KR20120093919A - 극저 저항 필름 및 이를 개질 또는 생성하는 방법 - Google Patents
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Abstract
ELR 재료로 구성된 극저 저항("ELR") 필름의 작업 특성들은 개질된 ELR 필름을 생성하기 위해 상기 ELR 필름의 적절한 표면들 위에 개질 재료를 적층시킴으로써 개선될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에 있어서, 상기 ELR 필름은 "c-필름"의 형태로 존재할 수 있다. 그와 같은 작업 특성들은 증가된 온도에서 ELR 상태에서 작업시키는 단계, 추가적인 전하를 운반시키는 단계, 개선된 자기 특성들로 작동시키는 단계, 개선된 기계적 특성들 도는 다른 개선된 작업 특성들로 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 ELR 재료는 YBCO와 같은 혼합-원자가 산화구리 페로브스카이트이나, 그와 같은 YBCO로 한정되지는 않는다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 개질 재료는 산소에 용이하게 접착되는 크롬과 같은 전도성 재료이나, 그와 같은 크롬에 한정되지는 않는다.
Description
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 발명의 명칭이 "고온 극저 저항 재료 및 이를 개질 또는 생성하는 방법(High temperature extremely low resistance materials and methods of modifying or creating same)으로 2009년 10월 2일자로 출원된 미국 가출원 제61/248,130호의 우선권을 청구하고, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 합체되었다.
본 발명은 일반적으로 고온에서 극저 저항을 갖는 필름들 또는 테이프들(ELR films 또는 ELR tapes)에 관한 것이고, 특히 개선된 작동 특징들로 작동하는 기존 ELR 필름들을 개질 및/또는 신규한 ELR 필름들을 생성하는 것에 관한 것이다.
진행중인 연구는 개선된 작동 특징들, 예를 들어 초전도성 재료를 포함하는 기존 재료들 보다 더 높은 온도에서 감소된 전기적 저항을 갖는 신규한 재료를 달성하기 위해 시도된다. 과학자들은 "완전한 전도체(perfect conductor)", 또는 극저 저항으로 작동하는 재료의 존재 가능성을 이론화하였으나, 초전도성 재료의 통상적으로 수용된 특징들 모두를 필수적으로 입증하지는 못할 것이다.
이들 이름에도 불구하고, 통상적인 고온 전도성("HTS") 재료들은 매우 낮은 온도에서 작동할 것이다. 사실, 대부분 공통적으로 사용되는 HTS 재료들은 매우 낮은 비등점(boiling points)(즉, 액체 질소(liquid nitrogen))을 갖는 액체를 사용하는 냉각 시스템의 사용을 요구할 것이다. 이러한 냉각 시스템은 실시 비용을 증가시키고, 이러한 재료의 폭넓은 상업적 및 소자자 사용 및/또는 적용을 방해한다.
필요로 하는 것은 개선된 작동 특징들을 갖는 ELR 필름들; 개질된 ELR 필름들이 개선된 작동 특징들로 작동하도록 알려진 ELR 필름들을 개질하기 위한 메카니즘들; 및/또는 신규한 ELR 필름들을 설계 및 제조하기 위한 기술들이다.
일반적으로 말해서, 본 발명의 다양한 실시예들은 기존 ELR 재료를 개질하는 것에 및/또는 신규한 ELR 재료들을 생성하기 위한 공정에 관한 것이다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 기존 ELR 재료들은 개선된 작동 특징들을 갖는 개질된 ELR 재료를 생성하기 위해 개질된다. 이들 작동 특징들은 보다 높은 온도에서 ELR 상태(예를 들어, 초전도성 상태)로 작동하고, 동일한(또는 더 높은) 온도들에서 증가된 전하 운송 성능으로 작동하며, 개선된 자기 성질들로 작동하고, 개선된 기계적 성질들로 작동하며, 및/또는 다른 개선된 작동 특성들로 작동하는 것을 포함하나, 이들에 제한되지는 않는다. 이 설명을 위해 하기에 더 상세히 설명되는 바와 같이, ELR 재료들은 HTS 재료들을 포함하는 초전도성 재료들; 완전한 전도성 재료들(즉, 완전한 전도체); 및 극저 저항을 갖는 다른 전도성 재료들을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 방법은 개질된 ELR 필름을 생성하기 위해 ELR 필름의 적합한 표면 상에 개질 재료를 층을 이루는 단계를 포함하고, 개질된 ELR 필름은 개질 재료 없이 ELR 필름의 것들 보다 개선된 작동 특징들을 갖는다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 방법은 ELR 필름 상에 또는 내에 적합한 표면을 형성하는 단계 및 개질된 ELR 필름을 생성하기 위해 ELR 필름의 적합한 표면 상에 개질 재료를 층을 이루는 단계를 포함하고, 상기 개질된 ELR 필름은 개질 재료만 또는 개질 재료 없이 ELR 필름의 것 보다 개선된 작동 특징들을 갖는다. 본 발명의 부가적인 실시예에서, 적합한 표면은 ELR 필름의 c-평면과 실질적으로 평행하지 않다.
본 발명의 다양한 실시예들에서, 개선된 작동 특징들은 보다 높은 온도에서 ELR 상태로 작동하고, 동일 또는 더 높은 온도들에서 증가된 전하 운송 성능으로 작동하며, 개선된 자기 성질들로 작동하고, 또는 개선된 기계적 성질들로 작동하는 것을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 필름의 적합한 표면 상에 개질 재료를 층을 이루는 단계는 ELR 필름의 적합한 표면 상에 개질 재료를 증착하는 단계를 포함한다. 본 발명의 부가적인 실시예에서, ELR 필름의 적합한 표면 상에 개질 재료를 적층하는 단계는 MBE, PLD, 또는 CVD를 사용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 필름의 적합한 표면 상에 개질 재료를 층을 이루는 단계는 ELR 필름에서 ELR 재료의 결정성 구조물의 c-평면과 실질적으로 평행하지 않는 ELR 필름의 면 상에 개질 재료를 층을 이루는 단계를 포함한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 필름의 적합한 표면 상에 개질 재료의 층을 이루는 단계는 ELR 재료의 결정성 구조물의 ab-평면과 평행한 ELR 재료의 면 상에 개질 재료를 층을 이루는 단계를 포함한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 필름의 적합한 표면 상에 개질 재료를 층을 이루는 단계는 ELR 재료의 결정성 구조물의 a-평면 또는 b-평면과 평행한 ELR 재료의 면 상에 개질 재료를 층을 이루는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 필름의 적합한 표면 상에 개질 재료를 층을 이루는 단계는 ELR 필름의 적합한 표면 상에 크롬, 구리, 비스무스, 코발트, 바나듐, 티타늄, 로듐, 베릴륨, 갈륨, 또는 셀레늄(selenium)을 층을 이루는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 필름 상에 또는 ELR 필름 내에 적합한 표면을 형성하는 단계는 ELR 필름 상에 또는 ELR 필름 내에 적합한 표면을 노출시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 필름 상에 또는 ELR 필름 내에 적합한 표면을 형성하는 단계는 기판의 기본 축선을 따라 ELR 재료의 결정성 구조물의 특정 축선을 배향하는 방식으로 기판 상에 ELR 재료를 층을 이루는 단계를 포함하고, 특정 축선은 ELR 재료의 결정성 구조물의 c-평면 내의 라인이다. 본 발명의 부가적인 실시예에서, 특정 축선은 a-축선 또는 b-축선이다.
본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 필름의 적합한 표면을 노출시키는 단계는 ELR 필름의 일차 표면을 에칭하여 상기 일차 표면의 표면적을 증가시킨다.
본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 필름의 적합한 표면을 노출시키는 단계는 ELR 필름의 일차 표면에 패턴을 생성하는 단계를 포함하고, 이에 의해 ELR 필름의 하나 이상의 적합한 표면을 노출시킨다.
본 발명의 일부 실시예들서, ELR 필름의 일차 표면에 패턴을 생성하는 단계는 ELR 필름의 ELR 재료에 홈을 새기는 단계를 포함한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 홈은 실질적으로 ELR 필름의 기본 축선의 방향에 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 홈은 ELR 재료의 두께와 실질적으로 동일한 깊이를 갖는다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 홈은 ELR 재료의 두께 보다 작은 깊이를 갖는다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 홈의 폭은 10nm 보다 크다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개질 재료는 홈 안으로 증착된다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 방법은 ELR 필름의 일차 표면에 적어도 하나의 홈을 생성하는 단계를 포함하고, 이에 의해 ELR 필름의 면을 노출시키며, 이 노출된 면은 ELR 필름에서 ELR 재료의 결정성 구조물의 ab-평면과 평행한 면이고 노출된 면 상에 개질 재료를 증착한다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 노출된 면 상에 개질 재료를 증착하는 단계는 상기 노출된 면 상에 개질 재료의 단일 유닛 층을 증착하는 단계를 포함한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 노출된 면 상에 개질 재료를 증착하는 단계는 상기 노출된 면 상에 개질 재료의 두 개 이상의 유닛 층들을 증착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 필름의 적합한 표면 상에 개질 재료를 층을 이루는 단계는 ELR 필름의 c-평면과 실질적으로 평행하지 않은 ELR 필름의 면 상에 개질 재료를 층을 이루는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 방법은 개질된 ELR 재료를 형성하기 위해 ELR 재료에 개질 재료를 접합하는 단계를 포함하고, 이 개질된 ELR 재료는 상기 개질 재료만 또는 상기 개질 재료 없이 ELR 재료의 것보다 더 높은 온도로 작동한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 재료는 초전도성 재료이다.
일부 실시예들에서, 개질 재료는 개질 재료만 또는 개질 재료 없이 ELR 재료의 것보다 개선된 작동 특징들로 작동하는 개질된 ELR 재료를 형성하기 위해 ELR 재료 상에 층을 이룬다. ELR 재료는 혼성-원자가 산화구리 페로브스카이트(perovskite)로 참조되는 ELR 재료들의 페밀리로부터 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 개질 재료들은 크롬(Cr), 구리(Cu), 비스무스(Bi), 코발트(Co), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 로듐(Rh), 베릴륨(Be), 갈륨(Ga), 및/또는 셀레늄(Se)의 임의의 하나 또는 조합으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 복합물(composite)은 상기 복합물이 개질 재로만 또는 개질 재료 없이 ELR 재료의 것보다 더 높은 온도에서 ELR 상태로 작동하도록 ELR 재료에 접합되는 개질 재료, 및 ELR 재료를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 복합물은 ELR 재료를 포함하는 제 1 층, 및 개질 재료를 포함하는 제 2 층을 포함하고, 제 2 층은 제 1 층에 접합된다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 복합물은 ELR재료를 포함하는 제 1 층, 개질 재료를 포함하고 상기 제 1 층에 접합되는 제 2 층, ELR 재료를 포함하는 제 3 층, 및 상기 개질 재료를 포함하는 제 4 층을 포함하고, 상기 제 3 층은 제 4 층에 접합된다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 제 2 층은 제 1 층 상에 증착된다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 제 1 층은 제 2 층 상에 증착된다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 제 1 층의 ELR 재료는 제 2 층 상에 형성된다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 제 1 층은 ELR 재료의 적어도 하나의 단일 결정 유닛 셀의 두께를 갖는다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 제 1 층은 ELR 재료의 몇몇 결정 유닛 셀들의 두께를 갖는다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 제 2 층은 개질 재료의 적어도 하나의 단일 유닛(즉, 원자, 분자, 결정, 유닛 셀, 또는 다른 유닛)의 두께를 갖는다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 제 2 층은 개질 재료의 여러 유닛들의 두께를 갖는다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 복합물은 YBCO를 포함하는 제 1 층, 및 개질 재료를 포함하는 제 2 층을 포함하고, 제 2 층의 개질 재료는 제 1 층의 YBCO에 접합되며, 개질 재료는 크롬, 구리, 비스무스, 코발트, 바나듐, 티타늄, 로듐, 베릴륨, 갈륨, 또는 셀레늄을 포함하는 그룹 중 임의의 하나 이상으로 선택되는 원소이다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 제 2 층의 개질 재료는 제 1 층의 YBCO의 면에 접합되고, 이 면은 YBCO의 c-축선과 실질적으로 평행하다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 제 2 층의 개질 재료는 제 1 층의 YBCO의 면에 접합되고, 이 면은 YBCO의 ab-평면과 실질적으로 평행하다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 제 2 층의 개질 재료는 제 1 층의 YBCO의 면에 접합되고, 이 면은 YBCO의 b-축선과 실질적으로 수직하다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 제 2 층의 개질 재료는 제 1 층의 YBCO의 면에 접합되고, 이 면은 YBCO의 a-축선과 실질적으로 수직하다.
본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 재료는 초전도성 재료를 포함한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 재료는 혼성-원자가 산화구리 페로브스카이트(perovskite) 재료는 일반적으로 LaBaCuO, LSCO, YBCO, BSCCO, TBCCO, HgBa2Ca2Cu3Ox 로서 지칭되는 그룹들로부터 선택될 수 있고, 또는 다른 혼성-원자가 산화구리 페로브스카이트 재료에서 선택될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 재료는 철 닉타이드계(iron pnictide) 재료를 포함한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 마그네슘 디보라이드를 포함한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개질용(modifying) 재료는 전도성 재료가 될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개질용 재료는 용이하게 산소와 접합하는 재료가 될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개질용 재료는 용이하게 산소와 접합하는 전도성 재료("산소 접합 전도성 재료")가 될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개질용 재료는 크롬, 구리, 비스무스, 코발트, 바나듐, 티타늄, 로듐, 베릴륨, 갈륨, 및/또는 셀레늄의 어느 하나 또는 조합이 될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 재료 및 개질용 재료의 다양한 조합들이 사용될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 재료는 YBCO 이고, 개질용 재료는 크롬이다.
본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 재료와 개질용 재료의 복합체는 ELR 재료 단독 또는 개질용 재료가 없는 것보다 더 높은 온도에서 작동한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 복합체는 ELR 재료 단독 또는 개질용 재료 없는 것보다 더 높은 온도에서 ELR을 증명한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 복합체는 ELR 재료 단독 또는 개질용 재료 없는 재료보다 더 높은 온도에서 비-ELR 상태에서 ELR-상태로 전이한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 복합체는 ELR 재료 단독 또는 개질용 재료 없는 것의 전이 온도보다 더 높은 전이 온도를 갖는다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 복합체는 ELR 상태에서 ELR 재료 단독 또는 개질용 재료 없는 것에 의해 운반되는 것보다 더 많은 전류를 운반한다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 복합체는 ELR 재료 단독 또는 개질용 재료 없는 것보다 더 높은 온도의 ELR 상태에서 작동한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 복합체는 다음 온도들: 200K, 210K, 220K, 230K, 240K, 250K, 260K, 270K, 280K, 290K, 300K, 또는 310K 중 어느 하나 보다 더 높은 온도의 ELR 상태에서 작동한다.
ELR 재료가 YBCO인 본 발명의 일부 실시예들에서, 복합체는 YBCO 단독 또는 개질용 재료 없는 것보다 개선된 작동 특성들을 갖는다. ELR 재료가 YBCO인 본 발명의 일부 실시예들에서, 복합체는 YBCO 단독 또는 개질용 재료 없는 것보다 더 높은 온도에서 작동한다. ELR 재료가 YBCO인 본 발명의 일부 실시예들에서, 복합체는 YBCO 단독 또는 개질용 재료 없는 것보다 더 높은 온도에서 극저 저항률(extremely low resistance)을 나타낸다. ELR 재료가 YBCO인 본 발명의 일부 실시예들에서, 복합체는 YBCO 단독 또는 개질용 재료 없는 것보다 더 높은 온도에서 비-ELR 상태에서 ELR-상태로 전이한다. ELR 재료가 YBCO인 본 발명의 일부 실시예들에서, 복합체는 YBCO 단독 또는 개질용 재료 없는 것의 전이 온도보다 더 높은 전이 온도를 갖는다. ELR 재료가 YBCO인 본 발명의 일부 실시예들에서, 복합체는 ELR 상태에서 YBCO 단독 또는 개질용 재료 없는 것에 의해 운반되는 것보다 더 많은 전류를 ELR 상태에서 운반한다.
본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 재료는 ELR 재료로 구성된 제1층, 및 상기 제1층의 ELR 재료에 접합된 개질용 재료로 구성된 제2층을 포함하고, 여기서 ELR 복합체는 개질용 재료 없는 ELR 재료의 작동 특성들에 비하여 개선된 작동 특성들을 갖는다.
본 발명의 추가적인 이해를 제공하고 본 명세서에 합체 및 본 명세서의 일부를 구성하는 것을 포함하는 첨부된 도면들은 본 발명의 다양한 예시적 실시들을 도시하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 다양한 원리 및/또는 개념들을 설명하기 위해 제공된다.
도 1은 제 1 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 2는 제 2 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 3은 제 3 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 4는 ELR 재료의 결정성 구조물의 개념적인 기계적 모델을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 ELR 재료의 개선된 결정성 구조물의 개념적인 기계적 모델을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 ELR 재료의 개선된 결정성 구조물의 개념적인 기계적 모델을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 예시적 ELR 재료의 개선된 결정성 구조물의 개념적인 기계적 모델을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 ELR 재료의 개선된 결정성 구조물의 개념적인 기계적 모델을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 ELR 재료의 개선된 결정성 구조물의 개념적인 기계적 모델을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 제 2 투시도로부터 본 ELR 재료의 개질된 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 제 1 투시도로부터 본 ELR 재료의 개질된 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 ELR 재료로부터 개질된 재료를 제조하기 위한 흐름도.
도 13a 내지 도 13j는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 개질된 ELR 재료를 준비하는 것을 도시한 도면.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 ELR 재료들 상에 개질 재료를 증착하기 위한 흐름도.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 개질된 ELR 재료의 다양한 작동 특징들을 결정하기 위해 유용한 테스트 베드(test bed)를 도시한 도면.
도 16a 내지 도 16g는 개질된 ELR 재료의 다양한 작동 특징들을 입증하는 테스트 결과를 도시하는 도면.
도 17은 제 2 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 18은 제 2 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 19는 제 2 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 20은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 전하(electric charge)를 전파하기에 유용한 ELR 재료 및 개질 재료의 구성을 도시한 도면.
도 21은 예시적 ELR 재료의 단일 유닛 셀(unit cell)을 도시한 도면.
도 22는 제 2 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 23은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 예시적 표면-개질된 ELR 재료의 결정성 구조물의 복합 층들을 도시한 도면.
도 24는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들어 개질 재료로서 크롬 및 ELR 재료로서 YBCO를 갖는 개질된 ELR 재료의 다양한 작동 특징들을 입증하는 테스트 결과를 도시하는 도면.
도 25는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들어 개질 재료로서 바나듐 및 ELR 재료로서 YBCO를 갖는 개질된 ELR 재료의 다양한 작동 특징들을 입증하는 테스트 결과를 도시하는 도면.
도 26은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들어 개질 재료로서 비스무스(bismuth) 및 ELR 재료로서 YBCO를 갖는 개질된 ELR 재료의 다양한 작동 특징들을 입증하는 테스트 결과를 도시하는 도면.
도 27은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들어 개질 재료로서 구리(copper) 및 ELR 재료로서 YBCO를 갖는 개질된 ELR 재료의 다양한 작동 특징들을 입증하는 테스트 결과를 도시하는 도면.
도 28은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들어 개질 재료로서 코발트 및 ELR 재료로서 YBCO를 갖는 개질된 ELR 재료의 다양한 작동 특징들을 입증하는 테스트 결과를 도시하는 도면.
도 29는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들어 개질 재료로서 티타늄 및 ELR 재료로서 YBCO를 갖는 개질된 ELR 재료의 다양한 작동 특징들을 입증하는 테스트 결과를 도시하는 도면.
도 30은 제 3 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시하는 도면.
도 31은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하기 유용한 기준 프레임을 도시하는 도면.
도 32는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료의 c-필름을 도시한 도면.
도 33은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료의 적합한 표면을 갖는 c-필름을 도시한 도면.
도 34는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료의 적합한 표면을 갖는 c-필름을 도시한 도면.
도 35는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료의 적합한 표면 상에 층이 있는 개질 재료를 도시한 도면.
도 36은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료의 적합한 표면 상에 층이 있는 개질 재료를 도시한 도면.
도 37은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료의 적합한 표면을 포함하는 에칭 표면을 갖는 c-필름을 도시한 도면.
도 38은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료의 적합한 표면을 갖는 c-필름의 에칭된 표면 상에 층을 이루는 개질 재료를 도시한 도면.
도 39는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료의 적합한 표면과 함께 선택 기판을 포함하는 a-b 필름을 도시하는 도면.
도 40은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 a-b 필름의 ELR 재료의 적합한 표면 상에 층을 이루는 개질 재료를 도시한 도면.
도 41은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료, 개질 재료, 버퍼 또는 절연 층, 및/또는 기판의 층들의 다양한 예시적 구성들을 도시한 도면.
도 42는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 개질된 ELR 재료를 형성하기 위한 공정을 도시한 도면.
도 43은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 실행될 수 있는 부가적인 공정의 예시를 도시하는 도면.
도 44는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 개질된 ELR 재료를 형성하기 위한 공정을 도시한 도면.
도 45는 제 2 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 46은 제 2 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 1은 제 1 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 2는 제 2 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 3은 제 3 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 4는 ELR 재료의 결정성 구조물의 개념적인 기계적 모델을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 ELR 재료의 개선된 결정성 구조물의 개념적인 기계적 모델을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 ELR 재료의 개선된 결정성 구조물의 개념적인 기계적 모델을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 예시적 ELR 재료의 개선된 결정성 구조물의 개념적인 기계적 모델을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 ELR 재료의 개선된 결정성 구조물의 개념적인 기계적 모델을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 ELR 재료의 개선된 결정성 구조물의 개념적인 기계적 모델을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 제 2 투시도로부터 본 ELR 재료의 개질된 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 제 1 투시도로부터 본 ELR 재료의 개질된 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 ELR 재료로부터 개질된 재료를 제조하기 위한 흐름도.
도 13a 내지 도 13j는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 개질된 ELR 재료를 준비하는 것을 도시한 도면.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 ELR 재료들 상에 개질 재료를 증착하기 위한 흐름도.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 개질된 ELR 재료의 다양한 작동 특징들을 결정하기 위해 유용한 테스트 베드(test bed)를 도시한 도면.
도 16a 내지 도 16g는 개질된 ELR 재료의 다양한 작동 특징들을 입증하는 테스트 결과를 도시하는 도면.
도 17은 제 2 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 18은 제 2 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 19는 제 2 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 20은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 전하(electric charge)를 전파하기에 유용한 ELR 재료 및 개질 재료의 구성을 도시한 도면.
도 21은 예시적 ELR 재료의 단일 유닛 셀(unit cell)을 도시한 도면.
도 22는 제 2 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 23은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 예시적 표면-개질된 ELR 재료의 결정성 구조물의 복합 층들을 도시한 도면.
도 24는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들어 개질 재료로서 크롬 및 ELR 재료로서 YBCO를 갖는 개질된 ELR 재료의 다양한 작동 특징들을 입증하는 테스트 결과를 도시하는 도면.
도 25는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들어 개질 재료로서 바나듐 및 ELR 재료로서 YBCO를 갖는 개질된 ELR 재료의 다양한 작동 특징들을 입증하는 테스트 결과를 도시하는 도면.
도 26은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들어 개질 재료로서 비스무스(bismuth) 및 ELR 재료로서 YBCO를 갖는 개질된 ELR 재료의 다양한 작동 특징들을 입증하는 테스트 결과를 도시하는 도면.
도 27은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들어 개질 재료로서 구리(copper) 및 ELR 재료로서 YBCO를 갖는 개질된 ELR 재료의 다양한 작동 특징들을 입증하는 테스트 결과를 도시하는 도면.
도 28은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들어 개질 재료로서 코발트 및 ELR 재료로서 YBCO를 갖는 개질된 ELR 재료의 다양한 작동 특징들을 입증하는 테스트 결과를 도시하는 도면.
도 29는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들어 개질 재료로서 티타늄 및 ELR 재료로서 YBCO를 갖는 개질된 ELR 재료의 다양한 작동 특징들을 입증하는 테스트 결과를 도시하는 도면.
도 30은 제 3 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시하는 도면.
도 31은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하기 유용한 기준 프레임을 도시하는 도면.
도 32는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료의 c-필름을 도시한 도면.
도 33은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료의 적합한 표면을 갖는 c-필름을 도시한 도면.
도 34는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료의 적합한 표면을 갖는 c-필름을 도시한 도면.
도 35는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료의 적합한 표면 상에 층이 있는 개질 재료를 도시한 도면.
도 36은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료의 적합한 표면 상에 층이 있는 개질 재료를 도시한 도면.
도 37은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료의 적합한 표면을 포함하는 에칭 표면을 갖는 c-필름을 도시한 도면.
도 38은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료의 적합한 표면을 갖는 c-필름의 에칭된 표면 상에 층을 이루는 개질 재료를 도시한 도면.
도 39는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료의 적합한 표면과 함께 선택 기판을 포함하는 a-b 필름을 도시하는 도면.
도 40은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 a-b 필름의 ELR 재료의 적합한 표면 상에 층을 이루는 개질 재료를 도시한 도면.
도 41은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 ELR 재료, 개질 재료, 버퍼 또는 절연 층, 및/또는 기판의 층들의 다양한 예시적 구성들을 도시한 도면.
도 42는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 개질된 ELR 재료를 형성하기 위한 공정을 도시한 도면.
도 43은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 실행될 수 있는 부가적인 공정의 예시를 도시하는 도면.
도 44는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 개질된 ELR 재료를 형성하기 위한 공정을 도시한 도면.
도 45는 제 2 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
도 46은 제 2 투시도로부터 본 예시적 ELR 재료의 결정성 구조물을 도시한 도면.
상세한 설명
본 발명의 다양한 특징들, 장점들 및 실시예들은 아래의 상세한 설명, 도면 및 청구범위를 고려하여 설명되며 명백하게 나타날 것이다. 상세한 설명 및 도면들은 실례를 든 것이고 청구범위에 기재된 것을 제외히고 본 발명의 범위를 제한하지 않고 추가의 설명을 제공하도록 의도되어 있음을 이해할 것이다.
본 발명의 다양한 실시예들은 ELR 필름(ELR 재료를 포함한다)에 관한 것으로서, 특히 현재의 ELR 필름들을 개질하는 것 및/또는 개선된 작동 특성들로 작동되는 신규한 ELR 필름을 만드는 것에 관한 것이다. 신규한 ELR 필름은 예를 들어 복합체, 생성물, 제조방법, 제조방법에 의한 물건(product-by-process), 예를 들어 새로운 기술적 효과를 얻기 위한 신규한 ELR 필름 제조방법을 포괄할 수 있다.
이 설명에 사용하기 위해, 극저 저항률(ELR) 재료는 HTS 재료를 포함하지만 이것으로 제한하지 않는 초전도성 재료; 완전한 전도성 재료(예로서, 완전도체); 및 극저 저항률을 갖는 다른 전도성 재료를 포함할 수 있다. 또한, 이 설명에 사용하기 위해, ELR 재료 및/또는 본 발명의 다양한 실시예들에 관한 작동 특성들은 ELR 상태(예로서, 초전도체, 초전도 상태에 관하여)에서의 ELR 재료의 저항률, ELR 재료가 ELR 상태로 향하는 전이 온도, ELR 상태에서 ELR 재료의 전하 전파 능력, ELR 재료의 하나 이상의 자성, ELR 재료의 하나 이상의 기계적 성질, 및/또는 ELR 재료의 다른 작동 특성들을 포함할 수 있으며, 이것들로 제한하지 않는다. 또한, 이 설명에 이용하기 위해, "극저 저항률"은 초전도 상태에서 Type II 초전도성 재료의 플럭스 유동 저항률의 크기(magnitude)와 유사한 저항률이며, 제로 Onm-cm 내지 293K에서의 실질적인 순수 구리의 저항률의 1/50의 범위에 있는 저항률의 관점에서 일반적으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 본원에서 사용된 바와 같이, 실질적인 순수 구리는 99.999% 구리이다. 본 발명의 다양한 실시예들에서, 개질된 및/또는 신규한 ELR 재료의 부분들은 제로 Onm-cm 내지 3.36×10-8 Onm-cm 범위에 있는 저항률을 갖는다.
ELR 재료 및 특히 초전도성 재료의 전이 온도(종종 임계온도라고도 함)의 증가 개선은 ELR 재료가 작동하는 메카니즘을 이해하기 보다는 시행착오에 기초하여 나타난다. 그러한 이해가 없이, 알려진 ELR 재료들(또는 이에 속하는 부류들) 뿐만 아니라 새로운 ELR 재료의 디자인의 전이 온도(또는 다른 작동 특성들)에 대한 추가의 개선이 제한되어 있다. 일반적으로 이해할 때, 전이 온도는 ELR 재료가 극저 저항률 및/또는 ELR 재료들과 관련된 다른 현상에서 "작동하거나" 또는 나타내는(또는 타타내기 시작하는) 온도보다 낮은 온도이다. 극저 저항률로 작동될 때, ELR 재료는 ELR 상태에 있다고 말한다. 전이 온도보다 높은 온도에서, ELR 재료는 극저 저항률을 나타내는 것을 중지하므로, ELR 재료는 비-ELR 상태에 있다고 말한다. 다시 말하면, 전이 온도는 ELR 재료가 비-ELR 상태와 ELR 상태 사이로 변화하는 온도에 해당한다. 인식한 바와 같이, 일부 ELR 재료들에서, 전이 온도는 ELR 재료가 비-ELR 상태와 ELR 상태 사이로 변화하는 온도의 범위가 될 수 있다. 또한 인식한 바와 같이, ELR 재료는 그 전이 온도에서 히스테리시스를 가질 수 있는데 즉 ELR 재료가 따듯할 때의 하나의 전이 온도와 ELR 재료가 차가울 때의 다른 전이 온도를 갖는다.
도 31은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하기 위해 사용될 수 있는 기준 프레임(3100)을 예시한다. 기준 프레임(3100)은 a-축, b-축, c-축으로서 지칭된 축들의 세트를 포함한다. 이 설명에 이용하기 위해, a-축에 대한 기준은 a-축 및 이에 평행한 다른 어떠한 축을 포함하고; b-축에 대한 기준은 b-축 및 이에 평행한 다른 어떠한 축을 포함하고; c-축에 대한 기준은 c-축 및 이에 평행한 다른 어떠한 축을 포함한다. 축들의 여러 쌍들은 a-면, b-면, c-면으로 지칭된 기준 프레임(3100)의 평면들의 세트를 형성하고, 여기서 a-면은 b-축 및 c-축에 의해 형성되고 a-축에 대해 수직이고; b-면은 a-축 및 c-축에 의해 형성되고 b-축에 대해 수직이고; c-면은 a-축 및 b-축에 의해 형성되고 c-축에 대해 수직이다. 이 설명에 이용하기 위해, a-면에 대한 기준은 a-면 및 이에 평행한 어떠한 평면을 포함하고; b-면에 대한 기준은 b-면 및 이에 평행한 어떠한 평면을 포함하고; c-면에 대한 기준은 c-면 및 이에 평행한 어떠한 평면을 포함한다. 또한, 여기에 설명된 결정 구조물들의 다양한 "페이스(face)" 또는 "표면(surface)"에 관하여, a-면에 평행한 페이스는 종종 "b-c" 페이스로 지칭되고; b-면에 평행한 페이스는 종종 "a-c" 페이스로 지칭되고; c-면에 평행한 페이스는 종종 "a-b" 페이스로 지칭될 수 있다.
도 1은 제1 시야(perspective), 소위 결정성 구조물(100)의 "a-b" 페이스에 수직이고 그 c-축에 평행한 시야에서 바라볼 때의 실례의 ELR 재료의 결정성 구조물(100)을 도시한다. 도 2는 제2 시야, 소위 결정성 구조물(100)의 "b-c" 페이스에 수직이고 그 a-축에 평행한 시야에서 바라볼 때의 결정성 구조물(100)을 도시한다. 도 22는 실례의 ELR 재료의 결정성 구조물(100)에 대한 추가의 깊이(즉 페이지 내로 들어가는)를 도시한다. 이러한 설명에 이용하기 위해, 도 1, 도 2 및 도 22에 도시된 실례의 ELR 재료는 일반적으로 다양한 ELR 재료들을 대표한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 실례의 ELR 재료는 혼성-원자가 산화구리 페로브스카이트로서 지칭된 초전도성 재료들의 패밀리(family)를 대표한다. 혼성-원자가 산화구리 페로브스카이트 재료는 LaBaCuOx, LSCO(예로서, La2 - xSrxCuO4 등), YBCO(예로서, YBa2Cu3O7 등), BSCCO(예로서, Bi2Sr2Ca2Cu3O10 등), TBCCO(예로서, Tl2Ba2Ca2Cu3O10 또는 TlmBa2Can-1CunO2n+m+2+δ), HgBa2Ca2Cu3Ox 및 다른 혼성-원자가 산화구리 페로브스카이트 재료를 포함하지만 이것으로 제한하지 않는다. 다른 혼성-원자가 산화구리 페로브스카이트 재료는 인식되는 바와 같이 양이온들의 여러 대용물들을 포함하지만 이것으로 제한하지 않는다. 또한 인식되는 바와 같이, 상술한 명칭의 혼성-원자가 산화구리 페로브스카이트 재료는 다른 많은 제제들(formulations)이 존재하는 재료들의 일반 분류들을 지칭할 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 실레의 ELR 재료는 혼성-원자가 산화구리 페로브스카이트 재료들의 패밀리가 아닌("비-페로브스카이트 재료") HTS 재료를 포함할 수 있다. 그러한 비-페로브스카이트 재료는 철 닉타이드계, 마그네슘 디보라이드(MgB2), 및 다른 비-페로브스카이트들을 포함할 수 있지만 이것으로 제한하지 않는다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 실례의 ELR 재료는 다른 초전도성 재료들이 될 수 있다. 개구(aperture)(210)를 갖는 다른 재료들은 인식되는 바와 같이 본 발명의 다양한 양상들에 따라 개발될 수 있다.
많은 ELR 재료들은 인식되는 바와 같이 다른 원자들, 원자들의 조합, 및/또는 격자 배열들을 갖는 결정성 구조물(100)과 유사한(반드시 동일할 필요는 없음) 구조를 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 결정성 구조물(100)은 실례의 ELR 재료의 2개의 완전 유닛 셀(unit cell)을 갖는 것으로 도시되어 있는데, 하나의 유닛 셀은 기준선(110) 위에 있고 하나의 유닛 셀은 기준선(110) 아래에 있다. 도 21은 실례의 ELR 재료의 단일 유닛 셀(2100)을 도시한다.
일반적으로 말해서 인식되는 바와 같이, 실례의 ELR 재료의 유닛 셀(2100)은 6개의 "페이스들", 즉 c-면에 평행한 2개의 "a-b" 페이스들; b-면에 평행한 2개의 "a-c" 페이스들; 및 a-면에 평행한 2개의 "b-c" 페이스들을 포함한다(예로서 도 31 참조). 또한 인식되는 바와 같이, 매크로 관점에서 ELR 재료의 "표면"은 다중 유닛 셀들(2100)(예로서, 수 백, 수 천 또는 그 이상)로 구성될 수 있다. 이러한 설명에서 특별한 면(예로서, a-면, b-면, 또는 c-면)에 평행한 ELR 재료의 "표면" 또는 "페이스"에 대한 기준은 상기 표면이 특별한 면에 실질적으로 평행한 유닛 셀(2100)의 주도적인(즉, 거의 대부분) 페이스들로 형성된다는 것을 가리킨다. 더구나, 이러한 설명에서 a-면, b-면, 또는 c-면 이외의 면들(예로서, 아래에 설명된 바와 같은 ab-면)에 평행한 ELR 재료의 "표면" 또는 "페이스"에 대한 기준은, 상기 표면이, 집합적 매크로 관점에서 그러한 다른 면들에 실질적으로 평행한 표면을 형성하는 유닛 셀(2100)의 페이스들의 일부 혼성물로 형성된다는 것을 가리킨다.
연구들은 일부 ELR 재료들이 저항 현상에 의존하여 이방성(즉, 지향성)을 나타내고 있음을 가리키고 있다. 다시 말하면, 주어진 온도 및 전류 밀도에서의 저항은 결정성 구조물(100)에 대한 방향에 의존한다. 예를 들어, 일부 ELR 재료들은 그들의 ELR 상태에서 a-축의 방향 및/또는 그러한 재료들이 c-축의 방향에 있기 보다는 b-축의 방향에서, 제로 저항시에 상당히 많은 전류를 운반할 수 있다. 인식되는 바와 같이, 다양한 ELR 재료들은 상술한 바와 같은 방향들 외의 방향에서, 또는 상술한 바와 같은 방향들에 부가하여, 또는 상술한 바와 같은 방향들의 조합에서 저항 현상을 포함하여 다양한 성능 현상에서 이방성을 나타낸다. 이러한 설명에 이용하기 위해서, 제1 방향에서 저항 현상(및 유사한 행동(language))을 나타내는 경향이 있는 재료의 기준은 상기 재료가 제1 방향에서 그러한 현상을 지지한다는 가리키고; 제2 방향에서 저항 현상(및 유사한 행동(language))을 나타내지 않는 경향이 있는 재료의 기준은 상기 재료가 제2 방향에서 그러한 현상을 지지하지 않거나 또는 다른 방향들에서 감소된 방법으로 그렇게 지지한다는 가리킨다.
따라서 공지된 ELR 재료들의 종래 이해방식은 지금까지 다수의 개구 원자들(250)에 의해 결정성 구조물(100) 내에 형성된 개구(210)가 저항 현상에 책임이 있는 것으로서 인식하지 못하였다. (예로서, 도 21에서 개구(210)는 단일 유닛 셀(2100)의 설명에 명백하게 나타나지 않는다.) 이하에 상세히 설명되어 있듯이, 개구(210)는 많은 공지된 ELR 재료들에 존재한다. 어떤 관점에서, 개구 원자들(250)은 개구(210) 둘레에서 독립된 원자의 "경계" 또는 "주변"을 형성하는 것으로서 관찰될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서 도 2에 도시된 바와 같이, 개구(210)는 결정성 구조물(100)의 제1 부분(220)과 제2 부분(230) 사이에 나타나 있지만, 본 발명의 일부 실시예들에서 개구(210)는 다양한 다른 결정성 구조물들의 다른 부분들에 나타날 수 있다. 개구(210), 개구(310) 및 다른 개구들이 도 2, 도 3 및 그 밖에 도면들에서 단순히 "구(sphere)"로서 원자를 설명하는 것에 기초로 하여 예시되어 있는 반면, 그러한 개구들은 다른 것들 중에서, 개구 원자들(250)을 포함하는 결정성 구조물(100) 내의 다양한 원자들의 전자들 및 이들의 관련된 전자 밀도들(다르게 예시되지 않음)과 관련되어 이들에 의해 형성된다.
본 발명의 다양한 양상들에 따라, 개구(210)는 결정성 구조물(100)을 통해 전하의 전파를 용이하게 하며 그리고 개구(210)가 결정성 구조물(100)을 통해 전하의 전파를 용이하게 할 때, ELR 재료는 그 ELR 상태에서 작동한다. 이러한 설명에 이용하기 위해, "전파하다(propagate)", "전파하는" 및/또는 "전파를 용이하게 하다"(그들 각자의 형태와 함께)는 일반적으로 "전도하다", "전도하는" 및/또는 "전도를 용이하게 하다" 및 그들 각자의 형태; "전송하다(transport)", "전송하는" 및/또는 "전송을 용이하게 하다" 및 그들 각자의 형태; "안내하다", "안내하는" 및/또는 "안내를 용이하게 하다" 및 그들 각자의 형태; 및/또는 "운반하다(carry)", "운반하는" 및/또는 "운반을 용이하게 하다" 및 그들 각자의 형태를 지칭한다. 이러한 설명에 이용하기 위해, 전하는 양전하, 음전하, 및/또는 전하쌍들 또는 전하들의 다른 그룹들을 포함할 수 있다. 이러한 설명에 이용하기 위해, 전류 캐리어는 전자를 포함하지만 이것으로 제한하지 않는다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개구(210)는 결정성 구조물(100)을 통해 음전하를 전파한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개구(210)는 결정성 구조물(100)을 통해 양전하를 전파한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개구(210)는 결정성 구조물(100)을 통해 전하쌍 또는 전하의 다른 그룹들을 전파한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개구(210)는 결정성 구조물(100)을 통해 전류 캐리어들을 전파한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개구(210)는 결정성 구조물(100)을 통해 전류 캐리어들의 쌍들 또는 다른 그룹들을 전파한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개구(210)는 결정성 구조물(100)을 통해 하나 이상의 입자들의 형태로 된 전하를 전파한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개구(210)는 결정성 구조물(100)을 통해 전자들, 전자쌍들, 및/또는 전자들의 그룹들을 하나 이상의 입자들 형태로 전파한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개구(210)는 결정성 구조물(100)을 통해 전하를 하나 이상의 웨이브들 또는 웨이브 패킷들(wave packets)의 형태로 전파한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개구(210)는 결정성 구조물(100)을 통해 전자들, 전자쌍들, 및/또는 전자들의 그룹들을 하나 이상의 웨이브들 또는 웨이브 패킷들의 형태로 전파한다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 결정성 구조물(100)을 통과하는 전하의 전파는 도파관(waveguide)의 전파와 유사한 방법이 될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개구(210)는 결정성 구조물(100)을 통해 전하를 전파한다는 점에 관하여 도파관이 될 수 있다. 도파관들 및 그들의 작동은 일반적으로 잘 알려져 있다. 특히, 도파관의 내부를 둘러싸는 벽들은 개구(210) 둘레에서 개구 원자들(25)의 경계 또는 주변에 해당할 수 있다. 도파관의 작동에 관한 하나의 양상은 그 횡단면이다. 통상적으로, 도파관의 횡단면은 도파관을 통해 전파할 수 있는 신호들의 파장과 관련되어 있다. 따라서, 개구(210)를 통해 전파되는 전하의 파장은 개구(210)의 횡단면과 관련될 수 있다. 원자 레벨에서, 개구(210) 및/또는 그 횡단면은 실질적으로 ELR 재료의 온도 변화에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 재료의 온도 변화는 개구(210) 및 그 작동 특성들의 변화를 초래할 수 있고, 다음에 이것은 ELR 재료가 그 ELR 상태에서 비-ELR 상태로 전이하도록 초래할 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 재료의 온도가 증가함에 따라, 개구(210)는 결정성 구조물(100)을 통과하는 전하의 전파를 제한 또는 방해할 수 있고, 대응하는 ELR 재료가 그 ELR 상태에서 비-ELR 상태로 전이될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, ELR 재료의 온도가 증가함에 따라, 개구(210)의 횡단면이 변하며 이에 의해 도파관과 유사한 방법으로 개구(210)의 작동을 방해할 수 있고, 대응하는 ELR 재료가 그 ELR 상태에서 비-ELR 상태로 전이될 수 있다. 유사하게 ELR 재료의 온도가 감소함에 따라, 본 발명의 일부 실시예들에서, 개구(210)는 결정성 구조물(100)을 통해 전하의 전파를 용이하게 할 수 있고(제한 또는 방해하는 것과는 반대로), 대응하는 ELR 재료가 그 비-ELR 상태에서 ELR 상태로 전이될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개구(210)의 횡단면이 변화하여 도파관처럼(또는 도파관과 유사한 방법으로) 개구(210)의 작동을 용이하게 할 수 있고, 대응하는 ELR 재료가 그 비-ELR 상태에서 ELR 상태로 전이될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 개구(210)가 주어진 ELR 재료 내에서 "유지(maintain)"되는 한, ELR 재료는 ELR 상태에서 작동해야 한다. 본발명의 다양한 실시예들에서, 개구(210)가 주어진 ELR 재료 내에서 유지되는 한, 개구(210)는 ELR 상태에서 작동해야 한다. 본 발명의 다양한 실시에들에서, 개구(210)를 유지하기는, ELR 상태에서 개구(210)를 유지하기; ELR 상태에서 결정성 구조물(100)을 통해 전하를 전파하도록 개구(210)의 능력을 유지하기; ELR 재료가 ELR 상태에서 작동하도록 개구 원자들(250)을 서로에 대하여 유지하기; ELR 재료가 ELR 상태에서 작동하도록 결정성 구조물(100) 내에서 개구 원자들(250)을 다른 원자들에 대하여 유지하기; ELR 재료가 ELR 상태에서 유지되도록 통과하는 전하를 전파하기에 충분한 개구(210)의 횡단면을 유지하기; ELR 재료가 ELR 상태에서 유지되도록 개구(210)의 횡단면이 전하의 전파를 방해, 제한, 또는 다른 방법으로 간섭하지 않도록 개구(210)의 횡단면을 유지하기; ELR 재료가 ELR 상태에서 유지되도록 통과하는 전류 캐리어들을 전파하기에 충분한 개구(210)의 횡단면을 유지하기; ELR 재료가 ELR 상태에서 유지되도록 개구(210)의 횡단면이 전류 캐리어들을 간섭하지 않도록 개구(210)의 횡단면을 유지하기; ELR 재료가 ELR 상태에서 유지되도록 실질적으로 장애물이 없이 개구(210)를 유지하기; ELR 재료가 개선된 작동 특성들로 작동하도록 개구(210)를 유지하기; ELR 재료가 개선된 작동 특성들로 ELR 상태에서 작동하도록 개구(210)를 강화하기; 강화된 개구가 개선된 작동 특성들로 ELR 상태에서 작동하도록 개구(210)를 강화하기; 및/또는 ELR 재료가 ELR 상태에서 작동되도록 개구(210)를 유지하는 기타 방법들을 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 현재의 ELR 재료들 내에서 개구(210)를 유지하면 이러한 현재의 ELR 재료들의 작동 특성들을 개선할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 새로운 재료들 내에서 개구(210)를 유지하면 새로운 ELR 재료들을 초래할 수 있고, 이러한 새로운 ELR 재료들 중 일부는 현재의 ELR 재료들에 비하여 향상된 작동특성들을 가질 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 개구(210)가 온도가 증가함에 따라 주어진 ELR 재료 내에서 유지되는 한, ELR 재료는 ELR 상태에서 작동하여야 한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 개구(210)가 결정성 구조물(100)을 통해 전하를 전파하기 위해 유지되는 한, ELR 재료는 ELR 상태에서 작동하여야 한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 개구(210)가 결정성 구조물(100)을 통해 전류 캐리어들을 전파하기 위해 유지되는 한, ELR 재료는 ELR 상태에서 작동하여야 한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 개구 원자들(250)이 주어진 ELR 재료 내에서 서로에 대하여 유지되는 한, ELR 재료는 ELR 상태에서 작동하여야 한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 개구 원자들(250)이 주어진 ELR 재료 내에서 결정성 구조물(100) 내의 다른 원자들에 대하여 유지되는 한, ELR 재료는 ELR 상태에서 작동하여야 한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 개구(210)의 횡단면이 주어진 ELR 재료 내에서 개구(210)를 통해 전하를 전파하기에 충분하게 유지되는 한, ELR 재료는 ELR 상태에서 작동하여야 한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 개구(210)의 횡단면이 주어진 ELR 재료 내에서 개구(210)를 통해 전류 캐리어들을 전파하기에 충분하게 유지되는 한, ELR 재료는 ELR 상태에서 작동하여야 한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 개구(210)의 횡단면이 전하가 개구(210)를 통해 거의 또는 전혀 간섭을 수용하지 않도록 유지되는 한, ELR 재료는 ELR 상태에서 작동하여야 한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 개구(210)의 횡단면이 전류 캐리어들이 개구(210)를 통해 거의 또는 전혀 간섭을 수용하지 않도록 유지되는 한, ELR 재료는 ELR 상태에서 작동하여야 한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 개구(210)의 횡단면이 주어진 ELR 재료 내에서 실질적으로 장애물이 없이 유지되는 한, ELR 재료는 ELR 상태에서 작동하여야 한다.
본 발명의 다양한 이행에 따라서, 개구(210)가 유지될 수 있으며, 및/또는 개구(210)가 전하를 통해 간섭이 거의 없거나 또는 없는 전하를 전파하도록 유지설계된다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 개구(210)를 통해 전파되는 전하는, 광 도파관에서 통로 반사(way reflection)가 발생하는 것과 유사한 개구(210)의 경계 또는 "벽"과 탄성적으로 충돌한다. 특히, 개구(210)를 통해 전파되는 전하는 개구(210)의 경계 또는 벽들을 포함하는 다양한 개구 원자들(250)과 탄성적으로 충돌한다. 그와 같은 충돌이 탄성적인 경우, 전하는 개구(210)를 통해 전파될 때 최소 손실(즉 저항)을 경험할 것이다.
도 2의 개구(210) 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 개구는 도 3, 도 17, 도 18, 도 19, 도 45, 도 46등 및 하기에 기술되는 다양한 ELR 재료 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 다양한 ELR 재료로 존재한다. 설명된 바와 같은 그와 같은 개구는 ELR 재료의 일부 또는 모두의 결정구조에 대해 고유하다. 다양한 형태, 형상, 크기 및 개구(210)의 수는 상세한 설명에 비추어 평가될 수 있는 ELR 재료의 결정 구조 내의 원자 배열, 원자 조성, 결정 구조의 정확한 배치에 따라서 ELR 재료에 존재한다.
다양한 ELR 재료의 결정 구조(100)를 통해 다양한 축의 방향으로 연장되는 개구(210)의 존재 또는 부재는 그와 같은 ELR 재료에 의해 증명된 이방성 의존(anisotropic dependence)과 일치한다. 예를 들어, 하기에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 도 17, 도 18, 도 19, 도 45 및 도 46등에 설명된 다양한 ELR 재료는 상기 ELR 재료가 저항 현상을 증명하는 방향으로 연장되는 개구를 가지며; 유사하게, 상기 ELR 재료는 상기 재료가 저항 현상을 증명하지 못하는 방향으로 연장되는 개구를 가지지 않는 경향이 있다. 예들 들어 YBCO-123은 a-축 및 b축의 방향으로 저항 현상을 나타내나, c-축의 방향으로 저항 현상을 나타내지 않는 경향이 있다. 도 3, 도 11 및 도 30에 나타난 ELR 재료(360)는 YBCO-123에 대응한다. YBCO-123에 의해 증명된 저항 현상의 이방성 의존과 일치하며, 도 3은 a-축의 방향으로 결정 구조(300)를 통해 연장되는 개구(310)를 나타내며; 도 30은 b-축의 방향으로 결정 구조(300)를 통해 연장되는 개구(310) 및 개구(3010)를 나타내며; 도 11은 c-축의 방향으로 결정 구조(300)를 통해 연장되는 적합한 개구가 없는 것을 나타낸다.
개구(210) 및/또는 그 단면은 개구 원자들(250)의 다양한 원자 특성에 의존한다. 그와 같은 원자 특성은 원자 크기, 원자량, 전자수, 결합수, 결합 길이, 결합 강도, 개구 원자 간의 결합 각도, 개구 원자 및 비-개구 원자 간의 결합 각도, 및/또는 동위 원소 수를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 개구 원자(250)는 결정 구조 및/또는 내부의 원자와 관련하여 그 크기, 강성 및 진동 모드(크기, 빈도 및 방향에 관하여)에 대하여 개구(210)를 최적화하도록 그 대응 원자 특성에 근거하여 선택된다.
본 발명의 이행에 있어서, 적어도 개구 원자(250)의 일부는 고 전기 음성도를 가지는 원자, 예들 들어 산소를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 적어도 개구 원자(250)의 일부는 벌크 형태(bulk form)의 전도성의 정도를 가지는 것과 같은 것으로 이해되는 원소의 원자를 포함한다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 개구 원자(250)의 일부는 고 전기 음성도를 가지는 원자를 포함하며, 다른 개구 원자(250)의 일부는 전도성의 정도를 가지는 것과 같은 것으로 이해되는 원소의 원자들을 포함한다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 개구 원자(250)는 개구(210)를 통해 전파되는 전하(예들 들어 전자등)의 근원(source)을 제공한다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 개구 원자(250)는 개구(210)를 통해 발생하도록 그와 같은 전하의 흐름을 위한 전하의 용이하게 이용가능한 근원을 제공한다.
개구(210) 및/또는 그 단면은 "비-개구 원자"(즉 개구 원자(250)와는 다른 결정 구조(100)의 원자)의 다양한 원자 특성에 의존한다. 그와 같은 원자 특성은 원자 크기, 원자량, 전자수, 전자 구조, 결합수, 결합 형태, 다른 결합, 다중 결합, 결합 길이, 결합 강도, 및/또는 동위 원소 수를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 비-개구 원자는 결정 구조 및/또는 내부의 원자와 관련하여 그 크기, 형상, 강성 및 진동 모드(크기, 빈도 및 방향에 관하여)에 대하여 개구(210)를 최적화하도록 그 대응 원자 특성에 근거하여 또한 선택된다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 비-개구 원자는 개구(210)를 통해 전파되는 전하(예들 들어 전자등)의 근원(source)을 제공한다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 비-개구 원자는 개구(210)를 통해 발생하도록 그와 같은 전하의 흐름을 위한 전하의 용이하게 이용가능한 근원을 제공한다.
본 발명의 일부 이행에 있어서, 개구(210)는 개구 원자(250)에 관하여 비-개구 원자의 다양한 원자 특성에 의존한다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 개구(210)는 비-개구 원자에 관하여 개구 원자(250)의 다양한 원자 특성에 의존한다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 개구(210)는 다른 개구 원자(250)에 관하여 개구 원자(250)의 다양한 원자 특성에 의존한다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 개구(210)는 다른 비-개구 원자에 관하여 비-개구 원자의 다양한 원자 특성에 의존한다.
본 발명의 다양한 이행에 따라서, 결정 구조(110)내의 개구(210)에 대한 변화는 저항 현상에 영향을 줄 수 있다. 본 발명의 다양한 이행에 따라서, 개구(210)의 단면에 대한 변화는 저항 현상에 영향을 줄 수 있다. 본 발명의 다양한 이행에 따라서, 장애물의 크기, 장애물의 수 또는 그와 같은 장애물이 나타나는 빈도 또는 확률에 대한 변화를 포함하는 개구(210)내의 장애물에 대한 변화는 저항 현상에 영향을 줄 수 있다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 그와 같은 장애물은 개구 원자(250)의 다양한 원자 특성에 의존한다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 그와 같은 장애물은 비-개구 원자의 다양한 원자 특성에 의존한다. 원자 특성은 원자 크기, 원자량, 전자수, 전자 구조, 결합수, 결합 형태, 다른 결합, 다중 결합, 결합 길이, 결합 강도, 및/또는 동위 원소 수를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 다양한 이행에 따라서, 형상 및/또는 단면의 크기에 대한 변화를 포함하는 개구(210)의 물리적 구조의 변화는 저항 현상에 영향을 줄 수 있다. 본 발명의 다양한 이행에 따라서, 개구(210)의 전자 구조의 변화는 저항 현상에 영향을 줄 수 있다. 본 발명의 다양한 이행에 따라서, 개구 원자(250)에 영향을 미치는 결정 구조(100)의 변화는 저항 현상에 영향을 줄 수 있다. 개구 원자(250)에 영향을 미치는 변화는 1) 다른 개구 원자에 대한 개구 원자의 핵의 변위; 2) 개구 원자에 대한 비-개구 원자의 핵의 변위; 3) 개구 및/또는 비-개구 원자의 변화 가능 에너지 상태; 및 4) 그와 같은 가능 에너지 상태의 점유 변화를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 어떤 그와 같은 변화 또는 그와 같은 변화의 조합은 개구(210)에 영향을 줄 수 있다. 예들 들어 결정 구조(100)의 온도가 증가하면, 개구(210)의 단면이 결정 구조(100)내의 다양한 원자 진동 뿐만 아니라 결정 구조(100)의 원자의 에너지 상태 또는 그 점유의 변화로 인해 변화될 수 있다. 결정 구조(100)의 물리적인 휨(flexure), 인장 또는 압축은 결정 구조(100)내의 다양한 원자의 위치 및 개구(210)의 단면에도 영향을 줄 수 있다. 결정 구조(100)에 부여된 자기장은 결정 구조(100)내의 다양한 원자의 위치 및 개구(210)의 단면에도 영향을 줄 수 있다.
포논(phonons)은 결정 구조(100)내의 다양한 진동 모드에 대응한다. 결정 구조(100)내의 포논은 결정 구조(100) (즉, 개구 원자(250), 비-개구 원자등)를 통해 전파되는 전하와 상호 작용한다. 특히 결정 구조(100)내의 포논은 결정 구조 내의 원자가 결정 구조(100)를 통해 전파되는 전하와 상호 작용하게 된다. 보다 높은 온도는 보다 큰 포논 크기에 이르게 되며, 포논 중의 상호 작용, 결정 구조(100)내의 원자 및 그와 같은 전하를 증가시킨다.
본 발명의 다양한 이행에 있어서, 존재하는 ELR 재료의 결정 구조(100)에 대한 변형은 결정 구조(100)내의 개구(210)를 유지하도록 하여 현존하는 ELR 재료가 개선된 작동 특성으로 작동되는 것을 허용한다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 현존하는 ELR 재료의 결정 구조(100)에 대한 변형은 보다 높은 온도에서 결정 구조(100)내의 개구(210)를 유지하도록 하여 현존하는 ELR 재료가 개선된 작동 특성으로 작동되는 것을 허용한다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 현존하는 ELR 재료의 결정 구조(100)에 대한 변형은 보다 높은 온도에서 결정 구조(100)내의 개구(210)를 유지하도록 하여 현존하는 ELR 재료가 보다 높은 온도에서 및/또는 증가된 전류 용량으로 및/또는 다른 개선된 작동 특성으로 ELR 상태에서 유지되는 것을 허용한다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 새로운 ELR 재료는 보다 높은 온도에서 개구(210)를 형성하고 유지하는 결정 구조 및/또는 증가된 전류 용량 및/또는 다른 개선된 작동 특성으로 설계될 수 있다. 다양한 메커니즘은 개구(210)를 유지하기 위해 결정 구조를 변형하는데 사용된다.
본 발명의 일부 이행에 있어서, 개구(210)는 액체 질소의 온도에서, 주위에서 또는 그 이상에서 유지된다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 개구(210)는 고체 탄산(solid carbon dioxide)의 온도에서, 주위에서 또는 그 이상에서 유지된다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 개구(210)는 액체 암모니아의 온도에서, 주위에서 또는 그 이상에서 유지된다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 개구(210)는 액체 프레온의 다양한 제제(formulation)의 온도에서, 주위에서 또는 그 이상에서 유지된다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 개구(210)는 동결 수분(frozen water)의 온도에서, 주위에서 또는 그 이상에서 유지된다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 개구(210)는 실온(예들들어 21℃)의 온도에서, 주위에서 또는 그 이상에서 유지된다.
따라서, 다양한 새로운 ELR 재료가 현존하는 ELR 재료의 변형 또는 새로운 ELR 재료의 설계 및 형성으로 만들어질 수 있다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, ELR 재료가 ELR 상태에서 액체 질소의 온도에서, 주위에서 또는 그 이상의 온도에서 작동된다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, ELR 재료가 ELR 상태에서 고체 탄산의 온도에서, 주위에서 또는 그 이상의 온도에서 작동된다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, ELR 재료가 ELR 상태에서 액체 암모니아의 온도에서, 주위에서 또는 그 이상의 온도에서 작동된다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, ELR 재료가 ELR 상태에서 액체 프레온의 다양한 제제의 온도에서, 주위에서 또는 그 이상의 온도에서 작동된다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, ELR 재료가 ELR 상태에서 동결 수분의 온도에서, 주위에서 또는 그 이상의 온도에서 작동된다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, ELR 재료가 ELR 상태에서 실온(예들들어 21℃)의 온도에서, 주위에서 또는 그 이상의 온도에서 작동된다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, ELR 재료의 부분은 ELR 상태에서 상기 온도의 어느 하나 이상의 온도에서, 주위에서 또는 그 이상의 온도에서 작동된다.
도 3은 제2 투시로 부터 예시적인 ELR 재료(360)의 결정 구조(300)를 나타낸다. 예시적인 ELR 재료(360)는 일정식에서 약 90K의 전이 온도를 가지는 "YBCO"로서 공통으로 언급되는 초전도 재료이다. 특히, 도 3에 나타낸 예시적인 ELR 재료(360)는 YBCO-123이다. 예시적인 ELR 재료(360)의 결정 구조(300)는 다양한 이트륨("Y"), 바륨("Ba"), 구리("Cu") 및 산소("O")의 원자를 포함한다. 도 3에 나타난 바와 같이, 개구(310)는 개구 원자(350) 즉, 이트륨, 구리 및 산소 원자들에 의해 결정 구조(300)내에 형성된다. 개구(310)내의 이트륨 개구 원자간의 단면거리는 약 0.389 ㎚이며, 개구(310)내의 산소 개구 원자간의 단면거리는 약 0.285 ㎚이며, 개구(310)내의 구리 개구 원자간의 단면거리는 약 0.339 ㎚이다.
도 30은 제3 투시로 부터 예시적인 ELR 재료(360)의 결정 구조(300)를 나타낸다. 도 3에 대해 상술한 것과 유사하게, 예시적인 ELR 재료(360)는 YBCO-123이며, 개구(310)는 개구 원자(350) 즉, 이트륨, 구리 및 산소 원자들에 의해 결정 구조(300)내에 형성된다. 이 방향에서, 개구(310)내의 이트륨 개구 원자간의 단면거리는 약 0.382 ㎚이며, 개구(310)내의 산소 개구 원자간의 단면거리는 약 0.288 ㎚이며, 개구(310)내의 구리 개구 원자간의 단면거리는 약 0.339 ㎚이다. 이 방향에서, 개구(310)에 더하여 예시적 ELR 재료(360)의 결정 구조(300)는 개구(3010)를 포함한다. 개구(3010)는 b-축 결정 구조(300)의 방향에서 발생한다. 특히, 개구(3010)는 결정 구조(300)내의 예시적 ELR 재료(360)의 각각의 단위 셀들 사이에서 발생한다. 개구(3010)는 개구 원자(3050) 즉, 바륨, 구리 및 산소 원자에 의해 결정 구조(300)내에 형성된다. 개구(3010)내의 바륨 개구 원자(3050)간의 단면거리는 약 0.430 ㎚이며, 개구(3010)내의 산소 개구 원자(3050)간의 단면거리는 약 0.382 ㎚이며, 개구(3010)내의 구리 개구 원자(3050)간의 단면거리는 약 0.382 ㎚이다. 본 발명의 일부 이행에 있어서, 개구(3010)는 개구(310)에 대해 본원에서 설명된 것과 유사한 방식으로 작동된다. 이러한 설명을 위해, YBCO 내의 개구(310)는 "이트륨 개구"로서 언급되며, 반면에 YBCO 내의 개구(3010)는 그 각각의 개구 원자들(350, 3050)의 조성에 근거한 "바륨 개구"로서 언급된다.
도 17은 제2 투시로부터 보는 바와 같은 예시적인 ELR 재료(1760)의 결정 구조(1700)를 나타낸다. 예시적인 ELR 재료(1760)는 약 94K의 전이 온도를 가지는 "HgBa2CuO4"로서 공통으로 언급되는 HTS 재료이다. 예시적인 ELR 재료(1760)의 결정 구조(1700)는 다양한 수은("Hg"), 바륨("Ba"), 구리("Cu") 및 산소("O")의 원자를 포함한다. 도 17에 나타난 바와 같이, 개구(1710)는 바륨, 구리 및 산소 원자들을 포함하는 개구 원자들에 의해 결정 구조(1700)내에 형성된다.
도 18은 제2 투시로부터 보는 바와 같은 예시적인 ELR 재료(1860)의 결정 구조(1800)를 나타낸다. 예시적인 ELR 재료(1860)는 약 128K의 전이 온도를 가지는 "Tl2Ca2Ba2Cu3O10"로서 공통으로 언급되는 HTS 재료이다. 예시적인 ELR 재료(1860)의 결정 구조(1800)는 다양한 티타늄("Ti"), 칼슘("Ca"), 바륨("Ba"), 구리("Cu") 및 산소("O")의 원자를 포함한다. 도 18에 나타난 바와 같이, 개구(1810)는 칼슘, 바륨, 구리 및 산소 원자들을 포함하는 개구 원자에 의해 결정 구조(1800)내에 형성된다. 도 18에 나타난 바와 같이, 제 2 개구(1820)는 칼슘, 구리 및 산소 원자들을 포함하는 제 2 개구 원자들에 의해 결정 구조(1800)내에 또한 형성된다. 제 2 개구(1820)는 개구(1810)와 유사한 방식으로 작동된다.
(108) 도 19는 제2 투시로부터 보는 바와 같은 예시적인 ELR 재료(1960)의 결정 구조(1900)를 나타낸다. 예시적인 ELR 재료(1960)는 약 39K의 전이 온도를 가지는 "La2CuO4"로서 공통으로 언급되는 HTS 재료이다. 예시적인 ELR 재료(1960)의 결정 구조(1900)는 다양한 란타늄("La"), 구리("Cu") 및 산소("O")의 원자를 포함한다. 도 19에 나타난 바와 같이, 개구(1910)는 란타늄 및 산소 원자들을 포함하는 개구 원자에 의해 결정 구조(1900)내에 형성된다.
도 45는 제2 투시로부터 보는 바와 같은 예시적인 ELR 재료(4560)의 결정 구조(4500)를 나타낸다. 예시적인 ELR 재료(4560)는 약 38K의 전이 온도를 가지는 "As2Ba0.34Fe2K0.66"로서 공통으로 언급되는 HTS 재료이다. ELR 재료(4560)는 때때로 "프닉타이드 철(iron pnictides)"로서 언급되는 ELR 재료의 족(family)으로 나타낸다. 예시적인 ELR 재료(4560)의 결정 구조(4500)는 다양한 비소("As"), 바륨"Ba"), 철("Fe") 및 칼륨("K")의 원자를 포함한다. 도 45에 도시된 바와 같이, 개구(4510)는 칼륨 및 비소 원자들을 포함하는 개구 원자에 의해 결정 구조(4500)내에 형성된다.
도 46은 제2 투시로부터 보는 바와 같은 예시적인 ELR 재료(4660)의 결정 구조(4600)를 나타낸다. 예시적인 ELR 재료(4660)는 약 39K의 전이 온도를 가지는 "MgB2"로서 공통으로 언급되는 HTS 재료이다. 예시적인 ELR 재료(4660)의 결정 구조(4600)는 다양한 마그네슘("Mg") 및 붕소("B")의 원자를 포함한다. 도 46에 도시된 바와 같이, 개구(4610)는 마그네슘 및 붕소 원자들을 포함하는 개구 원자에 의해 결정 구조(4600)내에 형성된다.
도 3, 도 17, 도 18, 도 30, 도 45 및 도 46에 도시된 상술한 예시적 ELR 재료는 각각 그와 같은 재료내의 다양한 개구의 존재를 보여준다. 다양한 다른 ELR 재료는 유사한 개구를 갖는다. 저항 현상에 기여하면, 개구 및 그 대응 결정 구조는 현존하는 ELR 재료의 작동 특성을 향상시키고, 현존하는 ELR 재료로부터 향상된 ELR 재료를 유도하고, 및/또는 새로운 ELR 재료를 설계하고 공식화하는데 이용된다.
본 발명의 일부 이행에 있어서, 개구 및 결정 구조는 다양한 컴퓨터 모델링 공구를 사용하여 다양한 ELR 재료의 작동 특성을 향상시키는데 모델링 될 수 있다. 설명의 편리를 위해, 이후로 ELR 재료(360)(그리고 부수적 특성 및 구조)는 다양한 ELR 재료를 언급하며, 도 3을 참고로 하여 설명되고 기술된 단지 그 ELR 재료가 아닌 도면에 나타낸 ELR 재료(1760), ELR 재료(1860) 및 다른 ELR 재료를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
도 4는 결정 구조(100)의 개념적인 기계적 모델(400)을 나타낸다. 개념적 모델(400)은 3개의 스프링들, 즉 스프링(S1), 스프링(SF) 및 스프링(S2) 및 두 질량들 즉, 질량(M1) 및 질량(M2)를 포함한다. 이 설명을 위해, 스프링(S1)은 한 측상의 견고한 벽(410) 및 다른 측상의 질량(M1)에 부착됨으로써 모델화된다. 스프링(S1) 및 질량(M1)과 함께 결정 구조(100)의 제 1 부분(220)을 모델화하는데 사용될 수 있다. 스프링(SF)은 결정 구조(100) (즉, 제 1 부분(220) 및 제 2 부분(230)사이에 상호작용하는 힘)의 개구(210)를 모델화하는데 사용된다. 스프링(SF)은 질량(M1) 및 질량(M2)사이에 결합된다. 질량(M2)은 스프링(SF) 및 스프링(S2) 사이에서 결합된다. 스프링(S2) 및 질량(M2)과 함께 결정 구조(100)의 제 2 부분(230)을 모델화하는데 사용될 수 있다. 재차 설명을 위해, 스프링(S2)은 견고한 벽(420)에 부착됨으로써 모델화될 수 있다. 다른 결정 구조는 명백하게 되는 바와 같이 모델화될 수 있다.
도 4의 스프링은 결정 구조(100)내의 원자들의 그룹들 간의 상호작용하는 힘을 나타낸다. 이러한 힘의 각각은 잘-설정된 모델링 기술에 따라서 스프링으로 모델링될 수 있다. 도 4의 스프링은 단일 차원(dimension)으로 이용되므로, 스프링은 명백하게 되는 바와 같이 3차원으로 모델링 될 수 있으며; 그러나 그와 같은 3차원의 이용은 본 발명 또는 그 이행을 이해하는 목적을 위해 필요하지 않다.
인정되는 바와 같이, 원자(예들 들어 포논)의 온도 및 진동은 관련된다. 특히, ELR 재료의 온도는 ELR 재료의 원자의 진동이 증가할 때 증가한다. 이러한 진동의 진폭 및 빈도는 주어진 ELR 재료에 존재하는 다양한 힘 및 질량에 관련된다. 결정 구조(100)에 대하여, 스프링(S1, S2, SF) 및 질량(M1, M2)은 온도가 증가할 때 결정 구조(100)에 의해 경험되는 진동을 차례로 시뮬레이션하는 기계적 모델의 진동에 영향을 미치며, 이는 차례로 개구(210)에 영향을 준다.
본 발명의 다양한 이행에 따라서, 이러한 진동은 개구(210)에 영향을 미친다. 본 발명의 다양한 이행에 따라서, 전이 온도 이상의 온도에서, ELR 재료가 비-ELR 상태(예들 들어 개구(210)단면의 제한, 지연 또는 개구(210)를 통한 전하의 전파를 용이하게 하지 않는)에서 작동되도록 진동이 변화되거나 개구(210)에 영향을 미치며; 반면에 전이 온도 이하의 온도에서, 진동은 ELR 재료가 그 ELR 상태(예를 들어 개구(210)의 단면이 개구(210)를 통한 전하의 전파를 용이하게 하는)에서 작동되는 것을 방지하지 않는다.
본 발명의 다양한 시행에 따라서, 천이 온도 이상의 온도에서, 진동 변화 등이 개구(210)가 원자(250, aperture atom)들에 영향을 미쳐서, ELR 물질이 비 ELR 상태로 천이하고 및/또는 비 ELR 상태로 동작한다(또는 즉, 그 ELR 상태에서 동작하는 것을 중단시킨다). 발명의 다양한 시행에 따라서, 천이 온도 이상의 온도에서, 진동 변화 등은 비개구(210)가 원자에 영향을 미쳐서, ELR 물질은 비 ELR 상태로 천이하고 및/또는 비 ELR 상태에서 동작한다.
본 발명의 다양한 시행에 따라서, 다양한 공지의 ELR 물질의 결정질 구조는 변형된 ELR 물질이 공지의 ELR 물질 이상의 개선된 동작 특성들로 동작하도록 개질될 수 있다(이에 의해, 새로운 물질원(material derivation)들을 생산한다. 본 발명의 다양한 시행에 따라서, 다양한 공지의 ELR 물질의 결정질 구조는 개구(210)가(210)가 보다 높은 온도로 유지되도록 개질될 수 있다. 본 발명의 다양한 시행에 따라서, 다양한 신규 및 이전에 공지되지 않은 ELR 물질들의 결정질 구조들은 신규 ELR 물질들이 존재하는 ELR 물질들 이상의 개선된 동작 특성들로 동작하도록 디자인되고 제조될 수 있다. 본 발명의 다양한 시행에 따라서, 신규 및 이전에 공지되지 않은 ELR 물질들의 결정질 구조는 개구(210)가(210)가 보다 높은 온도에서 유지되도록 디자인되고 제조될 수 있다. 본 발명의 다양한 시행에 따라서, 다양한 신규 및 이전에 공지되지 않은 ELR 물질은 개구(210)가(210)가 보다 높은 온도에서 전하를 전파하도록 디자인되고 제조될 수 있다.
본 발명의 다양한 시행에 따라서, 결정질 구조(100)에 있는 개구(210)는 결정질 구조(100)를 통하여 전하를 전파하는데 충분한 크기의 단면을 가져서, ELR 물질(360)은 ELR 상태로 동작한다. 본 발명의 일부 시행애 따라서, 0.20 ㎚ 내지 1.00 ㎚의 크기 범위의 단면을 가진 결정질 구조(100)에 있는 이러한 개구(210)는 결정질 구조(100)를 통해 전하를 전파할 수 있어서, ELR 물질(360)은 ELR 상태로 동작한다. 본 발명의 다양한 시행에 따라서, 결정질 구조(100)에 있는 개구(210)는 개구(210)가 ELR 상태로 동작하도록 결정질 구조(100)를 통해 전하를 전파하는데 충분한 크기의 단면을 가진다. 일부 시행에서, 0.20 ㎚ 내지 1.00 ㎚의 크기 범위의 단면을 가지는 결정질 구조(100)에 있는 이러한 개구(210)들은 개구(210)가 ELR 상태로 동작하도록 결정질 구조(100)를 통해 전하를 전파할 수 있다.
본 발명의 일부 시행에 따라서, 개선된 동작 특성으로 동작하는 ELR 물질을 개선하고 디자인하는 것은 개구(210)의 기계적 양태(aspect, 예를 들어, 힘, 거리, 질량, 진동 모드 등)을 분석하는 것을 수반하여서, 개구(210)는 보다 높은 온도에서 ELR 상태로 충분히 유지된다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개선된 동작 특성으로 동작하는 ELR 물질을 개선하고 디자인하는 것은 결정질 구조(100)에 있는 원자(이를 포함하지만, 개구 원자(250)들에 한정되지 않는다)들의 전자적 양태(예를 들어, 끌어당김(attractive) 및 밀침 원자 힘, 전도성, 및 전기 음성도 등)을 분석하는 것을 수반하여서, 개구(210)는 보다 높은 온도에서 ELR 상태로 충분히 유지된다. 본 발명의 일부 실시예에서, 개선된 동작 특성으로 동작하는 ELR 물질을 개선하고 디자인하는 것은 개구(210) 및 결정질 구조(100)의 전기적 양태 및 기계적 양태를 모두 분석하는 것을 수반하여서, 개구(210)는 보다 높은 온도에서 ELR 상태로 동작하도록 충분히 유지된다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 개념적으로 이야기하면, 스프링(S1)의 스프링 상수는 도 5에 도시된 바와 같이 S1'≠S1이도록 변할 수 있다. 변화된 스프링 상수는 기계적 모델의 진동의 진폭, 모드, 진동수, 방향 및/또는 다른 진동 특징들을 개질하기 쉽다. 개질된 스프링 상수는 결정질 구조(100)의 대응하는 변화, 예를 들어 결정질 구조(100)의 제 1 부분(220)의 강성에 대한 변화를 가이드할 수 있다. 결정질 구조(100)의 제 1 부분(220)의 강성은 제 1 부분(220) 내의 원자들의 결합 길이, 결합 강도, 결합 가도, 결합의 수 또는 다른 원자 특징들에 영향을 미치도록 제 1 부분(220) 내의 다양한 원자들을 변화시키는 것에 의해 변할 수 있다. 결정질 구조(100)의 제 1 부분(220)의 강성은 제 1 부분(220)에 대해 더욱 적거나 또는 더욱 많은 원자들을 결합하는 것에 의해 변할 수 있으며, 이에 의해, 예측되는 바와 같이 스프링(S1)의 스프링 상수를 변화시킨다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 개념적으로 이야기 하면, 스프링(S2)의 스프링 상수는 도 6에 도시된 바와 같이 S2'≠S2이도록 변할 수 있다. 상기된 바와 같이, 변화된 스프링 상수는 기계적 모델의 진동의 진폭, 모드, 진동수, 방향 및/또는 다른 진동 특징들을 개질하기 쉽다. 개질된 스프링 상수는 결정질 구조(100)의 대응하는 변화, 예를 들어 스프링(S1)에 대하여 상기된 것과 유사한 방식으로 결정질 구조(100)의 제 1 부분(230)의 강성에 대한 변화를 가이드할 수 있다. 결정질 구조(100)의 제 1 부분(230)의 강성은 제 1 부분(230)에 대해 더욱 적거나 또는 더욱 많은 원자들을 결합하는 것에 의해 변할 수 있으며, 이에 의해, 예측되는 바와 같이 스프링(S2)의 스프링 상수를 변화시킨다.
본 발명의 일부 실시에 있어서, 다시 개념적으로 이야기하면, 스프링(SF)의 스프링 상수는 도 7에 도시된 바와 같이 SF'≠SF이도록 변할 수 있다. 상기된 바와 같이, 상기된 바와 같이, 변화된 스프링 상수는 기계적 모델의 진동의 진폭, 모드, 진동수, 방향 및/또는 다른 진동 특징들을 개질하기 쉽다. 변화된 스프링 상수는 결정질 구조(100)에서의 대응하는 변화, 예를 들어 결정질 구조(100) 내에 형성된 개구(210)의 강성에 대한 변화를 가이드할 수 있다. 이러한 것은 다른 형상들보다 강도에서의 구조적으로 차이가 있는 것에 대한 개구(210)의 형상을 변화시키는 것, 개구 원자들 사이의 결합 강도를 변화시키는 것, 결합 각도를 변화시키는 것, 결정질 구조(100)의 진동 모드를 변화시키는 것, 개구 원자(250)들을 변화시키는 것 또는 다른 방식들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 이러한 것은 결정질 구조(100) 위에 물질을 층이 지게 하는(layering) 것에 의해 또한 달성될 수 있어서, 물질의 원자들은 제 1 부분(220)과 제 2 부분(230) 사이의 하나 이상의 결합을 형성하는 것에 의해 개구(210)에 걸치고, 이에 의해, 예측되는 바와 같이 스프링(SF)의 스프링 상수를 효율적으로 변화시킨다. 즉, 개구(210)에 걸쳐있는 원자들은 SF와 병렬로 추가의 스프링(S)을 도입하고, 이는 제 1 부분(220)과 제 2 부분(230) 사이의 스프링 상수를 효율적으로 변화시킨다. 결정질 구조(100) 위에서 층이 진 물질의 이러한 개질은 다양한 실험 테스트 결과들과 관련하여 다음에 더욱 상세하게 기술된다.
본 발명의 일부 시행에서, 다시 개념적으로 이야기하면, 덩어리(M1)의 질량은 도 8에 예시된 바와 같이 M1'<M1이도록 감소될 수 있다. 감소된 질량체는 기계적 모델의 다양한 진폭, 모드, 진동수, 방향 및/또는 다른 진동 특징들을 변화시키기 쉽다. 기술된 질량체는 결정질 구조(100)에서의 대응하는 변화를 가이드할 수 있고, 이러한 것은 궁극적으로 보다 높은 온도에서 결정질 구조(100) 내에서 개구(210)를 유지하고 및/또는 안정화하도록 이끌 수 있다. 이러한 것은 예를 들어 결정질 구조(100)의 제 1 부분(220) 내에의 보다 작은 분자들 및/또는 원자들을 사용하거나, 또는 다양한 더욱 큰 분자들 및/또는 원자들을 더욱 작은 분자들로 대체하는 것에 의해 달성될 수 있다. 유사한 효과들이 질량체(M2)의 질량을 감소시키는 것에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 다시 개념적으로 이야기하면, 질량체(M1)의 질량은 도 9에 도시된 바와 같이 M1'>M1이도록 증가될 수 있다. 증가된 질량은 기계적 모델의 다양한 진폭, 모드, 진동수, 방향 및/또는 다른 진동 특징들을 변화시키기 쉽다. 증가된 질량체는 결정질 구조(100)에서의 대응하는 변화를 가이드할 수 있으며, 이러한 것은 궁극적으로 보다 높은 온도에서 결정질 구조(100) 내에서 개구(210)를 유지하고 및/또는 안정화하도록 이끌 수 있다. 이러한 것은 에를 들어 결정질 구조(100)의 제 1 부분(220) 내에서 더욱 큰 원자들을 사용하거나, 또는 다양한 더욱 작은 원자들을 보다 큰 것들로 대체하는 것에 의해 달성될 수 있다. 유사한 효과들은 질량체(M2)의 질량을 증가시키는 것에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 다양한 시행에 있어서, 도 5 내지 도 9에 대해 상기된 다양한 변화들의 임의의 조합은 기계적 모델의 진동을 변화시키도록 만들 수 있으며, 이는 보다 높은 온도에서 개구(210)를 유지하기 위하여 결정질 구조(100)에서의 대응하는 변화를 가이드할 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 다양한 진동들 사이의 교환은 개구(210)의 유지 보수에 대한 수순 개선을 제공하기 위하여 필요할 수 있다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 결정질 구조(100)의 3차원 컴퓨터 모델은 더욱 높은 온도에서 유지되는 적절한 개구(210)로 ELR 물질을 디자인하도록 사용될 수 있다. 이러한 모델들은 개구 원자(250) 및/또는 비개구 원자들 사이의 끌어당김 및 예측되는 바와 같은 온도에 걸쳐서 개구(210) 상의 각각의 충격을 분석하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 컴퓨터 모델링 툴들은 결정질 구조(100)를 시각화 및 분석하도록, 특히 결정질 구조(100)에 있는 개구(210)들을 시각화하고 분석하도록 사용될 수 있다. 하나의 이러한 컴퓨터 모델링 툴은 3D로 화학 구조를 보이고 조작하기 위한 오픈 소스 자바 뷰어인 "Jmol,"로서 지칭된다. Jmol은 http://www.jmol.org에서 이용 가능하다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 결정질 구조(100)의 다양한 3차원 컴퓨터 모델들은 결정질 구조(100)와 결정질 구조에서의 원자들의 끌어당김을 결정하고 평가하도록 시뮬레이팅될 수 있다. 이러한 컴퓨터 모델들은 밀도 함수 이론(density functional theory, "DFT")을 채택할 수 있다. DFT를 채택하는 컴퓨터 모델들은 개구(210)를 유지하는 것에 기초하여 신규의 ELR 물질들 및 존재하는 ELR 물질들을 디자인하도록 사용될 수 있어서, 이러한 ELR 물질들은 본원에 기술되고 예측되는 바와 같은 본 발명의 당양한 원리들에 따라서 ELR 상태에서 동작한다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 스프링과 질량체들의 조합은 다양한 공지의 기술에 따라서결정질 구조(100) 내에 있는 개구(210)에 영향을 미치는 진동(그 관련 진동 특성들을 포함하는)을 변화시키도록 선택될 수 있다. 즉, 스프링들과 질량체들은 개구(210)에서의 그 충격을 최소화하도록 결정질 구조(100) 내에서 다양한 진동의 진폭, 진동수, 방향 및/또는 다른 진동 특성들을 변화시키도록 개질 및/또는 선택될 수 있다. 예의 방식에 의해, 스프링들과 질량체들은 개구(210)를 통한 전하의 전파에 대해 병렬(또는 실질적으로 병렬) 방향으로 결정질 구조(100) 내에서 진동을 허용하도록 개질 및/또는 선택될 수 있으며, 이에 의해, 개구(210) 상에서 이러한 진동들의 충격을 감소시킨다. 추가적인 예의 방식에 의해, 스프링들과 질량체들은 상이한 온도에서 개구(210)를 통해 전하를 전파하도록 결정질 구조(100)로 다양한 공진 진동수를 조정하도록 개질 및/또는 선택될 수 있다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 스프링들과 질량체들의 조합은 결정질 구조(100) 내에서 겪은 진동에 관계없이 결정질 구조(100) 내에서 개구(210)를 유지하도록 선택될 수 있다. 즉, 개구(210) 자체가 유지되면, 결정질 구조(100) 내에서 진동을 증가 및/또는 그 외에 감소시키는 것은 저항 현상에 영향을 주지 않을 수 있다.
도 10은 변형된 ELR 물질(1069(의 변형된 결정질 구조(1010)를 본 발명의 다양한 시행에 따라서 제 2 사시도로서 도시한다. 도 11은 변형된 ELR 물질(1060)의 변형된 결정질 구조(1010)를 본 발명의 다양한 시행에 따라서 제 1 사시도로서 도시한다. ELR 물질(360, 예를 들어 도 3 등에 도시된 바와 같은)은 변형된 ELR 물질(1060)을 형성하도록 개질된다. 개질 물질(1020)은 도 11에 도시된 바와 같은 변형된 ELR 물질(1060)의 개질된 결정질 구조(1010)를 형성하도록 ELR 물질(360)의 결정질 구조(300, 도 3의)의 원자들과의 결합을 형성한다. 예시된 바와 같이, 변형된 물질(1060)은 제 1 부분(320)과 제 2 부분(330) 사이의 갭을 메우며, 이에 의해 특히 무엇보다도 개구(310)의 영역에서 개질된 결정질 구조(1010)의 진동 특성들을 변화시킨다. 이렇게 하여, 개질된 물질(1020)은 더욱 높은 온도에서 개구(310)를 유지한다. 도 7을 참조하여, 개질 물질(1020)은 예를 들어 스프링(SF)와 평행하게 하나 이상의 추가 스프링으로서 작용하는 것에 의해 스프링(SF)의 유효 스프링 상수를 개질하도록 작용한다. 따라서, 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 결정질 구조(300)에 있는 원자들에 끼워맞춰져 결합하도록 특별히 선택된다.
본 발명의 일부 시행에 있어서 그리고 도 10에 도시된 바와 같이, 개질 물질(1020)은 b-평면(예를 들어, "a-c" 면)에 평행한 결정질 구조(300)의 면에 결합된다. 개질 물질(1020)이 "a-c" 면에 결합되는 이러한 시행에 있어서, a-축의 방향으로 연장하고 a-평면에 높인 단면을 구비한 개구(310)가 유지된다. 이러한 시행에서, 전하 캐리어들은개구(310)를 통해 a-축 방향으로 유동한다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 a-평면(예를 들어, "b-c" 면)에 평행한 결정질 구조(300)의 면에 결합된다. 개질 물질(1020)이 "b-c" 면에 결합된 이러한 시행에 있어서, b-축의 방향으로 연장하고 b-평면에 놓인 단면을 구비하는 개구(310)가 유지된다. 이러한 시행에서, 전하 캐리어들은 개구(310)를 통해 b-축 방향으로 유동한다.
본 발명의 다양한 시행은 개질 물질(1020)로 ELR 물질(360)의 특정 표면을 층이 지게 하는 단계(즉, 개질 물질(1020)로 ELR 물질(360)의 특정 표면을 개질하는 단계)를 포함한다. 이러한 설명으로부터 인식되는 바와 같이, ELR 물질(360)의 "표면을 개질하는"것에 대한 기준은 궁극적으로 ELR 물질(360)의 하나 이상의 단위 셀(2100)들의 면(및 일부의 경우에 하나 이상의 면)을 개질하는 것을 포함한다. 즉, 개질 물질(1020)은 ELR 물질(360)의 단위 셀(2100)에 있는 원자들에 실제로 결합한다.
예를 들어, a-평면에 평행하게 ELR 물질(360)의 표면을 개질하는 것은 단위 셀(2100)들의 "b-c" 면들을 개질하는 것을 포함한다. 마찬가지고, b-평면에 평행하게 ELR 물질(360)을 개질하는 것은 단위 셀(2100)들의 "a-c" 면들을 개질하는 것을 포함한다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 c-축에 평행한 임의의 평며에 실질적으로 평행한 ELR 물질(360)의 표면에 결합된다. 이러한 설명의 목적을 위하여, c-축에 평향한 평면들은 대체로 ab-평면들로서 지칭되고, 예측되는 바와 같이, a-평면 및 b-평면을 포함한다. 예측되는 바와 같이, ab-평면에 평행한 ELR 물질(360)의 표면은 단위 셀(2100)들의 "a-c" 면들과 "b-c" 면들로 형성된다. 개질 물질(1020)이 ab-평면에 평행한 표면에 결합되는 이러한 시행에 있어서, a-축의 방향으로 연장하는 개구(310)들과 b-축의 방향으로 연장하는 개구(310)들이 유지된다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 전도성 물질일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 높은 산소 친화성을 구비한 물질(즉, 산소와 용이하게 결합하는 물질, "산소 결합 물질")일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 산소와 용이하게 결합하는 전도성 물질("산소 결합 전도성 물질")일 수 있다. 이러한 산소 결합 전도성 물질은, 크롬, 구리, 비스무스, 코발트, 바나듐 및 티타늄을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 산소 결합 전도성 물질들은 또한 로듐 또는 베릴륨을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 개질 물질들은 갈륨 또는 세레늄을 포함할 수 있다. 본 발명의 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 크롬(Cr)일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 구리(CU)일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 비스무스(Bi)일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 코발트(Co)일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 바나듐(V)일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 X티타늄(Ti)일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 로듐(Rh)일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 베릴륨(Be)일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 갈륨(Ga)일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 세레늄(Se)일 수 있다. 본 발명의 시행에 있어서, 다른 원소들이 개질 물질(1020)로서 사용될 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 상이한 물질의 조합(예를 들어, 화합물, 조성, 분자, 합급 등)들이 개질 물질(1020)로서 사용될 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 물질들의 다양한 층들 및/또는 물질들의 조합들이 총체적으로 개질 물질(1020)로서 사용될 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 산소와 적절한 결합을 가지는 원자들에 대응한다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 적어도 제 1 부분(320)의 원자들과 제 2 부분(33)의 원자들 사이의 거리의 절반만큼의 결정질 구조(1010)에 있는 다양한 원자(들)과의 결합 길이를 가지는 원자들을 포함한다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물은 결정질 구조(1010)에 있는 다양한 원자(들)과 결합하는 원자들을 포함한다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 결정질 구조(1010)에 있는 다양한 원자들과 잘 결합하는 원자들을 포함한다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)이 개질 ELR 물질(360)과 관련된 다양한 동작 동안 개질 물질(1020)의 산화물들을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 실질적으로 순수 형태의 개질 물질(1020)과 개질 물질(1020)의 다양한 산화물들을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 개질 물질(1020)과 개질 물질(1020)의 다양한 산화물들에 의해 개질된다. 한정이 아닌 예의 방식에 의해, 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 크롬과 크롬 산화물(CrxOy)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 개질 물질(1020)의 다양한 산화물들에 의해 개질된다. 한정이 아닌 예의 방식에 의해, 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 크롬 산화물(CrxOy)에 의해 개질된다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 다른 물질들은 결정질 구조(1010)를 개질하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 구리 산화물에 관계하여 증가된 결합 강도를 가지는 개질 물질(1020)은 이트륨(개구 원자들 중 하나)을 대체하도록 선택될 수 있다. 또한 예를 들어, 이트륨에 관계하여 증가된 결합 강도를 가지는 개질 물질(1020)은 구리 산화물층을 대체하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 크롬 산화물(CrO)은 구리 산화물(CuO)을 대체하도록 선택될 수 있다. 또한 예를 들어, 구리 산화물층에 관계하여 증가된 결합 강도를 가지는 개질 물질(1020)은 바륨을 대체하도록 선택될 수 있다. 이러한 예들이 결합 강도를 참조하지만, 다양한 개질 물질(1020)들, 예를 들어 이에 한정되지 않는 결정질 구조(1010)에서 진동에서의 순수 변화들을 초래할 수 있는 개질 물질(1020)은, 더욱 높은 온도에서 개구(310)를 유지하기 쉬운, 개질 물질의 다른 원자 특성들 및 조합들에 기초하여 선택될 수 있다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)는 YBCO일 수 있고, 개질 물질(1020)은 산소 결합 전도성 물질일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 크롬일 수 있으며, ELR 물질(360)은 YBCO일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 구리일 수 있으며, ELR 물질(360)은 YBCO일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 비스무스일 수 있으며, ELR 물질(360)은 YBCO일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 코발트일 수 있으며, ELR 물질(360)은 YBCO일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 바나듐일 수 있으며, ELR 물질(360)은 YBCO일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 티타늄일 수 있으며, ELR 물질(360)은 YBCO일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 로듐일 수 있으며, ELR 물질(360)은 YBCO일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 베릴륨일 수 있으며, ELR 물질(360)은 YBCO일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 또 다른 산소 결합 전도성 물질일 수 있으며, ELR 물질(360)은 YBCO일 수 있다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 갈륨일 수 있으며, ELR 물질(360)은 YBCO일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 세레늄일 수 있으며, ELR 물질(360)은 YBCO일 수 있다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 혼합된 수가(valence)의 구리-산화물 회티탄석(perovskite) 물질들과 산소 결합 전도성 물질의 다양한 다른 조합이 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 통상 "BSCCO"로서 지칭되는 혼합된 수가의 구리 산화물 회티탄석 물질에 대응한다. BSCCO는 비스무스("Bi"), 스토론튬("Sr"), 칼슘("Ca"), 구리("Cu") 및 산소("O")의 다양한 원자들을 포함한다. 그것만으로, BSCCO는 대략 100K의 천이 온도를 가진다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 BSCCO일 수 있으며, 개질 물질(1020)은 산소 결합 전도성 물질일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 BSCCO일 수 있으며, 개질 물질(1020)은, 크롬, 구리, 비스무스, 코발트, 바나듐, 티타늄, 로듐, 또는 베릴륨을 포함하지만 이에 한정되지 않는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 BSCCO일 수 있으며, 개질 물질(1020)은 크롬, 구리, 비스무스, 코발트, 바나듐, 티타늄, 및 베릴륨으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 다른 ELR 물질들과 개질 물질의 다양한 조합들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 철 프닉타이드 물질(iron pnictide material)에 대응한다. 철 프닉타이드는 이것들 만으로 대략 25-60K의 범위에 있는 천이 온도를 가진다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 철 프닉타이드일 수 있으며, 개질 물질(1020)은 산소 결합 전도성 물질일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 철 프닉타이드일 수 있으며, 개질 물질(1020)은 크롬, 구리, 비스무스, 코발트, 바나듐, 티타늄, 로듐, 또는 베릴륨을 포함하지만 이에 한정되지 않는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 철 프닉타이드일 수 있으며, 개질 물질(1020)은 크롬, 구리, 비스무스, 코발트, 바나듐, 티타늄, 및 베릴륨으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 다른 ELR 물질들과 개질 물질들의 다양한 조합들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 마그네슘 이붕화물("MgB2")일 수 있다. 그것만으로, 마그네슘 이붕화물은 대략 39K의 천이 온도를 가진다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 마그네슘 이붕화물일 수 있으며, 개질 물질(1020)은 산소 결합 전도성 물질일 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 마그네슘 이붕화물일 수 있으며, 개질 물질(1020)은 크롬, 구리, 비스무스, 코발트, 바나듐, 티타늄, 로듐, 또는 베릴륨을 포함하지만 이에 한정되지 않는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 마그네슘 이붕화물일 수 있으며, 개질 물질(1020)은 크롬, 구리, 비스무스, 코발트, 바나듐, 티타늄, 및 베릴륨으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)은 예측되는 바와 같이 또 다른 조성물 상에 하나의 조성물을 층이 지게 하기 위한 다양한 기술을 사용하여 ELR 물질(360)의 샘플 상에 층이 질 수 있다. 예를 들어, 이러한 층이 지게 하는 기술들은 펄스 레이저 증착, 동시증착(coevaporation)을 포함하는 증착, e-빔 증착 및 활성 반응 증착, 마그네트론 스퍼터링을 포함하는 스퍼터링, 이온 빔 스퍼터링 및 이온 보조 스퍼터링, 음극 아크 증착, CVD, 유기 금속 화합물 CVD, 플라즈마 촉진 CVD, 분자 빔 에피택시, 졸겔 공정, 액상 에피택시 및/또는 다른 층이 지게 하는 기술들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 다른 조성물 상으로 하나의 조성물을 층이 지게 하기 위한 다양한 기술을 사용하여 개질 물질(1020)의 샘플 상으로 층이 질 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1020)의 단일 원자 층(즉, 개질 물질(1020)의 단일 원자 또는 분자에 실질적으로 동등한 두께를 가지는 개질 물질(1020)의 층)은 ELR 물질(360)의 샘플 상으로 층이 질 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질의 단일 단위 층(즉, 개질 물질의 단일 단위(예를 들어, 원자, 분자, 결정, 또는 다른 단위)에 실질적으로 동등한 두께를 가지는 개질 물질의 층)은 ELR 물질의 샘플 상으로 층이 질 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질은 개질 물질의 단일 단위 층 상으로 층이 질 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질의 2개 이상의 층들은 ELR 물질 상으로 층이 질 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질은 개질 물질의 2개 이상의 단위 층들 상으로 층이 질 수 있다.
다양한 적용들에서 그 유용성을 개선하는 노력으로 공지된 ELR 물질 상으로 다양한 조성물(예를 들어, 금, 구리, 실리콘 등)들을 층이 지게 하도록 다른 것들이 시도되었다. 그러나, 이러한 조성물들의 선택은, 특히 결정질 구조(100) 및 개구(210)의 다양한 기하학적 형태의 특성(예를 들어 제 1 부분(220)과 제 2 부분(230) 사이의 갭의 폭, 개구(210)의 크기 등을 포함하지만 이에 한정되지 않음)들; 결정질 구조(100)에 있는 개구 원자(250)들의 원자 특성, 온도가 변화함으로써 서로에 대한 원자들의 상호 작용 및 개구(210) 상에서의 원자들의 영향; 및 결정질 구조(100)에 있는 원자들의 원자 특성 및 개질 물질(1020)과의 원자들의 상호 작용(예를 들어, 결정질 구조(100)에 있는 원자들과 개질 물질(1020)의 다양한 결합 성질들을 포함하지만 이에 한정되지 않음)에 관하여 개구(210)를 변화, 강화 또는 그 외에 유지하는 목적에 기초하지 않았다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 결정질 구조(100) 내에서 사용된 격자들에 대한 변화들이 만들어질 수 있다. 예를 들어, 단사정계(monoclinic)의 결정 대칭들, 사방정계(orthorhombic)의 결정 대칭들, 또는 입방정계(cubic) 결정 대칭들은 결정질 구조(100) 내에 있는 다양한 다른 격자들을 개선하도록 사용될 수 있다. 부가하여, 체심 입방 대칭 또는 면심 입방 대칭은 결정질 구조(100) 내에 있는 단순 입방정계 대칭을 개선하도록 사용될 수 있다. 일부 시행에 있어서, 결정질 구조(100) 내에 있는 광범위한 격자들은 더욱 높은 온도에서 개구(210)를 유지할 수 있다. 일부 시행에 있어서, 결정질 구조(100) 내에 있는 보다 복잡한 격자들은 더욱 높은 온도에서 개구(210)를 유지할 수 있다.
본 발명의 일부 시행에 있어서, 결정질 구조(100)는, 결정질 구조(100) 내의 음향 양자(phonon, 즉, 격자 진동)들이 개구(210)를 통하여 전하의 전파에 평행한 단일 방향으로(즉, 예를 들어 도 2의 지면 내로) 결정질 구조(100)를 통해 두드러지게 전파하도록 디자인될 수 있다. 이러한 음향 양자들은 개구(210)에 영향을 미치지 않고, 이에 의해 더욱 높은 온도에서 ELR 상태로 동작하는 것을 허용 한다. 개구(210)를 통한 전하의 전파에 직교하여 전파하는 어떠한 음향 양자도 개구(210)에 영향을 미치는 것을 피하도록 최소화될 수 있다.
도 12 및 도 13a 내지 도 13i는 본 발명의 다양한 시행들에 따라서 개질된 ELR 물질(1060)을 만들도록 ELR 물질(360)의 샘플(1310)을 개질하는 것을 기술하도록 지금 사용된다. 도 12는 본 발명의 다양한 시행에 따라서 개질된 ELR 물질(1060)을 제조하도록 개질 물질(1020)로 ELR 물질(360)의 샘플(1310)을 개질하기 위한 흐름도이다. 13a 내지 도 13i는 본 발명의 다양한 시행에 따라서 개질된 ELR 물질(1060)을 만들도록 개질을 겪는 ELR 물질(360)의 샘플(1310)을 도시한다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 혼합된 수가의 구리 산화물 회티탄석 물질이며, 개질 물질(1380)은 산호 결합 전도성 물질이다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, ELR 물질(360)은 통상 YBCO로서 지칭되는 HTS 물질이며, 개질 물질(1380)은 크롬이다.
도 13a에 도시된 바와 같이, 샘플(1310)은 ELR 물질(360)의 다수의 결정질 단위 셀들이며, c-축을 따르는 그 비전도성 축(또는 보다 상세하게, 그 비-ELR 또는 비초전도축(non-superconducting axis))과 함께 지향된다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 샘플(1310)은 대략 5㎜ x 10㎜ x10㎜의 치수를 가진다. 이러한 설명의 목적을 위하여, 샘플(1310)은 ELR 물질(360)의 전도의 주축이 a-축을 따라서 정렬되도록 지향된다. 명백한 것으로서, ELR 물질(360)이 전도의 2개의 주축을 포함하면, 샘플(1310)은 a-축 또는 b-축을 따라서 지향될 수 있다. 더욱 명백한 것으로서, 일부 시행에 있어서, 샘플(1310)은 c-평면(임의의 ab-평면과 평행한 면) 내의 임의의 선을 따라서 지향될 수 있다. 작업(1210)에서 및 도 13b 및 도 13c에 도시된 바와 같이, 슬라이스(1320)는 샘플(1310)의 a-평면에 대해 실질적으로 평행한 평면을 따라서 샘플(1310)을 절단하는 것에 의해 만들어진다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 슬라이스(1320)는 다른 두께들이 사용될지라도 대략 3㎜ 두께이다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 이러한 것은 정밀 다이아몬드 날을 사용하여 달성될 수 있다.
선택적 작업(1220)에서 및 도 13d, 도 13e, 및 도 13f에 도시된 바와 같이, 웨지(1330, wedge)는 샘플(1310)에서 다양한 개구들을 노출시키도록 슬라이스(1320)의 a-평면의 대각선을 따라서 슬라이스(1320)를 절단하는 것에 의해 만들어진다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 이러한 것은 정밀 다이아몬드 날을 사용하여 달성된다. 이러한 작업은 노출된 개구들을 가지는 웨지(1330)의 대각 표면 상에 면(1340)을 만든다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 면(1340)은 c-축에 실질적으로 평행한 임의의 평면에 대응한다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 면(1340)은 a-축에 실질적으로 직각인 평면(즉, 결정질 구조(100)의 a-평면)에 대응한다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 면(1340)은 b-축에 대해 실질적으로 직각인 평면(즉, 결정질 구조(100)의 b-평면)에 대응한다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 면(1340)은 ab-평면에 있는 임의의 선에 대해 실질적으로 직각인 평면에 대응한다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 면(1340)은 c-축에 대해 실질적으로 직각이 아닌 임의의 평면에 대응한다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 면(1340)은 ELR 물질(360)의 임의의 실질적으로 비전도축(또는 비 ELR 또는 비초전도 축)에 대해 실질적으로 직각이 아닌 임의의 평면에 대응한다. 예측되는 것으로서, 작업(1220)은 노출된 개구 및/또는 면(1340)을 참조하여 상기된 것들과 유사한 다른 특성들을 가질 수 있음에 따라서 필요하지 않을 수 있다.
작업(1230)에서 및 도 13g 및 도 13j에 도시된 바와 같이, 개질 물질(1380, 예를 들어 도 10 등에 도시된 바와 같은 개질 물질(1020))은 웨지(1330)상에 개질 물질(1380)의 면(1350)과, 면(1340)과 개질 물질(1380) 사이의 인터페이스에 개질 ELR 물질(1060)의 개질 영역(1360) 상에 을 만들도록 면(1340) 상에 증착된다. 웨지(1330)에 있는 개질된 영역(1360)은, 개구(310)에 근접한 결정질 구조(300)를 개선하도록 본 발명의 다양한 시행에 따라서 개질 물질(1380)이 결정질 구조(300)에 결합하는, 웨지(1330)에 있는 영역에 대응한다. ELR 물질(360)에 개질 물질(1380)을 결합하는 다른 형태들이 사용될 수 있다. 작업(1230)은 도 14를 참조하여 다음어 더욱 상세하게 기술된다.
도 14를 참조하여, 작업(1410)에서, 면(1340)은 광택된다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 하나 이상의 광택제들이 사용된다. ELR 물질로서 YBCO를 포함하는 본 발명의 일부 시행에 있어서, 이소프로필 알코올, 헵탄, 비유기성 또는 안정 유기성 슬러리들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 하나 이상의 비-물(non-water) 기반 광택제들이 사용될 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 비-물 광택제들이 사용될 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 면(1340)은 최종적으로 20 ㎚ 콜로이달 슬러리(colloidal slurry)로 광택된다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 면(1340)의 광택은 웨지(1330)의 a-축에 실질적으로 평행한 방향으로(즉, 개구(310)의 방향을 따라서) 수행된다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 산소 플라즈마 에슁(oxygen plasma ashing)이 예측되는 바와 같이 사용될 수 있다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 그 위에 개질 물질(1380)을 층이 지게 하기 바로 전에 면(1340)의 청결(즉, 불순물 또는 다른 물질들, 조성물, 또는 화합물들의 부재)은 개질되지 않은 ELR 물질의 동작 특성들 이상의, 개질된 ELR 물질의 개선된 동작 특성들을 달성하는데 중요할 수 있다.
작업(1420)에서, 면(1340)과 다른 하나 이상의 표면들이 마스킹된다. 일부 실시예들에서, 면(1340)과 다른 표면들은 마스킹된다. 작업(1430)에서, 개질 물질(1380)은 증착을 사용하여 면(1340) 상에 증착된다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 더 적거나 또는 더 많은 양의 개질 물질(1380)이 사용될 수 있을지라도, 대략 40 ㎚의 개질 물질(1380)이 증착을 사용하여 면(1340) 상에 증착된다. 본 발명의 일부 시행에 있어서, 개질 물질(1380)은 대략 5x10-6 torr 이하의 압력을 가질 수 있는 진공 하에서 증착을 사용하여 면(1340) 상에 증착된다.
도 12에 있어서, 도 13h 및 도 13i는 본 발명의 임의의 이행시에 광학 작동(1240)에서, 웨지(1330)의 일부는 웨지(1330)의 크기를 감소시켜서 웨지(1390)를 제조한다. 작동(1250) 시에, 이중 단부형 리드들은 접착제를 사용하여 웨지(1390)의 2-평면(즉, "b-c" 면들)의 각각에 적용된다. 본 발명의 임의의 이행시에, 은 페이스트(알파 아에서 은 페이스트 #42469)는 웨지(1390)의 2-평면(즉, "b-c" 면들)에 이중 단부형 도선들을 적용하기 위하여 사용된다. 작동(1260) 시에, 접착제는 경화된다. 접착제로서 은 페이스트를 사용하는 임의의 이행시에, 은 페이스트는 60℃에서 한 시간동안 경화되고 150℃에서 추가 시간 동안 경화된다. 다른 경화 프로토콜이 사용될 수 있다는 것은 명백하다. 본 발명의 임의의 이행시에, 은에 국한되지 않는 전도성 재료는 웨지(1390)의 2b-c 면들의 각각 상에 스퍼터되거나 접착되고 이중 단부형 리드들은 명백한 바와 같이 그에 부착된다. 웨지(490)에 이중 단부형 리드들을 부착하기 위한 다른 메카니즘도 사용될 수 있다. 작동(1250) 후에, 변형 영역(1360)(도 13j에 도시됨)을 갖는 웨지(1390)는 시험 준비되어 있다.
도 15는 웨지(1390)의 여러 작동 특성을 결정하기 위하여 유용한 시험 베드(1500)를 도시한다. 시험 베드(1500)는 하우징(1510) 및 4개의 클램프(1520)를 포함한다. 웨지(1390)는 하우징(1510)에 배치되고 각각의 이중 단부형 리드들은 도시된 바와 같이 클램프(1520)를 사용하여 하우징(1510)에 체결된다. 리드들은 경화된 은 페이스트의 굽힘 및/또는 쪼개짐을 방지하기 위하여 응력 경감을 제공하도록 하우징(1510)에 체결된다. 전원이 이중 단부형 리드들의 쌍의 다른 단부에 인가되고 전압계는 이중 단부형 리드들의 쌍의 다른 단부를 가로질러 전압을 측정한다. 이 구성은 웨지(1390), 특히 이해할 수 있는 바와 같이, 변형된 ELR 재료(1060)의 저항을 결정하기 위하여 멀티-포인트 기술을 제공한다.
도 16a 내지 도 16g는 상술한 바와 같이, 얻어진 시험 결과(1600)를 도시한다. 시험 결과(1600)는 온도 함수(K)로서 변형된 ELR 재료(1060)의 저항 플롯을 포함한다. 더욱 특히, 시험 결과(1600)는 변형된 ELR 재료(1060)에 대응하고 여기서 변형 재료(1380)는 크롬에 대응하고 ELR 재료(1060)는 YBCO에 대응한다. 도 16A는 변형된 ELR 재료(1060)의 저항이 즉 84K 내지 286K로 측정되는 전체 온도 범위에 걸쳐 시험 결과(1600)를 포함한다. 더욱 상세하게 제공하기 위하여, 시험 결과(1600)는 여러 온도 범위로 파괴되고 도시된다. 특히, 도 16b는 240K 내지 280K 온도 범위 내에서 시험 결과(1600)를 도시하고; 도 16c는 210K 내지 250K 온도 범위 내에서 시험 결과(1600)를 도시하고; 도 16d는 180K 내지 220K 온도 범위 내에서 시험 결과(1600)를 도시하고; 도 16e는 150K 내지 190K 온도 범위 내에서 시험 결과(1600)를 도시하고; 도 16f는 120K 내지 160K 온도 범위 내에서 시험 결과(1600)를 도시하고; 도 16g는 84.5K 내지 124.5K 온도 범위 내에서 시험 결과(1600)를 도시한다.
시험 결과(1600)는 웨지(1390) 내의 변형된 ELR 재료(1060)의 여러 부분들이 ELR 재료(360)에 대한 높은 온도에서 ELR 상태에서 작동한다는 것을 나타낸다. 6개의 샘플 분석 시험 운영은 웨지(1390)를 사용하여 이루어진다. 각각의 샘플 분석 시험 운영에 대해서, 내부에 웨지(1390)가 장착된 시험 베드(1510)는 대략 286K 내지 83K에서 서서히 냉각되었다. 냉각되는 동안, 전원은 임의의 DC 오프셋 및/또는 열전쌍 효과의 충격을 감소시키기 위하여 웨지(1390)를 통해서 델타 모드 구성에서 전류의 +60nA 및 -60nA를 인가하였다. 규칙적인 시간 간격에서, 웨지(1390)를 가로지른 전압은 전압계에 의해서 측정되었다. 각 샘플 분석 시험 운영에 대해서, 전압 측정값의 타임 시리즈는 512-포인트 패스트 푸리어 트랜스폼("FFT")을 사용하여 여과되었다. 모든 그러나 FFT로부터의 최저 44 주파수들은 데이터에서 제거되고 여과된 데이터는 타임 영역으로 복귀되었다. 각 샘플 분석 시험 운영으로부터의 여과된 데이터는 그때 함께 병합되어서 시험 결과(1600)를 나타낸다. 더욱 특히, 6개의 샘플 분석 시험 운영으로부터의 모든 저항 측정값들은 "빈닝(binning)"으로 기술된 방식으로 일련의 온도 범위(예를 들어, 80K 내지 80.25K, 80.25K 내지 80.50K, 80.5K 내지 80.75K 등)로 조직된다. 그때 각 온도 범위에서 저항 측정값들은 함께 평균되어서 각 온도 범위에 대한 평균 저항 측정값을 제공한다. 이들 평균 측정값들은 시험 결과(1600)를 형성한다.
시험 결과(1600)는 저항 대 온도 플롯에서 여러 불연속 단계(1610)를 포함하고, 각 상기 불연속 단계(1610)는 비교적 좁은 온도 범위에 걸쳐 비교적 급격한 저항 변화를 나타낸다. 각각의 상기 불연속 단계(1610)에서, 변형된 ELR 재료(1060)의 불연속 부분들은 각 온도에서 부분 전하 전파 캐패시티까지의 전파 전기 전하를 개시한다. 이러한 형태에 대해서는 변형 재료(1380) 및 ELR 재료(360) 사이의 계면을 도시하는 도 13j를 참조하여 기술된다. 매우 작은 규모에서, 면(1340)은 완전히 매끄러운 것은 아니다. 사실, 예시된 바와 같이, 개구(310)의 단지 일부분만이 면(1340) 내에서 노출되고 따라서 ELR 재료(360)의 단지 작은 부분들만이 변형될 수 있다. 따라서, 변형된 ELR 재료(1060) 내의 개구(310)는 통상적으로 웨지(1390)의 전체 폭 또는 길이를 가로질러 연장되지 않는다. 따라서, 본 발명의 임의의 이행시에, 변형 재료(1380)는 ELR 재료(360)의 전체 표면을 덮고 개구(310) 사이의 전기 전하를 운반하는 도체로서 작용할 수 있다.
시험 결과(1600)를 더욱 상세하게 설명하기 전에, ELR 재료(360) 및 변형 재료(1380)의 여러 특성들에 대해서 설명할 것이다. 이들 재료들의 개별적인 저항 대 온도("R-T") 프로파일은 일반적으로 널리 알려져 있다. 이들 재료의 개별적인 R-T 프로파일은 시험 결과(1600)에서 발견된 불연속 단계(1610)와 유사한 형태를 포함하는 것으로 사료되지 않는다. 사실, ELR 재료(360)의 비변형 샘플 및 변형 재료(1380)으 샘플은 단독적으로 유사하고 종종 동일한 시험 및 측정 구성에서 시험되었다. 각 예에서, ELR 재료(360)의 비변형 샘플들의 R-T 프로파일 및 변형 재료의 R-T 프로파일은 불연속 단계(1610)와 유사한 임의의 형태를 단독적으로 포함하지 않는다. 따라서, 불연속 단계(1610)은 증가된 온도에서 개구(310)를 유지하고 그에 의해서 변형 재료(1380)가 본 발명의 다양한 이행 형태에 따라서 상기 증가된 온도에서 ELR 상태를 유지할 수 있도록 하기 위한, 변형 재료(1380)를 갖는 변형 ELR 재료(360)의 결과이다.
각각의 불연속 단계(1610)에서, 변형된 ELR 재료(1060) 내의 개구(310)중 여러 개구들은 각 개구(310)의 전하 전파 캐패시티까지의 전기 전하의 전파를 개시한다. 전압계에 의해서 측정된 바와 같이, 각 전하 전파 개구(310)는 회로 단락으로 나타나서, 소량 만큼 웨지(1390)를 가로질러서 외형 전압(apparent voltage)을 강하시킨다. 외형 전압은 웨지(1390)의 온도가 ELR 재료(360)의 변이 온도(즉, YBCO의 경우에 대략 90K인 비변형 ELR 재료의 변이 온도)에 도달할 때까지 개구(310)중 추가 개구가 전기 전하의 전파를 개시하므로, 지속적으로 하강하다.
시험 결과(1600)는 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 97K에서 전기 전하를 전파하는 것을 가리킨다. 다시 말해서, 시험 결과들은 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 97K에서 변형된 ELR 재료(1060)의 결정 구조를 통해서 전기 전하를 전파하는 것을 가리킨다. 시험 결과(1600)는 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 100K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 103K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 113K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 126K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 140K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 146K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 179K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 183.5K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 200.5K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 237.5K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 250K에서 전기 전하를 전파하는 것을 가리킨다. 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)는 이해하는 바와 같이, 전체 온도 범위 내에서 다른 온도에서 전기 전하를 전파할 수 있다.
시험 결과(1600)는 다르게는 불연속 단계(1610)로서 식별되지 않는 비교적 좁은 범위의 온도에 걸쳐 저항에서 여러 다른 비교적 급격한 변화를 포함한다. 이들 다른 변화들의 일부는 시험 운용(예를 들어, FFTs, 여과 등)중에 얻어진 측정값들에 사용되는 데이터 처리 기술로부터의 인위적인 것에 대응할 수 있다. 이들 다른 변화들의 일부는 다양한 온도에서 개구(310)에 영향을 미치는 변형된 결정 구조(1010)의 공진 주파수로 인한 저항 변화에 대응할 수 있다. 이들 다른 변화들의 일부는 추가 불연속 단계(1610)에 대응할 수 있다. 또한, 270 내지 274K의 온도 범위에서 저항 변화는 변형된 ELR 재료(1060)에 제공된 물과 연계되고, 그 일부는 예를 들어, 작동(1410) 동안에 그러나 이에 국한되지 않는, 웨지(1380)의 작동 중에 도입될 수 있다.
불연속 단계(1610) 이외에, 시험 결과(1600)는 변형 재료(1380)가 ELR 재료(360)의 변이 온도보다 높은 온도에서 양호한 전도성이 있고, ELR 재료(360)는 통상적으로 그렇지 않다는 점에서 ELR 재료(360)의 R-T 프로파일과 상이하다.
도 24는 ELR 재료(360) 및 변형 재료(1380)의 샘플들에 대해서 추가 시험 결과(2400)를 도시한다. 더욱 특히, 시험 결과(2400)에 대해서, 변형 재료(1380)는 크롬에 대응하고 ELR 재료(360)는 YBCO에 대응한다. 시험 결과(2400)에 대해서, ELR 재료(360)의 샘플들은 상술한 여러 기술들을 사용하여 준비되어서 a-평면 또는 b-평면에 평행한 결정 구조(300)의 면을 노출시킨다. 시험 결과(2400)는 변형된 ELR 재료(1060)에 24.0 Hz에서 10nA 전류를 인가하는 K6221 전원 및 로크-인 증폭기를 사용하여 모아진다. 시험 결과(2400)는 온도(K)의 함수로서 변형된 ELR 재료(1060)의 저항의 플롯을 포함한다. 도 24는 변형된 ELR 재료(1060)의 여러 부분들이 ELR 재료(360)에 대한 높은 온도에서 ELR 상태에서 작동하는 것을 나타낸다. 5개의 샘플 분석 시험 운영은 변형된 ELR 재료(1060)의 샘플로써 행해졌다. 각 샘플 분석 시험 운영에 대해서, 변형된 ELR 재료(1060)의 샘플은 80K에서 275K로 서서히 데워진다. 데워지는 동안, 변형된 ELR 재료(1060)의 샘플을 가로지른 전압은 규칙적인 시간 간격으로 측정되고 저항은 전원에 기초하여 계산되었다. 각 샘플 분석 시험 운영에 대해서, 시간 경과에 따른 저항 측정값은 1024-포인트 FFT를 사용하여 여과되었다. FFT로부터의 모든 그러나 최저 15 주파수는 데이터로부터 제거되고 여과된 저항 측정값들이 시간 영역으로 복귀되었다. 각 샘플 분석 시험 운영으로부터의 여과된 저항 측정값은 그때 상술한 빈닝 프로세스를 사용하여 함께 병합되어서, 시험 결과(2400)를 얻었다. 그때 각 온도 범위에서 저항 측정값은 함께 평균되어서 각 온도 범위에 대한 평균 저항 측정값을 제공한다. 이들 평균 저항 측정값은 시험 결과(2400)를 형성한다.
시험 결과(2400)는 저항 대 온도 플롯에서 여러 불연속 단계(2410)를 포함하고, 상기 각각의 불연속 단계(2410)는 도 16a 내지 도 16g에 대해서 상술한 불연속 단계(1610)와 유사한, 비교적 좁은 범위의 온도에 대하여 저항에서 비교적 급격한 변화를 나타낸다. 각각의 상기 불연속 단계(2410)에서, 변형된 ELR 재료(1060)의 불연속 부분은 각각의 온도에서 상기 부분의 저하 전파 캐패시티까지의 전기 전하를 전파한다.
시험 결과(2400)는 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 120K에서 전기 전하를 전파하는 것을 가리킨다. 다시 말해서, 시험 결과(2400)는 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 120K에서 변형된 ELR 재료(1060)의 결정 구조를 통해서 전기 전하를 전파하는 것을 가리킨다. 시험 결과(2400)는 또한 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 145K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 175K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 200K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 225K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 250K에서 전기 전하를 전파하는 것을 가리킨다. 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)는 이해하는 바와 같이 전체 온도 범위 내의 다른 온도에서 전기 전하를 전파할 수 있다.
도 25 내지 도 29는 ELR 재료(360) 및 여러 변형 재료(1380)의 샘플들에 대한 추가 시험 결과들을 도시한다. 이들 추가 시험 결과들에 대해서, ELR 재료(360)의 샘플은 상술한 여러 기술을 사용하여 준비되어서 a-평면 또는 b-평면 또는 a-평면 또는 b-평면의 조합에 실질적으로 평행한 결정 구조(300)의 면을 노출시키고 변형 재료는 상기 노출 면들 상으로 적층된다. 각각의 이들 변형 샘플들은 대략 300K에서 80K으로 서서히 냉각된다. 데워지는 동안, 전원은 상술한 바와 같이, 델타 모드 구성에서 변형 샘플을 통해서 전류를 인가하였다. 규칙적인 시간 간격에서, 변형 샘플을 가로지른 전압이 측정되었다. 각 샘플 분석 시험 운영에 대해서, 시간 경과에 따른 저항 측정값은 모든 그러나 최저 주파수를 제거함으로써 FFT를 사용하여 주파수 영역에서 여과되었고 여과된 측정값들은 시간 영역으로 복귀되었다. 유지된 주파수의 수는 각 데이터 세트에 대해서 일반적으로 상이하다. 각 시험 운용으로부터 여과된 데이터는 그때 비닝되고 함께 평균화되어서 도 25 내지 도 29에 예시된 시험 결과들을 얻는다.
도 25는 온도(K) 함수로서 변형된 ELR 재료(1060)의 저항의 플롯을 포함하는 시험 결과(2500)를 도시한다. 시험 결과(2500)에 대해서, 변형 재료(1380)는 바나듐에 대응하고 ELR 재료(360)는 YBCO에 대응한다. 시험 결과(2500)는 20nA 전원을 사용하는 11 시험 운용에 걸쳐 생성되고, 1024-포인트 FFT는 실행되었고, 모든 그러나 최저 12 주파수들로부터의 정보가 제거되었다. 시험 결과(2500)는 변형된 ELR 재료(1060)의 여러 부분들이 ELR 재료(360)에 대한 높은 온도의 ELR 상태에서 작동하는 것을 나타낸다. 시험 결과(2500)는 도 16a 내지 도 16g에 관하여 상술한 것과 유사한 저항 대 온도 플롯의 여러 불연속 단계(2510)를 포함한다. 시험 결과(2500)는 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 267K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 257K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 243K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 232K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 219K에서 전기 전하를 전파하는 것을 가리킨다. 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)는 다른 온도에서 전기 전하를 전파할 수 있다.
도 26은 온도(K) 함수로서 변형된 ELR 재료(1060)의 저항의 플롯을 포함하는 시험 결과(2600)를 도시한다. 시험 결과(2600)에 대해서, 변형 재료(1380)는 비스무스에 대응하고 ELR 재료(360)는 YBCO에 대응한다. 시험 결과(2600)는 400nA 전원을 사용하는 5 시험 운용에 걸쳐 생성되고, 1024-포인트 FFT는 실행되었고, 모든 그러나 최저 12 주파수들로부터의 정보가 제거되었다. 시험 결과(2600)는 변형된 ELR 재료(1060)의 여러 부분들이 ELR 재료(360)에 대한 높은 온도의 ELR 상태에서 작동하는 것을 나타낸다. 시험 결과(2600)는 도 16a 내지 도 16g에 관하여 상술한 것과 유사한 저항 대 온도 플롯의 여러 불연속 단계(2610)를 포함한다. 시험 결과(2600)는 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 262K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 235K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 200K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 172K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 141K에서 전기 전하를 전파하는 것을 가리킨다. 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)는 다른 온도에서 전기 전하를 전파할 수 있다.
도 27은 온도(K) 함수로서 변형된 ELR 재료(1060)의 저항의 플롯을 포함하는 시험 결과(2700)를 도시한다. 시험 결과(2700)에 대해서, 변형 재료(1380)는 구리에 대응하고 ELR 재료(360)는 YBCO에 대응한다. 시험 결과(2500)는 200nA 전원을 사용하는 6 시험 운용에 걸쳐 생성되고, 1024-포인트 FFT는 실행되었고, 모든 그러나 최저 12 주파수들로부터의 정보가 제거되었다. 시험 결과(2700)는 변형된 ELR 재료(1060)의 여러 부분들이 ELR 재료(360)에 대한 높은 온도의 ELR 상태에서 작동하는 것을 나타낸다. 시험 결과(2700)는 도 16a 내지 도 16g에 관하여 상술한 것과 유사한 저항 대 온도 플롯의 여러 불연속 단계(2710)를 포함한다. 시험 결과(2700)는 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 268K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 256K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 247K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 235K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 223K에서 전기 전하를 전파하는 것을 가리킨다. 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)는 다른 온도에서 전기 전하를 전파할 수 있다.
도 28은 온도(K) 함수로서 변형된 ELR 재료(1060)의 저항의 플롯을 포함하는 시험 결과(2800)를 도시한다. 시험 결과(2800)에 대해서, 변형 재료(1380)는 코발트에 대응하고 ELR 재료(360)는 YBCO에 대응한다. 시험 결과(2500)는 400nA 전원을 사용하는 11 시험 운용에 걸쳐 생성되고, 1024-포인트 FFT는 실행되었고, 모든 그러나 최저 12 주파수들로부터의 정보가 제거되었다. 시험 결과(2800)는 변형된 ELR 재료(1060)의 여러 부분들이 ELR 재료(360)에 대한 높은 온도의 ELR 상태에서 작동하는 것을 나타낸다. 시험 결과(2800)는 도 16a 내지 도 16g에 관하여 상술한 것과 유사한 저항 대 온도 플롯의 여러 불연속 단계(2810)를 포함한다. 시험 결과(2800)는 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 265K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 236K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 205K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 174K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 143K에서 전기 전하를 전파하는 것을 가리킨다. 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)는 다른 온도에서 전기 전하를 전파할 수 있다.
도 29는 온도(K) 함수로서 변형된 ELR 재료(1060)의 저항의 플롯을 포함하는 시험 결과(2900)를 도시한다. 시험 결과(2900)에 대해서, 변형 재료(1380)는 티타늄에 대응하고 ELR 재료(360)는 YBCO에 대응한다. 시험 결과(2500)는 100nA 전원을 사용하는 25 시험 운용에 걸쳐 생성되고, 512-포인트 FFT는 실행되었고, 모든 그러나 최저 11 주파수들로부터의 정보가 제거되었다. 시험 결과(2900)는 변형된 ELR 재료(1060)의 여러 부분들이 ELR 재료(360)에 대한 높은 온도의 ELR 상태에서 작동하는 것을 나타낸다. 시험 결과(2900)는 도 16a 내지 도 16g에 관하여 상술한 것과 유사한 저항 대 온도 플롯의 여러 불연속 단계(2910)를 포함한다. 시험 결과(2900)는 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 266K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 242K에서 전기 전하를 전파하는 것; 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)가 대략 217K에서 전기 전하를 전파하는 것을 가리킨다. 변형된 ELR 재료(1060) 내의 임의의 개구(310)는 다른 온도에서 전기 전하를 전파할 수 있다.
다른 실험에서, 변형 재료(1020)는 결정 구조(300)의 c-평면에 실질적으로 평행한 ELR 재료(360)의 표면 상으로 적층되었다. 이들 시험 결과(달리 도시되지 않음)는 변형 재료(1020)를 갖는 c-평면과 평행한 ELR 재료(360)의 표면 상의 적층이 상술한 바와 같이 임의의 불연속 단계들(예를 들어, 불연속 단계(1610))을 생성하지 않는 것을 나타낸다. 이들 시험 결과들은ELR 재료(360)가 저항 현상을 나타내지 않는(또는 나타내지 않는 경향이 있는) 방향과 수직하는 ELR 재료(360)의 표면을 변형시키는 것은 비변형 ELR 재료의 작동 특성을 개선하지 않는 것을 가리킨다. 다시 말해서, ELR 재료(360)의 이러한 표면을 변형시키는 것은 개구(310)를 유지할 수 없다. 본 발명의 여러 원리들에 따라서, 변형 재료는 ELR 재료가 저항 현상을 나타내지 않는(또는 나타내지 않는 경향이 있는) 방향과 평행한 ELR 재료의 표면에 적층되어야 한다. 더욱 특히, 그리고 예를 들어, ELR 재료(360)(도 3에 도시됨)에 관하여, 변형 재료(1020)는 개구(310)를 유지하기 위하여, ELR 재료(360)(c-축의 방향으로 저항 현상을 나타내지 않는 경향이 있는)에서 결정 구조(300)의 ""a-c" 면 또는 "b-c" 면(양쪽 면들 모두 c-축에 평행함)에 접착되어야 한다.
도 20은 본 발명의 여러 이행 형태에 따라 추가 전기 전하를 전파하기에 유용한 ELR 재료(360) 및 변형 재료(1380)의 교번층들을 포함하는 배열 구성(2000)을 도시한다. 이러한 층들은 여러 증착 기술을 사용하여 서로 증착될 수 있다. 여러 기술들은 ELR 재료(360)의 층들 내에서 결정 구조(300)의 정렬을 개선하는데 사용될 수 있다. 결정 구조(300)의 개선된 정렬로 인하여, 결정 구조(300)를 통해서 증가된 길이의 개구(310)를 얻을 수 있고, 결정 구조는 높은 온도에서 및/또는 증가된 전하 전파 캐패시티로 작동하기 위하여 교대로 제공될 수 있다. 배열 구성(2000)은 변형 재료(1380) 및 ELR 재료(360)의 인접 층들 사이의 각 계면에서 변형된 ELR 재료(1060) 내의 증가된 수의 개구(310)를 제공한다. 증가된 수의 개구(310)는 배열 구성(2000)의 전하 전파 캐패시티를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 임의의 이행 형태에서, 임의의 수의 층들이 사용될 수 있다. 본 발명의 임의의 이행시에, 다른 ELR 재료 및/또는 다른 변형 재료가 사용될 수 있다. 본 발명의 임의의 이행시에, 다른 재료의 추가 층(예를 들어, 절연체, 도체 또는 다른 재료들)은 여러 효과들(예를 들어, 자기 효과, 재료 이동 또는 다른 효과들)을 완화시키거나 또는 그러한 쌍의 층들 내에 형성된 변형된 ELR 재료(1060)의 특성을 보강하기 위하여 ELR 재료(360) 및 변형 재료(1380)의 쌍으로 이루어진 층들 사이에 사용될 수 있다. 본 발명의 임의의 이행시에, 모든 층들이 쌍으로 이루어진 것은 아니다. 다시 말해서, 배열 구성(2000)은 변형 재료(1380)의 하나 이상의 잉여 층들 또는 ELR 재료(360)의 하나 이상의 잉여(즉, 쌍으로 이루어지지 않은) 층들을 가질 수 있다.
도 23은 본 발명의 임의의 이행에 따른 변형된 ELR 재료(1060)에서 변형된 결정 구조(1010)의 층들(2310)(층(2310A), 층(2310B), 층(2310C) 및 층(2310D))을 도시한다. 도시된 바와 같이, 변형된 ELR 재료(1060)는 결정 구조(300)(도 3)의 원자들과 접착부를 형성하는 변형 재료(1020)로부터 재료(1610) 안으로 상이한 거리에서 여러 개구(310)(개구(310A), 개구(310B) 및 개구(310C))를 포함한다. 개구(310A)는 변형 재료(1020)에 최근접하고, 개구(310B)에 의해서 추종되고, 개구(310B)는 개구(310C)에 의해서 추종된다. 본 발명의 여러 이행 형태에 따라서, 변형 재료(1020)의 임팩트는 교대로 개구(310C)에 대해서 작은 임팩트에 의해서 추종되는 개구(310B)에 대한 작은 임팩트에 의해서 추종되는 개구(310A)에 대해서 가장 크다. 본 발명의 임의의 이행시에, 변형 재료(1020)는 변형 재료(1020)에 대한 개구(310A)의 근위로 인하여 개구(310B) 또는 개구(310C)보다 개구(310A)를 더욱 잘 유지해야 하고; 마찬가지로, 변형 재료(1020)는 변형 재료(1020)에 대한 개구(310B) 근위로 인하여, 개구(310C)보다 개구(310B)를 더욱 잘 유지해야 한다. 본 발명의 임의의 이행 형태에 따라서, 변형 재료(1020)는 변형 재료(1020)에 대한 개구(310A)의 근위로 인하여 개구(310B) 또는 개구(310C)보다 개구(310A)의 횡단면보다 개구(310A)의 횡단면을 더욱 잘 유지해야 하고; 마찬가지로, 변형 재료(1020)는 변형 재료(1020)에 대한 개구(310B) 근위로 인하여, 개구(310C)의 횡단면보다 개구(310B)의 횡단면을 더욱 잘 유지해야 한다. 본 발명의 임의의 이행 형태에 따라서, 변형 재료(1020)는 변형 재료(1020)에 대한 개구(310A)의 근위로 인하여 특정 온도에서 개구(310B) 또는 개구(310C)의 전하 전파 캐패시티보다 특정 온도에서 개구(310A)의 전하 전파 캐패시티에서의 큰 임팩트를 가져야 하고; 마찬가지로, 변형 재료(1020)는 변형 재료(1020)에 대한 개구(310B) 근위로 인하여, 특정 온도에서 개구(310C)의 전하 전파 캐패시티보다 특정 온도에서 개구(310B)의 전하 전파 캐패시티에서의 큰 임팩트를 가져야 한다. 본 발명의 임의의 이행 형태에 따라서, 변형 재료(1020)는 변형 재료(1020)에 대한 개구(310A)의 근위로 인하여 개구(310B) 또는 개구(310C)를 통한 전기 전하의 전파보다 더욱 개구(310A)를 통한 전기 전하의 전파를 보강해야 하고; 마찬가지로, 변형 재료(1020)는 변형 재료(1020)에 대한 개구(310B) 근위로 인하여, 개구(310C)를 통한 전기 전하의 전파보다 개구(310B)를 통한 전기 전하의 전파를 보강해야 한다.
상술한 여러 시험 결과들, 예를 들어, 다른 것들 중에서, 도 16의 시험 결과(1600)는 본 발명의 여러 이행의 상기 형태들을 지지한다. 즉, 일반적으로 개구(310) 상의 변형 재료(1020)의 임팩트는 서로에 대한 그들의 근위에 관계하여 변화된다. 특히, 시험 결과(1600)에서 각 불연속 단계(1610)는 특정 층(2310)에서 상기 개구(310)(또는 더욱 적절하게는 도시된 바와 같이, 인접 층(2310) 사이에 형성된 개구(310))가 개구(310)의 전하 전파 캐패시티까지 전기 전하를 전파하기 때문에, 변형된 ELR 재료(1060)에 의해서 운반되는 전기 전하의 변화에 대응할 수 있다. 변형 재료(1020)에 근위에 더욱 인접한 층(2310)의 상기 개구(310)는 높은 온도에서 불연속 단계(1610)에 대응하고, 이에 반하여 변형 재료(1020)로부터의 층(2310)의 상기 개구(310)는 낮은 온도에서 불연속 단계(1610)에 대응한다. 불연속 단계(1610)는 변형 재료(1020)에 대한 주어진 상대 거리에서 개구(310)(즉, 층(2310A,2310B) 사이의 개구(310A))가 특정 온도에서 전기 전하를 전파하고 신속하게 그 최대 전하 전패 캐패시티에 도달한다는 의미에서 "불연속"이다. 다른 불연속 단계(1610)는 변형 재료(1020)로부터 증가된 거리에서 개구(310)(즉, 층(2310B,2310C) 사이의 개구(310B))가 증가된 거리의 결과로 인하여 낮은 온도에서 전기 전하를 전파할 때 도달하고; 그래서 상기 개구(310)에서 변형 재료(1020)의 임팩트는 작아진다. 각 불연속 단계(1610)는 변형 재료(1020)로부터의 그 거리에 기초하는 전기 전하를 운반하는 것을 개시하는 다른 세트의 개구(310)에 대응한다. 임의의 거리에서, 그러나, 변형 재료(1020)는 그들이 다른 것 보다 높은 온도에서 전기 전하를 운반하게 하기 위하여, 임의의 개구(310) 상에 불충분한 임팩트를 가질 수 있고; 따라서, 이러한 개구(310)는 ELR 재료(360)의 것과 일치하는 온도에서 전기 전하를 전파한다.
본 발명의 임의의 이행시에, 변형 재료(1020) 및 개구(310) 사이의 거리는 더욱 많은 개구(310)에서의 변형 재료(1020)의 임팩트를 증가시키기 위하여 감소된다. 실행 시에, 더욱 많은 개구(310)가 높은 온도와 연계된 불연속 단계(1610)에서 전기 전하를 전파해야 한다. 예를 들어, 도 20의 배열 구성(2000) 및 본 발명의 여러 이행에 따라서, ELR 재료(360)의 층은 ELR 재료(360) 및 변형 재료(1380)의 개구(310) 사이의 거리를 감소시키기 위하여, 단지 몇 단위 셀 두께로 제조되어야 한다. 이 거리를 감소시키는 것은 주어진 온도에서 변형 재료(1380)에 의해서 임팩트되는 개구(310)의 수를 증가시켜야 한다. 거리를 감소시키는 것은 배열 구성(2000)의 주어진 전체 두께에서 ELR 재료(360)의 교번 층들의 수를 증가시키고 그에 의해서 배열 구성(2000)의 전체 전하 전파 캐패시티를 증가시킨다.
도 32는 비록 기판(3220)이 본 발명의 다양한 구현들에서 필수적이지 않더라도, 기판(3220) 상에 형성되는 ELR 재료(3210)의 필름(3220)을 도시한다. 본 발명의 다양한 구현들에서, 필름(3220)은 예를 들어, 10cm, 1m, 1km 또는 그 이상보다 긴 길이를 갖는 테이프 내로 형성될 수 있다. 이러한 테이프는 예를 들어, ELR 전도체 또는 ELR 와이어와 같이 유용할 수 있다. 적용됨에 따라, 본 발명의 다양한 구현들이 ELR 필름을 참조하여 설명되지만, 이러한 구현은 ELR 테이프에서 또한 적용된다.
도 32에서 도시된 바와 같은 이러한 설명의 목적을 위해, 필름(3220)은 주 표면(3230)과 주축(3240)을 갖는다. 주축(3240)은 필름(3200)의 길이를 따라 연장하는 축에 대응한다(필름(3200)의 두께 또는 필름(3200)의 폭에 대향하면서). 주축(3240)은 전기 전하가 필름(3200)을 통해 유동하는 주 방향에 대응한다. 주 표면(3230)은 도 32에서 도시된 바와 같이, 필름(3200)의 주 표면에 대응하고, 필름(3200)의 폭 및 길이에 의해 경계를 이루는 표면에 대응한다. 필름(3200)이 다양한 길이, 폭 및/또는 두께를 본 발명의 범주에서 벗어남이 없이 가질 수 있다는 것이 이해되어야한다.
본 발명의 몇몇의 구현예들에서, 필름(3200)의 제조 동안, ELR 재료(3210)의 결정 구조체는 이들의 C-축이 필름(3200)의 주 표면(3230)에 대체로 수직적이고, 이들 각각의 결정 구조체의 a-축 또는 b-축이 대체로 주축(3240)에 수평이 되도록 지향될 수 있다. 따라서, 도 32에서 도시된 바와 같이, C-축은 이름으로 참조되고 a-축 및 b-축은 명확하게 라벨이 붙여지지 않으며, 본 발명의 설명된 다양한 구현예들의 목적을 위해 이들의 상호교환성은 반영된다. 필름(3200)의 몇몇 제조 프로세스에서, ELR 재료의 결정 구조체는 C-평면 내의 임의의 주어진 라인이 주축(3240)에 대체로 평행하게 존재할 수 있도록 지향될 수 있다.
이 설명의 목적을 위해, 주 표면(3230)(도 32에 도시된 필름(3200)을 포함하는)에 대체로 수직적으로 지향된 이들 각각의 결정 구조체의 C-축을 갖는 필름(3200)은 "c-필름"이라고 지칭된다(즉, c-필름(3200)). YBCO로 구성된 ELR 재료(3210)를 갖는 c-필름은 예를 들어, American Superconductors™(예를 들어, 344 Superconductor - 유형 348C) 또는 Theva Duennschichttechnik GmbH(예를 들어, HTS 코팅된 전도체)로부터 상업적으로 사용 가능하다.
본 발명의 몇몇의 구현예들에서, 기판(3220)은 MgO, STO, LSGO, 금속과 같은 다결정 금속 또는 세라믹, 비활성 금속 산화물, 입방체 산화 재료, 휘토류 금속 산화물, 또는 이해될 수 있는 다른 기판 재료들을 포함하지만, 제한하지 않는 기판 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 구현예들에 따라서(그리고 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이), 개질된 재료(예를 들어, 개질된 재료(1020, 1380))는 ELR 재료(3210)의 적절한 기판 상에 적층되고, 여기서 ELR 재료(3210)의 적절한 기판은 ELR 재료(3210)의 결정 구조체의 C-축에 대체로 수직이 아닌 임의의 기판에 대응한다. 달리 말하면, ELR 재료(3210)의 적절한 기판은 주 표면(3230)에 대체로 평행하지 않은 임의의 표면에 대응할 수 있다. 본 발명의 몇몇의 구현예에서, ELR 재료(3210)의 적절한 기판은 ELR 재료(3210)의 결정 구조체의 C-축에 대체로 평행한 임의의 표면에 대응할 수 있다. 본 발명의 몇몇의 구현예에서, ELR 재료(3210)의 적절한 기판은 ELR 재료(3210)의 결정 구조체의 C-축에 대체로 수직이 아닌 임의의 표면에 대응할 수 있다. c-필름(3200)(c-필름의 주 표면(3230)은 ELR 재료(3210)의 결정 구조체의 C-축에 대체로 수직임)의 적절한 표면을 개질하기 위해서, ELR 재료(3210)의 적절한 표면은 형성될 수 있거나 c-필름(3200) 내에 존재할 수 있다. 본 발명의 몇몇의 구현예에서, 주 표면(3230)은 개질된 재료를 적층하기 위한 c-필름(3200) 상 또는 내에 ELR 재료(3210)의 적절한 표면(들)을 노출시키기 위해 처리될 수 있다. 본 발명의 몇몇의 구현예에서, 주 표면(3230)은 개질된 재료를 적층하기 위한 c-필름(3200) 상 또는 내에 ELR 재료(3210)의 하나 이상의 개구(210)를 노출시키기 위해 처리될 수 있다. 본 발명의 다양한 구현예에서, 개질된 재료는 주 표면(3230)뿐만 아니라 관련된 적절한 표면 상에 적층될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
ELR 재료(3210)의 적절한 표면 및/또는 개구(210)를 노출시키기 위한 c-필름(3200)의 주 표면(3230)의 처리는 다양한 습식 처리 도는 건식 처리를 포함한 다양한 패터닝 기술들을 포함할 수 있다. 다양한 습식 처리는 리프트-오프, 화학적 에칭, 또는 다른 프로세스를 포함할 수 있고, 이들 중 몇몇은 화학 약품의 사용을 포함할 수 있고, 이는 c-필름 내의 다양한 다른 표면들을 노출시킬 수 있다. 다양한 건식 프로세스는 이온 또는 전자 빔 조사, 레이저 다이렉트-라이팅, 레이저 삭마 또는 레이저 반응 패터닝 또는 c-필름(3200) 내의 ELR 재료(3210)의 다양한 적절한 표면 및/또는 개구(210)를 노출시킬 수 있는 다른 프로세스를 포함할 수 있다.
도 33에서 도시된 바와 같이, c-필름(3200)의 주 표면(3230)은 c-필름(3200) 내의 적절한 표면을 노출시키기 위해 처리될 수 있다. 예를 들어, c-필름(3200)은 결정 구조체(100)의 b-평면에 대체로 평행한 c-필름(3200) 내의 면 또는 결정 구조체(100)의 a-평면에 대체로 평행한 c-필름(3200) 내의 면을 노출시키기 위해 처리될 수 있다. 더 일반적으로, 본 발명의 몇몇의 구현예에서, c-필름(3200)의 주 표면(3230)은 a/b-c 면(즉, ab-평면에 대체로 평행한 면)에 대응하는 c-필름(3200) 내의 적절한 표면을 노출시키기 위해서 처리될 수 있다. 본 발명의 몇몇의 구현예에서, c-필름의 주 표면(3230)은 주 표면(3230)에 대체로 평행하지 않은 c-필름(3200) 내의 임의의 면을 노출시키기 위해서 처리될 수 있다. 본 발명의 몇몇의 구현예에서, c-필름의 주 표면(3230)은 주 표면(3230)과 대체로 평행하지 않고, 주축(3240)과 대체로 평행한 c-필름(3200) 내의 임의의 표면을 노출시키기 위해서 처리될 수 있다. 이들 면의 조합을 포함하는 임의의 이들 표면은 c-필름(3200) 상 또는 내의 ELR 재료(3210)의 적절한 표면에 대응할 수 있다. 본 발명의 다양한 구현예를 따르면, ELR 재료(3210)의 적절한 표면은 이러한 개구(210)를 유지하는 목적을 위한 ELR 재료(3210) 내의 개구(210)에의 접근 또는 다른 방식으로 "노출"을 제공한다.
본 발명의 몇몇 구현예에서, 도 33에서 도시된 바와 같이, 주 표면(3230)은 주 표면(3230) 내에 하나 이상의 홈(3310)을 형성하기 위해서 처리된다. 홈(3310)은 개질된 재료를 증착하기 위한 하나 이상의 적절한 표면(즉, 주 표면(3230)에 대체로 평행한 표면보다 다른 표면)을 포함한다. 대체로 직각 형태의 단면을 가진 홈(3310)이 도 33에 도시되어 있는 반면에, 단면의 다른 형태는 인지할 수 있는 바와 같이 사용될 수 있다. 본 발명의 몇몇의 구현예에서, 홈(3310)의 폭은 10nm 초과일 수 있다. 본 발명의 몇몇 구현예에서 그리고 도 33에 도시된 바와 같이, 홈(3310)의 깊이는 c-필름(3200)의 ELR 재료(3210)의 전체 두께보다 작을 수 있다. 본 발명의 몇몇 구현예에서 그리고 도 34에 도시된 바와 같이, 홈(3310)의 깊이는 c-필름(3200)의 ELR 재료(3210)의 두께와 대체로 동일할 수 있다. 본 발명의 몇몇 구현예에서, 홈(3310)의 깊이는 c-필름(3200)의 ELR 재료(3210)를 통해 그리고 기판(3220) 내로 연장할 수 있다(다른 방식으로 도시되지 않음). 본 발명의 몇몇 구현예에서, 홈(3310)의 깊이는 ELR 재료(3210)의 하나 이상의 유닛의 두께에 대응할 수 있다(다른 방식으로 도시되지 않음). 홈(3310)은 레이저 에칭 또는 다른 기술과 같은 다양한 기술들을 제한하지 않고 사용하여 주 표면(3230)에 형성될 수 있다.
본 발명의 몇몇 구현예에서, 홈(3310)의 길이는 c-필름(3200)의 전체 길이에 대응할 수 있다. 본 발명의 몇몇 구현예에서, 홈(3310)은 서로에 대해 그리고 주축(3240)에 대해 대체로 평행하다. 본 발명의 몇몇 구현예에서, 홈(3310)은 본 발명의 다양한 양태에 따라서 다양한 구성 및/또는 배열을 취할 수 있다. 예를 들어, 홈(3310)은 임의의 방식으로 및/또는 임의의 방향으로 연장할 수 있고, 라인, 커브 및/또는 그 규모에 따른 다양한 크기 및/또는 형상을 가진 단면의 다른 기하학적 형상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 양태는 주 표면(3230) 내의 형성된 홈(3310)과 같이 설명되어 있지만, ELR 재료(3210)의 적절한 표면을 포함하는 범퍼, 각도 또는 돌출부가 유사한 기하학적 구조를 성취하기 위해 기판(3220) 상에 형성될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 다양한 구현예에 따라서, c-필름(3200)은 다양한 개질된 c-필름을 형성하기 위해서 개질될 수 있다. 예를 들어, 도 35를 참조하면, 개질된 재료(3520)(즉, 개질된 재료(1020), 개질된 재료(1380))는 주 표면(3230) 상에 그리고 개질되지 않은 c-필름(예를 들어, c-필름(3200))의 주 표면(3230) 내에 형성된 홈(3310) 내에 그리고 따라서 개질된 c-필름(3500)을 형성하기 위해서 다양한 적절한 표면(3510) 상에 적층될 수 있다. 적절한 표면(3510)은 상술한 임의의 적절한 표면을 포함할 수 있다. 도 35에 도시된 적절한 표면(3510)이 주 표면(3230)에 수직인 반면에, 이는 이 설명으로부터 이해되어야할 필요가 없다.
본 발명의 몇몇 구현예에서, 개질된 재료(3520)는 도 35에 도시된 바와 같이 주 표면(3230) 상에 그리고 홈(3310) 내에 적층될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 도 36에 도시된 바와 같이, 개질된 재료(3520)는 다양한 기술을 사용하여 개질된 c-필름(3600)을 형성하기 위해서 주 표면(3230)으로부터 제거될 수 있고, 따라서, 개질된 재료(3520)는 홈(3310) 내에만 존재한다(예를 들어, 다양한 폴리싱 기술). 몇몇 구현예에서, 개질된 c-필름(3600)은 단지 홈(3310) 내에 개질된 재료(3520)를 적층함으로써 성취될 수 있다. 즉, 몇몇 구현예에서, 개질된 재료(3520)는 주 표면(3230) 상에 개질된 재료(3520)를 적층하는 것 없이, 홈(3310) 내에 및/또는 적절한 표면(3510) 상에 단지 적층될 수 있고 또는 개질된 재료(3520)가 주 표면(3230)에 접착되거나 다른 방식으로 부착되지 않도록 적층될 수 있다(예를 들어, 다양한 마스킹 기술을 사용하여). 본 발명의 몇몇 구현예에서, 다양한 선택적인 증착 기술은 적절한 표면(3510) 상에 직접 개질된 재료(3520)를 적층하도록 이용될 수 있다.
홈(3310) 내 및/또는 주 표면(3230) 상의 개질된 재료(3520)의 두께는 본 발명의 다양한 구현예에 따라서 달라질 수 있다. 본 발명의 몇몇 구현예에서, 개질된 재료(3520)의 단일 유닛 층(즉, 개질된 재료(3520)의 단일 유닛과 대체로 동일한 두께를 갖는 층)은 홈(3310)의 적절한 표면(3510) 상 및/또는 주 표면(3230) 상에 적층될 수 있다. 본 발명의 몇몇 구현예에서, 개질된 재료(3520)의 두 개 이상의 유닛 층은 홈(3310)의 적절한 표면(3510) 및/또는 주 표면(3230) 상에 적층될 수 있다.
본 발명의 다양한 구현예에 따른 개질된 c-필름(3500, 3600)(즉, 개질된 재료(3520)를 갖는 개질된 c-필름(3200))은 개질된 c-필름(3200)상의 하나 이상의 작동 특성들을 성취하는 데 유용할 수 있다.
도 37에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 몇몇 구현예에서, 개질되지 않은 c-필름(3200)의 주 표면(3230)은 화학적 에칭에 의해, 주 표면(3230) 상에서 이용 가능한 적절한 표면(3510)의 영역을 노출시키기 위해 또는 다른 방식으로 증가시키기 위해 개질될 수 있다. 본 발명의 몇몇 구현예에서, 주 표면(3230) 내의 적절한 표면(3510)의 증가된 영역을 특성화하는 하나의 방식은 c-필름(3200)의 주 표면(3230)의 제곱 평균(RMS) 표면 거칠기에 기초할 수 있다. 본 발명의 몇몇 구현예에서, 화학적 에칭의 결과로서, c-필름(3200)의 주 표면(3230)은 약 1nm 내지 약 50nm의 범위인 표면 거칠기를 가진 에칭된 표면(3710)을 포함할 수 있다. RMS 표면 거칠기는 예를 들어, 원자력 현미경(AFM), 주사 터널 현미경(STM), 또는 SEM을 사용하여 결정될 수 있고, R-범위의 통계적 평균에 기반을 둘 수 있고, R-범위는 이해될 수 있는 바와 같이 입자 크기의 반경(r)의 범위일 수 있다. 화학적 에칭 후에, c-필름(3700)의 에칭된 표면(3710)은 ELR 재료(3210)의 적절한 표면(3510)에 대응할 수 있다.
도 38에 도시된 바와 같이, 화학적 에칭 후에, 개질된 재료(3520)는 개질된 c-필름(3800)을 형성하기 위해서 c-필름(3700)의 에칭된 표면(3710) 상에 적층될 수 있다. 개질된 재료(3520)는 대체로 모든 표면(3710)을 커버할 수 있고, 개질된 재료(3520)의 두께는 본 발명의 다양한 구현예에 따라서 다양할 수 있다. 본 발명의 몇몇 구현예에서, 개질된 재료(3520)의 단일 유닛 층은 에칭된 표면(3710) 상에 적층될 수 있다. 본 발명의 다양한 구현예에서, 개질된 재료(3520)의 두 개 이상의 유닛 층은 에칭된 표면(3710) 상에 적층될 수 있다.
본 발명의 몇몇 구현예에서, c-필름(3200)의 결정 구조와 다른 ELR 재료의 결정 구조의 방향을 갖는 필름이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 39를 참조하여, 그리고 본 발명의 다양한 구현예에 따라서, c-필름(3200) 내의 주 표면(3230)에 수직으로 지향되는 c-축 대신에, 필름(3900)은 주축(3240)에 수직으로 지향되는 c-축 및 주 표면(3230)에 수직으로 지향되는 ELR 재료(3910)의 b-축을 가질 수 있다. 유사하게, 필름(3900)은 주축(3240)에 수직으로 지향되는 c-축 및 주 표면(3230)에 수직으로 지향되는 ELR 재료(3910)의 a-축을 가질 수 있다. 본 발명의 몇몇 구현예에서, 필름(3900)은 주축(3240)에 수직으로 지향되는 c-축 및 주축(3240)을 따라 지향되는 c-평면과 수평인 임의의 라인을 가질 수 있다. 도 39에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이러한 구현예에서, 필름(3900)은 주축(3240)에 수직으로 그리고 주 표면(3930)에 수평으로 지향되는 결정 구조의 c-축을 갖는 ELR 재료(3910)를 포함하고, 본 명세서에서 일반적으로 a-b 필름(3900)으로 지칭된다. 도 39가 특정한 방향에서 결정 구조의 다른 두 축을 도시하는 반면에, 이러한 방향은 이해될 수 있는 바와 같이 필수적인 것은 아니다. 도시된 바와 같이, a-b 필름(3900)은 선택적 기판(3220)(c-필름(3200)과 함께)을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 구현예에서, a-b 필름(3900)은 도 39에서 도시된 바와 같이 지향된 ELR 재료(3910)의 결정 구조의 c-축 및 주 표면(3930)에 수직인 a-축을 갖는 필름이다. 이러한 필름은 본 명세서에서 그 전체를 참조하여 통합되는, 2000년, 9월 17일 내지 22일에 버지니아, 버지니아 비치, 초전도성 회의에서 행해진 2000년의 의사, "금속 유기 화학 기상 증착법 및 이온 빔 보조 증착법을 사용한 고 전류 Y-Ba-Cu-O 코팅된 전도체"에 관해, Selvamanickam, V 등이 설명한 기술들을 포함한 다양한 기술들에 의해 형성될 수 있다. 몇몇 구현예에서, a-필름은 LGSO, LaSrAlO4, NdCaAlO4, Nd2CuO4, 또는 CaNdAlO4로 형성된 기판(3220) 상에서 성장될 수 있다. 다른 기판 재료는 이해될 수 있는 바와 같이 사용될 수 있다.
본 발명의 몇몇 구현예에서, a-b 필름(3900)은 도 39에 도시된 바와 같이 지향된 ELR 재료(3910)의 결정 구조의 c-축 및 주 표면(3930)에 수직인 b-축을 갖는 a-b 필름이다.
본 발명의 다양한 구현예에 따르면, a-b 필름(3900)의 주 표면(3930)은 적절한 표면(3510)에 대응한다. a-b 필름(3900)을 사용하는 몇몇 구현예에서, ELR 재료(3910)의 적절한 표면을 형성하는 것은 a-b 필름(3900)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, a-b 필름(3900)을 포함하는 본 발명의 구현예를 위하여, 개질된 재료(3520)는 도 40에서 도시된 바와 같이, 개질된 a-b 필름(4000)을 생성하기 위해서 a-b 필름(3900)의 주 표면(3930) 상에 적층될 수 있다. 본 발명의 몇몇 구현예에서, 개질된 재료(3520)는 전체 또는 부분적으로 a-b 필름(3900)의 주 표면(3930)을 커버할 수 있다. 본 발명의 몇몇 구현예에서, 개질된 재료(3520)의 두께는 상술한 바와 같이 개질될 수 있다. 더 상세하게, 본 발명의 몇몇 구현예에서, 개질된 재료(3520)의 단일 유닛 층은 a-b 필름(3900)의 주 표면(3930) 상에 적층될 수 있고, 본 발명의 몇몇 구현예에서, 개질된 재료(3520)의 두 개 이상의 유닛 층은 a-b 필름(3900)의 주 표면(3930) 상에 적층될 수 있다. 본 발명의 몇몇 구현예에서, a-b 필름(3900)은 예를 들어, 개질된 재료(3520)를 적층하기 위한 ELR 재료(3910)의 적절한 표면(3510)의 전체 영역을 증가시키기 위해서, c-필름(3200)에 관해서 상술한 바와 같이 홈이 파질 수 있고 또는 다른 방식으로 개질될 수 있다.
이해될 수 있는 바와 같이, 본 발명의 몇몇 구현예에서, 오히려 a-b 필름(3900)을 사용하는 것이 a-b 필름(3900)의 구조와 유사한 방식으로 지향된 결정 구조를 갖는 ELR 재료(3210)의 층을 이용할 수 있다.
본 발명의 몇몇 구현예에서(다른 방식으로 도시되지 않음), 버퍼 또는 절연 재료는 임의의 상술한 필름의 개질된 재료(3520) 상에 추후에 적층될 수 있다. 이들 구현예에서, 버퍼 또는 절연 재료 및 기판은 이들 사이에 ELR 재료(3210, 3910) 및 개질된 재료(3520)와 함께 "샌드위치"를 형성한다. 버퍼 또는 절연 재료는 이해될 수 있는 바와 같이 개질된 재료(3520) 상에 적층될 수 있다.
임의의 상술된 재료는 임의의 다른 재료 상에 적층될 수 있다. 예를 들어, ELR 재료는 개질된 재료 상에 적층될 수 있다. 유사하게, 개질된 재료는 ELR 재료 상에 적층될 수 있다. 추가로, 적층하는 것은 결합하기, 형성하기, 이해될 수 있는 바와 같이, 다른 재료 상에 하나의 재료를 증착하기를 포함할 수 있다. 적층은 펄스 레이저 증착, 동시 증착, 전자-빔 증착 및 능동 반응 증착을 포함하는 증착, 마그네트론 스퍼터링, 이온 빔 스퍼터링 및 이온 보조 스퍼터링을 포함하는 스퍼터링, 캐소딕 아크 증착, CVD, 유기금속 CVD, 플라즈마 기상 증착, 분자 빔 에피택시, 졸-겔법, 액상 에피택시 및/또는 다른 적층 기술을 포함하지만, 제한하지 않는 일반적으로 공지된 임의의 적층 기술을 사용할 수 있다.
ELR 재료(3210, 3910), 개질된 재료(3520), 버퍼 또는 절연 층, 및/또는 기판(1120)의 복수의 층들은 본 발명의 다양한 구현예들에서 배열될 수 있다. 도 41은 본 발명의 다양한 구현예들에 따라서 이들 층의 다양한 예시적 배열을 도시한다. 몇몇 구현예에서, 주어진 층은 버퍼 또는 절연층 또는 기판으로서 또한 작용하는 개질된 재료(3520)를 포함할 수 있다. 다른 배열 또는 배열의 조합은 본 설명을 읽음으로써 이해될 수 있는 바와 같이 사용될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 몇몇 구현예에서, ELR 재료의 다양한 층은 주어진 배열에서 서로로부터 다른 방향을 가질 수 있다. 예를 들어, 배열의 ELR 재료의 하나의 층은 주축(3240)을 따라 지향되는 결정 구조의 a-축을 가질 수 있고, 배열의 ELR 재료의 다른 층은 주축(3240)을 따라서 지향된 결정 구조의 b-축을 가질 수 있다. 다른 방향은 본 발명의 다양한 구현예에 따라서 주어진 배열 내에서 사용될 수 있다.
도 42는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 개질된 ELR 재료를 형성하기 위한 공정을 설명한다. 작업 4210에서, 적절한 표면(3510)이 ELR 재료 상에 또는 ELR 재료 내에 형성된다. ELR 재료가 c-필름(3200)의 ELR 재료(3210)으로서 존재하는 본 발명의 일부 실시예에 있어서, 적절한 표면(3510)이 c-필름(3200)의 일차 표면(3230) 상에 또는 내에 적절한 표면(들)(2510)을 노출시킴으로써 형성된다. 본 발명의 일부 실시예에 있어서, ELR 재료(3210)의 적절한 표면들은 상술된 습식 또는 건식 처리 기술들 중 어느 하나, 또는 그들의 조합을 사용하여 일차 표면(3230)을 개질시킴으로써 노출될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 일차 표면(3230)은 상술된 바와 같은 화학적 에칭에 의해 개질될 수 있다.
ELR 재료가 [기판(3220)을 구비하거나 구비하지 않는] a-필름의 ELR 재료(3910)로서 존재하는 본 발명의 일부 실시예에 있어서, 적절한 표면(3510)이 표면 상에 (상술된 바와 같은 적절한 배향으로) ELR 재료(3910)을 적층시킴으로써 형성되며, 기판(3220)을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 적절한 표면들(3510)은 ab-평면과 평행한 ELR 재료의 표면을 포함한다. 본 발명의 일부 실생들에 있어서, 적절한 표면들(3510)은 b-평면과 평행한 ELR 재료의 면들을 포함한다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 적절한 표면들(3510)은 a-평면과 평행한 ELR 재료의 면들을 포함한다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 적절한 표면들((3510)은 다른 ab-평면들과 평행한 ELR 재료의 하나 이상의 면들을 포함한다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 적절한 표면들(3510)은 ELR 재료의 c-축과 실제로 수직이 아닌 하나 이상의 면들을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 다양한 선택적 작업들이 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 적절한 표면들(3510) 또는 ELR 재료가 어니일링될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에 있어서, 상기 어니일링은 노 어니일링 또는 신속 열적 처리(RTP) 어니일링 공정이 될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 그와 같은 어니일링은 미리 결정된 기간, 온도 범위, 및 다른 파라미터들 내에서 1회 이상의 어니일링 작업들이 수행될 수 있다. 또한, 인실할 수 있는 바와 같이, 어니일링은 화학적 증기 증착법(CVD)으로 수행될 수 있으며, 또한 적절한 표면들(3510)을 강화할 수 있는 미리 결정된 시간 동안 온도와 압력의 어떠한 조합으로 적절한 표면들(3510)을 종속시키는 단계를 포함할 수 있다. 그와 같은 어니일링은 플라즈마 강화와 함께 또는 플라즈마 강화 없이 가스 분위기에서 수행될 수 있다.
작업 4220에서, 개질 재료(3520)가 하나 이상의 적절한 표면들(3510) 상에 적층될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 개질 재료(3520)는 상술된 다양한 것들을 포함하는 다양한 적층 기술들을 사용하여 적절한 표면들(3510) 위에 적층될 수 있다.
도 43은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 작업(4220) 동안 수행될 수 있는 추가의 공정에 대한 예를 도시한다. 작업 4310에 있어서, 적절한 표면들(3510)이 폴리싱된다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 하나 이상의 폴리싱이 상술된 바와 같이 수행될 수 있다.
작업 4320에 있어서, 적절한 표면들(3510) 이외의 다양한 표면들이 일반적으로 공지된 마스킹 기술들을 사용하여 마스킹될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 적절한 표면들(3510) 이외의 모든 표면들이 마스킹될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 적절한 표면들(3510) 이외의 하나 이상의 표면들이 마스킹될 수 있다.
작업 4330에 있어서, 개질 재료(3520)는 일반적으로 어떠한 공지된 적층 기술들을 사용하여 적절한 표면들(3510) 상에 적층될 수 있다(또는 일부 실시예들에 있어서 도 43에 도시된 바와 같은 적절한 표면들 상에 적층된다). 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 개질 재료(3520)는 MBE를 사용하여 적절한 표면들(3510) 상에 적층될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 개질 재료(3520)는 PLD를 사용하여 적절한 표면들(3510) 상에 적층될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 개질 재료(3520)는 CVD를 사용하여 적절한 표면들(3510) 상에 적층될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 비록 1.7 nm만큼 적은 특정 개질 재료들(3520)(예를 들면 코발트)이 실험되었을지라도, 약 40 nm의 개질 재료(3520)가 적절한 표면들(3510) 상에 적층될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 있어서, 예를 들면 약 몇 옹스트롬의, 훨씬 적은 양의 개질 재료(3250)가 사용될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 개질 재료(3520)가 5x10-6 torr 또는 그 이하의 압력을 가질 수 있는 진공 하의 챔버에서 적절한 표면들(3510) 상에 적층될 수 있다. 사양한 챔버들이 반도체 웨이퍼들을 처리하기 위해 사용되는 것들을 포함하는 단계를 사용할 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 본원에 설명된 상기 CVD 공정은, Genus, Inc.사(캘리포니아 서니베일)로부터 7000 상품명으로 이용 가능한 반응 챔버, Applied Materials, Inc(캘리포니아 산타 클라라)사로부터 5000 상품명으로 이용 가능한 반응 챔버, 또는 Novelus, Inc.(캘리포니아 산 호세)사로부터 프리즘이라는 상품명으로 이용 가능한 반응 챔버과 같은, CVD 리액터에서 수행될 수 있다. 그러나, MBE, PLD 또는 CVD를 수행하기에 적합한 어떠한 반응 챔버도 사용될 수 있다.
도 44는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 개질된 ELR 재료를 형성하기 위한 공정을 설명한다. 특히, 도 44는 a-b 필름(3900)을 형성 및/또는 개질시키기 위한 공정을 설명한다. 선택적 작업 4410에 있어서, 버퍼층이 기판(3220) 상에 적층된다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 버퍼층은 PBCO 또는 다른 적합한 버퍼 재료를 포함한다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 기판(3220)은 LSGO 또는 기타 적합한 기판 재료를 포함한다. 작업 4420에 있어서, ELR 재료(3910)는 도 39와 관련하여 상술된 바와 같이 적절한 배향을 갖는 기판(3220) 상에 적층된다. 인식될 수 있는 바와 같이, 선택적 작업(4410)에 기초하여, ELR 재료(3910)가 기판(3220) 또는 버퍼층 상에 적층된다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 ELR 재료(3910)의 층은 2개 이상의 유닛 층들 두께이다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, ELR 재료(3910)의 층은 몇개의 층들의 두께이다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, ELR 재료(3910)의 층은 일부 유닉 층들 두께이다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, ELR 재료(3910)의 층은 다수의 유닛 층들 두께이다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, ELR 재료(3910)는 IBAD 공정을 사용하여 기판(3220) 상에 적층된다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, ELR 재료(3910)는 기판(3220) 상에 적층되며, 반면 ELR 재료(3910) 내의 결정 구조들의 정렬을 개선시키기 위해 자기장에 종속된다.
선택적 작업 4430에 있어서, ELR 재료(3910)의 [일차 표면(3930)에 대응하는 a-b 필름들(3900)에 대한] 적절한 표면(들)(3510)이 상술된 다양한 기술들을 사용하여 폴리싱된다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 폴리싱은 ELR 재료(3910)의 적절한 표면들(3510) 상으로의 불순물의 도입없이 수행된다. 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 폴리싱은 클린 챔버를 파기하는 일없이 수행된다. 작업 4440에 있어서, 개질 재료(3520)가 적절한 표면들(3510) 상에 적층된다. 선택적 작업 4450에 있어서, 제한적이지는 않지만 은과 같은 커버링 재료가 전체 개질 재료(3520) 위로 적층된다.
상기 도면들의 흐름도들, 설명도들 및 블록 다이아그램들은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 방법들 및 제품들에 대한 가능한 실시예들의 구성, 기능 및 작동을 설명한다. 일부 대안적 실시예들에 있어서, 상기 블록들에 언급된 기능들은 도면들에 언급된 순서로 수행할 수 있다는 사실을 알 수 있다. 예를 들어, 연속으로 도시된 2개의 블록들은 실제로 대체로 동시에 실행될 수 있거나, 또는 상기 블록들은 가끔 포함된 기능에 기초하여 역순으로 실행될 수도 있다.
또한, 비록 상술된 설명이 본 발명의 다양한 실시예들을 지향하고 있을지라도, 다른 다양성과 수정이 당업자들에 의해 명백할 수 있으며, 또한 본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않는 한도 내에서 수행될 수 있음을 명시한다. 또한 본 발명의 하나의 실시예와 관련하여 설명된 다양한 특징들은, 비록 위에서 명확하게 설명되지 않았을지라도, 상술된 다양한 다른 특징들 또는 다른 실시예들과 결합 또는 조합하여 사용될 수 있다.
Claims (40)
- 결정 구조를 갖는 ELR 재료를 포함하는 ELR 필름의 작업 특성들을 개선하기 위한 방법으로서,
개질된 ELR 필름을 형성하기 위해, 개질 재료를 ELR 필름의 적절한 표면 위에 적층시키는 단계를 포함하며,
상기 개질된 ELR 필름은 상기 개질 재료없이 상기 ELR 필름의 표면 위에 개선된 작업 특성들을 갖는 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 개질 재료를 상기 ELR 필름의 적절한 표면 위에 적층시키는 단계는 상기 개질 재료를 상기 ELR 재료의 적절한 표면 위에 적층시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 개질 재료를 상기 ELR 필름의 적절한 표면 위에 적층시키는 단계는 상기 개질 재료를 상기 ELR 재료의 결정 구조의 c-평면과 실제로 평행하지 않은 상기 ELR 재료의 면 위에 적층시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 개질 재료를 상기 ELR 필름의 적절한 표면 위에 적층시키는 단계는 상기 개질 재료를 상기 ELR 재료의 결정 구조의 ab-평면과 평행한 상기 ELR 재료의 면 위에 적층시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 개질 재료를 상기 ELR 필름의 적절한 표면 위에 적층시키는 단계는 상기 개질 재료를 상기 ELR 재료의 결정 구조의 a-평면 또는 b-평면과 평행한 상기 ELR 재료의 면 위에 적층시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 개질 재료를 상기 ELR 필름의 적절한 표면 위에 적층시키는 단계는 크롬, 구리, 비스무트, 코발트, 바나듐, 티타늄, 로듐, 베릴륨, 갈륨, 또는 셀레늄을 상기 ELR 필름의 적절한 표면 위에 적층시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 ELR 필름 상에 또는 상기 ELR 필름 내에 상기 적절한 표면을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 ELR 필름 상에 또는 상기 ELR 필름 내에 상기 적절한 표면을 형성하는 단계는 상기 ELR 필름 상에 또는 상기 ELR 필름 내에 상기 적절한 표면을 노출시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 ELR 필름 상에 또는 상기 ELR 필름 내에 상기 적절한 표면을 형성하는 단계는 기판의 주축을 따라 상기 ELR 재료의 결정 구조의 특수 축을 배향시키는 방식으로 상기 ELR 재료를 상기 기판 위에 적층시키는 단계를 포함하며, 상기 특수 축은 상기 ELR 재료의 결정 구조의 c-평면 내에 위치한 라인인 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 특수 축은 상기 a-축 또는 상기 b-축인 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 ELR 재료를 상기 기판 위에 적층시키는 단계는 상기 ELR 재료를 MgO, SrTiO3, LaSrGaO4, 또는 그들의 조합 위에 적층시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 ELR 필름의 적절한 표면을 노출시키는 단계는 상기 일차 표면의 표면 영역을 증가시키기 위해 상기 ELR 필름의 일차 표면을 에칭시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 ELR 필름의 적절한 표면을 노출시키는 단계는 상기 ELR 필름의 일차 표면에 패턴을 형성시킴으로써, 상기 ELR 필름의 하나 이상의 적절한 표면들을 노출시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 13 항에 있어서, 상기 ELR 필름의 일차 표면에 패턴을 형성시키는 단계는 상기 ELR 필름의 일차 표면에 홈을 새기는 단계를 포함하는 방법.
- 제 14 항에 있어서, 개질 재료를 상기 ELR 필름의 적절한 표면 위에 적층시키는 단계는 상기 개질 재료를 상기 홈 내에 적층시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 ELR 재료는 초전도성 재료를 포함하는 방법.
- 제 16 항에 있어서, 상기 초전도성 재료는 혼합-원자가 산화구리 페로브스카이트를 포함하는 방법.
- 제 16 항에 있어서, 상기 초전도성 재료는 철 닉타이드(pnictide) 또는 이붕화 마그네슘을 포함하는 방법.
- ELR 필름의 작업 특성들을 개선하기 위한 방법에 있어서, 상기 ELR 필름은 그의 다른 2개의 축들 중 어느 하나보다 긴 일차 축을 가지며, 상기 ELR 필름은 그의 다른 직교면들 중 어느 하나보다 긴 영역을 갖는 일차 표면을 가지며, 상기 ELR 필름은 결정 구조를 갖는 ELR 재료를 포함하는, 상기 방법으로서,
상기 ELR 필름의 일차 표면에 적어도 하나의 홈을 형성시킴으로써, 상기 ELR 재료의 면을 노출시키는 단계로서, 상기 노출된 면은 상기 ELR 재료의 결정 구조의 a-b 평면과 평행한 면인, 상기 단계; 및
개질 재료를 상기 노출된 면 위에 적층시키는 단계를 포함하는 ELR 필름의 작업 특성들을 개선하기 위한 방법. - 제 19 항에 있어서, 상기 ELR 필름의 일차 표면에 적어도 하나의 홈을 형성시키는 단계는 상기 ELR 재료의 두께와 대체로 동일한 깊이를 갖는 적어도 하나의 홈을 형성하는 단계를 포함하는 ELR 필름의 작업 특성들을 개선하기 위한 방법.
- 제 19 항에 있어서, 상기 ELR 필름의 일차 표면에 적어도 하나의 홈을 형성시키는 단계는 상기 ELR 재료의 두께보다 작은 깊이를 갖는 적어도 하나의 홈을 형성하는 단계를 포함하는 ELR 필름의 작업 특성들을 개선하기 위한 방법.
- 제 19 항에 있어서, 상기 개질 재료를 상기 노출된 면 위에 적층시키는 단계는 상기 개질 재료의 단일 유닛층을 상기 노출된 면 위에 적층시키는 단계를 포함하는 ELR 필름의 작업 특성들을 개선하기 위한 방법.
- 제 19 항에 있어서, 상기 개질 재료를 상기 노출된 면 위에 적층시키는 단계는 상기 개질 재료의 2개 이상의 유닛층들을 상기 노출된 면 위에 적층시키는 단계를 포함하는 ELR 필름의 작업 특성들을 개선하기 위한 방법.
- 제 19 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 홈의 폭은 10nm보다 큰 ELR 필름의 작업 특성들을 개선하기 위한 방법.
- 제 19 항에 있어서, 상기 ELR 필름의 일차 표면에 적어도 하나의 홈을 형성시키는 단계는 실제로 상기 ELR 필름의 주축 방향으로 위치하는 상기 필름의 일차 표면에 적어도 하나의 홈을 형성하는 단계를 포함하는 ELR 필름의 작업 특성들을 개선하기 위한 방법.
- ELR 필름으로서,
ELR 재료로 구성된 제 1 층; 및
상기 제 1 층의 상기 ELR 재료에 접착된 개질 재료로 구성된 제 2 층을 포함하며,
상기 개질 재료에 접착된 상기 ELR 재료는 상기 개질 재료없이도 상기 ELR 재료의 작업 특성들 이상으로 개선된 작업 특성들을 갖는 ELR 필름. - 제 26 항에 있어서, 상기 개선된 작업 특성들은 높은 전이 온도를 포함하는 ELR 필름.
- 제 26 항에 있어서, 기판 재료로 구성된 제 3 층을 추가로 포함하는 ELR 필름.
- 제 28 항에 있어서, 상기 제 1 층은 상기 기판층에 인접하는 ELR 필름.
- 제 28 항에 있어서, 상기 제 2 층은 상기 기판층에 인접하는 ELR 필름.
- 제 26 항에 있어서, 버퍼 또는 절연층을 추가로 포함하는 ELR 필름.
- 제 31 항에 있어서, 상기 제 1 층은 상기 버퍼 또는 절연층에 인접하는 ELR 필름.
- 제 31 항에 있어서, 상기 제 2 층은 상기 버퍼 또는 절연층에 인접하는 ELR 필름.
- 제 26 항에 있어서, 상기 제 2 층에 접착된 ELR 재료의 제 3 층을 추가로 포함하는 ELR 필름.
- 제 26 항에 있어서, 상기 제 1 층에 접착된 개질 재료의 제 3 층을 추가로 포함하는 ELR 필름.
- 제 28 항에 있어서, 상기 기판 재료는 다결정질 재료, 다결절질 금속, 합금, 하스텔로이(Hastelloy) 금속, 헤인즈(Haynes) 금속, 또는 인코넬(Inconel) 금속을 포함하는 ELR 필름.
- 제 26 항에 있어서, 상기 개질 재료는 크롬, 구리, 비스무트, 코발트, 바나듐, 티타늄, 로듐, 베릴륨, 갈륨, 셀레늄, 또는 다른 재료를 포함하는 ELR 필름.
- 제 26 항에 있어서, 상기 ELR 재료는 초전도성 재료를 포함하는 ELR 필름.
- 제 38 항에 있어서, 상기 초전도성 재료는 혼합-원자가 산화구리 페로브스카이트를 포함하는 ELR 필름.
- 제 38 항에 있어서, 상기 초전도성 재료는 철 닉타이드 재료를 포함하는 ELR 필름.
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