JP2003526905A - 多層体及びその製造方法 - Google Patents

多層体及びその製造方法

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ジェイ． シーガル、エドワード
プリュニエ，ヴァレリ
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、多層体及びそのような多層体の製造方法に関する。その方法では、バッファ層又は超伝導体層などの下地層の表面を最初にコンディショニングし、次にバッファ、超伝導体又はキャップ層などの別の材料の層をコンディショニング表面上に成膜する。コンディショニング表面は高品質表面であることができる。この方法によって形成される超伝導体品は、比較低高い臨界電流密度を示すことができる。コンディショニングでは、ガス又は液体の薬剤を用いる熱的及び／又は化学的処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （関連出願の引用） 本発明は、１９９９年１１月１８日に出願され、発明の名称が「多層体及びそ
の製造方法」である共に所有の米国暫定特許出願６０／１６６１４０号に対して
、３５ＵＳＣセクション１１９（ｅ）（１）下に優先権を請求するものである。
【０００２】 （背景技術） 多層体は多様な用途に使用することができる。例えば、酸化物超伝導体などの
超伝導体を多層体で形成することができる。代表的にはそのような超伝導体は、
超伝導体材料層及び多層体の機械的強度を高めることが可能な層（一般に基材と
称される）からなる。
【０００３】 一般的に、基材は、多層超伝導体の強度を高める以外に特定の他の特性を示す
必要がある。例えば基材は、低いキュリー温度を有して、超伝導体の使用温度に
おいて強磁性とはならないことが必要である。さらに、基材内の化学種は超伝導
体材料層中に拡散してはならず、かつ基材の熱膨張係数は、超伝導体材料とほぼ
同じでなければならない。さらに、基材を酸化物超伝導体に用いる場合、基材材
料は酸化に対して比較的に耐性を有する必要がある。
【０００４】 イットリウム−バリウム−銅−酸化物（ＹＢＣＯ）などの一部の材料では、超
伝導状態で材料が高い輸送電流を与える能力は、材料の結晶学的配向に依存する
。例えばそのような材料は、材料表面が二軸配向構造となっている場合には、比
較的高い臨界電流密度（Ｊc）を示すことが可能である。
【０００５】 本明細書で使用される場合に「二軸配向構造」とは、結晶粒が表面の面内のあ
る一方向にほぼ配向が一致している表面を指す。二軸配向構造の面の一種類が立
方晶構造の表面であり、その場合の結晶粒も、表面に対して垂直な方向にほぼ配
向している。立方晶構造面の例としては（１００）［００１］及び（１００）［
０１１］があり、二軸配向構造面の例としては（１１３）［２１１］面がある。
【０００６】 ある種の多層超伝導体では、超伝導体材料層はエピタキシャル層である。本明
細書で使用する場合の「エピタキシャル層」とは、エキタキシャル層がその上に
成膜されることとなるある材料層の表面の結晶学的配向に、結晶学的配向が直接
関係する材料層を指す。例えば、基材上に成膜された超伝導体材料のエピタキシ
ャル層を有する多層超伝導体の場合、超伝導体材料層の結晶学的配向は、基材の
結晶学的配向に直接関係している。従って、上記の基材の特性以外に、基材が二
軸配向構造面又は立方晶構造面を有することが望ましい場合もある。
【０００７】 一部の基材は上記の特徴を全て示すことは容易ではないことから、一般にバッ
ファ層と称される１以上の中間層を、基材と超伝導体層との間に設けることがあ
る。バッファ層は、基材よりも酸化に対する耐性が高く、基材と超伝導体層の間
での化学種の拡散を低減することができる。さらにバッファ層は、超伝導体材料
と良好に一致する熱膨張係数を有することが可能である。
【０００８】 代表的にはバッファ層はエピタキシャル層であることから、その結晶学的配向
は、バッファ層が成膜されている表面の結晶学的配向と直接関係している。例え
ば基材、エピタキシャルバッファ層、及び超伝導体材料エピタキシャル層を有す
る多層超伝導体では、バッファ層表面の結晶学的配向は基材表面の結晶学的配向
に直接関係し、超伝導体材料層の結晶学的配向はバッファ層表面の結晶学的配向
に直接関係する。従って、バッファ層を有する多層超伝導体が示す超伝導特性は
、バッファ層表面の結晶学的配向に依存する場合がある。
【０００９】 バッファ層表面には、欠陥及び不純物の少なくとも一つがある場合がある。そ
の欠陥及び不純物の少なくとも一つは、バッファ層表面に成膜されるエピタキシ
ャル層（例えば超伝導体のエピタキシャル層）の結晶学的配向に影響を与え得る
ものであり、それによって、得られる多層超伝導体が特定の超伝導特性を示す能
力が低下される場合がある。
【００１０】 （発明の要約） 本発明は、多層体（例えば多層超伝導体）及びその製造方法に関する。その方
法においては一般的に、下地層（例えばバッファ層又は超伝導体材料層）表面を
コンディショニングする工程（例えば化学的コンディショニング及び熱的コンデ
ィショニングの少なくとも一つ）と、次にコンディショニングされた下地層表面
に材料層（例えば超伝導体材料、超伝導体材料の前駆物質、キャップ材料又はバ
ッファ層材料）を成膜する工程とがある。コンディショニングされた表面は比較
的平滑、かつ比較的高密度であり、不純物濃度が比較的低く、他の材料層に対す
る接着性が高く、ないしはＸ線回折で測定されるロッキング曲線の幅が比較的小
さいものであることが可能である。本発明の方法によって製造される多層超伝導
体は、比較的高い臨界電流密度（Ｊc）を示すことが可能である。本発明によっ
て製造される多層超伝導体は、ウェハ又はテープなどの比較的表面積の大きい物
品に成形することができる。
【００１１】 本明細書で使用される「化学的コンディショニング」という用語は、１以上の
化学種（例えば気相化学種及び／又は液相化学種）を用いて、バッファ層又は超
伝導体材料層などの材料層表面での変化に作用する方法をいう。
【００１２】 本明細書で使用される「熱的コンディショニング」という用語は、化学的コン
ディショニングを併用し、或いは併用せずに、高温を用いてバッファ層又は超伝
導体材料層などの材料層表面での変化に作用する方法をいう。好適には熱的コン
ディショニングは、制御された環境（例えば、温度及び圧力）下で行う。
【００１３】 一実施形態において本発明は、多層体の製造方法であって、バッファ層又は超
伝導体層を化学的にコンディショニングしてコンディショニング表面を形成する
工程及びそのコンディショニングされた表面に第２の材料層を成膜する工程を有
する方法を特徴とする。
【００１４】 別の態様において本発明は、多層体の製造方法であって、バッファ層又は超伝
導体層の表面を、その層の成膜温度又は結晶化温度より少なくとも約５℃高い温
度まで加熱する工程を有する方法を特徴とする。その層を約９３３１０Ｐａ（約
７００Ｔｏｒｒ）未満の酸素ガス圧下で加熱して、コンディショニング表面を形
成する。この方法には、コンディショニング表面に第２の材料層を成膜する工程
もある。
【００１５】 本明細書で使用される「成膜温度」とは、コンディショニング対象の層を成膜
した温度を指す。 本明細書で使用される「結晶化温度」とは、最初は非結晶性又は非晶質の材料
層が結晶質となる温度を指す。
【００１６】 さらに別の態様において本発明は、多層体の製造方法であって、バッファ層又
は超伝導体層の表面を、その層の結晶化温度又は成膜温度より少なくとも約５℃
高い温度で加熱して、コンディショニング表面を形成する工程を有する方法を特
徴とする。バッファ層又は超伝導体層は、多結晶材料表面に成膜される。その方
法にはさらに、コンディショニング表面に第２の材料層を成膜する工程もある。
【００１７】 多結晶材料の例には、変形テキスチャリングによって形成された材料及び真空
蒸着（例えばイオンビーム成膜）によって形成された材料などがある。 ある種の実施態様では、上記の方法の２以上を組み合わせることができる。 コンディショニング表面は二軸配向構造とすることができる。 第２の材料は、バッファ材料、キャップ材料、超伝導体材料又は超伝導体材料
の前駆物質であることが可能である。
【００１８】 多層体には、例えば超伝導体材料層及び／又は緩衝材料層などのさらに別の材
料層を設けることができる。１以上の別の層の表面を本明細書に記載の方法に従
ってコンディショニングすることができ、それらの表面は本明細書に記載のよう
なコンディショニング表面の特性を示すことが可能である。
【００１９】 多層体は、臨界電流密度が約１×１０6Ａ／ｃｍ2以上である１つ以上の超伝導
体材料層を有することがある。 本発明の一つの利点は、比較的高い臨界電流密度を有する１つ以上の超伝導体
材料層を有する多層超伝導体、ならびにそのような超伝導体の製造方法を提供可
能なことにある。
【００２０】 本発明の別の利点は、高品質の表面を有するバッファ層及び／又は超伝導体層
を有する多層体（例えば多層超伝導体）、並びにそのような多層体の製造方法を
提供可能なことにある。例えばその表面は、比較的平滑であり、比較的高い密度
を有し、比較的低い不純物濃度を有し、他の材料層に対して高い接着性を示し、
ないしはＸ線回折で測定されるロッキング曲線の幅が比較的小さいものとするこ
とができる。
【００２１】 本発明のさらに別の利点は、広範な条件（例：温度、ガス環境及びガス圧力）
を使用して実行可能な多層体（例：多層超伝導体）の製造方法を提供できる点に
ある。
【００２２】 本発明のさらに別の利点は、バッファ層及び／又は超伝導体材料層などの１つ
以上の下地材料層の製造時に高い酸素圧を用いることなく、多層体（例えば多層
超伝導体）を製造する方法を提供できるという点にある。それによって、銀又は
ニッケルなどの比較的酸素に反応しやすい材料を下地層（例えば基材）として使
用可能となる。
【００２３】 本発明のさらに別の利点は、例えばバッファ層及び／又は超伝導体材料層の製
造時に、化学的コンディショニングを用いて、１つ以上の下地層の表面をコンデ
ィショニングしながら、多層体（例：多層超伝導体）を製造する方法を提供でき
るという点にある。それによって、多層体製造に関連するコスト低減及び煩雑さ
軽減が可能となる。
【００２４】 本発明の別の利点は、コンディショニング表面を最初にアニーリングすること
なく、下地層（例えば超伝導体材料層又はバッファ層）のコンディショニング表
面に超伝導体材料又はその前駆物質を成膜することができる多層超伝導体の製造
方法を提供できるという点にある。それによって、下地層の製造に関連するコス
ト低減及び煩雑さ軽減が可能となる。
【００２５】 多層体で複数の下地層（例えば複数のバッファ層及び／又は複数の超伝導体材
料層）を用いる実施態様では、前記の方法及び／又は利点を、複数の下地層の１
以上に適用することができる。
【００２６】 いくつかの実施態様において超伝導体材料は好ましくは、ＹＢＣＯ（例えばＹ
Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7-x）からなる。 別段の定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術的及び科学的用語は
、本発明が属する技術分野の当業者が通常理解するものと同じ意味を有する。本
明細書に記載されたものと同様又は均等である方法及び材料を本発明を実施する
上で使用することが可能であるが、以下において好適な方法及び材料を説明する
。矛盾がある場合には、定義を含めて本明細書が優先する。さらに、材料、方法
及び実施例は説明のみを目的とするものであって、本発明を限定するものではな
い。
【００２７】 本発明の他の特徴、態様及び利点については、図面、本発明の好適な実施態様
の説明及び特許請求の範囲から明らかになろう。 （好適な実施形態の説明） 本発明は、超伝導体品などの多層体ならびにそのような多層体の製造方法に関
する。その方法には、バッファ層及び／又は超伝導体層の表面をコンディショニ
ングする工程、次にコンディショニング表面上に別の材料層（例えば超伝導体材
料、超伝導体材料の前駆物質、キャップ材料又はバッファ材料）を成膜する工程
がある。
【００２８】 本発明の方法によってコンディショニングされる表面は、明瞭に規定される結
晶学的配向を有することができる。その表面は好適には、立方晶構造面（例えば
（１００）［０１１］面又は（１００）［００１］面）などの二軸配向構造面（
例えば（１１３）［２１１］面）である。好適には、そのようなコンディショニ
ング表面のＸ線回折極点図におけるピークは、約２０°未満（例えば約１５°未
満、約１０°未満、或いは約５°〜約１０°）の半値幅（ＦＷＨＭ）を有する。
【００２９】 本発明に従ってコンディショニングされる表面は、比較的平滑であることが可
能である。例えば、化学的コンディショニング及び／又は熱的コンディショニン
グ後には、高分解能走査型電子顕微鏡検査又は原子間力顕微鏡によって測定した
場合に、コンディショニング前より平滑であることが可能である。
【００３０】 本発明の方法によってコンディショニングされた表面は、Ｘ線回折による測定
で、比較的小さいロッキング曲線幅を有することが可能である。例えば、化学的
コンディショニング及び／又は熱的コンディショニング後に表面には、互いに直
交配列した領域及び／又は直線エッジを有する領域を生じさせることができる。
【００３１】 本発明の方法によってコンディショニングされた表面は、比較的高い密度を有
することが可能である。例えば、化学的コンディショニング後及び／又は熱的コ
ンディショニング後に表面では、比較的高倍率（例えば少なくとも約３００００
倍の倍率）で表面を観察することで測定される表面のくぼみやクラックが少なく
なっている。
【００３２】 本発明の方法によってコンディショニングされる表面は、比較的低い不純物濃
度を有することが可能である。例えば、化学的コンディショニング後及び／又は
熱的コンディショニング後に表面では、比較的高倍率（例えば少なくとも約３０
０００倍の倍率）で表面を観察することで測定される異種化合物量を比較的に低
減させることが可能である。
【００３３】 本発明の方法によってコンディショニングされた表面は、他の材料に対する良
好な接着性を示すことが可能である。例えば、化学的コンディショニング後及び
／又は熱的コンディショニング後に表面で、光学検査、走査型電子顕微鏡検査及
び／又は原子間力顕微鏡検査によって測定される剥離が低減し得る。
【００３４】 図１には、本発明の方法によって形成することができる多層体１０（例えばウ
ェハ又はテープ）の一実施態様を示してある。多層体１０には、材料層１２，１
４，１６がある。多層体１０製造の際には、層１２の表面１３に層１４を成膜（
例えばエピタキシャル成膜）する。次に、層１４の表面１５を本発明の方法に従
ってコンディショニングし、次に層１６をコンディショニング表面１５上に成膜
する。
【００３５】 いくつかの実施態様において、表面１５のコンディショニング方法では熱的コ
ンディショニングを行う。表面１５は、各種条件を用いて熱的にコンディショニ
ングすることが可能である。例えば表面１５は、大気圧、大気圧より低い圧力、
又は大気圧より高い圧力で熱的にコンディショニングすることができる。さらに
、熱的コンディショニング時に表面１５を曝露する雰囲気は、化学的コンディシ
ョニング環境（例えば酸化雰囲気、還元雰囲気）又は不活性環境とすることが可
能である。
【００３６】 特定の実施態様では、表面１５を熱的にコンディショニングする際に、比較的
高い総ガス圧を用いる。例えば、表面１５をコンディショニングする際に、少な
くとも約１３３．３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ）の総ガス圧を用いることができる。こ
れらの実施態様において、総ガス圧は好適には少なくとも約１３３３Ｐａ（約１
０Ｔｏｒｒ）であり、より好適には少なくとも約１３３３０Ｐａ（約１００Ｔｏ
ｒｒ）であり、最適には少なくとも約１０１３０８Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）で
ある。特定の実施態様では、比較的高い酸素ガス圧を用いて表面１５の熱的コン
ディショニングを行うことで、良好な接着性を有する表面１５を得ることができ
る。
【００３７】 他の実施態様では、表面１５をコンディショニングする際に、比較的低い総ガ
ス圧を用いることができる。例えば、約１３３．３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ）未満の
総ガス圧を用いることができる（例えば約１３．３３Ｐａ（約１×１０-1Ｔｏｒ
ｒ）未満、例えば約０．１３３３Ｐａ（約１×１０-3Ｔｏｒｒ）未満）。
【００３８】 層１２を酸素に反応しやすい材料から形成する場合などのいくつかの実施態様
では、表面１５のコンディショニングを行う際に、低い酸素ガス圧を用いること
が可能である。例えば、約９３３１０Ｐａ（約７００Ｔｏｒｒ）未満の酸素ガス
圧（例えば約１３３００Ｐａ（約１００Ｔｏｒｒ）未満）を使用可能である。好
適にはこれらの実施態様において、酸素ガス圧は約１３３．３Ｐａ（約１Ｔｏｒ
ｒ）未満であり、より好ましくは約１３．３３Ｐａ（約０．１Ｔｏｒｒ）未満で
あり、最も好ましくは約１．３３３×１０-3Ｐａ（約１×１０-5Ｔｏｒｒ）未満
である。
【００３９】 低酸素圧で表面１５を熱的にコンディショニングする際に用いることができる
ガスの例としては、不活性ガス（例えばヘリウム、ネオン、クリプトン及び／又
はアルゴンガス）、水素ガス又はフォーミングガス（例えば、アルゴンガスと水
素ガスの混合ガス、例えば水素ガスを約４体積％含むもの或いは水素ガスを約５
体積％含むもの）、空気、酸素、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物な
らびにこれらのガスの混合ガスなどがある。特定の実施態様では、混合ガスに水
蒸気を含有させることもできる。例えばガスは、水を含有するフォーミングガス
であることが可能である（例：約５体積％の水素ガス及び約２２６６．１Ｐａ（
約１７Ｔｏｒｒ）の水蒸気を含むアルゴンガス）。
【００４０】 層１２を多結晶材料により形成する場合のような特定の実施態様では、比較的
高い酸素ガス圧条件下で表面１５を熱的にコンディショニングすることができる
。その実施態様で用いることができるガスには、例えば、空気、純粋な酸素、一
酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物及びこれらガスの混合ガスなどがある。
【００４１】 熱的コンディショニングの際には、表面１５を、その表面１５の熱的コンディ
ショニングが可能となる温度まで加熱する。典型的には表面１５を、層１４の成
膜温度又は結晶化温度より少なくとも約５℃高い温度まで加熱する。表面１５は
、好適には層１４の成膜温度又は結晶化温度の約１５℃〜約５００℃上の温度、
より好適には層１４の成膜温度又は結晶化温度の約７５℃〜約３００℃上の温度
、最適には層１４の成膜温度又は結晶化温度の約１５０℃〜約３００℃上の温度
まで加熱する。例えば表面１５は、少なくとも約５００℃（例えば少なくとも約
８００℃）から約１２００℃未満（例えば約１０５０℃未満）の温度まで加熱す
ることが可能である。
【００４２】 特定の実施態様では、層１４をある温度範囲で昇温させて（例えば勾配昇温）
、層１４を熱的にコンディショニングする温度にすることができる。例えば層１
４を、ほぼ室温から熱的コンディショニングが生じるいずれかの高温まで勾配昇
温させることができる。これらの実施態様では、層１４は好適にはその成膜温度
又は結晶化温度より少なくとも約５℃高い温度、より好適には成膜温度又は結晶
化温度より少なくとも約７５℃、最適には成膜温度又は結晶化温度より少なくと
も約１５０℃まで昇温させて、熱的コンディショニングが起こる温度とする。
【００４３】 当業者には明らかなように、表面１５を熱的にコンディショニングする上で用
いられる時間、温度及びガス圧力は、使用される特定の条件に応じて変動し得る
。例えば、約８００℃〜約１０５０℃の温度及び、約１．３３３×１０-3Ｐａ（
約１×１０-5Ｔｏｒｒ）未満の酸素圧を有するアルゴンと約４体積％の水素との
混合ガスで構成される約１０１３０８Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）のフォーミング
ガスを用いる場合、表面１５は少なくとも約１秒間（例えば少なくとも約３０秒
間、例えば約３０秒間〜約１００秒間）コンディショニングされる必要がある。
例えば水蒸気を含むフォーミングガス（例えばアルゴン、約５体積％の水素及び
約２２６６．１Ｐａ（１７Ｔｏｒｒ）の水）で表面１５をコンディショニングす
る際にも、同様の工程条件を使用可能である。
【００４４】 当業者であれば、本発明に従って表面を熱的にコンディショニングするのに用
いられる特定の工程パラメータは少なくとも、表面の品質を実質的に向上させる
だけのものでなければならないことは明らかであろう。表面の品質は、例えば平
滑性向上、密度上昇、汚染低下、及び／又はロッキング曲線ＦＷＨＭ低下である
。好適には表面は、二軸配向構造、より好適には立方晶構造の表面が得られるだ
けの工程パラメータを用いてコンディショニングする。
【００４５】 適切な表面温度、酸素ガス圧及び曝露時間を選択することで、層１２を酸素に
反応しやすい材料から形成する場合であっても、高い酸素ガス圧を用いて表面１
５をコンディショニングすることが可能である。例えば表面１５は、約９５０℃
の温度で、約１０１３０８Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）の純粋酸素中、約５分間よ
り短い期間にわたってコンディショニングすることができる。これらの条件は、
層１２を形成する材料を実質的に酸化することなく、表面１５をコンディショニ
ングするのに適したものとなり得る。
【００４６】 いくつかの実施態様では、表面１５のコンディショニングを、化学的コンディ
ショニングを行う方法を用いて行う。層１５を化学的コンディショニングする方
法には、真空法（例：反応性イオンエッチング、プラズマエッチング及びＢＦ3
及び／又はＣＦ4などの含フッ素化合物によるエッチング）などがある。そのよ
うな方法は公知であり、例えばウォルフ等著ＶＬＳＩ時代のシリコン加工（Sili con Processing for the VLSI Era, Vol.1, eds. S. Wolf and R. N. Tanber, p
p. 539-574, Lattice Press, Sunset Park, CA, 1986）に開示されている。
【００４７】 表面１５は、ケール著金属学及び金属技術（Metallurgy and Metallurgical E
ngineering Series, 3d ed., George L. Kehl, McGraw-Hill, 1949）に開示され
ているような液相法を用いて化学的にコンディショニングすることも可能である
。特定の実施態様においては、表面１５への化学的コンディショニングには、表
面１５を比較的緩和な酸溶液に接触させることが含まれる。典型的には緩和な酸
溶液では、酸濃度は約１０％未満（例：約２％未満又は約１％未満）である。緩
和な酸の例としては、過塩素酸、硝酸、フッ化水素酸、塩酸、酢酸及び緩衝酸溶
液などがある。好ましい酸溶液は、約１％の硝酸水溶液である。ハロゲン組成物
（例えば無希釈又は適切な溶媒中での臭素、フッ素又は塩素などの液体ハロゲン
）を用いて、表面１５の化学的コンディショニングを行うこともできる。
【００４８】 当業者には明らかなように、化学的コンディショニング時に用いられる特定の
時間及び温度は、表面１５を化学的にコンディショニングする方法に応じて多様
であることが可能である。例えば表面１５は、室温で約２分間にわたって１％硝
酸水溶液を用いて化学的にコンディショニングすることができる。いくつかの実
施態様では、表面のコンディショニングにおいて、表面に成膜した材料層を除去
することがある。例えば、超伝導体（例えばオキシフッ化金属）中間体層を、下
地層（例えばバッファ層又は超伝導体層）の表面に形成することができる。下地
層表面を化学的にコンディショニングする方法では超伝導体中間体層の除去（例
えば温和な酸への曝露）を行うことができ、次に新たな超伝導体材料層をコンデ
ィショニング表面で形成して、所望の多層体を形成することができる。
【００４９】 当業者であれば、本発明による表面を化学的にコンディショニングするのに用
いられる特定の工程パラメータは、少なくとも表面品質を実質的に向上させるも
のでなければならないことは明らかであろう。表面品質は、例えば平滑性向上、
密度上昇、汚染低下及び／又はロッキング曲線ＦＷＨＭ低下である。その表面は
好適には、二軸配向構造、より好適には立方晶構造の表面が得られるような工程
パラメータを用いてコンディショニングする。
【００５０】 上記には、多層体１０製造時に表面１５をコンディショニングする２種類の別
個の方法としての化学的コンディショニング及び熱的コンディショニングについ
て記載したが、本発明はこの方式に限定されるものではない。むしろ、表面１５
をコンディショニングする際には、これらのコンディショニング法を併用するこ
とができる。そこで例えば、表面１５を熱的にコンディショニングし、次に化学
的にコンディショニングすることができる。代替手段として、表面１５を化学的
にコンディショニングしてから、熱的にコンディショニングすることができる。
同様に表面１７を、熱的及び／又は化学的にコンディショニングすることができ
る。
【００５１】 層１２は、層１４を支持できるものであればいかなる材料から形成されてもよ
い。製品１０が多層超伝導体である実施態様では、層１２は基材材料からなるこ
とが可能である。層１２として使用可能な基材材料の例としては、例えばニッケ
ル、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、鉄、クロム、バナジウム、パラジウム、モリ
ブデン及び／又はそれらの合金のような金属及び／又は合金などがある。製品１
０が比較的表面積の大きい物（例えばウェハ又はテープ）の形態である場合のよ
うな特定の実施態様では、層１２は高い柔軟性を示すことがある。
【００５２】 層１２の表面１３は、イオンビーム成膜、傾斜基材成膜、及び例えばランダム
配向多結晶表面に二軸配向構造面を形成する上で当技術分野にて公知の他の真空
法などの真空法を用いて製造することができる。
【００５３】 いくつかの実施態様では、イオンビーム成膜（ＩＢＡＤ）を用いてバッファ層
１４を形成することができる。この方法では、例えば電子ビーム蒸着、スパッタ
リング成膜又は、成膜する基材の平滑な非晶質表面にイオンビーム（例えばアル
ゴンイオンビーム）を当てるパルスレーザー堆積法を使用して、バッファ層材料
を蒸着する。
【００５４】 例えば、岩塩状構造を有するバッファ層材料（例えばＭｇＯなどの酸化物又は
窒化物のような岩塩構造を有する材料）を蒸発させて、基材の平滑な非晶質表面
（例えば約１００Å未満の平方二乗平均粗さを有する表面）上にイオンビーム成
膜してバッファ層を形成する。これにより、バッファ層材料が面内及び面外の両
方でほぼ配向が一致した表面（例：約１３°以下）を有することが可能である。
【００５５】 バッファ層材料のＩＢＡＤ時に用いる条件には、例えば約０℃〜約４００℃の
基材温度（例えば室温〜約４００℃）、約１．０Å／秒〜約４．４Å／秒の成膜
速度、約２００ｅＶ〜約１２００ｅＶのイオンエネルギー、及び／又は約１１０
μＡ／ｃｍ2〜約１２０μＡ／ｃｍ2のイオン流量などを含むことが可能である。
【００５６】 いくつかの実施態様では、ＩＢＡＤを用いる場合に、基材は、多結晶、又は非
晶質でない（例えばニッケル合金などの金属合金）基本構造の上に異なる材料（
例えばＳｉ3Ｎ4）からなる平滑な非晶質表面を有する素材からなる。
【００５７】 ある種の実施態様では、元のＩＢＡＤ表面に、エピタキシャル成長によって複
数のバッファ層を成膜することができる。各バッファ層は、面内及び面外の両方
で実質的配向の一致（例えば約１３°以下）を有することが可能である。
【００５８】 他の実施態様では、基材は、二軸配向構造（例えば（１１３）［２１１］）又
は立方晶構造（例えば（１００）［００１］又は（１００）［０１１］）の１つ
以上の表面を有する合金から形成することが可能である。その合金は、比較的低
いキュリー温度を有することが可能である（例えば約８０Ｋ以下、約４０Ｋ以下
又は約２０Ｋ以下）。
【００５９】 これらの実施態様において基材は、銅、ニッケル、クロム、バナジウム、アル
ミニウム、銀、鉄、パラジウム、モリブデン、金及び亜鉛の金属のうちの２種類
を含む二元合金であることが可能である。例えば二元合金は、ニッケル及びクロ
ム（例えば、ニッケル及び２０原子％以下のクロム、ニッケル及び約５〜約１８
原子％のクロム、或いはニッケル及び約１０〜約１５原子％のクロム）からなる
ことが可能である。別の例として、二元合金はニッケル及び銅からなる（例えば
、銅及び約５〜約４５原子％のニッケル、銅及び約１０〜約４０原子％のニッケ
ル、又は銅及び約２５〜約３５原子％のニッケル）ことが可能である。二元合金
はさらに、比較的少量の不純物を含有することが可能である（例えば約０．１原
子％未満、約０．０１原子％未満、或いは約０．００５原子％未満の不純物）。
【００６０】 代替手段としてこれらの実施態様では、基材は２種類より多い金属を含む（例
えば三元合金又は四元合金）。例えば合金は１つ以上の酸化物形成物（例えばＭ
ｇ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｙ，Ｓｉ，Ｐｒ，Ｅｕ，Ｇｄ
，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｌｕ，Ｔｈ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｂｅ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｙｂ
及び／又はＬａ；Ａｌが好ましい酸化物形成物である）、並びに銅、ニッケル、
クロム、バナジウム、アルミニウム、銀、鉄、パラジウム、モリブデン、金及び
亜鉛のうちの２種類を含むことが可能である。その合金は、少なくとも約０．５
原子％の酸化物形成物（例えば、少なくとも約１原子％の酸化物形成物、又は少
なくとも約２原子％の酸化物形成物）、及び約２５原子％以下の酸化物形成物（
例えば、約１０原子％以下の酸化物形成物、又は約４原子％以下の酸化物形成物
）を含有することが可能である。例えばその合金は、酸化物形成物（例えば少な
くとも約０．５原子％のアルミニウム）、約２５原子％〜約５５原子％のニッケ
ル（例えば約３５原子％〜約５５原子％のニッケル又は約４０原子％〜約５５原
子％のニッケル）を含有し、残りは銅とすることが可能である。別の例として合
金は、酸化物形成物（例えば、少なくとも約０．５原子のアルミニウム）、約５
原子％〜約２０原子％のクロム（例えば、約１０原子％〜約１５原子％のクロム
）を含有し、残りはニッケルとすることがある。合金は、比較的少量の不純物を
含み得る（例えば約０．１原子％未満の別の金属、約０．０１原子％未満の別の
金属又は約０．００５原子％未満の別の金属）。
【００６１】 合金からなる基材は、例えば粉末状構成成分の混合、溶融及び冷却によって、
或いは例えば固体状態で粉末構成成分を一緒に拡散させることで製造することが
できる。次に合金を、変形テクスチャリング（例えば、アニーリング及び圧延、
スエージ加工及び／又は延伸）によって成形して、一定の構造を有する表面（例
えば、二軸配向構造又は立方晶構造）を形成することができる。代替手段として
、合金構成成分をゼリーロール形状に積み重ね、変形テクスチャリングすること
ができる。いくつかの実施態様では、熱膨張係数が比較的低い材料（例えば、Ｎ
ｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｐｄ，Ｓｂ，ＮｂＴｉ，ＮｉＡｌやＮｉ3Ａ
ｌなどの金属間化合物、或いはそれらの混合物）をロッド状に成形し、合金に埋
め込んでから変形テクスチャ加工を行うことができる。
【００６２】 好適には層１２の表面１３は、比較的明瞭な結晶学的配向を有する。例えば表
面１３は、二軸配向構造面（例えば（１１３）［２１１］面）又は立方晶構造面
（例えば（１００）［０１１］面又は（１００）［００１］面）であることが可
能である。好適には、表面１３のＸ線回折極点図におけるピークは約２０°未満
のＦＷＨＭを有する（例えば、約１５°未満、約１０°未満又は約５°〜約１０
°）。
【００６３】 いくつかの実施態様では、基材表面に成膜した中間層を用いて、二軸配向構造
の合金表面に第１のエピタキシャル（例えばバッファ）層を形成するまで、安定
な酸化物形成を抑制することができる。本発明で用いるのに好適な中間層には、
エピタキシャルバッファ層膜の初期成長に必要なＰO2及び温度によって確立され
る条件に曝露した場合に表面酸化物を形成しないエピタキシャル金属層又は合金
層などがある。さらに、バッファ層は基材中の元素が中間層の表面に移動し、エ
ピタキシャル層の初期成長時に酸化物を形成することを防止するバリアとして働
く。そのような中間層がない場合には、基材中の１以上の元素が基材表面に熱力
学的に安定な酸化物を形成することが予想され、このことは例えばその酸化物層
にテクスチャがないために、エピタキシャル層の成膜をかなり妨害する。
【００６４】 これらの実施態様のあるものでは、中間層は非定常な性質のものである。本明
細書で使用される「非定常」とは、初期核形成及びエピタキシャル膜成長後には
、二軸配向構造の基材中に又はこの基材と共に、全体又は部分が組み込まれる中
間層をいう。このような状況下であっても、成膜される薄膜のエピタキシャル性
が確立されるまで、中間層及び二軸配向構造の基材は別個のものである。非定常
中間層を用いることは、中間層が何らかの望ましくない特性を有する場合、例え
ば中間層がニッケルのように磁性である場合に好適なものとなる可能性がある。
【００６５】 中間金属層の例としては、ニッケル、金、銀、パラジウム及びそれらの合金な
どがある。別の金属又は合金には、ニッケル及び／又は銅の合金などがあり得る
。中間層上に成膜されるエピタキシャル膜又は層には、金属酸化物、カルコゲナ
イド、ハロゲン化物及び窒化物などがあり得る。好適な実施態様では、中間金属
層はエピタキシャル膜成膜条件下では酸化しない。
【００６６】 核形成及び初期バッファ層構造成長によってエピタキシャル層が確立される前
に、成膜した中間層が基材に完全に組み込まれたり、その中に完全に拡散するこ
とがないように注意を払わなければならない。即ち、基材合金での拡散定数、実
際のエピタキシャルバッファ層成長条件下での酸化に対する熱力学的安定性、及
びエピタキシャル層との格子の一致などの適切な属性について金属（又は合金）
を選択した後、成膜金属層の厚さを、エピタキシャル層成膜条件、特に温度に適
合するように調節しなければならない。
【００６７】 中間金属層の成膜は、蒸着もしくはスパッタリングなどの真空工程によって、
或いは（電極を使用して、又は使用せずに行う）電気メッキなどの電気化学的手
段によって行うことができる。これらの成膜した中間金属層は、成膜後にはエピ
タキシャルであったり、或いはそうではない場合があるが（成膜時の基材温度に
依存する）、後に成膜後加熱処理時にエピタキシャル配向を得ることができる。
【００６８】 層１４は、バッファ材料（例えば金属酸化物バッファ）、超伝導体材料（例え
ば酸化物超伝導体材料）又は超伝導体材料の前駆物質（例えば酸化物超伝導体材
料の前駆物質）から形成可能である。
【００６９】 バッファ材料の例としては、銀、ニッケル、ＴｂＯx、ＧａＯx、ＣｅＯ2、イ
ットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、Ｙ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、ＬａＡｌＯ3、Ｓｒ
ＴｉＯ3、ＬａＮｉＯ3、ＬａＣｕＯ3、ＳｒＲｕＯ3、ＮｄＧａＯ3、ＮｄＡｌＯ3 などの金属及び金属酸化物及び／又は当業者には公知の窒化物などがある。バッ
ファ材料は、当業者には公知の金属有機成膜などの液相法を用いて製造すること
ができる。そのような技術は、文献、例えばシュープ等の論文（S. S. Shoup et
al., J. Am. Cer. Soc., vol.81, 3019）、ビーチ等の論文（D. Beach et al.,
Mat. Res. Soc. Symp. Proc., vol.495, 263 (1988)）、パランサマン等の論文
（ M. Paranthaman et al., Superconductor Sci. Tech., vol.12, 319 (1999)
）、リー等の論文（D. J. Lee et al., Japanese J. Appl. Phys., vol. 38, L1
78 (1999) ）、及びルピック等の論文（M. W. Rupich et al., I.E.E.E. Trans.
on Appl. Supercon. vol. 9, 1527）に開示されている。
【００７０】 特定の実施態様では、テクスチャされた基材上にいずれかの酸化物層を１種又
は組み合わせて成膜するのに、溶液コーティング法を用いることができる。しか
しそれらは、テクスチャ金属基材上に初期（シード）層を成膜するのに特に利用
可能である。シード層の役割は、１）基材上に次の酸化物層成膜を酸化雰囲気（
例えば、酸化物ターゲットからのイットリア安定化ジルコニアのマグネトロンス
パッタ成膜）で行う場合に、その成膜時に基材を酸化から保護すること、並びに
２）以後の酸化物層成長用のエピタキシャルテンプレートを提供することである
。これらの要件を満足するためシード層は、金属基材表面全体においてエピタキ
シャル成長し、その後のエピタキシャル酸化物層の成膜を妨害し得る汚染物を含
まないものでなければならない。
【００７１】 酸化物バッファ層を形成して、下地の基材層のウェッティングを促進すること
が可能である。さらに特定の実施態様では、金属酸化物層の形成を、金属アルコ
キシド前駆物質（例えば「ゾルゲル」前駆物質）を用いて行うことができ、その
場合に、金属アルコキシド前駆物質を用いる他の公知の方法より大幅に炭素汚染
レベルを低下させることができる。
【００７２】 酸化物層の下地層である基材が酸化物層を形成するのに用いられる前駆物質溶
液によって十分に覆われていないと、基材に対して酸化的雰囲気にてその後の酸
化物層成膜を行う際に、酸化物層が基材の酸化からの所望の保護を行うことがで
きず、しかもその後の層のエピタキシャル成長のための完全なテンプレートを提
供することができない。ゾルゲル前駆物質膜を加熱して、前駆物質が基材粒界領
域に流れ込めるようにすることで、完全な被覆を行うことができる。加熱は、例
えば約８０℃〜約３２０℃、例えば約１００℃〜約３００℃、或いは約１００℃
〜約２００℃という比較的低温とすることができる。そのような温度を、約１〜
約６０分間、例えば約２〜約４５分間、或いは約１５〜約５４分間維持すること
ができる。加熱工程は、比較的高温を短時間使用して行うこともできる。例えば
、膜を３００℃の温度で２分以内にて処理することができる。
【００７３】 この加熱工程は、ゾルゲル前駆物質膜からの過剰の溶媒の乾燥後、又はそれと
同時に行うことができる。しかしそれは、前駆物質膜の分解前に行わなければな
らない。
【００７４】 還元雰囲気（例えば４％Ｈ2−Ａｒ）での従来の酸化物膜製造に伴う炭素汚染
は、前駆物質膜の有機化合物除去が不完全であるために起こると考えられている
。酸化物層内又はその付近に含炭素汚染物ＣxＨy及びＣaＨbＯcが存在すること
は、それらがその後の酸化物層のエピタキシャル成膜を変化させ得ることから有
害なものとなり得る。さらに、膜に埋め込まれた捕捉含炭素汚染物は、酸化雰囲
気を用いるその後の酸化物層処理工程時に酸化される場合がある。含炭素汚染物
の酸化によって、ＣＯ2形成及びその後に膜の膨れ、膜の層間剥離その他の組成
物構造における欠陥が生じる場合がある。そこで、金属アルコキシド分解から生
じる含炭素汚染物が酸化物層形成後にのみ酸化できるようにすることは望ましく
ない。好ましくは、分解が起こっている時に含炭素汚染物を酸化する（そして、
ＣＯ2として膜構造から除去する）。膜表面上又はその付近での含炭素種の存在
は、その後の酸化物層のエピタキシャル成長を阻害する場合がある。
【００７５】 特定の実施態様によれば、金属基材又はバッファ層のコーティング後に、前駆
物質溶液を風乾し、次に初期分解工程で加熱することができる。代替手段として
、前駆物質溶液を、金属基材に対しては還元的な雰囲気下にて、初期分解工程で
直接加熱することができる。酸化物層が最初に、所望のエピタキシャル配向で金
属基材上で核形成すると、例えば水蒸気又は酸素を加えることで、プロセスガス
の酸素濃度を上げる。核形成工程が代表的な条件下で起こるには、約５〜約３０
分間を要する。
【００７６】 特定の実施態様では、低真空蒸着法（例えば少なくとも約０．１３３３Ｐａ（
約１×１０-3Ｔｏｒｒ）の圧力で行う工程）を用いて、エピタキシャルバッファ
層を形成することができる。この方法では、比較的高い速度及び／又はバッファ
層材料の集束ガスビームを用いるエピタキシャル層形成を行うことができる。
【００７７】 ガスビーム中のバッファ層材料は、約１ｍ／秒より大きい速度を有することが
可能である（例えば約１０ｍ／秒より大きい、或いは約１００ｍ／秒より大きい
速度）。ビーム中のバッファ層材料の少なくとも約５０％を、ターゲット表面に
入射させることができる（例えばビーム中のバッファ層材料の少なくとも約７５
％をターゲット表面に入射させることができるか、或いはビーム中のバッファ層
材料の少なくとも約９０％をターゲット表面に入射させることができる）。
【００７８】 この方法では、低真空環境下にターゲット表面（例えば基材表面又はバッファ
層表面）を置く工程、及び他の条件は同等として、高真空環境（例えば約０．１
３３３Ｐａ（約１×１０-3Ｔｏｒｒ）未満、例えば約１．３３３×１０-2Ｐａ（
約１×１０-4Ｔｏｒｒ））でターゲット表面に所望の材料のエピタキシャル層を
形成する閾値温度より高き温度までターゲット表面を加熱する工程を行うことが
できる。バッファ層材料及び適宜に不活性キャリアガスを含むガスビームを、少
なくとも約１ｍ／秒の速度でターゲット表面に当てる。コンディショニングガス
は、低真空環境で導入する。コンディショニングガスをガスビームに含ませるか
、或いはコンディショニングガスを異なった形で低真空環境に導入することが可
能である（例えばその環境中にリークする）。コンディショニングガスは、ター
ゲット表面に存在する化学種（例：汚染物）と反応して、その化学種を除去する
ことができ、それによってエピタキシャルバッファ層の核形成を促進することが
できる。
【００７９】 高真空（例えば約１．３３３×１０-2Ｐａ（約１×１０-4Ｔｏｒｒ）以下）で
の物理蒸着を用いてエピタキシャル層を成長させるのに用いられる温度より低い
表面温度で、低真空（例：約０．１３３３Ｐａ（約１×１０-3Ｔｏｒｒ）以上、
約１３．３３Ｐａ（約０．１Ｔｏｒｒ）以上、又は約１３３．３Ｐａ（約１Ｔｏ
ｒｒ）以上）を用いて、エピタキシャルバッファ層をターゲット表面に成長させ
ることができる。ターゲット表面の温度は、例えば約２５℃〜約８００℃（例え
ば約５００℃〜約８００℃、或いは約５００℃〜約６５０℃）とすることができ
る。
【００８０】 エピタキシャル層は、例えば少なくとも約５０Å／秒などの比較的大きい速度
で成長させることができる。 いくつかの実施態様では、高スループットで、金属又は金属酸化物ターゲット
からのスパッタリングによってエピタキシャルバッファ層を成膜することができ
る。抵抗加熱又はバイアス及び電位によって基材の加熱を行って、エピタキシャ
ル形態を得ることができる。成膜ドエルを用いて、金属又は金属酸化物ターゲッ
トから酸化物エピタキシャル膜を形成することができる。
【００８１】 基材上に通常存在する酸化物層は、イオンビームエッチングとも称される還元
雰囲気内での基材表面の高エネルギーイオンへの曝露によって除去することがで
きる。成膜前に基材をクリーニングすることために、イオンビームエッチングを
用いて残留酸化物又は不純物を基材から除去し、実質的に酸化物を含まない、公
的には二軸配向構造となった基材表面を得ることができる。それによって、基材
とその後に成膜される材料との間での接触が向上する。高エネルギーイオンは、
例えば基材表面に向かうＡｒ+などのイオンを加速する各種イオン銃によって発
生させることができる。好ましくは、１５０ｅＶを超えるビーム電圧を有する格
子付きイオン源を用いる。代替手段として、基材表面付近の領域にプラズマを発
生させることができる。その領域内では、イオンが基材表面と化学的に相互作用
して、その表面から金属酸化物などの材料を除去し、実質的に酸化物を含まない
金属表面が得られる。
【００８２】 基材から酸化物層を除去する別の方法は、基材に電気的バイアス印加を行うと
いうものである。基材テープ又はワイヤを陽極電位に関して負とする場合、それ
は、成膜前（ターゲットを閉じている場合）又は全膜成膜時に、ガスからのイオ
ンによる定常的衝撃を受ける。このイオン衝撃によって、それを行わなければ膜
に取り込まれると考えられる吸収ガスについてワイヤ又はテープ表面のクリーニ
ングを行うことができ、基材を高い成膜温度まで加熱することもできる。そのよ
うなイオン衝撃はさらに、エピタキシャル膜の密度又は平滑性を向上させること
でさらに有利なものとなり得る。
【００８３】 適切な構造の実質的酸化物を含まない基材表面が形成されると、バッファ層の
成膜を開始することができる。それぞれ単一の金属層もしくは酸化物層を含む１
以上のバッファ層を用いることができる。いくつかの好ましい実施態様では、そ
の実施態様の成膜方法の工程を行うよう調整された装置に基材を通す。例えば、
基材がワイヤ状又はテープ状である場合、基材を送り出しリールから巻き取りリ
ールに直線的に通過させることができ、それがリール間を通過する間に基材に対
して各工程を行うことができる。
【００８４】 いくつかの実施態様によれば、真空環境下において所定の成膜速度で、基材材
料の融点の約９０％より低いが、基材材料上に所望の材料のエピタキシャル層を
形成する閾値温度より高い高温まで、基材材料を加熱する。適切なバッファ層結
晶構造及びバッファ層平滑性を得るには、高い基材温度が好ましい。金属上での
酸化物層成長を行う上での代表的な下限温度は、約２００℃〜８００℃、好まし
くは５００℃〜８００℃、より好ましくは６５０℃〜８００℃である。短い（２
ｃｍ〜１０ｃｍ）基材の場合には放射加熱、対流加熱及び伝導加熱などの各種公
知の方法が好適であるが、比較的長い（１ｍ〜１００ｍ）場合には、その方法は
あまり適合しない場合がある。さらに製造方法において所望の高スループット率
を得るには、基材ワイヤ又はテープを、工程中に成膜ステーション間で移動又は
移送しなければならない。特定の実施態様によれば基材は、抵抗加熱によって、
すなわち長い製造工程に容易にスケール調節可能な金属基材への通電によって加
熱することができる。この方途は良好に機能し、同時にこれら領域間での迅速な
移送が可能となる。加熱対象基材に供給される電力を制御するためのパイロメー
ター及び閉ループフィードバックシステムを用いて、温度制御を行うことができ
る。電流は、基材の少なくとも２つの異なる箇所で基材と接触している電極によ
って基材に供給することができる。例えば、テープ状又はワイヤ状の基材をリー
ル間に通す場合、リール自体が電極として働くことができると考えられる。別の
形態として、リール間での基材の移送にガイドを用いる場合、ガイドが電極とし
て働くことができるものと考えられる。電極はまた、ガイドやリールとは完全に
独立したものとすることも可能であると考えられる。一部の好ましい実施態様で
は、電流ホイール間のテープに電流を印加する。
【００８５】 適切な温度のテープ上で成膜を行うためには、テープ上に成膜する金属又は酸
化物材料は望ましくは、電流ホイール間の領域に成膜させる。電流ホイールは有
効なヒートシンクとなるために、従ってホイールに近い領域にあるテープを冷却
し得ることから、材料は望ましくはホイールに近い領域では成膜させない。スパ
ッタリングの場合、テープ上に成膜された帯電材料が望ましくは、スパッタ流路
近くにある他の帯電した表面又は材料によって影響されないようにする。従って
スパッタチャンバは好ましくは、チャンバ壁及び他の成膜元素などのスパッタ流
に影響を与えたり、それを偏向させる可能性のある化合物及び表面を成膜領域か
ら遠位に配置することで、それらによって適切な成膜温度のテープ領域で、所望
の直線的な流路及び金属もしくは金属酸化物の成膜が変化を受けないようにする
。
【００８６】 好ましい実施態様では、３種類のバッファ層を用いる。Ｙ2Ｏ3又はＣｅＯ2の
層（例えば厚さ約２０ｎｍ〜約５０ｎｍ）を基材表面に成膜する（例えば電子ビ
ーム蒸着を使用する）。ＹＳＺ（例えば厚さ約０．２μｍ〜約１μｍ、例えば厚
さ約０．５μｍ）を、スパッタリング（例：マグネトロンスパッタリングを使用
）を用いてＹ2Ｏ3又はＣｅＯ2の層の表面に成膜する。ＣｅＯ2層（例：厚さ約２
０ｎｍ）をＹＳＺ表面に成膜する（例：マグネトロンスパッタリングを使用）。
これらの１以上の層の表面は、本明細書に記載の方法に従って化学的及び／又は
熱的にコンディショニングすることができる。
【００８７】 代替手段として、層１４を超伝導体材料から形成することができる。超伝導体
材料の例には、ＹＢＣＯ（例：ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x）などの希土−バリウム−銅
−酸化物（ＲＥＢＣＯ）、ビスマス−ストロンチウム−カルシウム−銅−酸化物
、タリウム及び／又は水銀系超伝導体などがある。
【００８８】 ある種の実施態様では、最初にＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xの前駆物質を表面１３上に
成膜する工程、次にその前駆物質を反応させてＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xを形成する工
程を有する方法に従って、層１４をＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xから形成する。
【００８９】 超伝導体層は、比較的少量の遊離酸を含む前駆体組成物から形成することがで
きる。水溶液ではそれは、比較的中性（例えば、強酸性でも強塩基性でもない）
のｐＨを有する前駆物質組成物に相当し得る。その前駆物質組成物を用いて、超
伝導体層を形成する下地層として用いることが可能な非常に多様な材料を使用し
て多層超伝導体を製造することができる。
【００９０】 前記前駆物質組成物の総遊離酸濃度は、約１×１０-3Ｍ未満とすることができ
る（例：約１×１０-5Ｍ未満又は約１×１０-7Ｍ未満）。前駆物質組成物に含有
させることができる遊離酸の例としては、トリフルオロ酢酸、酢酸、硝酸、硫酸
、ヨウ化物の酸、臭化物の酸及び硫酸化合物の酸などがある。
【００９１】 前駆物質組成物が水を含有する場合、前駆物質組成物は少なくとも約３のｐＨ
（例：少なくとも約５又は約７）を有することがある。 いくつかの実施態様では、前駆物質組成物は比較的低い含水率を有することが
可能である（例えば、約５０体積％未満、約３５体積％未満、約２５体積％未満
の水）。
【００９２】 前駆物質組成物がトリフルオロ酢酸及びアルカリ土類金属（例：バリウム）を
含む実施態様では、前駆物質組成物中に含まれるフッ素（例：トリフルオロ酢酸
の形で）の駆物質組成物中に含まれるアルカリ土類金属（例：バリウムイオン）
に対するモル比が少なくとも約２：１（例：約２：１〜約１８．５：１又は約２
：１〜約１０：１）となるようにトリフルオロ酢酸の総量を選択することができ
る。
【００９３】 そのような前駆物質組成物から形成される超伝導品は、複数の超伝導体層（例
えば互いの上に成膜された２種類の超伝導体層）を有することが可能である。超
伝導体層の合計厚さは、少なくとも約１μｍ（例えば、少なくとも約２μｍ、少
なくとも約３μｍ、少なくとも約４μｍ、少なくとも約５μｍ又は少なくとも約
６μｍ）とすることが可能である。超伝導体層の総臨界電流密度は、少なくとも
約５×１０5Ａ／ｃｍ2（例：少なくとも約１×１０6Ａ／ｃｍ2又は少なくとも約
２×１０6Ａ／ｃｍ2）とすることができる。
【００９４】 一般的に前記物質組成物は、１以上の所望の溶媒及び適宜に水と、第１の金属
（例：銅）、第２の金属（例：アルカリ土類金属）及び希土類金属の可溶性化合
物とを混合することで製造することができる。本明細書で使用される場合の第１
、第２及び希土類金属の「可溶性化合物」とは、前駆物質組成物に含まれる溶媒
に溶解可能な、これら金属の化合物をいう。そのような化合物には例えば、それ
らの金属の塩（例：硝酸塩、酢酸塩、アルコキシド、ヨウ化物、硫酸塩及びトリ
フルオロ酢酸塩）、酸化物及び水酸化物などがある。
【００９５】 他の実施態様では、ＢａＣＯ3、ＹＣＯ3・３Ｈ2Ｏ及びＣｕ（ＯＨ）2ＣＯ3の
粉末から調製された金属トリフルオロ酢酸塩を含む有機溶液から構成される前駆
物質溶液から超伝導体材料を形成することができ、それら材料は当業者には公知
の方法を用いて混合及び反応させる。例えばこれらの粉末を、２０〜３０％（５
．５〜６．０Ｍ）過剰のトリフルオロ酢酸とともに２：１：３の比率で、メチル
アルコール中で混合し、還流させて（例：約４〜１０時間）、銅含有量基準で実
質的に０．９４Ｍの溶液を得ることができる。
【００９６】 前駆物質溶液を次に、例えばスピンコーティングその他の当業者には公知の方
法によって、表面（例：バッファ層表面）に塗布することができる。 表面（例：バッファ層表面）に塗布した後、前駆物質溶液を加熱処理する。溶
液は、含水酸素中（例：露点が約２０℃〜約７５℃のもの）約０．５℃／分〜約
１０℃／分の速度で、約３００℃〜約５００℃の範囲の温度まで行うことができ
る。次にコーティングを、含水還元性窒素−酸素混合ガス（例：約０．５％〜約
５％の酸素を含む組成を有するもの）中、約８６０℃未満（例：約８１０℃未満
）の温度まで約１時間加熱することができる。適宜に、コーティングをさらに、
約５〜約２５分間にわたり、約８６０℃〜約９５０℃の温度まで加熱することが
できる。次にコーティングを、乾燥酸素中少なくとも約８時間にわたり、約４０
０℃〜約５００℃の温度まで加熱することができる。次にコーティングを、静止
乾燥酸素中で室温まで冷却することができる。
【００９７】 いくつかの実施態様では、金属有機溶液成膜、金属有機化学気相成長法、反応
性蒸着、プラズマスプレー、分子ビームエキタキシー、レーザーアブレーション
、イオンビームスパッタリング、電子ビーム蒸着などの１以上の標準の技術を用
いて金属オキシフッ化物を成膜することにより製造される。或いは本明細書に記
載の方法に従って金属トリフルオロ酢酸塩コーティングの成膜及びそのコーティ
ングの分解を行うことで超伝導体が製造される。複数の金属オキシフッ化物の層
を成膜することができる。
【００９８】 これらの実施態様では、所望の酸化物超伝導体の他の構成金属元素も実質的に
化学量論的割合で成膜する。 次に金属オキシフッ化物を、温度、水蒸気の蒸気圧又はその両方を調節するこ
とで選択される変換速度で酸化物超伝導体に変換する。例えば金属オキシフッ化
物を、２５℃で１００％未満の相対湿度（例：約９５％未満の相対湿度、約５０
％未満の相対湿度又は約３％未満の相対湿度）の含水量を有するプロセスガス中
、変換して若干の酸化物超伝導体を形成し、次にそれより高い含水量（例：２５
℃で約９５％の相対湿度〜約１００％の相対湿度）を有するプロセスガスを用い
て変換を完了することができる。金属オキシフッ化物の変換を行う温度は、約７
００℃〜約９００℃の範囲とすることができる（例：約７００℃〜約８３５℃）
。プロセスガスは好ましくは、約１体積％酸素ガスから約１０体積％酸素ガスを
含む。
【００９９】 別の実施態様では、超伝導体層の製造において、前駆物質組成物を処理して超
伝導体層の中間体（例：超伝導体層の金属オキシフッ化物中間体）を形成する際
に、１以上の金属のトリフルオロ酢酸塩を含有し、存在する水の含有量が制御さ
れた（例：前駆物質組成物中の液体水分の含有量制御及び周囲環境中の水蒸気の
含有量制御）前駆物質組成物を用いる。例えば、前記物質組成物は比較的低い含
水量（例：約５０体積％未満の水分、約３５体積％未満の水分又は約２５体積％
未満の水分）及び／又は比較的高い固体含有量を有することができ、周囲のガス
環境は、比較的高い水蒸気圧（例：約６６６．５Ｐａ（約５Ｔｏｒｒ）〜約６６
６５Ｐａ（約５０Ｔｏｒｒ）の水分、約６６６．５Ｐａ（約５Ｔｏｒｒ）〜約４
００５Ｐａ（約３０Ｔｏｒｒ）の水分又は約１３３３Ｐａ（約１０Ｔｏｒｒ）〜
約３３３２．５Ｐａ（約２５Ｔｏｒｒ）の水分）を有することができる。超伝導
体層中間体（例：金属オキシフッ化物中間体）は、比較的短時間で（例：約５時
間未満、約３時間未満又は約１時間未満）形成することができる。
【０１００】 前駆物質組成物の処理では、約６６６．５Ｐａ（約５Ｔｏｒｒ）〜約６６６５
Ｐａ（約５０Ｔｏｒｒ）の水蒸気圧（例：約６６６．５Ｐａ（約５Ｔｏｒｒ）〜
約４００５Ｐａ（約３０Ｔｏｒｒ）の水蒸気又は約１３３３Ｐａ（約１０Ｔｏｒ
ｒ）〜約３３３２．５Ｐａ（約２５Ｔｏｒｒ）の水蒸気）で、少なくとも約５℃
／分（例：少なくとも約８℃／分又は少なくとも約１０℃／分）の速度にて、初
期温度（例：室温）から約１９０℃〜約２１５℃（例：約２１０℃）の温度まで
前駆物質組成物の加熱を行うことができる。公称酸素分圧は例えば、約１３．３
３Ｐａ（約０．１Ｔｏｒｒ）〜約１０１３０８Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）とする
ことができる。
【０１０１】 次に、約６６６．５Ｐａ（約５Ｔｏｒｒ）〜約６６６５Ｐａ（約５０Ｔｏｒｒ
）の水蒸気圧（例：約６６６．５Ｐａ（約５Ｔｏｒｒ）〜約４００５Ｐａ（約３
０Ｔｏｒｒ）の水蒸気又は約１３３３Ｐａ（約１０Ｔｏｒｒ）〜約３３３２．５
Ｐａ（約２５Ｔｏｒｒ）の水蒸気）で、約０．０５℃／分〜約０．４℃／分（例
：約０．１℃／分〜約０．４℃／分）の速度にて、約２２０℃〜約２９０℃（例
：約２２０℃）の温度で加熱を続ける。公称酸素分圧は例えば、約１３．３３Ｐ
ａ（約０．１Ｔｏｒｒ）〜約１０１３０８Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）とすること
ができる。
【０１０２】 その後、約６６６．５Ｐａ（約５Ｔｏｒｒ）〜約６６６５Ｐａ（約５０Ｔｏｒ
ｒ）の水蒸気圧（例：約６６６．５Ｐａ（約５Ｔｏｒｒ）〜約４００５Ｐａ（約
３０Ｔｏｒｒ）の水蒸気又は約１３３３Ｐａ（約１０Ｔｏｒｒ）〜約３３３２．
５Ｐａ（約２５Ｔｏｒｒ）の水蒸気）で、少なくとも約２℃／分（例：少なくと
も約３℃／分又は少なくとも約５℃／分）の速度にて、約４００℃で加熱を行っ
て、超伝導体材料の中間体（例：金属オキシフッ化物中間体）を形成する。公称
酸素分圧は例えば、約１３．３３Ｐａ（約０．１Ｔｏｒｒ）〜約１０１３０８Ｐ
ａ（約７６０Ｔｏｒｒ）とすることができる。
【０１０３】 中間体を加熱して、所望の超伝導体層を形成することができる。例えば中間体
を、約１３．３３Ｐａ（約０．１Ｔｏｒｒ）〜約６６６５Ｐａ（約５０Ｔｏｒｒ
）の酸素及び約１３．３３Ｐａ（約０．１Ｔｏｒｒ）〜約１９９９５Ｐａ（約１
５０Ｔｏｒｒ）の水蒸気（例：約１５９９．６Ｐａ（約１２Ｔｏｒｒ）の水蒸気
）を含み、残りの部分が例えば窒素及び／又はアルゴンである環境下に、約７０
０℃〜約８２５℃の温度で加熱することができる。
【０１０４】 この方法によって、比較的高い臨界電流密度（例：少なくとも約５×１０5Ａ
／ｃｍ2）を有する良好な秩序を持った超伝導体層（例：二軸配向構造又は立方
晶構造）を得ることができる。
【０１０５】 他の実施態様では、超伝導体材料の金属オキシフッ化物中間体を、比較的少な
い昇温工程（例：３回未満の昇温、例えば２回の昇温）を行う方法を用いて製造
することができる。
【０１０６】 代替手段として、或いは追加の方法として、金属オキシフッ化物の形成におい
て、ほぼ室温より高い温度（例：少なくとも約５０℃、少なくとも約１００℃、
少なくとも約２００℃、少なくとも約２１５℃、約２１５℃〜約２２５℃、約２
２０℃）までの最初の昇温工程後に、比較的長い期間（例：約１分より長く、約
５分より長く、約３０分より長く、約１時間より長く、約２時間より長く、約４
時間より長く）にわたって温度を実質的に一定に（例：約１０℃の範囲内、約５
℃の範囲内、約２℃の範囲内、約１℃の範囲内で一定）維持する１以上の工程が
あっても良い。
【０１０７】 金属オキシフッ化物中間体の形成では、比較的長い期間（例：約１分より長く
、約５分より長く、約３０分より長く、約１時間より長く、約２時間より長く、
約４時間より長く）にわたって温度を実質的に一定に（例：約１０℃の範囲内、
約５℃の範囲内、約２℃の範囲内、約１℃の範囲内で一定）維持しながら、複数
ガスの環境（例：比較的高い水蒸気圧を有するガス環境、及び比較的低い水蒸気
圧を有するガス環境）を用いることができる。例を挙げると、高水蒸気圧環境で
は、水蒸気圧を約６６６．５Ｐａ（約５Ｔｏｒｒ）〜約５３３２Ｐａ（約４０Ｔ
ｏｒｒ）（例：約２２６６．１Ｐａ（約１７Ｔｏｒｒ）〜約５０６５．４Ｐａ（
約３８Ｔｏｒｒ）、例えば約４２６５．６Ｐａ（約３２Ｔｏｒｒ）又は約２２６
６．１Ｐａ（約１７Ｔｏｒｒ））とすることができる。低水蒸気圧環境では、水
蒸気圧を約１３３．３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ）未満とすることができる（例：約１
３．３３Ｐａ（約０．１Ｔｏｒｒ）未満、約１．３３３Ｐａ（約１０ミリＴｏｒ
ｒ）未満、約５ミリＴｏｒｒ）。
【０１０８】 金属オキシフッ化物は、組成物（例：前駆物質溶液）を表面（例：基材表面、
バッファ層表面又は超伝導体層表面）に成膜し、その組成物を加熱することで形
成される。表面への組成物の成膜方法には、スピンコーティング、ディップコー
ティング、ウェブコーティング及び他の当業界で公知の方法などがある。
【０１０９】 代表的には最初の分解工程で、その工程での初期温度をほぼ室温とし、１０℃
／分以下の昇温勾配を用いて、最終温度を約２１５℃〜約２２５℃とする。その
工程中、公称ガス環境中での水蒸気分圧を、好ましくは約６６６．５Ｐａ（約５
Ｔｏｒｒ）〜約５３３２Ｐａ（約４０Ｔｏｒｒ）に維持する。公称ガス環境中の
酸素分圧は、約１３．３３Ｐａ（約０．１Ｔｏｒｒ）〜約１０１３０８Ｐａ（約
７６０Ｔｏｒｒ）に維持することができる。次に、比較的長時間にわたって、温
度及び公称ガス環境を実質的に一定に維持する。
【０１１０】 その期間後、温度を実質的に一定に維持しながら、ガス環境を比較的乾燥した
ガス環境（例：約１３３．３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ）未満の水蒸気、約１３．３３
Ｐａ（約０．１Ｔｏｒｒ）未満の水蒸気、約１．３３３Ｐａ（約１０ミリＴｏｒ
ｒ）未満の水蒸気、約０．６６６５Ｐａ（約５ミリＴｏｒｒ）の水蒸気）に変え
る。次に、比較的長時間にわたって、温度及び公称ガス環境を実質的に一定に維
持する。
【０１１１】 その期間が終了した後、公称ガス環境を実質的に一定に維持し、金属オキシフ
ッ化物を形成するだけの温度（例：約４００℃）まで加熱を継続する。この工程
は好ましくは、１０℃／分以下の温度勾配を用いて行う。
【０１１２】 次に、金属オキシフッ化物中間体を加熱して、所望の超伝導体層を形成するこ
とができる。代表的にはこの工程は、約７００℃〜約８２５℃の温度まで加熱す
ることで行う。この工程中、公称ガス環境は代表的には、約１３．３３Ｐａ（約
０．１Ｔｏｒｒ）〜約６６６５Ｐａ（約５０Ｔｏｒｒ）の酸素及び約１３．３３
Ｐａ（約０．１Ｔｏｒｒ）〜約１９９９５Ｐａ（約１５０Ｔｏｒｒ）の水蒸気（
例：約１５９９．６Ｐａ（約１２Ｔｏｒｒ）の水蒸気）の水蒸気を含有し、残り
の部分は窒素及び／又はアルゴンとすることができる。
【０１１３】 好ましくは金属オキシフッ化物中間体は、比較的低い欠陥密度を有する。 別の実施態様では超伝導体層は、分散液の形で成膜した固体状態又は半固体状
態の前駆物質材料から形成することができる。その前駆物質組成物によって、例
えば最終的なＹＢＣＯ超伝導層でのＢａＣＯ3形成を実質的に排除することがで
き、しかも同時に膜の核形成及び成長の制御することができる。
【０１１４】 上記前駆物質組成物の調製には、２種類の一般的方途がある。一方の方途では
、前駆物質組成物のカチオン性構成成分を、元素又は好ましくは他の元素と化合
した形での固体成分で提供される。前駆物質組成物は、好適な基材、中間体コー
ト基材又はバッファコート基材の表面にコーティング及び接着できるように分散
した超微粒子の形で提供される。その超微粒子は、エアロゾル噴霧、蒸着又は所
望の化学組成及び粒径を提供するよう制御可能な同様の方法によって形成するこ
とができる。超微粒子は、約５００ｎｍ未満、好適には約２５０ｎｍ未満、より
好適には約１００ｎｍ未満、さらに好適には約５０ｎｍ未満である。その粒子は
通常、所望の最終膜厚の約５０％未満の厚さ、好適には約３０％未満の厚さ、最
適には所望の最終膜厚の約１０％未満の厚さとする。例えば前駆物質組成物は、
キャリア中に存在する実質的に化学量論量混合物での超伝導層の構成成分の１以
上の超微粒子を含むことができる。そのキャリアは、溶媒、可塑剤、結合剤、分
散剤又はそのような粒子の分散液を形成する上で当業界で公知の同様の系を含有
する。各超微粒子は、そのような構成成分の実質的に均一組成の均一混合物を含
むことができる。例えば各粒子は、実質的に化学量論的混合物で、ＢａＦ2、希
土類酸化物、及び銅酸化物又は希土類／バリウム／銅オキシフッ化物を含むこと
ができる。そのような粒子の分析を行うと望ましくは、希土類：バリウム：銅の
比が化学量論的に実質的に１：２：３であり、フッ素：バリウムの比が化学量論
的に実質的に２：１であることがわかるものと考えられる。この粒子は、結晶又
は非晶質の形態を取ることができる。
【０１１５】 第２の方途では、元素源又は所望の構成成分を含む実質的に化学量論量の配合
物から前駆物質成分を製造することができる。例えば、所望のＲＥＢＣＯ構成成
分の実質的に化学量論量の配合物（例：ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x）を含む固体又はそ
れぞれが所望の最終超伝導層の特定の構成成分（例：Ｙ2Ｏ3、ＢａＦ2、ＣｕＯ
）を含む多くの固体の蒸着を行って、前駆物質組成物製造用の超微粒子を製造す
ることができると考えられる。別法として、所望のＲＥＢＣＯ構成成分の実質的
に化学量論量の混合物を含む金属有機溶液のスプレー乾燥又はエアロゾル化を行
って、前駆物質組成物で使用される超微粒子を製造することができると考えられ
る。別法として、１以上のカチオン性構成成分を、金属有機塩又は金属有機化合
物としての前駆物質組成物で提供することができ、溶液に存在させることができ
る。金属有機溶液は、他の固体元素又は化合物に対する溶媒又はキャリアとして
働くことができる。本実施態様によれば、分散剤及び／又は結合剤を前駆物質組
成物に実質的に含有させないようにすることができる。例えば前駆物質組成物に
は、例えばメタノールなどの有機溶媒に溶かした、バリウム−トリフルオロアセ
テートなどのバリウム含有塩とともに、希土類酸化物及び酸化銅の超微粒子を、
実質的に１：３の化学量論比で含有させることができる。
【０１１６】 超伝導層がＲＥＢＣＯ型のものである場合、前駆物質組成物には、酸化物、ハ
ロゲン化物、例えば、フッ化物、塩化物、臭化物及びヨウ化物、カルボキシレー
トやアルコキシレート、例えばトリフルオロアセテートなどのトリハロアセテー
トのようなアセテート、ギ酸塩、シュウ酸塩、乳酸塩、オキシフッ化物、プロピ
オン酸塩、クエン酸塩及びアセチルアセトン酸塩、並びに、塩素酸塩、及び硝酸
塩の形態における希土類元素、バリウム及び銅を含有させることができる。前駆
物質組成物には、各種形態でのそのような元素（希土類元素、バリウム及び銅）
の組合せを含有させることができ、それについて、別個の分解を行わずに、或い
は全ての構成成分を可溶化するのに前駆物質について必要な工程より実質的に短
い分解工程を行い、かつＢａＣＯ3をほとんど生成することなく、ハロゲン化バ
リウムと希土類オキシフッ化物及び銅（オキシフッ化物）を含む中間体への変換
を行うことができ、しかも後工程でそれを高温反応工程を用いて処理することで
、膜厚１μｍ以上で約８９Ｋ以上のＴc及び約５０００００Ａ／ｃｍ2を超えるＪ c を有するエピタキシャルＲＥＢＣＯ膜を得ることができる。例えばＹＢａ2Ｃｕ 3 Ｏ7-xの超伝導層の場合、前駆物質組成物にはハロゲン化バリウム（例：フッ化
バリウム）、酸化イットリウム（例：Ｙ2Ｏ3）及び酸化銅；或いは酸化イットリ
ウム、トリフルオロ酢酸塩／メタノール溶液中のトリフルオロ酢酸バリウム及び
トリフルオロ酢酸塩／メタノール中の酸化銅及びトリフルオロ酢酸銅の混合物を
含有することができると考えられる。別の形態として、前駆物質組成物には、Ｂ
ａ−トリフルオロ酢酸塩、Ｙ2Ｏ3及びＣｕＯを含有させることができると考えら
れる。別の形態として前駆物質組成物には、メタノール中トリフルオロ酢酸バリ
ウム及びトリフルオロ酢酸イットリウム及びＣｕＯを含有させることができると
考えられる。別の形態として前駆物質組成物には、ＢａＦ2及び酢酸イットリウ
ム及びＣｕＯを含有させることができると考えられる。一部の好適な実施態様に
おいてバリウム含有粒子は、ＢａＦ2粒子又はフルオロ酢酸バリウムとして存在
させる。いくつかの実施態様において前駆物質は、実質的にカチオン構成成分の
一部又は全体を含む可溶化金属有機塩とすることができると考えられる。ただし
、カチオン構成成分を含むいずれかの化合物の少なくとも一部は固体の形で存在
している。ある種の実施態様では、分散液中の前駆物質には結合剤及び／又は分
散剤及び／又は溶媒が含まれる。
【０１１７】 これらの前駆物質組成物は、実質的に均一な膜厚のコーティングを得るための
多くの方法によって、基材又はバッファ処理基材に塗布することができる。例え
ば前駆物質組成物は、スピンコーティング、スロットコーティング、グラビアコ
ーティング、ディップコーティング、テープコーティング又はスプレーを用いて
塗布することができる。基材は望ましくは均一にコーティングして、約１〜１０
μｍ、好適には約１〜５μｍ、より好適には約２〜４μｍの超伝導膜を得る。
【０１１８】 特定の実施態様では、必要な反応条件が得られるまで酸化物層の形成を抑制す
ることで、望ましくないａ軸配向酸化物層粒の形成を低減すべく方法を講ずるこ
とができる。
【０１１９】 含フッ素前駆物質の分解及び反応用に開発された従来の方法では、膜表面に対
して平行な方向に配置された分解炉中に導入される一定で低い非乱流のプロセス
ガス流を用いて、膜／ガス界面に安定な境界層を得る。酸化物層前駆物質の分解
及び反応に通常使用される種類の装置では、そのガス／膜境界層を通ってのガス
反応物及び生成物の拡散が全体的な反応速度を抑制するように思われる。薄く小
面積の膜（例：膜厚約０．４μｍ未満及び面積約１ｃｍ2未満）では、Ｈ2Ｏの膜
中への拡散及びＨＦの膜からの拡散は、サンプルが処理温度に達するまで、ＹＢ
ａ2Ｃｕ3Ｏ7-x相の形成がほとんど開始しないような速度で起こる。しかしなが
ら、膜厚又は面積が大きくなるに連れて、膜へのそして膜からのガス拡散の速度
が低下して、他のいずれのパラメータも同様となる。それによって、反応時間が
長くなり、ないしはＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x相の形成が不完全となるため、結晶構造
の品質の低下、密度低下及び臨界電流密度低下が起こる。そのようにＹＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏ7-x相形成の全体的速度は、有意な程度まで、膜表面での境界層を通過する
ガスの拡散により決定される。
【０１２０】 これらの境界層をなくすための方途の一つは、膜表面で乱流を起こすというも
のである。そのような条件下では、界面での局所ガス組成は、バルクガスの場合
とほぼ同様に維持される（すなわち、ｐＨ2Ｏが一定であり、ｐＨＦが約ゼロで
ある）。従って、膜におけるガス生成物／反応物の濃度は、ガス／膜表面境界層
を通過しての拡散条件によっては制御されず、膜を通過する拡散によって制御さ
れる。ａ軸ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x相の形成は、所望の工程条件に達するまでは抑制
されている。例えば、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x相の形成は、所望の工程温度に到達す
るまで抑制される。
【０１２１】 １実施態様では、１）昇温時に安定な境界層が膜／ガス界面に形成されるよう
な低（非乱流）プロセスガス流、及び２）膜／ガス界面で境界層が外乱されるよ
うな高（乱流）プロセスガス流の組合せを用いる。例えば、約７．６ｃｍ（３イ
ンチ）管炉の場合、室温から所望の工程温度までの昇温時で流量は約０．５〜約
２．０Ｌ／分とすることができる。従って、膜を処理している際には、流量を約
４〜約１５Ｌ／分に上昇させることができる。従って、昇温時の低温での望まし
くないａ軸核形成及び成長の量を抑制しながら、高温ではＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x形
成及びエピタキシャルテクスチャ形成の速度を上昇させることができる。これら
の方法によれば、ａ軸核形成粒は望ましくは、走査型電子顕微鏡検査での測定で
、約１％未満の量で存在する。
【０１２２】 層１４を超伝導体材料製とする実施態様では、層１４は比較的高い臨界電流密
度を有することができる。例えば層１４は、１μＶ／ｃｍ2の基準を用いて自己
電場（すなわち、印加電場がない）で７７Ｋにての輸送測定による測定で、少な
くとも約１×１０6Ａ／ｃｍ2（例：少なくとも約１．５×１０6Ａ／ｃｍ2、例え
ば少なくとも約２×１０6Ａ／ｃｍ2）の臨界電流密度を有することができる。
【０１２３】 コンディショニング後、層１４の表面１５は、明瞭な結晶学的配向を有するこ
とができる。好ましくは表面１５は、立方晶構造面（例：（１００）［０１１］
面又は（１００）［００１］面）などの二軸配向構造面（例：（１１３）［２１
１］面）である。好ましくは表面１５のＸ線回折極点図におけるピークは、約２
０°未満（例：約１５°未満、約１０°未満又は約５°〜約１０°）のＦＷＨＭ
を有する。
【０１２４】 層１６は、バッファ材料、超伝導体材料、超伝導体材料の前駆物質又はキャッ
プ材料製とすることができる。好ましくは層１６はエピタキシャル層である。 キャップ材料の例としては、超伝導体材料（例：ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x）との反
応生成物が、層１６を形成するのに用いられる反応条件下で熱力学的に不安定で
ある金属又は合金などがある。キャップ材料の例としては銀、金、パラジウム及
び白金などがある。
【０１２５】 層１６の表面１７については、本明細書に記載の方法に従って、化学的コンデ
ィショニング又は熱的コンディショニングを行うことができる。従って層１７は
、本明細書に記載のコンディショニング表面の特性を示すことができる。
【０１２６】 図２には、本発明の方法によって形成することができる多層体２０（例：ウェ
ハ又はテープ）の実施態様を示してある。多層体２０には、層１２，１４，１６
，１８がある。層１８は表面１９を有し、層１６の表面１７上に配置されている
。表面１５，１７，及び／又は１９は、本明細書に記載の特性を有し、それに従
って製造されるコンディショニング表面であることがある。
【０１２７】 層１８は、バッファ材料、キャップ材料、超伝導体材料又は超伝導体材料の前
駆物質から形成可能である。 多層体２０における超伝導体材料の層は、本明細書に記載の比較的高い臨界電
流密度を有することができる。
【０１２８】 以上の説明は３層（すなわち１つの中間層）及び４層（すなわち２つの中間層
）を有する多層体について説明したものであるが、本発明はそれに限定されるも
のではない。そうではなく、多層体は４層より多くの層を有することができる（
すなわち、３つより多い中間層）。中間層は、バッファ層及び／又は超伝導体層
のいずれかの組合せのもので構成することができる。中間層のいずれの組合せも
、本明細書に記載の方法に従ってコンディショニングすることができ、本明細書
に記載の特性を示すことができる。これらの中間層を含む多層超伝導体は、本明
細書に示した比較的高い臨界電流密度を示すことができる。さらに、上記の説明
はある種の構造を有する多層体について記載したものであったが、本発明はそれ
に限定されるものではない。例えばいくつかの実施態様では、第１及び第２の高
温超伝導体でコーティングされた素子など、多層高温超伝導体が提供される。各
素子には、基材、基材上に成膜された１以上のバッファ層、高温超伝導体層及び
適宜にキャップ層がある。第１及び第２の高温超伝導体コーティング素子は、第
１及び第２のキャップ層で接合させることができるか、或いは中間に介在する層
、好ましくは金属層と接合させることができる。接合法の例としては、ハンダ及
び拡散接着などがある。
【０１２９】 そのような多層構造によって、電流共有を向上させ、交流条件下でのヒステリ
シス損失を低下させ、電気的及び熱的安定性を改善し、機械特性を改善すること
ができる。相互粘着及び／又は積層された複数のテープを有することで、十分な
電流容量、寸法安定性及び機械強度を与える有用な導電体を製造することができ
る。そのような実施態様によって、コーティングテープ部分を接合する手段及び
コーティングテープの積層物又は導電体素子の終止のための手段も提供される。
【０１３０】 さらに、この構成が交流用途においてかなりの効果を提供できることも予想さ
れる。ＡＣ損失は、導電体内、より具体的には電流が通る断面積の有効臨界電流
密度に反比例することが明らかになっている。細多心導電体の場合にはそれは、
超伝導フィラメント「束」周囲の鞘材料を除くその束の面積になると考えられる
。「一対一」構成の場合、「束」臨界電流密度は、高温超伝導体膜及びキャップ
層構造の厚さのみを含むものと考えられる。キャップ層は１以上の層から構成す
ることができ、好ましくは１以上の貴金属層を有する。本明細書で使用される「
貴金属」とは、ＨＴＳテープを製造するのに用いられる反応条件下では熱力学的
に不安定な反応生成物を与える金属である。貴金属の例としては例えば、銀、金
、パラジウム及び白金などがある。貴金属は、ＨＴＳ層とキャップ層の間で低い
界面抵抗を与える。さらにキャップ層には、常伝導金属の第２の層（例えば、銅
又はアルミニウム或いは常伝導金属の合金）があっても良い。直流用途では、別
の１対１ワイヤを結束又は積層して、所定の用途に必要な電流容量及び幾何形状
を提供するようになるものと考えられる。
【０１３１】 さらに、テープ表面上の高温超伝導体膜を処理して、局所破壊、すなわちテー
プの長手方向（すなわち電流方向）のみの膜での非超伝導領域又はストライプを
生じさせることができると考えられる。次に、高温超伝導体膜上に成膜したキャ
ップ層は、延性常伝導金属領域と非超伝導ゾーンを架橋する上で役立つものと考
えられる。長手積みレンガパターン同様に、狭いストライプ又はフィラメントの
縁部揃えにおけるオフセットによって、電流がキャップ層を横切る方向及び隣接
フィラメント方向の両方で、いくつかの狭い超伝導フィラメントに移動すること
ができ、さらに冗長度を高め、安定性を向上させることができると考えられる。
【０１３２】 いずれの実施態様においても常伝導金属層を導電体の縁部方向に設けて、高温
超伝導体膜を気密保護し、膜への及び必要に応じて膜から基材への電流移動を行
うようにすることができると考えられる。
【０１３３】 いくつかの実施態様では、交流用途で生じる損失が低減されるようにコーティ
ング導電体を作製することができる。導電体は複数の導電路を設けて作製され、
その各導電路は少なくとも２つの導電層を通って延長し、さらにこれらの層間に
延長する導電路部分を有する。
【０１３４】 各超伝導体層は、ある縁部から別の縁部へ層の幅方向を通って延長する複数の
導電路部分を有し、その導電路部分も超伝導層の長手方向の成分を有する。超伝
導層表面における導電路部分は、層間接続と電気接続されており、それによって
電流がある超伝導層から別の超伝導層に流れることができる。導電路部分から構
成される導電路を周期的構造とすることで、電流が、２層の実施態様における２
つの超伝導層間で変わり、層間接続によって層を横断するようにする。
【０１３５】 幅方向と長手方向の両方に延長する複数の導電路部分を有するように、超伝導
層を構成することができる。例えば超伝導層をパターニングして、複数の導電路
部分のそれぞれの間で高抵抗性又は完全絶縁障壁を得ることができる。例えば、
対角導電路部分の一定周期配列を、テープ全長にわたって層上に設けることがで
きる。そのような配列を与えるための超伝導層のパターニングは、例えばレーザ
ースクライビング、機械的カット、埋め込み、マスクを用いた局所化学処理及び
他の公知の方法などの当業者には公知の各種手段によって行うことができる。さ
らに、超伝導体層について調節を行って、その表面にある導電路部分を、縁部又
はその付近において層の間を通る導電性層間接続と電気接続されるようにするこ
とができる。その層間接続は通常は常伝導性であり（超伝導ではない）、特殊な
構成では、超伝導性とすることもできると考えられる。層間接続によって、超伝
導層間に配置された非導電性又は高抵抗性材料によって隔てられた超伝導層間の
電気的接続が提供される。そのような非導電性又は高抵抗性材料は、一つの超伝
導層上に成膜することができる。導電経路を絶縁材料の縁部に設けて層間接続の
導入を可能とし、次に別の超伝導層を成膜することができる。超伝導層をパター
ニングしてテープ軸に平行なフィラメントとし、そのテープを円筒形周囲で螺旋
形に巻き取ることで、コーティング導電体を有する転位形状を得ることができる
。
【０１３６】 以下の実施例は説明のみを目的としたものである。これらの実施例では、約２
５ワット／平方インチ（約０．７８ワット／ｃｍ2）〜約５０ワット／平方イン
チ（約７．７５ワット／ｃｍ2）のマグネトロンスパッタリング出力密度及び約
約１．３３３Ｐａ（約１０ミリＴｏｒｒ）〜約３．３３３Ｐａ（約２５ミリＴｏ
ｒｒ）のチャンバ圧を用いて、マグネトロンスパッタリングを行った。
【０１３７】 実施例Ｉ 前駆物質溶液を次のように調製した。Ｙ（ＣＨ3ＣＯ2）3・４Ｈ2Ｏ約５１．４
ｇを水約５１４ｇに溶解した。Ｂａ（ＣＨ3ＣＯ2）2約７７．６ｇを水約３８８
ｇに溶解し、Ｃｕ（ＣＨ3ＣＯ2）2・Ｈ2Ｏ約９１ｇを水約１３６５ｇに溶解した
。これら３種類の溶液を互いに混合した。得られた溶液約２４３ｇを、約１０ミ
リリットルの純粋トリフルオロ酢酸と混合した。溶媒が全て除去され、固体のみ
が残るまで、約６０℃でこの溶液を真空乾燥した。次に、固体をメタノールに溶
かし、総容量約５０ｍＬとなるまで希釈して、前駆物質溶液を得た。
【０１３８】 実施例ＩＩ 以下のようにして多層体を製造した。実施例Ｉで調製した前駆物質溶液を、Ｃ
ｅＯ2／ＹＳＺ／ＣｅＯ2／Ｎｉで構成したバッファ基材上にスピンコートした。
【０１３９】 バッファ基材は、ニッケルサンプルについて約９７％を超える圧延変形を行っ
てテープを形成することで製造した。テープを約１０００℃で約１時間アニーリ
ングして、良好な立方晶構造の材料を形成した。厚さ約３０ｎｍのＣｅＯ2層を
、電子ビーム蒸着及び約６２５℃の温度を用いて約１Å／秒の速度で前記構造の
ニッケル表面上に成膜した。厚さ約３００ｎｍのＹＳＺ層を、約７２５℃の温度
での無線周波数スパッタリングを用いて、約０．５Å／秒の速度でＣｅＯ2層上
に成膜した。厚さ約２０ｎｍのＣｅＯ2層を、約７２５℃の温度での無線周波数
スパッタリングを用いて、約０．７Å／秒の速度でＹＳＺ層上に成膜した。得ら
れたバッファＣｅＯ2／ＹＳＺ／ＣｅＯ2／Ｎｉ基材を２個にカットした。
【０１４０】 スピンコーティングのプロトコールは次の通りとした。バッファＣｅＯ2／Ｙ
ＳＺ／ＣｅＯ2／Ｎｉ基材の一方の部分を、約０．５秒以内に約０回／分（ＲＰ
Ｍ）から約２０００ＲＰＭとなるように回転させた。回転速度を約５秒間にわた
って約２０００ＲＰＭに維持し、約０．５秒で約４０００ＲＰＭまで上昇させた
。回転速度を約６０秒間にわたって約４０００ＲＰＭに維持してから、約０ＲＰ
Ｍまで下げた。
【０１４１】 コーティングサンプルを次のように分解した。総ガス圧約１０１３０８Ｐａ（
約７６０Ｔｏｒｒ）（約３１９９．２Ｐａ（約２４Ｔｏｒｒ）の水蒸気圧と酸素
）を有する公称ガス環境中、サンプルを約１０℃／分の速度で室温から約２１０
℃まで加熱した。加熱は、ガス流量約０．１２７ｍ3／時（約４．５標準立方フ
ィート／時）を用いて、直径約５．７２ｃｍ（約２．２５インチ）の炉中で行っ
た。実質的に同じ公称ガス環境を維持しながら、約０．０５℃／分の速度で昇温
させて約２２０℃とし、次に約５℃／分の速度で約４００℃まで加熱して、中間
層を形成した。
【０１４２】 分解後、中間層を約１０℃／分の速度で約７２５℃まで加熱し、約１０１３０
８Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）（約２２６６．１Ｐａ（約１７Ｔｏｒｒ）の水蒸気
圧、約１．０１３Ｐａ（約７６ミリＴｏｒｒ）の酸素ガス圧及び残りの窒素）の
公称総ガス圧を有する環境下に約３時間維持し、次に約１０１３０８Ｐａ（約７
６０Ｔｏｒｒ）（約２２６６．１Ｐａ（約１７Ｔｏｒｒ）の水蒸気圧、約１．０
１３Ｐａ（約７６ミリＴｏｒｒ）の酸素ガス圧及び残りの窒素）の公称総ガス圧
を有する環境下で約１０分間、約７２５℃の温度に維持した。次に、同じ公称ガ
ス環境下で、層を冷却して約４５０℃とした。層を、約１０１３０８Ｐａ（約７
６０Ｔｏｒｒ）（約１０１３０８Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）の酸素）の公称総圧
力を有するガス環境下で約１時間、約４５０℃の温度に維持し、次に冷却して室
温とした。
【０１４３】 得られた層はＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xからなり、厚さは約０．４μｍであった。そ
の層は、１μＶ／ｃｍの基準を用いて自己電場で７７Ｋにての輸送測定による測
定で、約０．８５×１０6Ａ／ｃｍ2の臨界電流密度を有していた。
【０１４４】 実施例ＩＩＩ 多層体を次のように製造した。実施例ＩＩで製造したＣｅＯ2／ＹＳＺ／Ｃｅ
Ｏ2／Ｎｉバッファ基材の未使用のものを、公称総ガス圧約１０１３０８Ｐａ（
約７６０Ｔｏｒｒ）のフォーミングガス（アルゴン中約４体積％の水素）を含む
ガス環境中で、約９００℃で約１時間保持した。そのガス環境は、約１．３３×
１０-10Ｐａ（約１×１０-12Ｔｏｒｒ）〜約１．３３×１０-14Ｐａ（約１×１
０-16Ｔｏｒｒ）の公称酸素ガス圧を有していた。実施例Ｉに記載の方法に従っ
て調製した前駆物質溶液を、実施例ＩＩに記載の方法に従って、ＣｅＯ2／ＹＳ
Ｚ／ＣｅＯ2／Ｎｉバッファ基材のコンディショニング表面にスピンコートし、
分解し、さらに実施例ＩＩに記載されるように加熱した。得られたＹＢａ2Ｃｕ3 Ｏ7-x層は、１μＶ／ｃｍの基準を用いて自己電場で７７Ｋにての輸送測定によ
る測定で、約１．３４×１０6Ａ／ｃｍ2の臨界電流密度を有していた。
【０１４５】 実施例ＩＶ 多層体を以下のようにして製造した。１）テクスチャリングされたニッケル基
材に隣接するＣｅＯ2層を、電子ビーム蒸着及び約７００℃の温度を用いて約１
Å／秒の速度で成膜した厚さ約１００ｎｍのＹ2Ｏ3層に置きかえ、２）ＣｅＯ2
の最外層を約０．３５Å／秒の速度で成膜した以外、実施例ＩＩに記載の工程パ
ラメータを用いてバッファ基材を製造した。ＣｅＯ2／ＹＳＺ／ＣｅＯ2／Ｎｉバ
ッファ基材をカットして２つの部分とした。実施例Ｉに記載の方法に従って調製
した前駆物質溶液を、実施例ＩＩに記載のプロトコールを用いて、ＣｅＯ2／Ｙ
ＳＺ／ＣｅＯ2／Ｎｉバッファ基材の一方の部分にスピンコートし、分解し、さ
らに加熱した。得られたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層は、１μＶ／ｃｍの基準を用いて
自己電場で７７Ｋにての輸送測定による測定で、約０．４３×１０6Ａ／ｃｍ2の
臨界電流密度を有していた。
【０１４６】 実施例Ｖ 多層体を次のように製造した。実施例Ｉに記載の方法に従って調製した前駆物
質溶液を、実施例ＩＩに記載のプロトコールを用いて、実施例ＩＶで得たＣｅＯ 2 ／ＹＳＺ／ＣｅＯ2／Ｎｉバッファ基材の未使用の部分にスピンコートし、分解
して、中間層を形成した。室温で約４分間にわたって約１％の硝酸水溶液に曝露
することで、中間層を除去した。そうして、中間層が形成されていたＣｅＯ2層
の表面を化学的にコンディショニングした。次に、実施例Ｉに記載の方法に従っ
て調製した前駆物質溶液を、実施例ＩＩに記載のプロトコールを用いて、コンデ
ィショニングしたＣｅＯ2層上にスピンコートし、分解し、さらに加熱した。得
られたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層は、１μＶ／ｃｍの基準を用いて自己電場で７７Ｋ
にての輸送測定による測定で、約１．９３×１０6Ａ／ｃｍ2の臨界電流密度を有
していた。
【０１４７】 実施例ＶＩ 多層体を以下のようにして製造した。実施例Ｉに記載の方法及び実施例ＩＩに
記載のプロトコールに従って、ＣｅＯ2／ＹＳＺ／ＣｅＯ2／Ｎｉバッファ基材を
製造した。ＣｅＯ2／ＹＳＺ／ＣｅＯ2／Ｎｉバッファ基材をカットして２つの部
分とした。実施例Ｉに記載の方法に従って調製した前駆物質溶液を、ＣｅＯ2／
ＹＳＺ／ＣｅＯ2／Ｎｉバッファ基材の一方の部分にスピンコートした。実施例
ＩＩに記載の方法に従って、コーティングしたサンプルを分解し、さらに加熱し
た。得られたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層は、１μＶ／ｃｍの基準を用いて自己電場で
７７Ｋにての輸送測定による測定で、約０．５５×１０6Ａ／ｃｍ2の臨界電流密
度を有していた。
【０１４８】 実施例ＶＩＩ 多層体を以下のようにして製造した。実施例ＶＩで製造したＣｅＯ2／ＹＳＺ
／ＣｅＯ2／Ｎｉバッファ基材の未使用の部分を、約７分間にわたり室温で約１
％の硝酸水溶液に曝露して、ＣｅＯ2最外層の表面を化学的にコンディショニン
グした。実施例Ｉに記載の方法に従って調製した前駆物質溶液を、実施例ＩＩに
記載の方法に従って、コンディショニングしたＣｅＯ2表面にスピンコートし、
分解し、さらに加熱した。得られたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層は、１μＶ／ｃｍの基
準を用いて自己電場で７７Ｋにての輸送測定による測定で、約１．１０×１０6
Ａ／ｃｍ2の臨界電流密度を有していた。
【０１４９】 実施例ＶＩＩＩ バッファ基材を以下のようにして製造した。約７２５℃の温度で、約０．３５
Å／秒の速度にて、ＹＳＺ［１００］単結晶表面に、厚さ約２０ｎｍのＣｅＯ2
層を成膜した。得られた表面の高分解能走査型電子顕微鏡写真（倍率１００００
０倍）を図３に示してある。
【０１５０】 実施例ＩＸ 多層体を以下のようにして製造した。実施例ＶＩＩＩに記載のものと同じ時間
及び同じ真空チャンバで、ＣｅＯ2／ＹＳＺ［１００］バッファ基材を製造した
。実施例Ｉに記載の前駆物質溶液及び実施例ＩＩに記載の工程パラメータを用い
て、ＣｅＯ2表面にＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層を形成した。得られたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7- x 層は、１μＶ／ｃｍの基準を用いて自己電場で７７Ｋにての輸送測定による測
定で、約１．５×１０6Ａ／ｃｍ2の臨界電流密度を有していた。
【０１５１】 実施例Ｘ ＣｅＯ2／ＹＳＺ［１００］バッファ基材を実施例ＶＩＩＩに記載の工程パラ
メータを用いて製造し、公称総ガス圧約１０１３０８Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）
のフォーミングガス（約４体積％の水素、約１．３３×１０-10Ｐａ（約１×１
０-12Ｔｏｒｒ）〜約１．３３×１０-14Ｐａ（約１×１０-16Ｔｏｒｒ）の酸素
及び残りの部分のアルゴン）を含むガス環境中、約９５０℃で約６０分間加熱し
た。得られた表面の高分解能走査型電子顕微鏡写真（倍率１０００００倍）を図
４に示してある。
【０１５２】 実施例ＸＩ 多層体を以下のようにして製造した。実施例Ｘに記載のものと同じ時間及び同
じ真空チャンバで、ＣｅＯ2／ＹＳＺ［１００］バッファ基材を製造した。実施
例Ｘに記載のものと同じ時間及び同じ炉で、ＣｅＯ2／ＹＳＺ［１００］バッフ
ァ基材をコンディショニングした。実施例ＩＩに記載の工程パラメータを用いて
、コンディショニングＣｅＯ2表面にＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層を形成した。得られた
ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層は、１μＶ／ｃｍの基準を用いて自己電場で７７Ｋにての
輸送測定による測定で、約２．７５×１０6Ａ／ｃｍ2の臨界電流密度を有してい
た。
【０１５３】 実施例ＸＩＩ ＣｅＯ2／ＹＳＺ［１００］バッファ基材を実施例ＶＩＩＩに記載の工程パラ
メータを用いて製造し、公称総ガス圧約１０１３０８Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）
（約１０１３０８Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）の酸素）のガス環境中、約９５０℃
で約６０分間加熱した。得られた表面の高分解能走査型電子顕微鏡写真（倍率１
０００００倍）を図５に示してある。
【０１５４】 実施例ＸＩＩＩ 多層体を以下のようにして製造した。実施例ＸＩＩに記載のものと同じ時間及
び同じ真空チャンバで、ＣｅＯ2／ＹＳＺ［１００］バッファ基材を製造した。
実施例ＸＩＩに記載のものと同じ時間及び同じ炉で、ＣｅＯ2／ＹＳＺ［１００
］バッファ基材をコンディショニングした。サンプルを約７２５℃で、約３時間
ではなく約４時間保持した以外、実施例ＩＩに記載の工程パラメータを用いて、
ＣｅＯ2表面にＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層を形成した。得られたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層
は、１μＶ／ｃｍの基準を用いて自己電場で７７Ｋにての輸送測定による測定で
、約３．５×１０6Ａ／ｃｍ2の臨界電流密度を有していた。
【０１５５】 実施例ＸＩＶ １）中間層を、水蒸気／酸素／窒素環境下にて約７２５℃で約３時間ではなく
、水蒸気／酸素／窒素環境下にて約７６５℃で約１時間保持し、２）中間層を、
酸素／窒素環境下にて約７２５℃で約１０分間ではなく、酸素／窒素環境下にて
約７６５℃で約１０分間保持した以外、実施例ＸＩに記載の工程パラメータを用
いて多層体を製造した。得られたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層は、１μＶ／ｃｍの基準
を用いて自己電場で７７Ｋにての輸送測定による測定で、約４．２×１０6Ａ／
ｃｍ2の臨界電流密度を有していた。
【０１５６】 実施例ＸＶ 前駆物質溶液を次のように調製した。Ｙ（ＣＦ3ＣＯ2）3・４Ｈ2Ｏ約１．３６
ｇ、Ｂａ（ＣＦ3ＣＯ2）2約２．４６ｇ及びＣｕ（ＣＦ3ＣＯ2）2・Ｈ2Ｏ約２．
５１ｇを、メタノール約５ｍＬに溶かした。水約０．８６ｍＬを加え、溶液の総
容量をメタノールで約１０ｍＬに調節した。
【０１５７】 実施例ＸＶＩ 以下のようにして多層体を製造した。実施例ＸＶに記載の方法に従って調製し
た前駆物質溶液を、実施例ＩＩに記載のプロトコールを用いて、ＣｅＯ2／ＹＳ
Ｚ（１００）単結晶バッファ基材上にスピンコートした。バッファ基材は、約７
２５℃の温度で約０．３５Å／秒の速度にてＹＳＺ（１００）上に約２０ｎｍの
ＣｅＯ2層をスパッタリングで成膜することで製造した。前駆物質溶液の成膜に
先だって、公称総ガス圧約１０１３０８Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）のフォーミン
グガス（アルゴン中約４体積％の水素）を含む環境中、約９５０℃で約１時間に
わたり、サンプルを加熱した。そのガス環境は、約１．３３×１０-10Ｐａ（約
１×１０-12Ｔｏｒｒ）〜約１．３３×１０-14Ｐａ（約１×１０-16Ｔｏｒｒ）
の公称酸素ガス圧を有していた。
【０１５８】 コーティングサンプルを以下のようにして分解した。総ガス圧約１０１３０８
Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）（約３１９９．２Ｐａ（約２４Ｔｏｒｒ）の水蒸気圧
と残りは酸素）を有する公称ガス環境中、サンプルを約１０℃／分の速度で室温
から約２１０℃まで加熱した。直径約５．７２ｃｍ（約２．２５インチ）の炉を
用い、ガス流量は約０．１２７ｍ3／時（約４．５標準立方フィート／時）とし
た。実質的に同じ公称ガス環境を維持しながら、約０．０５℃／分の速度で昇温
させて約２２０℃とし、次に約５℃／分の速度で約４００℃まで加熱して、中間
層を形成した。次に中間層を、約１０１３０８Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）（約１
０．１３Ｐａ（約７６ミリＴｏｒｒ）の酸素、約２２６６．１Ｐａ（約１７Ｔｏ
ｒｒ）の水蒸気及び残りの窒素）の公称総ガス圧を有するガス環境下に、約１０
℃／分の速度で約７６５℃まで加熱した。その層を、その条件下に約７分間保持
した。次にその層を、約１０１３０８Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）（約１０．１３
Ｐａ（約０．０７６Ｔｏｒｒ）の酸素及び残りの窒素）の公称総ガス圧を有する
ガス環境下で約１０分間、約７６５℃の温度に維持した。実質的に同じ公称ガス
環境を用い、層を冷却して約４５０℃とした。その層を、約１０１３０８Ｐａ（
約７６０Ｔｏｒｒ）（約１０１３０８Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）の酸素）の公称
総ガス圧を有するガス環境下で約１時間、約４５０℃の温度に維持し、次に冷却
して室温とした。得られたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層は、１μＶ／ｃｍの基準を用い
て自己電場で７７Ｋにての輸送測定による測定で、約４．３×１０6Ａ／ｃｍ2の
臨界電流密度を有していた。
【０１５９】 実施例ＸＶＩＩ ＣｅＯ2／ＹＳＺ／ＣｅＯ2／Ｎｉバッファ基材を、以下のようにして製造した
。実施例ＩＩに記載の方法に従ってＮｉ層を製造した。オークリッジナショナル
研究所（Oak Ridge National Laboratory ）で、ＣｅＯ2／ＹＳＺ／ＣｅＯ2層を
成膜した。得られたバッファ基材を２つの部分にカットした。実施例ＩＩに記載
の工程パラメータを用い、バッファ基材の一方の部分を、実施例Ｉに記載の方法
に従って調製した前駆物質溶液でスピンコーティングし、分解して、中間層を形
成した。
【０１６０】 得られた中間層を約１０℃／分の速度で約７２５℃まで加熱し、約３時間にわ
たって約１０１３０８Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）（約２２６６．１Ｐａ（約１７
Ｔｏｒｒ）の水蒸気圧、約１０．１３Ｐａ（約７６ミリＴｏｒｒ）の酸素ガス圧
及び残りの窒素）の公称総ガス圧を有する環境で保持し、次に約１０１３０８Ｐ
ａ（約７６０Ｔｏｒｒ）（約１０．１３Ｐａ（約７６ミリＴｏｒｒ）の酸素ガス
圧、約０．６６７Ｐａ（約５ミリＴｏｒｒ）の水及び残りの窒素）の公称総ガス
圧を有するガス環境下で約１０分間、約７２５℃の温度に維持した。同じ公称ガ
ス環境で、層を約４５０℃まで冷却した。その層を、約１０１３０８Ｐａ（約７
６０Ｔｏｒｒ）（約１０１３０８Ｐａ（約７６０Ｔｏｒｒ）の酸素）の公称総圧
力を有するガス環境下で約１時間、約４５０℃の温度に維持し、次に冷却して室
温として、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層を形成した。
【０１６１】 得られたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層は、１μＶ／ｃｍの基準を用いて自己電場で７
７Ｋにての輸送測定による測定で、約０．６×１０6Ａ／ｃｍ2の臨界電流密度を
有していた。
【０１６２】 実施例ＸＶＩＩＩ 多層体を以下のようにして製造した。実施例ＸＶＩＩで製造したＣｅＯ2／Ｙ
ＳＺ／ＣｅＯ2／Ｎｉバッファ基材の未使用の部分を、約１０１３０８Ｐａ（約
７６０Ｔｏｒｒ）（約２２６６．１Ｐａ（１７Ｔｏｒｒ）の水及びフォーミング
ガス（アルゴン中約５体積％の水素））の公称総ガス圧を有するガス環境下で約
１時間、約９５０℃の温度に維持した。ガス環境は、約１．３３×１０-10Ｐａ
（約１×１０-12Ｔｏｒｒ）〜約１．３３×１０-14Ｐａ（約１×１０-16Ｔｏｒ
ｒ）の公称酸素ガス圧を有していた。それによって、ＣｅＯ2／ＹＳＺ／ＣｅＯ2 ／Ｎｉバッファ基材のコンディショニングを行った。
【０１６３】 実施例ＩＩの工程パラメータを用い、実施例Ｉに記載の方法に従って調製した
前駆物質溶液を、ＣｅＯ2／ＹＳＺ／ＣｅＯ2／Ｎｉバッファ基材のコンディショ
ニング表面にスピンコーティングし、次に分解を行って、実質的に欠陥のない中
間層を形成した。
【０１６４】 この中間層を実施例ＸＶＩＩに記載の方法に従って加熱処理して、ＹＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏ7-x層を形成した。そのＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層は、１μＶ／ｃｍの基準を用
いて自己電場で７７Ｋにての輸送測定による測定で、約１．５×１０6Ａ／ｃｍ2 の臨界電流密度を有していた。
【０１６５】 実施例ＸＩＸ ＣｅＯ2／ＹＳＺ／Ｙ2Ｏ3／Ｎｉバッファ基材を、以下のようにして製造した
。実施例ＩＩに記載の方法に従ってＮｉ基材を製造した。Ｙ2Ｏ3層は厚さ約１０
０ｎｍであり、電子ビーム蒸着を用いて約６５０℃の温度で約０．１Å／秒の速
度にて成膜した。ＹＳＺ層は厚さ約７００ｎｍであり、マグネトロンスパッタリ
ングを用いて約７００℃の温度で約０．１Å／秒の速度にて成膜した。ＣｅＯ2
層は厚さ約１９．２ｎｍであり、マグネトロンスパッタリングを用いて約７００
℃の温度で約０．６Å／秒の速度にて成膜した。
【０１６６】 得られたバッファ基材を２つの部分にカットした。実施例ＩＩに記載の工程パ
ラメータを用い、バッファ基材の一方の部分を、実施例Ｉに記載の方法に従って
調製した前駆物質溶液でスピンコーティングし、分解して、中間層を形成した。
【０１６７】 得られた中間層を実施例ＸＶＩＩに記載の方法に従って加熱処理して、ＹＢａ 2 Ｃｕ3Ｏ7-x層を形成した。得られたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層は、１μＶ／ｃｍの基
準を用いて自己電場で７７Ｋにての輸送測定による測定で、約０．０１×１０6
Ａ／ｃｍ2の臨界電流密度を有していた。
【０１６８】 実施例ＸＸ 多層体を以下のようにして製造した。実施例ＸＩＸで製造したＣｅＯ2／ＹＳ
Ｚ／Ｙ2Ｏ3／Ｎｉバッファ基材の未使用の部分を、実施例ＸＶＩＩＩに記載の方
法に従ってコンディショニングした。実施例ＩＩの工程パラメータを用い、実施
例Ｉに記載の方法に従って調製した前駆物質溶液を、ＣｅＯ2／ＹＳＺ／Ｙ2Ｏ3
／Ｎｉ緩衝基材のコンディショニング表面にスピンコーティングし、次に分解を
行って、実質的に欠陥のない中間層を形成した。
【０１６９】 この中間層を実施例ＸＶＩＩに記載の方法に従って加熱処理して、ＹＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏ7-x層を形成した。そのＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層は、１μＶ／ｃｍの基準を用
いて自己電場で７７Ｋにての輸送測定による測定で、約１．０×１０6Ａ／ｃｍ2 の臨界電流密度を有していた。
【０１７０】 実施例ＸＸＩ 以下のようにして多層体を製造した。１）Ｙ2Ｏ3層を、フォーミングガス環境
下にガドリニウムアルコキシド溶液から成膜した膜厚約１００ｎｍのＧｄ2Ｏ3層
に置きかえた以外、実施例ＸＩＸに記載の工程パラメータを用いてバッファ基材
を製造した。得られたＣｅＯ2／ＹＳＺ／Ｇｄ2Ｏ3／Ｎｉバッファ基材を２つの
部分にカットした。実施例ＩＩに記載の工程パラメータを用い、バッファ基材の
一方の部分を、実施例Ｉに記載の方法に従って調製した前駆物質溶液でスピンコ
ーティングし、分解して、中間層を形成した。
【０１７１】 得られた中間層を実施例ＸＶＩＩに記載の方法に従って加熱処理して、ＹＢａ 2 Ｃｕ3Ｏ7-x層を形成した。得られたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層は、１μＶ／ｃｍの基
準を用いて自己電場で７７Ｋにての輸送測定による測定で、約０．０４×１０6
Ａ／ｃｍ2の臨界電流密度を有していた。
【０１７２】 実施例ＸＸＩＩ 多層体を以下のようにして製造した。実施例ＸＸＩで製造したＣｅＯ2／ＹＳ
Ｚ／Ｇｄ2Ｏ3／Ｎｉバッファ基材の未使用の部分を、実施例ＸＶＩＩＩに記載の
方法に従ってコンディショニングした。実施例ＩＩの工程パラメータを用い、実
施例Ｉに記載の方法に従って調製した前駆物質溶液を、ＣｅＯ2／ＹＳＺ／Ｇｄ2 Ｏ3／Ｎｉバッファ基材のコンディショニング表面にスピンコーティングし、次
に分解を行って、実質的に欠陥のない中間層を形成した。
【０１７３】 この中間層を実施例ＸＶＩＩに記載の方法に従って加熱処理して、ＹＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏ7-x層を形成した。そのＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層は、１μＶ／ｃｍの基準を用
いて自己電場で７７Ｋにての輸送測定による測定で、約１．５×１０6Ａ／ｃｍ2 の臨界電流密度を有していた。
【０１７４】 以上、超伝導体である多層体の製造方法に関して本発明を説明したが、本発明
はそのような方法に限定されるものではない。本発明の方法を用いて、半導体で
ある多層体或いは１以上の強誘電層を含む電気セラミックである多層体などの他
の多層体を製造することもできる。
【０１７５】 他の実施態様は特許請求の範囲にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 多層体の一実施態様の断面図。
【図２】 多層体の別の実施態様の断面図。
【図３】 実施例ＶＩＩＩに記載の方法に従って製造されたＣｅＯ2表面の
高分解能走査型電子顕微鏡写真。
【図４】 実施例Ｘに記載の方法に従って製造されたＣｅＯ2表面の高分解
能走査型電子顕微鏡写真。
【図５】 実施例ＸＩＩに記載の方法に従って製造されたＣｅＯ2表面の高
分解能走査型電子顕微鏡写真。
【手続補正書】
【提出日】平成１５年５月１４日（２００３．５．１４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／１６６，１４０ (32)優先日 平成11年11月18日(1999．11．18) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／１６６，２９７ (32)優先日 平成11年11月18日(1999．11．18) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０９／５００，７０１ (32)優先日 平成12年２月９日(2000．2．9) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０９／５００，７１８ (32)優先日 平成12年２月９日(2000．2．9) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０９／５００，７１７ (32)優先日 平成12年２月９日(2000．2．9) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ルピッチ、マーティン ダブリュ． アメリカ合衆国 01701 マサチューセッ ツ州 フレーミングハム パーメンター ロード 33 (72)発明者 アンナバラプ、スレッシュ アメリカ合衆国 02446−2751 マサチュ ーセッツ州 ブルックライン ウィンチェ スター ストリート 19 アパートメント 405 (72)発明者 フリッツマイヤー、レスリー ジー． アメリカ合衆国 01756 マサチューセッ ツ州 メンドン ビンセント ロード 40 (72)発明者 シーガル、エドワード ジェイ． アメリカ合衆国 02148 マサチューセッ ツ州 モールデン マグノリア ストリー ト 28 (72)発明者 プリュニエ，ヴァレリ フランス国 Ｆ−10190 ビュセー−アン −オト リュ ボンヌマン ６ (72)発明者 リー、チー アメリカ合衆国 01752 マサチューセッ ツ州 マルボロー ロバート ロード 12 Ｆターム(参考） 4M113 AD35 AD36 AD40 AD68 BA04 BA08 BA11 BA14 BA22 BA23 BA29 BC16 CA34 5G321 AA01 AA04 CA20 CA24 CA27 CA28 CA32 DB25 DB33 DB46 DB47

Claims (58)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コンディショニング表面を形成すべく第１の材料層の表面を
    化学的にコンディショニングする工程と、前記第１の材料が、バッファ材料及び
    超伝導体材料から選択される材料からなることと、 前記コンディショニング表面上に第２の材料層を成膜する工程とを有する多層
    体の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記第１の材料が超伝導体材料からなる請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 前記第１の材料がバッファ材料からなる請求項１に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 前記コンディショニング表面が二軸配向構造を有する請求項
    １に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記第２の材料が、超伝導体材料及び超伝導体材料の前駆物
    質から選択される材料からなる請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記第２の材料がバッファ材料からなる請求項１に記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 前記第２の材料がキャップ材料からなる請求項１に記載の方
    法。
  8. 【請求項８】 前記第２の材料の層を、前記コンディショニング表面のアニ
    ーリング前に該コンディショニング表面上に成膜する請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記第２の材料層の表面上に第３の材料層を成膜する工程を
    さらに有する請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記第２の材料層の表面上に前記第３の材料層を成膜する
    前に、前記第２の材料層の表面をコンディショニングする工程をさらに有する請
    求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記第２の材料層の表面のコンディショニングには、前記
    第２の材料層の表面の化学的コンディショニングが含まれる請求項１０に記載の
    方法。
  12. 【請求項１２】 前記第２の材料層の表面のコンディショニングには、前記
    第２の材料層の表面の熱的コンディショニングが含まれる請求項１０に記載の方
    法。
  13. 【請求項１３】 前記第２の材料層の表面をコンディショニングした後に、
    前記第２の材料の表面が二軸配向構造を有する請求項１０に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記コンディショニング表面を熱的にコンディショニング
    する工程をさらに有する請求項１に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記第１の材料層の表面を化学的にコンディショニングす
    る前に、第３の材料層の表面上に前記第１の材料の層を成膜する工程をさらに有
    する請求項１に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記第３の材料が基材材料からなる請求項１５に記載の方
    法。
  17. 【請求項１７】 前記第３の材料層の表面が二軸配向構造を有する請求項１
    ５に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記第３の材料が単結晶材料からなる請求項１５に記載の
    方法。
  19. 【請求項１９】 前記第２の材料が、少なくとも約１×１０6Ａ／ｃｍ2の臨
    界電流密度を有する請求項１に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 コンディショニング表面を形成すべく、約９３３１０Ｐａ
    （約７００Ｔｏｒｒ）未満の酸素ガス圧下にて第１の材料層の表面を、前記第１
    の材料層の成膜温度及び結晶化温度から選択される温度より少なくとも５℃高い
    温度まで加熱する工程と、前記第１の材料がバッファ材料及び超伝導体材料から
    選択される材料からなることと、 前記コンディショニング表面に第２の材料層を成膜する工程とを有する多層体
    の製造方法。
  21. 【請求項２１】 前記第１の材料がバッファ材料からなる請求項２０に記載
    の方法。
  22. 【請求項２２】 前記第１の材料が超伝導体材料からなる請求項２０に記載
    の方法。
  23. 【請求項２３】 前記コンディショニング表面が二軸配向構造面である請求
    項２０に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記第２の材料が、超伝導体材料及び超伝導体材料の前駆
    物質から選択される材料からなる請求項２０に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記第２の材料がバッファ材料からなる請求項２０に記載
    の方法。
  26. 【請求項２６】 前記第２の材料がキャップ材料からなる請求項２０に記載
    の方法。
  27. 【請求項２７】 前記第２の材料層が二軸配向構造面を有する請求項２０に
    記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記温度が、前記第１の層の成膜温度及び結晶化温度から
    選択される温度より約１０℃〜約５００℃だけ高い請求項２０に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記温度が、前記第１の層の成膜温度及び結晶化温度から
    選択される温度より約７５℃〜約３００℃だけ高い請求項２０に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記酸素ガス圧が約１３３３０Ｐａ（約１００Ｔｏｒｒ）
    未満である請求項２０に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記酸素ガス圧が約１３３．３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ）未満
    である請求項２０に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記第１の材料層の表面を、主として水素及び不活性ガス
    からなる雰囲気中で加熱する請求項２０に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 前記第１の材料層の表面を、主として不活性ガスからなる
    雰囲気中で加熱する請求項２０に記載の方法。
  34. 【請求項３４】 前記第１の材料層の表面を加熱する前に、第３の材料層の
    表面上に該第１の材料層を成膜する工程をさらに有する請求項２０に記載の方法
    。
  35. 【請求項３５】 前記第３の材料が基材材料からなる請求項３４に記載の方
    法。
  36. 【請求項３６】 前記第３の材料がニッケル及び銀から選択される材料から
    なる請求項３４に記載の方法。
  37. 【請求項３７】 前記第３の材料層の表面が二軸配向構造である請求項３４
    に記載の方法。
  38. 【請求項３８】 前記第３の材料が単結晶材料からなる請求項３４に記載の
    方法。
  39. 【請求項３９】 前記コンディショニング表面を化学的にコンディショニン
    グする工程をさらに有する請求項２０に記載の方法。
  40. 【請求項４０】 前記第２の材料が、少なくとも約１×１０6Ａ／ｃｍ2の臨
    界電流密度を有する請求項２０に記載の方法。
  41. 【請求項４１】 コンディショニング表面を形成すべく、第１の材料層の表
    面を、前記第１の材料層の成膜温度及び結晶化温度から選択される温度より少な
    くとも５℃高い温度まで加熱する工程と、前記第１の材料がバッファ材料及び超
    伝導体材料から選択される材料からなることと、前記第１の材料は多結晶材料の
    表面に成膜されていることと、 前記コンディショニング表面上に第２の材料層を成膜する工程とを有する多層
    体の製造方法。
  42. 【請求項４２】 前記第１の材料がバッファ材料からなる請求項４１に記載
    の方法。
  43. 【請求項４３】 前記第１の材料が超伝導体材料からなる請求項４１に記載
    の方法。
  44. 【請求項４４】 前記コンディショニング表面が二軸配向構造である請求項
    ４１に記載の方法。
  45. 【請求項４５】 前記多結晶材料は基材材料からなる請求項４１に記載の方
    法。
  46. 【請求項４６】 前記多結晶材料がテクスチャされた材料からなる請求項４
    １に記載の方法。
  47. 【請求項４７】 前記テクスチャ材料が二軸配向構造面を有する請求項４６
    に記載の方法。
  48. 【請求項４８】 前記第２の材料が、超伝導体材料及び超伝導体材料の前駆
    物質から選択される材料からなる請求項４１に記載の方法。
  49. 【請求項４９】 前記第２の材料がバッファ材料からなる請求項４１に記載
    の方法。
  50. 【請求項５０】 前記第２の材料が二軸配向構造面を有する請求項４１に記
    載の方法。
  51. 【請求項５１】 前記温度が、前記第１の層の成膜温度及び結晶化温度から
    選択される温度より約１０℃〜約５００℃だけ高い請求項４１に記載の方法。
  52. 【請求項５２】 前記温度が、前記第１の層の成膜温度及び結晶化温度から
    選択される温度より約７５℃〜約３００℃だけ高い請求項４１に記載の方法。
  53. 【請求項５３】 前記コンディショニング表面を化学的にコンディショニン
    グする工程をさらに有する請求項４１に記載の方法。
  54. 【請求項５４】 前記第２の材料が、少なくとも約１×１０6Ａ／ｃｍ2の臨
    界電流密度を有する請求項４１に記載の方法。
  55. 【請求項５５】 前記第１の材料層の表面を、水蒸気を含む雰囲気中で加熱
    する請求項２０に記載の方法。
  56. 【請求項５６】 前記雰囲気がさらに水素及び不活性ガスを含む請求項２０
    に記載の方法。
  57. 【請求項５７】 前記第１の材料層の表面を、水蒸気を含む雰囲気中で加熱
    する請求項４１に記載の方法。
  58. 【請求項５８】 前記雰囲気がさらに水素及び不活性ガスを含む請求項５７
    に記載の方法。
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