JP2012049086A - Oxide superconductive thin film wire rod, metal substrate for oxide superconductive thin film wire rod, and method of manufacturing the same - Google Patents
Oxide superconductive thin film wire rod, metal substrate for oxide superconductive thin film wire rod, and method of manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012049086A JP2012049086A JP2010192569A JP2010192569A JP2012049086A JP 2012049086 A JP2012049086 A JP 2012049086A JP 2010192569 A JP2010192569 A JP 2010192569A JP 2010192569 A JP2010192569 A JP 2010192569A JP 2012049086 A JP2012049086 A JP 2012049086A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- oxide superconducting
- superconducting thin
- metal substrate
- film wire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
【課題】エピタキシャル成長したセラミックス膜が形成された金属基板を用いて、セラミックス膜上に酸化物超電導層薄膜をエピタキシャル成長させ、超電導特性を有する酸化物超電導薄膜線材を提供する。
【解決手段】供給リールから巻出されて巻取リールに送られる長尺の配向金属テープ上に、蒸着法を用いて、セラミックス膜を成膜する酸化物超電導薄膜線材用金属基板の製造方法であって、セラミックス膜の成膜に先立って、配向金属テープに対して、温度６００℃〜８２０℃、圧力１０−２Ｐａ以下でプレアニールを行うプレアニール工程が設けられている酸化物超電導薄膜線材用金属基板の製造方法。前記製造方法を用いて製造されている酸化物超電導薄膜線材用金属基板。前記酸化物超電導薄膜線材用金属基板の上に、酸化物超電導薄膜が成膜されている酸化物超電導薄膜線材。
【選択図】図１An oxide superconducting thin film wire having superconducting properties is provided by epitaxially growing an oxide superconducting layer thin film on a ceramic film using a metal substrate on which an epitaxially grown ceramic film is formed.
A method for producing a metal substrate for an oxide superconducting thin film wire, in which a ceramic film is formed on a long oriented metal tape that is unwound from a supply reel and sent to a take-up reel by vapor deposition. The oxide superconducting thin film wire metal is provided with a pre-annealing step for pre-annealing the oriented metal tape at a temperature of 600 ° C. to 820 ° C. and a pressure of 10 −2 Pa or less prior to the formation of the ceramic film. A method for manufacturing a substrate. A metal substrate for an oxide superconducting thin film wire manufactured using the manufacturing method. An oxide superconducting thin film wire in which an oxide superconducting thin film is formed on the metal substrate for the oxide superconducting thin film wire.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、酸化物超電導薄膜線材、酸化物超電導薄膜線材用金属基板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an oxide superconducting thin film wire, a metal substrate for an oxide superconducting thin film wire, and a method for producing the same.
高温酸化物超電導体は、その臨界温度（Ｔｃ）が液体窒素温度を超えることから超電導マグネット、超電導ケーブル及び電力機器等への応用が期待されており、優れた超電導特性を有する酸化物超電導線材の開発が盛んに進められている。 High-temperature oxide superconductors are expected to be applied to superconducting magnets, superconducting cables, power equipment, etc. because their critical temperature (Tc) exceeds the liquid nitrogen temperature. Oxide superconducting wires with excellent superconducting properties are expected. Development is actively underway.
このような優れた超電導特性を有する酸化物超電導線材を得るためには、高い配向性の酸化物超電導層を形成する必要があり、具体的な手法として、長尺の配向金属テープ上にセラミックス膜を成膜させて金属基板を作製した後、このセラミックス膜を中間層として、その上に酸化物超電導層の薄膜をエピタキシャル成長させる方法が提案されている（例えば、特許文献１）。 In order to obtain an oxide superconducting wire having such excellent superconducting properties, it is necessary to form a highly oriented oxide superconducting layer. As a specific method, a ceramic film is formed on a long oriented metal tape. There has been proposed a method in which after forming a metal substrate by forming a metal substrate, an oxide superconducting layer thin film is epitaxially grown on the ceramic film as an intermediate layer (for example, Patent Document 1).
前記金属基板の作製は、従来、一般的に以下の手順により行われている。即ち、所定の幅にスリットされて供給リールに巻かれた配向金属テープが、スパッタ装置などの蒸着装置に巻出された後、蒸着装置内において、配向金属テープ上にセラミックス材料が堆積されて成膜され、その後、巻取リールにより巻き取られる（リールｔｏリール方式）。 Conventionally, the metal substrate is generally manufactured by the following procedure. That is, an oriented metal tape slit to a predetermined width and wound on a supply reel is unwound on a vapor deposition apparatus such as a sputtering apparatus, and then a ceramic material is deposited on the oriented metal tape in the vapor deposition apparatus. The film is formed and then wound up by a take-up reel (reel-to-reel system).
そして、配向金属テープ上におけるセラミックス膜（中間層）の形成に際しては、セラミックス材料をエピタキシャル成長させる必要がある。エピタキシャル成長したセラミックス膜（中間層）は配向性に優れているため、セラミックス膜の上に酸化物超電導層を充分にエピタキシャル成長させることができ、優れた超電導特性を有する酸化物超電導線材を提供することができる。 In forming the ceramic film (intermediate layer) on the oriented metal tape, it is necessary to epitaxially grow the ceramic material. Since an epitaxially grown ceramic film (intermediate layer) is excellent in orientation, an oxide superconducting layer can be sufficiently epitaxially grown on the ceramic film, and an oxide superconducting wire having excellent superconducting properties can be provided. it can.
しかしながら、このようにエピタキシャル成長したセラミックス膜（中間層）が形成された金属基板を用いて、セラミックス膜上に酸化物超電導層をエピタキシャル成長させた酸化物超電導薄膜線材であっても、必ずしも充分な超電導特性が得られない場合があった。 However, even if the oxide superconducting thin film wire is obtained by epitaxially growing the oxide superconducting layer on the ceramic film using the metal substrate on which the ceramic film (intermediate layer) thus epitaxially formed is formed, sufficient superconducting properties are not necessarily obtained. May not be obtained.
このため、エピタキシャル成長したセラミックス膜が形成された金属基板を用いて、セラミックス膜上に酸化物超電導層を形成して、優れた超電導特性を有する酸化物超電導薄膜線材を製造する技術が望まれていた。 For this reason, a technique for producing an oxide superconducting thin film wire having excellent superconducting properties by forming an oxide superconducting layer on the ceramic film using a metal substrate on which an epitaxially grown ceramic film is formed has been desired. .
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明により上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、各請求項毎に説明する。 As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above-described problems can be solved by the invention shown below, and has completed the present invention. Hereinafter, each claim will be described.
請求項１に記載の発明は、
供給リールから巻出されて巻取リールに送られる長尺の配向金属テープ上に、蒸着法を用いて、セラミックス膜を成膜する酸化物超電導薄膜線材用金属基板の製造方法であって、
前記セラミックス膜の成膜に先立って、前記配向金属テープに対して、温度６００℃〜８２０℃、圧力１０−２Ｐａ以下でプレアニールを行うプレアニール工程が設けられている
ことを特徴とする酸化物超電導薄膜線材用金属基板の製造方法である。
The invention described in
A method for producing a metal substrate for an oxide superconducting thin film wire, in which a ceramic film is formed on a long oriented metal tape unwound from a supply reel and sent to a take-up reel, using a vapor deposition method,
Prior to the formation of the ceramic film, a pre-annealing step for pre-annealing the oriented metal tape at a temperature of 600 ° C. to 820 ° C. and a pressure of 10 −2 Pa or less is provided. It is a manufacturing method of the metal substrate for thin film wires.
本発明者は、前記した問題、即ち、エピタキシャル成長したセラミックス膜（中間層）が形成された金属基板を用いて、酸化物超電導層をエピタキシャル成長させているにも拘わらず、得られた酸化物超電導薄膜が充分な超電導特性を発揮しない原因を調査するため種々の実験を行い、検討した。その結果、以下の知見を得た。 The present inventor has obtained the above-mentioned problem, that is, the obtained oxide superconducting thin film, although the oxide superconducting layer is epitaxially grown using the metal substrate on which the epitaxially grown ceramic film (intermediate layer) is formed. Various experiments were conducted to investigate the cause of the lack of sufficient superconducting properties. As a result, the following knowledge was obtained.
即ち、従来より、エピタキシャル成長したセラミックス膜を形成するために、セラミックス膜の形成に先立って、配向金属テープを加熱するプレアニール工程が設けられているが、従来は、セラミックス膜を形成させる圧力と同じ１〜５Ｐａ、８５０℃以上の温度でプレアニールを行っていた。 That is, conventionally, in order to form an epitaxially grown ceramic film, a pre-annealing step for heating the oriented metal tape is provided prior to the formation of the ceramic film. Conventionally, the same pressure as that for forming the ceramic film is used. Pre-annealing was performed at a temperature of ˜5 Pa and 850 ° C. or higher.
これは、８５０℃以上の温度でプレアニールした配向金属テープを用いた場合には、セラミックス膜をエピタキシャル成長させることができるが、８５０℃未満の温度でプレアニールした配向金属テープでは、セラミックス膜をエピタキシャル成長させることができないためである。しかし、プレアニールの温度を８５０℃以上に上げた場合、配向金属テープにおける結晶粒界の凹凸が大きくなり、配向金属テープ表面に大きな凹凸を生じさせていることが分かった。 This is because when an oriented metal tape pre-annealed at a temperature of 850 ° C. or higher is used, the ceramic film can be epitaxially grown. However, with an oriented metal tape pre-annealed at a temperature of less than 850 ° C., the ceramic film is epitaxially grown. This is because they cannot. However, it has been found that when the pre-annealing temperature is increased to 850 ° C. or higher, the grain boundary irregularities in the oriented metal tape become large, causing large irregularities on the surface of the oriented metal tape.
このような表面に大きな凹凸を有する配向金属テープの上にセラミックス膜（中間層）を成膜した場合、セラミックス膜は、配向金属テープ表面に生じた凹凸を引き継いでエピタキシャル成長していくため、表面粗度が大きなセラミックス膜が形成される。そして、このような表面粗度が大きなセラミックス膜の上に酸化物超電導層を形成させた場合、セラミックス膜表面の凹凸を引き継いでエピタキシャル成長していくため、表面に凹凸のある酸化物超電導層が形成される。この結果、酸化物超電導層の繋がりが悪くなり、臨界電流値Ｉｃの低下を招き、充分な超電導特性を発揮させることができない。 When a ceramic film (intermediate layer) is formed on an oriented metal tape having large irregularities on such a surface, the ceramic film takes over the irregularities generated on the oriented metal tape surface and epitaxially grows. A ceramic film having a large degree is formed. And when an oxide superconducting layer is formed on a ceramic film with such a high surface roughness, the oxide superconducting layer with irregularities on the surface is formed because the surface of the ceramic film is inherited and epitaxially grown. Is done. As a result, the connection of the oxide superconducting layer is deteriorated, the critical current value Ic is lowered, and sufficient superconducting characteristics cannot be exhibited.
そこで、配向金属テープ表面に、セラミックス膜（中間層）を、大きな凹凸を生じさせることなくエピタキシャル成長させることができるプレアニールの条件につき検討した。 Therefore, the pre-annealing conditions under which a ceramic film (intermediate layer) can be epitaxially grown on the surface of the oriented metal tape without causing large irregularities were studied.
その結果、高真空下、具体的には、圧力１０−２Ｐａ以下でプレアニールを行うことにより、６００℃程度の温度であれば、配向金属テープ表面に大きな凹凸が生じることがなく、セラミックス膜をエピタキシャル成長させることができることが分かった。一方、このような圧力下でプレアニールを行った場合であっても、８２０℃を超えると、セラミックス膜をエピタキシャル成長させることができるものの、従来と同様に配向金属テープ表面における結晶粒界の凹凸が大きくなり、配向金属テープ表面に大きな凹凸が生じて、セラミックス膜の表面粗度が大きくなることが分かった。 As a result, by performing pre-annealing under high vacuum, specifically at a pressure of 10 −2 Pa or less, a ceramic film can be formed without causing large unevenness on the surface of the oriented metal tape at a temperature of about 600 ° C. It was found that it can be epitaxially grown. On the other hand, even when pre-annealing is performed under such pressure, if the temperature exceeds 820 ° C., the ceramic film can be epitaxially grown, but the grain boundary unevenness on the surface of the oriented metal tape is large as in the conventional case. Thus, it was found that large irregularities were generated on the surface of the oriented metal tape, and the surface roughness of the ceramic film was increased.
即ち、圧力１０−２Ｐａ以下、温度６００〜８２０℃で、配向金属テープに対してプレアニールを行うことにより、配向金属テープ表面における結晶粒界の凹凸が大きくなることを抑制することができ、配向金属テープ上に表面粗度が小さなセラミックス膜をエピタキシャル形成させることができることが分かった。 That is, by performing pre-annealing on the oriented metal tape at a pressure of 10 −2 Pa or less and a temperature of 600 to 820 ° C., it is possible to suppress the unevenness of crystal grain boundaries on the oriented metal tape surface from increasing. It has been found that a ceramic film having a small surface roughness can be epitaxially formed on a metal tape.
そして、表面粗度が小さくエピタキシャル成長したセラミックス膜の上に酸化物超電導層を形成させることにより、表面の凹凸が抑制された酸化物超電導層を形成させることができる。この結果、酸化物超電導層の繋がりが充分となり、高いＩｃを得ることができ、充分な超電導特性を発揮させることができる。 Then, by forming the oxide superconducting layer on the ceramic film having a small surface roughness and epitaxially grown, it is possible to form an oxide superconducting layer in which surface irregularities are suppressed. As a result, the oxide superconducting layer is sufficiently connected, high Ic can be obtained, and sufficient superconducting characteristics can be exhibited.
なお、配向金属テープ上に形成されたセラミックス膜の表面粗度は、算術平均粗度Ｒａで、３０ｎｍ以下となるが、１０ｎｍ以下であることが特に好ましい。 The surface roughness of the ceramic film formed on the oriented metal tape is 30 nm or less in terms of arithmetic average roughness Ra, but is particularly preferably 10 nm or less.
セラミックス膜（中間層）を成膜する具体的な蒸着法としては、電子ビーム蒸着法、スパッタ法、レーザ蒸着法などを挙げることができる。 Specific vapor deposition methods for forming the ceramic film (intermediate layer) include electron beam vapor deposition, sputtering, and laser vapor deposition.
プレアニールを施す時間としては、配向金属テープの材質、温度、圧力などの諸条件を考慮して、適宜決定されるが、通常は２〜２０分程度である。 The pre-annealing time is appropriately determined in consideration of various conditions such as the material, temperature, and pressure of the oriented metal tape, but is usually about 2 to 20 minutes.
請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の酸化物超電導薄膜線材用金属基板の製造方法を用いて製造されていることを特徴とする酸化物超電導薄膜線材用金属基板である。
The invention described in
It is manufactured using the manufacturing method of the metal substrate for oxide superconducting thin film wires of
前記の製造方法に基づき、圧力１０−２Ｐａ以下、温度６００〜８２０℃で配向金属テープにプレアニール処理を施した後、セラミックス膜（中間層）の形成を行っているため、表面粗度が小さく表面平滑性に優れ、充分にエピタキシャル成長したセラミックス膜（中間層）が形成された酸化物超電導薄膜線材用金属基板を提供することができる。 Based on the above manufacturing method, the surface roughness is small because the ceramic film (intermediate layer) is formed after pre-annealing the oriented metal tape at a pressure of 10 −2 Pa or less and a temperature of 600 to 820 ° C. It is possible to provide a metal substrate for an oxide superconducting thin film wire having an excellent surface smoothness and having a sufficiently epitaxially grown ceramic film (intermediate layer) formed thereon.
そして、このような酸化物超電導薄膜線材用金属基板上に酸化物超電導薄膜を形成させた場合、表面平滑性に優れた酸化物超電導薄膜を形成させることができ、超電導特性に優れた酸化物超電導薄膜線材を提供することができる。 When an oxide superconducting thin film is formed on such a metal substrate for an oxide superconducting thin film wire, an oxide superconducting thin film having excellent surface smoothness can be formed, and an oxide superconducting excellent in superconducting characteristics can be formed. A thin film wire can be provided.
請求項３に記載の発明は、
長尺の配向金属テープ上にセラミックス膜が成膜された超電導薄膜線材用金属基板であって、
前記セラミックス膜の表面の算術平均粗度Ｒａが、１０ｎｍ以下であることを特徴とする酸化物超電導薄膜線材用金属基板である。
The invention according to claim 3
A metal substrate for a superconducting thin film wire in which a ceramic film is formed on a long oriented metal tape,
The arithmetic average roughness Ra of the surface of the ceramic film is 10 nm or less, and is a metal substrate for an oxide superconducting thin film wire.
セラミックス膜（中間層）の表面の算術平均粗度Ｒａが１０ｎｍ以下の超電導薄膜線材用金属基板は、表面平滑性に特に優れているため、セラミックス膜（中間層）上に表面平滑性に優れた酸化物超電導薄膜を形成させることができ、超電導特性に優れた酸化物超電導薄膜線材を提供することができる。 The metal substrate for a superconducting thin film wire having an arithmetic average roughness Ra of 10 nm or less on the surface of the ceramic film (intermediate layer) is particularly excellent in surface smoothness, and thus has excellent surface smoothness on the ceramic film (intermediate layer). An oxide superconducting thin film can be formed, and an oxide superconducting thin film wire excellent in superconducting characteristics can be provided.
請求項４に記載の発明は、
請求項２または請求項３に記載の酸化物超電導薄膜線材用金属基板の上に、酸化物超電導薄膜が成膜されていることを特徴とする酸化物超電導薄膜線材である。
The invention according to claim 4
An oxide superconducting thin film wire comprising an oxide superconducting thin film formed on the metal substrate for an oxide superconducting thin film wire according to
表面平滑性に優れた酸化物超電導薄膜線材用金属基板上に酸化物超電導薄膜がエピタキシャル成長されているため、表面平滑性に優れた酸化物超電導薄膜が形成され、超電導特性に優れた酸化物超電導薄膜線材を提供することができる。 Oxide superconducting thin film with excellent surface smoothness is formed on the metal substrate for oxide superconducting thin film wire with excellent surface smoothness. As a result, an oxide superconducting thin film with excellent surface smoothness is formed. A wire rod can be provided.
なお、酸化物超電導薄膜を形成させる方法としては、スパッタ法、ＰＬＤ法、ＭＯＤ法など、従来からの方法の何れを採用しても良い。 As a method for forming the oxide superconducting thin film, any of conventional methods such as sputtering, PLD, and MOD may be employed.
本発明によれば、表面平滑性に優れ、エピタキシャル成長したセラミックス膜が形成された酸化物超電導薄膜線材用金属基板を提供することができ、さらに、優れた超電導特性を有する酸化物超電導薄膜線材を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a metal substrate for an oxide superconducting thin film wire having an excellent surface smoothness and having an epitaxially grown ceramic film formed thereon, and further provide an oxide superconducting thin film wire having excellent superconducting properties. can do.
以下、本発明の実施の形態に基づいて説明する。 Hereinafter, description will be given based on the embodiment of the present invention.
１．酸化物超電導薄膜線材用金属基板の製造方法
（１）酸化物超電導薄膜線材用金属基板の製造装置
（ａ）はじめに、酸化物超電導薄膜線材用金属基板を製造する製造装置の一実施の形態について説明する。図１は、酸化物超電導薄膜線材用金属基板の製造装置の模式断面図である。図１に示すように成膜装置は、プレアニールチャンバー２２、成膜チャンバー２３、制御部（図示略）を備えたリールｔｏリール方式となっている。なお、図２中の符号２１は供給リールチャンバー、２１Ａは供給リール、２３Ｂはスパッタターゲット・電極部、２４は巻取リールチャンバー、２４Ａは巻取リール、２５は接続管である。
1. Manufacturing Method of Metal Substrate for Oxide Superconducting Thin Film Wire (1) Manufacturing Device for Metal Substrate for Oxide Superconducting Thin Film Wire (a) First, an embodiment of a manufacturing apparatus for manufacturing a metal substrate for oxide superconducting thin film wire will be described. To do. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for manufacturing a metal substrate for an oxide superconducting thin film wire. As shown in FIG. 1, the film forming apparatus is a reel-to-reel system including a
プレアニールチャンバー２２および成膜チャンバー２３には、それぞれ加熱手段２２Ａ、２３Ａおよび圧力調整手段（図示略）が設けられ、両チャンバー２２、２３間にはセパレーター（図示略）が設けられることにより、それぞれ独立して温度および圧力の調整ができるようになっている。
The
配向金属テープ１は、供給リール２１Ａから巻出され、プレアニールチャンバー２２でプレアニール処理され、成膜チャンバー２３で成膜処理がされた後、巻取リール２４Ａに巻き取られる。
The oriented
（ｂ）以上の装置では、プレアニール処理の後に、引き続いて成膜処理を行う装置を示したが、プレアニール処理と成膜処理を２回のバッチ処理に分けて処理する装置を採用しても良い。 (B) In the above apparatus, the apparatus for performing the film forming process after the pre-annealing process is shown. However, an apparatus for processing the pre-annealing process and the film forming process in two batch processes may be adopted. .
（２）酸化物超電導薄膜線材用金属基板の製造方法
次に、酸化物超電導薄膜線材用金属基板の製造方法の一実施の形態を説明する。
まず、図１の供給リール２１Ａから巻き出された配向金属テープ１は、プレアニールチャンバー２２に送られる。
(2) Manufacturing Method of Metal Substrate for Oxide Superconducting Thin Film Wire Next, an embodiment of a manufacturing method of a metal substrate for an oxide superconducting thin film wire will be described.
First, the oriented
プレアニールチャンバー２２は、予め、前記圧力調整手段により、圧力１０−２Ｐａ以下の圧力に調整されている。そして、加熱手段２２Ａにより、配向金属テープ１が６００〜８２０℃に加熱され、プレアニールが施される。
The
次に、配向金属テープ１は、成膜チャンバー２３に送られ、加熱手段２３Ａにより加熱され、プレアニールされた配向金属テープ１上に、例えば、スパッタ法を用いて、中間層となるセラミックス層の成膜が行われる。
Next, the oriented
これにより、配向金属テープ１の表面の算術平均粗度（Ｒａ）が１０ｎｍ以下の配向性に優れたセラミックス層が形成され、図２に示される酸化物超電導薄膜線材用金属基板が得られる。図２の符号２はセラミックス層（中間層）である。なお、セラミックス層としては、ＣｅＯ２などの１層構造であってもよいが、ＣｅＯ２／ＹＳＺ／ＣｅＯ２のような３層構造にすることが好ましい。
Thereby, the ceramic layer excellent in the orientation whose arithmetic average roughness (Ra) of the surface of the oriented
２．酸化物超電導薄膜線材の製造方法
前記により得られた酸化物超電導薄膜線材用金属基板の中間層の上に、ＲＥ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ(以下、ＲＥ１２３超電導層ともいう)からなる酸化物超電導薄膜をスパッタ法などで成膜することにより酸化物超電導薄膜線材を製造する。このように、表面が平滑な酸化物超電導薄膜線材用金属基板の上に酸化物超電導薄膜を成膜することにより、優れたＩｃの酸化物超電導薄膜線材を得ることができる。
2. Method for Producing Oxide Superconducting Thin Film Wire Oxidation comprising RE 1 Ba 2 Cu 3 O 7-δ (hereinafter also referred to as RE123 superconducting layer) on the intermediate layer of the metal substrate for oxide superconducting thin film wire obtained above. An oxide superconducting thin film wire is manufactured by forming a superconducting thin film by sputtering or the like. Thus, by forming the oxide superconducting thin film on the metal substrate for the oxide superconducting thin film wire having a smooth surface, an excellent oxide superconducting thin film wire of Ic can be obtained.
１．酸化物超電導薄膜線材用金属基板
（１）酸化物超電導薄膜線材用金属基板の製造
配向金属テープとして、Ｎｉ合金を圧延、熱処理をして２軸配向した金属テープ（厚さ１００μｍ×幅３ｃｍ×長さ２００ｍ）を準備した。
1. Metal substrate for oxide superconducting thin film wire (1) Manufacture of metal substrate for oxide superconducting thin film wire As an oriented metal tape, Ni alloy is rolled and heat-treated and biaxially oriented metal tape (thickness 100 μm × width 3 cm × length 200 m) was prepared.
前記金属テープに対して、図２に示す製造装置を用いて、表１に示す設定温度（５８０〜８５０℃）および設定圧力（１、１０−２、１０−４Ｐａ）で、プレアニールを行った。 Pre-annealing was performed on the metal tape at a set temperature (580 to 850 ° C.) and a set pressure (1, 10 −2 , 10 −4 Pa) shown in Table 1 using the manufacturing apparatus shown in FIG. .
次に、プレアニール後の各金属テープ表面に、スパッタ法を用いて厚さ０．１μｍのＣｅＯ２セラミックス薄膜（中間層）を形成させ、各実施例および比較例の酸化物超電導薄膜線材用金属基板を得た。 Next, a CeO 2 ceramic thin film (intermediate layer) having a thickness of 0.1 μm is formed on the surface of each pre-annealed metal tape using a sputtering method, and the metal substrate for oxide superconducting thin film wire of each example and comparative example Got.
なお、スパッタ法の条件は、以下の通りである。
ターゲット材：ＣｅＯ２
雰囲気ガス： Ａｒ／Ｈ２
圧力： １Ｐａ
設定温度： ７００℃
処理時間： １０分
The conditions for the sputtering method are as follows.
Target material: CeO 2
Atmospheric gas: Ar / H 2
Pressure: 1Pa
Setting temperature: 700 ° C
Processing time: 10 minutes
（２）ＣｅＯ２膜の評価
各実施例および比較例で形成されたＣｅＯ２膜について、ＸＲＤ（Ｘ線回折装置）を用いて配向性を求め、配向率９０％以上を「良」、配向率９０％未満を「否」と評価した。また、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて、１０μｍ□当たりのＲａを求めた。結果を表１に示す。
(2) CeO 2 film evaluation is formed in each of Examples and Comparative Examples of CeO 2 film, determined orientation using XRD (X-ray diffractometer), "good" orientation of 90% or more, the orientation ratio Less than 90% was evaluated as “No”. In addition, Ra per 10 μm □ was determined using an AFM (atomic force microscope). The results are shown in Table 1.
表１より、温度が６００〜８２０℃、圧力が１０−２以下でプレアニールを行った場合、表面粗度が小さく、エピタキシャル成長したＣｅＯ２膜が得られることが分かる。 Table 1 shows that when pre-annealing is performed at a temperature of 600 to 820 ° C. and a pressure of 10 −2 or less, a surface roughness is small and an epitaxially grown CeO 2 film can be obtained.
２．酸化物超電導薄膜線材
（１）酸化物超電導薄膜線材の製造
実施例１，４，５，９および比較例１で得られた各酸化物超電導薄膜線材用金属基板のＣｅＯ２膜上に、厚さ０．３μｍのＹ１２３超電導層を形成して酸化物超電導薄膜線材を得た。
2. Oxide Superconducting Thin Film Wire (1) Production of Oxide Superconducting Thin Film Wire Thickness on the CeO 2 film of each of the oxide superconducting thin film wire substrates obtained in Examples 1, 4, 5, 9 and Comparative Example 1 An oxide superconducting thin film wire was obtained by forming a Y123 superconducting layer of 0.3 μm.
なお、Ｙ１２３超電導層の形成は、レーザーとして、周波数：１８０Ｈｚ、出力：１Ｊ、波長：２４８ｎｍのＫｒ−Ｆエキシマレーザーを用い、１０Ｐａの酸素雰囲気中でターゲットへ照射を行うＰＬＤ法により行った。 The Y123 superconducting layer was formed by a PLD method in which a Kr—F excimer laser with a frequency of 180 Hz, an output of 1 J, and a wavelength of 248 nm was used as a laser, and the target was irradiated in an oxygen atmosphere of 10 Pa.
（２）酸化物超電導薄膜線材の評価
得られた各酸化物超電導薄膜線材のＩｃを測定した。結果を表１に示す。
(2) Evaluation of oxide superconducting thin film wire Ic of each obtained oxide superconducting thin film wire was measured. The results are shown in Table 1.
表１より、各実施例では、比較例に比べて高いＩｃが得られており、表面粗度が小さく、エピタキシャル成長したＣｅＯ２膜の上に酸化物超電導薄膜を形成することにより、優れた超電導特性の酸化物超電導薄膜線材が得られることが分かる。 From Table 1, in each embodiment, and obtain a high Ic in comparison with Comparative Examples, the surface roughness is small, by forming an oxide superconducting thin film on the CeO 2 layer grown epitaxially, excellent superconducting properties It can be seen that an oxide superconducting thin film wire is obtained.
以上、実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。 While the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications can be made to the above-described embodiment within the same and equivalent scope as the present invention.
１ 配向金属テープ
２ 中間層
２１ 供給リールチャンバー
２１Ａ 供給リール
２２ プレアニールチャンバー
２２Ａ 加熱手段
２３ 成膜チャンバー
２３Ａ 加熱手段
２３Ｂ スパッタターゲット・電極部
２４ 巻取リールチャンバー
２４Ａ 巻取リール
２５ 接続管
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記セラミックス膜の成膜に先立って、前記配向金属テープに対して、温度６００℃〜８２０℃、圧力１０−２Ｐａ以下でプレアニールを行うプレアニール工程が設けられている
ことを特徴とする酸化物超電導薄膜線材用金属基板の製造方法。 A method for producing a metal substrate for an oxide superconducting thin film wire, in which a ceramic film is formed on a long oriented metal tape unwound from a supply reel and sent to a take-up reel, using a vapor deposition method,
Prior to the formation of the ceramic film, a pre-annealing step for pre-annealing the oriented metal tape at a temperature of 600 ° C. to 820 ° C. and a pressure of 10 −2 Pa or less is provided. Manufacturing method of metal substrate for thin film wire.
前記セラミックス膜の表面の算術平均粗度Ｒａが、１０ｎｍ以下であることを特徴とする酸化物超電導薄膜線材用金属基板。 A metal substrate for a superconducting thin film wire in which a ceramic film is formed on a long oriented metal tape,
A metal substrate for an oxide superconducting thin film wire, wherein the surface of the ceramic film has an arithmetic average roughness Ra of 10 nm or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010192569A JP2012049086A (en) | 2010-08-30 | 2010-08-30 | Oxide superconductive thin film wire rod, metal substrate for oxide superconductive thin film wire rod, and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010192569A JP2012049086A (en) | 2010-08-30 | 2010-08-30 | Oxide superconductive thin film wire rod, metal substrate for oxide superconductive thin film wire rod, and method of manufacturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012049086A true JP2012049086A (en) | 2012-03-08 |
Family
ID=45903701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010192569A Pending JP2012049086A (en) | 2010-08-30 | 2010-08-30 | Oxide superconductive thin film wire rod, metal substrate for oxide superconductive thin film wire rod, and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2012049086A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102682919A (en) * | 2012-05-08 | 2012-09-19 | 上海超导科技股份有限公司 | Method for annealing simplified, efficient, low-cost and high-temperature superconductive long band |
| JP2014077166A (en) * | 2012-10-10 | 2014-05-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Substrate with intermediate layer for thin film superconducting wire and manufacturing method of the same, and thin film superconducting wire |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005056754A (en) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Superconducting wire and method for manufacturing the same |
| JP2008195583A (en) * | 2007-02-14 | 2008-08-28 | Japan Science & Technology Agency | Superconducting compound thin film and method for producing the same |
| JP2010153090A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Tape shape substrate for superconductive wire rod, its manufacturing method, and superconductive wire rod |
-
2010
- 2010-08-30 JP JP2010192569A patent/JP2012049086A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005056754A (en) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Superconducting wire and method for manufacturing the same |
| JP2008195583A (en) * | 2007-02-14 | 2008-08-28 | Japan Science & Technology Agency | Superconducting compound thin film and method for producing the same |
| JP2010153090A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Tape shape substrate for superconductive wire rod, its manufacturing method, and superconductive wire rod |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102682919A (en) * | 2012-05-08 | 2012-09-19 | 上海超导科技股份有限公司 | Method for annealing simplified, efficient, low-cost and high-temperature superconductive long band |
| JP2014077166A (en) * | 2012-10-10 | 2014-05-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Substrate with intermediate layer for thin film superconducting wire and manufacturing method of the same, and thin film superconducting wire |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7858558B2 (en) | Superconducting thin film material and method of manufacturing the same | |
| JP5074083B2 (en) | Clad-oriented metal substrate for epitaxial thin film formation and manufacturing method thereof | |
| CN103548100B (en) | Superconducting film material and its manufacture method | |
| JP2008303082A (en) | Intermediate layer of epitaxial film forming alignment substrate and epitaxial film forming alignment substrate | |
| JP2012049086A (en) | Oxide superconductive thin film wire rod, metal substrate for oxide superconductive thin film wire rod, and method of manufacturing the same | |
| JP5624839B2 (en) | Base material for oxide superconducting conductor and method for producing the same, oxide superconducting conductor and method for producing the same | |
| JP5693398B2 (en) | Oxide superconducting conductor and manufacturing method thereof | |
| KR101621642B1 (en) | Textured substrate for epitaxial film formation, and method for manufacturing the same | |
| JP5415824B2 (en) | Method for manufacturing a substrate with altered shape for coated conductor and coated conductor using said substrate | |
| JP2007220467A (en) | Superconducting thin film material manufacturing method, superconducting equipment, and superconducting thin film material | |
| JP2012022882A (en) | Base material for oxide superconducting conductor and method of manufacturing the same, and oxide superconducting conductor and method of manufacturing the same | |
| KR20110081112A (en) | Coated Conductor with Improved Particle Orientation | |
| JP2011249162A (en) | Method for manufacturing superconducting wire rod | |
| JPWO2019049876A1 (en) | Silicon substrate used for manufacturing epitaxial silicon thin films and its manufacturing method | |
| JP5739630B2 (en) | Y-based superconducting wire manufacturing method and Y-based superconducting wire | |
| JP2011090934A (en) | Base material for superconductive thin film wiring material, manufacturing method thereof, and superconductive thin film wiring material | |
| JP2011230946A (en) | Method for producing oxide superconductive thin film | |
| JP2010225458A (en) | Thin film superconducting wire and manufacturing method thereof | |
| JP2012018829A (en) | Superconductive wire material and manufacturing method thereof | |
| JP2011141984A (en) | Manufacturing method of oxide superconducting thin film | |
| JP2011054531A (en) | Manufacturing method for oxide superconductive thin film, and superconductive wire | |
| JPH04149008A (en) | Production of superconducting material | |
| JP2013089354A (en) | Intermediate layer-formed base material for superconducting thin film wiring material, its manufacturing method and superconducting thin film wiring material | |
| JP2011204410A (en) | Manufacturing method of oxide superconducting thin film | |
| HK1129157A (en) | Superconducting thin film material and method of manufacturing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130527 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141222 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150507 |