超导薄膜材料以及超导薄膜材料的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种超导薄膜材料，其中通过防止元素扩散获得良好超导性。本发明专利技术还公开了超导薄膜材料的制造方法。本发明专利技术具体公开了一种超导薄膜材料（１０），该超导薄膜材料包括基底（１１），由一层或多层构成并且形成在基底（１１）上的中间层（１２），以及形成在中间层（１２）上的超导层（１３）。中间层（１２）具有不小于０．４μｍ的厚度。中间层（１２）优选由具有选自氯化钠结构、荧石结构、钙钛矿结构和烧绿石结构的至少一种晶体结构的氧化物制成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及超导薄膜材料和超导薄膜材料的制造方法，以及例如 涉及超导性优良的超导薄膜材料和该超导薄膜材料的制造方法。
技术介绍
通常，如图5所示，超导薄膜材料由层压于基底101上的中间层 102和进一步沉积在中间层102上的超导层103形成。为了使这些超导 薄膜材料IOO获得良好的超导性，例如日本专利待审公开11-53967 (专 利文献1)公开了具有取向的多晶中间层的各向异性多晶基材。注意图 5是显示了常规超导薄膜材料的剖视图。上面提及的专利文献1公开了一种方法，其中中间层形成在基底 上，所述基底在其表面上具有晶体取向，接着进一步在上面形成超导 层，以提高超导层的取向。专利文献l:日本专利待审公开11-5396
技术实现思路
本专利技术要解决的问题然而，就在上面提及的专利文献1中公开的各向异性多晶基材而 言，因为超导层是通过热反应沉积的，所以可能发生元素扩散反应， 即超导层的构成元素可能扩散出来到达基底侧，而基底的构成元素可 能扩散出来到达超导层侧。当基底的构成元素超过中间层到达超导层 时，它们倾向于与组成超导层的超导元素反应，导致较低超导性的问 题。因而做出本专利技术以解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种通过 防止元素扩散反应实现优良超导性的超导薄膜材料，以及这种超导薄 膜材料的制造方法。解决问题的手段本专利技术人发现中间层的厚度解释了在超导薄膜材料中元素扩散反 应发展的问题。如果中间层具有不足的厚度，则基底的构成元素会超 过中间层到达超导层而引起它们之间元素扩散反应的问题。本专利技术人 全身心地进行设计以防止这种元素扩散反应，随后发现了防止该元素 扩散反应所需要的中间层的膜厚。根据本专利技术的超导薄膜材料装备有基底、中间层和超导层。 一层或至少两层构成形成在基底上的中间层，其具有不小于0.4Mm的厚度。 所述超导层形成在中间层上。根据本专利技术的超导薄膜材料，通过提供厚度不小于0.4Mm的中间 层，能够防止基底和超导层之间的元素扩散。这样，能够防止形成的 超导层的超导性的退化，使得可能提供具有良好超导性的超导薄膜材 料。在上述超导薄膜材料中用于形成中间层的材料优选为具有晶体结 构的氧化物，所述晶体结构为石岩型、荧石型、钙钛矿型和烧绿石型 的至少一种。因为这些用于中间层的材料具有与超导层非常低的反应性，所以 即使该中间层接触超导层，它们也倾向于与超导层发展较少的元素扩 散反应。优选地，在上述超导薄膜材料中用于形成基底的材料是各向异性 金属，而用于形成中间层的材料包括氧化钇稳定的氧化锆、氧化铈、氧化镁和钛酸锶的至少 一 种。这样，当具有优异性能的各向异性金属用于基底时，能够抑制在 基底和超导层之间的元素扩散反应。根据本专利技术的超导薄膜材料的制造方法涉及制造上述超导薄膜的 方法，其包括以下步骤制备基底，在基底上形成由一层或至少两层 构成的中间层，以及形成超导层。在形成超导层的步骤中，所述超导 层通过气相和液相沉积法的至少一种形成在中间层上。根据本专利技术超导薄膜材料的制造方法，在形成超导层的步骤中能 够形成表面晶体取向和平坦方面都优异的超导层。因此，能够制造具 有良好超导性的超导薄膜材料，所述良好超导性表现出大的临界电流 值和大的临界电流密度。本专利技术的效果根据本专利技术的超导薄膜材料，提供厚度不小于0.4pm的中间层实现了优良的超导性，所述厚度足以防止元素扩散反应。 附图说明图1是显示根据本专利技术实施方式的超导薄膜材料的剖视图。图2是显示根据本专利技术实施方式的超导薄膜材料的另一实施例的剖视图。图3是用于描述根据本专利技术实施方式的超导薄膜材料的制造方法 的流程图。图4显示了根据本专利技术实施例的超导薄膜材料的临界电流值。 图5是显示常规的超导薄膜材料的剖视图。附图标记列表10 超导薄膜材料511 基底12 中间层12a 第一层12b 第二层 12c第三层13 超导层具体实施例方式以下将参考附图描述本专利技术的实施方式。相同或相应的元件具有 相同的分配的附图标记。它们的标志和功能也是一样的。因此，将不 重复其详细的描述。图1是显示根据本专利技术实施方式的超导薄膜材料的剖视图。参考 图l，现在描述根据本专利技术实施方式的超导薄膜材料。如图1所示，根据本实施方式的超导薄膜材料IO具有基底11，由 一层或至少两层构成并且形成在基底11上的中间层12，以及形成在中 间层12上的超导层13。中间层12具有不小于0.4/mi的厚度。更详细地，形成基底11的材料优选为金属。更优选基底11是各 向异性金属基底。注意各向异性金属基底是指其中晶体取向相对于在 基底表面的面内的双轴方向是统一的基底。例如，由下面两种以上金 属组成的合金可以适合用作各向异性金属基底Ni (镍)、Cr (铬)、 Mn (锰)、Co (钴)、Fe (铁)、Pd (钯)、Cu (铜)、Ag (银) 和Au (金)。这些金属也能够与其他金属或合金层压。例如还能使用 诸如高强度材料SUS的合金。注意基底11的材料不具体限制于以上， 例如也可以使用除了金属以外的材料。基底11可以是50 200/mi厚以及具有长的带状形状。6中间层12的厚度x不小于0.4/mi。厚度x优选不小于0.8/xm，更 优选不小于l.lpm。如果中间层102的厚度y如图5所示的常规的超导 薄膜材料100那么小，则可能会发生元素扩散反应，即基底101的构 成元素朝超导层103移动并且超导层103的构成元素朝基底101移动。 本专利技术人发现中间层12应该具有不小于0.4^mi的厚度以防止元素扩散 反应。也就是说，通过将中间层12的厚度x设定为不小于0.4/mi，能 够防止元素扩散反应并且结果能够获得良好的超导性。通过将厚度x 设定为不小于0.8/mi，能够进一步防止元素扩散反应，并且通过将厚度 x设定为不小于l.l/mi，能够还进一步防止元素扩散反应。用于形成中间层12的材料优选为具有晶体结构的氧化物，所述晶 体结构为石岩型、荧石型、钙钛矿型和烧绿石型中的至少一种。具有 这种晶体结构的氧化物的实例包括稀土元素氧化物，诸如氧化铈(Ce02)、氧化钬(Ho203)、氧化钇(Y203)和氧化镱(Yb203); 氧化钇稳定的氧化锆(YSZ);氧化镁(MgO);钛酸锶(SrTi03); BZO (BaZr03);氧化铝(A1203);以及Ln-M-0化合物(Ln是一种 或多种镧族元素，M是选自Sr、 Zr和Ga的一种或多种元素，并且O 是氧)。具体地，从晶体常数和晶体取向的观点，氧化钇稳定的氧化 锆(YSZ)、氧化铈(Ce02)、氧化镁(MgO)、钛酸锶(SrTi03)等 可适合用作形成中间层12的材料。这些材料具有与超导层非常低的反 应性，使得即使在具有这些材料的中间层12与超导层13相接触的界 面，它们也不会使超导层13的超导性退化。具体地，在金属用作形成 基底11的材料的情况下，当超导层13在高温形成时，在它的表面具 有晶体取向的基底11与超导层13的差异会减小，并且防止金属原子 从基底11流出而流向超导层13，所述基底11由在其表面具有晶体取 向的各向异性金属组成。注意形成中间层12的材料不限于上面提及的 材料。而且，中间层12优选具有良好的晶体取向。上面提及的材料是这 些具有良好晶体取向的材料的实例。如图2所示，中间层12可以由多层构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导薄膜材料（１０，２０），包括：　基底（１１）；　形成在所述基底上的中间层（１２），所述中间层（１２）由一层或至少两层构成；以及　形成在所述中间层（１２）上的超导层（１３），　所述中间层（１２）具有不小于０．４ μｍ的厚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-5-18 139262/20061. 一种超导薄膜材料(10，20)，包括基底(11)；形成在所述基底上的中间层(12)，所述中间层(12)由一层或至少两层构成；以及形成在所述中间层(12)上的超导层(13)，所述中间层(12)具有不小于0.4μm的厚度。2. 根据权利要求1所述的超导薄膜材料(10， 20)，其中， 用于形成所述中间层(12)的材料是具有晶体结构的氧化物，所述晶体结构为石岩型、荧石型、钙钛矿型和烧绿石型的至少一种。3. 根据权利要求l所述的超导...

【专利技术属性】
技术研发人员：母仓修司，大松一也，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]