氧化物超导体及其制造方法技术

本发明专利技术的氧化物超导体具备基材和形成在上述基材上的氧化物超导层，上述氧化物超导层由以RE1Ba2Cu3Oy（式中，RE表示稀土类元素，满足6.5＜y＜7.1）的组成式表示的氧化物超导体构成，且分散有含Tb的异相。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。本申请基于2010年4月21日在日本申请的特愿2010 — 097808号主张优先权，并在此援用其内容。
技术介绍
RE 123 系氧化物超导体，由 RE1Ba2Cu3Oy (RE :Y、Gd 等稀土类元素，6. 5 < y < 7. I)的组成表示，具有比液氮温度(77K)还高的临界温度，期待应用于超导器件、变压器、限流器、马达或磁体等的超导设备。通常，使用RE123系氧化物超导体以具有良好的结晶取向性的方式成膜的超导体 在无磁场下显示高临界电流特性。然而，如果对超导状态的超导体外加磁场而通电流，则侵入超导体的量子化磁通上发生洛伦兹力。此时，如果因洛伦兹カ量子化磁通移动则在电流方向产生电压、产生电阻。由于电流值越增加或磁场越强，该洛伦兹カ越大，所以电阻也增大，临界电流特性下降。通常，作为其解决对策，已知通过向超导层内混入杂质或缺陷等的纳米级的异相，钉扎(Pinning)磁通,从而改善超导体在磁场中的临界电流特性。作为这样的方法，例如，已提出通过控制超导材料的RE与Ba的置換量、超导层成膜时的基板温度以及氧分压，从而控制超导层中生成的层叠缺陷的量，由此向超导层叠体中导入微小的钉扎点的方法(參照专利文献I)。或者，已提出向由RE123系的氧化物超导体构成的超导层中，在超导层的膜厚方向上间歇地并列导入BaZrO3,BaW04、BaNb2O6,BaSnO3,BaHfO3及BaTiO3等具有钙钛矿结构的Ba氧化物的柱状结晶的方法(參照专利文献2)等。在先技术文献专利文献I:日本特开2005 — 116408号公报专利文献2:日本特开2008 — 130291号公报
技术实现思路
然而，在如专利文献I中记载那样的通过导入层叠缺陷而改善磁场中的临界电流特性的尝试中，其方针将成为有意地避开用于形成能够具有高临界电流的超导薄膜的最佳条件。本来，在超导层的成膜时必须严格控制成膜条件。因此，如专利文献I中记载那样改变氧分压或基板温度等成膜条件而使超导层成膜的方法将成为脱离了最佳成膜条件成膜方法。因此，存在以下问题临界电流特性大幅变差、难以控制缺陷量、难以制作整个长度上具有均匀的临界电流特性的超导线材。另外，在如专利文献2中记载那样的、通过向超导层导入柱状结晶而改善磁场中的临界电流特性的尝试中，虽比上述控制层叠缺陷简便，但存在无磁场或极低磁场区域中临界电流特性下降这样的问题。另外，由于柱状结晶与c轴(超导层的膜厚方向；与超导线材的基材垂直的方向)平行地大幅过量生长，所以虽然在C轴方向外加磁场的情况下能够得到抑制量子化磁通的变化的较强效果，但在以与C轴成45°的方向等的其他角度外加磁场的情况下，抑制量子化磁通变化的效果弱，所以临界电流特性的下降在一定程度上増大。本专利技术是鉴于这样的现有情况而完成的，其目的在于提供ー种抑制磁场中的临界电流密度的下降，具有良好的临界电流特性的。为了解决上述课题，本专利技术的第I方式的氧化物超导体具备基材和形成在上述基材上的氧化物超导层。上述氧化物超导层由以RE1Ba2Cu3Oy (式中，RE表示稀土类元素，满足6. 5 < y < 7. I)的组成式表示的氧化物超导体构成。上述氧化物超导层中分散有含Tb的异相。本专利技术的第I方式的氧化物超导体中，上述异相优选为含有Ba和Tb的氧化物。本专利技术的第I方式的氧化物超导体中，上述异相优选具有因4价的上述Tb引起的柱状结晶和因3价的上述Tb引起的点缺陷。本专利技术的第I方式的氧化物超导体中，优选在上述氧化物超导层中，相对于上述 RE1Ba2Cu3Oy (式中，RE表示稀土类元素，满足6. 5 く y < 7. I)，以O. I质量％ 4质量％的范围含有上述Tb。本专利技术的第I方式的氧化物超导体中，优选在上述基材和上述氧化物超导层之间依次夹设有中间层和盖层，在上述氧化物超导层上形成有稳定化层。为了解决上述课题，本专利技术的第2方式的氧化物超导体的制造方法，使用含有RE1Ba2Cu3Oy (式中，RE表示稀土类元素,满足6. 5 < y < 7. I)的组成式表示的氧化物超导体的构成元素和Tb的靶，利用物理气相沉积法在基材上形成分散有含Tb的异相的氧化物超导层。本专利技术的第2方式的氧化物超导体的制造方法中，优选作为上述靶，使用对含有上述RE1Ba2Cu3Oy (式中，RE表示稀土类元素，满足6. 5 < y < 7. I)的粉末以O. lmol% 5mol%的范围混入Tb4O7的粉末并烧结而成的靶。在本专利技术的第I方式的氧化物超导体中，将价数可取3价和4价的Tb导入RE123系的氧化物超导层中。由此，使含Tb的异相，更详细而言，使因4价的Tb引起的柱状结晶和因3价的Tb引起的点缺陷混合存在于氧化物超导层中。由此，在c轴方向外加磁场的情况下，通过柱状结晶能够得到抑制量子化磁通变化的钉扎效果。另ー方面，在c轴方向以外的方向外加磁场的情况下，通过点缺陷能够抑制量子化磁通的变化。即，点缺陷对磁场的各向异性少，能够均向性地抑制量子化磁通的变化。另外，由于Tb可取3价和4价，所以因4价的Tb引起的柱状结晶，与以往的单纯的钙钛矿结构的柱状结晶的人工钉扎相比，成为c轴方向的生长被抑制的趋势。其結果，4价的Tb的柱状结晶中，c轴方向的结晶以良好程度的长度生长，而且，因3价的Tb引起的点缺陷的均向性的钉扎效果发挥协同作用，从而在外加磁场的所有角度的区域上都能够改善临界电流特性。本专利技术的第2方式的氧化物超导体的制造方法中，通过使用以所希望的比例混入了 RE1Ba2Cu3Oy的组成式表示的氧化物超导体的构成元素和Tb的原料，从而能够简便地制造临界电流特性良好的氧化物超导体。另外，在脉冲激光沉积法(PLD法)等物理气相沉积法中，通过使用含有RE1Ba2Cu3Oy的组成式表示的氧化物超导体的构成元素和Tb的靶，从而能够使用现有的成膜装置以简便的エ序制造氧化物超导体。附图说明图I是表示本专利技术的氧化物超导体的一个例子的示意立体图。图2是表示本专利技术的氧化物超导体的制造方法中使用的成膜装置的一个例子的示意立体图。图3是表示临界电流的磁场外加角度依赖性的图表。具体实施例方式对本专利技术的的一个实施方式进行说明。本专利技术的氧化物超导体具备基材和形成在基材上的氧化物超导层。上述氧化物超导层由以RE1Ba2Cu3Oy (RE123 ;式中，RE表示稀土类元素，满足6. 5 < y < 7. I)的组成式表 示的氧化物超导体构成。另外，在该氧化物超导层中分散有含Tb的异相。图I是表示本专利技术的氧化物超导体的一个例子的示意立体图。图I所示的氧化物超导体10中，在基材11上，依次层叠有床层12、中间层13、盖层14、氧化物超导层15。在氧化物超导层15上层叠有稳定化层16。氧化物超导体10中也可以省略床层12。作为可适用于本实施方式的氧化物超导体10的基材11，只要是通常的可作为超导线材或超导导体的基材使用的具有高強度的基材即可。作为基材11的形状，为了形成长尺寸的电缆优选为带状。作为基材11的材质，优选为耐热性的金属。作为该金属，例如可举出银、钼、不锈钢、铜、HASTELLOY (Haynes International, Inc.注册■商标)等镍本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.21 JP 2010-0978081.一种氧化物超导体，其特征在于，具备基材和形成在所述基材上的氧化物超导层， 所述氧化物超导层由以RE1Ba2Cu3Oy的组成式表示的氧化物超导体构成，且分散有含Tb的异相， 式中，RE表示稀土类元素,满足6. 5 < y < 7. I。2.根据权利要求I所述的氧化物超导体，其特征在于，所述异相是含有Ba和Tb的氧化物。3.根据权利要求I或2所述的氧化物超导体，其特征在于，所述异相具有由4价的所述Tb引起的柱状结晶和由3价的所述Tb引起的点缺陷。4.根据权利要求I 3中任一项所述的氧化物超导体，其特征在于，在所述氧化物超导层中，相对于所述RE1Ba2Cu3Oy,以O. I质量％ 4质量％的范围含有所述Tb， 式中，RE表示稀...

【专利技术属性】
技术研发人员：五十岚光则，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：
国别省市：