用于生产用于超导层的基板的方法技术

本发明专利技术提供一种用于生产适合于支撑细长超导元件的基板(600)的方法，其中，使用变形处理，以便于在分层固体元件中形成分裂条带，并且其中蚀刻用于在所述分层固体元件的上层(316)和下层(303)之间形成底切容积(330,332)。由于底切容积(330,332)可以用于分离材料层，所以这种相对简单步骤能够提供一种基板，该基板可以转化成具有减少AC损耗的超导结构例如超导带材。在又一个实施例中，在上层(316)和/或下层(303)的顶部放置超导层，以提供具有减少AC损耗的超导结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于生产基板的方法，且具体地涉及适合于支撑细长超导元件的基板，以及用于生产且使用这种基板的对应方法。
技术介绍
由于超导结构能够在没有电阻损耗的情况下传导电流，所以超导结构可能视作有利的。因此超导结构例如超导带材用于大量应用，例如发生器和变压器。然而，虽然超导结构在传送直流时具有卓越性能，但是该超导结构在用于交流(AC)应用时可能呈现较高损耗。当前可用的减少AC损耗的装置可能不适合于以直接方式处理较长长度的超导带材。在申请US 7,593,758 B2中，提出了具有被分割的高温超导体层的带材。在带材基板、缓冲层以及超导层中的一个中形成的分裂条带创建了超导层中的平行间断点，这些间断点将超导层的载流元件分成条带或者长丝状结构。载流元件的分割具有减少AC损耗的效应。还公开了用于制造这种超导带材且在这种带材中减少AC损耗的方法。在申请US 4,101,731中，提出了复合复丝超导体结构，该结构包括细长载基板的、纵向引导的、喷溅离散细丝的A-15型金属键超导体。在优选程序中，多个间隔的、大体纵向槽被形成在细长细丝基板优选金属丝的表面上。槽在基板表面上的壁被成形为底切位于两个相邻槽之间的基板的曲线表面，使得槽的壁部分中的至少一些在其中超导体被喷溅到基板上的随后喷溅步骤期间被几何遮蔽。具体地，一层具有A-15晶体结构的适当超导金属间化合物例如Nb3Ge随即被喷射到带槽的基板上，并且沉积在槽的底部处以及槽之间的基板的表面部分处。遮挡的壁部分基本上保持无沉积物的，使得合成的间隔沉积物沿着基板随着不同线或者带延伸，由此构建超导细丝。若需要的话，则多个这种基板可以通过捆绑所述基板并且使其通过熔态金属来固定成又一个复合结构。然后，合成结构作为一个顶级产品可以被设计为生产在周围金属矩阵中忍受超导细丝的基板的合成物。可以看见现有技术的方法存在的问题在于：现有技术的方法不适合于有效且便宜地连续处理这种较长长度的带材、使能低材料消耗并且/或者为超导带材提供好的基板。具有用于制造用于具有减少AC损耗的超导带材的基板的方法将是有利的，其中，与现有技术相比，该方法适合于连续处理这种较长长度的带材，并且该方法将使有效的、便宜的，并且/或者提供用于超导带材的改进基板的方法。
技术实现思路
本专利技术又一个目的在于提供对现有技术的可替换。具体地，可以看见本专利技术的目的在于提供用于制造用于具有减少AC损耗的超导带材的基板的方法，该方法适合于连续处理这种较长长度的带材，并且该方法将使有效的、便宜的，并且/或者提供用于超导带材的改进基板的方法，解决了现有技术的上述问题。因此，上述目的和几个其它目的可以在本专利技术的第一方面中通过提供用于生产适合于支撑细长超导元件(例如具有减少AC损耗的超导带材)的基板的方法来获得，所述方法包括例如包括以下步骤：-提供分层固体元件，所述分层固体元件包括：○下层，例如镍基合金，例如哈氏合金，例如不锈钢，以及○上层，例如气体硬化层，例如变形硬化层，例如氧化层，例如氮化层，例如膜，例如蜡，例如漆，其中，所述上层与所述下层相邻放置并且至少部分覆盖所述下层，-在所述上层中形成(例如在变形处理中形成)多个分裂条带(disruptive strip)，由此形成所述下层的多个暴露区域，其中每个暴露区域沿着分裂条带形成，-蚀刻所述暴露区域，以在所述上层和所述下层之间形成底切容积，其中，每个底切容积沿着分裂条带形成，其中，蚀刻剂被使用以使得下层的蚀刻速率高于上层的蚀刻速率。本专利技术特别地但不排外地有利获得用于产生适合于支撑细长超导元件的基板的方法，由于不需要非均质蚀刻速度来获得底切，所以该方法能够使用较大数量的下层材料即该方法能够在用于下层的多种不同材料之间进行选择。另一个优势在于：该方法能够在用于上层的多种不同材料之间进行选择。例如，上层可以为缓冲层，例如浸涂(dip-coated)缓冲层，这可能是有利的，因为当形成分裂条带时，上层的剩余部分可以立即准备超导层的沉积。而且，由该方法生成的基板能够有效地分离超导材料的密集间距线。可以看见本专利技术的要点在于提供一种方法，该方法以几个相对简单步骤能够提供可以转变成具有减少AC损耗的超导结构(例如超导带材)的基板。根据本专利技术的基本洞察可以描述为以下洞察：底切容积(例如结构例如分层固体元件中的底切容积)可能用于分离在包括底切容积的结构的顶部上定位的材料层，并且底切容积可以通过在其中由该分层结构(也可以称为“夹层结构”)引入了各向异性的分层固体元件中蚀刻来形成，其中各个层的蚀刻速率彼此不同，并且分裂条带可以在变形处理、磨损处理、磨削处理或者抛光处理或者能够沿着线移除或者移位上层而由此暴露沿着条带的下层区域的类似处理中形成。因此相对简单步骤例如硬化(由此在分层固体元件中提供上层)、变形(由此形成分裂条带)以及蚀刻(由此形成底切)可以被结合使用，使得可以实现对技术问题“提供一种以几个相对简单步骤能够提供可以转变成超导结构的基板的方法”的解决方案。在另一组相对步骤中，氧化物/氮化物层可以形成为上层，然后可以在该氧化物/氮化物层中形成分裂条带并且可以经由蚀刻来形成底切。超导元件或者超导结构可以通过例如在其中沿着分裂条带形成了底切的分层固体元件的顶部上沉积一层超导材料来实现。底切用于物理分离在每个分裂条带的任一侧上的超导材料以及分裂条带之内的超导材料，由此有效形成横纹超导层。而且，本方法可用于例如非常适合于大规模制造，因为该方法甚至在大规模中为相对简单的处理，例如硬化表面，并且执行例如硬化表面中的变形，或者在硬化表面中磨损或者磨削硬化表面的一部分。这与例如使用光刻技术来仿形切削(profling)和蚀刻形成对照，其中该光刻技术不适用于大规模制造，因为必须涂覆光刻胶且暴露给例如UV光且随后发展为生产在随后蚀刻处理中未被蚀刻的保护条带。而且，移除的材料是不可再用的。因此，使用本专利技术的实施例，大规模制造是可能的，并且而且这在减少材料成本的同时是可能的。而且与被认为不划算的激光剥离相比，本专利技术的实施例可以视作是划算的。可以视作超过激光剥离的一个优势在于：本专利技术的实施例可能不遭受被剥离材料的再沉积。可以理解为这些步骤未必按这些步骤将被实施的顺序被布置。例如，在一个实施例中，可以在提供包括下层和上层的分层元件的步骤之前来实施在上层中形成多个分裂条带的步骤。例如，可以借助于多个膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产适合于支撑细长超导元件的基板的方法，所述方法包括：‑提供分层固体元件，所述分层固体元件包括：○下层(303)，以及○上层(316)，其中，所述上层与所述下层相邻放置并且至少部分覆盖所述下层，‑在所述上层(316)中形成多个分裂条带，由此形成所述下层(303)的多个暴露区域(323)，其中每个暴露区域沿着分裂条带形成，其特征在于，所述方法还包括：‑蚀刻所述暴露区域(323)，以在所述上层(316)和所述下层(303)之间形成底切容积(330,332)，其中，每个底切容积沿着分裂条带形成，其中，蚀刻剂被使用以为了下层(303)的蚀刻速率高于上层(316)的蚀刻速率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.21 EP 12168636.41.一种用于生产适合于支撑细长超导元件的基板的方法，所述方法包括：
-提供分层固体元件，所述分层固体元件包括：
○下层(303)，以及
○上层(316)，
其中，所述上层与所述下层相邻放置并且至少部分覆盖所述下层，
-在所述上层(316)中形成多个分裂条带，由此形成所述下层(303)的多
个暴露区域(323)，其中每个暴露区域沿着分裂条带形成，
其特征在于，所述方法还包括：
-蚀刻所述暴露区域(323)，以在所述上层(316)和所述下层(303)之间
形成底切容积(330,332)，其中，每个底切容积沿着分裂条带形成，其中，蚀
刻剂被使用以为了下层(303)的蚀刻速率高于上层(316)的蚀刻速率。
2.根据权利要求1所述的用于生产适合于支撑细长超导元件的基板的方法，
其中，所述底切容积位于所述下层的剩余部分之下。
3.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产适合于支撑细长超导元件的
基板的方法，其中，所述在所述上层(316)中形成多个分裂条带，由此形成所
述下层(303)的多个暴露区域(323)，其中每个暴露区域沿着分裂条带形成的
步骤包括变形处理。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产适合于支撑细长超导元件的
基板(600)的方法，其中，所述提供分层固体元件的步骤包括：
a.提供初级固体元件(202)，初级固体元件具有基本上均匀的初级上层
(314)，
b.通过下面中的任一个来形成分层固体元件的上层(316)：
i.硬化初级上层(314)的上部，例如在气体硬化处理中硬化，
ii.掺杂初级上层(314)的上部，
iii.在初级上层的上部之内制备氧化物层或者氮化物层。
5.根据权利要求3所述的用于生产适合于支撑细长超导元件的基板(600)
的方法，其中，所述在变形处理中在所述上层(316)中形成多个分裂条带的步

\t骤包括：将上层的一部分按压到下层(303)中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产适合于支撑细长超导元件的
基板(600)的方法，其中，所述分层固体元件的上层(316)的厚度(362)处
于1nm至100微米内。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产适合于支撑细长超导元件的
基板(600)的方法，其中，位于多个分裂条带之内的相邻分裂条带之间的距离
(752)处于1微米至1毫米内。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产适合于支撑细长超导元件的
基板(600)的方法，其中，在与所述下层(303)的上表面或者所述上层(326)
的上表面平行的平面和与多个分裂条带的底部相切的平面之间的距离(748)足
够大，以使得在基板上放置的超导材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德斯·克里斯蒂安·武尔夫，
申请(专利权)人：丹麦技术大学，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK