[发明专利]超导线材用的带状基材及超导线材

说明书

技术领域

本发明涉及超导导线用的带状基材以及诸如超导线缆和超导磁体的超导设备用的超导导线，并且更具体地，涉及形成在金属基板上的中间层的构成。

背景技术

传统上，已知基于RE(RE：稀土元素)的超导体是一种在液氮温度(77K)或更高温度显示出超导电性的高温超导体。具体地，以化学式YBa₂Cu₃O_7-y表述的基于铱的氧化物超导体(在下文中被称作Y基超导体或YBCO)是一个典型示例。需要注意的是，Y基超导体包括其中一部分铱被钆(Gd)等代替的超导体(例如，表述为(Y+Gd)BCO)。

通常，使用Y基超导体的超导线材(在下文中被称作Y基超导线材)具有层叠结构，其中，中间层(由Y基超导体形成的层(在下文中被称作Y基超导层))以及保护层按照上述次序形成在带状金属基板上。

这种Y基超导线材例如通过在低磁性无取向金属基板(例如，HASTELLOY(注册商标)，镍基耐热和耐蚀合金)上形成包括配向层的中间层并且利用PLD(脉冲激光沉积)方法、MOCVD(金属有机化学气相沉积)方法等在该配向层上沉积Y基超导层而制造的。

已经知道，这样的高温超导线材的电压电流特性在很大程度上取决于超导体的晶体取向，特别取决于超导体的双轴取向。因此，为了获得具有高双轴取向的超导层，必须提高用作基底的中间层的结晶性。已经知道IBAD(离子束辅助沉积)方法是这样做的手段之一，按照该方法，通过在沉积表面处倾斜地照射辅助离子束的同时从沉积源中堆积沉积粒子来沉积配向层。

另一方面，为了获得超导线材的高电压电流特性，必须防止作为金属基板的组成元素的Fe、Ni、Cr等扩散到超导层。通常，在金属基板上形成由氧化铝(Al₂O₃)、GZO(Gd₂Zr₂O₇)等形成的扩散防止层(例如，参见非专利文献1)。此外，已提出一种在金属基板与配向层之间形成由钇稳定氧化锆(YSZ)形成的层的技术，但是还不知该技术是否起到扩散防止层的作用(例如，参见专利文献1和2)。

图5是示出常规的超导线材用的带状基材的结构的视图。

如图5所示，当扩散防止层51由Al₂O₃构成时，中间层50由扩散防止层51、基础层(bed layer)52、配向层53以及覆盖层54构成。MgO容易与Al₂O₃反应且形成Mg-Al-O化合物(例如，MgAl₂O₄)，并且在形成了Mg-Al-O化合物时，MgO的配向层的形成受到了妨碍。相应地，在扩散防止层51与配向层53之间插入了由钇(Y₂O₃)等形成的基础层52。

此外，在配向层53上形成由二氧化铈(CeO₂)等形成的覆盖层54，以便于保护由易于与空气反应的MgO形成的配向层53，并且增强与超导层(例如，YBCO)的晶格匹配。

需要注意的是：在扩散防止层51由GZO构成的情况下，不需要基础层52，但是膜厚度要大于由Al₂O₃形成扩散防止层51的情况下的膜厚度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表平11-503994号公报

专利文献2：日本特开平6-271393号公报

非专利文献

非专利文献1：“Continuous Fabrication of IBAD-MgO Based Coated Conductors”IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY，Vol.15，No.2，2005年6月

发明内容

本发明要解决的问题