氧化膜超導(dǎo)薄膜制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)是一種氧化物超導(dǎo)薄膜，其在抑制了原料種類增加的同時使臨界電流特性良好。另外，本發(fā)明專利技術(shù)的氧化物超導(dǎo)薄膜即使為單層也可使臨界電流特性良好。本發(fā)明專利技術(shù)的氧化物超導(dǎo)薄膜具備：超導(dǎo)層，其含有2個以上RE系超導(dǎo)體單元，所述RE系超導(dǎo)體單元是通過包含稀土元素、CuO鏈和CuO2面而構(gòu)成的；長CuO鏈，在2個以上的所述CuO鏈之中，該長CuO鏈存在于超導(dǎo)層和與超導(dǎo)層的基材側(cè)相鄰的層的界面周圍的RE系超導(dǎo)體單元中、其在層積方向的長度為由RE系超導(dǎo)體單元的晶格常數(shù)所確定的CuO鏈的長度的1.2倍以上且2倍以下；刃狀位錯，其在層積方向上與所述長CuO鏈相鄰存在。或者，超導(dǎo)層的RE系超導(dǎo)體具有CuO2面、CuO單鏈和CuO重鏈，進(jìn)一步還具有CuO單鏈與CuO重鏈相鄰的異種鏈部、和CuO單鏈彼此間或CuO重鏈彼此間相鄰的同種鏈部。

Oxide film superconducting film

The present invention relates to an oxide superconducting film, which suppresses the variety of raw materials and improves the critical current characteristics. In addition, the oxide superconducting film of the present invention can make a critical current characteristic even if it is a single layer. Superconducting oxide film of the present invention includes: a superconducting layer, which contains more than 2 RE superconductor unit, the RE superconductor unit is formed by containing rare earth elements, CuO chain and CuO2 surface; CuO long chain, in more than 2 of the CuO chain, and the lattice constant in the direction of the length of the product layer on RE superconductor unit the long CuO chain in the superconducting layer and the substrate side of the superconducting layer layer adjacent to the interface around the RE superconductor unit as determined by the CuO chain length of more than 1.2 times and 2 times; the edge dislocations, and its existence the long chain CuO in adjacent laminated direction. Or, the superconducting layer RE superconductor with CuO2, CuO and single stranded CuO heavy chain chain chain, with dissimilar department, also has CuO single and adjacent CuO heavy chain and CuO chain with each other or between adjacent CuO heavy chain.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】氧化膜超導(dǎo)薄膜
[0001 ] 本專利技術(shù)涉及氧化物超導(dǎo)薄膜。
技術(shù)介紹
以往，作為用于將氧化物超導(dǎo)材料實(shí)用化的技術(shù)，存在有如下方法:準(zhǔn)備基材，并在該基材上進(jìn)行氧化物超導(dǎo)體的成膜，從而得到氧化物超導(dǎo)薄膜。作為進(jìn)行成膜的氧化物超導(dǎo)體，經(jīng)常使用例如在液氮溫度(77K)以上表現(xiàn)出超導(dǎo)現(xiàn)象的RE系超導(dǎo)體(RE:稀土元素)、特別是由REBa2Cu307_s的組成式表示的RE系超導(dǎo)體(以下簡稱為“(RE)BCO”)。對于使用了這樣的RE系超導(dǎo)體的氧化物超導(dǎo)薄膜，期待其在超導(dǎo)限流器或電纜、SMES(超導(dǎo)能量儲藏裝置)方面的應(yīng)用，因此RE系超導(dǎo)體及其制法受到廣泛關(guān)注。但是，作為阻礙將含有RE系超導(dǎo)體的氧化物超導(dǎo)薄膜實(shí)用化的I個主要因素，可以舉出臨界電流特性(以下簡稱為“Ic特性”)難以提高。該Ic特性由臨界電流密度特性(以下簡稱為“Jc特性”)、膜厚和寬度的乘積來表示，Jc特性依賴于氧化物超導(dǎo)體的(晶體取向等的)狀態(tài)，膜厚的限度由基材與氧化物超導(dǎo)體的熱膨脹系數(shù)之差所導(dǎo)致的熱應(yīng)力而決定。因此，在專利文獻(xiàn)I (日本特開2008-140789號公報)中公開了如下內(nèi)容:在(RE)BCO薄膜中導(dǎo)入適當(dāng)量的空孔，同時按照使(RE)BCO薄膜并非為單一的層結(jié)構(gòu)、而是具有在(RE) BCO薄膜之間含有與(RE) BCO薄膜不同的中間層薄膜的多層結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行成膜，由此緩和了基材與氧化物超導(dǎo)體的熱膨脹系數(shù)之差所導(dǎo)致的熱應(yīng)力，從而提高了膜厚的限度，因而Ic特性得以提高。另外，通常情況下，使用純RE系超導(dǎo)體并按照具有良好的晶體取向性的方式進(jìn)行成膜而得到的氧化物超導(dǎo)薄膜在無磁場的條件下表現(xiàn)出高臨界電流特性。但是，上述純RE系超導(dǎo)體存在著在高磁場下臨界電流特性急劇降低這樣的問題。作為其解決方法，嘗試了向氧化物超導(dǎo)薄膜內(nèi)導(dǎo)入用于將磁通釘扎的釘扎中心(pinning center)。作為提高臨界電流密度的方法，例如在專利文獻(xiàn)2(日本特開昭63-318014號公報)中公開了如下方法:將RE-123系超導(dǎo)層和強(qiáng)磁性金屬層交替多層層積，由此使該強(qiáng)磁性金屬層作為釘扎中心而發(fā)揮作用。另外，在專利文獻(xiàn)3(日本特開2005-116408號公報)中公開了如下內(nèi)容:通過在不同的氧分壓、溫度條件下進(jìn)行成膜，從而形成了在磁場中的臨界電流值高的薄膜，其中，通過對堆垛層錯的量不同的2種以上氧化物超導(dǎo)層進(jìn)行層積，由此即使在進(jìn)行了厚膜化時也不會使臨界電流特性劣化。另外，在專利文獻(xiàn)4(日本特開2009-283372號公報)中公開了如下內(nèi)容:作為氧化物超導(dǎo)層，其是一種第一超導(dǎo)膜和含有雜質(zhì)的第二超導(dǎo)膜的層積體，所述第一超導(dǎo)膜為RE-123系的超導(dǎo)材料且不含雜質(zhì)，通過使用至少具備上述第一超導(dǎo)膜與上述第二超導(dǎo)膜的界面的結(jié)構(gòu)，由此不僅是第二超導(dǎo)膜內(nèi)的雜質(zhì)相，上述界面中的因晶格失配等所導(dǎo)致的晶界也會作為釘扎中心而發(fā)揮作用，從而實(shí)現(xiàn)在磁場下的臨界電流密度的提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)所要解決的課題但是，在專利文獻(xiàn)I的構(gòu)成中，將超導(dǎo)層形成為含有(RE) BCO薄膜和選自與該(RE)BCO薄膜不同的RE’的中間層薄膜的結(jié)構(gòu)，因而原料的種類增加，有可能導(dǎo)致成本升高。另外，在專利文獻(xiàn)2~4的構(gòu)成中，是以將2個以上的氧化物超導(dǎo)膜進(jìn)行層積為前提的。本專利技術(shù)是鑒于上述情況而完成的，其目的是提供一種氧化物超導(dǎo)薄膜，其在抑制了原料種類增加的同時具有良好的臨界電流特性。另外，本專利技術(shù)的其他目的是提供一種即使為單層也具有良好的臨界電流特性的氧化物超導(dǎo)薄膜。解決課題的手段本專利技術(shù)的上述課題是通過下述手段來解決的。〈1> 一種氧化物超導(dǎo)薄膜，其具備:基材；形成于所述基材上的超導(dǎo)層，其含有2個以上的通過包含稀土元素、CuO鏈和CuO2面而構(gòu)成的RE系超導(dǎo)體單元；長CuO鏈，在2個以上的上述CuO鏈之中，該長CuO鏈存在于上述超導(dǎo)層和與上述超導(dǎo)層的上述基材側(cè)鄰接的層的界面周圍的上述RE系超導(dǎo)體單元中、其在層積方向的長度為由上述RE系超導(dǎo)體單元的晶格常數(shù)所確定的CuO鏈的長度的1.2倍以上且2倍以下；和刃狀位錯，其在層積方向上與所述長CuO鏈相鄰存在。需要說明的是，“與上述基材側(cè)鄰接的層”不僅包括中間層，還包括基材本身。<2>如〈1>所述的氧化物超導(dǎo)薄膜，其中，在上述基材與上述超導(dǎo)層之間具有中間層，所述中間層含有可以取上述稀土元素的價數(shù)的其他稀土元素。<3>如〈1>或〈2>所述的氧化物超導(dǎo)薄膜，其中，上述長CuO鏈存在于自上述超導(dǎo)層和與上述超導(dǎo)層的上述基材側(cè)鄰接的層的界面起第I層或第2層的上述RE系超導(dǎo)體單元中。<4>如〈3>所述的氧化物超導(dǎo)薄膜，其中，上述第I層的RE系超導(dǎo)體單元由上述稀土元素層積而成。<5>如〈2>~〈4>任一項(xiàng)所述的氧化物超導(dǎo)薄膜，其中，沿層積方向夾著上述長CuO鏈的上述RE系超導(dǎo)體單元彼此間在ab面方向上錯開上述RE系超導(dǎo)體單元的1/8以上且1/2以下。<6>如〈2>~〈5>任一項(xiàng)所述的氧化物超導(dǎo)薄膜，其中，上述中間層的至少上述超導(dǎo)層側(cè)的層由CeO2或REMnO3構(gòu)成。<7> 一種氧化物超導(dǎo)薄膜，該氧化物超導(dǎo)薄膜形成于基材上、且含有RE系超導(dǎo)體作為主要成分，其中，上述RE系超導(dǎo)體具有CuO2面、CuO單鏈和CuO重鏈，進(jìn)一步具有上述CuO單鏈與上述CuO重鏈相鄰的異種鏈部、和上述CuO單鏈彼此間或上述CuO重鏈彼此間相鄰的同種鏈部。<8>如〈7>所述的氧化物超導(dǎo)薄膜，其中，上述異種鏈部為上述同種鏈部的1/4倍以上且4倍以下。<9>如〈7>或〈8>所述的氧化物超導(dǎo)薄膜，其中，與所述CuO單鏈和上述CuO重鏈鄰接的CuO2面的氧離子位于在上述RE系超導(dǎo)體的ab面方向上自上述鄰接的CuO2面內(nèi)的相鄰最近的Cu與Cu的中間位置起偏離上述RE系超導(dǎo)體的I個晶胞(unit cell)的1/8以上且小于1/2的位置。<10>如〈7>~〈9>任一項(xiàng)所述的氧化物超導(dǎo)薄膜，其中，該氧化物超導(dǎo)薄膜具有所述異種鏈部與所述同種鏈部分在所述RE系超導(dǎo)體的c軸方向上混合存在的結(jié)構(gòu)。<11>如〈7>~〈10>任一項(xiàng)所述氧化物超導(dǎo)薄膜，其中，該氧化物超導(dǎo)薄膜含有調(diào)制結(jié)構(gòu)，所述調(diào)制結(jié)構(gòu)具有上述異種鏈部和上述同種鏈部分在上述RE系超導(dǎo)體的上述ab面方向上混合存在的調(diào)制層 。專利技術(shù)效果根據(jù)本專利技術(shù)，可以提供一種氧化物超導(dǎo)薄膜，其在抑制了原料種類增加的同時具有良好的臨界電流特性。另外，根據(jù)本專利技術(shù)，還可以提供一種即使為單層也具有良好的臨界電流特性的氧化物超導(dǎo)薄膜。【附圖說明】圖1是示出本專利技術(shù)實(shí)施方式的氧化物超導(dǎo)薄膜的層積結(jié)構(gòu)的圖。圖2是示出構(gòu)成圖1所示的超導(dǎo)層的RE系超導(dǎo)體的第I實(shí)施方式的晶體結(jié)構(gòu)的圖。圖3是示出構(gòu)成圖1所示的超導(dǎo)層的RE系超導(dǎo)體的第2實(shí)施方式的晶體結(jié)構(gòu)的圖。圖4是本專利技術(shù)的實(shí)施方式的超導(dǎo)限流器的示意性構(gòu)成圖。圖5是在實(shí)施例1的薄膜型超導(dǎo)元件的氧化物超導(dǎo)薄膜的層積方向P截面中特別示出中間層(CeO2層)與超導(dǎo)層(YBC0層)的界面的ABF像的圖。圖6是在實(shí)施例1的薄膜型超導(dǎo)元件的氧化物超導(dǎo)薄膜的層積方向P截面中本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種氧化物超導(dǎo)薄膜，其具備：基材；形成于所述基材上的超導(dǎo)層，其含有2個以上的通過包含稀土元素、CuO鏈和CuO2面而構(gòu)成的RE系超導(dǎo)體單元；長CuO鏈，在2個以上的所述CuO鏈之中，該長CuO鏈存在于所述超導(dǎo)層和與所述超導(dǎo)層的所述基材側(cè)鄰接的層的界面周圍的所述RE系超導(dǎo)體單元中、其在層積方向的長度為由所述RE系超導(dǎo)體單元的晶格常數(shù)所確定的CuO鏈的長度的1.2倍以上且2倍以下；和刃狀位錯，其在層積方向上與所述長CuO鏈相鄰存在。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2011.05.23 JP 2011-114927;2011.05.23 JP 2011-11491.一種氧化物超導(dǎo)薄膜，其具備: 基材； 形成于所述基材上的超導(dǎo)層，其含有2個以上的通過包含稀土元素、CuO鏈和CuO2面而構(gòu)成的RE系超導(dǎo)體單元； 長CuO鏈，在2個以上的所述CuO鏈之中，該長CuO鏈存在于所述超導(dǎo)層和與所述超導(dǎo)層的所述基材側(cè)鄰接的層的界面周圍的所述RE系超導(dǎo)體單元中、其在層積方向的長度為由所述RE系超導(dǎo)體單元的晶格常數(shù)所確定的CuO鏈的長度的1.2倍以上且2倍以下；和 刃狀位錯，其在層積方向上與所述長CuO鏈相鄰存在。2.如權(quán)利要求1所述的氧化物超導(dǎo)薄膜，其中，在所述基材與所述超導(dǎo)層之間具有中間層，該中間層含有可以取所述稀土元素的價數(shù)的其他稀土元素。3.如權(quán)利要求1或2所述的氧化物超導(dǎo)薄膜，其中，所述長CuO鏈存在于自所述超導(dǎo)層和與所述超導(dǎo)層的所述基材側(cè)鄰接的層的界面起第I層或第2層的所述RE系超導(dǎo)體單元中。4.如權(quán)利要求3所述的氧化物超導(dǎo)薄膜，其中，所述第I層的RE系超導(dǎo)體單元由所述稀土元素層積而成。5.如權(quán)利要求2~4任一項(xiàng)所述的氧化物超導(dǎo)薄膜，其中，沿層積方向夾著所述長CuO鏈的所述RE系超導(dǎo)體單元...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：中尾健吾，佐佐木宏和，笠原甫，松井正和，
申請(專利權(quán))人：古河電氣工業(yè)株式會社，
類型：
國別省市：