氧化膜超導(dǎo)薄膜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種氧化物超導(dǎo)薄膜，其在抑制了原料種類增加的同時(shí)使臨界電流特性良好。另外，本發(fā)明的氧化物超導(dǎo)薄膜即使為單層也可使臨界電流特性良好。本發(fā)明的氧化物超導(dǎo)薄膜具備：超導(dǎo)層，其含有2個(gè)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(gè)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(cuò)，其在層積方向上與所述長CuO鏈相鄰存在?；蛘?，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。
【專利說明】氧化膜超導(dǎo)薄膜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及氧化物超導(dǎo)薄膜。
【背景技術(shù)】
[0002]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。
[0003]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”)。
[0004]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。
[0005]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(gè)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。
[0006]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。
[0007]因此，在專利文獻(xiàn)I (日本特開2008-140789號公報(bào))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(shí)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。
[0008]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。
[0009]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)。
[0010]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(bào))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。
[0011]另外，在專利文獻(xiàn)3(日本特開2005-116408號公報(bào))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(cuò)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(shí)也不會使臨界電流特性劣化。
[0012]另外，在專利文獻(xiàn)4(日本特開2009-283372號公報(bào))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。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明所要解決的課題
[0014]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。
[0015]另外，在專利文獻(xiàn)2~4的構(gòu)成中，是以將2個(gè)以上的氧化物超導(dǎo)膜進(jìn)行層積為前提的。
[0016]本發(fā)明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(shí)具有良好的臨界電流特性。
[0017]另外，本發(fā)明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。
[0018]解決課題的手段
[0019]本發(fā)明的上述課題是通過下述手段來解決的。
[0020]〈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(gè)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(gè)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(cuò)，其在層積方向上與所述長CuO鏈相鄰存在。
[0021]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。
[0022]<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(jià)數(shù)的其他稀土元素。
[0023]<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。
[0024]<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。
[0025]<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(cuò)開上述RE系超導(dǎo)體單元的1/8以上且1/2以下。
[0026]<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。
[0027]<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。
[0028]<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。
[0029]<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(gè)晶胞(unit cell)的1/8以上且小于1/2的位置。
[0030]<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)。
[0031]<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 。
[0032]發(fā)明效果
[0033]根據(jù)本發(fā)明，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(shí)具有良好的臨界電流特性。
[0034]另外，根據(jù)本發(fā)明，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。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是示出本發(fā)明實(shí)施方式的氧化物超導(dǎo)薄膜的層積結(jié)構(gòu)的圖。
[0036]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。
[0037]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。
[0038]圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式的超導(dǎo)限流器的示意性構(gòu)成圖。
[0039]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。
[0040]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截面中特別示出中間層(&02層)與超導(dǎo)層(YBC0層)的界面的與圖5位置不同的其他的ABF像的圖。
[0041]圖7是示出實(shí)施例2的薄膜型超導(dǎo)元件中的超導(dǎo)層的一部分區(qū)域的ABF像的圖。
[0042]圖8是示出實(shí)施例2的薄膜型超導(dǎo)元件中的超導(dǎo)層的其他的一部分區(qū)域的ABF像的圖。
[0043]圖9是示出實(shí)施例2的薄膜型超導(dǎo)元件中的超導(dǎo)層的其他的一部分區(qū)域的ABF像的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式的氧化物超導(dǎo)薄膜進(jìn)行具體說明。需要說明的是，圖中，對于具有相同或?qū)?yīng)功能的部件(構(gòu)成要素)賦以相同符號并適當(dāng)省略說明。
[0045]<氧化物超導(dǎo)薄膜的構(gòu)成>
[0046]圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的氧化物超導(dǎo)薄膜I的層積結(jié)構(gòu)的圖。
[0047]如圖1所示，氧化物超導(dǎo)薄膜I具有如下所述的層積結(jié)構(gòu):在基材11上沿層積方向P依次形成有中間層12、超導(dǎo)層13、穩(wěn)定化層(保護(hù)層)14。
[0048]基材11使用低磁性的金屬基材或陶瓷基材?；?1的形狀以具有主平面為前提，并無特別限定，可以使用板材、線材、條體等各種形狀的基材。例如使用帶狀基材時(shí)，可以以超導(dǎo)線材的形式適用氧化物超導(dǎo)薄膜I。
[0049]作為金屬基材，可以使用例如強(qiáng)度和耐熱性優(yōu)異的Cr、Cu、N1、T1、Mo、Nb、Ta、W、Mn.Fe.Ag等金屬或它們的合金。特別優(yōu)選在耐蝕性和耐熱性方面優(yōu)異的不銹鋼、哈斯特洛伊鎳基耐蝕耐熱合金(注冊商標(biāo))、其他鎳基合金。另外，在這些各種金屬材料上可以配有各種陶瓷。另外，作為陶瓷基材，可以使用例如MgO、SrTiO3、或者釔穩(wěn)定化氧化鋯、藍(lán)寶石 坐寸ο
[0050]對于基材11的厚度沒有特別限定，例如設(shè)為1mm。
[0051]為了使超導(dǎo)層13實(shí)現(xiàn)較高的面內(nèi)取向性，中間層12形成在基材11的一個(gè)主面上，且中間層12是與超導(dǎo)層13的基材11側(cè)鄰接的層，其可以以單層膜構(gòu)成也可以以多層膜構(gòu)成。對于該中間層12沒有特別限定，但至少最外層(超導(dǎo)層13側(cè)的層)例如為選自CeO2和REMnO3的物質(zhì)，優(yōu)選為Ce02。需要說明的是，Ce的價(jià)數(shù)通常為4價(jià)，但也可以取3價(jià)。
[0052]對于中間層12的膜厚沒有特別限定，例如設(shè)為20nm。
[0053]超導(dǎo)層13形成于中間層12上，其含有RE系超導(dǎo)體作為主要成分。需要說明的是，“主要成分”表示在超導(dǎo)層13中所含有的構(gòu)成成分中含量最多的成分，優(yōu)選表示超過90%ο 作為 RE 系超導(dǎo)體，作為代表可以舉出 REBa2Cu3O" (RE-123)、REBa2Cu4O8(RE-124)、RE2Ba4Cu7O15^5 (RE-247)。均采用層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，但其內(nèi)部存在的結(jié)構(gòu)分為RE，Ba, Cu和氧形成鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的部分和Cu與氧以鏈狀結(jié)合的部分。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的部分在結(jié)構(gòu)內(nèi)具有CuO2面，其作為流通超導(dǎo)電流的部分而被眾所周知。CuO鏈的部分存在有CuO僅為單鏈時(shí)的CuO單鏈、和CuO形成為雙重的CuO重鏈。另外，將全部CuO鏈為單鏈的RE系超導(dǎo)體稱為RE-123 ;將單鏈與重鏈交替存在的RE系超導(dǎo)體稱為RE-247 ;將全部為重鏈的RE系超導(dǎo)體稱為RE-124。
[0054]上述RE 為 Y、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb 或 Lu 等的單一的稀土元素或 2 種
以上的稀土元素；這些之中，出于難以與Ba位發(fā)生置換等理由，優(yōu)選Y。另外，δ為氧的非整比量，例如為O以上且I以下，從超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高這方面考慮，優(yōu)選接近于O。需要說明的是，對于氧的非整比量，若使用高壓釜等裝置進(jìn)行高壓氧退火等，則δ有時(shí)小于O、即為負(fù)值。
[0055]對于超導(dǎo)層13的膜厚沒有特別限定，例如設(shè)為200nm。
[0056]穩(wěn)定化層14形成于超導(dǎo)層13上，其由例如銀等構(gòu)成。對于穩(wěn)定化層14的膜厚沒有特別限定，例如設(shè)為200nm。
[0057]<第I實(shí)施方式>
[0058]圖2是示出構(gòu)成圖1所示的超導(dǎo)層13的RE系超導(dǎo)體20的第I實(shí)施方式的晶體結(jié)構(gòu)的圖。需要說明的是，圖2所示的晶體結(jié)構(gòu)是以整個(gè)圖來表示RE-123的單元晶格(晶胞)的，本第I實(shí)施方式的RE系超導(dǎo)體20不僅由RE-123構(gòu)成，還混合存在有RE_123、RE_124、RE-247,圖整體的晶體結(jié)構(gòu)也包括構(gòu)成RE系超導(dǎo)體20的單元晶格的一部分的情況。
[0059]如圖2所示,該RE系超導(dǎo)體20在單元晶格內(nèi)具有:夾著稀土元素(RE) 22而位于C軸方向兩側(cè)的CuO2面24、和以稀土元素22為基準(zhǔn)相比于CuO2面24位于c軸方向更外側(cè)的CuO單鏈26。在本實(shí)施方式中，將單元晶格的RE系超導(dǎo)體20稱為“RE系超導(dǎo)體單元30”。需要說明的是，對于該“RE系超導(dǎo)體單元30”來說，在圖2中，CuO2面構(gòu)成單元的最下層，但也可以以稀土元素22作為最下層來形成單元。
[0060]另外，超導(dǎo)層13通過(無論是在層積方向P還是在寬度方向)含有2個(gè)以上該RE系超導(dǎo)體單元30而構(gòu)成，其具備:長CuO單鏈，在存在于超導(dǎo)層13中的多個(gè)CuO單鏈26之中，該長CuO單鏈存在于超導(dǎo)層13與中間層12的界面周圍的RE系超導(dǎo)體單元30中、且其在層積方向P的長度為由RE系超導(dǎo)體單元30的晶格常數(shù)所確定的CuO單鏈的長度的1.2倍以上且2倍以下；刃狀位錯(cuò)，其在層積方向上與該長CuO鏈相鄰存在。此處，將長CuO單鏈的層積方向P的長度設(shè)為由RE系超導(dǎo)體單元30的晶格常數(shù)所確定的CuO單鏈的長度的
1.2倍以上的理由是因?yàn)榭紤]到c軸方向的相互作用小于a軸/b軸方向的相互作用。另外，設(shè)為2倍以下的理由是為了抑制超導(dǎo)層13的取向性變差。
[0061]需要說明的是，在為RE-124、RE-247的情況下，層積方向較長的CuO鏈不僅為單鏈，有時(shí)也為重鏈。這種情況下，較長的重鏈在層積方向P的長度為由RE系超導(dǎo)體單元30的晶格常數(shù)所確定的CuO重鏈的長度的1.2倍以上且2倍以下。
[0062]如此，在存在于超導(dǎo)層13和中間層12的界面周圍的RE系超導(dǎo)體單元中，具有在層積方向P延伸較長的CuO單鏈，并且也是通過該層積方向P上較長的CuO單鏈，可以抑制存在于中間層12的相反側(cè)的RE系超導(dǎo)體單元30對中間層12的結(jié)構(gòu)的影響，可以緩和中間層12和超導(dǎo)層13的晶格變形。由此，形成為因熱收縮所導(dǎo)致的裂紋難以進(jìn)入的結(jié)構(gòu)、可以進(jìn)行厚膜化。另外，CeO2的晶格常數(shù)小于YBCO，YBCO的晶格數(shù)相對CeO2的晶格數(shù)較少的情況下，變形減小，因此若相對該長CuO單鏈在層積方向P存在鄰接的刃狀位錯(cuò)，則超導(dǎo)層13的YBCO的晶格數(shù)相對中間層12的例如CeO2的晶格數(shù)減少，中間層12和超導(dǎo)層13的晶格失配得到緩和。由此，形成為因熱收縮所導(dǎo)致的裂紋難以進(jìn)入的結(jié)構(gòu)、可以進(jìn)行厚膜化。
[0063]如上所述，若可以進(jìn)行厚膜化，則可以提高由Jc特性、膜厚和寬度的乘積表示的Ic特性。另外，不需要如專利文獻(xiàn)I那樣將超導(dǎo)層構(gòu)成為(RE)BCO薄膜和與(RE)BCO薄膜不同的選自RE’的薄膜，因此不會增加用于形成超導(dǎo)層的原料的種類，可以提供具有良好Ic特性的氧化物超導(dǎo)薄膜I。
[0064]需要說明的是，對于上述“由RE系超導(dǎo)體單元30的晶格常數(shù)所確定的CuO單鏈的長度”而言，可以通過相對于由X射線衍射測定決定的RE系超導(dǎo)體單元30的晶格常數(shù)，使用超導(dǎo)體的晶格常數(shù)與CuO單鏈的長度的比來確定。
[0065]另外，上述“界面周圍”意思是指，自超導(dǎo)層13與中間層12的界面起5個(gè)RE系超導(dǎo)體單元30以內(nèi)的范圍，從緩和自超導(dǎo)層13的下層起的超導(dǎo)層13整體的晶格失配方面出發(fā)，優(yōu)選長CuO鏈存在于自超導(dǎo)層13與中間層12的界面起第I層或第2層的RE系超導(dǎo)體單元30中。另外，“相對于長CuO單鏈在層積方向P鄰接的刃狀位錯(cuò)”意思是指，相對長CuO單鏈存在于第I層以上且第3層以下的RE系超導(dǎo)體單元30中的刃狀位錯(cuò)。需要說明的是，優(yōu)選刃狀位錯(cuò)存在于第I層的RE系超導(dǎo)體單元30中，但由于中間層12的凹凸，刃狀位錯(cuò)也可以存在于到第3層為止的RE系超導(dǎo)體單元30中。
[0066]進(jìn)一步，中間層(CeO2)與RE系超導(dǎo)體單元30中的RE的結(jié)合性良好，進(jìn)行層積時(shí)，CeO2與YBCO的晶格的不匹配所導(dǎo)致的變形的能量集中在超導(dǎo)層13與中間層12的界面周圍的RE系超導(dǎo)體單元30中的CuO單鏈上，CuO單鏈伸長從而使得變形得到緩和，因此容易形成長CuO單鏈。因此，上述第I層的RE系超導(dǎo)體單元30優(yōu)選按照稀土元素22為最下層的方式而進(jìn)行層積而成。為了實(shí)現(xiàn)上述方式，需要使中間層中的Ce原子與RE系超導(dǎo)體單元30的稀土元素22的價(jià)數(shù)相匹配由此來促進(jìn)界面處的固溶。例如，據(jù)認(rèn)為在惰性氣氛中對超導(dǎo)層13和中間層12進(jìn)行燒制，按照使中間層12的特別是位于表面處的其他稀土元素、例如CeO2的Ce的價(jià)數(shù)由4價(jià)變?yōu)?價(jià)的方式使價(jià)數(shù)減少，由此超導(dǎo)層13內(nèi)的第I層的RE系超導(dǎo)體單元30的稀土元素22 (假設(shè)為3價(jià))牢固地結(jié)合在中間層12表面的其他稀土元素的位置上。
[0067]另外，優(yōu)選的是，上述第I層的RE系超導(dǎo)體單元30的CuO2面24的氧離子位于自RE系超導(dǎo)體單元30的半晶胞位置28 (參考圖2，具體而言CuO2面內(nèi)的最接近相鄰的Cu與Cu的中間位置)起在ab面方向32上偏離1/8以上且1/2以下的位置。若如此使氧離子位于在ab面方向32上偏離的位置上，則可以得到具有良好的Ic特性的氧化物超導(dǎo)薄膜I。據(jù)認(rèn)為:該良好的Ic特性是由于RE系超導(dǎo)體單元30的CuO2面24的氧離子的位置發(fā)生偏離的部分形成為釘扎中心。
[0068]另外，從減弱晶格間的結(jié)合、使刃狀位錯(cuò)容易進(jìn)入這方面考慮，優(yōu)選在層積方向P夾著長CuO鏈的RE系超 導(dǎo)體單元30彼此在ab面方向32上錯(cuò)開RE系超導(dǎo)體單元30的1/8以上且1/2以下。
[0069]另外，對于上述的刃狀位錯(cuò)，從緩和晶格失配這方面考慮，優(yōu)選在超導(dǎo)層13內(nèi)僅具有與晶格常數(shù)的比匹配的數(shù)目。例如，在中間層12由CeO2形成、超導(dǎo)層13由YBCO形成的情況下，相對于Ce02的Ce間隔3.83A (晶格常數(shù)為5,4lA )，YBCO的b軸的晶格常數(shù)為3.89A (a軸為3 81人)，因此CeO2:YBC0=65:64為宜。即，優(yōu)選每70個(gè)晶格中可以發(fā)現(xiàn)I個(gè)
左右位錯(cuò)。
[0070]另外，針對上述長CuO單鏈，對其長達(dá)1.2倍以上進(jìn)行了說明，但優(yōu)選在層積方向P上其長度為由RE系超導(dǎo)體單元30的晶格常數(shù)所確定的CuO單鏈的長度的1.8倍以上。據(jù)認(rèn)為這是由于:原子間的相互作用隨著原子彼此間遠(yuǎn)離而急速減少，即相互作用的強(qiáng)度取決于距離的平方，因此若擴(kuò)大至約2倍，則相互作用減小至1/4左右。因此，通過使CuO單鏈變長，由此使得長CuO單鏈與其上下的各自的晶格的相互作用減小。據(jù)認(rèn)為:長CuO單鏈與其上下各自的晶格的相互作用減弱，由此不易受下層的晶格常數(shù)影響、容易產(chǎn)生刃狀位錯(cuò)。但是，超過2倍時(shí)，相互作用過度減少，會導(dǎo)致超導(dǎo)層13的取向性變差。
[0071]對于CuO單鏈的長度與位錯(cuò)的關(guān)系，由于RE系超導(dǎo)體20是離子結(jié)晶，因此原本若存在如刃狀位錯(cuò)這樣的缺陷，則斥力發(fā)揮作用，導(dǎo)致一部分不穩(wěn)定。但是，據(jù)認(rèn)為:如本第I實(shí)施方式這樣存在長CuO單鏈，從而即使在該部分產(chǎn)生晶格缺陷，斥力也會小于通常的狀態(tài)，結(jié)果形成為易產(chǎn)生缺陷的狀態(tài)。
[0072]需要說明的是，為了實(shí)現(xiàn)如上所述的構(gòu)成，只要適當(dāng)調(diào)整如下所述的制造方法即可:例如在800°C以上將中間層12在空氣中退火；或者在惰性氣氛中在700°C以上且900°C以下的溫度范圍形成超導(dǎo)層13或?qū)ζ溥M(jìn)行退火；等等。
[0073]另外，關(guān)于氧離子的位置的特定，可以通過使用基于透射型電子顯微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)的ABF-STEM法(角度控制環(huán)狀明視野法)來進(jìn)行。對于由ABF-STEM法得到的ABF像，利用環(huán)狀檢測器對以小散射角散射的電子進(jìn)行拍攝，由此能夠檢測出氧等輕元素。
[0074]〈第2實(shí)施方式>
[0075]圖3是示出構(gòu)成圖1所示的超導(dǎo)層13的RE系超導(dǎo)體40的第2實(shí)施方式的晶體結(jié)構(gòu)的圖。需要說明的是，圖3所示的晶體結(jié)構(gòu)是以整個(gè)圖來表示RE-247的單元晶格(晶胞)的，但本實(shí)施方式的RE系超導(dǎo)體40不僅只由RE-247構(gòu)成，還混合存在有RE_123、RE_124、RE-247，整個(gè)圖的晶體結(jié)構(gòu)也包括構(gòu)成為RE系超導(dǎo)體40的單元晶格的一部分的情況。
[0076]如圖3所示，本發(fā)明的實(shí)施方式的RE系超導(dǎo)體40具有:夾著RE而位于c軸方向兩側(cè)的CuO2面42 ;位于BaO與BaO之間的CuO單鏈44 ;和CuO重鏈46，其位于BaO與BaO之間并具有2條CuO單鏈44。
[0077]為了實(shí)現(xiàn)上述構(gòu)成，使RE系超導(dǎo)體40為上述的RE-247即可。但是，由于難以形成RE-247單質(zhì)，因此超導(dǎo)層13具有CuO單鏈44和CuO重鏈46無規(guī)則出現(xiàn)的堆垛層錯(cuò)，在具有該堆垛層錯(cuò)的區(qū)域中，RE系超導(dǎo)體40形成為超晶格結(jié)構(gòu)體，該超晶格結(jié)構(gòu)體具有CuO2面42、CuO單鏈44和CuO重鏈46相鄰的異種鏈部、和CuO單鏈彼此或CuO重鏈彼此相鄰的同種鏈部。即，超晶格結(jié)構(gòu)體由選自RE-123、RE-124和RE-247中的至少2種構(gòu)成，在超導(dǎo)層13的除去超晶格結(jié)構(gòu)體的區(qū)域中，RE系超導(dǎo)體40由RE-123或RE-124構(gòu)成。如此通過使超導(dǎo)層13具有堆垛層錯(cuò)，從而可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入釘扎中心。
[0078]需要說明的是，從能夠作為釘扎中心而有效發(fā)揮作用的方面出發(fā)，優(yōu)選構(gòu)成堆垛層錯(cuò)的異種鏈部的體積在全部鏈部之中為20%以上且80%以下。即，優(yōu)選全部異種鏈部的體積相對于全部同種鏈部為1/4倍以上且4倍以下。優(yōu)選釘扎中心以短于RE系超導(dǎo)體(YBCO)的相干長度的間隔被導(dǎo)入，在異種鏈部小于20%的情況下，導(dǎo)致間隔為RE系超導(dǎo)體(YBCO)的相干長度以上；超過80%的情況下，也會導(dǎo)致間隔為RE系超導(dǎo)體(YBCO)的相干長度以上，因此不優(yōu)選。
[0079]作為超晶格結(jié)構(gòu)體的種類，簡單地可以舉出:CuO單鏈44和CuO重鏈46在c軸方向混合存在的結(jié)構(gòu)，即異種鏈部和同種鏈部在c軸方向混合存在的結(jié)構(gòu)；或CuO單鏈44和CuO重鏈46在ab面方向混合存在的結(jié)構(gòu)，即具有異種鏈部和同種鏈部在ab軸方向混合存在的調(diào)制層的調(diào)制結(jié)構(gòu)(這種情況下，在c軸方向也具有CuO單鏈44和CuO重鏈46混合存在的區(qū)域)；等等。
[0080]另外，為了作為釘扎中心而有效地發(fā)揮作用，優(yōu)選該超晶格結(jié)構(gòu)體在超導(dǎo)層13的區(qū)域內(nèi)以Iym以上的微細(xì)間隔存在。
[0081]另外，對于本發(fā)明的實(shí)施方式的RE系超導(dǎo)體40來說，優(yōu)選與CuO單鏈44和CuO重鏈46鄰接的CuO2面42的氧離子50位于自半晶胞位置52 (具體地說，為相鄰的CuO2面內(nèi)的相鄰最近的Cu和Cu的中間位直)起在RE系超導(dǎo)體40的ab面方向偏尚該RE系超導(dǎo)體40的I個(gè)晶胞的1/8以上且小于1/2的位置。需要說明的是，為了方便說明，圖中的氧離子50位于半晶胞位置52處。若如此使氧離子50位于在ab面方向34上偏離1/8以上且小于1/2的位置，則CuO2面42的Cu的價(jià)數(shù)狀態(tài)發(fā)生變化從而可以實(shí)現(xiàn)釘扎中心的進(jìn)一步導(dǎo)入，因而可以得到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I。
[0082]關(guān)于CuO2面42的氧離子50的偏離度，是以偏離RE系超導(dǎo)體40 (超晶格結(jié)構(gòu)體)的I個(gè)晶胞的1/8以上且小于1/2為前提的，偏離1/8以上的理由是因?yàn)檫@樣會使Cu為能夠作為釘扎中心而體現(xiàn)出效果的價(jià)數(shù)值。另外，偏離小于1/2的理由僅是因?yàn)?偏離1/2時(shí)與Cu沖突，并且在偏離1/2以上時(shí)，作為基準(zhǔn)的晶胞會發(fā)生變化。需要說明的是，從能夠作為更強(qiáng)的釘扎中心而發(fā)揮作用的觀點(diǎn)考慮，氧離子50的偏離度優(yōu)選為1/4以上且小于1/2。
[0083]具體地說，超晶格結(jié)構(gòu)體僅是構(gòu)成為CuO單鏈44和CuO重鏈46在RE系超導(dǎo)體40的c軸方向混合存在時(shí)，CuO單鏈44和CuO重鏈46之間所配置的CuO2面的氧離子50位于在ab面方向偏離的位置。
[0084]另外，超晶格結(jié)構(gòu)體為具有調(diào)制層的調(diào)制結(jié)構(gòu)時(shí)，與該調(diào)制層鄰接并夾著該調(diào)制層的CuO2面42的氧離子50位于在ab面方向的位置，該調(diào)制層中，CuO單鏈44和CuO重鏈46在ab面方向混合存在。另外，CuO2面的一部分的Cu也位于在RE系超導(dǎo)體的c軸方向偏離的位置。
[0085]另外，與使CuO鏈和CuO重鏈之間所夾著的CuO2面的氧離子50在c軸方向上偏離的情況相比，從釘扎在c軸方向也容易進(jìn)入這方面考慮，優(yōu)選使調(diào)制層和CuO重鏈46之間所夾的CuO2面的氧離子50發(fā)生偏離。
[0086]為了實(shí)現(xiàn)氧離子50的偏離，可以使用如下所述的各種辦法:對中間層12進(jìn)行退火之后形成超導(dǎo)層13 ;或者形成超導(dǎo)層13時(shí)是在高壓氧氣氛、優(yōu)選為5氣壓以上的高壓氧氣氛中形成的；或者在惰性氣氛中在750°C以上且850°C以下、優(yōu)選為780V以上且820°C以下對超導(dǎo)層13進(jìn)行燒制；或者在氬氣氛中進(jìn)行燒制后，切換成氧氣氛進(jìn)行降溫；等等。
[0087]關(guān)于氧離子50的位置的特定，可以通過使用基于透射型電子顯微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)的ABF-STEM法(角度控制環(huán)狀明視野法)來進(jìn)行。對于由ABF-STEM法所得到的ABF像，利用環(huán)狀檢測器對以小散射角散射的電子進(jìn)行拍攝，由此能夠檢測出氧等輕元素。
[0088]<變形例>
[0089]需要說明的是，針對特定的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限于所述實(shí)施方式，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以有其他各種各樣的實(shí)施方式，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，例如上述的2個(gè)以上的實(shí)施方式可以適當(dāng)組合來實(shí)施。另外，對以下的變形例彼此也可以進(jìn)行適當(dāng)組合。
[0090]例如，中間層12、穩(wěn)定化層14可以適當(dāng)省略。另外，對氧化物超導(dǎo)薄膜I的超導(dǎo)層13為單層的情況進(jìn)行了說明，但超導(dǎo)層13也可以為多層。另外，作為RE系超導(dǎo)體20、40，舉出了例如REBa2Cu307_s，但也可以在其Ba位上進(jìn)行Ca的摻雜、在Cu位上進(jìn)行Co的摻雜。
[0091]需要說明的是，日本專利申請2011-114926和日本專利申請2011-114927的公開內(nèi)容其整體以參照的方式引入本說明書中。
[0092]對于本說明書所記載的全部的文獻(xiàn)、專利申請、和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來說，各個(gè)文獻(xiàn)、專利申請、和技術(shù)規(guī)格以參照的方式引入是按照與將其具體且分別記載時(shí)相同程度的方式以參照的形式引入本說明書中。
[0093]另外，在本實(shí)施方式中，對氧化物超導(dǎo)薄膜I進(jìn)行了說明，但該氧化物超導(dǎo)薄膜I可以應(yīng)用于其他各種機(jī)器中。例如可以應(yīng)用于超導(dǎo)限流器、SMES (SuperconductingMagnetic Energy Storage)、超導(dǎo)變壓器、NMR(核磁共振)分析裝置、單晶提拉裝置、磁懸浮列車、磁分離裝置等機(jī)器中。
[0094]〈超導(dǎo)限流器〉
[0095]接著，作為一個(gè)示例，可以舉出將氧化物超導(dǎo)薄膜I應(yīng)用于超導(dǎo)限流器時(shí)的超導(dǎo)限流器的構(gòu)成。
[0096]圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式的超導(dǎo)限流器60的示意性構(gòu)成圖。
[0097]本發(fā)明的實(shí)施方式的超導(dǎo)限流器60是一種具有如下所述功能的機(jī)器，其利用超導(dǎo)體的S/N轉(zhuǎn)移(superconducting-normal state transitions),在通常情況下為零電阻，在流通臨界電流以上的過電流時(shí)變?yōu)楦唠娮?，從而抑制過電流。
[0098]該超導(dǎo)限流器60具備密閉容器62，該密閉容器62利用蓋62B來將容器主體62A封閉從而形成密閉。
[0099]容器主體62A上連接有冷凍機(jī)64，并且將液氮由冷凍機(jī)64導(dǎo)入至密閉容器62的內(nèi)部。蓋62B上連接有電流導(dǎo)入導(dǎo)出部66，該電流導(dǎo)入導(dǎo)出部66將電流從密閉容器62的外部向內(nèi)部導(dǎo)入后并使其流出。電流導(dǎo)入導(dǎo)出部66由3相交流電路構(gòu)成，具體而言，電流導(dǎo)入導(dǎo)出部66是通過包含3個(gè)電流導(dǎo)入部66A和與其相對應(yīng)的3個(gè)電流流出部66B而構(gòu)成的。
[0100]電流導(dǎo)入部66A和電流流出部66B分別由導(dǎo)線68和被覆該導(dǎo)線68的筒體70構(gòu)成，所述導(dǎo)線68貫通蓋62B并在垂直方向延伸。
[0101]電流導(dǎo)入部66A的導(dǎo)線68中的露出至外部的一端和對應(yīng)的電流流出部66B的導(dǎo)線68中的露出至外部的一端經(jīng)由作為分流電阻的外部電阻72而連接。
[0102]在位于各筒體70的容器主體62A內(nèi)部的端部上支撐有元件收納容器74。
[0103]該元件收納容 器74內(nèi)置于密閉容器62中，通過該密閉容器62中所填充的液氮使其冷卻至內(nèi)部。
[0104]元件收納容器74中內(nèi)置有包含2個(gè)以上薄膜型超導(dǎo)元件80的限流單元76，該薄膜型超導(dǎo)元件80是通過將電極安裝于氧化物超導(dǎo)薄膜I上而構(gòu)成的。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，具體地說，薄膜型超導(dǎo)元件80以4行2列排列而成為I組，由3組這樣的組構(gòu)成限流單元76。
[0105]該限流單元76是通過電流導(dǎo)入部66A的導(dǎo)線68中位于內(nèi)部的一端、電流流出部66B的導(dǎo)線68中位于內(nèi)部的另一端和支柱78而被支撐的，為了構(gòu)成3相交流電路，電流導(dǎo)入部66A的導(dǎo)線68中位于內(nèi)部的另一端與電流流出部66B的導(dǎo)線68中位于內(nèi)部的另一端經(jīng)由薄膜型超導(dǎo)元件80而電連接。
[0106]此處，為了實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)限流器的實(shí)用化，要求以零電阻流通盡可能大的電流，為此，需要提高氧化物超導(dǎo)薄膜的臨界電流特性。在本實(shí)施方式中，適用了表現(xiàn)出良好的臨界電流特性的氧化物超導(dǎo)薄膜I作為超導(dǎo)限流器60的薄膜型超導(dǎo)元件80，因此可以以零電阻流通更大的電流，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)用化。
[0107]實(shí)施例
[0108]以下，對于本發(fā)明的氧化物超導(dǎo)薄膜，雖然通過實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不受這些實(shí)施例的任何限定。
[0109]在本實(shí)施例中，作為氧化物超導(dǎo)薄膜，制作了用于超導(dǎo)限流器的薄膜型超導(dǎo)元件。
[0110]-實(shí)施例1-
[0111]<薄膜型超導(dǎo)元件的制作>
[0112]在本實(shí)施例1的薄膜型超導(dǎo)元件的制作中，首先，準(zhǔn)備藍(lán)寶石單晶的R面為主面的藍(lán)寶石基板。接著，在1000°c對藍(lán)寶石基板進(jìn)行預(yù)退火，在r面方向進(jìn)行切割。然后，將切割得到的藍(lán)寶石基板在1000°c進(jìn)行退火。接著，在3 X 10_2Pa氧中使等離子體產(chǎn)生，在700°C以上對藍(lán)寶石基板進(jìn)行加熱，在該狀態(tài)下使用EB (電子束)使其沉積有IOnm到40nm左右的CeO2，從而形成了中間層。
[0113]接著，在800°C對成膜有中間層的藍(lán)寶石基板進(jìn)行退火、并進(jìn)行了表面處理(平坦化/價(jià)數(shù)的控制)。由此，CeO2的結(jié)晶性增加，如后所述，在使作為超導(dǎo)層的YBCO成長時(shí)，CeO2的變形小于以往，YBCO中易產(chǎn)生晶格緩和 。
[0114]接著，利用旋涂機(jī)對釔、鋇、銅的有機(jī)絡(luò)合物的溶液進(jìn)行涂布，在500 V的空氣中進(jìn)行預(yù)燒制。然后，在惰性氣氛中、即氧分壓為IOOppm左右的惰性氣體的氣流中以800°C進(jìn)行正式燒制，從途中切換成氧氣氛。在惰性氣氛中進(jìn)行正式燒制，由此可以確定形成YBCO的晶體的成長方向，可以在較早階段產(chǎn)生YBCO的晶格緩和、可以得到特性良好的YBCO薄膜。
[0115]在所得到的超導(dǎo)薄膜上，利用濺射進(jìn)行金銀合金的成膜并安裝電極，由此制作出超導(dǎo)限流元件。對于該超導(dǎo)限流元件來說，通過冷卻至液氮溫度可以形成超導(dǎo)狀態(tài)；但若流通有一定程度以上的電流，則形成常電導(dǎo)狀態(tài)而能夠進(jìn)行限流。
[0116]〈TEM 評價(jià) >
[0117]對所得到的薄膜型超導(dǎo)元件進(jìn)行加工，使用TEM(透射型電子顯微鏡)對薄膜型超導(dǎo)元件中的氧化物超導(dǎo)薄膜的層積方向P截面的ABF(環(huán)狀明視野:annularbright-field)像進(jìn)行多次觀察。
[0118]圖5是在本實(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。
[0119]如圖5所示，可以確認(rèn)到，位于圖中的層積方向P中央的CuO單鏈、即自中間層側(cè)起在層積方向P第I層中的RE系超導(dǎo)體單元(YBC0的I個(gè)晶胞)的CuO單鏈在層積方向長于通常的CuO單鏈。
[0120]具體地說，通常情況下，根據(jù)RE系超導(dǎo)體單元的晶格常數(shù)確定時(shí)的CuO單鏈的長度為4 3A,與此相對，確認(rèn)到本實(shí)施例中的RE系超導(dǎo)體單元的CuO單鏈的長度在層積方向P延伸長達(dá)79A (幾乎翻倍)。需要說明的是，在本實(shí)施例中，“層積方向”可以視為與RE系超導(dǎo)體單元的“c軸方向”等同。
[0121]如此，若在層積方向P延伸較長的CuO單鏈位于超導(dǎo)層內(nèi)，則中間層和超導(dǎo)層的晶格變形得到緩和、熱收縮所導(dǎo)致的裂紋難以進(jìn)入、能夠?qū)崿F(xiàn)厚膜化。
[0122]另外，在中間層(&02層)上成長的YBCO的第I層是從Y層開始的。即，確認(rèn)到:第I層的RE系超導(dǎo)體單元從稀土元素Y開始層積。據(jù)認(rèn)為這會增強(qiáng)與CeO2的結(jié)合力。
[0123]進(jìn)一步還確認(rèn)到:第I層的RE系超導(dǎo)體單元的CuO2面的氧離子(圖中位于長CuO單鏈下方的CuO2面的氧離子)位于自RE系超導(dǎo)體單元的半晶胞位置起在ab面方向偏離1/8以上且1/2以下的范圍內(nèi)的位置。
[0124]另外,進(jìn)一步確認(rèn)到:在層積方向夾著長CuO單鏈的RE系超導(dǎo)體單元彼此在ab面方向上錯(cuò)開RE系超導(dǎo)體單元的1/8以上且1/2以下。
[0125]圖6是在本實(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(&02層)與超導(dǎo)層(YBC0層)的界面的與圖5位置不同的其他的ABF像的圖。[0126]如圖6所示，確認(rèn)到，在中間層(&02層)與超導(dǎo)層(YBC0層)的界面上，在白色箭頭的部分(上方的YBCO的晶格數(shù)少于下方的CeO2的晶格的數(shù)目且不連續(xù)的部分)確認(rèn)到刃狀位錯(cuò)。
[0127]若如此存在刃狀位錯(cuò)，則超導(dǎo)層的YBCO的晶格數(shù)少于中間層的CeO2的格子數(shù)，中間層與超導(dǎo)層的晶格失配得到緩和。由此，形成為熱收縮所導(dǎo)致的裂紋難以進(jìn)入的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)厚膜化。[0128]在上述的本實(shí)施例1的制造方法中，通過改變超導(dǎo)層13和中間層12的燒制氣氛(惰性氣氛)和燒制溫度來調(diào)整CuO單鏈的寬度，由此如表1所示，形成了含有CuO單鏈長度不同的RE系超導(dǎo)體單元的薄膜型超導(dǎo)元件。此時(shí)，作為比較對象的根據(jù)晶格常數(shù)確定時(shí)的CuO鏈的長度為4.3A。
[0129]對于所得到的薄膜型超導(dǎo)元件的CeO2層與YBCO層的層間結(jié)合力和超導(dǎo)層的取向性，如下進(jìn)行評價(jià)。
[0130].CeO2層與YBCO層的層間結(jié)合力的評價(jià)
[0131]CeO2層與YBCO層的層間結(jié)合力是根據(jù)馬德隆能量來進(jìn)行評價(jià)的。具體地說，根據(jù)由TEM讀取的原子間距離來求出CuO2面上的原子的馬德隆能量，對自CuO鏈側(cè)的能量和自RE離子側(cè)的能量進(jìn)行評價(jià)。在所得到的值之中，按照以下基準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)。
[0132]◎:RE離子側(cè)的能量為CuO鏈側(cè)的能量的2倍以上
[0133]O =RE離子側(cè)的能量為CuO鏈側(cè)的能量的I倍到2倍
[0134]X:RE離子側(cè)的能量為CuO鏈側(cè)的能量的I倍以下
[0135]?超導(dǎo)層的取向性
[0136]超導(dǎo)層的取向性是通過XRD測定對YBCO的006峰的半峰寬的值進(jìn)行測定，在所得到的值之中，按照以下基準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)。
[0137]€):0.2 度以下
[0138]0:0.2 度到 0.5 度
[0139]X:0.5 度以上
[0140].超導(dǎo)層的性能
[0141]超導(dǎo)層的性能是根據(jù)臨界電流密度進(jìn)行測定的，并且按照以下基準(zhǔn)進(jìn)行了評價(jià)。
[0142]◎:3MA/cm2 以上
[0143]O:超過 2MA/cm2 ~小于 3MA/cm2
[0144]X:2MA/cm2 以下
[0145][表 I]
[0146]
CuO單鏈的長度比I結(jié)合力I超導(dǎo)層的取向性I超導(dǎo)層的性能
TToX ?X
Τ7?X ?X
1.2〇◎◎
【權(quán)利要求】
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(gè)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(gè)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(cuò)，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(jià)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)體單元彼此間在ab面方向上錯(cuò)開所述RE系超導(dǎo)體單元的1/8以上且1/2以下。
6.如權(quán)利要求2~5任一項(xiàng)所述的氧化物超導(dǎo)薄膜，其中，所述中間層的至少所述超導(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， 所述RE系超導(dǎo)體具有CuO2面、CuO單鏈和CuO重鏈，進(jìn)一步具有所述CuO單鏈與所述CuO重鏈相鄰的異種鏈部、和所述CuO單鏈彼此間或所述CuO重鏈彼此間相鄰的同種鏈部。
8.如權(quán)利要求7所述的氧化物超導(dǎo)薄膜，其中，所述異種鏈部為所述同種鏈部的1/4倍以上且4倍以下。
9.如權(quán)利要求7或8所述的氧化物超導(dǎo)薄膜，其中，與所述CuO單鏈和所述CuO重鏈鄰接的CuO2面的氧離子位于在所述RE系超導(dǎo)體的ab面方向上自所述鄰接的CuO2面內(nèi)的相鄰最近的Cu與Cu的中間位置起偏離所述RE系超導(dǎo)體的I個(gè)晶胞的1/8以上且小于1/2的位置。
10.如權(quán)利要求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.如權(quán)利要求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)具有所述異種鏈部和所述同種鏈部分在所述RE系超導(dǎo)體的所述ab面方向上混合存在的調(diào)制層。
【文檔編號】C01G1/00GK103547533SQ201280023437
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月23日
【發(fā)明者】中尾健吾, 佐佐木宏和, 笠原甫, 松井正和 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社