RU2395860C1 - Сверхпроводящий тонкопленочный материал и способ его получения - Google Patents

Сверхпроводящий тонкопленочный материал и способ его получения Download PDF

Info

Publication number
RU2395860C1
RU2395860C1 RU2008149942/09A RU2008149942A RU2395860C1 RU 2395860 C1 RU2395860 C1 RU 2395860C1 RU 2008149942/09 A RU2008149942/09 A RU 2008149942/09A RU 2008149942 A RU2008149942 A RU 2008149942A RU 2395860 C1 RU2395860 C1 RU 2395860C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
superconducting
thin film
intermediate layer
film material
Prior art date
Application number
RU2008149942/09A
Other languages
English (en)
Inventor
Судзи ХАХАКУРА (JP)
Судзи ХАХАКУРА
Казуя ОХМАЦУ (JP)
Казуя ОХМАЦУ
Original Assignee
Сумитомо Электрик Индастриз, Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сумитомо Электрик Индастриз, Лтд. filed Critical Сумитомо Электрик Индастриз, Лтд.
Application granted granted Critical
Publication of RU2395860C1 publication Critical patent/RU2395860C1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • H01B12/06Films or wires on bases or cores
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0003Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for feeding conductors or cables
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0268Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0296Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
    • H10N60/0576Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers characterised by the substrate
    • H10N60/0632Intermediate layers, e.g. for growth control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к сверхпроводящему тонкопленочному материалу и способу получения сверхпроводящего тонкопленочного материала. Предложенный материал имеет высокую сверхпроводимость, которая обеспечивается за счет предотвращения реакции диффузии составных элементов сверхпроводящего слоя. Сверхпроводящий тонкопленочный материал (10) включает подложку (11), промежуточный слой (12) с одним слоем или, по меньшей мере, двумя слоями, сформированными на подложке (11), и сверхпроводящий слой (13), сформированный на промежуточном слое (12). Промежуточный слой (12) имеет толщину не менее 0,4 µм и включает в себя первый слой в виде слоя затравочного материала, второй слой в виде предотвращающего диффузию слоя и третьего слоя в виде согласующего параметры решетки слоя, сформированных на упомянутой подложке. Материал для формирования промежуточного слоя (12) предпочтительно представляет собой оксид, имеющий кристаллическую структуру, по меньшей мере, одного из типа галита, типа флюорита, типа перовскита и типа пирохлора. Техническим результатом изобретения является повышение сверхпроводимости материала. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к сверхпроводящему тонкопленочному материалу и способу получения сверхпроводящего тонкопленочного материала, например, сверхпроводящему тонкопленочному материалу, обладающему превосходной сверхпроводимостью и способу получения сверхпроводящего тонкопленочного материала.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Как проиллюстрировано на фиг.5, сверхпроводящий тонкопленочный материал традиционно формируют из промежуточного слоя 102, ламинированного на подложке 101, и сверхпроводящего слоя 103, затем осажденного на промежуточный слой 102. Для придания такому сверхпроводящему тонкопленочному материалу 100 высокой сверхпроводимости, например, в выложенном японском патенте №11-53967 (патентный документ 1) описан материал на основе ориентированных поликристаллов с ориентированным поликристаллическим промежуточным слоем. Следует отметить, что на фиг.5 представлен вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий традиционный сверхпроводящий тонкопленочный материал.
В вышеупомянутом патентном документе 1 описан способ, согласно которому промежуточный слой формируют на подложке с ориентацией кристаллов на ее поверхности с последующим формированием на нем сверхпроводящего слоя с целью улучшения ориентации сверхпроводящего слоя.
Патентный документ 1: Выложенный японский патент №11-53967.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
Однако в материале на основе ориентированных поликристаллов, описанном в вышеупомянутом патентном документе 1, может произойти реакция диффузии элементов, т.е. составные элементы сверхпроводящего слоя могут диффундировать в сторону подложки, в то время как составные элементы подложки могут диффундировать в сторону сверхпроводящего слоя, поскольку сверхпроводящий слой наносят с использованием термической реакции. Когда составные элементы подложки вступают в контакт со сверхпроводящим слоем за пределами промежуточного слоя, они проявляют тенденцию к взаимодействию со сверхпроводящими элементами, из которых состоит сверхпроводящий слой, являясь, таким образом, причиной более низкой сверхпроводимости.
Поэтому настоящее изобретение предназначено для решения вышеупомянутой проблемы, и его целью является разработка сверхпроводящего тонкопленочного материала, обеспечивающего высокую сверхпроводимость путем предотвращения реакции диффузии элементов, а также способа получения такого сверхпроводящего тонкопленочного материала.
СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННЫХ ЗАДАЧ
Авторы данного изобретения установили, что толщина промежуточного слоя является причиной нежелательного развития реакции диффузии элементов в сверхпроводящем тонкопленочном материале. Составные элементы подложки достигают сверхпроводящего слоя за пределами промежуточного слоя, вызывая нежелательную реакцию диффузии элементов между ними в том случае, если промежуточный слой имеет недостаточную толщину. Авторы данного изобретения усердно работали над задачей по предотвращению такой реакции диффузии элементов и, в конце концов, определили толщину пленки промежуточного слоя, необходимую для предотвращения реакции диффузии элементов.
Сверхпроводящий тонкопленочный материал согласно настоящему изобретению включает подложку, промежуточный слой и сверхпроводящий слой. Один или, по меньшей мере, два слоя составляют промежуточный слой, сформированный на подложке, толщиной не менее 0,4 µм. Сверхпроводящий слой формируют на промежуточном слое.
В соответствии со сверхпроводящим тонкопленочным материалом согласно настоящему изобретению диффузия элементов между подложкой и сверхпроводящим слоем может быть предотвращена наличием промежуточного слоя толщиной не менее 0,4 µм. Таким образом, ухудшение сверхпроводимости сформированного сверхпроводящего слоя может быть предотвращено, позволяя получать сверхпроводящий тонкопленочный материал с высокой сверхпроводимостью.
Материал для формирования промежуточного слоя в вышеупомянутом сверхпроводящем тонкопленочном материале предпочтительно представляет собой оксид, имеющий кристаллическую структуру, по меньшей мере, одного из видов галита, флюорита, перовскита и пирохлора.
Такие материалы для промежуточного слоя проявляют меньшую тенденцию к развитию реакции диффузии элементов со сверхпроводящим слоем даже при контакте промежуточного слоя со сверхпроводящим слоем, поскольку их способность к реакции со сверхпроводящим слоем является очень низкой.
Материал для формирования подложки в вышеупомянутом сверхпроводящем тонкопленочном материале предпочтительно представляет собой ориентированный металл, в то время как материал для формирования промежуточного слоя включает, по меньшей мере, одно из следующих соединений: стабилизированный иттрием цирконий, оксид церия, оксид магния и титанат стронция.
Таким образом, реакция диффузии элементов между подложкой и сверхпроводящим слоем может быть подавлена в том случае, если для подложки используют ориентированный металл отличного качества.
Способ получения сверхпроводящего тонкопленочного материала согласно настоящему изобретению относится к способу получения вышеупомянутого сверхпроводящего тонкопленочного материала, включая стадии получения подложки, формирования промежуточного слоя, состоящего из одного слоя или, по меньшей мере, двух слоев на подложке, и формирования сверхпроводящего слоя. На стадии формирования сверхпроводящего слоя сверхпроводящий слой формируют на промежуточном слое, по меньшей мере, одним из способов парового и жидкостного осаждения.
Согласно способу получения сверхпроводящего тонкопленочного материала согласно настоящему изобретению, сверхпроводящий слой с поверхностью, имеющей отличную ориентацию кристаллов, равно как и гладкость, может быть сформирован на стадии формирования сверхпроводящего слоя. Следовательно, может быть получен сверхпроводящий тонкопленочный материал с хорошей сверхпроводимостью, имеющий большую величину критического тока и высокую критическую плотность тока.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии со сверхпроводящим тонкопленочным материалом согласно настоящему изобретению получение промежуточного слоя толщиной не менее 0,4 µм, достаточного для предотвращения реакции диффузии элементов, обеспечивает достижение высокой сверхпроводимости.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 представляет вид в поперечном сечении, иллюстрирующий сверхпроводящий тонкопленочный материал согласно одному из вариантов осуществления данного изобретения.
Фиг.2 представляет вид в поперечном сечении, иллюстрирующий другой пример сверхпроводящего тонкопленочного материала согласно одному из вариантов осуществления данного изобретения.
На фиг.3 представлена технологическая схема, иллюстрирующая способ получения сверхпроводящего тонкопленочного материала согласно одному из вариантов осуществления данного изобретения.
На фиг.4 представлена величина критического тока сверхпроводящего тонкопленочного материала согласно одному из примеров данного изобретения.
Фиг.5 представляет вид в поперечном сечении, иллюстрирующий известный сверхпроводящий тонкопленочный материал.
ЦИФРОВЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
10 - Сверхпроводящий тонкопленочный материал, 11 - подложка, 12 - промежуточный слой, 12а - первый слой, 12b - второй слой, 12с - третий слой, 13 - сверхпроводящий слой.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Один из вариантов осуществления настоящего изобретения описан ниже со ссылкой на чертежи. Одинаковые или соответствующие элементы имеют одинаковые номера позиций. Их обозначения и функции также являются одинаковыми. Поэтому их подробное описание не повторяется.
Фиг.1 представляет вид в поперечном сечении, иллюстрирующий сверхпроводящий тонкопленочный материал согласно одному из вариантов осуществления данного изобретения. Далее сверхпроводящий тонкопленочный материал согласно одному из вариантов осуществления данного изобретения описан со ссылкой на фиг.1.
Как проиллюстрировано на фиг.1, сверхпроводящий тонкопленочный материал 10 согласно данному варианту включает подложку 11, промежуточный слой 12, состоящий из одного слоя или по меньшей мере двух слоев и сформированный на подложке 11, и сверхпроводящий слой 13, сформированный на промежуточном слое 12. Промежуточный слой 12 имеет толщину не менее 0,4 µм.
Более конкретно, формирующий подложку 11 материал предпочтительно представляет собой металл. Более предпочтительно, подложка 11 представляет собой подложку из ориентированного металла. Следует отметить, что под подложкой из ориентированного металла подразумевается подложка, в которой ориентация кристаллов является равномерной относительно двухосных направлений в плоскости на поверхности подложки. В качестве подложки из ориентированного металла соответствующим образом может быть использован сплав, состоящий из двух или более металлов, таких как, например, Ni (никель), Сr (хром), Мn (марганец). Со (кобальт), Fe (железо), Pd (палладий), Сu (медь), Аg (серебро) и Аu (золото). Данные металлы могут быть также ламинированы другими металлами или сплавами. Например, могут быть также использованы сплавы, такие как SUS, представляющий собой высокопрочный материал. Следует отметить, что материал подложки 11 конкретно не ограничен вышеперечисленными металлами, при этом, например, могут быть также использованы материалы, отличные от металла.
Подложка 11 может иметь толщину 50-200 µм и удлиненную форму в виде ленты.
Толщина х промежуточного слоя 12 составляет не менее 0,4 µм. Толщина х предпочтительно составляет не менее 0,8 µм, более предпочтительно, не менее 1,1 µм. В том случае, если толщина у промежуточного слоя 102 является такой же небольшой, как и толщина известного сверхпроводящего тонкопленочного материала 100, представленного на фиг.5, может произойти реакция диффузии элементов, т.е. составляющие подложку 101 элементы движутся по направлению к сверхпроводящему слою 103, а составляющие сверхпроводящий слой 103 элементы движутся по направлению к подложке 101. Авторы данного изобретения установили, что промежуточный слой 12 должен иметь толщину не менее 0,4 µм для предотвращения реакции диффузии элементов. Иными словами, реакция диффузии элементов может быть предотвращена в том случае, если толщина х промежуточного слоя 12 составляет не менее 0,4 µм, в результате чего может быть достигнута высокая сверхпроводимость. В том случае, если толщина х составляет не менее 0,8 µм, реакция диффузии элементов может быть предотвращена на более высоком уровне, а в том случае, если толщина х составляет не менее 1,1 µм, реакция диффузии элементов может быть предотвращена на еще более высоком уровне.
Материал для формирования промежуточного слоя 12 предпочтительно представляет собой оксид, имеющий кристаллическую структуру, по меньшей мере, одного из видов галита, флюорита, перовскита и пирохлора. Примеры оксида, имеющего такую кристаллическую структуру, включают: оксиды редкоземельных элементов, такие как оксид церия (СеO2), оксид гольмия (Но2О3), оксид иттрия (Y2О3) и оксид иттербия (Yb2О3); стабилизированный иттрием диоксид циркония (YSZ); оксид магния (МgО); титанат стронция (SrТiO3); BZO (ВаZrО3); оксид алюминия (Аl2O3) и соединение Ln-M-O (Ln представляет собой один или более лантаноидов, М представляет собой один или более элементов, выбранных из Sr, Zr и Ga, а О представляет собой кислород). В частности, стабилизированный иттрием цирконий (YSZ), оксид церия (СеO2), оксид магния (МgО), титанат стронция (SrTiО3) и т.п. могут быть соответствующим образом использованы в качестве материала для формирования промежуточного слоя 12 с точки зрения постоянной кристаллов и ориентации кристаллов. Такие материалы обладают очень низкой способностью к взаимодействию со сверхпроводящим слоем 13 таким образом, что они не ухудшают сверхпроводимость сверхпроводящего слоя 13 даже на границе контакта, содержащей такие материалы промежуточного слоя 12 со сверхпроводящим слоем 13. В частности, при использовании металла в качестве материала для получения подложки 11 разница между подложкой 11, имеющей кристаллическую ориентацию на своей поверхности, и сверхпроводящим слоем 13 уменьшается, таким образом, предотвращая истечение атомов металла из подложки 11, состоящей из ориентированного металла с ориентацией кристаллов на ее поверхности, в сверхпроводящий слой 13 в условиях формирования сверхпроводящего слоя 13 при высокой температуре. Следует отметить, что материал для формирования промежуточного слоя 12 не ограничивается вышеупомянутыми материалами.
Более того, промежуточный слой 12 предпочтительно имеет хорошую ориентацию кристаллов. Вышеупомянутые материалы являются примерами таких материалов, имеющих хорошую ориентацию кристаллов.
Как показано на фиг.2, промежуточный слой 12 может состоять из нескольких слоев. В том случае, если промежуточный слой 12 состоит из нескольких слоев, общая толщина каждого слоя входит в толщину х промежуточного слоя 12, которая также должна составлять не менее 0,4 µм. Следует отметить, что фиг.2 представляет вид в поперечном сечении, иллюстрирующий другой пример сверхпроводящего тонкопленочного материала согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
В том случае, когда промежуточный слой 12 состоит из нескольких слоев, каждый слой, входящий в промежуточный слой 12, может быть сформирован из различных материалов. Например, как показано на фиг.2, промежуточный слой 12 может состоять из трех слоев: первого слоя 12а, второго слоя 12b и третьего слоя 12с. В данном случае первый слой 12а предпочтительно сформирован на подложке 11 в виде слоя затравочного кристалла, служащего в качестве ядра роста кристаллов. Второй слой 12b предпочтительно сформирован на первом слое 12а в виде предотвращающего диффузию слоя, предотвращающего реакцию диффузии элементов. Третий слой 12с предпочтительно сформирован в виде согласующего параметры решетки слоя для подгонки размера решетки к размеру сформированного на нем сверхпроводящего слоя 13. Следует отметить, что оксид церия, например, может быть использован соответствующим образом для получения слоя затравочного кристалла. Стабилизированный иттрием диоксид циркония, например, соответствующим образом используют для получения предотвращающего диффузию слоя. Оксид церия, например, соответствующим образом используют для получения согласующего параметры решетки слоя.
Промежуточный слой 12 конкретно не ограничен упомянутыми тремя слоями и может включать любое количество слоев, например, два, не менее четырех или, как показано на фиг.1, один слой. В том случае, если промежуточный слой состоит из одного или двух слоев, предпочтительно, чтобы такой слой (слои) служил(и) в качестве слоя затравочного кристалла, предотвращающего диффузию слоя и согласующего параметры решетки слоя.
Следует отметить, что уровень несовпадения решетки промежуточного слоя 12 и сверхпроводящего слоя 13 предпочтительно не должен превышать 10%, а уровень несовпадения решетки промежуточного слоя 12 и подложки 11 также не должен превышать 10%.
Предпочтительно, чтобы поверхность промежуточного слоя 12, на котором формируют сверхпроводящий слой 13, была плоской. Например, шероховатость промежуточного слоя 12 предпочтительно составляет 10 нм или менее.
Несмотря на то что материал для формирования сверхпроводящего слоя 13 конкретно не ограничен, предпочтительным является, например, использование сверхпроводника RE-123. Следует отметить, что сверхпроводник RE-123 представляет собой сверхпроводник формулы РЕВа2Сu3Оу (y равен величине между 6 и 8, более предпочтительно, приблизительно 7, RE представляет собой редкоземельный элемент, такой как иттрий, Gd, Sm или Но). Такое формирование промежуточного слоя 12 и сверхпроводящего слоя 13 на подложке 11, состоящей из гибкого металла, способно обеспечить получение сверхпроводящего тонкопленочного материала с большой величиной критического тока и высокой критической плотностью тока. Толщина сверхпроводящего слоя 13 может, например, составлять от 0,2 µм до 5 µм.
При использовании сверхпроводящего тонкопленочного материала, например, в качестве сверхпроводящего проволочного материала, на сверхпроводящем слое 13 может быть сформирован стабилизированный Аg (серебро) слой или стабилизированный Сu (медь) слой в качестве защищающего поверхность слоя или стабилизированного слоя (не показано) для защиты поверхности сверхпроводящего слоя 13.
На фиг.1 и 3 представлен способ получения сверхпроводящего тонкопленочного материала согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что на фиг.3 представлена технологическая схема, иллюстрирующая способ получения сверхпроводящего тонкопленочного материала согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг.3, вначале осуществляют стадию получения подложки (S10). На данной стадии (S10) получают подложку 11, служащую в качестве основы для сверхпроводящего тонкопленочного материала. Материал для подложки 11 может представлять собой материал из ориентированного металла, такой как металлическая лента, изготовленная, например, из никеля.
Затем осуществляют стадию формирования промежуточного слоя 12 (S20). На данной стадии (S20) на полученной подложке 11 формируют промежуточный слой 12 таким образом, чтобы его толщина составляла не менее 0,4 µм. В качестве промежуточного слоя 12 может быть, например, использован оксид, оксид, имеющий кристаллическую структуру, такую как структура типа галита, флюорита, перовскита и пирохлора. На стадии (S20) может быть использован любой метод осаждения, такой как метод физического осаждения, включая метод осаждения при помощи импульсного лазера (способ PLD) и т.п.
Следует отметить, что на стадии (S20) первый слой 12а формируют на подложке 11, например, методом физического осаждения, второй слой 12b формируют на первом слое 12а, например, методом физического осаждения, а третий слой 12с формируют на втором слое 12b, например, методом физического осаждения, в соответствии с вышеописанной методикой, даже в том случае, когда, как показано на фиг.2, промежуточный слой 12 состоит из нескольких слоев.
Затем осуществляют стадию формирования сверхпроводящего слоя 13 на поверхности промежуточного слоя 12 (330). На данной стадии (S30) сверхпроводящий слой 13 формируют методом парового или жидкостного осаждения из паровой или жидкой фазы.
В качестве метода осаждения из паровой фазы могут быть, например, конкретно упомянуты метод лазерного осаждения, метод распыления, метод электронно-лучевого осаждения и т.п. В качестве метода жидкостного осаждения может быть, например, упомянут метод осаждения органического металла и т.п. При формировании сверхпроводящего слоя 13, по меньшей мере, одним из таких методов, как лазерное осаждение, распыление, электроннолучевое осаждение и осаждение органического металла, поверхность данного слоя может иметь высокую ориентацию кристаллов, а также гладкость.
На стадии (S30) при формировании сверхпроводящего слоя 13 предпочтительно устанавливают температуру от 600°С до 900°С. Даже при подобном формировании сверхпроводящего слоя 13 при такой высокой температуре реакция диффузии атомов между сверхпроводящим слоем 13 и подложкой 11 вряд ли возможна, потому что промежуточный слой 12 является достаточно толстым.
Следует отметить, что стадия выравнивания по выравниванию поверхностей подложки 11, промежуточного слоя 12 и сверхпроводящего слоя 13 может быть осуществлена после стадий (S10, 20, 30). Стадия выравнивания может быть осуществлена любым методом, таким как метод СМР (химическое механическое полирование), влажное травление, механическое полирование и т.п.
Сверхпроводящий тонкопленочный материал 10 может быть получен в результате осуществления описанных выше стадий (S10-S30).
Более того, при использовании сверхпроводящего тонкопленочного материала в качестве, например, сверхпроводящего проволочного материала, может быть осуществлена еще одна стадия, включающая формирование защищающего поверхность слоя (не показано) на поверхности сверхпроводящего слоя 13. На данной стадии, например, на сверхпроводящем слое 13 формируют защищающий поверхность слой, представляющий собой стабилизированный Аg слой.
Сверхпроводящий тонкопленочный материал 10 согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения предотвращает реакцию диффузии элементов, в результате которой составляющие подложку 11 элементы движутся по направлению к сверхпроводящему слою 13, а составляющие сверхпроводящий слой 13 элементы движутся по направлению к подложке 11, поскольку, как указано выше, промежуточный слой 12 имеет толщину не менее 0,4 µм. Более того, сверхпроводящий тонкопленочный материал 10 согласно данному варианту служит для получения хорошей ориентации кристаллов, а также для предотвращения реакции диффузии элементов. Таким образом, сверхпроводящий тонкопленочный материал 10 способен обеспечить высокую сверхпроводимость, поскольку свойства сверхпроводящего слоя 13 не ухудшаются.
Пример 1
Для подтверждения эффективности сверхпроводящего тонкопленочного материала согласно настоящему изобретению были проведены следующие эксперименты. Иными словами, были получены сверхпроводящие тонкопленочные материалы с промежуточным слоем, имеющим толщину, указанную в таблице 1, согласно примерам 1-3 и сравнительным примерам 1 и 2, при этом были измерены их величины критического тока. Толщина пленки промежуточного слоя каждого сверхпроводящего тонкопленочного материала и полученная величина критического тока указаны в таблице 1.
Таблица 1
ТОЛЩИНА ПРОМЕЖУТОЧНОГО СЛОЯ (µм) ВЕЛИЧИНА КРИТИЧЕСКОГО ТОКА (А/см ШИРИНЫ)
ПРИМЕР 1 0,4 128
ПРИМЕР 2 0,8 175
ПРИМЕР 3 1,1 197
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 1 0,2 32
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 2 0,3 55
Пример 1: Сверхпроводящий тонкопленочный материал
В примере 1 сверхпроводящий тонкопленочный материал получают в основном согласно способу получения вышеописанного варианта осуществления данного изобретения. А именно, вначале на стадии получения подложки (S10) получают подложку из Ni сплава. Затем на стадии формирования промежуточного слоя (S20) на подложке методом парового осаждения формируют промежуточный слой, состоящий из оксида металла. А именно, промежуточный слой состоит из трех слоев, и оксид церия формируют до толщины 0,1 µм в качестве слоя из затравочных кристаллов (первый слой) для выращивания кристаллов на подложке. Затем на слое из затравочных кристаллов формируют YSZ до толщины 0,2 µм в качестве предотвращающего диффузию слоя (второй слой), и оксид церия формируют до толщины 0,1 µм в качестве согласующего параметры решетки слоя (третий слой). Затем на стадии формирования сверхпроводящего слоя (S30) в качестве сверхпроводящего слоя методом лазерного осаждения наносят НоВа2Сu3Ох (НоВСО) таким образом, чтобы толщина его пленки составляла 0,8 µм. Таким образом, получают сверхпроводящий тонкопленочный материал согласно примеру 1.
Следует отметить, что толщина пленки промежуточного слоя, указанная в таблице 1, представляет собой общую толщину первого, второго и третьего слоев.
Пример 2: Сверхпроводящий тонкопленочный материал
Сверхпроводящий тонкопленочный материал в примере 2 имеет по существу такую же структуру, как и в примере 1, за исключением того, что толщина пленки промежуточного слоя в примере 2 равна 0,8 µм. А именно, промежуточный слой сверхпроводящего тонкопленочного материала в примере 2 включает слой из затравочных кристаллов (первый слой) толщиной 0,1 µм, предотвращающий диффузию слой (второй слой) толщиной 0,6 µм и согласующий параметры решетки слой (третий слой) толщиной 0,1 µм.
Пример 3: Сверхпроводящий тонкопленочный материал
Сверхпроводящий тонкопленочный материал в примере 3 имеет по существу такую же структуру, как и в примере 1, за исключением того, что толщина пленки промежуточного слоя в примере 3 равна 1,1 µм. А именно, промежуточный слой сверхпроводящего тонкопленочного материала в примере 3 включает слой из затравочного кристалла (первый слой) толщиной 0,1 µм, предотвращающий диффузию слой (второй слой) толщиной 0,9 µм и согласующий параметры решетки слой (третий слой) толщиной 0,1 µм.
Сравнительный пример 1: Сверхпроводящий тонкопленочный материал
Сверхпроводящий тонкопленочный материал в сравнительном примере 1 имеет по существу такую же структуру, как и в примере 1, за исключением того, что толщина пленки промежуточного слоя в сравнительном примере 1 составляет 0,2 µм. А именно, промежуточный слой сверхпроводящего тонкопленочного материала в сравнительном примере 1 включает слой из затравочных кристаллов (первый слой) толщиной 0,1 µм, предотвращающий диффузию слой (второй слой) толщиной 0 µм и согласующий параметры решетки слой (третий слой) толщиной 0,1 µм.
Сравнительный пример 2: Сверхпроводящий тонкопленочный материал
Сверхпроводящий тонкопленочный материал в сравнительном примере 2 имеет по существу такую же структуру, как и в примере 1, за исключением того, что толщина пленки промежуточного слоя в сравнительном примере 2 составляет 0,3 µм. А именно, промежуточный слой сверхпроводящего тонкопленочного материала в сравнительном примере 2 включает слой из затравочных кристаллов (первый слой) толщиной 0,1 µм, предотвращающий диффузию слой (второй слой) толщиной 0,1 µм и согласующий параметры решетки слой (третий слой) толщиной 0,1 µм.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Результаты измерений описанных выше величин критического тока сверхпроводящего тонкопленочного материала в примерах 1-3 и сравнительных примерах 1 и 2 представлены на фиг.4. На фиг.4 горизонтальная ось показывает толщину пленки промежуточного слоя (единица: µм), а вертикальная ось показывает величину критического тока (единица: А/см ширины) сверхпроводящего слоя.
Как очевидно из таблицы 1 и фиг.4, величина критического тока сверхпроводящего тонкопленочного материала в примерах 1-3, где толщина пленки промежуточного слоя равна 0,4 µм или более, составляет не менее 128 А/см ширины, подтверждая высокую сверхпроводимость. С другой стороны, величина критического тока в сравнительных примерах 1 и 2 является низкой из-за реакции диффузии элементов между сверхпроводящим слоем и подложкой, поскольку сверхпроводящий тонкопленочный материал в сравнительных примерах 1 и 2 имеет промежуточный слой толщиной менее 0,4 µм.
В соответствии с примерами согласно настоящему изобретению было установлено, что сверхпроводящий тонкопленочный материал согласно настоящему изобретению способен улучшать свойства сверхпроводящего слоя, такие как величина критического тока, в том случае, если толщина промежуточного слоя составляет не менее 0,4 µм.
Приведенные в данном описании варианты и примеры не должны рассматриваться во всех отношениях как ограничивающие, но как иллюстративные. Предполагается, что объем настоящего изобретения определен в прилагаемой формуле изобретения, а не в вышеприведенном описании, при этом данная формула изобретения включает все модификации, не нарушающие ее сущности и объема, и их эквиваленты.

Claims (4)

1. Сверхпроводящий тонкопленочный материал (10, 20), включающий:
подложку (11);
промежуточный слой (12), включающий в себя первый слой в виде слоя затравочного кристалла, второй слой в виде предотвращающего диффузию слоя и третий слой в виде согласующего параметры решетки слоя, сформированных на упомянутой подложке; и
сверхпроводящий слой (13), сформированный на упомянутом промежуточном слое (12),
упомянутый промежуточный слой (12) имеет толщину не менее 0,4 мкм.
2. Сверхпроводящий тонкопленочный материал (10, 20) по п.1, в котором
материал для формирования упомянутого промежуточного слоя (12) представляет собой оксид, имеющий кристаллическую структуру, по меньшей мере, одного из типа галита, типа флюорита, типа перовскита и типа пирохлора.
3. Сверхпроводящий тонкопленочный материал (10, 20) по п.1, в котором
материал для формирования упомянутой подложки (11) представляет собой ориентированный металл, и
материал для формирования упомянутого промежуточного слоя (12) включает, по меньшей мере, одно из стабилизированного иттрием циркония, оксида церия, оксида магния и титаната стронция.
4. Способ получения сверхпроводящего тонкопленочного материала (10, 20) по п.1, включающего следующие стадии:
изготовление упомянутой подложки (11) (S10);
формирование промежуточного слоя (12), имеющего толщину не менее 0,4 мкм, причем стадия формирования промежуточного слоя включает формирование первого слоя в виде слоя затравочного кристалла на указанной подложке, формирование второго слоя в виде предотвращающего диффузию слоя на указанном первом слое и формирование третьего слоя в виде согласующего параметры решетки слоя на указанном втором слое; и
формирование упомянутого сверхпроводящего слоя (13) на упомянутом промежуточном слое (12), по меньшей мере, одним из методов (S30), таких как паровое и жидкостное осаждение.
RU2008149942/09A 2006-05-18 2007-04-20 Сверхпроводящий тонкопленочный материал и способ его получения RU2395860C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006139262A JP2007311194A (ja) 2006-05-18 2006-05-18 超電導薄膜材料および超電導薄膜材料の製造方法
JP2006-139262 2006-05-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2395860C1 true RU2395860C1 (ru) 2010-07-27

Family

ID=38723144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008149942/09A RU2395860C1 (ru) 2006-05-18 2007-04-20 Сверхпроводящий тонкопленочный материал и способ его получения

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20090260851A1 (ru)
EP (1) EP2031605A4 (ru)
JP (1) JP2007311194A (ru)
KR (1) KR101069080B1 (ru)
CN (1) CN101449340A (ru)
AU (1) AU2007252692A1 (ru)
CA (1) CA2651418A1 (ru)
MX (1) MX2008013921A (ru)
NO (1) NO20085229L (ru)
RU (1) RU2395860C1 (ru)
TW (1) TW200805403A (ru)
WO (1) WO2007135831A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2471268C1 (ru) * 2011-12-07 2012-12-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Способ получения высокотемпературного сверхпроводника в системе магний-оксид магния

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009238501A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Chubu Electric Power Co Inc 酸化物超電導線材及び酸化物超電導線材の製造方法
FR2948902B1 (fr) * 2009-08-05 2011-11-18 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif de fixation d'un ensemble de refroidissement sur la face avant d'un vehicule
JP5513154B2 (ja) * 2010-02-12 2014-06-04 昭和電線ケーブルシステム株式会社 酸化物超電導線材及び酸化物超電導線材の製造方法
CN101916619B (zh) * 2010-07-09 2011-09-07 北京工业大学 一种纳米颗粒掺杂的rebco薄膜及其制备方法
WO2012111678A1 (ja) * 2011-02-15 2012-08-23 古河電気工業株式会社 超電導線材及び超電導線材の製造方法
CN103547533A (zh) * 2011-05-23 2014-01-29 古河电气工业株式会社 氧化膜超导薄膜
US9159898B2 (en) 2011-05-31 2015-10-13 Furukawa Electric Co., Ltd. Oxide superconductor thin film and superconducting fault current limiter
JP7498938B2 (ja) * 2020-03-04 2024-06-13 国立大学法人東海国立大学機構 薄膜の製造方法
CN111969102B (zh) * 2020-09-11 2023-10-27 中国科学院紫金山天文台 一种改善超导钛-铌薄膜接触电极的制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5741377A (en) * 1995-04-10 1998-04-21 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Structures having enhanced biaxial texture and method of fabricating same
JP4033945B2 (ja) 1997-08-01 2008-01-16 株式会社フジクラ 酸化物超電導導体およびその製造方法
WO2000063926A1 (fr) * 1999-04-15 2000-10-26 Fujikura Ltd. Supraconducteur a oxyde, procede de fabrication correspondant et materiau de base pour supraconducteur a oxyde
US6537689B2 (en) * 1999-11-18 2003-03-25 American Superconductor Corporation Multi-layer superconductor having buffer layer with oriented termination plane
JP4082080B2 (ja) * 2002-05-02 2008-04-30 住友電気工業株式会社 薄膜超電導線材およびその製造方法
US7286032B2 (en) * 2003-07-10 2007-10-23 Superpower, Inc. Rare-earth-Ba-Cu-O superconductors and methods of making same
JP2005044636A (ja) * 2003-07-22 2005-02-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導線材
JP4626134B2 (ja) * 2003-09-17 2011-02-02 住友電気工業株式会社 超電導体およびその製造方法
US7261776B2 (en) * 2004-03-30 2007-08-28 American Superconductor Corporation Deposition of buffer layers on textured metal surfaces
JP2006027958A (ja) * 2004-07-16 2006-02-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 薄膜材料およびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2471268C1 (ru) * 2011-12-07 2012-12-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Способ получения высокотемпературного сверхпроводника в системе магний-оксид магния

Also Published As

Publication number Publication date
EP2031605A4 (en) 2012-09-12
CA2651418A1 (en) 2007-11-29
TW200805403A (en) 2008-01-16
US20090260851A1 (en) 2009-10-22
EP2031605A1 (en) 2009-03-04
CN101449340A (zh) 2009-06-03
MX2008013921A (es) 2008-11-14
JP2007311194A (ja) 2007-11-29
KR20090009984A (ko) 2009-01-23
KR101069080B1 (ko) 2011-09-29
WO2007135831A1 (ja) 2007-11-29
NO20085229L (no) 2008-12-12
AU2007252692A1 (en) 2007-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2395860C1 (ru) Сверхпроводящий тонкопленочный материал и способ его получения
US6451450B1 (en) Method of depositing a protective layer over a biaxially textured alloy substrate and composition therefrom
US6562761B1 (en) Coated conductor thick film precursor
JP2004501493A (ja) 高臨界電流超伝導テープ用構造物
KR101289999B1 (ko) 초전도 박막 재료의 제조 방법 및 초전도 기기
KR101056227B1 (ko) 초전도체 및 그 제조방법
EP2453447B1 (en) Substrate, method of producing substrate superconducting wire and method of producing of superconducting wire
JP4559720B2 (ja) 酸化物超伝導薄膜およびその製造方法
WO2004088677A1 (ja) 酸化物超電導線材用金属基板、酸化物超電導線材及びその製造方法
JP4082080B2 (ja) 薄膜超電導線材およびその製造方法
US9306147B2 (en) Method of producing substrate and superconducting wire
KR101612149B1 (ko) 전구체의 제조 방법, 초전도 선재의 제조 방법, 전구체 및 초전도 선재
US20090036313A1 (en) Coated superconducting materials
JP2012221922A (ja) 酸化物超電導薄膜層形成用の原料溶液、酸化物超電導薄膜層および酸化物超電導薄膜線材
JP2023076209A (ja) 多芯薄膜超伝導線材、および、その製造方法
Sathiraju et al. Studies on Ba/sub 2/YNbO/sub 6/buffer layers for subsequent YBa/sub 2/Cu/sub 3/O/sub 7-x/film growth
Heinrich et al. Study of a non-thermal/thermal formation of NiO on Ni5W-tapes
WO2010014060A1 (en) Coated superconducting materials
MX2008009912A (en) Process for producing superconducting thin-film material, superconducting equipment and superconducting thin-film material

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130421