WO1988010011A1 - Process for manufacturing conductive regions from an oxide-ceramic superconducting material having a high conductivity-change temperature - Google Patents

Process for manufacturing conductive regions from an oxide-ceramic superconducting material having a high conductivity-change temperature Download PDF

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WO1988010011A1
WO1988010011A1 PCT/EP1988/000323 EP8800323W WO8810011A1 WO 1988010011 A1 WO1988010011 A1 WO 1988010011A1 EP 8800323 W EP8800323 W EP 8800323W WO 8810011 A1 WO8810011 A1 WO 8810011A1
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superconducting
metal oxide
oxide phase
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Ludwig Schultz
Eckhardt Hoenig
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/01—Manufacture or treatment
    • H10N60/0884—Treatment of superconductor layers by irradiation, e.g. ion-beam, electron-beam, laser beam or X-rays

Definitions

  • the invention relates to a method for producing discrete conductor areas from an oxide-ceramic superconducting material with a superconducting metal oxide phase with a high transition temperature based on a material system containing metallic components and oxygen.
  • a manufacturing process is e.g. from "Frankfurter Thompsone Corp", No. 116, May 20, 1987, page 34.
  • oxide or carbonate powder of the metals involved are generally used as starting materials. These powders are then mixed in the desired stochiometric ratio and then compacted by pressing. The so obtained.
  • the materials containing these superconducting phases have a structure similar to an oxide ceramic, so that these high-T superconductors are also referred to as oxide ceramic superconductors.
  • the object of the present invention is therefore to design the method of the type mentioned at the outset such that conductor regions of this type can be produced from the known high-T superconductors.
  • a preliminary product is first produced from an oxygen-containing mixture or a mixed oxide of the components of the material system involved in the desired concentration ratio and then this preliminary product is converted locally into the desired superconducting metal oxide phase in the conductor regions to be formed with the aid of energy radiation.
  • Metal oxide phase is performed by laser gas alloying with the addition of oxygen.
  • a laser gas alloy is known in principle (cf. for example EP-A-0 182 182).
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention is characterized in that a preliminary product is produced from a mixed oxide or a mixture of the oxides of the metallic components involved and the formation of the superconducting metal oxide phase by irradiation with Laser light is formed.
  • a similar process is known for producing metallic composite materials (cf. DE-OS 35 41 584 or US Pat. No. 40 15 100).
  • the invention is further explained below using two methods for producing a conductor area, for example a conductor track, from a superconducting material with a high step temperature T.
  • the material system Mel-Me2-Cu-0 is used as an exemplary embodiment.
  • Mel should be selected from the group of rare earth metals such as Y or La and Me2 from the group of alkaline earth metals such as Sr or Ba.
  • Y materials suitable for Mel are described, for example, in "Japanese Journal of Applied Physics", vol. 26, no. 5, Pt. 2, May 1987, pages 815 to 817.
  • the corresponding metallic starting components should each contain at least one (chemical) element from the groups mentioned " or ' each consist of this at least one element. That is to say that Mel and Me2 are preferably present in elemental form. However, alloys or Compounds with these metals are suitable as starting materials, ie at least one of the elements mentioned can be partially substituted by another element (see, for example, "Journal of the American Chemical Society", Vol. 109, No. 9, 1987, pages 2848 and 2849)
  • the method according to the invention is, however, not only limited to the material system mentioned above, ie it is equally suitable for other oxide-ceramic high-T superconductor materials which cannot be assigned to this special material system.
  • powders of the starting components Y 2 U 3- * - ** - ** - • unc - * - u - 0 of at least largely the appropriate composition are mixed and subjected to a grinding process as is generally known in mechanical alloying processes ( see, for example, "Metallurgical Transactions", vol. 5, August 1974, pages 1929 to 1934, or "Scientific American", vol. 234, 1976, pages 40 to 48).
  • the grinding process is generally carried out under a protective gas such as argon or helium.
  • powder particles of a mixed powder consist of an intimate mixture of Y 2 ° 3 ' BaO unc - elemental Cu.
  • the individual powder particles have a diameter of approximately 1 to 200 ⁇ m.
  • a pre-product or substrate is then produced from the mixed powder by means of a compacting and shaping step.
  • Known methods such as extrusion, hot pressing, heating, cold pressing and sintering can be used for this purpose.
  • the desired superconducting mixed oxide with the composition Y Q 3 Ba 0 syCuO.-. locally produced by a laser gas alloy known per se with the supply of oxygen.
  • a corresponding method is described in the aforementioned EP-A-0 182 182.
  • the mixed oxide of the preliminary product is locally supplied with oxygen by dissolving the oxygen by locally melting the preliminary product by means of the laser radiation in the melt formed in each case and converting it into the desired superconducting oxide.
  • conductor areas with a depth of approximately 0.5 ⁇ m to 100 ⁇ m and a width between 1 ⁇ m and 1 mm can be obtained depending on the type, intensity and focal surface of the laser beam used in each case.
  • a preliminary product or substrate made from the mixed oxide or generated from a mixture of the oxides involved in the starting components, for example, corresponding processes can be found in the publications “Z.Phys.B” or “Phys.Rev.Lett.”
  • the preliminary product generally does not yet have a superconducting phase
  • a subsequent laser radiation is then locally converted into the superconducting state by melting or short-term annealing.
  • Corresponding laser radiation methods are generally known (cf. for example "Journal of Applied Physics", Vol.
  • La radiation to form the desired superconducting phase of the system Y Q 33Ba 0 yCuO-. can optionally be carried out in air or in an oxygen stream.
  • an oxygen-plasma jet is used in order to heat the preliminary product in a local area to approximately 600 ° C. to 900 ° C.
  • the oxygen plasma supplies oxygen and, on the other hand, prevents a strong release of oxygen and structural destruction through decomposition. With the preheating by the oxygen plasma, mechanical stresses in the preliminary product are also avoided.
  • a small sub-area is then irradiated with a laser beam within the preheated local area. Lasers suitable for this have, in particular, short wavelengths of approximately 250 nm, such as so-called excimer lasers. With such a laser beam, the material of the preliminary product is locally melted briefly, the desired superconducting texture (phase) being formed. In this case, advantageously only one ring-like excess temperature.
  • This combination of oxygen-plasma beam and laser also has the advantage that the oxygen-plasma and laser can be matched to one another within wide limits.
  • the described superconducting properties e.g. the maximum transition temperature T or the critical current density j may also be set by a further heat treatment, which generally also has to be carried out in an oxygen atmosphere.
  • the necessary energy radiation can also be generated by an electron or ion beam, by an arc or by an HF plasma.
  • the method according to the invention produces superconducting regions or zones of the high-T phase in a preliminary product with a pronounced three-dimensional shape.
  • the method is also suitable for forming corresponding areas in thin or thick layers with layer thicknesses of up to approximately 10 ⁇ m or between approximately 10 ⁇ m and 250 ⁇ m.
  • special supports or substrates are required, which can have any shape, for example plate or tube shape.
  • the preliminary product of such layers can consist, for example, of appropriate powders in special binders or of sintered powder.
  • the film can be amorphous, for example.
  • the method according to the invention is also suitable for material systems in which at least one of the metallic components Mel, Me2, Cu is partially substituted.
  • the proportion of the substitution element to be measured in atomic% should be significantly less than that of the respective metallic component.
  • substitution materials for Mel and Me2 are suitable for Mel as a further partial substitution element Al (aluminum).

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Description

Verfahren zur Herstellung von Leiterbereichen aus einem oxid- keramischen Supraleitermaterial hoher Sprungtemperatur
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von diskreten Leiterbereichen aus einem oxidkeramischen supraleiten¬ den Material mit einer supraleitenden Metalloxidphase mit hoher Sprungtemperatur auf Basis eines metallische Komponenten und Sauerstoff enthaltenden StoffSystems. Ein solches Herstellungs¬ verfahren ist z.B. aus "Frankfurter Allgemeine Zeitung", Nr. 116, 20. Mai 1987, Seite 34 zu entnehmen.
Supraleitende Metalloxidverbindungen wie z.B. auf der Basis des Stoffsystems Mel-Me2-Cu-0 (Mel = Seltene Erden einschlie߬ lich Yttrium- Me2 = Erdalkalimetalle) mit hohen Sprungtempe¬ raturen T von beispielsweise etwa 40 K oder etwa 90 K werden bisher im allgemeinen auf pulvermetallurgischem Wege herge- stellt (vgl. z.B. "Zeitschrift für Physik B< - Condensed Matter", Band 66 , 1987, Seiten 141 bis 146 oder "Physical Review Letters", Vol. 58, No. 9, 2.3.1987, Seiten 908 bis 910). Hierzu dienen als Ausgangsmaterialien im allgemeinen Oxid- oder Carbonatpulver der beteiligten Metalle. Diese Pulver werden dann im gewünschten stochiometrischen Verhältnis gemischt und anschließend durch Pressen kompaktiert. Der so erhaltene.
Preßling wird schließlich bei Temperaturen um etwa 950βC oder höher unter Sauerstoffzufuhr gesintert, wobei sich aus den
Komponenten durch eine Festkörperreaktion die gewünschte supra- leitende Hoch-Tc-Phase bildet. Die erforderlichen Glühzeiten liegen dabei typisch im Bereich zwischen 10 und 50 Stunden. Bei diesen pulvermetallurgischen Verfahren werden vielfach auch mehrmaliges Zermahlen der Sinterkörper, Mischen, Pressen und wiederholtes Sintern vorgenommen. Die schließlich zu gewinnende supraleitende Phase hat im Falle von
(La-Me2)2CuO. (mit y __? 0) eine tetragonale K^NiF.-Struktur (vgl. die genannte Veröffentlichung "Z.Phys.B" oder "Japanese Journal of Applied Physics", Vol. 26, No. 2, Part 2, Februar 1987, Seiten L123 und L124). Demgegenüber wird im Falle von YBa2Cu-,θQ_ - (mit f ^ 2,1) eine orthorombisehe Einheitszelle angenommen (vgl. z.B. "Physical Review B", Vol. 35, 1.5.1987, Seiten 7137 bis 7139).
Die diese supraleitenden Phasen enthaltenden Materialien haben eine Struktur ähnlich einer Oxidkeramik, so daß diese Hoch-T - Supraleiter auch als oxidkeramische Supraleiter bezeichnet werden.
Diese Materialien sind prinzipiell sowohl bei Anwendungen zum verlustlosen Stromtransport mit ausgeprägter dreidimensionaler Gestalt als auch für die Kryoelektronik im μ-Bereich interessant. In beiden Fällen wird angestrebt, lokale Bereiche des supraleitenden Materials zu erhalten und die übrige Um- gebung im schlecht-leitenden Zustand zu belassen. So sind z.B. Konfigurationen von Leiterbahnen oder -Strukturen denkbar, die ähnlich denen von bekannten supraleitenden Multifilamentleitern sind. Auch eine Herstellung von elektronischen Schaltungen mit supraleitenden Teilen wie z.B. mit SQUIDs ist beabsichtigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, das Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, daß mit ihm derartige Leiterbereiche aus den bekannten Hoch-T -Supraleitern herzustellen sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst ein Vorprodukt aus einem sauerstoffhaltigen Gemisch oder einem Mischoxid der beteiligten Komponenten des Stoffsystems im ge¬ wünschten Konzentrationsverhältnis erzeugt wird und daß dann dieses Vorprodukt mit Hilfe einer Energiestrahlung örtlich ge¬ zielt in den auszubildenden Leiterbereichen in die gewünschte supraleitende Metalloxidphase überführt wird.
Die mit dieser Ausgestaltung des Verfahrens verbundenen Vor¬ teile sind insbesondere darin zu sehen, daß sich auf verhältnis¬ mäßig einfache Weise gezielt bekannte Energiestrahlungsquellen zur lokalen Ausbildung von supraleitenden Bereichen oder Zonen innerhalb eines beispielsweise größeren Körpers (Vorproduktes) einsetzen lassen, um dort die erforderlichen Wärmebehandlungs¬ schritte durchzuführen, die zur Ausbildung der supraleitenden Hoch-T -Phasen im allgemeinen erforderlich sind. Bei dem Kör¬ per kann es sich beispielsweise um ein sogenanntes "Bulk"-Ma- terial mit ausgeprägt dreidimensionaler Gestalt handeln, wie es z.B. durch bekannte Sintertechniken zu erhalten ist. Das er¬ findungsgemäße Verfahren eignet sich aber ebensogut zur Her¬ stellung supraleitender Bereiche in dünnen oder dicken Schich¬ ten, die auf einem hierfür geeigneten Träger (Substrat) abge¬ schieden sind.
Eine vorteilha fte Ausgestaltung des er findungsgemäßen Ver¬ fahrens ist dadurch gekennze ichnet , daß das Vorprodukt aus einer elementaren metallischen Komponente un d aus einem Oxid- Metall-Gemisch der Oxide der übrigen metallischen Komponenten hergestellt wi rd und daß die Ausbildung der supraleitenden
Metalloxidphase durch Laser-Gaslegieren unter Sauerstoffzufuhr vorgenommen wird . Ein derartiges Laser-Gaslegieren ist prinzi¬ piell bekannt (vgl . z .B . EP-A-0 182 182 ) .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des er findungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet , daß ein Vorprodukt aus einem Mischoxid oder einer Mischung der Oxide der beteiligten metalli schen Komponenten hergestellt wird un d daß di e Ausbil¬ dung der suprale itenden Metalloxidphase durch Bestrahlung mit Laserlicht ausgebildet wird. Ein ähnliches Verfahren ist zum Herstellen von metallischen Verbundwerkstoffen bekannt (vgl. DE-OS 35 41 584 oder US-PS 40 15 100).
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ver¬ fahrens gehen aus den übrigen Unteransprücheπ hervor.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Verfahren zur Herstellung eines Leiterbereiches, beispielsweise einer Leiter- bahn, aus einem supraleitenden Material mit hoher Sprungtempe¬ ratur T noch weiter erläutert. Als Ausführungsbeispiel sei das Stoffsystem Mel-Me2-Cu-0 zugrundegelegt. Bei diesem als me- talloxidischen Werkstoff anzusehenden Material sind Mel aus der Gruppe der Seltenen Erdmetalle wie z.B. Y oder La und Me2 aus der Gruppe der Erdalkalimetalle wie z.B. Sr oder Ba zu wählen. Neben Y für Mel geeignete Materialien sind z.B. in "Japanese Journal of Applied Physics", Vol. 26, No. 5, Pt. 2, Mai 1987, Seiten 815 bis 817 beschrieben. Dabei sollen die entsprechenden metallischen Ausgangskomponenten jeweils mindestens ein (chemi- sches) Element aus den genannten Gruppen enthalten"oder' jeweils aus diesem mindestens einen Element bestehen. D.h., Mel und Me2 liegen vorzugsweise -in elementarer Form vor. Gegebenenfalls sind jedoch auch Legierungen oder Verbindungen mit diesen Me¬ tallen als Ausgangsmaterialien geeignet; d.h., mindestens eines der genannten Elemente kann partiell durch ein anderes Element substituiert sein (vgl.z.B. "Journal of the American Chemical Society", Vol. 109, No. 9, 1987, Seiten 2848 und 2849). Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht nur auf das vorstehend erwähnte Stoffsystem beschränkt; d.h., es ist ebensogut auch für andere oxidkeramische Hoch-T -Supraleiter- materialien geeignet, die diesem speziellen Stoffsystem nicht zuzurechnen sind.
Als ein entsprechendes konkretes Ausführungsbeispiel sei die Herstellung einer Leiterbahn aus einem Material der bekannten Zusammensetzung YQ 33Ba0 67CuO-5_ zugrundegelegt. Hierzu werden zunächst Pulver der Ausgangskomponenten Y2 U3- *-**-**-• unc- *--u --0 zumindest weitgehend entsprechender Zusammensetzung gemischt und einem Mahlprozeß unterzogen, wie er bei Verfahren des mechanischen Legierens allgemein bekannt ist (vgl. z.B. "Metallurgical Transactions" , Vol. 5, August 1974, Seiten 1929 bis 1934, oder "Scientific American", Vol. 234, 1976, Seiten 40 bis 48). Der Mahlprozeß wird dabei im allgemeinen unter Schutz- gas wie beispielsweise Argon oder Helium durchgeführt. Es wer¬ den so nach einer Mahlzeit von etwa 2 bis 20 Stunden Pulverpar¬ tikel eines Mischpulvers erhalten, die aus einer innigen Ver- menguπg von Y2°3' Ba0 unc- elementarem Cu bestehen. Die einzel¬ nen Pulverpartikel haben dabei einen Durchmesser von etwa 1 bis 200 μm.
Aus dem Mischpulver wird anschließend ein Vorprodukt oder Substrat durch einen Kompaktierungs- und Formgebungsschritt hergestellt. Hierzu können insbesondere bekannte Verfahren wie Strangpressen, Heißpressen, Heizen, Kaltpressen und Sintern dienen.
Auf dem so zu erhaltenden Vorprodukt wird schließlich das ge¬ wünschte supraleitende Mischoxid mit der Zusammensetzung YQ 3Ba0 syCuO.-. durch ein an sich bekanntes Laser-Gaslegie¬ ren unter Sauerstoffzufuhr lokal erzeugt. Ein entsprechendes Verfahren ist in der genannten EP-A-0 182 182 beschrieben. Hierbei wird dem Mischoxid des Vorproduktes Sauerstoff örtlich gezielt zugeführt, indem der Sauerstoff durch örtliches Auf- schmelzen des Vorproduktes mittels der Laserstrahlung in der jeweils gebildeten Schmelze gelöst und in das gewünschte supra¬ leitende Oxid überführt wird. Es lassen sich so Leiterbereiche einer Tiefe von etwa 0,5 μm bis 100 μm und einer Breite zwi¬ schen 1 μm und 1 mm in Abhängigkeit von der Art, Intensität und Brennfläche des jeweils verwendeten Laserstrahls erhalten. Gemäß einem weiteren konkreten Ausführungsbeispiel zur Her¬ stellung einer Leiterbahn mit dem supraleitenden Material der Zusammensetzung YQ 3Ban 67Cu03-v wir(:* zunächst wie bei den bekannten pulvermetallurgischen Verfahren zur Herstellung dieses supraleitenden Materials ein Vorprodukt oder Substrat aus dem Mischoxid oder aus einer Mischung der beteiligten Oxide der Ausgangskomponenten erzeugt. Entsprechende Verfahren gehen beispielsweise aus den genannten Veröffentlichungen "Z.Phys.B" oder "Phys.Rev.Lett." hervor. Das Vorprodukt weist dabei im allgemeinen noch keine supraleitende Phase auf. Durch eine sich daran anschließende Laserbestrahlung wird dann das Material des Vorproduktes lokal durch Aufschmelzen oder durch Kurzzeit- Tempern in den supraleitenden Zustand überführt. Entsprechende Laserbestrahlungsverfahren sind allgemein bekannt (vgl. z.B. "Journal of Applied Physics", Vol. 50, No. 9, Sept. 1979, Sei¬ ten 5902 bis 5905; US-PS 40 15 100; DE-0S 35 41 584). Die Laserbestrahlung zur Ausbildung der gewünschten supraleitenden Phase des Systems YQ 33Ba0 yCuO-. kann dabei gegebenenfalls unter Luft oder in einem Sauerstoffström durchgeführt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn man einen Sauerstoff-Plasma- Strahl einsetzt, um -das Vorprodukt in einem lokalen Bereich auf etwa 600βC bis 900βC aufzuheizen. Das Sauerstoff-Plasma liefert hierbei zum einen Sauerstoff und verhindert zum anderen eine starke Sauerstoff-Abgabe und Strukturzerstörung durch Dekompo- sition. Mit dem Vorheizen durch das Sauerstoff-Plasma werden ferner mechanische Spannungen in dem Vorprodukt vermieden. In¬ nerhalb des so vorgeheizten lokalen Bereichs wird dann ein kleiner Teilbereich mit einem Laserstrahl bestrahlt. Hierfür geeignete Laser haben insbesondere kurze Wellenlängen von unge¬ fähr 250 nm wie z.B. sogenannte Excimer-Laser. Mit einem sol¬ chen Laserstrahl wird das Material des Vorproduktes lokal kurz¬ zeitig aufgeschmolzen, wobei sich die gewünschte supraleitende Textur (Phase) ausbildet. Hierbei wird vorteilhaft nur eine ge- ringfugige Übertemperatur hervorgerufen. Diese Kombination von Sauerstoff-Plasma-Strahl und Laser hat außerdem den Vorteil, daß das Sauerstoff-Plasma und Laser in weiten Grenzen aufein¬ ander abgestimmt werden können.
Im Anschluß an die Bildung der gewünschten supraleitenden Phase können bei den geschilderten Verfahren die optimalen supralei¬ tenden Eigenschaften wie z.B. die maximale Sprungtemperatur T oder die kritische Stromdichte j gegebenenfalls noch durch eine weitere Wärmebehandlung eingestellt werden, die im allge¬ meinen ebenfalls in einer Sauerstoffatmosphäre durchzuführen ist.
Statt der für die genannten konkreten Ausführungsbeispiele be- schriebeneπ Laserstrahlung sind auch andere Energieübertra¬ gungsmethoden, mit denen ein Strahl hinreichender Energie¬ dichte auszubilden ist, möglich. So kann beispielsweise die notwendige Energiestrahlung auch durch einen Elektronen- oder Ionenstrahl, durch einen Lichtbogen oder durch ein HF-Plasma erzeugt werden. '
Gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde davon aus¬ gegangen, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem Vor¬ produkt mit ausgeprägt dreidimensionaler Gestalt supraleitende Bereiche oder Zonen der Hoch-T -Phase erzeugt werden. Das Ver¬ fahren eignet sich aber ebenso auch zur Ausbildung entsprechen¬ der Bereiche in dünnen oder d-icken Schichten mit Schichtdicken bis etwa 10 μm bzw. zwischen etwa 10 μm und 250 μm. Für diese Schichten sind dabei besondere Träger oder Substrate erforder- lieh, die beliebige Gestalt, beispielsweise Platten- oder Rohr¬ form, haben können. Das Vorprodukt solcher Schichten kann z.B. aus entsprechenden Pulvern in besonderen Bindern oder auch aus gesintertem Pulver bestehen. Daneben ist es aber auch möglich, das Vorprodukt als Film oder Schicht aus den beteiligten Kompo- nenten mit bekannten Verfahren direkt auf einem hierfür ge¬ eigneten Träger bzw. Substrat abzuscheiden. Der Film kann dabei z.B. amorph sein.
Wie bereits erwähnt, eignet sich das Verfahren nach der Erfin¬ dung ebenso auch für StoffSysteme, bei denen eine partielle Substitution zumindest einer der metallischen Komponenten Mel, Me2, Cu vorgenommen wird. Dabei sollte jedoch im allgemeinen der in Atom-% zu messende Anteil des Substitutionselementes wesentlich geringer sein als der der jeweiligen metallischen Komponente. Neben den aus der genannten Veröffentlichung "J.Am. Chem.Soc." bekannten Substitutionsmaterialien für Mel und Me2 kommen für Mel als weiteres partielles Substitutionselement AI (Aluminium) in Frage.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von diskreten Leiterbereichen aus einem oxidkeramischen supraleitenden Material mit einer supra- leitenden Metalloxidphase mit hoher Sprungtemperatur auf Basis eines metallische Komponenten und Sauerstoff enthaltenden StoffSystems, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zunächst ein Vorprodukt aus einem Sauerstoffhaltigen Ge¬ misch oder einem Mischoxid der beteiligten Komponenten des Stoffsystems im gewünschten Konzentrationsverh ltnis erzeugt wird und daß dann dieses Vorprodukt mit Hilfe einer Energie¬ strahlung örtlich gezielt in den auszubildenden Leiterberei¬ chen in die gewünschte supraleitende Metalloxidphase überführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t , daß das Vorprodukt als dünne Schicht aus den beteiligten Komponenten auf einem Träger abgeschieden wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u , c h g e- . k e n n z e i c h n e t , daß im Anschluß an die Energie¬ strahlungsbehandlung zur Ausbildung der gewünschten supralei¬ tenden Metalloxidphase eine Wärmebehandlung vorgenommen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Energiestrahlungsbe¬ handlung zur Ausbildung der gewünschten supraleitenden Metall¬ oxidphase in Luft oder in einer Sauerstoffatmosphäre vorge¬ nommen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Vorprodukt in einem örtlich begrenzten Bereich mittels eines Sauerstoff-Plasma- Strahls aufgeheizt und ein Teilbereich dieses so vorgeheizten Bereiches der Energiestrahlung ausgesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t , daß der örtlich begrenzte Bereich des Vorproduktes mittels des Sauerstoff-Plasmas auf eine Tempe¬ ratur zwischen 600°C und 900βC vorgeheizt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Energiestrahlung Laser- Licht vorgesehen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t , daß das Vorprodukt aus einer elementaren metallischen Komponente und aus einem Oxid-Metall-Gemisch der Oxide der übrigen metallischen Komponenten hergestellt wird und daß die Ausbildung der supraleitenden Metalloxidphase durch Laser-Gaslegieren unter Sauerstoffzufuhr vorgenommen wird.
9. Verfahrren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t , daß das Vorprodukt durch mechanisches Legieren von Pulvern und durch einen anschließenden Kompaktie- rungs- und Formgebungsschritt hergestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t , daß für den Kompaktierungs- und Form¬ gebungsschritt mindestens eines der Verfahren aus der Gruppe - Strangpressen, Heißpressen, Heizen, Kaltpressen und Sintern vorgesshaπ wird..
11.. Ve_r:fahrerr nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n- z e i c h n e t , daß ein Vorprodukt aus einem Mischoxid oder : einer Mischung der Oxide der beteiligten metallischen Kompo¬ nenten hergestellt wird und daß die Ausbildung der supraleiten¬ den Metalloxidphase durch Bestrahlung mit dem Laserlicht aus¬ gebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t , daß zur Ausbildung der supraleitenden Metalloxidphase das Material des Vorproduktes mittels der Laserbestrahlung lokal aufgeschmolzen und/oder kurzzeitig ge- tempert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Leiterbereich aus einem metalloxidischen Supraleitermaterial auf Basis des Stoffsystems Mel-Me2-Cu(Kupfer)-0(Sauerstoff) ausgebildet wird, wobei die metallischen Komponenten Mel ein Seltenes Erdmetall einschlie߬ lich Y (Yttrium) und Me2 ein Erdalkalimetall zumindest enthal¬ ten.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest eine der metallischen Komponenten durch ein weiteres Metall teil¬ weise substituiert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e e n ή- z e i c h n e t , daß die erste Metallkomponente Mel teil¬ weise durch das andere Metall aus der Gruppe der für diese Komponente vorgesehenen Metalle oder durch AI (Aluminium) partiell substituiert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 15, d a d u r c h , g e¬ k e n n z e i c h n e t , daß die zweite Komponente Me2 teilweise durch ein anderes Metall aus der Gruppe der für diese Komponente vorgesehenen Metalle substituiert wird.
PCT/EP1988/000323 1987-06-12 1988-04-15 Process for manufacturing conductive regions from an oxide-ceramic superconducting material having a high conductivity-change temperature WO1988010011A1 (en)

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