JP3092961B2 - 酸化物超電導線材の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導線材の製造方法Info
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Description
製造方法に関するもので、特に、テープ状基材上に酸化
物超電導層が形成されてなる酸化物超電導線材の製造方
法に関するものである。
してなる酸化物超電導線材を製造しようとするとき、超
電導層の形成には、たとえば気相法が用いられる。
物超電導線材においては、通常、テープ状基材上に、基
材と超電導層との拡散を防ぐバッファ層、超電導層、超
電導状態の熱じょう乱によるクエンチを防ぐ安定化層が
それぞれ形成される。
は、超電導層を、高速(1μm/分以上)でかつ高い品
質をもって形成できる方法であることが確認されてい
る。
プ状基材上に、超電導層に加えて、バッファ層および安
定化層が形成される酸化物超電導線材の製造において、
バッファ層および安定化層は、いずれも、超電導層とは
別の種類の形成方法によって形成されていた。そのた
め、これらバッファ層および安定化層のような機能層の
形成と、超電導層の形成とを、タンデム形式の連続した
工程によって行なうことが困難であった。なぜなら、異
なる種類の形成方法のすべてについて、最適な成膜速度
範囲が一致することは極めて稀であり、それゆえに、タ
ンデム形式で複数工程を連続させることは、成膜速度お
よびラインの速度を同期させる上で無理があったためで
ある。
材を製造するには、長時間必要とし、そのため、製造コ
ストも高いものであった。
の短縮およびコスト低減を可能にする、酸化物超電導線
材の製造方法を提供しようとすることである。
材上に酸化物超電導層および前記酸化物超電導層に接す
る少なくとも1つの機能層が積層されてなる酸化物超電
導線材の製造方法に向けられるものであって、上述した
技術的課題を解決するため、次のような構成を備えるこ
とを特徴としている。
成にレーザアブレーション法が用いられ、そして、酸化
物超電導層に接する少なくとも1つの機能層も、また、
レーザアブレーション法により形成される。このように
することにより、これら超電導層および少なくとも1つ
の機能層の形成は、タンデム形式の連続した工程によっ
て行なわれる。すなわち、この発明による酸化物超電導
線材の製造方法は、テープ状基材上に酸化物超電導層お
よび前記酸化物超電導層に接する少なくとも1つの機能
層が積層されてなる酸化物超電導線材の製造方法であっ
て、第1の成膜チャンバ内において、テープ状基材を所
定の移動速度で搬送しながら、酸化物超電導層および機
能層のいずれか一方の第1の層をテープ状基材上にレー
ザアブレーション法により形成する第1の成膜工程と、
第1の成膜チャンバから第2の成膜チャンバの内部へと
テープ状基材を搬送するとともに、第2の成膜チャンバ
内において、テープ状基材を上記移動速度で搬送しなが
ら、酸化物超電導層および機能層のうち第1の層とは異
なる第2の層をテープ状基材上にレーザアブレーション
法により形成する第2の成膜工程とを備え、第1および
第2の成膜工程のいずれか一方では、上記移動速度に基
いて、レーザアブレーション法におけるレーザ光のエネ
ルギおよびレーザ光の繰返し周波数が決定されている。
レーザアブレーション法による形成が適用される機能層
としては、種々のものがある。
が形成され、その上に酸化物超電導層が形成され、さら
にその上に安定化層が形成された酸化物超電導線材の製
造においては、酸化物超電導層の形成に加えて、バッフ
ァ層の形成、もしくは安定化層の形成、またはこれらバ
ッファ層および安定化層の形成に、レーザアブレーショ
ン法を適用することができる。
が形成され、その上にバッファ層が形成され、さらにそ
の上に安定化層が形成される酸化物超電導線材の製造に
おいては、バッファ層の形成、またはバッファ層および
安定化層の形成にレーザアブレーション法を適用するこ
とができる。
層が形成され、その上に酸化物超電導層が形成され、さ
らにその上に第2のバッファ層が形成され、さらにその
上に安定化層が形成された酸化物超電導線材の製造にお
いては、第1のバッファ層の形成、第2のバッファ層の
形成、第1および第2のバッファ層の形成、または第1
および第2のバッファ層ならびに安定化層の形成に、レ
ーザアブレーション法を適用することができる。
層、安定化層のような機能層を、高速の成膜速度によっ
て形成しても、良好な品質を得ることができる。したが
って、高速成膜で高品質が得られる酸化物超電導層のレ
ーザアブレーション法による形成に連続して、バッファ
層、安定化層のような機能層を、同じレーザアブレーシ
ョン法によって形成することができる。
超電導層の形成に加えて、バッファ層、安定化層のよう
な機能層の形成も、ともにレーザアブレーション法によ
りタンデム形式の連続した工程をもって行なうことがで
きるので、酸化物超電導線材の製造の高速化を図れ、製
造コストの低減を可能にするとともに、装置の簡略化を
図ることができる。
れるレーザ光の繰返し周波数を変えることにより、成膜
速度を調整することが容易である。そのため、タンデム
形式の連続した工程を採用しても、酸化物超電導層およ
び機能層の各々について、最適な成膜速度を設定するこ
とを容易に行なえる。
状態を示している。
サプライチャンバ2内のリール3から引出され、第1の
成膜チャンバ4およびこれに後続する第2の成膜チャン
バ5を通った後、巻取チャンバ6内のリール7に巻取ら
れる。
となるべき、たとえばMgOからなるターゲット8が配
置される。ターゲット8には、レーザ9によって発生さ
れたレーザ光が照射される。これによって、ターゲット
8から飛散した粒子は、バッファ層を形成するように、
テープ状基材1上に堆積される。
物超電導層となるべき、たとえばY 1 Ba2 Cu3 O
7-y からなるターゲット10が配置される。ターゲット
10には、レーザ11から発生されたレーザ光が照射さ
れる。これによって、ターゲット10から飛散した粒子
は、酸化物超電導層を形成するように、テープ状基材1
上のバッファ層上に堆積される。
ンバ2から第1および第2の成膜チャンバ4および5を
経て巻取チャンバ6に至るまで、閉じられた空間または
実質的に閉じられた空間を形成している。第1および第
2の成膜チャンバ4および5内に、所望の雰囲気を形成
できるようにするためである。
た実験例について説明する。
からなるテープを用いた。第1の成膜チャンバ4におい
て、MgOからなるターゲット8を、KrFエキシマレ
ーザ光によってアブレーションし、MgOからなる厚さ
0.2μmのバッファ層をテープ状基材1上に形成し
た。さらに、第2の成膜チャンバ5において、Y1 Ba
2 Cu3 O7-y からなるターゲット10を、KrFエキ
シマレーザ光によってアブレーションし、バッファ層が
形成されたテープ状基材1上に、Y 1 Ba2 Cu3 O
7-y からなる酸化物超電導層を形成した。
ンバ4および第2の成膜チャンバ5の各々におけるテー
プ状基材1の速度を同じにすることである。
Cu3 O7-y からなる酸化物超電導層の形成を、レーザ
光の繰返し周波数が200Hz、成膜速度が3μm/分
の条件で行なったとき、臨界電流密度が106 A/cm
2 以上の酸化物超電導層を形成することが可能である。
このとき、1μmの厚さをもって酸化物超電導層を形成
するには、3cm/分の速度をもってテープ状基材1を
搬送する必要がある。レーザアブレーション法によっ
て、厚さ0.2μmのバッファ層を、これに先立って、
かつ3cm/分の速度を保って形成するには、KrFレ
ーザ光のエネルギが200mJ、MgOのターゲット8
上でのエネルギ密度が2.8J/cm2 であって、繰返
し周波数を34Hzで行なえばよいことを確認できた。
1mm、幅10mmのイットリア安定化ジルコニアテー
プを用いた。サプライチャンバ2から、テープ状基材1
が第1の成膜チャンバ4に送られ、ここで、Y1 Ba2
Cu3 Ox からなるターゲット8を、KrFエキシマレ
ーザ光によってアブレーションし、厚さ2μmのY1 B
a2 Cu3 O7-y からなる酸化物超電導層をテープ状基
材1上に形成した。続いて、この超電導層が形成された
テープ状基材1を第2の成膜チャンバ5に送り、ここ
で、Agからなるターゲット10をKrFエキシマレー
ザ光によってアブレーションし、厚さ1μmのAgから
なる安定化層を超電導層の上に形成した。
場合と同様、この実験例2においても、成膜チャンバ4
および5の各々におけるテープ状基材1の移動速度を同
じにすることが重要である。
Cu3 O7-y からなる酸化物超電導層の形成を、レーザ
光の繰返し周波数が200Hz、成膜速度が3μm/分
の条件で行なったとき、臨界電流密度が106 A/cm
2 以上の酸化物超電導層を形成することが可能である。
このとき、2μmの厚さをもって酸化物超電導層を形成
するには、15mm/分の速度でテープ状基材1を搬送
する必要がある。これに引続いて、Agの安定化層を1
μmの厚さで、かつ15mm/分の速度を保って形成す
るには、KrFエキシマレーザ光のエネルギが400m
J、Agターゲット10上でのエネルギ密度が3.5J
/cm2 、レーザ光の繰返し周波数が68Hzという成
膜条件を用いればよいことが実験的に確認できた。
す概略的断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 テープ状基材上に酸化物超電導層および
前記酸化物超電導層に接する少なくとも1つの機能層が
積層されてなる酸化物超電導線材の製造方法において、第1の成膜チャンバ内において、前記テープ状基材を所
定の移動速度で搬送しながら、前記酸化物超電導層およ
び前記機能層のいずれか一方の第1の層を前記テープ状
基材上にレーザアブレーション法により形成する第1の
成膜工程と、 前記第1の成膜チャンバから第2の成膜チャンバの内部
へと前記テープ状基材を搬送するとともに、前記第2の
成膜チャンバ内において、前記テープ状基材を前記移動
速度で搬送しながら、前記酸化物超電導層および前記機
能層のうち前記第1の層とは異なる第2の層を前記テー
プ状基材上にレーザアブレーション法により形成する第
2の成膜工程とを備え、 前記第1および第2の成膜工程のいずれか一方では、前
記移動速度に基いて、レーザアブレーション法における
レーザ光のエネルギおよびレーザ光の繰返し周波数が決
定されている 、酸化物超電導線材の製造方法。 - 【請求項2】 前記機能層は、バッファ層である、請求
項1に記載の酸化物超電導線材の製造方法。 - 【請求項3】 前記機能層は、安定化層である、請求項
1に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
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JP9546690 | 1990-04-11 | ||
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US20040266628A1 (en) * | 2003-06-27 | 2004-12-30 | Superpower, Inc. | Novel superconducting articles, and methods for forming and using same |
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-
1991
- 1991-04-10 JP JP03077889A patent/JP3092961B2/ja not_active Expired - Fee Related
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