氧化物超导体、超导线材以及它们的制造方法技术

本发明专利技术提供氧化物超导体，其具有由REaBabCu3O7‑x表示的组成，RE表示稀土元素的1种或2种以上的组合，并且满足1.05≤a≤1.35和1.80≤b≤2.05，x表示氧缺位量，在超导相中包含具有30nm以下的外径的非超导相。

Oxide superconductor, superconducting wire and method of manufacturing the same

The present invention provides oxide superconductor, its composition is represented by the REaBabCu3O7 x, RE represents 1 or more than 2 kinds of combination of rare earth elements, and satisfies 1.05 = a = 1.35 and B = 1.80 ~ 2.05, X said the amount of oxygen vacancy, non superconducting phase with 30nm below diameter contained in the superconducting phase.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及氧化物超导体、超导线材以及它们的制造方法。本申请基于2014年11月5日在日本申请的日本特愿2014-225285号主张优先权，在此援引其内容。
技术介绍
RE123系的氧化物超导体由RE1Ba2Cu3O7-x(RE：Y、Gd等稀土元素)的组成表示，具有比液氮温度(77K)高的临界温度(例如参照专利文献1)。对于氧化物超导导体，各地都在进行将其应用于超导磁铁、变压器、限流器、马达等各种超导设备的研究。通常使用RE123系的氧化物超导体以具有良好的晶体取向性的方式成膜的超导体在自磁场下显示高临界电流特性。然而，当洛伦兹力作用在进入超导体的量子化磁通量而量子化磁通量移动时，在电流的方向产生电压，并产生电阻。洛伦兹力随着电流值增加，且磁场增强而变大，因此如果外部磁场变强，则超导体的临界电流(Ic)特性降低。为了提高在磁场中的Ic特性，一直积极尝试在超导层中导入人工钉扎(例如参照专利文献2)。有很多液氮温度的报告例，但在低温且高磁场的区域有利的事例的报告还很少。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开昭63-230565号公报专利文献2:日本特开2008-130291号公报
技术实现思路
通过导入人工钉扎，磁场中的Ic特性提高，但很难将与超导层的构成成分不同的物质均匀地导入超导层内，在制造长条的超导线材的情况下在长边方向特性容易变得不均匀。该问题是在整个长条方向均匀且在磁场中特性高的超导线材在商业上不普及的一个原因。本专利技术是鉴于上述情况进行的，提供一种能够不将与构成超导层的成分不同的物质导入超导层内的情况下，提高磁场中的Ic特性、尤其是在低温且高磁场的区域的特性的氧化物超导体、超导线材以及它们的制造方法。本专利技术的第1方式是氧化物超导体，其具有由REaBabCu3O7-x表示的组成，RE表示稀土元素中的1种或2种以上的组合，并满足1.05≤a≤1.35和1.80≤b≤2.05，x表示氧缺位量，在超导相中包含具有30nm以下的外径的非超导相。本专利技术的第2方式是在上述第1方式的氧化物超导体中，上述RE为Y、Gd、Eu、Sm中的1种或2种以上的组合。本专利技术的第3方式是超导线材，其依次层叠有基材、中间层、包含上述第1或第2方式的氧化物超导体的超导层、以及稳定化层。本专利技术的第4方式是在上述第3方式的超导线材中，上述非超导相分散在与层叠方向正交的面上。本专利技术的第5方式是上述第3或第4方式的超导线材的制造方法，利用脉冲激光沉积法将上述氧化物超导体在上述基材的成膜面上成膜。本专利技术的第6方式是上述第5方式的超导线线材的制造方法，在上述成膜时对上述成膜面直接加热。根据上述本专利技术的方式，提供能够在不将与构成超导层的成分不同的物质导入超导层内的情况下，提高磁场中的Ic特性、尤其是在低温且高磁场的区域的特性的氧化物超导体、超导线材以及它们的制造方法。由于不导入异相物质，所以能够容易制作在整个长条方向均匀且磁场中特性高的超导线材。附图说明图1是表示本专利技术的RE123系超导线材的一个实施方式的部分截面立体图。图2是表示氧化物超导体的一个例子的AFM图像。图3是表示氧化物超导体的一个例子的STEM图像。图4是表示氧化物超导体中的粒子的组成分析结果的EDS图像。具体实施方式以下，基于优选的实施方式说明本专利技术。本实施方式的超导线材的结构没有特别限定，但如图1所示，作为一个例子可举出包含带状的基材2、中间层5、超导层6、以及稳定化层8等的超导线材1。基材2、中间层5以及超导层6构成层叠体7。基材2是带状的金属基材，在厚度方向的两侧分别具有主表面。作为构成基材的金属的具体例，可举出以Hastelloy(注册商标)为代表的镍合金、不锈钢、在镍合金中导入了集合组织的取向Ni-W合金等。基材的厚度根据目的适当地调整即可，例如为10～500μm的范围。中间层5从基材朝向超导层依次具有扩散阻挡层、取向层、以及盖层。优选由作为控制超导层6的晶体取向性、阻挡基材2中的金属元素向超导层6侧扩散并缓和两者的物理特性(热膨胀率、晶格常数等)之差的缓冲层发挥功能的金属氧化物构成。作为中间层5的一个例子，可以形成扩散阻挡层5A、取向层5B和盖层5C的层叠结构，但扩散阻挡层5A可以为单层结构，也可以为与床层的层叠结构，取向层5B和盖层5C为单层结构、层叠结构均可。扩散阻挡层5A例如由Si3N4、Al2O3、GZO(Gd2Zr2O7)等构成。扩散阻挡层的厚度例如为10～400nm。取向层5B为了控制在其上的盖层5C的晶体取向性而由双轴取向的物质形成。作为取向层5B的材质，例如可以例示Gd2Zr2O7、MgO、ZrO2-Y2O3(YSZ)、SrTiO3、CeO2、Y2O3、Al2O3、Gd2O3、Zr2O3、Ho2O3、Nd2O3等金属氧化物。该取向层优选用IBAD(离子束辅助沉积，Ion-Beam-AssistedDeposition)法形成。盖层5C在上述取向层5B的表面成膜，具有晶粒能够在面内方向自取向的材料。作为盖层5C的材质，例如可举出CeO2、Y2O3、Al2O3、Gd2O3、ZrO2、YSZ、Ho2O3、Nd2O3、LaMnO3等。盖层5C的厚度可举出50～5000nm的范围。应予说明，在中间层5的层叠结构中，可以在扩散阻挡层5A上形成用于减少界面反应性且得到形成于扩散阻挡层5A上的膜的取向性的层即床层。作为床层的材质，例如可举出Y2O3、Er2O3、CeO2、Dy2O3、Er2O3、Eu2O3、Ho2O3、La2O3等。床层的厚度例如为10～100nm。超导层6包含含有稀土元素的氧化物超导体。本实施方式的超导层6包含氧化物超导体，所述氧化物超导体具有由REaBabCu3O7-x(RE表示稀土元素中的1种或2种以上的组合，且满足1.05≤a≤1.35和1.80≤b≤2.05，x表示氧缺位量。)表示的组成。此外，本实施方式的氧化物超导体在超导相中包含粒子的外径为30nm以下的非超导相。上述组成是超导相和非超导相的平均组成。平均组成可以以溶解氧化物超导体(超导层)而得到的溶液为对象，利用ICP(高电感耦合等离子体)发光分析等进行定量。粒子的外径可以利用AFM(原子力显微镜)、TEM(透射式电子显微镜)或STEM(扫描透射式电子显微镜)等的观察进行测定。另外，粒子的组成分析可以使用EDS(能量色散X射线光谱仪)等。图2中示出了用AFM观察本实施方式的氧化物超导体(RE＝Gd)的一部分而得的照片(2μm×2μm)的一个例子。照片的明暗与0.00～54.93nm的标尺(bar)对应地表示试样的表面轮廓(高度方向的凹凸)。根据图2的照片，以外径为0.5～1μm左右的粒子的形式观察到GdBCO的晶粒。此外，观察到在这些GdBCO的晶粒的表面上分散地导入了含有RE成分且粒子的外径为30nm以下的微粒。图3中示出了用STEM观察上述氧化物超导体(RE＝Gd)的一部分而得到的照片的一个例子。图3中，图的纵向与试样的高度方向(成膜方向或层叠方向)对应，表示层间轮廓。即，图2表示试样的表面，与此相对，图3中表示试样的截面。根据图3，观察到粒子的外径为30nm以下的多个微粒沿着与成膜方向几乎正交的多个方向(多层)排列。即可知在与成膜方向几乎正交或与基材面几乎平行的多个面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化物超导体，具有由REaBabCu3O7‑x表示的组成，RE表示稀土元素中的1种或2种以上的组合，且满足1.05≤a≤1.35和1.80≤b≤2.05，x表示氧缺位量，在超导相中包含具有30nm以下的外径的非超导相。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.05 JP 2014-2252851.一种氧化物超导体，具有由REaBabCu3O7-x表示的组成，RE表示稀土元素中的1种或2种以上的组合，且满足1.05≤a≤1.35和1.80≤b≤2.05，x表示氧缺位量，在超导相中包含具有30nm以下的外径的非超导相。2.根据权利要求1所述的氧化物超导体，其中，所述RE为Y、Gd、Eu、Sm中的1种或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：足立泰，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：日本;JP