KR20100136464A - 고온 초전도체 물품의 형성 방법 - Google Patents

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초전도 물품을 형성하는 방법은 기판 테이프를 제공하는 단계와, 기판 테이프 위에 초전도층을 형성하는 단계와, 초전도층 위에 덮개층을 증착하는 단계를 포함한다. 덮개층은 귀금속을 포함하고 약 1.0 미크론 이하의 두께를 갖는다. 또한, 이 방법은 초전도층에 비반응성인 용액을 사용하여 덮개층 위에 안정화층을 전착하는 단계를 더 포함한다. 초전도층은 형성후 임계 전류(IC ( AF ))와 안정화후 임계 전류(IC ( PS ))를 갖는다. IC ( PS )는 IC ( AF )의 적어도 약 95%이다.

Description

고온 초전도체 물품의 형성 방법 {METHOD OF FORMING AN HTS ARTICLE}
초전도 재료들은 오래전부터 기술 집단들에 공지되고 알려져 있다. 액체 헬륨(4.2K)의 사용을 필요로 하는 온도에서 초전도 특성들을 나타내는 저온 초전도체들(저-Tc 또는 LTS)은 1911년 부터 알려져 있다. 그러나, 산화물계 고온(고-Tc) 초전도체들은 다소 최근까지 알려져 있지 않았다. 1986년경, 액체 질소의 온도(77K)를 초과하는 온도에서 초전도 특성들을 갖는 최초의 고온 초전도체(HTS), 즉, YBa2Cu3O7-x(YBCO)가 발견되었으며, Bi2Sr2Ca2Cu3O10 +y(BSCCO) 등을 포함하는 다른 재료들의 개발이 지난 15년간 이루어져 왔다. 고-Tc 초전도체들의 개발은 액체 헬륨에 기반한 비교적 더 비싼 극저온 인프라구조보다 액체 질소를 사용하여 이런 초전도체들을 동작하는 비용 상의 장점에 부분적으로 기인하여, 이런 재료들을 포함하는 반도체 구성요소들 및 기타 디바이스들의 경제적으로 실현가능한 개발의 가능성을 창출하였다.
무수한 가능한 용례들 중에서, 산업계는 전력 발전, 송전, 배전 및 저장을 위한 용례들을 포함하는 전력 산업에 이런 재료들의 용도를 개발하고자 하여 왔다. 이에 관하여, 구리계 상용 전력 구성요소들의 고유 저항은 연간 수십억 달러의 전력 손실의 원인이되는 것으로 추정되며, 따라서, 전력 산업은 송전 및 배전 전력 케이블들, 발전기들, 변압기들 및 오전류 차단기들/제한기들 같은 전력 구성요소들에 대한 고온 초전도체들의 활용에 기초하여 이득을 얻고자하고 있다. 부가적으로, 전력 산업의 고온 초전도체들의 다른 장점들은 전력 취급 용량의 3-10배 증가, 전력 장비의 크기[즉, 점유면적(footprint)] 및 중량의 현저한 감소, 환경적 영향의 감소, 더 큰 안전성 및 종래 기술에 비해 증가된 용량을 포함한다. 고온 초전도체들의 이런 가능한 이득들은 매우 주목받고 있지만, 고온 초전도체들을 대규모로 생산 및 상업화하는 데는 다수의 기술적 과제들이 여전히 존재한다.
고온 초전도체들의 상업화와 연계된 과제들 중에서, 다양한 전력 구성요소들의 형성을 위해 사용될 수 있는 초전도 테이프 세그먼트의 제조에 관한 다수의 과제들이 존재한다. 1세대 초전도 테이프 세그먼트는 상술한 BSCCO 고온 초전도체의 사용을 포함한다. 이 재료는 일반적으로 귀금속, 통상적으로 은의 매트릭스 내에 매립된 분리된 필라멘트들의 형태로 제공된다. 비록, 이런 전도체들이 전력 산업에서 구현될 필요가 있는 연장된 길이들(1킬로미터 정도 같은)로 제조될 수 있지만, 재료들 및 제조 비용들 때문에, 이런 테이프들은 광범위하게 상업적으로 실현할 수 있는 제품을 제공하지 못한다.
따라서, 우수한 상업적 실현성을 갖는 소위 2세대 HTS 테이프들에 큰 관심이 기울여져 왔다. 이들 테이프들은 통상적으로 층상 구조에 기초하며, 이러한 층상 구조는 일반적으로 기계적 지지부를 제공하는 가요성 기판, 기판 위에 배설되면서 다수의 필름들을 선택적으로 포함하는 적어도 하나의 버퍼층, 버퍼 필름 위에 HTS층 및 초전도체층 위에 선택적 덮개층 및/또는 덮개층 위에 놓이거나 전체 구조체 둘레에 놓이는 선택적 전기 안정화층을 포함한다. 그러나, 현재까지, 이런 2세대 테이프들 및 이런 테이프들을 포함하는 디바이스들의 완전한 상용화까지는 다수의 공학적 및 제조적 과제들이 남아 있다. 한가지 특정 과제는 초전도체층 위의 덮개층을 제거하거나 그 두께를 감소시키는 것이다.
일 예시적 실시예에서, 초전도 물품을 형성하는 방법은 기판 테이프를 제공하는 단계와, 기판 위에 초전도층을 형성하는 단계를 포함한다. 초전도층은 형성후(as-formed) 임계 전류(IC ( AF ))를 갖는다. 이 방법은 초전도층 위에 덮개층을 증착하는 단계와, 덮개층 위에 안정화층을 전착하는 단계를 더 포함한다. 덮개층은 약 1.0 미크론 이하의 두께를 가지며, 귀금속을 포함한다. 전착 단계는 초전도층에 비반응성인 용액을 사용하여 수행된다. 초전도층은 안정화후 임계 전류(IC ( PS ))를 갖는다. IC ( PS )는 최초 IC ( AF )의 적어도 약 95%이다.
다른 실시예에서, 초전도 물품의 형성 방법은 기판 테이프를 제공하는 단계와, 기판 위에 초전도층을 형성하는 단계를 포함한다. 초전도층은 형성후 임계 전류(IC ( AF ))를 갖는다. 이 방법은 초전도층 위에 안정화층을 전착하는 단계를 더 포함한다. 초전도층은 안정화후 임계 전류(IC ( PS ))를 갖는다. IC ( PS )는 IC(AF)의 적어도 약 95%이다.
다른 실시예에서, 초전도 물품을 형성하는 방법은 초전도층을 갖는 기판 테이프를 제1 전착 시스템과 제2 전착 시스템을 통해 병진시키는 단계를 포함한다. 이 방법은 제1 전착 시스템을 통해 병진시키면서 덮개층을 증착하는 단계를 더 포함한다. 덮개층은 귀금속을 포함한다. 이 방법은 제2 전착 시스템을 통해 병진시키면서 안정화층을 증착하는 단계를 더 포함한다.
본 기술 분야의 숙련자들은 첨부 도면들을 참조로 본 발명을 더 양호하게 이해할 수 있을 것이며, 그 다수의 특징들 및 장점들을 명백히 알 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 초전도 물품의 일반화된 구조를 도시하는 사시도.
서로 다른 도면들에서 동일 참조 부호들을 사용하는 것은 동일 또는 유사 항목들을 지시하는 것이다.
일 실시예에서, 초전도 물품을 형성하는 방법은 기판 테이프를 제공하는 단계와, 기판 위에 HTS층을 형성하는 단계와, 초전도층 위에 안정화층을 전착하는 단계를 포함한다. 형성후 임계 전류(IC ( AF ))를 결정하기 위해 형성 이후 초전도층의 임계 전류가 측정된다. 추가적으로, 안정화후 임계 전류(IC ( PS ))를 결정하기 위해 안정화층의 전착 이후 초전도층의 임계 전류가 측정된다. IC ( PS )는 IC(AF)의 적어도 약 95%이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 물품(100)의 일반화된 층상 구조가 도시되어 있다. 초전도 물품은 기판(10), 기판(10) 위에 버퍼층(12), 초전도층(14) 후속하는, 통상적으로 귀금속인 덮개층(16) 및 통상적으로 구리 같은 비귀금속인 안정화층(18)을 포함한다. 버퍼층(12)은 다수의 별개의 필름들로 구성될 수 있다. 안정화층(18)은 초전도 물품(100)의 주위 둘레로 연장하여 초전도 물품(100)을 둘러쌀 수 있다.
기판(10)은 일반적으로 금속계이며, 통상, 적어도 두 개의 금속 원소들의 합금이다. 특히 적합한 기판 재료들은 하스텔로이(등록상표)(Hastelloy®) 또는 이코넬(등록상표)(Inconel®) 합금 그룹 같은 니켈계 금속 합금들 및 스테인레스 스틸 합금들을 포함한다. 이들 합금들은 열팽창 계수, 인장 강도, 항복 강도 및 연신을 포함하는 양호한 크립, 화학적 및 기계적 특성들을 갖는 경향이 있다. 이들 재료들은 통상 릴-투-릴(reel-to-reel) 테이프 취급을 사용하는 초전도 테이프 제조에 특히 적합한 스풀에 감겨진 테이프들의 형태로 상업적으로 일반적으로 입수할 수 있다.
기판(10)은 통상적으로 높은 치수비를 갖는 테이프형 구조이다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "치수비(dimension ratio)"는 기판 또는 테이프의 길이 대 기판 또는 테이프의 그 다음 긴 치수, 즉, 폭의 비율을 나타내기 위해 사용된다. 예로서, 테이프의 폭은 일반적으로 약 0.1 내지 약 10 cm 정도이며, 테이프의 길이는 통상적으로 적어도 약 0.1 m, 가장 통상적으로는 약 5 m을 초과한다. 사실, 기판(10)을 포함하는 초전도 테이프들은 100 m 이상 정도의 길이를 가질 수 있다. 따라서, 기판은 10 이상, 약 102 이상 또는 심지어 약 103 이상의 매우 높은 치수비를 가질 수 있다. 특정 실시예들은 104 이상의 치수비를 갖는다.
일 실시예에서, 기판은 초전도 테이프의 구성층들의 후속 증착을 위해 바람직한 표면 특성들을 갖도록 처리된다. 예로서, 표면은 원하는 평탄도 및 표면 조도로 연마될 수 있다. 부가적으로, 비록, 본 명세서의 실시예가 통상적으로, 상업적으로 입수할 수 있는 상술한 니켈계 테이프들 같이 비텍스쳐형 다결정 기판을 사용하지만, 기판은 공지된 RABiTS(롤 보조식 쌍축 텍스쳐 기판) 기술 같이 본 기술 분야에 알려진 바와 같이 쌍축 텍스쳐로 처리될 수 있다.
버퍼층(12)을 참고하면, 버퍼층은 단일층일 수 있거나, 보다 일반적으로는 다수의 필름들로 구성될 수 있다. 가장 통상적으로, 버퍼층은 필름의 평면내 및 평면외 양자 모두의 결정 축들을 따라 대체로 정렬된 결정 텍스쳐를 갖는 쌍축 텍스쳐형 필름을 포함한다. 이런 쌍축 텍스쳐형성은 IBAD에 의해 달성될 수 있다. 본 기술 분야에 알려진 바와 같이, IBAD는 이온 비임 보조식 증착을 나타내는 두문자어이며, 우수한 초전도 특성들을 위해 바람직한 결정학적 배향을 갖는 초전도층의 후속 형성을 위해 적절히 텍스쳐형성된 버퍼층을 형성하기 위해 바람직하게 사용될 수 있는 기술이다. 마그네슘 산화물이 IBAD 필름을 위한 통상적 재료 선택이며, 약 5 내지 약 50 나노미터 같이 약 1 내지 약 500 나노미터 정도일 수 있다. 일반적으로, IBAD 필름은 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 미국 특허 제6,190,752호에 정의 및 설명된 바와 같이 암염형(rock-salt like) 결정 구조를 갖는다.
버퍼층은 IBAD 필름과 기판 사이에 배치되며 그와 직접적으로 접촉하도록 제공된 배리어 필름 같은 추가적인 필름들을 포함할 수 있다. 이에 관하여, 배리어 필름은 이트리아 같은 산화물로 형성되는 것이 바람직할 수 있고, IBAD 필름으로부터 기판을 격리시키도록 기능한다. 또한, 배리어 필름은 실리콘 니트라이드 같은 비산화물들로 형성될 수도 있다. 배리어 필름을 증착하기 위한 적절한 기술들은 스퍼터링을 포함하는 물리 기상 증착 및 화학 기상 증착을 포함한다. 배리어 필름의 통상적 두께들은 약 1 내지 약 200 나노미터의 범위 이내일 수 있다. 또한, 버퍼층은 IBAD 필름 위에 형성된 에피텍셜 성장 필름(들)도 역시 포함할 수 있다. 이에 관하여, IBAD 필름의 두께를 증가시키기 위해 에피텍셜 성장 필름이 효과적이며, MgO 및 기타 비견할만한 재료들 같은 IBAD 층을 위해 사용되는 동일한 재료로 주로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다.
MgO계 IBAD 필름 및/또는 에피텍셜 필름을 사용하는 실시예들에서, 초전도층의 재료와 MgO 재료 사이의 격자 불일치(mismatch)가 존재한다. 따라서, 버퍼층은 초전도층과 아래에 IBAD 필름 및/또는 에피텍셜 필름 사이의 격자 상수들의 불일치를 감소시키도록 특정하게 구현된 다른 버퍼 필름을 추가로 포함할 수 있다. 이 버퍼 필름은 YSZ(이트리아-안정화 지르코니아), 마그네시아, 세리아, 가돌리늄 지르코늄 옥사이드, 스트론튬 루테나이트, 란타늄 망가네이트 및 일반적으로 페로브스카이트 구조의 세라믹 재료 같은 재료들로 형성될 수 있다. 버퍼 필름은 다양한 물리적 기상 증착 기술들에 의해 증착될 수 있다.
상술한 바가 원론적으로 IBAD 같은 텍스쳐형성 프로세스에 의해 버퍼 스택(층) 내에 쌍축 텍스쳐형 필름을 구현하는 것에 초점을 두고 있지만, 대안적으로, 기판 표면 자체가 쌍축 텍스쳐형성될 수 있다. 이 경우, 버퍼층은 일반적으로 텍스쳐형 기판 상에 에피텍셜 성장되며, 그래서, 버퍼층의 텍스쳐 형성을 보전한다. 기판을 쌍축 테스쳐 형성하는 한가지 프로세스는 본 기술 분야에서 일반적으로 알려진, RABiTS(롤 보조식 쌍축 텍스쳐형 기판들)라 공지된 프로세스이다.
초전도층(14)은 일반적으로, 고온 초전도체(HTS)층의 형태이다. HTS 재료들은 통상적으로 액체 질소의 온도(77K)를 초과하는 온도에서 초전도 특성들을 나타내는 고온 초전도 재료들 중 임의의 것으로부터 선택된다. 이런 재료들은 예로서, YBa2Cu3O7-x, Bi2Sr2CaCu2Oz, Bi2Sr2Ca2Cu3O10 +y, Tl2Ba2Ca2Cu3O10 +y, 및 HgBa2Ca2Cu3O8 +y를 포함할 수 있다. 재료들의 한가지 부류는 REBa2Cu3O7 -x를 포함하며, 여기서, 0≥x>1이고, RE는 희토류 또는 희토류 원소들의 조합이다. 상술한 바 중에서, YBCO라고도 일반적으로 지칭되는 YBa2Cu3O7 -x가 유리하게 사용될 수 있다. YBCO는 희토류 재료들 예로서, 사마륨 같은 도핑제들을 추가하여, 또는 추가 없이 사용될 수 있다. 초전도층(14)은 후막 및 박막 형성 기술들을 포함하는 다양한 기술들 중 임의의 기술에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게는, 펄스 레이저 증착(PLD) 같은 박막 물리 기상 증착 기술이 높은 증착율들을 위해 사용될 수 있거나, 화학 기상 증착 기술이 더 낮은 비용 및 더 큰 표면적의 처리를 위해 사용될 수 있다. 통상적으로, 초전도층은 초전도층(14)과 연계된 바람직한 전류량 등급들을 취득하기 위해 약 0.1 내지 약 30 미크론, 가장 통상적으로는 약 1 내지 약 5 미크론 같은 약 0.5 내지 약 20 미크론 정도의 두께를 갖는다.
또한, 초전도 물품은 덮개층(16)과 안정화층(18)을 포함하며, 이들은 일반적으로 실제 사용시 초전도체의 연소를 방지하는 것을 돕도록 전기적 안정성과 저 저항 인터페이스를 제공하기 위해 구현된다. 특히, 층들(16, 18)은 냉각 오류 또는 임계 전류 밀도를 초과한 경우, 초전도체를 따른 전기 전하들의 지속적 흐름을 보조하고, 초전도층은 초전도 상태로부터 이동하여 저항성 상태로 된다. 통상적으로, 안정화층(들)과 초전도층(14) 사이의 비의도적 상호작용을 방지하기 위해 덮개층(16)을 위해 귀금속이 사용된다. 통상적 귀금속들은 금, 은, 백금 및 팔라듐을 포함한다. 그 비용 및 일반적 가용성에 기인하여 은이 통상적으로 사용된다. 덮개층(16)은 통상적으로 초전도층(14) 내에 안정화층(18)을 적용할 때 사용되는 성분들의 비의도적 확산을 방지하기에 충분히 두껍지만, 비용(원료 및 처리 비용) 상의 이유로 대체로 얇게 형성된다. DC 마그네트론 스퍼터링 같은 물리 기상 증착을 포함하는 다양한 기술들이 덮개층(16)의 증착을 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 덮개층(16)은 귀금속의 전착에 의해 형성될 수 있다. 전착 용액은 비저항성 용액일 수 있으며, 초전도층과 반응하지 않을 수 있다. 특히, 전착 용액은 IC ( PS )가 IC ( AF )의 적어도 약 95%가 되도록 초전도층의 임계 전류를 보전할 수 있다.
일 예시적 실시예에서, 전착 용액은 디메틸설폭사이드(DMSO)의 용액 내에 은 니트레이트 같은 은 염과, 티오우레아(thiourea) 같은 황 첨가물을 포함할 수 있다. 전착 용액은 약 0.1과 약 0.8 M 사이, 특히, 약 0.62 M 같은 약 1.0 M 이하의 양으로 은 니트레이트를 포함할 수 있다. 티오우레아는 약 25 mM과 약 75 mM 사이, 특히, 약 50 mM 같은 약 10 mM과 약 100 mM 사이의 양일 수 있다. 도금 전류 밀도는 약 1 mA/cm2 내지 130 mA/cm2 사이, 특히 약 14 mA/cm2 같이 약 200 mA/cm2 이하일 수 있다.
대안적 실시예에서, 전착 용액은 리튬 퍼클로레이트(perchlorate), 은 퍼클로레이트 및 티오우레아를 아세토니트릴 용액 내에 포함할 수 있다. 리튬 퍼클로레이트는 약 0.1 M과 약 0.3 M 사이, 특히, 약 0.2 M 같이, 적어도 약 0.05 M 이지만, 약 0.5 M 이하인 양일 수 있다. 은 퍼클로레이트는 약 0.1 M과 약 0.3 M 사이, 특히, 약 0.2 M 같이, 적어도 약 0.05 M 이지만, 약 0.5 M 이하인 양일 수 있다. 총 퍼클로레이트 농도는 약 0.5 M 이하 같이 약 0.7 M 이하일 수 있다. 티오우레아는 약 25 mM과 약 75 mM 사이, 특히 50 mM 같이 약 10 mM과 약 100 mM 사이의 양일 수 있다. 도금 전류 밀도는 약 1 mA/cm2 내지 130 mA/cm2 사이, 특히 약 14 mA/cm2 같이 약 200 mA/cm2 이하일 수 있다.
안정화층(18)은 일반적으로, 초전도층(14) 위에 중첩 배치되도록 통합되며, 특히, 도 1에 도시된 특정 실시예에서, 덮개층(16) 위에 중첩되어 그와 직접적으로 접촉한다. 안정화층(18)은 유해 환경 상태 및 초전도성 켄치(quench)에 대한 안정성을 향상시키기 위해 보호/분로(protection/shunt layer) 층으로서 기능한다. 이 층은 일반적으로 고밀도이고, 열 및 전기 전도성이며, 초전도층의 임계 전류가 초과되거나 초전도층의 고장의 경우 전류를 우회시키도록 기능한다. 이는 땜납 같은 중간 접합 재료를 사용하여 초전도 테이프 상에 예비성형된 구리 스트립을 적층하는 것 같은 다양한 박막 및 후막 형성 기술들 중 임의의 기술에 의해 형성될 수 있다. 다른 기술들은 통상적으로 증발 또는 스퍼터링 같은 물리 기상 증착 및 무전해 도금 및 전해도금 같은 화학적 처리에 중점을 두고 있다. 이에 관하여, 덮개층(16)은 그 위에 구리의 증착을 위한 종정층으로서 기능할 수 있다. 특히, 덮개층(16) 및 안정화층(18)은 다양한 실시예들에 따라 후술된 바와 같이 변경되거나 사용되지 않을 수 있다.
안정화층(18)은 구리나 은 같은 비귀금속의 전착에 의해 형성될 수 있다. 안정화층(18)은 적어도 약 20 미크론의 두께로 형성될 수 있다. 부가적으로, 안정화층(18)은 초전도 물품의 주변 둘레로 연장하여 이를 둘러쌀 수 있다. 전착 용액은 초전도층과 비반응성인 용액일 수 있다. 특히, 초전도층의 임계 전류는 전착 용액에 의해 영향을 받지 않을 수 있으며, 그래서, IC ( PS )는 IC( AF )의 적어도 약 97%, 특히, IC( AF )의 적어도 약 99% 같이 IC( AF )의 적어도 약 95%이다.
예시적 실시예에서, 안정화층(18)은 약 0.5 미크론 이하, 특히, 약 0.3 미크론 이하 같이 약 1.0 미크론 이하의 두께를 갖는 덮개층(16) 위에 증착될 수 있다. 덮개층(16)은 스퍼터링 및 전착을 포함하는 다양한 방법들에 의해 형성될 수 있다. 대안적 실시예에서, 안정화층(18)은 초전도층 바로 위에 증착될 수 있다.
일 예시적 실시예에서, 전착 용액은 디메틸설폭사이드(DMSO)의 용액 내에 구리 니트레이트 같은 구리 염 및 티오우레아 같은 황 첨가물을 포함할 수 있다. 전착 용액은 약 1.0과 약 2.0 M 사이, 특히, 약 1.4 M 같은 적어도 약 0.1 M이지만 약 3.0 M 이하인 양으로 구리 니트레이트를 포함할 수 있다. 티오우레아는 약 10 mM과 약 75 mM 사이, 특히, 약 26 mM 같이 약 100 mM 이하의 양으로 존재할 수 있다. 도금 전류 밀도는 약 1 mA/cm2 내지 150 mA/cm2 사이, 특히 약 50 mA/cm2 같이 약 200 mA/cm2 이하일 수 있다.
종래 기술의 접근법에 따르면, 초전도층과 안정화층의 적용에 사용되는 성분들의 반응을 방지하기 위해 충분히 두꺼운 덮개층이 필요하다. 특히, 구리 같은 안정화층을 전해도금하는 데 사용되는 종래의 용액들은 초전도층과 고 반응성이며, 따라서, 초전도층의 임계 전류 용량을 훼손시킨다. 이러한 반응 및 초전도층의 임계 전류 용량의 감소를 피하기 위해 초전도체층과 안정화층 사이에 적어도 1 미크론 두께의 덮개층이 필요하다는 것이 발견되었다. 또한, 초전도체층에 안정화층의 스트립을 접합하는 데 사용되는 땜납들도 충분히 두꺼운 덮개층이 사용되지 않는 경우 초전도체의 품질을 열화시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다. 대조적으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 안정화층을 전해도금하기 위해 사용되는 용액들은 HTS층에 대해 비반응성이며 덮개층의 두께 감소 또는 제거를 가능하게 한다.
본 발명을 특정 실시예들에 관하여 예시 및 설명하였지만, 본 발명을 예시된 세부사항들에 한정하고자 하는 것은 아니며, 그 이유는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 다양한 변용들 및 치환들이 이루어질 수 있기 때문이다. 예로서, 추가적 또는 등가의 치환들이 제공될 수 있으며, 부가적 또는 등가의 제조 단계들이 사용될 수 있다. 이 때문에, 본 기술 분야의 숙련자들은 일상적 실험으로 본 명세서에 설명된 발명의 다른 변형들 및 균등물들을 안출할 수 있으며, 이러한 모든 변형들 및 균등물들은 하기의 청구범위에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 믿어진다.

Claims (23)

  1. 초전도 물품을 형성하는 방법에 있어서,
    기판 테이프를 제공하는 단계와,
    형성후 임계 전류(IC ( AF ))를 갖는 초전도층을 상기 기판 테이프 위에 형성하는 단계와,
    귀금속을 포함하는 덮개층(capping layer)으로서, 상기 초전도층 위에 약 1.0 미크론 이하의 두께를 갖는 상기 덮개층을 증착하는 단계와,
    상기 초전도층에 대해 비반응성인 용액을 사용하여 상기 덮개층 위에 안정화층을 전착하는 단계를 포함하고,
    상기 초전도층은 상기 IC ( AF )의 적어도 약 95%인 안정화후 임계 전류(IC ( PS ))를 갖는, 초전도 물품의 형성 방법.
  2. 초전도 물품을 형성하는 방법에 있어서,
    기판 테이프를 제공하는 단계와,
    형성후 임계 전류(IC ( AF ))를 갖는 초전도층을 상기 기판 위에 형성하는 단계와,
    상기 초전도층 위에 안정화층을 전착하는 단계를 포함하고,
    상기 초전도층은 상기 IC ( AF )의 적어도 약 95%인 안정화후 임계 전류(IC ( PS ))를 갖는, 초전도 물품의 형성 방법.
  3. 초전도 물품을 형성하는 방법에 있어서,
    제1 전착 시스템과 제2 전착 시스템을 통해 초전도층을 갖는 기판 테이프를 병진시키는 단계와,
    상기 제1 전착 시스템을 통해 병진시키는 동안, 귀금속을 포함하는 덮개층을 증착하는 단계와,
    상기 제2 전착 시스템을 통해 병진시키는 동안 안정화층을 증착하는 단계를 포함하고,
    초전도층은 상기 안정화층의 증착 이전에 형성후 임계 전류(IC ( AF ))와, 상기 안정화층의 증착 이후에 안정화후 임계 전류(IC ( PS ))를 가지며,
    상기 IC ( PS )는 상기 IC ( AF )의 적어도 약 95%인 초전도 물품의 형성 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 IC ( PS )는 상기 IC ( AF )의 적어도 약 97%인 초전도 물품의 형성 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 IC ( PS )는 상기 IC ( AF )의 적어도 약 99%인 초전도 물품의 형성 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 덮개층을 증착하는 단계는 상기 기판을 은 전착 용액에 접촉시키는 단계를 포함하는 초전도 물품의 형성 방법.
  7. 제 3 항에 있어서, 제1 전착 챔버는 은 전착 용액을 포함하는 초전도 물품의 형성 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 은 전착 용액은 디메틸설폭사이드, 은 염 및 황 첨가물을 포함하는 초전도 물품의 형성 방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 은 전착 용액은 리튬 염, 은 염, 황 첨가물 및 아세토니트릴을 포함하는 초전도 물품의 형성 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초전도층은 REBa2Cu3O7-x, 여기서 0≥x>1인 일반식을 갖는, 희토류 산화물을 포함하는, 초전도 물품의 형성 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안정화층은 적어도 약 20 미크론의 두께를 갖는 초전도 물품의 형성 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안정화층은 상기 기판 테이프 및 상기 초전도층을 둘러싸는 초전도 물품의 형성 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안정화층은 비귀금속을 포함하는 초전도 물품의 형성 방법.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 안정화층을 전착하는 단계는 약 200 mA/cm2 이하의 전류 밀도에서 수행되는 초전도 물품의 형성 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 전류 밀도는 약 1 mA/cm2과 약 150 mA/cm2 사이인 초전도 물품의 형성 방법.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 안정화층을 전착하는 단계는 상기 기판을 디메틸설폭사이드, 구리 염 및 황 첨가물을 포함하는 구리 전착 용액에 접촉시키는 단계를 포함하는 초전도 물품의 형성 방법.
  17. 제 2 항에 있어서, 상기 안정화층의 전착 단계 이전에 상기 초전도층 상에 덮개층을 증착하는 단계를 더 포함하고, 상기 덮개층은 귀금속을 포함하며, 약 1.0 미크론 이하의 두께를 갖는 초전도 물품의 형성 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 덮개층을 증착하는 단계는 상기 덮개층을 전착하는 단계를 포함하는 초전도 물품의 형성 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 전착 단계는 상기 기판을 은 전착 용액에 접촉시키는 단계를 포함하는 초전도 물품의 형성 방법.
  20. 제 3 항에 있어서, 상기 덮개층은 약 1.0 미크론 이하의 두께를 갖는 초전도 물품의 형성 방법.
  21. 제 3 항에 있어서, 상기 제2 전착 시스템은 전착 용액을 포함하고, 상기 전착 용액은 비귀금속을 포함하는 초전도 물품의 형성 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 비귀금속은 구리 또는 알루미늄인 초전도 물품의 형성 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 제2 전착 용액은 디메틸설폭사이드, 구리 염 및 황 첨가물을 포함하는 초전도 물품의 형성 방법.
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