WO2010000685A1 - Electrically conductive high-temperature superconductor layered structure and method for the production thereof - Google Patents

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WO2010000685A1
WO2010000685A1 PCT/EP2009/058090 EP2009058090W WO2010000685A1 WO 2010000685 A1 WO2010000685 A1 WO 2010000685A1 EP 2009058090 W EP2009058090 W EP 2009058090W WO 2010000685 A1 WO2010000685 A1 WO 2010000685A1
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temperature superconductor
superconductor layer
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PCT/EP2009/058090
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Inventor
Ruben HÜHNE
Konrad Güth
Rainer Kaltofen
Original Assignee
Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V.
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    • 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 superconductor layers
    • H10N60/0576Processes for depositing or forming superconductor layers characterised by the substrate
    • H10N60/0632Intermediate layers, e.g. for growth control

Definitions

  • the invention relates to the field of materials science and relates to an electrically conductive high-temperature superconductor layer structure, as it can be used for example as a high current-carrying conductor and a method for its preparation.
  • the conductor consists of a metallic carrier tape on which additionally one or more barrier layers and then the superconductor are applied. These are the so-called REBCO band conductors.
  • the desired biaxial texture can be known either directly in the metallic carrier tape by strong deformation and subsequent heat treatment can be realized (so-called RABiTS - rolling assisted biaxially textured substrates, Goyal et al., Appl. Phys., Lett. 69 (1996) 1795) or alternatively in one of the barrier layers induced by a special deposition method.
  • IBA ion beam-assisted deposition
  • an ion beam with a defined energy is directed onto the substrate surface at a defined angle to the substrate surface during layer growth.
  • various oxides are known to be known, such as Y-stabilized ZrO 2 (YSZ; iijima et al., Appl. Phys. Lett. 60 (1992) 769), MgO (Wang et al., Appl Lett. 71 (1997) 2955) or Gd 2 Zr 2 O 7 (Iijima et al., Physica C 378 (2002) 960).
  • a REBCO-based high current carrying cable must be protected from the destruction of the superconductor by overload (e.g., caused by current spikes, local heating, etc.).
  • the current must be dissipated via an electrical bridge to prevent destruction of the REBCO due to excessive heating during the sudden transition from the superconducting to the normal conducting state.
  • thick metallic layers e.g., Ag, Cu, etc.
  • Electrode conductive barrier layer architectures have in the past been realized for REBCO band conductors on the basis of the RABiTS approach (US 2003/0211948 A1, US 2005/0239658 A1).
  • noble metals Ir, Pt
  • conductive oxides La 0 7Sr 0 3MnO 3 , SrRuO 3 , LaNiO 3 , etc.
  • ITO indium tin oxide
  • the disadvantage of the prior art is that it has not yet been possible to produce a conductive layer structure on a metallic carrier tape by means of the IBAD method.
  • the object of the present invention is to specify an electrically conductive high-temperature superconductor layer structure in which, in the case of overload, the current can be dissipated via the layer structure and the metallic substrate and a simple and easily reproducible method for its production.
  • the electrically conductive high-temperature superconductor layer structure consists of an electrically conductive, metallic substrate, at least one electrically conductive seed layer having an amorphous and / or nanocrystalline structure thereon, on which at least one highly textured, electrically conductive layer applied by the IBAD method is present, on which in turn at least one highly textured, electrically conductive barrier layer and in turn at least one high temperature Superconductor layer are present.
  • the electrically conductive, metallic substrate consists of Ni, Ni-base alloys, stainless steel, Cu or copper alloys.
  • the electrically conductive seed layer consists of an alloy containing at least Ta and / or Nb and / or Ni and / or Co and / or Fe, wherein advantageously still the electrically conductive seed layer of Tai x Ni ⁇ , Tai -x C ⁇ , Tai -x Fe x , Nbi -x Ni x , Nbi -x Co x or Nbi -x Fe x , where x is in the range of 0.1 to 0.9.
  • the highly textured, electrically conductive layer applied by means of the IBAD method consists of nitrides having a NaCl structure.
  • the layer consists of TiN, NbN, ZrN, HfN, CrN, VN or mixtures thereof.
  • the highly textured, electrically conductive barrier layer consists of Au, Ag, Pt, Ir, Rh, Mo, Nb, Pd or alloys thereof.
  • the high-temperature superconductor layer consists of YBa 2 Cu 3 O 7- X.
  • the high-temperature superconductor layer consists of REBa 2 Cu 3 O 7- X, where RE is Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Yb or mixtures thereof.
  • an electrically conductive oxide cover layer is present, and it is even more advantageous is when the electrically conductive oxide cover layer consists of Nb- and / or La- and / or Au-doped SrTiO 3 , SrRuO 3 , LaNiO 3 , (La 1 Sr) MnO 3 or mixtures thereof.
  • At least one seed layer made of an electrically conductive material with an amorphous and / or nanocrystalline structure is applied to an electrically conductive, metallic substrate, and at least one high-output element is electrically applied thereto by means of the IBAD method conductive layer is applied to the following at least one highly textured, electrically conductive barrier layer and then at least one high-temperature superconductor layer is applied.
  • a seed layer made of an electrically conductive material having an amorphous and / or nanocrystalline structure by means of sputtering, evaporation, electrodeposition or laser ablation is applied to an electrically conductive, metallic substrate.
  • the highly textured electrically conductive layer is deposited by ion bombardment using the IBAD method at an angle of 35 ° to 55 ° to the substrate normal and an ion energy of greater than 400 eV.
  • the highly textured, electrically conductive barrier layer by the IBAD process or by sputtering, evaporation, chemical solution deposition, organometallic chemical
  • the highly textured high temperature superconductor layer is deposited by evaporation, chemical solution deposition, organometallic chemical vapor deposition, or laser ablation.
  • the method according to the invention it becomes possible for the first time to realize a continuous electrically conductive high-temperature superconductor layer construction on the basis of the IBAD method, in which the highly textured structure of the layers is also continuously penetrated by the highly textured, electrically conductive layer which is produced by means of the IBAD method. Method has been applied (IBAD layer) is realized to at least the superconducting layer.
  • IBAD layer The entire inventive electrically conductive high-temperature superconductor layer structure is shown schematically in FIG. The task of the individual layers is explained in more detail below.
  • an amorphous and / or nanocrystalline seed layer (2) is necessary according to the invention, the structure of which is stable up to temperatures of 500 ° C. is.
  • the amorphous and / or nanocrystalline seed layer (2) can be applied to the electrically conductive, metallic substrate by a wide variety of deposition methods, such as sputtering, evaporation, electrodeposition or laser ablation.
  • the amorphous and / or nanocrystalline seed layer must also be electrically conductive.
  • the thickness of the highly textured conductive layer produced by the IBAD process can be further increased by the epitaxial growth.
  • a high-temperature superconductor layer (6) to the highly textured conductive IBAD layer is the presence at least one harnesstextuherten, electrically conductive barrier layer (4) necessary.
  • Such barrier layers may for example consist of Au, Ag, Ir, Pt, Rh, Mo, Nb or Pd or their alloys. Since the high-temperature superconductor layer (6) is produced at temperatures above 650 ° C. under high oxygen pressure, a conductive, oxidic cover layer (5) on the high-temperature superconductor layer proves to be helpful for oxidation of the underlying metallic layer Prevent layers.
  • the high-temperature superconductor layer (6) is applied to the completely electrically conductive layer structure by a deposition method such as evaporation, chemical solution deposition, organometallic chemical vapor deposition or laser ablation.
  • Hastelloy 2 shows the RHEED images during the growth of an electrically conductive barrier layer architecture on electropolished Hastelloy: (a) amorphous Tao 7sNi O 25 seed layer; (b) highly textured IBAD-TiN; (c) epitaxial TiN; (d) Au; (e) Ir
  • FIG. 3 biaxially textured YBCO layer on IBAD-TiN with electrically conductive barrier layers
  • the biaxially textured TiN (IBAD) layer is annealed by reactive laser deposition from a Ti target in a nitrogen atmosphere with simultaneous ion bombardment (IBAD) with argon and nitrogen ions at 800 eV energy 45 ° to the substrate normal.
  • IBAD simultaneous ion bombardment
  • the ion bombardment is turned off and the further growth of the TiN layer by means of continuous reactive laser deposition at a temperature of 700 0 C to a thickness of 40 nm.
  • a 10 nm thick gold layer and a 20 nm thick iridium layer by means of pulsed laser deposition at a temperature of 600 0 C epitaxially applied to the TiN layer.
  • surface growth was observed with high energy electron diffraction (RHEED).
  • RHEED high energy electron diffraction
  • FIG. 2 a 120 nm thick Nb-doped SrTiO 3 cover layer with pulsed laser deposition is deposited at a temperature of 550 ° C.
  • the YBCO layer had an inplane half-width of 7.2 ° (FIG. 3) and exhibited a superconducting transition temperature of 88 K. Good electrical conductivity was determined for all layers.
  • An electro-polished nonmagnetic stainless steel with an amorphous seed layer of TaosCoo s is used to produce a biaxially textured, electrically conductive TiN layer by the IBAD process.
  • the ion beam is turned off and the further growth of the TiN layer by means of continuous reactive laser deposition at a temperature of 700 0 C to a thickness of 40 nm.
  • a 10 nm thick gold layer and a 20 nm thick iridium layer is epitaxially deposited on the TiN layer by pulsed laser deposition.
  • a 200 nm thick SrRuOs cover layer with pulsed laser deposition is deposited at a temperature of 550 ° C.
  • a 300 nm thick high temperature superconductor layer (GdBa2Cu3 ⁇ 7-x) by pulsed laser deposition at a temperature of 800 0 C and an oxygen pressure of 300 Pa is established. All layers have a good electrical conductivity after deposition.

Abstract

The invention relates to the field of material sciences and to an electrically conductive high-temperature superconductor layered structure, used for example as a high-current bearing conductor. The aim of the invention is to provide an electrically conductive high-temperature superconductor layered structure, which in the event of an overload can be used to conduct current via the layered structure and the substrate. The aim is achieved by an electrically conductive high-temperature superconductor layered structure consisting of a substrate (1), at least one nucleic layer (2) situated on said substrate, a layer (3) which is applied to the nucleic layer by means of an IBAD process, a barrier layer (4) being in turn located on said layer and at least one high-temperature superconductor layer (5) being situated on said barrier layer. The aim is further achieved by a method for producing an electrically conductive high-temperature superconductor layered structure, according to which at least one nucleic layer is applied to the substrate, at least one layer is applied to said layer by means of an IBAD process, at least one barrier layer is applied thereto and at least one high-temperature superconductor layer is then applied to said barrier layer.

Description

Elektrisch leitfähiger Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbau und Verfahren zu seiner Herstellung Electrically conductive high-temperature superconductor layer structure and method for its production
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Werkstoffwissenschaften und betrifft einen elektrisch leitfähigen Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbau, wie sie beispielsweise als hochstromtragender Leiter zur Anwendung kommen kann und ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to the field of materials science and relates to an electrically conductive high-temperature superconductor layer structure, as it can be used for example as a high current-carrying conductor and a method for its preparation.
Für die Herstellung hochstromtragender Leiter auf der Basis der Hochtemperatursupraleiter REBa2Cu3θ7-x (= REBCO), wobei RE sowohl Y als auch ein Element der Gruppe der seltenen Erden sein kann, werden Schichten mit einer biaxialen Textur auf langen Längen benötigt. Dies kann durch ein epitaktisches Wachstum des REBCO auf texturierten Unterlagen realisiert werden. Im Allgemeinen besteht dabei der Leiter aus einem metallischen Trägerband, auf dem zusätzlich eine oder mehrere Barriereschichten und anschließend der Supraleiter aufgebracht werden. Dies sind die so genannten REBCO-Bandleiter. Die gewünschte biaxiale Textur kann bekanntermaßen entweder direkt im metallischen Trägerband durch starke Verformung und anschließende Wärmebehandlung realisiert werden (sogenannte RABiTS - rolling assisted biaxial textured Substrates; Goyal et al. Appl. Phys. Lett. 69 (1996) 1795) oder sie wird alternativ in einer der Barriereschichten durch ein spezielles Depositionsverfahren induziert.For the fabrication of high-current superconducting conductors based on the high-temperature superconductors REBa 2 Cu 3 θ 7-x (= REBCO), where RE can be both Y and a rare earth element, then layers with a biaxial texture over long lengths are required. This can be realized by an epitaxial growth of the REBCO on textured documents. In general, the conductor consists of a metallic carrier tape on which additionally one or more barrier layers and then the superconductor are applied. These are the so-called REBCO band conductors. The desired biaxial texture can be known either directly in the metallic carrier tape by strong deformation and subsequent heat treatment can be realized (so-called RABiTS - rolling assisted biaxially textured substrates, Goyal et al., Appl. Phys., Lett. 69 (1996) 1795) or alternatively in one of the barrier layers induced by a special deposition method.
Eine Möglichkeit zur Herstellung hochtexturierter Barriereschichten auf beliebigen Unterlagen ist dabei die ionenstrahlunterstützte Deposition (ion-beam assisted deposition - IBAD; lijima et al., Appl. Phys. Lett. 60 (1992) 769) US 6,190,752 B1 ; US 2006/0142164 A1 ). Bei diesem Verfahren wird während des Schichtwachstums ein lonenstrahl mit einer definierten Energie unter einem definierten Winkel zur Substratoberfläche auf diese gerichtet. Als Materialien für diesen IBAD-Prozess werden bekanntermaßen verschiedene Oxide, wie zum Beispiel Y-stabilisiertes ZrO2 (YSZ; lijima et al., Appl. Phys. Lett. 60 (1992) 769), MgO (Wang et al., Appl. Phys. Lett. 71 (1997) 2955) oder Gd2Zr2O7 (lijima et al., Physica C 378 (2002) 960) eingesetzt.One possibility for producing highly textured barrier layers on any desired substrates is ion beam-assisted deposition (IBA (Iijima et al., Appl. Phys. Lett. 60 (1992) 769) US Pat. No. 6,190,752 B1; US 2006/0142164 A1). In this method, an ion beam with a defined energy is directed onto the substrate surface at a defined angle to the substrate surface during layer growth. As materials for this IBAD process, various oxides are known to be known, such as Y-stabilized ZrO 2 (YSZ; iijima et al., Appl. Phys. Lett. 60 (1992) 769), MgO (Wang et al., Appl Lett. 71 (1997) 2955) or Gd 2 Zr 2 O 7 (Iijima et al., Physica C 378 (2002) 960).
Es sind jedoch weitere Barriereschichten notwendig, um epitaktische REBCO- Schichten mit hoher Stromtragfähigkeit zu erreichen.However, additional barrier layers are needed to achieve epitaxial REBCO layers with high current carrying capacity.
Weiterhin muss im Anwendungsfall ein hochstromtragendes Kabel auf der Basis von REBCO vor der Zerstörung des Supraleiters durch Überlast (z.B. verursacht durch Stromspitzen, lokale Erwärmung etc.) geschützt werden. In diesem Fall muss der Strom über eine elektrische Brücke abgeleitet werden, um eine Zerstörung des REBCO durch zu starke Erwärmung beim plötzlichen Übergang vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand zu verhindern. Um solch eine elektrische Brücke zu realisieren, werden derzeit dicke metallische Schichten (z.B. Ag, Cu usw.) auf dem Supraleiter aufgebracht, die in der Lage sind, im Überlastfall den entsprechenden Strom zu tragen.Furthermore, in the case of application, a REBCO-based high current carrying cable must be protected from the destruction of the superconductor by overload (e.g., caused by current spikes, local heating, etc.). In this case, the current must be dissipated via an electrical bridge to prevent destruction of the REBCO due to excessive heating during the sudden transition from the superconducting to the normal conducting state. In order to realize such an electrical bridge, thick metallic layers (e.g., Ag, Cu, etc.) are currently deposited on the superconductor capable of carrying the corresponding current in case of overload.
Ein alternativer Ansatz dazu ist die Verwendung des metallischen Trägerbandes für diesen Zweck. In diesem Fall sind allerdings elektrisch leitfähige Barriereschichten notwendig, um einen elektrischen Kontakt zwischen dem Trägerband und der supraleitenden Schicht zu realisieren. Die standardmäßig verwendeten Pufferschichten wie Y2O3, YSZ, CeO2, MgO, La2Zr2O7 usw. sind dafür nicht geeignet.An alternative approach to this is the use of the metallic carrier tape for this purpose. In this case, however, electrically conductive barrier layers are necessary to make electrical contact between the carrier tape and the to realize superconducting layer. The buffer layers used as standard as Y2O3, YSZ, CeO 2, MgO, La 2 Zr 2 O 7, etc. are not suitable.
Elektrisch leitfähige Barriereschichtarchitekturen wurden in der Vergangenheit für REBCO-Bandleiter auf der Basis des RABiTS-Ansatzes realisiert (US 2003/0211948 A1 , US 2005/0239658 A1 ). Dazu wurden unter anderem Edelmetalle (Ir, Pt) als auch leitfähige Oxide (La07Sr03MnO3, SrRuO3, LaNiO3 usw.) verwendet (Aytug et al., Appl. Phys. Lett. 76 (2000) 760; Aytug et al., Appl. Phys. Lett. 85 (2004) 2887).Electrically conductive barrier layer architectures have in the past been realized for REBCO band conductors on the basis of the RABiTS approach (US 2003/0211948 A1, US 2005/0239658 A1). Among others, noble metals (Ir, Pt) and conductive oxides (La 0 7Sr 0 3MnO 3 , SrRuO 3 , LaNiO 3 , etc.) were used (Aytug et al., Appl. Phys. Lett., 76 (2000) 760; Aytug et al., Appl. Phys. Lett. 85 (2004) 2887).
Unter Verwendung des IBAD-Verfahrens wurde bisher versucht, eine elektrisch leitfähige Barriereschichtarchitektur durch die Textuherung von Indiumzinnoxid (ITO) zu erhalten (Thiele et al. J. Mater. Res. 18 (2003) 442).Using the IBAD method, it has heretofore been attempted to obtain an electrically conductive barrier layer architecture by the texture of indium tin oxide (ITO) (Thiele et al., J. Mater. Res. 18 (2003) 442).
Als alternatives Material für eine Texturierung mit Hilfe des IBAD-Prozesses ist das elektrisch leitfähige TiN bekannt (Huhne et al., Appl. Phys. Lett. 85 (2004) 2744).As an alternative material for texturing using the IBAD process, the electrically conductive TiN is known (Huhne et al., Appl. Phys. Lett. 85 (2004) 2744).
Unter anderem sind Tai-xNix, Tai-xFex oder Tai-xCox als temperaturstabile, amorphe und elektrisch leitfähige Barriereschichten in der Mikroelektronik bekannt (Fang et al., J. Electr. Mater. 36 (2007) 614; Fang et al., J. Electr. Mater. 35 (2006) 15).Among others, Tai -x Ni x, -x Tai Fe x Co x or -x Tai known as temperature-stable, amorphous and electrically conductive barrier layers in microelectronics (Fang et al, J. Electr Mater 36 (2007) 614...; Fang et al., J. Electr. Mater. 35 (2006) 15).
Der Nachteil des Standes der Technik besteht darin, dass es bisher noch nicht gelungen ist, einen leitfähigen Schichtaufbau auf ein metallisches Trägerband mittels des IBAD-Verfahrens herzustellen.The disadvantage of the prior art is that it has not yet been possible to produce a conductive layer structure on a metallic carrier tape by means of the IBAD method.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe eines elektrisch leitfähigen Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbaus, bei dem im Falle von Überlast der Strom über den Schichtaufbau und das metallische Substrat abgeleitet werden kann und ein einfaches und gut reproduzierbares Verfahren zu seiner Herstellung.The object of the present invention is to specify an electrically conductive high-temperature superconductor layer structure in which, in the case of overload, the current can be dissipated via the layer structure and the metallic substrate and a simple and easily reproducible method for its production.
Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by the invention specified in the claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Der erfindungsgemäße elektrisch leitfähige Hochtemperatur-Supraleiter- Schichtaufbau besteht aus einem elektrisch leitfähigen, metallischen Substrat, mindestens einer darauf befindlichen elektrisch leitfähigen Keimschicht mit einer amorphen und/oder nanokristallinen Struktur, auf der mindestens eine mittels des IBAD-Verfahrens aufgebrachte hochtexturierte, elektrisch leitfähige Schicht vorhanden ist, auf der wiederum mindestens eine hochtexturierte, elektrisch leitfähige Barriereschicht und darauf wiederum mindestens eine Hochtemperatur-Supraleiter- Schicht vorhanden sind.The electrically conductive high-temperature superconductor layer structure according to the invention consists of an electrically conductive, metallic substrate, at least one electrically conductive seed layer having an amorphous and / or nanocrystalline structure thereon, on which at least one highly textured, electrically conductive layer applied by the IBAD method is present, on which in turn at least one highly textured, electrically conductive barrier layer and in turn at least one high temperature Superconductor layer are present.
Vorteilhafterweise besteht das elektrisch leitfähige, metallische Substrat aus Ni, Ni- Basislegierungen, Edelstahl, Cu oder Kupferlegierungen.Advantageously, the electrically conductive, metallic substrate consists of Ni, Ni-base alloys, stainless steel, Cu or copper alloys.
Ebenfalls vorteilhafterweise besteht die elektrisch leitfähige Keimschicht aus einer Legierung, die mindestens Ta und/oder Nb und/oder Ni und/oder Co und/oder Fe enthält, wobei noch vorteilhafterweise die elektrisch leitfähige Keimschicht aus Tai- xNiχ, Tai-xCθχ, Tai-xFex, Nbi-xNix, Nbi-xCox oder Nbi-xFex besteht, wobei x im Bereich von 0.1 bis 0.9 liegt.Also advantageously, the electrically conductive seed layer consists of an alloy containing at least Ta and / or Nb and / or Ni and / or Co and / or Fe, wherein advantageously still the electrically conductive seed layer of Tai x Niχ, Tai -x Cθχ, Tai -x Fe x , Nbi -x Ni x , Nbi -x Co x or Nbi -x Fe x , where x is in the range of 0.1 to 0.9.
Weiterhin vorteilhafterweise besteht die mittels des IBAD-Verfahrens aufgebrachte hochtexturierte, elektrisch leitfähige Schicht aus Nitriden mit einer NaCI-Struktur.Further advantageously, the highly textured, electrically conductive layer applied by means of the IBAD method consists of nitrides having a NaCl structure.
Es ist auch vorteilhaft, wenn die Schicht aus TiN, NbN, ZrN, HfN, CrN, VN oder Mischungen davon besteht.It is also advantageous if the layer consists of TiN, NbN, ZrN, HfN, CrN, VN or mixtures thereof.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die hochtexturierte, elektrisch leitfähige Barriereschicht aus Au, Ag, Pt, Ir, Rh, Mo, Nb, Pd oder Legierungen davon besteht.It is also advantageous if the highly textured, electrically conductive barrier layer consists of Au, Ag, Pt, Ir, Rh, Mo, Nb, Pd or alloys thereof.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die Hochtemperatur-Supraleiter-Schicht aus YBa2Cu3O7-X besteht.It is also advantageous if the high-temperature superconductor layer consists of YBa 2 Cu 3 O 7- X.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Hochtemperatur-Supraleiter-Schicht aus REBa2Cu3O7-X besteht, wobei RE aus Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Yb oder Mischungen davon sind.It is also advantageous if the high-temperature superconductor layer consists of REBa 2 Cu 3 O 7- X, where RE is Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Yb or mixtures thereof.
Und auch vorteilhaft ist es, wenn unter der Hochtemperatur-Supraleiter-Schicht eine elektrisch leitfähige oxidische Deckschicht vorhanden ist, wobei es noch vorteilhafter ist, wenn die elektrisch leitfähige oxidische Deckschicht aus Nb- und/oder La- und/oder Au-dotiertem SrTiO3, SrRuO3, LaNiO3, (La1Sr)MnO3 oder Mischungen davon besteht.And it is also advantageous if under the high-temperature superconductor layer, an electrically conductive oxide cover layer is present, and it is even more advantageous is when the electrically conductive oxide cover layer consists of Nb- and / or La- and / or Au-doped SrTiO 3 , SrRuO 3 , LaNiO 3 , (La 1 Sr) MnO 3 or mixtures thereof.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbaus wird auf ein elektrisch leitfähiges, metallisches Substrat mindestens eine Keimschicht aus einem elektrisch leitfähigen Material mit einer amorphen und/oder nanokristallinen Struktur aufgebracht und darauf mittels des IBAD-Verfahrens mindestens eine hochtextuherte elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht, auf die nachfolgend mindestens eine hochtexturierte, elektrisch leitfähige Barriereschicht und nachfolgend mindestens ein Hochtemperatur-Supraleiter-Schicht aufgebracht wird.In the method according to the invention for producing an electrically conductive, high-temperature superconductor layer structure, at least one seed layer made of an electrically conductive material with an amorphous and / or nanocrystalline structure is applied to an electrically conductive, metallic substrate, and at least one high-output element is electrically applied thereto by means of the IBAD method conductive layer is applied to the following at least one highly textured, electrically conductive barrier layer and then at least one high-temperature superconductor layer is applied.
Vorteilhafterweise wird auf ein elektrisch leitfähiges, metallisches Substrat eine Keimschicht aus einem elektrisch leitfähigen Material mit einer amorphen und/oder nanokristallinen Struktur mittels Sputtern, Verdampfen, Elektrodeposition oder Laserablation aufgebracht.Advantageously, a seed layer made of an electrically conductive material having an amorphous and / or nanocrystalline structure by means of sputtering, evaporation, electrodeposition or laser ablation is applied to an electrically conductive, metallic substrate.
Ebenfalls vorteilhafterweise wird die hochtexturierte elektrisch leitfähige Schicht mittels des IBAD-Verfahrens bei lonenbeschuss unter einem Winkel von 35° bis 55° zur Substratnormalen und einer lonenenergie von mehr als 400 eV aufgebracht.Also advantageously, the highly textured electrically conductive layer is deposited by ion bombardment using the IBAD method at an angle of 35 ° to 55 ° to the substrate normal and an ion energy of greater than 400 eV.
Weiterhin vorteilhafterweise wird die hochtexturierte, elektrisch leitfähige Barriereschicht durch das IBAD-Verfahren oder mittels Sputtern, Verdampfen, chemischen Lösungsabscheidung, metallorganischen chemischenFurther advantageously, the highly textured, electrically conductive barrier layer by the IBAD process or by sputtering, evaporation, chemical solution deposition, organometallic chemical
Gasphasenabscheidung oder Laserablation aufgebracht.Applied vapor deposition or laser ablation.
Und auch vorteilhafterweise wird die hochtexturierte Hochtemperatur-Supraleiter- Schicht durch das Verdampfen, die chemischen Lösungsabscheidung, die metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung oder die Laserablation aufgebracht. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es erstmals möglich, einen durchgehend elektrisch leitfähigen Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbau auf der Basis des IBAD-Verfahrens zu realisieren, bei dem der hochtexturierte Aufbau der Schichten ebenfalls durchgehend von der hochtexturierten, elektrisch leitfähigen Schicht, die mittels des IBAD-Verfahrens aufgebracht worden ist (IBAD-Schicht) bis mindestens zur supraleitenden Schicht realisiert ist. Der gesamte erfindungsgemäße, elektrisch leitfähige Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbau ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Die Aufgabe der einzelnen Schichten wird im Folgenden näher erläutert.And also advantageously, the highly textured high temperature superconductor layer is deposited by evaporation, chemical solution deposition, organometallic chemical vapor deposition, or laser ablation. With the method according to the invention, it becomes possible for the first time to realize a continuous electrically conductive high-temperature superconductor layer construction on the basis of the IBAD method, in which the highly textured structure of the layers is also continuously penetrated by the highly textured, electrically conductive layer which is produced by means of the IBAD method. Method has been applied (IBAD layer) is realized to at least the superconducting layer. The entire inventive electrically conductive high-temperature superconductor layer structure is shown schematically in FIG. The task of the individual layers is explained in more detail below.
Bisher war es nicht möglich, eine hochtexturierte leitfähige Schicht auf ein elektrisch leitfähiges, metallisches Substrat (1 ) mittels des IBAD-Verfahrens aufzubringen, ohne dabei nicht-elektrisch-leitfähige Zwischenschichten zu verwenden. Um den erwünschten hochtexturierten Aufbau oder die biaxiale Textur während des IBAD- Verfahrens in Materialien mit einer NaCI-Struktur zu realisieren, ist erfindungsgemäß eine amorphe und/oder nanokristalline Keimschicht (2) notwendig, die in ihrer Struktur bis zu Temperaturen von 500 0C stabil ist. Die amorphe und/oder nanokristalline Keimschicht (2) kann dabei mit den verschiedensten Depositionsverfahren, wie dem Sputtern, dem Verdampfen, der Elektrodeposition oder der Laserablation, auf dem elektrisch leitfähigen, metallischen Substrat aufgebracht werden. Um einen elektrischen Kontakt zwischen dem elektrisch leitfähigen, metallischen Substrat (1 ) und der hochtexturierten, elektrisch leitfähigen IBAD-Schicht (3) zu realisieren, muss die amorphe und/oder nanokristalline Keimschicht ebenfalls elektrisch leitfähig sein.Until now, it has not been possible to apply a highly textured conductive layer to an electrically conductive metallic substrate (1) by means of the IBAD method without using non-electrically conductive intermediate layers. In order to realize the desired highly textured structure or the biaxial texture during the IBAD process in materials having a NaCl structure, an amorphous and / or nanocrystalline seed layer (2) is necessary according to the invention, the structure of which is stable up to temperatures of 500 ° C. is. The amorphous and / or nanocrystalline seed layer (2) can be applied to the electrically conductive, metallic substrate by a wide variety of deposition methods, such as sputtering, evaporation, electrodeposition or laser ablation. In order to realize an electrical contact between the electrically conductive, metallic substrate (1) and the highly textured, electrically conductive IBAD layer (3), the amorphous and / or nanocrystalline seed layer must also be electrically conductive.
Erfindungsgemäß ist es gelungen, eine elektrisch leitfähige Keimschicht mit einer amorphen und/oder nanokristallinen Struktur auf einem Substrat anzugeben und aufzubringen, auf welcher dann die hochtexturierte, leitfähige Schicht mittels des IBAD-Verfahrens aufwachsen kann.According to the invention, it has been possible to specify and apply an electrically conductive seed layer having an amorphous and / or nanocrystalline structure on a substrate, on which the highly textured, conductive layer can then be grown by means of the IBAD method.
Dabei kann vorteilhafterweise die Dicke der hochtexturierten leitfähigen Schicht, die durch das IBAD-Verfahren hergestellt wurde, durch das epitaktische Wachstum weiter erhöht werden. Um eine Hochtemperatur-Supraleiter-Schicht (6) auf die hochtexturierte leitfähige IBAD-Schicht aufzubringen ist das Vorhandensein mindestens einer hochtextuherten, elektrisch leitfähigen Barriereschicht (4) notwendig.In this case, advantageously, the thickness of the highly textured conductive layer produced by the IBAD process can be further increased by the epitaxial growth. To apply a high-temperature superconductor layer (6) to the highly textured conductive IBAD layer is the presence at least one hochtextuherten, electrically conductive barrier layer (4) necessary.
Derartige Barriereschichten können beispielsweise aus Au, Ag, Ir, Pt, Rh, Mo, Nb oder Pd oder deren Legierungen bestehen. Da die Hochtemperatur-Supraleiter- Schicht (6) bei Temperaturen oberhalb 6500C unter einem hohen Sauerstoffdruck hergestellt wird, erweist sich eine leitfähige, oxidische Deckschicht (5) auf der Hochtemperatur-Supraleiter-Schicht als hilfreich, um eine Oxidation der darunter liegenden metallischen Schichten zu verhindern.Such barrier layers may for example consist of Au, Ag, Ir, Pt, Rh, Mo, Nb or Pd or their alloys. Since the high-temperature superconductor layer (6) is produced at temperatures above 650 ° C. under high oxygen pressure, a conductive, oxidic cover layer (5) on the high-temperature superconductor layer proves to be helpful for oxidation of the underlying metallic layer Prevent layers.
Abschließend wird die Hochtemperatur-Supraleiter-Schicht (6) mit einem Depositionsverfahren, wie dem Verdampfen, der chemischen Lösungsabscheidung, der metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung oder der Laserablation, auf den komplett elektrisch leitfähigen Schichtaufbau aufgebracht.Finally, the high-temperature superconductor layer (6) is applied to the completely electrically conductive layer structure by a deposition method such as evaporation, chemical solution deposition, organometallic chemical vapor deposition or laser ablation.
Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment.
Dabei zeigt:Showing:
Fig. 1 : eine schematische Skizze des Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbaus,1 is a schematic sketch of the high-temperature superconductor layer structure,
Fig. 2: die RHEED-Aufnahmen während dem Wachstum einer elektrisch leitfähigen Barriereschichtarchitektur auf elektropoliertem Hastelloy: (a) amorphe Tao 7sNiO 25 Keimschicht; (b) hochtexturiertes IBAD-TiN; (c) epitaktisches TiN; (d) Au; (e) Ir2 shows the RHEED images during the growth of an electrically conductive barrier layer architecture on electropolished Hastelloy: (a) amorphous Tao 7sNi O 25 seed layer; (b) highly textured IBAD-TiN; (c) epitaxial TiN; (d) Au; (e) Ir
Figur 3: biaxial texturierte YBCO-Schicht auf IBAD-TiN mit elektrisch leitfähigen BarriereschichtenFIG. 3: biaxially textured YBCO layer on IBAD-TiN with electrically conductive barrier layers
Beispiel 1example 1
Auf einem elektropolierten Substrat aus 57%Ni, 16%Mo, 15.5%Cr, 5.5%Fe, 4%W, 2.5%Co, 1 %Mn (Hastelloy® C-276) wird durch Sputtern bei Raumtemperatur eine amorphe, elektrisch leitfähige Tao 7sNiO25 als elektrisch leitfähige Keimschicht mit einer Dicke von 50 nm aufgebracht. Anschließend wird das Substrat mit der Keimschicht in einer Hochvakuumkammer auf 3500C aufgeheizt, wobei die amorphe Struktur der Tao 75NiO 25-Keimschicht erhalten bleibt. Im nächsten Schritt wird bei dieser Temperatur die biaxial texturierte TiN-Schicht (IBAD-Schicht) durch reaktive Laserdeposition von einem Ti-Target in einer Stickstoffatmosphäre bei gleichzeitigem lonenbeschuss (IBAD-Verfahren) mit Argon- und Stickstoffionen mit 800 eV Energie unter einem Winkel von 45° zur Substratnormalen hergestellt. Bei einer Schichtdicke zwischen 5 bis 10 nm wird der lonenbeschuss abgestellt und das weitere Wachstum der TiN-Schicht erfolgt mittels fortlaufender reaktiver Laserdeposition bei einer Temperatur von 7000C bis zu einer Dicke von 40 nm. Im Anschluß werden als Barriereschichten eine 10 nm dicke Goldschicht und eine 20 nm dicke Iridiumschicht mittels gepulster Laserdeposition bei einer Temperatur von 6000C epitaktisch auf die TiN-Schicht aufgebracht. Während der gesamten Abscheidung wurde das Wachstum an der Oberfläche mit hochenergetischer Elektronenbeugung (RHEED) beobachtet. Damit konnte sowohl die amorphe Struktur der Keimschicht als auch das hochtexturierte Wachstum aller anderen Schichten nachgewiesen werden (Fig. 2). Im Weiteren wird bei einer Temperatur von 550°C eine 120 nm dicke Nb-dotierte SrTiθ3-Deckschicht mit gepulster Laserdeposition abgeschieden. Im abschließenden Schritt wird eine 300 nm dicke Hochtemperatur-Supraleiter-Schicht YBa2Cu3θ7-x (= YBaCuO) mittels gepulster Laserdeposition bei einer Temperatur von 810°C und einem Sauerstoffdruck von 300 Pa hergestellt. Die YBCO-Schicht wies dabei eine inplane Halbwertsbreite von 7.2° auf (Fig. 3) und zeigte eine supraleitende Sprungtemperatur von 88 K. Für alle Schichten wurde eine gute elektrische Leitfähigkeit bestimmt.On an electropolished substrate of 57% Ni, 16% Mo, 15.5% Cr, 5.5% Fe, 4% W, 2.5% Co, 1% Mn (Hastelloy® C-276) becomes sputtered at room temperature amorphous, electrically conductive Tao 7sNi O 25 applied as an electrically conductive seed layer with a thickness of 50 nm. Subsequently, the substrate with the seed layer in a high vacuum chamber is heated to 350 0 C, whereby the amorphous structure of the Tao 75 Ni O 25 -Keimschicht is maintained. In the next step, at this temperature, the biaxially textured TiN (IBAD) layer is annealed by reactive laser deposition from a Ti target in a nitrogen atmosphere with simultaneous ion bombardment (IBAD) with argon and nitrogen ions at 800 eV energy 45 ° to the substrate normal. At a layer thickness between 5 to 10 nm, the ion bombardment is turned off and the further growth of the TiN layer by means of continuous reactive laser deposition at a temperature of 700 0 C to a thickness of 40 nm. Subsequently, as a barrier layers, a 10 nm thick gold layer and a 20 nm thick iridium layer by means of pulsed laser deposition at a temperature of 600 0 C epitaxially applied to the TiN layer. Throughout the deposition, surface growth was observed with high energy electron diffraction (RHEED). Thus, both the amorphous structure of the seed layer and the highly textured growth of all other layers could be detected (FIG. 2). Furthermore, a 120 nm thick Nb-doped SrTiO 3 cover layer with pulsed laser deposition is deposited at a temperature of 550 ° C. In the final step, a 300 nm thick high-temperature superconductor layer YBa 2 Cu 3 θ 7-x (= YBaCuO) is produced by pulsed laser deposition at a temperature of 810 ° C and an oxygen pressure of 300 Pa. The YBCO layer had an inplane half-width of 7.2 ° (FIG. 3) and exhibited a superconducting transition temperature of 88 K. Good electrical conductivity was determined for all layers.
Beispiel 2Example 2
Auf einem elektropolierten nichtmagnetischen Edelstahl mit einer amorphen Keimschicht ausTaosCoo s wird eine biaxial texturierte, elektrisch leitfähige TiN- Schicht durch den IBAD-Prozess hergestellt. Dazu wird eine reaktive Abscheidung mittels gepulster Laserdeposition von einem Ti-Target in einer Stickstoffatmosphäre bei gleichzeitigem lonenbeschuss (Argon- und Stickstoffionen mit einer Energie von 800 eV) unter einem Winkel von 45° zur Substratnormalen bei einer Temperatur von 4000C verwendet. Bei einer Schichtdicke zwischen 5 bis 10 nm wird der lonenstrahl abgestellt und das weitere Wachstum der TiN-Schicht erfolgt mittels fortlaufender reaktiver Laserdeposition bei einer Temperatur von 7000C bis zu einer Dicke von 40 nm. Im Anschluß werden als Barriereschichten eine 10 nm dicke Goldschicht und eine 20 nm dicke Iridiumschicht mittels gepulster Laserdeposition epitaktisch auf die TiN-Schicht aufgebracht.An electro-polished nonmagnetic stainless steel with an amorphous seed layer of TaosCoo s is used to produce a biaxially textured, electrically conductive TiN layer by the IBAD process. For this purpose, a reactive deposition by means of pulsed laser deposition of a Ti target in a nitrogen atmosphere with simultaneous ion bombardment (argon and nitrogen ions with an energy of 800 eV) at an angle of 45 ° to the substrate normal at a temperature of 400 0 C. At a layer thickness between 5 to 10 nm, the ion beam is turned off and the further growth of the TiN layer by means of continuous reactive laser deposition at a temperature of 700 0 C to a thickness of 40 nm. Subsequently, as a barrier layers, a 10 nm thick gold layer and a 20 nm thick iridium layer is epitaxially deposited on the TiN layer by pulsed laser deposition.
Im Weiteren wird bei einer Temperatur von 550°C eine 200 nm dicke SrRuOs- Deckschicht mit gepulster Laserdeposition abgeschieden. Im abschließenden Schritt wird eine 300 nm dicke Hochtemperatur-Supraleiter-Schicht (GdBa2Cu3θ7-x) mittels gepulster Laserdeposition bei einer Temperatur von 8000C und einem Sauerstoffdruck von 300 Pa hergestellt. Alle Schichten weisen nach der Abscheidung eine gute elektrische Leitfähigkeit auf. Furthermore, a 200 nm thick SrRuOs cover layer with pulsed laser deposition is deposited at a temperature of 550 ° C. In the final step, a 300 nm thick high temperature superconductor layer (GdBa2Cu3θ 7-x) by pulsed laser deposition at a temperature of 800 0 C and an oxygen pressure of 300 Pa is established. All layers have a good electrical conductivity after deposition.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 elektrisch leitfähiges Substrat1 electrically conductive substrate
2 elektrisch leitfähige Keimschicht2 electrically conductive seed layer
3 hochtexturierte elektrisch leitfähige IBAD-Schicht3 highly textured electrically conductive IBAD layer
4 hochtexturierte elektrisch leitfähige Barriereschicht4 highly textured electrically conductive barrier layer
5 oxidische Deckschicht5 oxidic cover layer
6 Hochtemperatur-Supraleiter-Schicht 6 high-temperature superconductor layer

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrisch leitfähiger Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbau bestehend aus einem elektrisch leitfähigen, metallischen Substrat, mindestens einer darauf befindlichen elektrisch leitfähigen Keimschicht mit einer amorphen und/oder nanokristallinen Struktur, auf der mindestens eine mittels des IBAD- Verfahrens aufgebrachte hochtexturierte, elektrisch leitfähige Schicht vorhanden ist, auf der wiederum mindestens eine hochtexturierte, elektrisch leitfähige Barriereschicht und darauf wiederum mindestens eine Hochtemperatur-Supraleiter-Schicht vorhanden sind.1. Electrically conductive high-temperature superconductor layer structure consisting of an electrically conductive, metallic substrate, at least one thereon electrically conductive seed layer having an amorphous and / or nanocrystalline structure, on which at least one applied by the IBAD method highly textured, electrically conductive layer is, on which in turn at least one hochtexturierte, electrically conductive barrier layer and in turn at least one high-temperature superconductor layer are present.
2. Elektrisch leitfähiger Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbau nach Anspruch 1 , bei dem das elektrisch leitfähige, metallische Substrat aus Ni, Ni- Basislegierungen, Edelstahl, Cu oder Kupferlegierungen besteht.2. An electrically conductive high-temperature superconductor layer structure according to claim 1, wherein the electrically conductive, metallic substrate consists of Ni, Ni-base alloys, stainless steel, Cu or copper alloys.
3. Elektrisch leitfähiger Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbau nach Anspruch 1 , bei dem die elektrisch leitfähige Keimschicht aus einer Legierung besteht, die mindestens Ta und/oder Nb und/oder Ni und/oder Co und/oder Fe enthält.3. An electrically conductive high-temperature superconductor layer structure according to claim 1, wherein the electrically conductive seed layer consists of an alloy containing at least Ta and / or Nb and / or Ni and / or Co and / or Fe.
4. Elektrisch leitfähiger Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbau nach Anspruch 3, bei dem die elektrisch leitfähige Keimschicht aus Tai-xNix, Tai-xCθχ, Tai-xFex, Nbi-xNix, Nbi-xCox oder Nbi-xFex besteht, wobei x im Bereich von 0.1 bis 0.9 liegt.4. An electrically conductive high-temperature superconductor layer structure according to claim 3, wherein the electrically conductive seed layer of Tai -x Ni x , Tai -x Cθχ, Tai -x Fe x , Nbi -x Ni x , Nbi -x Co x or Nbi -x Fe x , where x is in the range of 0.1 to 0.9.
5. Elektrisch leitfähiger Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbau nach Anspruch 1 , bei dem die mittels des IBAD-Verfahrens aufgebrachte hochtexturierte, elektrisch leitfähige Schicht aus Nitriden mit einer NaCI- Struktur besteht.5. An electrically conductive high-temperature superconductor layer structure according to claim 1, wherein the applied by the IBAD method highly textured, electrically conductive layer of nitrides having a NaCl structure.
6. Elektrisch leitfähiger Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbau nach Anspruch 4, bei dem die Schicht aus TiN, NbN, ZrN, HfN, CrN, VN oder Mischungen davon besteht. 6. The electrically conductive high-temperature superconductor layer structure according to claim 4, wherein the layer consists of TiN, NbN, ZrN, HfN, CrN, VN or mixtures thereof.
7. Elektrisch leitfähiger Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbau nach Anspruch 1 , bei dem die hochtexturierte, elektrisch leitfähige Barriereschicht aus Au, Ag, Pt, Ir, Rh, Mo, Nb, Pd oder Legierungen davon besteht.7. An electrically conductive high-temperature superconductor layer structure according to claim 1, wherein the highly textured, electrically conductive barrier layer consists of Au, Ag, Pt, Ir, Rh, Mo, Nb, Pd or alloys thereof.
8. Elektrisch leitfähiger Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbau nach Anspruch 1 , bei dem die Hochtemperatur-Supraleiter-Schicht aus YBa2Cu3O7-X besteht.8. An electrically conductive high-temperature superconductor layer structure according to claim 1, wherein the high-temperature superconductor layer of YBa 2 Cu 3 O 7- X consists.
9. Elektrisch leitfähiger Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbau nach Anspruch 1 , bei dem die Hochtemperatur-Supraleiter-Schicht ausREBa2Cu307-x besteht, wobei RE aus Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Yb oder Mischungen davon sind.9. An electrically conductive high-temperature superconductor layer structure according to claim 1, wherein the high-temperature superconductor layer consists of REBa 2 Cu 3 0 7-x , wherein RE of Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Yb or Mixtures of these are.
10. Elektrisch leitfähiger Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbau nach Anspruch 1 , bei dem unter der Hochtemperatur-Supraleiter-Schicht eine elektrisch leitfähige oxidische Deckschicht vorhanden ist.10. An electrically conductive high-temperature superconductor layer structure according to claim 1, wherein below the high-temperature superconductor layer, an electrically conductive oxide cover layer is present.
11. Elektrisch leitfähiger Hochtemperatur-Supraleiter-Schichtaufbau nach Anspruch 10, bei dem die elektrisch leitfähige oxidische Deckschicht aus Nb- und/oder La- und/oder Au-dotiertem SrTiO3, SrRuO3, LaNiO3, (La1Sr)MnO3 oder Mischungen davon besteht.11. An electrically conductive high-temperature superconductor layer structure according to claim 10, wherein the electrically conductive oxide cover layer of Nb and / or La and / or Au-doped SrTiO 3 , SrRuO 3 , LaNiO 3 , (La 1 Sr) MnO 3 or mixtures thereof.
12. Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen Hochtemperatur- Supraleiter-Schichtaufbaus, bei dem auf einem elektrisch leitfähigen, metallisches Substrat mindestens eine Keimschicht aus einem elektrisch leitfähigen Material mit einer amorphen und/oder nanokristallinen Struktur aufgebracht wird und darauf mittels des IBAD-Verfahrens mindestens eine hochtexturierte elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht wird, auf die nachfolgend mindestens eine hochtexturierte, elektrisch leitfähige Barriereschicht und nachfolgend mindestens ein Hochtemperatur-Supraleiter- Schicht aufgebracht wird.12. A method for producing an electrically conductive high-temperature superconductor layer structure, wherein at least one seed layer of an electrically conductive material having an amorphous and / or nanocrystalline structure is applied to an electrically conductive, metallic substrate and thereon by means of the IBAD method at least one hochtexturierte electrically conductive layer is applied to the following at least one highly textured, electrically conductive barrier layer and subsequently at least one high-temperature superconductor layer is applied.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem auf ein elektrisch leitfähiges, metallisches Substrat eine Keimschicht aus einem elektrisch leitfähigen Material mit einer amorphen und/oder nanokristallinen Struktur mittels Sputtern, Verdampfen, Elektrodeposition oder Laserablation aufgebracht wird.13. The method of claim 12, wherein on a electrically conductive, metallic substrate, a seed layer of an electrically conductive Material with an amorphous and / or nanocrystalline structure by sputtering, evaporation, electrode position or laser ablation is applied.
14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die hochtextuherte elektrisch leitfähige Schicht mittels des IBAD-Verfahrens bei lonenbeschuss unter einem Winkel von 35° bis 55° zur Substratnormalen und einer lonenenergie von mehr als 400 eV aufgebracht wird.14. The method of claim 12, wherein the highly textured electrically conductive layer is deposited by ion bombardment using the IBAD method at an angle of 35 ° to 55 ° to the substrate normal and an ion energy of greater than 400 eV.
15. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die hochtextuherte, elektrisch leitfähige Barriereschicht durch das IBAD-Verfahren oder mittels Sputtern, Verdampfen, chemischen Lösungsabscheidung, metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung oder Laserablation aufgebracht wird.15. The method of claim 12, wherein the hochtextuherte, electrically conductive barrier layer by the IBAD process or by sputtering, evaporation, chemical solution deposition, metal-organic chemical vapor deposition or laser ablation is applied.
16. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die hochtexturierte Hochtemperatur- Supraleiter-Schicht durch das Verdampfen, die chemischen Lösungsabscheidung, die metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung oder die Laserablation aufgebracht wird. 16. The method of claim 12, wherein the high-texture high-temperature superconductor layer by the evaporation, the chemical solution deposition, the metal-organic chemical vapor deposition or laser ablation is applied.
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