブスカイト型構造（Perovskite-like structure）を有する薄膜材料は超 伝導、強誘電体及び電気光学にとって重要である。同薄膜材料を使用する多くの アプリケーションは単結晶基板上、高い整列度を有する金属基板上、または金属 コーティングを施した基板上に成長させた単結晶からなるｃ−軸配向ペロブスカ イト型薄膜を必要とするか、または同薄膜によって大きく改善され得る。 例えば、Y-Ba₂-Cu₃-Ox（YBCO）は超伝導性を有する電気リード線、伝送線、モ ーター巻線、マグネティック・ワインディング及び他の導電体アプリケーション の開発に重要な超伝導体材料である。超伝導体材料を遷移温度未満の温度まで冷 却した際、同超伝導体材料は電気抵抗を有さないうえ、発熱することなく電流を 伝搬する。超伝導ワイヤまたは超伝導テープを製造する１つの技術としては、YB CO薄膜を金属基板上に堆積させることが挙げられる。超伝導YBCOを多結晶金属上 に堆積する。この場合、YBCOはｃ−軸配向されているが、平面内には整列されて いない。大きな角度の結晶粒界は材料の電流伝搬能力に悪影響を及ぼす。従って 、大電流を伝搬し、かつ超伝導性を維持すべく、YBCO薄膜は大きな角度をなす結 晶粒界を含まない二軸配向組織を有し、好ましくはｃ−軸配向されていること が必要である。多結晶金属基板上に堆積したYBCO薄膜は前記の要件を一般的には 満たさない。 本明細書中において、“プロセス”、“方法”及び“技術”は同様の意味で使 用する。更なる情報は以下の文献中に開示されている。 １．ケイ.サトウ他、“高いJ_cを備えたシルバー・シースで被覆したBiをベー スとした超伝導ワイヤ”、米国電気電子学会磁気学部会における研究論文集（IE E Transactions on Magnetics） 、２７（１９９１）１２３１。 ２．ケイ．ヘイン他、“Bi₂Sr₂Ca₁Cu₂O_8+X／Ａｇワイヤにおける高いフィール ド臨界電流密度”、アプライド・フィジックス・レターズ(Applied Physics Let ters) 、５５（１９９１）２４４１。 ３．アール．フルキガー他、“Bi(2223)/Agテープにおける高い臨界電流密度 ”、スーパーコンダクター・サイエンス＆テクノロジー（Superconductor Scien ce & Technology） ５、（１９９２）Ｓ６１。 ４．ディー．ディモス他、“Y₁Ba₂Cu₃O_{7- δ}双結晶における結晶粒界臨界電流 の配向依存性”、フィジカル・レビュー・レターズ（Physical Review Letters ） 、６１（１９８８）２１９。 ５．ディー．ディモス他、“Y₁Ba₂Cu₃O₇双結晶中の結晶粒界の超伝導伝搬特性 ”、フィジカル・レビュー ビー（Physical Review B）、４１（１９９０）４ ０３８。 ６．ワイ．イイジマ他、“イオンビーム修飾したバッファ層を表面に備えたNi ベースの多結晶合金上に形成された二軸配向YBa₂Cu₃O_7-X薄膜の構造特性及び伝 搬特性”、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Journal of Applied Physics） 、７４（１９９３）１９０５。 ７．アール．ピー．リード他、“高い臨界電流を有するY-Ba-Cu-O薄膜を形成 するための、多結晶金属合金上への二軸配向イットリア安定化ジルコニア・バッ ファ層のレーザー堆積”、アプライド・フィジックス・レターズ、６１（１９９ ２）２２３１。 ８．ディー．ディジカンプ他、“高いT_cを有するバルク材からのY-Ba-Cu酸化 物超伝導薄膜のパルスレーザー蒸発による形成”、アプライド・フィジックス・ レターズ 、５１、６１９（１９８７）。 ９．エス．マハジャン他、“直流スパッタリングによって形成された高い結晶 性を有する超伝導ａ−軸YBa₂CU₃O_7-X薄膜の特性に対するターゲット及びテンプ レート層の影響”、フィジカ シー（Physica C）、２１３、４４５（１９９３ ）。 １０．エイ．イナム他、“ａ−軸配向エピタキシャルYBa₂Cu₃O_7-X-PrBa₂Cu₃O_{7 -X} ヘテロ構造”、アプライド・フィジックス・レターズ、５７、２４８４（１９ ９０）。 １１．アール．イー．ルソー他、“パルスレーザー堆積法を使用してPt及びス テンレス鋼上に形成した金属バッファ層及びY-Ba-Cu-O薄膜”、ジャーナル・オ ブ・アプライド・フィジックス 、６８、１３５４（１９９０）。 １２．イー．ナルミ他、“適切なレーザー堆積法を使用して金属基板上に形成 した超伝導YBa₂Cu₃O_6.8薄膜”、アプライド・フィジックス・レターズ、５６、 ２６８４（１９９０）。 １３．アール．ピー．リード他、“高い臨界電流を有するY-Ba-Cu-O薄膜を形 成するための、多結晶金属合金上への二軸配向イットリア安定化ジルコニア・バ ッファ層のレーザー堆積”、アプライド・フィジックス・レターズ、６１、２２ ３１（１９９２）。 １４．ジェイ．ディー．ブダイ他、“銀結晶及びバッファ層上に成長させたYB a₂Cu₃O_7-X薄膜の平面エピタキシャル・アライメント”、アプライド・フィジッ クス・レターズ 、６２、１８３６（１９９３）。 １５．ティー．ジェイ．ドイ．他、“新しいタイプの超伝導ワイヤ；｛100｝ 〈100〉配向組織を備えた銀テープ上における二軸配向Ti₁(Ba_0.8Sr_0.2)₂Ca₂Cu₃O₉ ”、1994年11月8〜11日に福岡で開催された超伝導に関する第７回国際シンポジ ウムの議事録（Proceedings of 7th International Symposium on Superconduct ivity ）。 １６．ディー．フォーブス、編集長、“日立レポート、スプレー熱分解によっ て形成された１メートルのTi-1223テープ”、スーパーコンダクター・ウィー ク（Superconductor Week） 、ボリューム９、ナンバー８、１９９５年３月６日 。 １７．再結晶化、粒子成長及び配向組織(Recrystallization,Grain Growth an d Textures) 、1965年10月16〜17日に開催されたアメリカン・ソサエティ・オブ ・メタルズ（American Society for Metals）のセミナーにおいて発表された文 献、アメリカン・ソサエティ・フォー・メタルズ、メタルズ・パーク、オハイオ 州。 発明の目的 本発明の目的は二軸配向組織を備えた合金及びラミネート構造体を製造する改 善された新たな方法を提供することにある。 本発明の別の目的はエピタキシャル超伝導体を実用的な規模のプロセスを用い て二軸配向組織を備えた合金及びラミネート構造体上に形成する方法を提供する ことにある。 本発明の更に別の目的はｃ−軸配向された二軸配向組織を備えた超伝導YBCO薄 膜、またはSrTiO₃等の他のペロブスカイト型材料からなる薄膜を、単結晶Agと、 二軸配向組織を備えたAgと、エピタキシャルAgバッファ層を表面上に形成し得る 他の金属とのうちのいずれか１つの上に再現可能に形成することにある。 本発明の更に別の目的は金属デバイス／強誘電体デバイス／金属多層デバイス （metal/ferroelectric/metal multilayer devices）を実現すべく、ｃ−軸配向 された二軸配向組織を備えたペロブスカイト型強誘電体薄膜をAg上に形成するこ とにある。 本発明の他の目的は以下の説明から明らかである。 発明の概要 本発明の１つの態様において、本発明の目的は二軸配向組織を備えた合金製品 を形成する方法であって、 ａ．表面及び二軸配向組織を備えた基板を形成すべく金属プリフォーム（Meta lpreform）を圧延する工程と、金属プリフォームが面心立方晶構造、体心立方晶 構造または稠密六方晶構造を有することと、 ｂ．ラミネートを形成すべく合金化剤（Alloying agent）を二軸配向組織を備 えた基板の表面上に堆積させる工程と、 ｃ．二軸配向組織を備えた合金製品を形成すべく、前記の金属及び合金化剤の 相互拡散を招来するためにラミネートを十分な温度まで十分な時間にわたって均 質溶融（Homogeneous melting）を防止しながら加熱する工程と を含む方法によって達成される。 本発明の別の態様では、二軸配向組織を備えたラミネート製品を形成する方法 であって、 ａ．表面及び二軸配向組織を備えた基板を形成すべく金属プリフォームを圧延 する工程と、金属プリフォームが面心立方晶構造、体心立方晶構造または稠密六 方晶構造を有することと、 ｂ．二軸配向組織を備えたラミネートを形成すべく材料のエピタキシャル層を 二軸配向組織を備えた基板の表面上に堆積させる工程と を含む方法を提供する。 本発明の更に別の態様では、二軸配向組織を備えたラミネート製品を形成する 方法であって、 ａ．表面及び二軸配向組織を備えた基板を形成すべく金属プリフォームを圧延 する工程と、金属プリフォームが面心立方晶構造、体心立方晶構造または稠密六 方晶構造を有することと、 ｂ．ラミネートを形成すべく材料の層を二軸配向組織を備えた基板の表面上に 堆積させる工程と、 ｃ．二軸配向組織を備えたラミネートを形成すべく、前記の材料内におけるエ ピタキシーの発生を招来するためにラミネートを十分な温度まで十分な時間にわ たって加熱する工程と を含む方法を提供する。 本発明の更に別の態様では、二軸配向組織を備えたラミネート製品を形成する 方法であって、 ａ．二軸配向組織を備えたAg面を有する基板を形成する工程と、 ｂ．ReBCOのエピタキシャル・バッファ・テンプレート層を基板の表面上にパ ルス・レーザー堆積法を用いて約５０〜３００ミリトルの酸素圧下において約６ ００〜７００℃の温度で堆積させる工程と、 ｃ．ペロブスカイト型材料からなる別のエピタキシャル層をバッファ・テンプ レート層上にパルス・レーザー堆積法を用いて堆積させる工程と を含む方法を提供する。 本発明の更に別の態様では、二軸配向組織を備えた合金製品であって、圧延さ れ、かつ焼鈍しされた二軸配向組織を備えた金属基板と、同金属基板が表面を有 することと、前記の金属が面心立方晶構造、体心立方晶構造または稠密六方晶構 造を有することと、金属基板の表面上に位置する合金化剤のエピタキシャル層と 、前記のエピタキシャル層が基板に対して合金化によって結合されていることを 含む合金製品を提供する。 本発明の更に別の態様では、二軸配向組織を備えたラミネート製品であって、 圧延され、かつ焼鈍しされた二軸配向組織を備えたベース金属基板と、前記のベ ース金属が面心立方晶構造、体心立方晶構造または稠密六方晶構造を有すること と、基板の表面上に位置する別の材料からなるエピタキシャル層とを含む製品を 提供する。 本発明の更に別の態様では、圧延され、かつ焼鈍しされた二軸配向組織を備え た金属基板と、金属基板上に位置するエピタキシャル・バリヤ層と、バリヤ層上 に位置するエピタキシャル超伝導体層とを有する超伝導体製品を提供する。 本発明の更に別の態様では、圧延され、かつ焼鈍しされた二軸配向組織を備え たAg基板と、Ag基板上に位置するエピタキシャル超伝導体層とを有する超伝導体 製品を提供する。 図面の簡単な説明 図１は各種の高温超伝導体の最適化された磁気不可逆特性線（Optimized magn etic irreversibility lines）を示すグラフである。 図２は堆積された複数のエピタキシャル層を有する二軸配向組織を備えた基板 の斜視図である。 図３は圧延され、かつ焼鈍しされたテープのAg(111)Ｘ線極点図である。 図４はAg(111)極点図における(412)<548>配向組織の期待強度を示す図である 。 図５は圧延され、かつ焼鈍しされたCuシートの配向組織を示すCu(111)Ｘ線極 点図である。 図６は圧延され、かつ焼鈍しされたCuシートであって、Agのアズ・デポジッテ ッド層（as-deposited layer）を有するCuシートの配向組織を示すAg(111)Ｘ線 極点図である。 図７は圧延され、かつ焼鈍しされたCuシートであって、焼鈍し後のAg層を備え たCuシートの配向組織を示すAg(111)Ｘ線極点図である。 図８はAg/Pb/圧延Ni（Ag/Pb/Rolled Ni）のサンプルにおけるNi基板の平面ア ライメントを示すNi(202)を透過したＸ線Φスキャンを示すグラフである。 図９はAg/Pb/圧延NiのサンプルにおけるPd層の平面アライメントを示すPd(202 )を透過したＸ線Φスキャンを示すグラフである。 図１０はAg/Pb/圧延NiのサンプルにおけるAg層の平面アライメントを示すAg(2 02)を透過したＸ線Φスキャンを示すグラフである。 図１１はYBCO/CeO₂/Ag/Pd/NiのサンプルにおけるYBCO超伝導体の平面アライメ ントを示すYBCO(226)リフレクションを介したＸ線Φスキャンを示すグラフであ る。 本発明の他の目的、効果及び可能性を含む本発明の内容は以下の発明の詳細な 説明及び請求の範囲を前記の図面に関連して参照することにより更に深く理解で きる。 発明の詳細な説明 二軸配向組織を備えた基板またはシース材を産業規模で展開し得る圧延技術で 形成する。次いで、化学的融和性（Chemically compatible）を備えた配向組織 を有するバッファ層及び／または合金を形成すべく、基板を各種の技術を用いて 被覆／反応させ得る。複数の技術のうちの任意の１つを用いることにより、別の 材料からなるエピタキシャル層を配向組織を備えた基板（またはバリヤ層）上に 成長させる。次いで、基板（またはバリヤ層）の配向組織と同じ配向組織をエピ タキシャル層内に形成する。この結果、高い臨界電流密度を有し、かつ二軸配向 組織を備えた超伝導体の堆積が可能である。 一般的に、Agは銅酸化物超伝導体に対する化学的融和性を有する。圧延及び焼 鈍しによるシャープな二軸配向組織を備えたAgストリップの形成が困難なことは 確認されている。従って、本明細書に開示する方法に基づいて形成された製品は 超伝導に特に重要であり、かつ目覚ましい成果を示す。 この種の製品は機械的特性等の他の物理的特性の観点からも重要である。これ らの製品及び方法は超伝導以外のアプリケーションを有する。例えば、同製品及 び方法は機械的アプリケーション、磁気アプリケーション及び強誘電体アプリケ ーションのための強力、かつ強靭な材料の製造に使用できる。低いエネルギーを 有する結晶粒界、即ち小さい角度及び小さいシグマを有するコインシデント・サ イト格子（Low angle and low-sigma coincident site lattice(CSL)）は、効果 的な機械的強靭性を含む優れた物理的特性を有する。これらの二軸配向組織を備 えた基板では、多くの結晶粒界が小さな誤配向角度（Misorientation angle）を 有する。従って、更に強力な基板を本明細書中に開示する。期待される結晶粒界 誤配向分布（Expected grain boundary misorientation distribution）は巨視 的配向組織の測定に基づいて予測できる。類似する効果が磁気特性及び強誘電体 特性等の他の物理的特性について期待される。 図２において、二軸配向組織を備えた基板１は同基板１上に堆積されたエピタ キシャル・バッファ層２を有する。更に、超伝導体、強誘電体デバイス、電磁気 デバイスまたは電気光学デバイスである第２のエピタキシャル層３がエピタキシ ャル・バッファ層２上に堆積されている。幾つかのケースにおいて、バッファ層 ２は不必要である。更に、他のケースでは、複数のバッファ層を形成することが 好ましいか、または複数のバッファ層を形成することが必要である。圧延プロセス 圧延プロセス中、塑性流動は多結晶材料を構成する各粒子の格子の再配向を招 来し、さらには配向組織、即ち粒子内における格子の好ましい配向を形成する。 再配向の進行は遅く、配向の変化は塑性流動の継続に合わせて進行する。配向の 変化は配向組織が任意の無期限の継続的流動に対して安定した状態に達するまで 続行される。安定した変形配向組織(Stable deformation texture)の特性と、変 形配向組織が安定した状態に到達する過程とは、材料と、変形プロセス中におけ るフローの特性（即ち、プロセス中における連続した複数の時間における試験片 内の全てのポイントでの３つの基本的な歪みの大きさ）とに基づく。配向組織の 形成は温度の影響を大きく受け、特に、変形温度が再結晶化の発生にとって十分 高い温度である場合に温度の影響を大きく受ける。温度の他の影響は積層欠陥エ ネルギーの変化及び変形メカニズムの変化を含む。一般的に、圧延された試料片 の表面付近の塑性歪みは試料片内部の塑性歪みとは異なり得る。そして、同試料 片の表面付近の塑性歪みは深度の変化にともなって変化する配向組織を試料片の 表面下に形成し得る。従って、適度に一定な配向組織を加工物の厚さ全体にわた って形成することを保証する特定の圧延プロシージャを以下に開示する。 順方向圧延（Forward rolling）はシートの厚さ全体にわたって均一な配向組 織を形成し得る。その一方、リバース圧延（圧延方向は各パスの後で反転される ）は更に効果的な結果を殆どの材料において示す。以下の殆どの説明において、 リバース圧延が順方向圧延より好ましい。更に、圧延速度と、１パスあたりの縮 小（Reduction per pass）とは重要なパラメータである。圧延速度は配向組織形 成に重要である。しかし、同圧延速度の影響は配向組織形成を支配しない。一般 的 に、高い圧延速度が経済的観点から望ましい。圧延中における１パス当たりの縮 小は配向組織形成に重要である。一般的に、１パスあたりの縮小は３０％未満で あることが望ましい。しかし、幾つかのケースでは、１パスあたりにおける更に 大きな縮小を必要とし得る。圧延中に使用する潤滑剤も重要な変数である。所望 の配向組織に基づいて、潤滑剤を全く使用しないか、または軽油、重鉱油若しく は灯油等の潤滑剤を均一な配向組織の形成を保証すべく使用する。出発材料の粒 子サイズ、予熱温度及び変形経緯は配向組織の形成を決定するうえで重要な役割 を果たす。一般的に、圧延前の出発材料は細かい粒子サイズを有することが望ま しく、さらに初期熱処理及び変形は出発材料中における無秩序配向組織の形成を 実現すべくデザインされている。圧延と、同圧延によって形成される配向組織に 関する一般的な情報は前記の文献１７に開示されている。焼鈍しプロセス 焼鈍し配向組織（Annealing texture）の形成は複数の基本メカニズムを含む 。焼鈍し配向組織は再結晶化をともなわない回復（Recovery）（この場合、焼鈍 し前に存在した配向組織を複写することが期待される）と、一次再結晶化と、再 結晶化後の粒子成長とのうちのいずれか１つによって形成できる。粒子サイズ分 布はプロセス全体を通じて正常に維持されるか、または僅かな数量の粒子が迅速 な成長を示す。僅かな数量の粒子が迅速な成長を示す場合、残りの粒子は大きな 粒子に吸収されるまで殆ど変化しない。一般的に、“二次再結晶化”または“不 連続（Discontinuous）”と称される後者の粒子成長は異常と見なされる。所望の配向組織の形成 結晶粒界を介した臨界電流密度は５〜１０度より大きい誤配向角度において大 きく減少し得る。従って、５〜１０度より大きい誤配向角度を有する結晶粒界の 総数を最小限に抑制した超伝導体堆積物を形成することが望ましい。金属または 酸化物のバッファ層または基板上に形成されたエピタキシャルを超伝導体堆積物 として有する導体の場合、５〜１０度を越す誤配向角度を備えた結晶粒界の総数 を最小限に抑制することが望ましい。これは基板の配向組織がシャープであるこ とにより、粒子配向が５〜１０度を越えない角度で変化する場合に実現される。 効果的な超伝導体層は粒子配向に更に大きな拡がりを有する基板を使用すること により形成できる。基板の配向組織が優れている場合、超伝導体堆積物の優れた 特性が期待できる。 立方体配向組織(Cube texture)では、立方体面(Cube plane)はシート面(Plane of the sheet)に対して平行をなし、立方体エッジ（Cube edge）は圧延方向に 平行をなす、即ち(100)［001］をなす。この配向組織は副粒子（Subgrains）を 有する単結晶に類似している。しかし、同配向組織は主配向（Principal orient ation）に対してツイン・リレーション（Twin relation）をなす少量の材料を含 み得る。完成された立方体配向組織はハーフ・マキシマムに２度の全幅を備えた Ｘ線回折ピーク幅を有する二軸アライメント（Biaxial alignment withx-ray di ffraction peak width of 2°full width at half maximum）を有する。 真鍮配向組織（Brass texture）は(100)<112>である。真鍮配向組織は立方体 配向組織ほどにシャープに形成できない。配向組織を有するAg製品の圧延による形成 Ag内の強力な二軸配向組織は正確に制御された圧延プロセス条件の下で実現で きる。Agが高い純度を有する場合であっても、室温における同Ag内の積層欠陥エ ネルギーは配向組織の立方体コンポーネントを殆どの圧延条件及び焼鈍し条件下 において形成させない。Agを室温で圧延した場合、同Agはツイン・リレーション をなす２つのコンポーネントを備えた(110)<112>配向組織を一般的に形成する。 焼鈍し時に、この配向組織は一般的にほぼ(113)<211>へ変化し、同配向組織は更 に適切には(225)<734>で表される。しかし、４５０℃を越す温度で長時間にわた って焼鈍した後、Agの一次再結晶配向組織(Primary recrystallization texture )は変形配向組織の配向を有する二次粒子によって置換される。アズ−ロールド 配 向組織（as-rolled texture）及び一次再結晶配向組織はいずれもシャープでは ない。混合された複数の配向組織コンポーネントが頻繁に形成される。これは材 料内に大きな角度をなす結晶粒界を多数形成する。高温度での焼鈍し時に、これ らの大きな角度をなす結晶粒界は迅速に移動し、かつ配向組織を変化させる。 ａ．Ag内におけるシャープな立方体配向組織の形成 配向組織の形成は変形双晶形成（Deformation twinning）及びクロススリップ （Cross-slip）の間の相互作用である。このため、積層欠陥エネルギーは非常に 重要である。積層欠陥エネルギーが温度の上昇にともなって増大することが知ら れている。１５０℃を越す温度において、Agの積層欠陥エネルギーは室温におけ るCuの積層欠陥エネルギーにほぼ等しい。従って、Agを１５０〜５００℃の温度 で圧延した際、立方体配向組織の形成が一般的に期待される。３００℃を越す温 度では、立方体コンポーネントのみが残される可能性が高い。 二軸立方体配向組織（Biaxial cube texture）を形成すべくAgを圧延するため の一般的な条件を以下に示す。 圧延温度：５０〜５００℃、好ましくは１００〜４００℃、更に好ましくは１ ８０〜２５０℃。 焼鈍し温度：１００〜９６０℃、好ましくは１００〜６００℃、更に好ましく は２００〜４００℃。 Agの好ましい純度は少なくとも９９．９９％である。Agの純度が低下した場合 、変形温度は高くなる。Agの純度が９９．０％である場合、必要とされる変形温 度は２００℃を越え得る。 例１ Agからなる基板はシャープな立方体配向組織を同基板上に形成すべく以下の条件 下で圧延される。 圧延温度：２２０℃ 圧延速度：１５フィート／分（約４５７．２ｃｍ／分） １パスあたりの縮小：１０％ 圧延方向：リバース圧延 潤滑剤：灯油 焼鈍し温度：３００℃ Agの純度：少なくとも９９．９９％ ｂ．Ag内におけるシャープな真鍮配向組織の形成 温度の低下は積層欠陥エネルギーの低下を招来する。これは配向組織の真鍮コ ンポーネントにとって好ましい。シャープな配向組織を実現すべく、１つの配向 組織コンポーネント（Single texture component）を分離する必要がある。変形 温度を低下させることにより、真鍮コンポーネント・フラクションの量が増大す る。圧延温度を２０℃以下とし、焼鈍し温度を少なくとも１００℃とする必要が ある。Agの純度が高くなるに従って、必要な変形温度は低下する。 例２ シャープな真鍮配向組織をAgストリップ上に形成すべく、同Agストリップを以 下の条件下で圧延した。 圧延温度：１６０℃ 圧延速度：１５フィート／時間（約４５７．２ｃｍ／時間） １パスあたりの縮小：１０％ 圧延方向：リバース圧延 潤滑剤：軽油 焼鈍し温度：３００℃ Agの純度：少なくとも９９．９９％ ｃ）Ag内における(412)<548>配向組織の形成 室温における銀の圧延は(412)<548>二軸配向組織をシート内に形成する。焼鈍 し温度は１００〜９００℃、好ましくは１００〜４００℃、より好ましくは２０ ０〜３００℃である。 例３ (412)<548>配向組織をAgストリップ上に形成すべく、同Agストリップを以下の 条件下で圧延した。 圧延温度：室温 圧延速度：１５フィート／分（約４５７．２ｃｍ／分） １パスあたりの縮小：１０％ 圧延方向：リバース圧延 潤滑剤：なし 焼鈍し温度：３００℃ Agの純度：少なくとも９９．９９％ 図３は圧延され、かつ焼鈍しされたテープのAg(111)Ｘ線極点図である。図４ は(412)<548>配向組織の期待強度をAg(111)極点図上に示す。立方体金属（Cubic Metals）内における立方体配向組織の形成 Cu、Ni及びFe等の金属内の十分に形成された立方体配向組織は最終焼鈍し工程 前に実施する圧延工程での大きな縮小(少なくとも８０％)によって実現できる。 Alの場合、立方体配向組織を形成すべく最終焼鈍し工程前における僅かな縮小が 必要とされる。Agの場合、並びにAgをベースとした合金、Cuをベースとした合金 、Niをベースとした合金、Alをベースとした合金及びFeをベースとした合金の場 合、立方体配向組織のコンポーネントは更に高い温度（１００℃を越す温度）で の圧延により実現し得る。このプロセスのための一般的な条件は金属の積層欠陥 エネルギーに依存している。金属の純度が高くなるに従って、必要とされる変形 温度は低くなる。焼鈍し工程前における全体的な変形量は少なくとも７０％、好 まし くは少なくとも８０％である。焼鈍し温度は少なくとも１００℃である。 例４ シャープな立方体配向組織を形成すべく、出発材料として高純度のCuロッドを 使用して前記の圧延プロセスを行った。 圧延温度：室温 圧延速度：１５フィート／分（約４５７．２ｃｍ／分） １パスあたりの縮小：１０％ 圧延方向：リバース圧延 潤滑剤：軽油 焼鈍し温度：３００℃ Agの純度：少なくとも９９．９９％ 図５は圧延され、かつ焼鈍しされたCuシート内における強力な平面配向組織及 び平面外配向組織（Strong in-plane as well as out-of-plane texture）を示 す極点図である。配向組織を備えた合金製品の形成 一般的に、シャープな立方体配向組織を合金内に形成することは困難である。 前記のシャープな立方体配向組織を形成すべく、高純度のCu、Al、Ni及びFe等の 金属を圧延し得る。少量の不純物元素は立方体配向組織の形成を大きく抑制し得 る。例えば、Cu内に含まれる５％Zn、１％Sn、４％Al、０．５％Be、０．５％Cd 、０．００２５％P、０．３％Sb、１．５％Mg、４．２％Ni、０．１８％Cd及び ０．０４７％Asは立方体配向組織の形成を防止する。その一方、純粋な金属を圧 延して所望の配向組織を形成し、次いで所望の合金元素を所定の合金を形成する ために拡散させる。これにより、配向組織を備えた合金を形成し得る。 Agを配向組織を備えたCuシート表面にコーティングし、次いで同Agを高温熱処 理によってCu内に拡散させ得る。プロセスは多量のAgを含む基板が形成されるま で継続可能であり、ある程度の量のCuが基板内に含まれる。Cu内へのAgの拡散は シートのバルク立方体配向組織（Bulk cube texture of the sheet）を変更しな い。様々な量のAgをCu内に拡散し得る。これに代えて、CuをAgで飽和させ得る。 続いて実施されるAgの堆積は主にAgからなる頂層を形成する。これにより、立方 体配向組織を備えたAgを形成し得る。 例５ Ag厚膜（１００μｍ）を本明細書中に開示する方法に基づいて形成された立方 体配向組織を備えたCu基板に対して標準的な電気メッキ技術を用いて電気メッキ した。次いで、前記の複合構造体を真空中において８００℃で焼鈍した。これに よって形成された材料はAg-Cu合金であり、電気メッキされた全てのAgはCu内に 拡散された。銅ストリップの格子定数及び色は焼鈍し時に変化した。しかし、オ リジナルのCuストリップのシャープな立方体配向組織は維持された。 前記のインスタントな方法はニクロム（Ni-Cr合金）及びインコネル（Cu-Ni合 金）等の多くの合金に使用し得る。二軸配向組織を備えたNiを出発材料として、 同Ni内にCrを拡散させることにより、二軸配向組織を備えたニクロムを形成し得 る。適量のCr、Mo、Al及びFeを拡散させることにより、耐酸化層（Oxidation re sistant layer）を二軸配向組織を備えたNiの表面上に形成する。 例６ 標準的な商業規模の電気メッキ技術を用いることにより、Cr層を本明細書に開 示する方法に基づいて形成された立方体配向組織を備えたNi基板上に電気メッキ した。続いて真空中において４００℃で実施した焼鈍しはNiストリップ内へのCr の拡散を招来した。これにより、所望の立方体配向組織を維持する一方で、Crを 多量に含む表面を備えた材料を形成した。 圧延によって形成された配向基板の格子定数を調整し得る。例えば、Pdまたは Pt等の薄層を配向組織を備えたNi上に堆積させ、次いで同薄層をNi内に拡散させ ることにより、格子定数の局所的交番（Local alternation）が生じる。格子定 数の局所的交番はバリヤ層またはデバイス層の更に効果的なエピタクシーの実現 に重要となり得る。 前記のインスタントな方法は化学的融和性を有する立方体配向組織を備えた基 板を形成すべく、Alをベースとした合金及びFeをベースとした合金に対しても適 用できる。 例７ 小さな最終縮小を焼鈍し前に行うことによってシャープな立方体配向組織を形 成すべく、Alを本明細書に開示する方法に基づいて圧延する。従来の電気メッキ 法を使用することにより、Niを表面上に堆積させる。次いで、複合構造体を真空 中において１００℃を越す温度で加熱する。これによって形成された構造体は配 向組織を備えたNi-Al合金である。 真鍮配向組織を備えた金属基板の圧延による形成 Cuをベースとする合金、Niをベースとする合金、Feをベースとする合金、Alを ベースとする合金及びAgをベースとする合金からそれぞれ形成された基板内にお ける真鍮配向組織の形成は、室温での大きな縮小（少なくとも７０％、好ましく は少なくとも８０％）を実現する冷間圧延を行い、次いで再結晶焼鈍し（Recrys tallization annealing）を行うことにより達成できる。幾つかのケースでは、 シャープな配向組織を形成すべく、−２３０℃の低い変形温度が必要とされ得る 。焼鈍し温度は一般的に少なくとも１００℃である。 幾つかの合金は効果的な耐酸化能力を有する。この場合、優れた配向組織を備 えた基板を超伝導体相（Superconductor phase）のテンプレートとして直接使用 できる。別のケースでは、配向組織を備えた基板（例：天然酸化物）上にエピタ キシャル成長させ得る化学的及び構造的に融和性を備えたバリヤ層を使用できる 。 例８ ７０％Cu-３０％Znからなる真鍮の配向組織は以下の条件を使用した室温での 圧延によって実現される。 圧延速度：１５フィート／分（約４５７．２ｃｍ／分） １パスあたりの縮小：１０％； 全体としての縮小＝９０％ 焼鈍し温度：４００℃ゴス配向組織（Goss texture）(110)[001]の形成 珪素−鉄スチール（Silicon-iron steels）内のゴス配向組織は冷間圧延及び 焼鈍しを複数サイクル実施することによって形成できる。プロセッシング変数（ Processing variables）はキューブ−オン−エッジ配向（Cube-on-edge orienta tion）(110)[001]を有する最大限の数量の粒子を形成し、かつ最小限の数量の望 ましくない配向を形成するために重要であり、前記の望ましくない配向の例とし ては、通常の一次再結晶配向組織の主コンポーネントであるキューブ−オン−ポ イント配向（Cube-on-point orientation）(111)<211>が挙げられる。望ましい 一次再結晶配向組織は小さな粒子からなる。小さな粒子からなる一次再結晶配向 組織は粒子成長阻害物質（Grain growth inhibitors）としてのマンガン、硫黄 、珪素またはチッ化バナジウム等の二次相材料（Scond phase material）を適切 に分布させることによって形成される。この場合、望ましい配向組織は(110)[00 1]粒子をシート厚の１０〜１００倍の大きさまで適切な雰囲気及び温度下での焼 鈍し中に成長させる工程を含む二次再結晶化によって形成される。 二軸配向組織を備えた層の形成 Cu、Ni、Al及びFe等の異なる複数の金属及びセラミックからそれぞれ形成され た各種の層を配向組織を備えた金属基板上に堆積させ得る。基板の配向組織と同 じ配向組織を堆積工程中または次の焼鈍し工程中に前記の層内に形成し得る。 例９ 完全な立方体配向組織を備えたCuサンプルを前記の方法に基づいて形成した。 サンプルを約１０^-6トルの真空下にある研究室用エバポレータ内に配置した。立 方体配向組織を備えたAg層を形成すべく、Agを室温での蒸着によってサンプル上 に堆積させ、次いで同Agを真空下において２００℃の温度で焼鈍した。図６及び 図７は結果を示す。 図６はCuシート上のアズ−デポジッテッドAg層の極点図である。非常にシャー プ(111)な配向組織を有することが確認された。図７は焼鈍し後における同一シ ートの極点図である。Cu内の強力な立方体配向組織と同じ立方体配向組織がAg層 上に形成されていることが確認された。この配向組織を備えたAgはバリヤ層とし て使用でき、超伝導体相または他のデバイス層をバリヤ層上に形成できる。Cu上 の酸化物層をAgの堆積前に除去した場合、アズ−デポジッテッドAgは立方体配向 組織をなす。 配向組織を備えたNiの場合、Pd、Pt、Cr及び／またはCu等の別の面心立方体材 料からなる薄層をAg堆積前に必要とし得る。 例１０ 本発明に基づいて、Pd層を配向組織を備えたNi基板上に堆積させ、次いでAg層 をPd層上に堆積させることにより、二軸配向組織を備えたラミネート製品を形成 した。堆積プロセスはデュアルソース直流マグネトロン・スパッタリング（Dual -source dc magnetron sputtering）を使用して行われた。この際の堆積条件は 以下の通りであった。 メタル・スパッタリング・ターゲット：Pd及びAg スパッタリング・ガス：Ar スパッタリング・ガス圧：６〜１０ｘ１０^-3ミリバール 基板温度：pd堆積の場合は５００℃、Ag堆積の場合は３００℃ 堆積速度：pd堆積の場合は３０ｎｍ／分、Ag堆積の場合は３００ｎｍ／分 層の厚さ：ｐｄの場合は２００ｎｍ、Agの場合は３５μｍ 結果は図８〜図１０に示す。 図８〜図１０は圧延した立方体配向組織を備えたNiストリップと、Pd薄層を表 面に備えた同ストリップと、前記のPd上にAg層を備えた前記のストリップとの(2 02)ファイ・スキャンをそれぞれ示す。層内に形成された基板の配向組織と同じ 配向組織を確認できる。 更に、二軸配向組織を備えた合金のコーティングは少なくとも２つの異なる金 属の層を二軸配向組織を備えた基板の表面に堆積させ、次いで複数の層の相互拡 散を可能にする十分な高温度でコーティングされた基板を焼鈍しすることによっ て形成できる。前記の複数の層がエピタキシャル・アズ−デポジッテッド（Epit axial as-deposited）でない場合、エピタキシャル成長は焼鈍し工程中に発生す る。 例１１ ３００ｎｍの厚さのPd層を二軸配向組織を備えたNi基板上に５００℃でスパッ タリング法を用いて堆積させた。次いで、１０００ｎｍの厚さのAg層を３００℃ でスパッタリング法を用いて堆積させた。このAg/Pd/Niエピタキシャル・ラミネ ート構造体を真空中において７００℃で焼鈍した。これによって形成された製品 は二軸配向組織を備えたNi上に形成された二軸配向組織を備えたAg-Pd合金コー ティングを有する。二軸配向組織を備えたラミネート製品の形成 二軸配向組織を備えたセラミック層を有するラミネート製品は、本発明に基づ いてイットリア安定化ジルコニア(YSZ)、MgO、TiN、ZrO₂、CeO₂、SrTiO₃またはLaAlO₃ 等のエピタキシャル層を前記の二軸配向組織を備えた金属基板上に成長させるこ とによって形成される。エピタキシャル・セラミック層はパルスレーザー堆積法 、スパッタリング法、蒸着法、化学蒸着法、ゾルゲル法、スプレー熱分解法、ス ピ ンコーティング法及び電気堆積法を含む各種の技術のうちの１つを用いて成長さ せ得る。次いで、強誘電体層、電気光学層、超伝導体層または他の電磁気層は前 記の複数の膜成長技術のうちのいずれか１つを用いることにより、前記の二軸配 向組織を備えたセラミック層上にエピタキシャル成長させ得る。最終的なラミネ ート製品は金属基板上のセラミック層の表面に形成された二軸配向組織を備えた 強誘電体薄膜、電気光学薄膜または超伝導体薄膜を含む。前記の配向組織を備え た金属基板を製造するための圧延プロセスは二軸配向組織を備え、かつ長い長さ を有する強誘電体ラミネート製品、電気光学ラミネート製品、超伝導体ラミネー ト製品または他の電磁気ラミネート製品の製造を可能にする。最終堆積層が超伝 導体である場合、形成された製品は超伝導テープである。同テープはウィーク・ リンク及び大きな角度を有する結晶粒界を僅かに含むか、または全く含まない。 この製品を製造する能力は高磁界内において７７Ｋを越す温度で使用する超伝導 性高電流導体（Superconducting high-current conductors）の開発における大 きなステップである。 例１２ 例１０に基づいて形成された二軸配向組織を備えたラミネートをパルスレーザ 堆積チャンバ内に配置した。Ag面をArイオン・ガンを用いてスパッタ・クリーニ ングした後、ラミネート製品を７５０℃まで加熱した。５００ｎｍの厚さのCeO₂ 層を４ｘ１０^-4トルの酸素背圧を用いたパルスレーザー堆積法により堆積させた 。次いで、１０００ｎｍの厚さのYBCO薄膜を２００ミリトルの酸素雰囲気中にお いて７５０℃で堆積させた。これによって形成されたラミネート、即ち二軸配向 組織を備えたYBCO/CeO₂/Ag/Pd/Ni多層構造体を１気圧の酸素雰囲気中で冷却した 。図１１は結果を示す。 図１１はYBCO層の２２６リフレクションのＸ線ファイ・スキャンであり、YBCO がｃ−軸配向された二軸配向組織を有することを示す。二軸配向組織を備えたAg上に位置するｃ−軸配向された二軸配向組織を備えたペ ロブスカイト型薄膜の形成 非超伝導ReBCOバッファ・テンプレート層の形成を含む２ステップ薄膜成長プ ロセスが開発された。同プロセスは単結晶または二軸配向組織を備えたAg上にお けるｃ−軸配向された二軸配向組織を備えたペロブスカイト型薄膜の成長を可能 にする。基板表面は(110)または(100)二軸配向組織を備えたAgであることを要す る。基板を６００〜７００℃、好ましくは６２５〜６７５℃まで加熱する。次い で、ReBCO層を５０〜３００ミリトル、好ましくは１５０〜２５０ミリトルの酸 素圧下においてAg面上に成長させるべくパルスレーザー堆積法を使用する。この 薄膜は効果的な超伝導特性を有さない。しかし、同薄膜は基板表面に直交する方 向に延びるAgの結晶のｃ−軸に沿って連続して形成され、かつAgの結晶軸に対し て平面内で整列している。ReBCO層は続いて実施されるエピタキシャル・ペロブ スカイト型層の成長のためのテンプレートとして使用される。ReBCOバッファ・ テンプレートは超伝導体として機能するよりも、寧ろ続いて形成される層の結晶 学的アライメントを招来する。選択されたペロブスカイト型材料（例えば、YBCO またはSrTiO₃等）からなるｃ−軸配向された二軸配向組織を備えた薄膜を前記の バッファ・テンプレート層上にペロブスカイト型膜の所望の特性を最適化する成 長温度で成長させ得る。別のReBCO層をパルスレーザー堆積法を使用して非超伝 導ReBCOテンプレート・バッファ層上に５０〜３００ミリトルの酸素圧下におい て７３０〜８００℃で成長させる。これにより、ｃ−軸配向された二軸配向組織 を備え、かつ８０〜９０Ｋ（−１９３〜−１８３℃）の超伝導遷移温度において 超伝導を示すReBCO薄膜を前記の手順でAg上に形成する。これとは対照的に、ReB COを７３０〜８００℃でAg上に直接堆積させた場合、８０Ｋ未満の超伝導遷移温 度を有する薄膜が形成される。類似する成長条件はａ−軸配向を備えたReBCOをS rTiO₃及び類似する材料からなる基板上に形成する。しかし、ｃ−軸配向を備え たReBCOバッファ・テンプレート層をAg上に形成するために必要な成長温度は明 らかではない。ｃ−軸配向された二軸配向組織を備えたペロブスカイト型層をAg 面上に形成するための非超伝導ReBCOテンプレート・バッファ層の利用は本実施 の形態のキー・エレメントである。 ReBCOバッファ・テンプレートの利用は二軸配向組織を備えたAg上、または二 軸配向組織を備えたAg薄膜を有する他の金属上におけるｃ−軸配向された二軸配 向組織（エピタキシャル）を備えたSrTiO₃薄膜の成長を可能にする。バッファ・ テンプレートを使用することなくSrTiO₃をAg上に直接成長させた場合、(110)及 び(111)配向薄膜が形成される。SrTiO₃は高温超伝導材料のための優れたバッフ ァ層である。 ReBCOバッファ・テンプレート層はｃ−軸配向された二軸配向組織を備えた金 属／ペロブスカイト型ヘテロ構造を二軸配向組織を備えたAg上に形成するための 手段を提供する。スパッタリング法、蒸着法、スプレー熱分解法、スピンコーテ ィング法または化学蒸着法等の複数の薄膜成長技術のうちのいずれか１つを使用 することにより、ペロブスカイト型薄膜をReBCOテンプレート上で成長させる。 本発明の他の利用分野としては、単結晶からなる二軸配向組織（エピタキシャ ル）を備えたペロブスカイト型の電気光学材または強誘電材を、二軸配向組織を 備えたAg上に形成することを含む。これはエピタキシャル金属デバイス／ペロブ スカイト型デバイス／金属多層デバイスの開発に重要である。 例１３ Agを(100)NaCl上に堆積させ、さらにはNaClを水中に溶解させることによって 形成された単結晶(100)配向Agフォイルを真空チャンバ内において６５０℃まで 加熱した。ｃ−軸配向された二軸配向組織を備えた３００ｎｍの厚さのYBCOテン プレート層を２００ミリトルの酸素雰囲気中において６５０℃で堆積させた。次 いで、基板を７８０℃に加熱した。１０００ｎｍの厚さを有する第２のYBCO層を ２００ミリトルの圧力下において７８０℃でYBCOテンプレート・バッファ層上に 堆積させた。次いで、ラミネート製品を１気圧の酸素雰囲気中で冷却した。これ によって形成されたYBCO薄膜は主に約８５Ｋ（−１８８℃）の超伝導遷移温度を 有するｃ−軸配向された二軸配向組織であった。二軸配向組織を備えた超伝導堆積物の形成 幾つかのケースでは、YSZ、MgO、TiN、ZrO₂、CeO₂、SrTiO₃等のセラミックか らなるバリヤ層を配向組織を備えた基板（金属／合金）上に蒸着法、ゾルゲル法 または電気堆積法等の技術によって堆積させる。次いで、エピタキシャル二軸配 向組織を備えた層を基板上に形成すべく焼鈍しする。更に、超伝導体を前記の配 向組織を備えたテンプレート上に堆積させる。 超伝導体は各種の技術（蒸着法、レーザーアブレーション法、スパッタリング 法、ゾルゲル法、ディップコーティング法、電気堆積法、電気泳動堆積法、スプ レー熱分解法、またはドクター・ブレード法等）を用いて堆積させ得る。幾つか の技術（即ち、レーザー堆積法等）において、アズ−デポジッテッド超伝導体層 は配向組織を有し得る。しかし、他のケースでは、基板の配向組織と同じ配向組 織を超伝導体内に形成すべく適切な酸素分圧下における別の酸素焼鈍しが必要と なる。前記の方法は前駆体堆積物（Precursor deposits）の形成にも使用可能で あり、同前駆体堆積物は超伝導体相を形成すべく１つ以上の陽イオンを反応中に 蒸気相から同堆積物に対して加えることを要する。配向組織を備えた基板／配向 組織を備えた層の完全なデモンストレーションを図１１に示す。図１１は下から Ni、Pd、Ag、CeO₂及びYBCOの順で形成された複数の層のうちのYBCOにおける２２ ６リフレクションのファイ・スキャンを示す。 以上、現時点における本発明の好ましい実施の形態を詳述した。しかし、各種 の変更及び修正を請求の範囲に定義する本発明の範囲から逸脱することなく実施 し得ることは当業者には明らかである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/14 Ｃ２２Ｆ 1/14 Ｈ０１Ｌ 39/00 ＺＡＡ Ｈ０１Ｌ 39/00 ＺＡＡＡ // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２７ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２７ ６６１ ６６１Ａ ６８０ ６８０ ６８５ ６８５Ｚ ６８６ ６８６Ｚ Ｃ２３Ｃ 14/58 Ｃ２３Ｃ 14/58 Ａ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＲＯ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ， ＶＮ (72)発明者 クローガー、ドナルド エム. アメリカ合衆国 37923 テネシー州 ノ ックスビル ビラ クレスト ドライブ 716 (72)発明者 ノートン、デビッド ピー. アメリカ合衆国 37923 テネシー州 ノ ックスビル ターンベリー ドライブ 1013 (72)発明者 スペクト、エリオット ディ. アメリカ合衆国 37922 テネシー州 ノ ックスビル リバーミスト レーン 10639 (72)発明者 クリスン、デビッド ケイ. アメリカ合衆国 37830 テネシー州 オ ークリッジ アーテシア ドライブ 103

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．二軸配向組織を備えた合金製品を形成する方法であって、 ａ．表面及び二軸配向組織を備えた基板を形成すべく金属プリフォームを圧延 し、かつ焼鈍しする工程と、前記金属プリフォームが面心立方晶構造、体心立方 晶構造または稠密六方晶構造を有することと、 ｂ．ラミネートを形成すべく合金化剤を前記二軸配向組織を備えた基板の表面 上に堆積させる工程と、 ｃ．二軸配向組織を備えた合金製品を形成すべく、前記金属及び合金化剤の相 互拡散を招来するために前記ラミネートを十分な温度まで十分な時間にわたって 均質溶融を防止しながら加熱する工程と を含む方法。 ２．前記金属は主にCu、Ni、AlまたはFeを含む請求項１に記載の方法。 ３．前記合金化剤はAg、pd、Ptまたはこれらの合金を含む請求項１に記載の方法 。 ４．ｄ．少なくとも１つの電磁気デバイスまたは電気光学デバイスを前記二軸配 向組織を備えた合金製品上に堆積させる工程を含む請求項１に記載の方法。 ５．前記製品は超伝導体を含む請求項１に記載の方法。 ６．二軸配向組織を備えたラミネート製品を形成する方法であって、 ａ．表面及び二軸配向組織を備えた基板を形成すべく金属プリフォームを圧延 する工程と、前記金属プリフォームが面心立方晶構造、体心立方晶構造または稠 密六方晶構造を有することと、 ｂ．二軸配向組織を備えたラミネートを形成すべく材料のエピタキシャル層を 前記二軸配向組織を備えた基板の表面上に堆積させる工程と を含む方法。 ７．前記金属は主にCu、Ni、AlまたはFeを含む請求項６に記載の方法。 ８．前記材料はAg、Pd、Ptまたはこれらの合金を含む請求項６に記載の方法。 ９．ｃ．少なくとも１つの電磁気デバイスまたは電気光学デバイスを前記二軸配 向組織を備えたラミネート製品上に堆積させる工程を含む請求項６に記載の方法 。 １０．前記製品は超伝導体を含む請求項６に記載の方法。 １１．二軸配向組織を備えたラミネート製品を形成する方法であって、 ａ．表面及び二軸配向組織を備えた基板を形成すべく金属プリフォームを圧延 する工程と、前記金属プリフォームが面心立方晶構造、体心立方晶構造または稠 密六方晶構造を有することと、 ｂ．ラミネートを形成すべく材料の層を前記二軸配向組織を備えた基板の表面 上に堆積させる工程と、 ｃ．二軸配向組織を備えたラミネートを形成すべく、前記材料内におけるエピ タキシーの発生を招来するために前記ラミネートを十分な温度まで十分な時間に わたって加熱する工程と を含む方法。 １２．前記金属は主にCu、Ni、A1またはFeを含む請求項１１に記載の方法。 １３．前記材料はAg、Pd、Ptまたはこれらの合金を含む請求項１１に記載の方法 。 １４．ｄ．少なくとも１つの電磁気デバイスまたは電気光学デバイスを前記二軸 配向組織を備えたラミネート製品上に堆積させる工程を含む請求項１１に記載の 方法。 １５．前記製品は超伝導体を含む請求項１１に記載の方法。 １６．前記工程ｂは少なくとも２つの異なる材料の層を前記二軸配向組織を備え た基板の表面上に堆積させる工程と、前記複数の材料が二軸配向組織を備えた合 金を焼鈍し後に形成することを含む請求項１１に記載の方法。 １７．二軸配向組織を備えたラミネート製品を形成する方法であって、 ａ．二軸配向組織を備えたAg面を有する基板を形成する工程と、 ｂ．ReBCOのエピタキシャル・バッファ・テンプレート層を前記基板の表面上 にパルス・レーザー堆積法を用いて約５０〜３００ミリトルの酸素圧下において 約６００〜７００℃の温度で堆積させる工程と、 ｃ．ペロブスカイト型材料からなる別のエピタキシャル層を前記バッファ・テ ンプレート層上にパルス・レーザー堆積法を用いて堆積させる工程と を含む方法。 １８．前記ペロブスカイト型材料は約５０〜３００ミリトルの酸素圧下において 約７３０〜８５０℃の温度で堆積されたReBCOを含み、前記別のエピタキシャル 層は超伝導性を有する請求項１７に記載の方法。 １９．二軸配向組織を備えた合金製品であって、圧延され、かつ焼鈍しされた二 軸配向組織を備えた金属基板と、前記金属基板が表面を有することと、前記金属 が面心立方晶構造、体心立方晶構造または稠密六方晶構造を有することと、前記 基板の表面上に位置する二軸配向組織を備えた合金の層と、前記二軸配向組織を 備えた層が前記基板とは異なる組成物からなることを含む合金製品。 ２０．前記金属は主にCu、Ni、AlまたはFeを含む請求項１９に記載の製品。 ２１．前記合金はAg、PdまたはPtを含む請求項１９に記載の製品。 ２２．前記合金に対してエピタキシャルによって結合された少なくとも１つの電 磁気デバイスまたは電気光学デバイスを含む請求項１９に記載の製品。 ２３．前記製品は超伝導体を含む請求項１９に記載の製品。 ２４．二軸配向組織を備えたラミネート製品であって、圧延され、かつ焼鈍しさ れた二軸配向組織を備えた金属基板と、前記金属が面心立方晶構造、体心立方晶 構造または稠密六方晶構造を有することと、前記基板の表面上に位置する別の材 料からなるエピタキシャル層とを含む製品。 ２５．前記金属は主にCu、Ni、AlまたはFeを含む請求項２４に記載の製品。 ２６．前記別の材料はAg、Pd、Ptまたはこれらの合金を含む請求項２４に記載の 製品。 ２７．前記エピタキシャル層に対してエピタキシャルによって結合された少なく とも１つの電磁気デバイスまたは電気光学デバイスを有する請求項２４に記載の 製品。 ２８．前記製品は超伝導体を含む請求項２４に記載の製品。 ２９．圧延され、かつ焼鈍しされた二軸配向組織を備えた金属基板と、前記金属 基板上に位置するエピタキシャル・バリヤ層と、前記バリヤ層上に位置するエピ タキシャル超伝導体層とを有する超伝導体製品。 ３０．圧延され、かつ焼鈍しされた二軸配向組織を備えたAg基板と、前記Ag基板 上に位置するエピタキシャル超伝導体層とを有する超伝導体製品。