專利名稱：用于帶基底上的超導(dǎo)材料的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及超導(dǎo)體，并且具體地說(shuō)涉及用于形成帶基底上的超導(dǎo)材料的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
因?yàn)橥ㄟ^(guò)固體傳播的電子因與理想平移對(duì)稱的偏差而分散，金屬電阻升高。這些偏差或者由雜質(zhì)或者由聲子晶格振動(dòng)產(chǎn)生。雜質(zhì)對(duì)電阻形成與溫度無(wú)關(guān)的貢獻(xiàn)，而振動(dòng)形成溫度相關(guān)的貢獻(xiàn)。
在某些應(yīng)用中，電阻是非常不可取的。舉例來(lái)說(shuō)，在電力輸送中，電阻引起功率耗散，即損失。在正常導(dǎo)線中功率耗散與電流成正比，即P＝I2R。因此，傳輸大電流的導(dǎo)線消散大量的能量。另外，因?yàn)閷?dǎo)線的電阻與長(zhǎng)度成正比，所以在或者較大的變壓器，較大的馬達(dá)或者較大的輸送距離中使用的導(dǎo)線越長(zhǎng)，耗散越多。因此，隨著導(dǎo)線長(zhǎng)度的增加，更多的能量在導(dǎo)線中損失，甚至是在較小的電流下。因此，因?yàn)橐徊糠帜芰坑捎趯?dǎo)線的電阻損失了，電力工廠生產(chǎn)比用戶使用更多的能量。
在冷卻至其轉(zhuǎn)變溫度Tc以下的超導(dǎo)體中，因?yàn)樯⑸錂C(jī)制不會(huì)妨礙載流子的運(yùn)動(dòng)，所以沒(méi)有電阻。在大多數(shù)公知類型的超導(dǎo)材料中，電流通過(guò)稱作庫(kù)柏對(duì)(Cooper pairs)的電子對(duì)來(lái)傳輸。BCS(BardeenCooper Schrieffer)理論描述了兩個(gè)負(fù)電荷的電子結(jié)合在一起的機(jī)制。在超導(dǎo)狀態(tài)，即Tc以下中，電子對(duì)的結(jié)合能在固體的Ef，即費(fèi)米能級(jí)或者最高占有能級(jí)下引起能譜間隙的開(kāi)放。這將成對(duì)狀態(tài)與“正常”的單電子狀態(tài)分開(kāi)。盡管在銅氧化物中庫(kù)柏對(duì)可以小至30，但是其大小由相干長(zhǎng)度給出，典型地為1000。一對(duì)庫(kù)柏對(duì)占據(jù)的空間包括許多其它的庫(kù)柏對(duì)，這就形成復(fù)雜的成對(duì)狀態(tài)占有率的相互關(guān)聯(lián)。因此，由于復(fù)雜的相互關(guān)聯(lián)，翻轉(zhuǎn)庫(kù)柏對(duì)中一個(gè)電子的行進(jìn)方向需要破壞所述庫(kù)柏對(duì)和許多其它的庫(kù)柏對(duì)，所以沒(méi)有足夠的熱能來(lái)分散庫(kù)柏對(duì)。因此，庫(kù)柏對(duì)載流不受阻礙。超導(dǎo)理論的其它信息請(qǐng)參閱“Introduction to Superconductivity”，作者M(jìn).Tinkham，McGraw-Hill，New York，1975。
許多不同的材料當(dāng)其溫度被冷卻至Tc以下時(shí)會(huì)變成超導(dǎo)體。舉例來(lái)說(shuō)，一些經(jīng)典的I型超導(dǎo)體(以及它們各自的Tc，單位開(kāi)爾文(K))是碳15K、鉛7.2K、鑭4.9K、鉭4.47K，以及汞4.47K。一些II型超導(dǎo)體，即部分新類型的高溫超導(dǎo)體(以及它們各自的Tc，單位開(kāi)爾文(K))是Hg0.8Tl0.2Ba2Ca2Cu3O8.33138K、Bi2Sr2Ca2Cu3O10118k和YBa2Cu3O7-x93K。后者的超導(dǎo)體就其組分也被稱作YBCO超導(dǎo)體，即釔、鋇、銅和氧，并且被認(rèn)為是最高性能且最穩(wěn)定的高溫超導(dǎo)體，尤其是對(duì)于電力應(yīng)用。YBCO具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在金屬氧化物結(jié)構(gòu)中具有復(fù)雜的原子分層。圖1表示了YBa2Cu3O7的結(jié)構(gòu)，其包括釔原子101、鋇原子102、銅原子103和氧原子104。對(duì)于氧化物超導(dǎo)體的其它信息請(qǐng)參閱“Oxide Superconductors”，Robert J.Cava，J.Am.Ceram.Soc.，卷83，第1期，第5-28頁(yè)，2000。
具體地說(shuō)YBCO超導(dǎo)體，以及總的地說(shuō)氧化物超導(dǎo)體的問(wèn)題是它們因?yàn)槠溲趸镄再|(zhì)而很難制備，并且因其復(fù)雜的原子結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生超導(dǎo)結(jié)構(gòu)是有挑戰(zhàn)性的。結(jié)構(gòu)中最小的缺陷，例如原子結(jié)構(gòu)的無(wú)序或者化學(xué)組成的變化都可能破壞或者顯著降低它們的超導(dǎo)性質(zhì)。缺陷可能來(lái)自許多來(lái)源，例如雜質(zhì)、錯(cuò)誤的材料濃度、錯(cuò)誤的材料相、錯(cuò)誤的溫度、不良的原子結(jié)構(gòu)、材料對(duì)基底的不適當(dāng)輸送等。
薄膜YBCO超導(dǎo)體可以用許多種方法制造，包括脈沖激光沉積、濺射、金屬有機(jī)沉積、物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積。此處作為實(shí)例描述兩種沉積薄膜YBCO超導(dǎo)體的典型方法。在第一種方法中，通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)在如圖2所示的反應(yīng)室中的晶片基底上形成YBCO。這種制造方法與半導(dǎo)體器件相似。晶片(wafer)基底被放在夾具(holder)201上?；子杉訜崞?02加熱。晶片基底還可以旋轉(zhuǎn)，這就允許在基底晶片上更均勻的沉積，以及基底更均勻的加熱。借助入口204，通過(guò)噴頭203將氣態(tài)材料輸送到基底上。噴頭203向基底晶片上提供材料的層流。材料在加熱的晶片上收集，生長(zhǎng)成超導(dǎo)體。過(guò)量的材料借助與泵連接的排氣口208從反應(yīng)室200中除去。為了防止材料不可取地沉積到反應(yīng)室200的壁上，冷卻劑通過(guò)壁中的夾套205流動(dòng)。為了防止材料在噴頭203內(nèi)堵塞，冷卻劑通過(guò)噴頭中的盤(pán)管206流動(dòng)。門(mén)207允許進(jìn)入反應(yīng)室200內(nèi)部從而插入和除去薄膜/基底樣品。薄膜的加工可以通過(guò)光學(xué)端口209來(lái)監(jiān)控。
在第二種方法中，通過(guò)脈沖激光沉積在基底上形成YBCO，包括使用連續(xù)金屬帶基底301的可能性。帶基底301由兩個(gè)位于反應(yīng)室300內(nèi)部的滾軸302、303支載。滾軸302包括加熱器304，用來(lái)將帶基底301加熱至允許YBCO生長(zhǎng)的溫度。通過(guò)典型地來(lái)自受激準(zhǔn)分子激光器306的靶的輻射從YBCO靶中蒸發(fā)材料305成噴流(plume)。然后，噴流中蒸氣在基底301上形成YBCO超導(dǎo)薄膜。滾軸302、303允許帶基底連續(xù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)激光靶，因此將YBCO材料連續(xù)地覆蓋到帶基底上。注意激光器306位于反應(yīng)室300的外部，并且激光器306的光束借助光學(xué)端口307進(jìn)入反應(yīng)室300中。然后，切割所得的帶基底，并且形成具有YBCO超導(dǎo)材料的帶或條(ribbon)。
上述形成薄膜高溫超導(dǎo)體的方法都不能產(chǎn)生可以用來(lái)在電力應(yīng)用中代替銅(或其它金屬)線的很長(zhǎng)長(zhǎng)度的YBCO帶或條。第一種方法只允許在晶片上生產(chǎn)小片的超導(dǎo)體材料，例如分批處理。第二種方法只能用來(lái)制造幾英尺長(zhǎng)度的帶，并且使用多次通過(guò)來(lái)生產(chǎn)幾微米厚的超導(dǎo)薄膜。第二種方法的實(shí)際極限約為5英尺。更大片的帶需要更大的加熱室。還需要更大的加熱滾軸。帶在離開(kāi)滾軸302后冷卻，因此將需要更多的時(shí)間重新加熱至所需的溫度。在反應(yīng)室一面加熱，并在反應(yīng)室另一面冷卻還可能引起在金屬基底上形成的YBCO層和其它層的熱裂紋。通過(guò)第二方法生產(chǎn)的較小片的帶可以被疊接在一塊，形成很長(zhǎng)的帶，但是當(dāng)所述片為超導(dǎo)性時(shí)，疊接技術(shù)還沒(méi)有達(dá)到實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量高溫超導(dǎo)體的水平。因此，目前形成超導(dǎo)體的設(shè)備不能形成長(zhǎng)的連續(xù)的超導(dǎo)材料帶。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種技術(shù)中需要的系統(tǒng)和方法，其允許在金屬條或帶或線上以連續(xù)的方式形成超導(dǎo)體，優(yōu)選為YBCO，從而形成連續(xù)的很長(zhǎng)的超導(dǎo)體條或帶或線。注意本文使用的術(shù)語(yǔ)“超導(dǎo)線”包括任何用于傳導(dǎo)電流的超導(dǎo)元件。
這些和其它目的、特征，以及技術(shù)優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)在運(yùn)動(dòng)的帶基底上連續(xù)沉積用于生長(zhǎng)超導(dǎo)層材料的系統(tǒng)和方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明優(yōu)選使用放線軸(pay-out reel)以恒定的速度分送帶基底。然后，本發(fā)明優(yōu)選在生長(zhǎng)超導(dǎo)層之前使用初始級(jí)預(yù)熱和/或預(yù)處理帶基底。預(yù)熱對(duì)于減小帶基底的熱沖擊是可取的。預(yù)處理對(duì)于在生長(zhǎng)超導(dǎo)層之前減少帶基底的污染物是可取的。然后，本發(fā)明優(yōu)選使用至少一個(gè)反應(yīng)器或反應(yīng)室在帶基底上沉積一種或多種用于形成超導(dǎo)層的材料。本發(fā)明優(yōu)選使用退火級(jí)來(lái)完成超導(dǎo)層并且冷卻超導(dǎo)帶。本發(fā)明優(yōu)選使用卷線軸(take-upreel)來(lái)纏繞超導(dǎo)帶。本發(fā)明可以任選地使用覆蓋級(jí)，在超導(dǎo)帶上沉積保護(hù)覆蓋層。本發(fā)明還可以任選地使用質(zhì)量控制級(jí)，確保超導(dǎo)帶正確的特性。本發(fā)明再可以任選地使用預(yù)清潔級(jí)，在進(jìn)入初始級(jí)之前從帶上除去油脂和/或其它的污染物。
本發(fā)明優(yōu)選在初始級(jí)和反應(yīng)室之間、在反應(yīng)室和退火級(jí)之間，以及如果使用一個(gè)以上的反應(yīng)室，在反應(yīng)室之間使用過(guò)渡室。可以使用另外的反應(yīng)室或反應(yīng)器在基底和高溫超導(dǎo)(HTS)薄膜之間提供緩沖層，或者在HTS薄膜層的上面或其間提供覆蓋層。過(guò)渡室分隔每個(gè)級(jí)或反應(yīng)器與另一個(gè)級(jí)和/或反應(yīng)器，從而防止來(lái)自一個(gè)級(jí)或反應(yīng)器對(duì)另一個(gè)級(jí)或反應(yīng)器的材料和/或氣體的交叉污染。過(guò)渡室優(yōu)選包括允許維持和/或調(diào)節(jié)帶溫度的加熱元件。過(guò)渡室優(yōu)選包括至少一個(gè)端口，允許引入至少一種氣體，控制過(guò)渡室中的環(huán)境，從而最佳地維持超導(dǎo)體或緩沖層。過(guò)渡室優(yōu)選包括至少一個(gè)支座，在帶通過(guò)過(guò)渡室傳送時(shí)支持帶。
反應(yīng)器優(yōu)選包括至少一個(gè)支座，在帶通過(guò)反應(yīng)器傳送時(shí)支持帶。反應(yīng)器還優(yōu)選包括加熱系統(tǒng)，其具有在帶運(yùn)動(dòng)的方向上與帶速度和材料的沉積和/或超導(dǎo)層生長(zhǎng)速率相關(guān)的長(zhǎng)度。因此，帶部分將被加熱足夠長(zhǎng)的時(shí)間，使得隨著帶部分通過(guò)反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)(薄膜生長(zhǎng)區(qū))運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)所需的材料厚度(優(yōu)選從1微米到大于10微米)。反應(yīng)器還優(yōu)選使用噴頭，在帶上提供材料的層流。反應(yīng)器再優(yōu)選使用冷卻系統(tǒng)，減少材料沉積在不可取的位置上。
可以使用本發(fā)明來(lái)形成由不同超導(dǎo)材料形成的超導(dǎo)帶，所述材料包括，但不局限于YBCO、YBa2Cu3O7-x、NbBa2Cu3O7-x、LaBa2Cu3O7-x、Bi2Sr2Ca2Cu3Oy、Pb2-xBixSr2Ca2Cu3Oy、Bi2Sr2Ca1Cu2Oz、Tl2Ba2CaCu2Ox、Tl2Ba2Ca2Cu3Oy、Tl1Ba2Ca2Cu3Oz、Tl1-xBixSr2-yBayCa2Cu4Oz、Tl1Ba2Ca1Cu2Oz、Hg1Ba2Ca1Cu2Oy、Hg1Ba2Ca2Cu3Oy、MgB2、銅氧化物、稀土金屬氧化物，以及其它高溫超導(dǎo)體。此外，本發(fā)明可以用于許多不同的薄膜沉積方法，包括但不局限于有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、脈沖激光沉積、dc/rf濺射、金屬有機(jī)沉積，以及分子束外延和溶膠凝膠工藝。
為了下面本發(fā)明詳細(xì)的說(shuō)明被更好地理解，前面已經(jīng)相當(dāng)廣泛地概括了本發(fā)明的特征及技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。下文中將描述形成本發(fā)明權(quán)利要求主體的本發(fā)明其它特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會(huì)本發(fā)明公開(kāi)的概念和具體的實(shí)施方案可以容易地用作改進(jìn)或設(shè)計(jì)用來(lái)實(shí)施本發(fā)明相同目的的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)意識(shí)到這種等價(jià)的構(gòu)造不會(huì)偏離在附加權(quán)利要求中提出的本發(fā)明的精神和范圍。當(dāng)考慮結(jié)合附圖時(shí)，從下面的說(shuō)明將能更好地理解就其組織和操作方法而言，據(jù)信為本發(fā)明特征的新特征以及其它的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。但是，應(yīng)當(dāng)清楚地理解只是為了舉例和說(shuō)明而提供每幅圖片，并沒(méi)有打算限制本發(fā)明。


為了更全面地理解本發(fā)明，結(jié)合附圖參照下面的說(shuō)明，其中圖1描述了YBCO超導(dǎo)體公知的原子結(jié)構(gòu)；圖2描述了生產(chǎn)YBCO超導(dǎo)體的第一種現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備；圖3描述了生產(chǎn)YBCO超導(dǎo)體的第二種現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備；圖4描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的實(shí)例；圖5描述了本發(fā)明的初始級(jí)的實(shí)施方案；圖6A-6E描述了本發(fā)明的沉積級(jí)反應(yīng)器的實(shí)施方案；圖7A和7B描述了本發(fā)明的過(guò)渡室(transition chamber)的實(shí)施方案；及圖8描述了本發(fā)明的退火級(jí)的實(shí)施方案。
圖9A-9D描述了本發(fā)明超導(dǎo)線的不同實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式
圖4是使用本發(fā)明生產(chǎn)高溫超導(dǎo)(HTS)材料連續(xù)帶的系統(tǒng)400實(shí)施方案的示意圖。系統(tǒng)400包括一起操作的幾級(jí)，在金屬基底上沉積SC材料，從而使HTS材料是原子有序的，并且具有大的取向良好的晶粒及主要是低角度的晶界。原子有序允許高的電流密度，即大于或等于每平方厘米100,000安培的Jc。
金屬基底優(yōu)選是10/1000到1/1000英寸厚的金屬箔帶408。帶可以具有所需的寬度。舉例來(lái)說(shuō)，帶可以是寬的，使得所得的HTS帶可以輸運(yùn)大量的電流，或者帶可以是寬的，使得所得的HTS帶可以被切成窄的帶。
帶408優(yōu)選由鎳和/或鎳合金組成，并且具有可以促進(jìn)HTS材料生長(zhǎng)的預(yù)定的原子有序。帶還可以包括鎳、銀、鈀、鉑、銅、鋁、鐵、鎢、鉭、釩、鉻、錫、鋅、鉬和鈦。這種帶已經(jīng)由Oak Ridge NationalLaboratories描述。帶408支載著HTS層，因此應(yīng)該是可延伸或柔性的，并且是強(qiáng)韌的。注意如此處所述，帶只有一面覆蓋有HTS層，但是兩面都可以用HTS層覆蓋。
帶408優(yōu)選由放線軸(pay-out reel)401分送。放松卷軸401是能夠以恒定速度提供帶的連續(xù)進(jìn)料卷軸。放線軸以及卷線軸406優(yōu)選張力受控制，從而防止帶的下垂(張力太小)或者帶的拉伸或斷裂(張力太大)。加工期間帶的下垂或拉伸(例如當(dāng)帶被加熱至高溫下時(shí))可能傷害或毀壞HTS層。更優(yōu)選地，當(dāng)帶從放線軸401運(yùn)送到卷線軸406時(shí)，計(jì)算機(jī)409借助張力調(diào)節(jié)器411控制帶的張力。
帶的速度取決于許多因素，例如反應(yīng)室的尺寸、沉積材料所需的厚度、層的生長(zhǎng)速率、反應(yīng)溫度、光通量等。每分鐘約3厘米的優(yōu)選速度適于連續(xù)生長(zhǎng)厚度為約0.5至5微米的YBCO HTS層。但是，根據(jù)例如(但不局限于)所需厚度、生長(zhǎng)速率、所用材料、材料濃度等的因素，可以使用每分鐘從1至20厘米的速度。優(yōu)選使用包括具有可調(diào)節(jié)設(shè)置的步進(jìn)電機(jī)的速度控制器410來(lái)控制帶的速度。更優(yōu)選地，當(dāng)帶從放線軸401運(yùn)送到卷線軸406時(shí)，計(jì)算機(jī)409借助速度控制器410控制帶的速度。注意放線軸還可以包括與計(jì)算機(jī)409連接的速度控制器。
帶408應(yīng)該是清潔的并且沒(méi)有油脂和/或其它污染物。這種污染物可能妨礙材料的沉積、化學(xué)污染沉積的材料，并且可能扭曲所得薄膜的結(jié)構(gòu)，在大多數(shù)情況下會(huì)不利地影響超導(dǎo)性質(zhì)。可以在預(yù)清潔級(jí)412中使用蒸汽脫脂器或清潔器在其進(jìn)入初始級(jí)402之前清潔帶?？蛇x地，可以使用機(jī)械清潔器，例如輥式擦拭器來(lái)清潔帶。另一種可選方法是使用超聲浴，使用液體清潔劑，例如丙酮來(lái)清潔帶。殘留的清潔劑通過(guò)初始級(jí)402被從帶上蒸發(fā)和/或燒掉。注意預(yù)清潔級(jí)412可以包括多次應(yīng)用蒸汽、機(jī)械或浴處理，以及蒸汽、機(jī)械和/或浴的組合。另外，注意本級(jí)可以與系統(tǒng)400分開(kāi)來(lái)操作。然后，所得清潔的帶可以被重新繞盤(pán)并在系統(tǒng)400作為帶401使用。
初始級(jí)402在生長(zhǎng)超導(dǎo)層之前預(yù)加熱和/或預(yù)處理帶408。該級(jí)升高帶408的溫度至約500℃。該溫度處于室溫和下一級(jí)的溫度之間。這會(huì)降低帶的熱沖擊。預(yù)處理將在生長(zhǎng)包括上部超導(dǎo)層的表面層之前從帶上減少污染物。該級(jí)還除去覆蓋金屬的自然氧化物。所述級(jí)具有還原氣氛，優(yōu)選包括除氧劑，例如氫氣(H2)、氨(NH3)和/或一氧化碳，以及氬氣(和/或其它非反應(yīng)氣體，例如氮?dú)?。清除劑與金屬表面氧化物反應(yīng)，使之還原成裸金屬(bare metal)。表面金屬氧化物會(huì)破壞HTS層的原子有序，影響其超導(dǎo)性質(zhì)，因此應(yīng)該被除去。
初始級(jí)402一個(gè)實(shí)施方案的實(shí)例表示在圖5中。該級(jí)至少包括一個(gè)優(yōu)選由石英或非反應(yīng)性材料(例如不銹鋼)組成的支座501。其它材料可包括金、鉑、氧化鋁、LaAlO3、SrTiO3和/或其它金屬氧化物材料。支座應(yīng)該被拋光得平滑，使得不會(huì)扎破或扭結(jié)帶，這將傷害基底的原子有序，并且導(dǎo)致降低質(zhì)量的HTS薄膜。另外，支座應(yīng)僅具有防止下垂所需的大小，這將使與帶的接觸最小并且防止污染。使用加熱器502加熱帶。加熱器502包括多個(gè)級(jí)，例如502a、502b、502c，其中每個(gè)級(jí)逐漸加熱帶至所需的溫度。這會(huì)降低對(duì)帶的熱沖擊。注意在本實(shí)施方案中，加熱器包括支承管508。支承管具有多個(gè)端口(未顯示)，允許氣體和/或其它材料流入和/或流出管道。帶借助帶端口506進(jìn)入該級(jí)，并且借助帶端口507送出該級(jí)。注意與過(guò)渡室701上的一樣，帶端口506和507不必是窄的狹縫。可選地，窄狹縫可以不是過(guò)渡室的一部分，并且作為替代，帶端口506和507可以包括窄的狹縫。材料端口504和505為用來(lái)定義該級(jí)環(huán)境的氣體分別提供入口和出口。安裝冷卻管道503，降低該級(jí)402的外部溫度?？蛇x地，可以直接將冷卻夾套裝入該級(jí)402中。
下表提供了初始級(jí)環(huán)境的工作實(shí)例。表中各值都是優(yōu)選值，可用的值，并且只是舉例來(lái)說(shuō)提供。注意SCCM是每分鐘標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。
表1 初始級(jí)402

下一級(jí)是沉積級(jí)403。該級(jí)優(yōu)選至少包括一個(gè)反應(yīng)器或反應(yīng)室601，在上面要沉積超導(dǎo)層的帶基底上沉積一種或多種材料。如圖6A所示，本部分可以包括多個(gè)反應(yīng)室601a、601b、601c，它們可以通過(guò)圖7A中的過(guò)渡室701來(lái)分開(kāi)。具體的超導(dǎo)體可能需要不同材料、不同濃度、不同溫度、不同壓力和/或其需要一種以上不同操作環(huán)境的組合的沉積條件。每個(gè)反應(yīng)室優(yōu)選是相似的，但是如果具體的環(huán)境需要特別長(zhǎng)或短的生長(zhǎng)時(shí)間，和/或?qū)有枰窕蚋?，反?yīng)室可以在帶基底通行的方向上做得更大或者更小。注意因?yàn)閹Щ滓院愣ǖ乃俣冗\(yùn)動(dòng)，時(shí)間可以等同為距離，因此如果需要更長(zhǎng)的沉積時(shí)間(和/或需要更厚的薄膜)，那么反應(yīng)區(qū)將是更長(zhǎng)的，或者生長(zhǎng)速率更高，以及相反。相似地，改變帶基底的速度也會(huì)改變沉積時(shí)間，例如減慢帶基底會(huì)導(dǎo)致更長(zhǎng)的沉積時(shí)間和更厚的薄膜，以及相反。
圖6A描述了反應(yīng)器601一個(gè)實(shí)施方案的實(shí)例。所述反應(yīng)器至少包括一個(gè)優(yōu)選由石英或非反應(yīng)性材料(例如不銹鋼)組成的支座604。其它材料包括金、鉑、氧化鋁、LaAlO3、SrTiO3和/或其它金屬氧化物材料。支座應(yīng)該被拋光得平滑，使得不會(huì)扎破或扭結(jié)帶基底，這將傷害基底的原子有序，并且導(dǎo)致降低質(zhì)量的HTS薄膜。另外，支座應(yīng)僅具有防止下垂所需的大小，這將使與帶基底的接觸最小并且防止污染。支座可以包括諸如燈的加熱器，補(bǔ)充由加熱元件613提供的熱量。這就阻止了支座用作吸熱器。反應(yīng)器的側(cè)面可以包括石英、非反應(yīng)性材料(例如不銹鋼)，或者可以包括一些用石英或非反應(yīng)性材料作襯里的其它材料。其它非反應(yīng)性材料包括金、鉑、氧化鋁、LaAlO3、SrTiO3和/或其它金屬氧化物材料。帶基底借助帶端口605進(jìn)入該級(jí)，并且借助窄的帶端口606送出該級(jí)。注意與過(guò)渡室701上的一樣，帶端口605和606不必是窄的狹縫?？蛇x地，窄狹縫可以不是過(guò)渡室的一部分，并且作為替代，帶端口605和606可以包括窄的狹縫。材料端口607為該級(jí)中使用的材料提供入口和出口。如圖6D的反應(yīng)器601的底視圖所示，安置端口607，以方便反應(yīng)器601中的材料層流。換句話說(shuō)，材料從噴頭603中注入，然后通過(guò)端口607流出。
反應(yīng)器601包括燈602和噴頭(或者分配頭)603。圖6B和6C分別描述了如圖6A中安置的燈602和噴頭603的側(cè)視圖和頂視圖。圖6E描述了噴頭、基底和支座的透視圖(注意在該圖中忽略了燈602)。燈加熱帶基底至所需的溫度，從而允許材料的沉積。燈還提供能顯著增加生長(zhǎng)速率的紫外和可見(jiàn)光，即通過(guò)增加反應(yīng)物質(zhì)的表面擴(kuò)散來(lái)增加生長(zhǎng)速率，從而會(huì)允許厚層的快速生長(zhǎng)，以及更快的帶基底速度和/或更小的反應(yīng)器。燈使用反射器將光導(dǎo)向正位于噴頭603下面的反應(yīng)區(qū)609上。這會(huì)減少到反應(yīng)室壁的熱通量。燈優(yōu)選是石英鹵素?zé)舨⑶野ǘ鄠€(gè)沿著燈602長(zhǎng)度延伸的燈泡608。注意可以使用其它的紫外/可見(jiàn)(UV/V)光源，例如氙放電、汞蒸汽，或者準(zhǔn)分子激光。噴頭603向基底帶408處的反應(yīng)器沉積區(qū)提供混有載氣的反應(yīng)物蒸氣層流。噴頭603優(yōu)選由石英制成，但也可以是另一種非反應(yīng)性材料，例如不銹鋼。其它材料包括金、鉑、氧化鋁、LaAlO3、SrTiO3和/或其它金屬氧化物材料。
噴頭下方的反應(yīng)區(qū)是反應(yīng)器的沉積區(qū)。該區(qū)域的大小根據(jù)其它系統(tǒng)特性，例如帶速度、沉積速度、反應(yīng)室壓力等來(lái)選擇，從而生產(chǎn)所需厚度的薄膜。當(dāng)不在沉積區(qū)時(shí)，用罩子612蓋住帶基底408，防止材料覆蓋到帶基底上。
分配頭603的尺寸和放置取決于基底408的寬度。舉例來(lái)說(shuō)，如圖6B所示，對(duì)于具有寬度B612的基底408，支座604的寬度A613優(yōu)選略小于B，例如B減2毫米。但是，A值在從B加2毫米至B減2毫米的范圍是有效的。噴頭的寬度C610優(yōu)選大于B，例如B加10毫米。但是，C值在從B加15毫米至B減2毫米的范圍是有效的。但是，噴頭和基底之間的間距D611優(yōu)選大于或等于B。但是，D值大于或者等于B/2是有效的。
燈罩也優(yōu)選包括冷卻夾套610作為燈反射器部分。在夾套中可以使用不同的冷卻劑，例如水、油、乙二醇等。反應(yīng)器的側(cè)面也可以包括冷卻夾套和/或冷卻管614。冷卻夾套不僅降低反應(yīng)室外部溫度至安全范圍，而且通過(guò)降低壁溫至物質(zhì)不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的溫度，減少沉積材料在壁上不需要的沉積。
反應(yīng)器還可以優(yōu)選包括質(zhì)量控制端口611。該端口允許在沉積過(guò)程中觀察帶基底，和/或允許進(jìn)入從而測(cè)試帶基底的質(zhì)量。
通過(guò)前體系統(tǒng)407提供在基底上結(jié)合形成沉積薄膜，例如HTS、緩沖層或外涂層的沉積材料(反應(yīng)物化學(xué)原料)或者前體。公知的系統(tǒng)包括氣體、液體、固體和漿體制備系統(tǒng)。固體前體輸送系統(tǒng)典型地在獨(dú)立的加熱容器中揮發(fā)固體前體，將載氣通過(guò)容器，然后將載氣/前體蒸氣通到反應(yīng)室中。固體前體可以是單獨(dú)的，或者作為固體混合成一塊來(lái)蒸發(fā)。漿體前體輸送系統(tǒng)在裝備有加熱區(qū)的獨(dú)立室中蒸發(fā)少量含有溶解在溶劑中形成漿體的所有或其子集的前體的漿體。液體前體輸送系統(tǒng)在裝備有加熱區(qū)的獨(dú)立室中蒸發(fā)少量含有溶解在溶劑中形成漿體的所有或所有子集的前體的液體溶液。然后，將蒸發(fā)的前體注入反應(yīng)器噴頭中，從而輸送給帶基底408。液體前體溶液也可以被霧化，然后蒸發(fā)并注入反應(yīng)器噴頭中。
為了使YBCO超導(dǎo)體與連續(xù)金屬箔基底成為整體，優(yōu)選使用三個(gè)反應(yīng)器。前兩個(gè)反應(yīng)器提供緩沖層，并且第三個(gè)反應(yīng)器提供YBCO層。第一個(gè)反應(yīng)器601a沉積緩沖薄層，優(yōu)選為氧化鈰(CeO2)。緩沖層足以在金屬基底和超導(dǎo)層之間防止其它的速度擴(kuò)散，并且提供在其上面生長(zhǎng)原子有序的隨后緩沖層或超導(dǎo)層的原子有序模板。與下兩個(gè)反應(yīng)器相比，該層在較低的溫度下沉積，并且防止鎳被氧化，它會(huì)毀壞上面要生長(zhǎng)后續(xù)層的鎳基底表面的原子結(jié)構(gòu)。注意該反應(yīng)器在合成氣體，例如氫氣的還原環(huán)境中操作，并且生長(zhǎng)氧化物層，這意味著在反應(yīng)器中還提供氧氣。因?yàn)檩^低的壓力(與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相比)，沒(méi)有爆炸的危險(xiǎn)。下表提供了第一反應(yīng)器環(huán)境的工作實(shí)例。表中各值都是優(yōu)選值，可用的值，并且只是舉例來(lái)說(shuō)提供的。
表2由反應(yīng)器601a生長(zhǎng)CeO緩沖層

第二反應(yīng)器601b沉積更高沉積溫度的緩沖層，優(yōu)選為釔穩(wěn)定的氧化鋯(YSZ)緩沖層。該緩沖層防止第一緩沖層和金屬基底內(nèi)擴(kuò)散入YBCO層中。本反應(yīng)器工作在由O2、N2O、O及其組合，或者其它氧化劑組成的富氧化劑環(huán)境中，壓力從1至5托，溫度600-700℃。下表給出了第二反應(yīng)器環(huán)境的工作實(shí)例。表中各值都是優(yōu)選值，可用的值，并且只是舉例來(lái)說(shuō)提供的。
表3由反應(yīng)器601b生長(zhǎng)YSZ緩沖層

第三反應(yīng)器601c也在富氧化劑環(huán)境中沉積YBCO層。YBCO層的厚度及其化學(xué)純度和結(jié)晶度確定了所制造的超導(dǎo)帶的臨界電流。臨界電流是超過(guò)該電流后超導(dǎo)體不再超導(dǎo)的電流。下表提供了對(duì)于固態(tài)前體第三反應(yīng)器環(huán)境的工作實(shí)例。表中各值都是優(yōu)選值，可用的值，并且只是舉例來(lái)說(shuō)提供的。
表4使用固態(tài)前體由反應(yīng)器601c生長(zhǎng)YBCO層

下表提供了對(duì)于固態(tài)(表4)和液態(tài)(表5)前體第三反應(yīng)器環(huán)境的工作實(shí)例。表中各值都是優(yōu)選值，可用的值，并且只是舉例來(lái)說(shuō)提供的。注意M是質(zhì)量摩爾濃度。
表5使用液態(tài)前體由反應(yīng)器601c生長(zhǎng)YBCO層

沉積級(jí)403在級(jí)402和第一反應(yīng)器之間、反應(yīng)器之間，以及最后的反應(yīng)器和級(jí)404之間還包括過(guò)渡室701。圖7A描述了過(guò)渡室一個(gè)實(shí)施方案的實(shí)例。帶借助窄狹縫703進(jìn)入過(guò)渡室中，并且借助窄狹縫704從過(guò)渡出來(lái)。使用狹縫，使從反應(yīng)器室通到過(guò)渡室或反之的氣體和其它材料最少。因此，過(guò)渡室分隔各級(jí)或反應(yīng)器與另一個(gè)級(jí)和/或反應(yīng)器，從而防止來(lái)自一個(gè)級(jí)或反應(yīng)器與另一個(gè)級(jí)或反應(yīng)器的材料和/或氣體的交叉污染。過(guò)渡室具有真空系統(tǒng)706，控制從過(guò)渡室任一端漏入的任何材料或氣體，并且在或者高于或者低于名義反應(yīng)變換器壓力的壓力下操作。
過(guò)渡室優(yōu)選至少包括一個(gè)優(yōu)選由石英或非反應(yīng)性材料(例如不銹鋼)組成的支座702。其它材料包括金、鉑、氧化鋁、LaAlO3、SrTiO3和/或其它金屬氧化物材料。支座應(yīng)該被拋光得平滑，以至于不會(huì)扎破或扭結(jié)帶基底，這將傷害基底的原子有序，并且導(dǎo)致降低質(zhì)量的HTS薄膜。另外，支座應(yīng)僅具有防止下垂所需的大小，這將使與帶基底的接觸最小并且防止污染。
過(guò)渡室可以包括一個(gè)或多個(gè)加熱元件707，允許維持和/或調(diào)節(jié)過(guò)渡室中帶基底的溫度。加熱器707維持帶基底的溫度，或者調(diào)節(jié)其溫度(或高或低)至介于與之連接的兩個(gè)級(jí)之間的某個(gè)點(diǎn)，例如中點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，如果一個(gè)反應(yīng)器的溫度為550℃且另一個(gè)反應(yīng)器的溫度為700℃，那么可以設(shè)置過(guò)渡室的溫度為625℃。當(dāng)帶基底在各級(jí)/或反應(yīng)器之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，這將會(huì)降低帶基底的熱沖擊。注意在本實(shí)施方案中，加熱元件707包括支承管711。支承管711具有多個(gè)端口710，允許氣體或其它材料流入和/或流出管道。圖7B描述了具有端口710的管道711的側(cè)視圖。
過(guò)渡室優(yōu)選至少包括一個(gè)端口705，允許將至少一種氣態(tài)物質(zhì)引入過(guò)渡室中，所述氣態(tài)物質(zhì)能夠穩(wěn)定或增強(qiáng)在基底上形成的緩沖層或超導(dǎo)層，或者增強(qiáng)在帶基底上形成后續(xù)層。舉例來(lái)說(shuō)，過(guò)渡室向帶基底提供氧氣，這會(huì)幫助在沉積的薄膜中維持氧的化學(xué)計(jì)量。通過(guò)真空系統(tǒng)706除去任何引入的氣態(tài)材料，并且不會(huì)進(jìn)入任一級(jí)/反應(yīng)器中。
過(guò)渡室還優(yōu)選包括冷卻夾套708。在夾套中可以使用不同的冷卻劑，例如水、油、乙二醇等。冷卻夾套不僅降低反應(yīng)室外部溫度至安全范圍，而且通過(guò)降低壁溫至物質(zhì)不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的溫度，降低沉積材料不需要地沉積到壁上。
過(guò)渡室還可以優(yōu)選包括質(zhì)量控制端口709。該端口允許在沉積過(guò)程中觀察帶基底，和/或允許進(jìn)入以測(cè)試帶基底的質(zhì)量。
下表提供了過(guò)渡室701-1、701-2、701-3和701-4的環(huán)境的工作實(shí)例。表中各值都是優(yōu)選值，可用的值，并且只是舉例來(lái)說(shuō)提供的。
表6 過(guò)渡室環(huán)境

下一級(jí)是退火級(jí)404。該級(jí)允許在基底帶上的超導(dǎo)層中增加氧的化學(xué)計(jì)量，并且冷卻整個(gè)加工的帶。在該級(jí)后，帶暴露于正常的空氣中，而不會(huì)分解超導(dǎo)層，因此不需要另外的過(guò)渡室。帶在該級(jí)約為30-60分鐘。當(dāng)帶進(jìn)入該級(jí)時(shí)，其約為800-650℃，并且當(dāng)其退出該級(jí)時(shí)約為300℃。在該級(jí)中帶處于氧氣氣氛下。
圖8描述了退火級(jí)的實(shí)例。該級(jí)至少包括一個(gè)優(yōu)選由石英或非反應(yīng)性材料(例如不銹鋼)組成的支座801。其它材料包括金、鉑、氧化鋁、LaAlO3、SrTiO3和/或其它金屬氧化物材料。支座應(yīng)該被拋光得平滑，使得不會(huì)扎破或扭結(jié)帶，這將傷害基底的原子有序，并且導(dǎo)致降低質(zhì)量的HTS薄膜。另外，支座應(yīng)僅具有防止下垂所需的大小，這將使與帶的接觸最小并且防止污染。使用加熱器802加熱帶。加熱器802包括多個(gè)級(jí)，例如802a、802b、802c，其中各級(jí)逐漸加熱帶至所需的溫度。這會(huì)降低對(duì)帶的熱沖擊。注意在本實(shí)施方案中，加熱器包括支承管808。支承管具有多個(gè)端口(未顯示)，允許氣體和/或其它材料流入和/或流出管道。帶借助帶端口806進(jìn)入該級(jí)，并且借助帶端口807送出該級(jí)。注意與過(guò)渡室701上的一樣，帶端口806和807不必是窄的狹縫?？蛇x地，窄狹縫可以不是過(guò)渡室的一部分，并且作為替代，帶端口806和807可以包括窄的狹縫。材料端口804和805為用來(lái)定義該級(jí)環(huán)境的氣體分別提供入口和出口。提供冷卻管道803，以降低該級(jí)404的外部溫度。可選地，可以直接將冷卻夾套裝入該級(jí)404中。
下表提供了退火級(jí)環(huán)境的工作實(shí)例。表中各值都是優(yōu)選值，可用的值，并且只是舉例來(lái)說(shuō)提供的。
表7退火級(jí)環(huán)境

可選的密封級(jí)405可以用保護(hù)涂層涂布帶，例如漆、塑料、聚合物、布、金屬(例如銀、金或銅)。所述材料只是出于舉例說(shuō)明而引用的，可以使用其它的涂層。
可選的級(jí)418實(shí)施質(zhì)量控制測(cè)試，確保最終的超導(dǎo)帶以及加工中的帶具有適當(dāng)?shù)奶匦?。注意該?jí)可以使用端口611和/或709。另外，注意在任何反應(yīng)器601a、b、c；任何過(guò)渡室701；和/或預(yù)處理或后退火級(jí)中可以結(jié)合質(zhì)量控制測(cè)試。另外，注意質(zhì)量控制測(cè)試可以與系統(tǒng)400分開(kāi)來(lái)實(shí)施。所述質(zhì)量控制測(cè)試可以結(jié)合直接或間接的YBCO性質(zhì)測(cè)量，包括原子有序、溫度、反射率、表面形態(tài)、厚度、微結(jié)構(gòu)、Tc、Jc、微波抵抗力等，或者結(jié)合直接或間接的帶緩沖層或覆蓋層性質(zhì)的測(cè)量，包括原子有序、溫度、反射率、表面形態(tài)、厚度、微結(jié)構(gòu)等。注意Jc是導(dǎo)線在斷裂前可以運(yùn)用的臨界電流密度或者電流的最大量。一些超導(dǎo)元件具有每平方厘米100,000安培或者更大的Jc。良好的超導(dǎo)元件具有每平方厘米500,000安培或者更大的Jc。
本發(fā)明優(yōu)選使用卷線軸406來(lái)纏繞超導(dǎo)帶。注意導(dǎo)線帶408的長(zhǎng)度僅受放線軸和卷線軸尺寸的限制。因此，超導(dǎo)帶可以具有任何所需的長(zhǎng)度，取決于輸入/輸出盤(pán)的長(zhǎng)度。舉例來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以生產(chǎn)1或2公里(km)長(zhǎng)的導(dǎo)線帶，或者甚至更長(zhǎng)。
注意可以使用計(jì)算機(jī)409來(lái)控制本發(fā)明的各個(gè)方面。舉例來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)可以控制流入反應(yīng)器的材料的濃度、反應(yīng)器或者過(guò)渡室的溫度、帶速、帶的張力、進(jìn)入不同反應(yīng)器或者級(jí)的材料的流速等。這會(huì)允許從質(zhì)量控制測(cè)試反饋，改善導(dǎo)線帶的特性。
系統(tǒng)400還可選地包括壓力控制室414和415，其有助于分別控制初始級(jí)402和退火級(jí)404中的壓力。過(guò)渡室701可以用作壓力控制室。在此情況下，不需要加熱元件707、支承管711和/或水夾套708。另外，在室414及級(jí)402和/或室415及級(jí)404之間可以不使用窄狹縫。系統(tǒng)在初始級(jí)402和正常大氣，或者室414(如果使用)和正常大氣之間還可以使用附加的過(guò)渡室413。室413防止正常大氣和初始級(jí)402環(huán)境的混合。舉例來(lái)說(shuō)，室413防止正常大氣中的氧氣進(jìn)入初始級(jí)402，并且防止來(lái)自初始級(jí)的氫氣進(jìn)入正常大氣中。
系統(tǒng)使用真空泵417在系統(tǒng)的各部分中實(shí)現(xiàn)所需的壓力。使用液氮捕獲器和過(guò)濾器416除去來(lái)自反應(yīng)器601廢氣的材料，防止傷害泵417。其它的組件也可以使用這種捕獲器和/或過(guò)濾器來(lái)防止對(duì)其相關(guān)的泵的傷害。
圖9A-9D描述由圖4的系統(tǒng)生產(chǎn)的本發(fā)明超導(dǎo)線的不同實(shí)施方案的實(shí)例。圖9A描述帶有緩沖層902和HTS層904的帶基底901。圖9B描述帶有緩沖層902、903、HTS層904和密封層905的帶基底901。
圖9C描述包括帶有緩沖層902、903和密封層905的基底901的雙HTS層的導(dǎo)線。緩沖層906和907分開(kāi)第一HTS層904和第二HTS層907。注意此處可以使用緩沖層906，并且906不必與902或者903相同。所述導(dǎo)線可以使用圖4系統(tǒng)中的附加反應(yīng)器、過(guò)渡室和/或其它組件來(lái)制造。所述導(dǎo)線還可以通過(guò)使用圖4的系統(tǒng)重復(fù)加工來(lái)制造。換句話說(shuō)，在第一HTS層完成后，纏繞導(dǎo)線而不添加密封層。然后，線軸移動(dòng)到放線軸401。然后，使用所選圖4系統(tǒng)組件中的一些形成包括第二HTS層的后續(xù)層。
圖9D描述在基底每一面上具有一個(gè)HTS層的雙HTS層導(dǎo)線的另一個(gè)實(shí)例。所述導(dǎo)線可以使用圖4系統(tǒng)中的附加反應(yīng)器、過(guò)渡室和/或其它組件形成附加的層來(lái)制造。為了在相反面上形成層，向圖4的系統(tǒng)中添加附加設(shè)備，按需要扭曲或翻轉(zhuǎn)帶，從而加工帶的底面。所述導(dǎo)線還可以通過(guò)使用圖4的系統(tǒng)重復(fù)加工來(lái)制造。換句話說(shuō)，在第一HTS層完成后，纏繞導(dǎo)線而不添加密封層。為了翻轉(zhuǎn)帶的面，卷線軸406將從盤(pán)的底部(逆時(shí)針)，而不是從盤(pán)的頂部(順時(shí)針)纏繞帶，如圖4所示。然后，線軸移動(dòng)到放線軸401。然后，圖4的系統(tǒng)加工帶，形成包括第二HTS層的后續(xù)層。
本發(fā)明的導(dǎo)線可以在電流輸運(yùn)、電力配送、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、漏電限制器、超導(dǎo)磁能存儲(chǔ)器(SMES)，以及各種磁休(包括，但不局限于MRI系統(tǒng)、磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)、粒子加速器和磁流體動(dòng)力學(xué)動(dòng)力系統(tǒng))中使用。
可以使用本發(fā)明系統(tǒng)從不同的超導(dǎo)材料形成本發(fā)明的超導(dǎo)線，所述材料包括，但不局限于YBCO、YBa2Cu3O7-x、NbBa2Cu3O7-x、LaBa2Cu3O7-x、Bi2Sr2Ca2Cu3Oy、Pb2-xBixSr2Ca2Cu3Oy、Bi2Sr2Ca1Cu2Oz、Tl2Ba2CaCu2Ox、Tl2Ba2Ca2Cu3Oy、Tl1Ba2Ca2Cu3Oz、Tl1-xBixSr2-yBayCa2Cu4Oz、Tl1Ba2Ca1Cu2Oz、Hg1Ba2Ca1Cu2Oy、Hg1Ba2Ca2Cu3Oy、MgB2、銅氧化物、稀土金屬氧化物，以及其它高溫超導(dǎo)體。本發(fā)明還包括不同的緩沖材料，包括但不局限于CeO2(或CEO)、Y2O3-ZrO2(或YSZ)、Gd2O3、Eu2O3、Yb2O3、RuO2、LaSrCoO3、MgO、SiN、BaCeO2、NiO、Sr2O3、SrTiO3和BaSrTiO3。
盡管已經(jīng)詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解此處可以做出各種變化、代替和改變，而不會(huì)背離如附加權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍。另外，本申請(qǐng)的范圍不打算局限于在本說(shuō)明書(shū)中描述的過(guò)程、機(jī)械、生產(chǎn)、物質(zhì)組成、設(shè)備、方法和步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員從本發(fā)明的說(shuō)明中容易領(lǐng)會(huì)根據(jù)本發(fā)明可以使用現(xiàn)存或后來(lái)待發(fā)展的過(guò)程、機(jī)械、生產(chǎn)、物質(zhì)組成、設(shè)備、方法或步驟，基本上起著與相應(yīng)實(shí)施方案相同的功能或者實(shí)現(xiàn)相同的結(jié)構(gòu)。因此，附加的權(quán)利要求打算將這種過(guò)程、機(jī)械、生產(chǎn)、物質(zhì)組成、設(shè)備、方法和步驟包括在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種形成具有帶基底的超導(dǎo)線的系統(tǒng)，包括用于分送帶基底的第一卷軸；至少一個(gè)沉積室，接收來(lái)自第一卷軸的帶基底并且在所述帶基底上形成超導(dǎo)材料層；及第二卷軸，纏繞來(lái)自至少一個(gè)沉積室的具有超導(dǎo)材料層的帶基底。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括控制所述帶基底張力的張力調(diào)節(jié)器。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述帶基底包括金屬帶。
4.權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中所述金屬帶包括鎳。
5.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中以可調(diào)節(jié)的恒定速度操作所述第一卷軸和第二卷軸。
6.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中所述速度為每分鐘0.5至15厘米。
7.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中所述速度為每分鐘3厘米。
8.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，還包括控制所述帶基底速度的調(diào)速器。
9.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括從所述帶基底上除去油基污染物的預(yù)清潔級(jí)。
10.權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中所述預(yù)清潔級(jí)包括蒸汽處理、機(jī)械處理、浴處理及其組合之一。
11.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括在將所述帶基底輸送到至少一個(gè)沉積室之前使其接受處理的初始級(jí)。
12.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述處理是加熱所述帶基底至介于至少一個(gè)沉積室的操作溫度與環(huán)境溫度之間的溫度。
13.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述溫度為250-450攝氏度。
14.權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述初始級(jí)將所述帶基底的溫度從室溫升高至250-450攝氏度。
15.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述初始級(jí)具有由還原性材料組成的氣氛。
16.權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中所述還原性材料選自二氧化碳、氫氣和氨氣。
17.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述初始級(jí)具有由非反應(yīng)性氣體組成的氣氛。
18.權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中所述非反應(yīng)性氣體選自氬氣、氖氣、氙氣及其組合。
19.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述初始級(jí)具有包括3-30％還原氣體和97-70％非反應(yīng)性氣體的氣氛。
20.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述初始級(jí)具有包括22-26％還原氣體和78-74％非反應(yīng)性氣體的氣氛。
21.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述初始級(jí)具有壓力為1-500托的氣氛。
22.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述處理是還原來(lái)自所述帶基底的污染物。
23.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述處理是除去所述帶基底上的氧化物層。
24.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述初始級(jí)包括至少一個(gè)支承所述帶基底的支座。
25.權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)支座由選自由下列材料構(gòu)成的組之中的材料組成石英、不銹鋼、金、鉑、氧化鋁、LaAlO3、SrTiO3，以及金屬氧化物材料。
26.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述初始級(jí)包括加熱所述帶基底至預(yù)定溫度的加熱元件。
27.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述初始級(jí)包括多個(gè)加熱元件，其中每個(gè)加熱元件逐漸加熱所述帶基底至預(yù)定的溫度。
28.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述初始級(jí)包括使所述帶基底進(jìn)入初始級(jí)的輸入口；及使所述帶基底從初始級(jí)出來(lái)的輸出口。
29.權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中所述輸入口和輸出口每個(gè)都具有允許帶基底進(jìn)入、使漏出初始級(jí)的初始級(jí)的氣氛最少，并且使漏入初始級(jí)的外部氣氛最少的剖面。
30.權(quán)利要求29的系統(tǒng)，其中所述輸入口的剖面是狹縫，并且所述輸出口的剖面是狹縫。
31.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)沉積室包括至少一個(gè)支持所述帶基底的支座。
32.權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)沉積室包括至少三個(gè)支持所述帶基底的支座。
33.權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)支座由選自由下列材料構(gòu)成的組之中的材料組成石英、不銹鋼、金、鉑、氧化鋁、LaAlO3、SrTiO3，以及金屬氧化物材料。
34.權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中所述初始級(jí)包括加熱所述帶基底的加熱元件。
35.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)沉積室包括使所述帶基底進(jìn)入所述至少一個(gè)沉積室的輸入口；及使所述帶基底從所述至少一個(gè)沉積室出來(lái)的輸出口。
36.權(quán)利要求35的系統(tǒng)，其中所述輸入口和輸出口每個(gè)都具有允許帶基底進(jìn)入、使漏出所述至少一個(gè)沉積室的所述至少一個(gè)沉積室的氣氛最少，并且使漏入所述至少一個(gè)沉積室的外部氣氛最少的剖面。
37.權(quán)利要求35的系統(tǒng)，其中所述輸入口的剖面是狹縫，并且所述輸出口的剖面是狹縫。
38.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)沉積室包括至少一個(gè)分配頭，向所述帶基底上提供用于形成超導(dǎo)材料的材料層流。
39.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)分配頭由選自由下列材料構(gòu)成的組之中的材料組成石英、不銹鋼、金、鉑、氧化鋁、LaAlO3、SrTiO3，以及金屬氧化物材料。
40.權(quán)利要求38的系統(tǒng)，還包括前體輸運(yùn)系統(tǒng)，向分配頭提供用來(lái)形成超導(dǎo)材料的材料。
41.權(quán)利要求39的系統(tǒng)，其中所述前體輸送系統(tǒng)是氣體、液體、固體和漿體系統(tǒng)之一。
42.權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)沉積室進(jìn)一步包括排氣系統(tǒng)，從所述至少一個(gè)沉積室中除去用來(lái)形成超導(dǎo)材料的材料。
43.權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中分配頭在所述帶基底行進(jìn)方向上的長(zhǎng)度小于沉積室內(nèi)所述帶基底的長(zhǎng)度，并且所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)蓋子，蓋住不在分配頭下方的所述帶基底部分。
44.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)沉積室包括加熱所述帶基底至預(yù)定溫度的燈。
45.權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中所述燈包括將熱導(dǎo)向所述帶基底的反射器。
46.權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中所述燈包括至少一個(gè)降低燈溫度的冷卻夾套，減少材料在燈上形成。
47.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)沉積室包括對(duì)所述帶基底提供光的燈；其中所述光增加用來(lái)形成超導(dǎo)材料的材料在所述帶基底上的生長(zhǎng)速率。
48.權(quán)利要求47的系統(tǒng)，其中所述燈包括將熱導(dǎo)向所述帶基底的反射器。
49.權(quán)利要求47的系統(tǒng)，其中所述光包括可見(jiàn)光和紫外光至少之一。
50.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)沉積室包括選自由下列材料構(gòu)成的組之中的材料石英、不銹鋼、金、鉑、氧化鋁、LaAlO3、SrTiO3，以及金屬氧化物材料。
51.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)沉積室包括降低所述至少一個(gè)沉積室外部至少一部分溫度的冷卻系統(tǒng)。
52.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)沉積室包括冷卻系統(tǒng)，其降低所述至少一個(gè)沉積室至少一部分的溫度，減少材料在所述沉積室上形成。
53.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)沉積室包括至少一個(gè)質(zhì)量控制端口，提供所述帶基底的出口，進(jìn)行至少一次質(zhì)量控制測(cè)試。
54.權(quán)利要求53的系統(tǒng)，其中所述至少一次質(zhì)量控制測(cè)試是視覺(jué)檢查所述帶基底。
55.權(quán)利要求53的系統(tǒng)，其中所述至少一次質(zhì)量控制測(cè)試是測(cè)量所述帶基底的特性。
56.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述沉積室具有2-4托壓力的氣氛。
57.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述沉積室具有1-10托壓力的氣氛。
58.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述沉積室加熱所述帶基底至550-900攝氏度的溫度。
59.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括另一個(gè)沉積室，其中所述另一個(gè)沉積室操作，在所述帶基底上形成至少一層緩沖層，其中所述緩沖層包括選自由下列材料構(gòu)成的組之中的材料CeO2、YSZ、Y2O3-ZrO2、Gd2O3、Eu2O3、Yb2O3、RuO2、LaSrCoO3、MgO、SiN、BaCeO2、NiO、Sr2O3、SrTiO3和BaSrTiO3。
60.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述緩沖層材料是YSZ；所述沉積室加熱所述帶基底至780-830攝氏度的溫度；所述沉積室具有2-4托壓力的氣氛；且所述氣氛包括氧氣和氬氣至少之一。
61.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述緩沖層材料是CeO2；所述沉積室加熱所述帶基底至600-700攝氏度的溫度；所述沉積室具有2-4托壓力的氣氛；且所述氣氛包括氧氣、還原性氣體和氬氣至少之一。
62.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述超導(dǎo)材料選自由下列材料構(gòu)成的組YBCO、YBa2Cu3O7-x、NbBa2Cu3O7-x、LaBa2Cu3O7-x、Bi2Sr2Ca2Cu3Oy、Pb2-xBixSr2Ca2Cu3Oy、Bi2Sr2Ca1Cu2Oz、Tl2Ba2CaCu2Ox、Tl2Ba2Ca2Cu3Oy、Tl1Ba2Ca2Cu3Oz、Tl1-xBixSr2-yBayCa2Cu4Oz、Tl1Ba2Ca1Cu2Oz、Hg1Ba2Ca1Cu2Oy、Hg1Ba2Ca2Cu3Oy、MgB2、氧化銅和稀土金屬氧化物。
63.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述超導(dǎo)材料是來(lái)自固體前體的YBCO；所述沉積室加熱所述帶基底至780-835攝氏度的溫度；所述沉積室具有2-4托壓力的氣氛；且所述氣氛包括氧氣、N2O和氬氣至少之一。
64.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述超導(dǎo)材料是來(lái)自液體前體的YBCO；所述沉積室加熱所述帶基底至780-830攝氏度的溫度；所述沉積室具有2-3托壓力的氣氛；且所述氣氛包括氧氣、N2O和氬氣至少之一。
65.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括至少一個(gè)分隔所述沉積室氣氛與所述沉積室外部氣氛的過(guò)渡室。
66.權(quán)利要求65的系統(tǒng)，其中所述過(guò)渡級(jí)包括至少一個(gè)支持所述帶基底的支座。
67.權(quán)利要求66的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)支座由選自由下列材料構(gòu)成的組之中的材料組成石英、不銹鋼、金、鉑、氧化鋁、LaAlO3、SrTiO3，以及金屬氧化物材料。
68.權(quán)利要求65的系統(tǒng)，其中所述過(guò)渡室包括加熱所述帶基底至預(yù)定溫度的加熱元件。
69.權(quán)利要求68的系統(tǒng)，其中所述預(yù)定溫度介于所述沉積室外部溫度和所述沉積室溫度之間。
70.權(quán)利要求65的系統(tǒng)，其中所述過(guò)渡室包括允許用來(lái)定義所述過(guò)渡室內(nèi)氣氛的氣體進(jìn)入的開(kāi)口；及允許來(lái)自所述過(guò)渡室的氣體流出的開(kāi)口。
71.權(quán)利要求70的系統(tǒng)，其中所述氣體選自氫氣、氬氣、N2O、氮?dú)夂脱鯕狻?br> 72.權(quán)利要求65的系統(tǒng)，其中所述過(guò)渡室包括允許所述帶基底進(jìn)入所述過(guò)渡室的輸入口；及允許所述帶基底從所述過(guò)渡室出來(lái)的輸出口。
73.權(quán)利要求72的系統(tǒng)，其中所述輸入口和輸出口每個(gè)都具有允許帶基底進(jìn)入、使漏出所述沉積室的所述沉積室的氣氛最少，并且使漏入所述沉積室的外部氣氛最少的剖面。
74.權(quán)利要求73的系統(tǒng)，其中所述輸入口的剖面是狹縫，并且所述輸出口的剖面是狹縫。
75.權(quán)利要求65的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)過(guò)渡室包括至少一個(gè)質(zhì)量控制端口，提供所述帶基底的出口，進(jìn)行至少一次質(zhì)量控制測(cè)試。
76.權(quán)利要求75的系統(tǒng)，其中所述至少一次質(zhì)量控制測(cè)試是視覺(jué)檢查所述帶基底。
77.權(quán)利要求75的系統(tǒng)，其中所述至少一次質(zhì)量控制測(cè)試是測(cè)量所述帶基底的特性。
78.權(quán)利要求65的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)過(guò)渡室包括降低所述至少一個(gè)過(guò)渡室外部至少一部分的溫度的冷卻系統(tǒng)。
79.權(quán)利要求65的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)過(guò)渡室包括冷卻系統(tǒng)，其降低所述至少一個(gè)過(guò)渡室至少一部分的溫度，減少材料在所述沉積室上形成。
80.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括在所述至少一個(gè)沉積室操作后使所述帶基底接受處理的退火級(jí)。
81.權(quán)利要求80的系統(tǒng)，其中所述處理是冷卻所述帶基底至介于所述至少一個(gè)沉積室的操作溫度和環(huán)境溫度之間的溫度。
82.權(quán)利要求81的系統(tǒng)，其中所述操作溫度為500-700攝氏度。
83.權(quán)利要求81的系統(tǒng)，其中所述退火級(jí)降低所述帶基底的溫度從500-700攝氏度至室溫。
84.權(quán)利要求80的系統(tǒng)，其中所述退火級(jí)具有由氧化性材料組成的氣氛。
85.權(quán)利要求84的系統(tǒng)，其中所述氧化性材料選自氧氣、N2O和臭氧。
86.權(quán)利要求80的系統(tǒng)，其中所述退火級(jí)具有10-760托壓力的氣氛。
87.權(quán)利要求80的系統(tǒng)，其中所述處理是向所述帶基底加入氧氣。
88.權(quán)利要求80的系統(tǒng)，其中所述退火級(jí)包括至少一個(gè)支持所述帶基底的支座。
89.權(quán)利要求88的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)支座由選自由下列材料構(gòu)成的組之中的材料組成石英、不銹鋼、金、鉑、氧化鋁、LaAlO3、SrTiO3，以及金屬氧化物材料。
90.權(quán)利要求80的系統(tǒng)，其中所述退火級(jí)包括加熱所述帶基底至預(yù)定溫度的加熱元件。
91.權(quán)利要求80的系統(tǒng)，其中所述退火級(jí)包括多個(gè)加熱元件，其中每個(gè)加熱元件逐漸加熱所述帶基底至預(yù)定的溫度。
92.權(quán)利要求91的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)加熱元件的數(shù)量是三個(gè)；所述第一個(gè)加熱元件將所述帶基底加熱至500-700攝氏度的溫度，并且具有760托的氣氛壓力；所述第二個(gè)加熱元件將所述帶基底加熱至300-400攝氏度的溫度，并且具有760托的氣氛壓力；且所述第三個(gè)加熱元件將所述帶基底加熱至低于300攝氏度的溫度，并且具有760托的氣氛壓力。
93.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述退火級(jí)包括允許所述帶基底進(jìn)入所述退火級(jí)的輸入口；及允許所述帶基底從所述退火級(jí)出來(lái)的輸出口。
94.權(quán)利要求93的系統(tǒng)，其中所述輸入口和輸出口每個(gè)都具有允許帶基底進(jìn)入、使漏出所述退火級(jí)的所述退火級(jí)的氣氛最少，并且使漏入所述退火級(jí)的外部氣氛最少的剖面。
95.權(quán)利要求94的系統(tǒng)，其中所述輸入口的剖面是狹縫，并且所述輸出口的剖面是狹縫。
96.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括用保護(hù)層涂覆所述帶的密封級(jí)。
97.權(quán)利要求96的系統(tǒng)，其中所述保護(hù)層選自漆、塑料、聚合物、布、金屬、銀、金和銅。
98.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括質(zhì)量控制測(cè)試儀，對(duì)所述系統(tǒng)、所述帶基底和所述超導(dǎo)層至少之一實(shí)施至少一次測(cè)量。
99.一種形成具有帶基底的超導(dǎo)線的系統(tǒng)，包括用于分送帶基底的設(shè)備；用于在所述帶基底上形成超導(dǎo)材料層的設(shè)備；及用于纏繞來(lái)自至少一個(gè)沉積室的具有超導(dǎo)材料層的帶基底的設(shè)備。
100.權(quán)利要求99的系統(tǒng)，還包括控制所述帶基底張力的設(shè)備。
101.權(quán)利要求99的系統(tǒng)，還包括以可調(diào)節(jié)的恒定速度分送并纏繞所述帶基底的設(shè)備。
102.權(quán)利要求99的系統(tǒng)，還包括從所述帶基底上除去油基污染物的設(shè)備。
103.權(quán)利要求99的系統(tǒng)，還包括在所述帶基底上形成超導(dǎo)材料之前，使所述帶基底接受處理的設(shè)備。
104.權(quán)利要求103的系統(tǒng)，其中所述處理是加熱所述帶基底至介于所述形成設(shè)備操作溫度和環(huán)境溫度之間的溫度。
105.權(quán)利要求103的系統(tǒng)，其中所述處理是還原來(lái)自所述帶基底的污染物。
106.權(quán)利要求103的系統(tǒng)，其中所述處理是除去所述帶基底上氧化物層。
107.權(quán)利要求99的系統(tǒng)，其中所述形成設(shè)備包括向所述帶基底上提供用來(lái)形成超導(dǎo)材料的材料層流的設(shè)備。
108.權(quán)利要求99的系統(tǒng)，其中所述形成設(shè)備包括加熱所述帶基底至預(yù)定溫度的設(shè)備。
109.權(quán)利要求99的系統(tǒng)，其中所述形成設(shè)備包括向所述帶基底提供光的設(shè)備；其中所述光增加用來(lái)形成超導(dǎo)材料的材料在所述帶基底上的生長(zhǎng)速率。
110.權(quán)利要求109的系統(tǒng)，其中所述光包括可見(jiàn)光和紫外光至少之一。
111.權(quán)利要求99的系統(tǒng)，其中所述形成設(shè)備包括降低所述形成設(shè)備溫度的冷卻設(shè)備。
112.權(quán)利要求99的系統(tǒng)，其中所述形成設(shè)備包括提供所述帶基底出入，從而進(jìn)行至少一次質(zhì)量控制測(cè)試的設(shè)備。
113.權(quán)利要求112的系統(tǒng)，其中所述至少一次質(zhì)量控制測(cè)試是視覺(jué)檢查所述帶基底。
114.權(quán)利要求112的系統(tǒng)，其中所述至少一次質(zhì)量控制測(cè)試是測(cè)量所述帶基底的特性。
115.權(quán)利要求99的系統(tǒng)，還包括在所述帶基底上形成至少一層緩沖層的設(shè)備。
116.權(quán)利要求99的系統(tǒng)，還包括分隔形成設(shè)備的氣氛與外部氣氛的設(shè)備。
117.權(quán)利要求116的系統(tǒng)，其中所述分隔設(shè)備包括用來(lái)將所述帶基底加熱至預(yù)定溫度的設(shè)備。
118.權(quán)利要求117的系統(tǒng)，其中所述預(yù)定溫度是介于所述形成設(shè)備外部溫度和所述形成設(shè)備溫度之間的溫度。
119.權(quán)利要求116的系統(tǒng)，其中所述分隔設(shè)備包括引入用來(lái)定義所述分隔設(shè)備內(nèi)氣氛的氣體的設(shè)備；及除去所述氣體的設(shè)備。
120.權(quán)利要求116的系統(tǒng)，其中所述過(guò)渡室包括提供所述帶基底進(jìn)入所述過(guò)渡室的設(shè)備；及提供所述帶基底從所述過(guò)渡室出來(lái)的設(shè)備。
121.權(quán)利要求116的系統(tǒng)，其中所述分隔設(shè)備包括提供所述帶基底進(jìn)入，從而進(jìn)行至少一次質(zhì)量控制測(cè)試的設(shè)備。
122.權(quán)利要求121的系統(tǒng)，其中所述至少一次質(zhì)量控制測(cè)試是視覺(jué)檢查所述帶基底。
123.權(quán)利要求121的系統(tǒng)，其中所述至少一次質(zhì)量控制測(cè)試是測(cè)量所述帶基底的特性。
124.權(quán)利要求116的系統(tǒng)，其中所述分隔設(shè)備包括用來(lái)冷卻所述分隔設(shè)備的設(shè)備。
125.權(quán)利要求99的系統(tǒng)，還包括退火所述帶基底的設(shè)備。
126.權(quán)利要求125的系統(tǒng)，其中所述退火設(shè)備包括加熱所述帶基底到至少一個(gè)預(yù)定溫度的設(shè)備。
127.權(quán)利要求99的系統(tǒng)，還包括用保護(hù)層密封所述帶的設(shè)備。
128.權(quán)利要求127的系統(tǒng)，其中所述保護(hù)層選自漆、塑料、聚合物、布、金屬、銀、金和銅。
129.權(quán)利要求99的系統(tǒng)，還包括測(cè)量所述系統(tǒng)、所述帶基底和所述超導(dǎo)層至少之一的至少一個(gè)特性。
130.一種形成具有帶基底的超導(dǎo)線的方法，包括分送所述帶基底；在所述帶基底上形成超導(dǎo)材料層；及纏繞具有超導(dǎo)材料層的帶基底。
131.權(quán)利要求130的方法，還包括控制所述帶基底的張力。
132.權(quán)利要求130的方法，其中以可調(diào)節(jié)的恒定速度實(shí)施分送和纏繞。
133.權(quán)利要求130的方法，還包括在所述帶基底上形成超導(dǎo)材料之前，處理所述帶基底。
134.權(quán)利要求133的方法，其中所述處理包括從所述帶基底上除去油基污染物。
135.權(quán)利要求133的方法，其中所述處理包括加熱所述帶基底至介于所述形成溫度和環(huán)境溫度之間的溫度。
136.權(quán)利要求133的方法，其中所述處理包括還原來(lái)自所述帶基底的污染物。
137.權(quán)利要求133的方法，其中所述處理包括除去所述帶基底上氧化物層。
138.權(quán)利要求130的方法，其中所述形成包括向所述帶基底上提供用來(lái)形成超導(dǎo)材料的材料層流。
139.權(quán)利要求130的方法，其中所述形成包括加熱所述帶基底至預(yù)定的溫度。
140.權(quán)利要求130的方法，其中所述形成包括向所述帶基底提供光；其中所述光增加用來(lái)形成超導(dǎo)材料的材料在所述帶基底上的生長(zhǎng)速率。
141.權(quán)利要求140的方法，其中所述光包括可見(jiàn)光和紫外光至少之一。
142.權(quán)利要求130的方法，還包括在形成超導(dǎo)材料之前在所述帶基底上形成至少一層緩沖層。
143.權(quán)利要求130的方法，還包括用保護(hù)層密封所述帶。
144.權(quán)利要求130的方法，還包括測(cè)量用于實(shí)施所述方法的系統(tǒng)、所述帶基底和所述超導(dǎo)層至少之一的至少一個(gè)特性。
全文摘要
本發(fā)明在運(yùn)動(dòng)的帶基底上連續(xù)沉積用于生長(zhǎng)超導(dǎo)層的材料。本發(fā)明優(yōu)選使用放線軸(401)和卷線軸(406)來(lái)分別以恒定的速度分送和纏繞帶基底。本發(fā)明優(yōu)選使用一系列級(jí)在帶上形成超導(dǎo)層，并且包括至少一個(gè)反應(yīng)器或反應(yīng)室(601c)，在所述帶基底上沉積一種或多種用于形成超導(dǎo)層的材料；以及一個(gè)或多個(gè)室(601a、601b)，在超導(dǎo)體和金屬帶基底之間或者在超導(dǎo)體層之間沉積緩沖層，并且用于沉積覆蓋層。本發(fā)明還優(yōu)選在各級(jí)之間使用過(guò)渡室(701)來(lái)彼此隔離各級(jí)。
文檔編號(hào)C23C16/02GK1689170SQ03822081
公開(kāi)日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2003年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月26日
發(fā)明者亞歷克斯·伊格納蒂爾弗, 張欣, 曾健明, 劉佳樹(shù), 周鵬初, 路易斯·D.·卡斯特拉尼 申請(qǐng)人:金屬氧化物技術(shù)公司, 休斯頓大學(xué)