[发明专利]氧化物超导体用基材及其制造方法和氧化物超导体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及能够简便地提供如下的取向性良好的覆盖层(cap layer)的技术：即，在金属基板上具备中间层和覆盖层且在该覆盖层上层叠氧化物超导层而成为氧化物超导体的基材的结构中，所述取向性良好的覆盖层将成为用于获得超导特性优异的氧化物超导层的衬底。

本申请基于2009年10月30日在日本申请的特愿2009-250488号而主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

RE-123系氧化物超导体(REBa₂Cu₃O_7-n:RE是包含Y的稀土类元素中的任一种)等氧化物超导体，由于在液态氮温度以上时呈优异的超导特性，因此被认为是在实用上极其有前景的材料。尤其是期待将该氧化物超导体加工成线材从而用作供电用的超导体。

制作RE-123系氧化物超导体时，需要在结晶取向性高的基材上形成结晶取向性良好的氧化物超导层。这种氧化物超导体的晶体由于其结晶轴的方向具有电各向异性。因此，采用该晶体形成氧化物超导层时，需要将其结晶取向性变良好，即使对于成膜氧化物超导层时的衬底基材，也需要将其结晶取向性变良好。

作为像这样用于RE-123系氧化物超导体的结构，已知如图7所示的在带状金属基板101上层叠采用IBAD(离子束辅助沉积，Ion-Beam-Assisted-Deposition)法成膜的中间层102和在其上成膜的覆盖层103以及在覆盖层103上成膜的氧化物超导层104的结构(例如，参照专利文献1)。

在上述结构中，覆盖层103的晶面内取向性高时，在其上成膜的氧化物超导层104也变得高结晶取向性。该氧化物超导层104的晶面内取向性变得越高，越能获得临界电流密度等超导特性优异的氧化物超导体。

下面，对采用IBAD法形成的中间层102及其取向机制进行说明。

如图8所示，用于IBAD法的中间层形成装置具有：移动系统，用于将金属基板101在其长度方向上移动；靶201，其表面向金属基板101的表面斜着对峙；溅射束照射装置202，其向靶201照射离子；以及，离子源203，其向金属基板101的表面从斜方向照射离子(稀有气体离子和氧离子的混合离子)，并且在真空容器(未图示)内配置这些各部。

通过该中间层形成装置在金属基板101上形成中间层102时，将真空容器的内部成为减压环境并运行溅射束照射装置202和离子源203。由此，从溅射束照射装置202向靶201照射离子，靶201的构成粒子被敲打出来或者蒸发出来，从而堆积在金属基板101上。与此同时从离子源203放射出稀有气体离子和氧离子的混合离子，对金属基板101的表面以规定的入射角度(θ)照射该混合离子。

如此地，通过向金属基板101的表面堆积靶201的构成粒子的同时以规定的入射角度进行离子照射，从而将所形成的溅射膜的特定的结晶轴固定在离子的入射方向上。其结果，晶体的c轴在相对于金属基板101的表面垂直的方向上取向，同时晶体的a轴和b轴在溅射膜面内在一定方向上取向。因此，采用IBAD法形成的中间层102具有较高的面内取向度。

另一方面，覆盖层103由如下的材料构成：即，在如上地面内结晶轴进行了取向的中间层102的表面能够通过成膜而进行外延生长，之后在横向方向进行晶粒生长从而晶体粒在面内方向自身取向的材料所构成，例如，由CeO₂构成。覆盖层103通过这样的自身取向，能够获得比中间层102还高的面内取向度。因此，如果在金属基板101上介由这样的中间层102和覆盖层103成膜氧化物超导层104，则氧化物超导层104以被整合为面内取向度高的覆盖层103的结晶取向地进行外延生长。所以，得到面内取向性优异且临界电流密度大的超导特性优异的氧化物超导层104。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-71359号公报

发明内容

在如上所述的技术背景下，作为成为氧化物超导层的衬底的基材的结构例，现在已知如图9所示的结构：在金属基板110上具备氧化铝(Al₂O₃)防扩散层111、氧化钇(Y₂O₃)床层112、采用IBAD法成膜的MgO中间层(以下简称为IBAD-MgO中间层)113和CeO₂覆盖层114，在该覆盖层114上形成氧化物超导层。