WO2005029512A1 - 超電導体およびその製造方法 - Google Patents

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layer
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superconducting
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Shuji Hahakura
Kazuya Ohmatsu
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Sumitomo Electric Industries, Ltd.
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    • H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines

Definitions

  • the present invention relates to a superconductor and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a superconductor having a superconducting layer having a large layer thickness and a large critical current (hereinafter referred to as Ic), and a method for manufacturing the same.
  • Ic critical current
  • the superconducting layer is to be formed thick by a single film formation, oxygen cannot be sufficiently taken into the superconducting layer during film formation, and the critical current density (hereinafter referred to as J c) decreases. As a result, I c cannot be increased. Also, if the superconducting layer is to be formed thickly by one film formation, the time for one film formation becomes long, and elements such as Ni contained in the underlayer diffuse into the superconducting layer, and the superconducting layer and the There were problems such as reaction.
  • the present invention is to provide a superconductor in which the decrease in Jc is small and the Ic is increased even when the thickness of the superconducting layer is increased, and a method for producing the same, in a multilayer film forming method. Aim.
  • a method of manufacturing a superconductor according to the present invention is a method of manufacturing a superconductor in which a superconducting layer is formed by forming a superconducting layer on an underlayer two or more times.
  • the film thickness is set to 0.3 ⁇ or less.
  • the layer thickness is 0.75 ⁇ !
  • a superconducting layer of ⁇ 3 / _im may be formed.
  • the supply area speed of the underlayer in each film formation may be 0.04 m 2 / h or more.
  • the superconductor according to the present invention has a layer thickness of 0.75 ⁇ !
  • 1 (a) to 1 (d) are diagrams illustrating a method for manufacturing one superconductor according to the present invention.
  • one method for manufacturing a superconductor according to the present invention is a method for manufacturing a superconductor 100 in which a superconducting layer 2 is formed by forming a superconducting layer 2 on an underlayer 1 two or more times.
  • the thickness of the superconducting film in the film formation is set to 0.3 / m or less.
  • the first deposition as shown in FIG. 1 (b) is performed on the underlayer 1 as shown in FIG. 1 (a).
  • the first deposition 21 is performed to form the superconducting layer 2 so that the film thickness 1 of the superconducting film in Step 1 is 0.3 ⁇ m or less.
  • the thickness T 2 of the superconducting film in the second film formation is adjusted to be 0.3 ⁇ or less.
  • the second film formation 22 is performed to increase the layer thickness ⁇ of the superconducting layer 2.
  • the layer thickness ⁇ of the superconducting layer 2 is TT ⁇ + Ts.
  • a third deposition 23 is performed on the superconducting layer 2 formed as described above so that the thickness T 3 of the superconducting film in the third deposition is 0.3 ⁇ or less.
  • the thickness ⁇ of the superconducting layer 2 is further increased.
  • the film thickness is sequentially increased to increase the thickness of the superconducting layer.
  • ⁇ is an integer of 2 or more.
  • the thickness of the superconductor film in each film formation is 0.3 ⁇ or less. If the film thickness exceeds 0.3 ⁇ , it becomes difficult to sufficiently incorporate oxygen into the superconducting layer during film formation, so that Jc of the superconducting layer decreases and even if the layer thickness of the superconducting layer is increased. It is difficult to increase Ic of the superconducting layer.
  • R EiB a 2 C u 3 0 7 _ 6 (RE shows a rare earth element, hereinafter the same) of oxide superconducting material such as Preferred are mentioned.
  • the method for forming the superconducting layer 2, that is, the method for forming the superconducting film is not particularly limited as long as it can be formed in an oxygen atmosphere.
  • Examples of the vapor phase method include laser vapor deposition, electron beam vapor deposition, and sputtering.
  • Examples of the liquid phase method include MOD (Metal Organic Deposition), TFA—MOD (Trif luoroacetic acid Metal Organic Deposition), and LPE (Liquid Phase). Epitaxy; liquid phase epitaxy).
  • the underlayer 1 means a layer on which a superconducting layer is formed, and may be a substrate or an intermediate layer formed on the substrate and the substrate.
  • the superconductor 100 is constituted by the substrate as the underlayer 1 and the superconducting layer 2
  • the superconductor 100 is constituted by the substrate and the intermediate layer as the underlayer 1 and the superconducting layer 2.
  • the adjacent underlayer 11 at least the underlayer adjacent to the superconducting layer in the underlayer 1 (hereinafter, referred to as the adjacent underlayer 11) needs to have biaxial orientation. Therefore, when the substrate is to be the adjacent underlayer 11, the substrate needs to have biaxial orientation.
  • having biaxial orientation includes not only perfect biaxial orientation but also one having a crystal axis shift angle of 25 ° or less in an adjacent underlayer.
  • the biaxial orientation biaxial refers to a crystal axis in a direction perpendicular to the adjacent underlayer surface and one crystal axis in a direction parallel to the underlayer surface, and the shift angle of the crystal axis in the adjacent underlayer is The deviation angle of one crystal axis in a direction parallel to the surface of the adjacent underlayer in a plane parallel to the surface of the underlayer, and is indicated by an average value of the deviation angles in the adjacent underlayer.
  • the substrate is not particularly limited, but may have a biaxial orientation, such as Ni, Cr, Mn, Co, Fe, Pd, Cu, Ag, Au, or two of these. Alloys composed of the above metals are preferably used. In addition, not only the above-mentioned metal or alloy alone but also the above-mentioned metal or alloy can be laminated with another metal or alloy.
  • the intermediate layer is not particularly limited, but may have one or more metal elements having a pyrochlore type, a fluorite type, a rock salt type or a perovskite type crystal structure that can take a biaxial orientation. Metal oxides are preferably used.
  • the rare earth element oxides such as C e 0 2, YS Z (yttria stabilized zirconate Nia), B ZO (B a Z R_ ⁇ 3), S TO (S r T I_ ⁇ 3), A 1 2 0 3, YA 10 3, Mg O, Ln- M- O compound (Ln is one or more lanthanoid de element, M is S r, 1 or more selected from among Z r and G a Element, ⁇ is oxygen) and the like.
  • Such an oxide plays a role in alleviating the difference between the oriented metal substrate and the superconducting layer from the viewpoint of the crystal constant and the crystal orientation, and preventing the outflow of metal atoms from the oriented metal substrate to the superconducting layer.
  • two or more intermediate layers can be formed as the intermediate layer.
  • the superconducting layer is formed directly on the biaxially oriented Ag substrate without providing the intermediate layer. You can also.
  • a superconducting layer having a thickness of 0.75 ⁇ 111 to 3 zm can be formed by forming the underlayer three or more times.
  • the thickness of the superconducting layer is less than 0.75 / m, Jc is large but the thickness is small, so that Ic does not increase, and when it exceeds 3.0 ⁇ m, Jc increases with the number of depositions. Since c is small, I c does not increase even if the layer thickness increases.
  • the thickness of the superconducting layer is 0.9 tn! It is preferably set to ⁇ 3.0 ⁇ m.
  • the supply area per hour of the underlayer (hereinafter, referred to as the underlayer supply area speed) in each film formation can be 0.04 m 2 / h or more. . If the supply area speed of the underlayer is less than 0.04 m 2 / h, when the substrate becomes an adjacent underlayer, the reaction between the substrate and the superconducting layer formed on the substrate increases, and the Ic and the Ic of the superconducting layer increase. Properties such as Jc may be reduced.
  • One superconductor according to the present invention has a superconducting layer having a layer thickness of 0.75 ⁇ to 3.0 ⁇ m by three or more depositions on the underlayer 1.
  • the superconductor 100 on which the layer 2 is formed wherein the thickness of the superconducting film in each film formation is not more than 0.
  • J c is large, but I c does not increase due to the small thickness, and exceeds 3. ⁇ ⁇ .
  • the thickness of the superconducting layer is 0.9 ⁇ ! ⁇ 3 O / zm.
  • a biaxially oriented Ni alloy substrate having a width of 1 Omm and a thickness of 0.1 mm and a biaxially oriented YSZ intermediate having a thickness of 0.1 mm are used as the underlayer 1 in FIG. 1 (a).
  • Gas pressure of 26.6 Pa (20 OmT orr) was obtained by laser evaporation using a Ni-based alloy tape (here, the biaxially oriented YSZ intermediate layer becomes the adjacent underlayer 11) on which the layer was formed. )
  • a biaxially oriented YS Z intermediate layer is an adjacent underlying layer 1 1 of the underlying layer 1, thickness 0. 25 [mu] m of Ho 1 B a 2 C u 3 0 7 - ⁇ films formed
  • the film was formed into a superconducting layer 2. Further, under the same film forming conditions as above, as shown in FIG. 1 (c) and thereafter, the layer thickness of the superconducting layer 2 was increased by performing the second and subsequent film formation.
  • Example 2 a superconductor having a 0.5 ⁇ superconducting layer formed twice and a superconductor having a 0.75 ⁇ superconducting layer formed three times (Example 1) Example 2), a superconductor having a superconducting layer with a thickness of 1.0 ⁇ formed by four depositions (Example 3), and a superconductor having a superconducting layer with a thickness of 1.25 ⁇ formed by five depositions (Example 4), a superconductor having a superconducting layer with a thickness of 1.5 m formed six times (Example 5), a superconductor having a superconducting layer with a thickness of 1.7 ⁇ formed by seven times (Example 6) ), A superconductor having a superconducting layer with a thickness of 2.0 ⁇ formed by eight depositions (Example 7), and a superconductor having a superconducting layer with a thickness of 2.5 ⁇ formed by ten depositions (
  • a superconductor having a superconducting layer having a large thickness by a single film formation under the same film forming conditions as in Example 1 except for using the same underlayer as in Example 1 and using the same film forming conditions as in Example 1 except for the supply area speed of the underlayer. was prepared.
  • the layer thickness of the superconducting layer can be increased by decreasing the supply area speed of the underlayer.
  • a superconductor having a 0.25 m superconducting layer (Comparative Example 1), a superconductor having a 0.5 Aim superconducting layer (Comparative Example 2), and a layer thickness of 0.75 Superconductor with superconducting layer of ⁇ (Comparative Example 3), superconductor with superconducting layer of 1.0 im thickness (Comparative Example 4), superconductor with superconducting layer of 1.25 ⁇ m thickness (Comparative Example) 5), a superconductor having a superconducting layer having a layer thickness of 1.5 / m (Comparative Example 6) and a superconductor having a superconducting layer having a layer thickness of 1.75 ⁇ m (Comparative Example 7) were produced. These Jc and Ic were measured, and the results are summarized in Table 1.
  • the superconducting layer is formed two or more times, and the film thickness of the superconducting film in each film formation is set to 0.25 ⁇ . Since the decrease in Jc is small, Ic can be increased by increasing the thickness of the superconducting layer.
  • a superconductor having a superconducting layer with a thickness of 1.5 ⁇ by six depositions In the five examples (Examples 5 to 9) from Example 5) to the superconductor having a superconducting layer with a thickness of ⁇ (Example 9) I c could be increased to about 30 cm 2 width.
  • the Jc of the superconducting layer was extremely reduced as the layer thickness of the superconducting layer was increased, and the layer thickness of the superconducting layer was 0.5 ⁇ to 1. ⁇ ⁇ In Examples 2 to 4), I c increased only to about 10 O AZ cm width. Even if the thickness of the superconducting layer was further increased, I c decreased.
  • the Ic of the superconductor having a 0.5 ⁇ m-thick superconducting layer formed by two depositions is 120 A / c ni
  • the Ic of the superconductor having a 0.75 Atm superconducting layer formed by three depositions has a width of 180 AZcm
  • the width of the superconductor having the 0.75 ⁇ m superconducting layer was 75 A / cm larger than the Ic105 AZ cm width. Therefore, by performing film formation three times or more and setting the superconducting film thickness in one film formation to 0.3 m or less and forming a superconducting layer having a layer thickness of 0.75 ⁇ m or more, I c is remarkably increased. Can be increased.
  • the film thickness of the superconducting film in each film formation is adjusted to 0.1 ⁇ by adjusting the supply area rate of the underlayer (Example 11).
  • 0.2 ⁇ (Example 12), 0.25 ⁇ m (Example 13), 0.3 ⁇ m (Example 14), 0.35 ⁇ m (Comparative example 8), 0.4 ⁇ m (Comparative Example 9) or 0.5 ⁇ (Comparative Example 10), and a superconductor was produced in the same manner as in Example 1 except that film formation was performed three times.
  • Thickness of one deposition (; Um) 0.1 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.5 Layer thickness (three depositions) (jUm) 0.3 0.6 0.75 0.9 1.05 1.2 1.5
  • the present invention performs the film formation two or more times, and forms the superconducting layer with a film thickness of 0.3 m or less in each film formation, thereby increasing the layer thickness of the superconducting layer.
  • the decrease in Jc is small, and the increase in Ic is possible, and it can be widely used to increase Ic of a superconductor.

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Abstract

下地層に２回以上の成膜により超電導層を形成する超電導体の製造方法であって、各回の成膜における超電導膜の膜厚を０．３μｍ以下とし、超電導層の層厚を大きくしてもＪｃの減少が小さく、Ｉｃが増大する超電導体およびその製造方法を提供する。

Description

明細書 超電導体およびその製造方法 技術分野
本発明は、 超電導体およびその製造方法に関し、 詳しくは、 層厚が大きい 超電導層を有し、 臨界電流 （以下、 I cという） が大きい超電導体およびそ の製造方法に関する。 背景技術
超電導線材などの超電導体において、 臨界電流を大きくするために、 超電 導層を厚くすることが検討されている。
しカゝし、 1回の成膜により超電導層を厚く形成しょうとすると、 成膜の際 に超電導層に酸素を十分取り込むことができなくなり、臨界電流密度（以下、 J c という） が小さくなることにより、 I cを大きくすることができない。 また、 1回の成膜により超電導層を厚く形成しょうとすると、 1回の成膜時 間が長くなり、 下地層に含まれる N iなどの元素が超電導層に拡散して、 超 電導層と反応してしまうなどの問題があった。
このため、 厚い超電導層を形成してかつ I cを大きくするために、 2回以 上の成膜を行ない、 各回の成膜における超電導膜の膜厚を小さく して超電導 層を形成する積層成膜法が検討されている （たとえば、 柿本一臣、 他 2名、 「P L D法を用いた積層成膜による高 I c Y系線材の作製， 第 6 7回 2 0 0 2年秋季低温工学 .超電導学会講演概要集， 2 0 0 2年， p 2 2 8を参照）。 柿本らによると、 各回の成膜における超電導膜の膜厚を 0 . 3 5 μ ΐηとし て、 4〜6回の積層成膜を行なっているが、 超電導層 （幅 1 0 mm) の層厚 を Ι μ ΐη以上としても、 I cは、 1 3 0 A程度に留まっている。 ここで、 超 電導層が形成される幅 1 O mmの下地テープの移動速度は、 4 mZ hであつ た。 したがって、 超電導体においてさらなる I cの増大が求められている 発明の開示
上記現状に鑑みて、 本発明は、 積層成膜法において、 超電導層の層厚を大 きくしても J cの減少が小さく、 I cが増大する超電導体およびその製造方 法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、 本発明にかかる超電導体の製造方法は、 下地層 に 2回以上の成膜により超電導層を形成する超電導体の製造方法であって、 各回の成膜における超電導膜の膜厚を 0 . 3 μ πι以下とすることを特徴とす る。 また、 本発明にかかる超電導体の製造方法において、 下地層に 3回以上 の成膜により層厚が 0 . 7 5 π！〜 3 /_i mの超電導層を形成してもよレ、。 さ らに、 本発明にかかる超電導体の製造方法において、 各回の成膜における下 地層の供給面積速度が 0 . 0 4 m2/ h以上としてもよい。
本発明にかかる超電導体は、 下地層に 3回以上の成膜により層厚が 0 . 7 5 μ η！〜 3 . 0 μ mの超電導層が形成されている超電導体であって、 各回の 成膜における超電導膜の膜厚が 0 . 3 μ πι以下である。 図面の簡単な説明
図 1 (a) ~ ( d )は、 本発明にかかる一の超電導体の製造方法を説明する図で ある。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態について説明する。 なお、 図面の寸法比率は、 説明のものと必ずしも一致していない。
本発明にかかる超電導体の一の製造方法は、 図 1を参照して、 下地層 1に 2回以上の成膜により超電導層 2を形成する超電導体 1 0 0の製造方法であ つて、 各回の成膜における超電導膜の膜厚を 0 . 3 / m以下とするものであ る。 たとえば、 3回の成膜を行なう場合には、 図 1を参照して、 図 1 (a) に 示すような下地層 1上に、 図 1 (b) に示すように、 1回目の成膜における 超電導膜の膜厚 1 が 0. 3 μ m以下となるようにして、 1回目の成膜 21を 行ない超電導層 2を形成する。
次に、 上記のようにして形成された超電導層 2上に、 図 1 (c) に示すよ うに、 2回目の成膜における超電導膜の膜厚 T2が 0. 3 μπι以下となるよう にして、 2回目の成膜 22を行ない超電導層 2の層厚 Τを増大させる。 この ときの超電導層 2の層厚 Τは、 T T^+Tsとなる。 次に、 上記のようにし て形成された超電導層 2上に、 3回目の成膜における超電導膜の膜厚 T3が 0. 3 μπι以下となるようにして、 3回目の成膜 23を行ない超電導層 2の層厚 Τをさらに増大させる。 このときの超電導層 2の層厚 Τは、 丁 =1 +1：2 + Τ3となる。
このようにして、 順次成膜を重ねて超電導層の層厚を増大させる。 一般的 に、 η回目の成膜を行なった後の超電導層の層厚 Τは、 1^ = 1^+1 + · · · +Τηとなる。 なお、 ηは、 2以上の整数である。
ここで、 2回目以降の成膜において、 1回目の成膜と同一の化学組成を有 する超電導膜を成膜する場合には、各回の成膜による超電導膜の区別はなく、 η回成膜後にも 1層の超電導層が形成される。
本発明にかかる超電導体の製造方法において、 各回の成膜における超電導 膜の膜厚は、 0. 3 μηι以下である。 かかる膜厚が 0. 3 μπιを超えると、 成膜の際に超電導層に十分酸素を取り込むことが困難となるため、 超電導層 の J cが小さくなり、 超電導層の層厚を大きく しても超電導層の I cを大き くすることが困難となる。
図 1において、 超電導層 2を構成する材料としては、 特に制限はなく、 R EiB a2C u307_6 (REは、 希土類元素を示す、 以下同じ） などの酸化物系 超電導材料が好ましく挙げられる。 超電導層 2の形成方法、 すなわち超電導 膜の成膜方法は、 酸素雰囲気で成膜できる方法であれば、 特に制限はなく、 気相法としては、 レーザ蒸着法、 電子ビーム蒸着法またはスパッタリング法 などが、 液相法としては、 M O D (Metal Organic Deposition；有機金属成 膜) 法、 T F A— MO D (Trif luoroacetic acid Metal Organic Depositio n；三フッ化酢酸有機金属成膜） 法または L P E (Liquid Phase Epitaxy；液 相エピタキシー） 法などが好ましく挙げられる。
図 1において、下地層 1とは、その上に超電導層が形成される層を意味し、 基板である場合と基板およびその上に形成された中間層である場合とがある。 前者の場合は、 下地層 1である基板と超電導層 2とにより超電導体 1 0 0が 構成され、 後者の場合は、 下地層 1である基板および中間層と超電導層 2と により超電導体 1 0 0が構成される。 また、 下地層 1のうち少なく とも超電 導層に隣接する下地層 （以下、 隣接下地層 1 1という） は、 2軸配向性を有 していることが必要である。 したがって、 基板が隣接下地層 1 1となる場合 には、 基板が 2軸配向性を有していることが必要である。 中間層が隣接下地 層 1 1となる場合は、 中間層が 2軸配向性を有していることが必要であり、 基板が 2軸配向性を有していなくてもよい。 ここで、 2軸配向性を有すると は、 完全な 2軸配向のみならず、 隣接下地層内における結晶軸のずれ角が 2 5 ° 以下のものが含まれる。 2軸配向の 2軸とは、 隣接下地層面に垂直な方 向の結晶軸と下地層面に平行な方向の一の結晶軸とをいい、 隣接下地層内に おける結晶軸のずれ角とは、 隣接下地層面に平行な方向にある一の結晶軸の 下地層面に平行な面内におけるずれ角であって、 隣接下地層内におけるずれ 角の平均値で示したものをいう。
基板としては、特に制限はないが、 2軸配向を取り得るものとして、 N i、 C r、 M n、 C o、 F e、 P d、 C u、 A g、 A uまたはこれらのうち 2以 上の金属からなる合金が好ましく用いられる。 また、 前記の金属または合金 の単体だけでなく、 前記の金属または合金を他の金属または合金と積層する こともできる。
また、 中間層としては、 特に制限はないが、 2軸配向を取り得るものとし て、 パイロクロア型、 螢石型、 岩塩型またはぺロブスカイ ト型の結晶構造を もつ、 1種以上の金属元素を有する金属酸化物が好ましく用いられる。 具体 的には、 C e 02などの希土類元素酸化物、 YS Z (イットリア安定化ジルコ 二ァ）、 B ZO (B a Z r〇3)、 S TO (S r T i〇3)、 A 1203、 YA 103、 Mg O、 Ln— M— O系化合物 （Lnは、 1種以上のランタノイ ド元素、 M は、 S r、 Z rおよび G aの中から選ばれる 1種以上の元素、 〇は、 酸素） などが挙げられる。 かかる酸化物は、 結晶定数、 結晶配向の観点から配向金 属基板および超電導層の差を緩和するとともに配向金属基板から超電導層へ の金属原子の流出を防止する役割を果たす。 また、 中間層として 2層以上の 中間層を形成することもできる。
なお、 金属原子の流出が少ない 2軸配向基板、 たとえば 2軸配向 A g基板 などにおいては、 上記中間層を設けずに、 2軸配向 A g基板の上に直接超電 導層を形成させることもできる。
本発明にかかる超電導体の製造方法において、 下地層に 3回以上の成膜に より層厚が 0. 75 ^ 111〜 3 zmの超電導層を形成することができる。 超電 導層の層厚が 0. 75 / m未満であると J cは、 大きいが層厚が小さいため I cが増大せず、 3. 0 μ mを超えると成膜回数の増加とともに J cが小さ くなるため層厚が大きくなつても I cが増大しない。 上記観点から、 超電導 層の層厚は、 0. 9 tn！〜 3. 0 ^ mとすることが好ましい。
本発明にかかる超電導体の製造方法において、 各回の成膜における下地層 の 1時間当たりの供給面積 （以下、 下地層の供給面積速度という） を 0. 0 4m2/h以上とすることができる。 下地層の供給面積速度が 0. 04m2/ h未満であると、 基板が隣接下地層となる場合に、 基板と基板上に形成され る超電導層との反応が大きくなり超電導層の I cおよび J cなどの特性が低 下することがある。
本発明にかかる一の超電導体は、 図 1における図 1 (d) を参照して、 下 地層 1に 3回以上の成膜により層厚が 0. 7 5 μηι〜3. 0 μ mの超電導層 2が形成されている超電導体 1 00であって、 各回の成膜における超電導膜 の膜厚が 0. 以下である。 超電導層の層厚が 0. 75 μπι未満である と J cは、 大きいが層厚が小さいため I cが増大せず、 3. Ο μπιを超える と成膜回数の増加とともに J cが小さくなるため層厚が大きくなつても I c が増大しない。 上記観点から、 超電導層の層厚が、 0. 9 μπ！〜 3. O /zm であることが好ましい。
本発明にかかる超電導体およびその製造方法について、 実施例に基づいて さらに具体的に説明する。
(実施例 1〜： L 0 )
図 1を参照して、 図 1 (a) の下地層 1として、 幅 1 Omm、 厚さ 0. 1 mmの 2軸配向 N i合金基板に、 厚さ 0. 1 mmの 2軸配向 Y S Z中間層が 形成された N i基合金テープ （ここでは、 2軸配向 YS Z中間層が隣接下地 層 1 1となる） を用いて、 レーザ蒸着法により、 ガス圧 26. 6 P a (20 OmT o r r) の 02ガス雰囲気中で、 H o！ B a 2C u 307_δターゲッ トに K r Fエキシマレーザをエネルギー密度 3 jZcm2で照射しながら、下地層 1 を供給面積速度 0. 05m2Zhで供給することにより、 図 1 (b) に示すよ うに、下地層 1の隣接下地層 1 1である 2軸配向 YS Z中間層上に、膜厚 0. 25 μmのHo1B a 2C u 307-δ膜を成膜して超電導層 2を形成した。 さらに、 上記と同様の成膜条件で、 図 1 (c) 以降に示すように、 2回目以降の成膜 を行なうことにより超電導層 2の層厚を増大させた。
このようにして、 2回成膜による層厚 0. 5 μπιの超電導層を有する超電 導体 （実施例 1)、 3回成膜による層厚 0. 75 μπιの超電導層を有する超電 導体 （実施例 2)、 4回成膜による層厚 1. 0 μπιの超電導層を有する超電導 体 （実施例 3)、 5回成膜による層厚 1. 25 μπιの超電導層を有する超電導 体 （実施例 4)、 6回成膜による層厚 1. 5 mの超電導層を有する超電導体 (実施例 5)、 7回成膜による層厚 1. 7 5 μπιの超電導層を有する超電導体 (実施例 6)、 8回成膜による層厚 2.0 μιηの超電導層を有する超電導体（実 施例 7)、 1 0回成膜による層厚 2. 5 μπιの超電導層を有する超電導体 （実 施例 8)、 1 2回成膜による層厚 3. 0 μπιの超電導層を有する超電導体 （実 施例 9)、 14回成膜による層厚 3. 5 μπιの超電導層を有する超電導体 （実 施例 1 0) の 1 0個の超電導体を作製した。 上記実施例 1〜 1 0について、 四端子法により I cを測定し、 J cを算出した。 こうして得られた J cおよ ぴ I cの結果を表 1にまとめる。
(比較例 1〜 7 )
実施例 1と同様の下地層を用いて、 下地層の供給面積速度以外は、 実施例 1と同様の成膜条件により、 1回の成膜により層厚の大きい超電導層を有す る超電導体を作製した。 ここで、 下地層の供給面積速度を小さくすることに より、 超電導層の層厚を大きくすることができる。 かかる方法により、 層厚 0. 25 mの超電導層を有する超電導体 （比較例 1)、 層厚 0. 5 Ai mの超 電導層を有する超電導体（比較例 2)、層厚 0. 7 5 μηιの超電導層を有する 超電導体 （比較例 3)、 層厚 1. 0 imの超電導層を有する超電導体 （比較例 4)、 層厚 1. 25 μ mの超電導層を有する超電導体 （比較例 5 )、 層厚 1. 5 / mの超電導層を有する超電導体（比較例 6)、層厚 1. 75 μ mの超電導 層を有する超電導体 （比較例 7) を作製した。 これらの J cおよび I cの測 定を行ない、 その結果を表 1にまとめた。
表 1
比較例 実施例 実施例 実施例 実施例 実施例 実施例 実施例 実施例 実施例 実施例
1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 層厚（/·ίηη) 0.25 0.5 0.75 1.0 1.25 1.5 1.75 2.0 2.5 3.0 3.5 成膜回数 1 2 3 4 5 6 7 8 1 0 1 2 1 4
Jc( A/cm2) 2.5 2.4 2.4 2.2 2.1 2.0 1.7 1.5 1.3 1.0 0.4 lG(A/cm幅） 62.5 120 180 220 262.5 300 297.5 300 325 300 140
比較例 比較例 比較例 比較例 比較例 比較例 比較例
1 2 3 4 5 6 7
層厚（ m) 0.25 0.5 0.75 1.0 1.25 1.5 1.75
成膜回数 1 1 1 1 1 1 1
Jc( A/cm2) 2.5 2.0 1.4 1.1 0.6 0.1 0
1 c (A/cm幅） 62.5 100 105 110 75 15 0
実施例においては、 2回以上の成膜を行ない、 各回の成膜における超電導 膜の膜厚を 0. 2 5 μ πιとしたことにより、 超電導層の層厚の増大に伴なう 超電導層の J cの減少が小さいため、 超電導層の層厚を大きくすることによ り I cを大きくすることができ、 6回成膜による層厚 1. 5 μ πιの超電導層 を有する超電導体 （実施例 5 ) から 1 2回成膜による層厚 3. Ο μ πιの超電 導層を有する超電導体 （実施例 9) までの 5つの実施例 （実施例 5〜 9) に おいて、 それらの I cを 3 0 Ο ΑΖ c m幅程度に高めることができた。
これに対して、 比較例においては、 超電導層の層厚の増大に伴ない超電導 層の J cが極度に減少し、 超電導層の層厚が 0. 5 μ πι〜1. Ο μ πι (比較 例 2〜4) において I cが 1 0 O AZ c m幅程度にしか大きくならず、 それ 以上に超電導層の層厚を増大させても I cは、 減少した。
同じ層厚間で実施例と比較例を比較すると、 2回成膜による層厚 0. 5 μ mの超電導層を有する超電導体 （実施例 1 ) の I cは、 1 2 0 A/ c ni幅で あり、 1回成膜による層厚 0. 5 μ ηιの超電導層を有する超電導体 （比較例 2) の I c 1 0 0 A/ c m幅に対して 2 0 ΑΖ c m幅だけ大きレ、。 これに対 して、 3回成膜による層厚 0. 7 5 At mの超電導層を有する超電導体 （実施 例 2) の I cは、 1 8 0 AZ c m幅であり、 1回成膜による層厚 0. 7 5 μ mの超電導層を有する超電導体 （比較例 3) の I c 1 0 5 AZ c m幅に対し て 7 5 A/ c m幅も大きくなつた。 したがって、 3回以上の成膜を行ない、 1回の成膜における超電導膜の膜厚を 0. 3 m以下として層厚 0. 7 5 μ m以上の超電導層を形成することにより I cを著しく増大させることができ る。
また、 1回の成膜により超電導層を形成する場合は、 比較例 7に示すよう に超電導層の層厚が 1. 7 5 μ mとなると J cおよび I cが喪失したのに対 し、 2回以上の成膜により超電導層を形成する場合は、 成膜回数の増加とと もに I cが増大し、 成膜回数が 6回で超電導層の層厚が 1. 5 μ πιの超電導 体 （実施例 5) の I cは、 3 0 O A/ c m幅に達し、 その後成膜回数を増加 して、成膜回数 1 2回で超電導層の層厚が 3. 0 μ πιの超電導体（実施例 9) に至るまで、 超電導体の I cは、 30 OA/ cm幅程度で維持された。 ただ し、 超電導層の層厚が 3. Ο μπιを超えると、 J cが急激に減少したため I cも減少、した。
(実施例 1 1 ~ 14、 比較例 8〜： 1 0 )
2回以上の成膜により超電導層を形成する際に、 下地層の供給面積速度を 調節することにより、 各回の成膜における超電導膜の膜厚を 0. Ι μπι (実 施例 1 1)、 0. 2 μ πι (実施例 1 2)、 0. 25 μ m (実施例 1 3)、 0. 3 μ m (実施例 14)、 0. 35 μ m (比較例 8 )、 0. 4 μ m (比較例 9 ) ま たは 0. 5 μπι (比較例 10) として、 3回の成膜を行なった以外は、 実施 例 1と同様にして超電導体を作製した。
表 2
実施例 実施例 実施例 実施例 比較例 比較例 比較例
1 1 1 2 1 3 1 4 8 9 1 0 下地層供給面積速度 (m2/h) 0.125 0.0625 0.0500 0.0417 0.0357 0.0313 0.0250
1回成膜の膜厚 （； Um) 0.1 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.5 層厚 （3回成膜） （jUm) 0.3 0.6 0.75 0.9 1.05 1.2 1.5
J c ( A/ cm2) 2.6 2.5 2.4 2.2 1.6 0.8 0.4
I c (A/c m幅) 78 150 180 198 168 96 60
表 2に示すように、 各回の成膜における超電導膜の膜厚が 0. (実 施例 14) から 3 5 μπι (比較例 8) になると、 J cが 2. 2MA/c m2から 1. 6MA/cm2に急激に減少するため、 超電導層の層厚が 0. 9 ！11から 1. 05 μ mに増大しても I cは、 1 98 A/ c m幅から 1 68 A /cm幅に減少した。
今回開示された実施の形態および実施例は、 すべての点で例示であつて制 限的なものではないと考えられるべきである。 本発明の範囲は、 上記した説 明でなくて特許請求の範囲によって示され、 特許請求の範囲と均等の意味お よび範固内のすべての変更が含まれることが意図される。 産業上の利用可能性
上記のように、 本発明は、 2回以上の成膜を行ない、 各回の成膜における 膜厚を 0. 3 m以下として超電導層を形成することにより、 超電導層の層 厚を増大させても J cの減少が小さく、 I cの増大を可能とするものであり、 超電導体の I cを高めるために、 広く利用することができる。

Claims

請求の範囲
1. 下地層に 2回以上の成膜により超電導層を形成する超電導体の製造方法 であって、 各回の成膜における超電導膜の膜厚を 0. 3 μιη以下とすること を特徴とする超電導体の製造方法。
2. 下地層に 3回以上の成膜により層厚が 0. 75 μπ！〜 3 zmの超電導層 を形成する請求項 1に記載の超電導体の製造方法。
3. 各回の成膜における下地層の供給面積速度が 0. 04m2/h以上である 請求項 1または請求項 2に記載の超電導体の製造方法。
4. 下地層に 3回以上の成膜により層厚が 0. 75 /zm〜3. 0 μ mの超電 導層が形成されている超電導体であって、 各回の成膜における超電導膜の膜 厚が 0. 3 μιη以下である超電導体。
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