(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二軸配向組織を備えた合金製品を形成する方法であって、
a.表面及び二軸配向組織を備えた多結晶金属基板を形成すべく金属プリフォームを圧延し、かつ焼鈍しする工程と、前記金属プリフォームが面心立方晶構造または体心立方晶構造を有し、前記金属はCu、Ni、Al、Feの中の１つを主成分とすることと、
b.ラミネートを形成すべく合金化剤を前記二軸配向組織を備えた基板の表面上に堆積させる工程と、
c.二軸配向組織を備えた合金製品を形成すべく、前記金属及び合金化剤の相互拡散を招来するために前記ラミネートを十分な温度まで十分な時間にわたって均質溶融を防止しながら加熱する工程と、
d.前記二軸配向組織を備えた合金製品上に超伝導体を堆積させる工程と
を含む方法。
【請求項２】
前記合金化剤はAg、Pd、Ptまたはこれらの合金を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
二軸配向組織を備えたラミネート製品を形成する方法であって、
a.表面及び二軸配向組織を備えた多結晶金属基板を形成すべく金属プリフォームを圧延する工程と、前記金属プリフォームが面心立方晶構造または体心立方晶構造を有し、前記金属はCu、Ni、Al、Feの中の１つを主成分とすることと、
b.二軸配向組織を備えたラミネートを形成すべく材料のエピタキシャル層を前記二軸配向組織を備えた基板の表面上に堆積させる工程と、
c.前記二軸配向組織を備えたラミネート製品上に超伝導体を堆積させる工程と
を含む方法。
【請求項４】
前記材料はAg、Pd、Ptまたはこれらの合金を含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
二軸配向組織を備えたラミネート製品を形成する方法であって、
a.表面及び二軸配向組織を備えた多結晶金属基板を形成すべく金属プリフォームを圧延する工程と、前記金属プリフォームが面心立方晶構造または体心立方晶構造を有し、前記金属はCu、Ni、Al、Feの中の１つを主成分とすることと、
b.ラミネートを形成すべく材料の層を前記二軸配向組織を備えた基板の表面上に堆積させる工程と、
c.二軸配向組織を備えたラミネートを形成すべく、前記材料内におけるエピタキシーの発生を招来するために前記ラミネートを十分な温度まで十分な時間にわたって加熱する工程と、
d.前記二軸配向組織を備えたラミネート製品上に超伝導体を堆積させる工程と
を含む方法。
【請求項６】
前記材料はAg、Pd、Ptまたはこれらの合金を含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記工程ｂは少なくとも２つの異なる材料の層を前記二軸配向組織を備えた基板の表面上に堆積させる工程と、前記複数の材料は焼鈍し後に二軸配向組織を備えた合金となることを含む請求項５に記載の方法。
【請求項８】
二軸配向組織を備えた合金製品であって、圧延され、かつ焼鈍しされた二軸配向組織を備えた多結晶金属基板と、前記金属基板が表面を有することと、前記金属が面心立方晶構造また、体心立方晶構造を有することと、前記金属はCu、Ni、Al、Feの中の１つを主成分とすることと、前記基板の表面上に位置する二軸配向組織を備えた合金の層と、前記二軸配向組織を備えた層が前記基板とは異なる組成物からなることと、前記二軸配向組織を備えた層上に堆積された超伝導体とを含む合金製品。
【請求項９】
前記合金はAg、PdまたはPtを含む請求項８に記載の製品。
【請求項１０】
二軸配向組織を備えたラミネート製品であって、圧延され、かつ焼鈍しされた二軸配向組織を備えた多結晶金属基板と、前記金属が面心立方晶構造または体心立方晶構造を有することと、前記金属はCu、Ni、Al、Feの中の１つを主成分とすることと、前記基板の表面上に位置し、Ag、Pd、Ptまたはこれらの合金を含み且つ前記金属基板を構成する材料とは異なる材料からなるエピタキシャル層と、前記エピタキシャル層上に堆積された超伝導体とを含む製品。
【請求項１１】
前記金属がCuの場合、前記合金化剤はAgまたはNiであり、前記金属がNiの場合、前記合金化剤はCr、Mo、Al、Fe、PdまたはPtであり、前記金属がAlの場合、前記合金化剤はNiである請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記金属がCuの場合、前記材料はAgであり、前記金属がNiの場合、前記材料はAgまたはPdである請求項３に記載の方法。
【請求項１３】
前記金属がCuの場合、前記材料はAgであり、前記金属がNiの場合、前記材料はAgまたはPdである請求項５に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属がCuの場合、前記合金化剤はAgまたはNiであり、前記金属がNiの場合、前記合金化剤はCr、Mo、Al、Fe、PdまたはPtであり、前記金属がAlの場合、前記合金化剤はNiである請求項８に記載の合金製品。
【請求項１５】
前記金属がCuの場合、前記材料はAgであり、前記金属がNiの場合、前記材料はAgまたはPdである請求項10に記載のラミネート製品。
【請求項１６】
前記基板はNi基板であり、前記工程ｂは、Pd層を前記Ni基板上に堆積させる工程と、Ag層を前記Pd層上に堆積させる工程とを含み、前記Ni基板、Pd層及びAg層におけるＸ線ファイ・スキャンのピークは互いに一致する請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記基板はNi基板であり、前記工程ｂは、Pd層を前記Ni基板上に堆積させる工程と、Ag層を前記Pd層上に堆積させる工程とを含み、前記Ni基板、Pd層及びAg層におけるＸ線ファイ・スキャンのピークは互いに一致する請求項３に記載の方法。
【請求項１８】
前記基板はNi基板であり、前記工程ｂは、Pd層を前記Ni基板上に堆積させる工程と、Ag層を前記Pd層上に堆積させる工程とを含み、前記Ni基板、Pd層及びAg層におけるＸ線ファイ・スキャンのピークは互いに一致する請求項５に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板はNi基板であり、前記合金の層は、Pd層を前記Ni基板上に堆積させると共にAg層を前記Pd層上に堆積させることによって形成され、前記Ni基板、Pd層及びAg層におけるＸ線ファイ・スキャンのピークは互いに一致する請求項８に記載の合金製品。
【請求項２０】
前記基板はNi基板であり、前記エピタキシャル層は、Pd層を前記Ni基板上に堆積させると共にAg層を前記Pd層上に堆積させることによって形成され、前記Ni基板、Pd層及びAg層におけるＸ線ファイ・スキャンのピークは互いに一致する請求項10に記載のラミネート製品。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は２軸配向組織を備えた金属基板（Biaxially textured metallic substrates）と、同基板から形成された製品とに関し、より詳細には前記の金属基板と、２軸配向組織を形成すべく同金属基板を圧延し、さらにはエピタキシャル材を同基板上に堆積させることによって製造された製品とに関する。前記の製品としては、特に超伝導体が挙げられる。
発明の背景
実用的なバルク・アプリケーションに用いる導体の形態をなす高温超伝導セラミックの製造を目的とした最近の材料リサーチはパウダーインチューブ法に重点をおいている。パウダーインチューブ法はBi−（Pb）−Sr−Ca−Cu−Ｏ（BSCCO）系超伝導体の製造に効果的である。これは同BSCCO系超伝導体がマイカに類似する機械的変形特性を有することに起因する。高磁界内では、BSCCO系超伝導体の使用は30K未満のアプリケーションにほぼ限定されている。Re−Ba−Cu−Ｏ（以下、ReBCOと称し、Reは希土類元素を意味する）系超伝導体、Ti−（Pb,Bi）−Sr−（Ba）−Ca−Cu−Ｏ系超伝導体及びHg−（Pb）−Sr−（Ba）−Ca−Cu−Ｏ系超伝導体の場合、前記の複数の化合物のうちの幾つかは更に高い固有の限界を有し、かつ更に高い温度での使用が可能である。図１は各種の超伝導体の最適化された特性の比較を示す。
これらの超伝導体をSrTiO3及びLaAlO3等の単結晶基板上に形成された複数の単結晶及びほぼ単結晶からなるエピタキシャル薄膜として形成した際、同超伝導体は高い臨界電流密度（JC）を高い温度において有する。エピタキシャル薄膜のJCに匹敵するJCを有する長尺状導体を形成すべく、前記の超伝導体を従来のセラミック加工技術または材料加工技術を用いて加工することは困難である。これは“ウィーク・リンク（Weak−link）”の影響に主に起因する。
ReBCOの場合、二軸配向組織が高いトランスポート臨界電流密度（High transport critical current densities）の実現に必要なことは既に立証されている。二軸配向組織を備えた非超伝導性酸化物からなるバッファ層をイオンビーム・アシスト蒸着法（IBAD）を用いて基板上に堆積させ、次いで多結晶ReBCO薄膜をバッファ層上に堆積させた場合、同多結晶ReBCO薄膜が高いJCを示すことが報告されている。しかし、IBADは長い加工時間及び高いコストを要するプロセスであるうえに、多くのアプリケーションに適する長さの製品を製造するための規模拡大が困難である。
溶融加工によって形成された小さな角度をなす結晶粒界を主に含む多結晶ReBCOバルク材料も高いJCを有する。しかし、溶融加工は実用的な長さの製品を製造するためには長い時間を要する。
ペロブスカイト型構造（Perovskite−like structure）を有する薄膜材料は超伝導、強誘電体及び電気光学にとって重要である。同薄膜材料を使用する多くのアプリケーションは単結晶基板上、高い整列度を有する金属基板上、または金属コーティングを施した基板上に成長させた単結晶からなるｃ−軸配向ペロブスカイト型薄膜を必要とするか、または同薄膜によって大きく改善され得る。
例えば、Ｙ−Ba2−Cu3−Ox（YBCO）は超伝導性を有する電気リード線、伝送線、モーター巻線、マグネティック・ワインディング及び他の導電体アプリケーションの開発に重要な超伝導体材料である。超伝導体材料を遷移温度未満の温度まで冷却した際、同超伝導体材料は電気抵抗を有さないうえ、発熱することなく電流を伝搬する。超伝導ワイヤまたは超伝導テープを製造する１つの技術としては、YBCO薄膜を金属基板上に堆積させることが挙げられる。超伝導YBCOを多結晶金属上に堆積する。この場合、YBCOはｃ−軸配向されているが、平面内には整列されていない。大きな角度の結晶粒界は材料の電流伝搬能力に悪影響を及ぼす。従って、大電流を伝搬し、かつ超伝導性を維持すべく、YBCO薄膜は大きな角度をなす結晶粒界を含まない二軸配向組織を有し、好ましくはｃ−軸配向されていることが必要である。多結晶金属基板上に堆積したYBCO薄膜は前記の要件を一般的には満たさない。
本明細書中において、“プロセス”、“方法”及び“技術”は同様の意味で使用する。更なる情報は以下の文献中に開示されている。
1.ケイ．サトウ他、“高いJCを備えたシルバー・シースで被覆したBiをベースとした超伝導ワイヤ”、米国電気電子学会磁気学部会における研究論文集（IEE Transactions on Magnetics）、27（1991）1231。
2.ケイ．ヘイン他、“Bi2Sr2Ca1Cu2O8+x/Agワイヤにおける高いフィールド臨界電流密度”、アプライド・フィジックス・レターズ（Applied Physics Letters）、55（1991）2441。
3.アール．フルキガー他、“Bi（2223）/Agテープにおける高い臨界電流密度”、スーパーコンダクター・サイエンス＆テクノロジー（Superconductor Science＆Technology）５、（1992）S61。
4.ディー．ディモス他、“Y1Ba2Cu3O７−δ双結晶における結晶粒界臨界電流の配向依存性”、フィジカル・レビュー・レターズ（Physical Review Letters）、61（1988）219。
5.ディー．ディモス他、“Y1Ba2Cu3O7双結晶中の結晶粒界の超伝導伝搬特性”、フィジカル・レビュー  ビー（Physical Review B）、41（1990）4038。
6.ワイ．イイジマ他、“イオンビーム修飾したバッファ層を表面に備えたNiベースの多結晶合金上に形成された二軸配向YBa2Cu3O7-x薄膜の構造特性及び伝搬特性”、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Journal of Applied Physics）、74（1993）1905。
7.アール．ピー．リード他、“高い臨界電流を有するＹ−Ba−Cu−Ｏ薄膜を形成するための、多結晶金属合金上への二軸配向イットリア安定化ジルコニア・バッファ層のレーザー堆積”、アプライド・フィジックス・レターズ、61（1992）2231。
8.ディー．ディジカンプ他、“高いTCを有するバルク材からのＹ−Ba−Cu酸化物超伝導薄膜のパルスレーザー蒸発による形成”、アプライド・フィジックス・レターズ、51、619（1987）。
9.エス．マハジャン他、“直流スパッタリングによって形成された高い結晶性を有する超伝導ａ−軸YBa2Cu3O7-X薄膜の特性に対するターゲット及びテンプレート層の影響”、フィジカ  シー（Physica C）、213,445（1993）。
10.エイ．イナム他、“ａ−軸配向エピタキシャルYBa2Cu3O7-X−PrBa2Cu3O7-Xヘテロ構造”、アプライド・フィジックス・レターズ、57、2484（1990）。
11.アール．イー．ルソー他、“パルスレーザー堆積法を使用してPt及びステンレス鋼上に形成した金属バッファ層及びＹ−Ba−Cu−Ｏ薄膜”、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス、68、1354（1990）。
12.イー．ナルミ他、“適切なレーザー堆積法を使用して金属基板上に形成した超伝導YBa2Cu3O6.8薄膜”、アプライド・フィジックス・レターズ、56、2684（1990）。
13.アール．ピー．リード他、“高い臨界電流を有するＹ−Ba−Cu−Ｏ薄膜を形成するための、多結晶金属合金上への二軸配向イットリア安定化ジルコニア・バッファ層のレーザー堆積”、アプライド・フィジックス・レターズ、61、2231（1992）。
14.ジェイ．ディー．ブダイ他、“銀結晶及びバッファ層上に成長させたYBa2Cu3O7-X薄膜の平面エピタキシャル・アライメント”、アプライド・フィジックス・レターズ、62、1836（1993）。
15.ティー．ジェイ．ドイ．他、“新しいタイプの超伝導ワイヤ；｛100｝＜100＞配向組織を備えた銀テープ上における二軸配向Ti1（Ba0.8Sr0.2）2Ca2Cu3O9"、1994年11月８〜11日に福岡で開催された超伝導に関する第７回国際シンポジウムの議事録（Proceedings of 7th International Symposium on Superconductivity）。
16.ディー．フォーブス、編集長、“日立レポート、スプレー熱分解によって形成された１メートルのTi−1223テープ”、スーパーコンダクター・ウィーク（Superconductor Week）、ボリューム９、ナンバー８、1995年３月６日。
17.再結晶化、粒子成長及び配向組織（Recrystallization,Grain Growth and Textures）、1965年10月16〜17日に開催されたアメリカン・ソサエティ・オブ・メタルズ（American Society for Metals）のセミナーにおいて発表された文献、アメリカン・ソサエティ・フォー・メタルズ、メタルズ・パーク、オハイオ州。
発明の目的
本発明の目的は二軸配向組織を備えた合金及びラミネート構造体を製造する改善された新たな方法を提供することにある。
本発明の別の目的はエピタキシャル超伝導体を実用的な規模のプロセスを用いて二軸配向組織を備えた合金及びラミネート構造体上に形成する方法を提供することにある。
本発明の更に別の目的はｃ−軸配向された二軸配向組織を備えた超伝導YBCO薄膜、またはSrTiO3等の他のペロブスカイト型材料からなる薄膜を、単結晶Agと、二軸配向組織を備えたAgと、エピタキシャルAgバッファ層を表面上に形成し得る他の金属とのうちのいずれか１つの上に再現可能に形成することにある。
本発明の更に別の目的は金属デバイス／強誘電体デバイス／金属多層デバイス（metal/ferroelectric/metal multilayer devices）を実現すべく、ｃ−軸配向された二軸配向組織を備えたペロブスカイト型強誘電体薄膜をAg上に形成することにある。
本発明の他の目的は以下の説明から明らかである。
発明の概要
本発明の１つの態様において、本発明の目的は二軸配向組織を備えた合金製品を形成する方法であって、
a.表面及び二軸配向組織を備えた多結晶金属基板を形成すべく金属プリフォーム（Metal preform）を圧延し、かつ焼鈍しする工程と、金属プリフォームが面心立方晶構造または体心立方晶構造を有し、前記金属はCu、Ni、Al、Feの中の１つを主成分とすることと、
b.ラミネートを形成すべく合金化剤（Alloying agent）を二軸配向組織を備えた基板の表面上に堆積させる工程と、
c.二軸配向組織を備えた合金製品を形成すべく、前記の金属及び合金化剤の相互拡散を招来するためにラミネートを十分な温度まで十分な時間にわたって均質溶融（Homogeneous melting）を防止しながら加熱する工程と、
d.前記二軸配向組織を備えた合金製品上に超伝導体を堆積させる工程と
を含む方法によって達成される。
本発明の別の態様では、二軸配向組織を備えたラミネート製品を形成する方法であって、
a.表面及び二軸配向組織を備えた多結晶金属基板を形成すべく金属プリフォームを圧延する工程と、金属プリフォームが面心立方晶構造または体心立方晶構造を有し、前記金属はCu、Ni、Al、Feの中の１つを主成分とすることと、
b.二軸配向組織を備えたラミネートを形成すべく材料のエピタキシャル層を二軸配向組織を備えた基板の表面上に堆積させる工程と、
c.前記二軸配向組織を備えたラミネート製品上に超伝導体を堆積させる工程と
を含む方法を提供する。
本発明の更に別の態様では、二軸配向組織を備えたラミネート製品を形成する方法であって、
a.表面及び二軸配向組織を備えた多結晶金属基板を形成すべく金属プリフォームを圧延する工程と、金属プリフォームが面心立方晶構造または体心立方晶構造を有し、前記金属はCu、Ni、Al、Feの中の１つを主成分とすることと、
b.ラミネートを形成すべく材料の層を二軸配向組織を備えた基板の表面上に堆積させる工程と、
c.二軸配向組織を備えたラミネートを形成すべく、前記の材料内におけるエピタキシーの発生を招来するためにラミネートを十分な温度まで十分な時間にわたって加熱する工程と、
d.前記二軸配向組織を備えたラミネート製品上に超伝導体を堆積させる工程と
を含む方法を提供する。
本発明の更に別の態様では、二軸配向組織を備えた合金製品であって、圧延され、かつ焼鈍しされた二軸配向組織を備えた多結晶金属基板と、同金属基板が表面を有することと、前記の金属が面心立方晶構造または体心立方晶構造を有することと、前記金属はCu、Ni、Al、Feの中の１つを主成分とすることと、金属基板の表面上に位置する二軸配向組織を備えた合金の層と、前記二軸配向組織を備えた層が基板とは異なる組成物からなることと、前記二軸配向組織を備えた層上に堆積された超伝導体とを含む合金製品を提供する。
本発明の更に別の態様では、二軸配向組織を備えたラミネート製品であって、圧延され、かつ焼鈍しされた二軸配向組織を備えた多結晶金属基板と、前記金属が面心立方晶構造または体心立方晶構造を有することと、前記金属はCu、Ni、Al、Feの中の１つを主成分とすることと、基板の表面上に位置し、Ag、Pd、Ptまたはこれらの合金を含み且つ前記金属基板を構成する材料とは異なる材料からなるエピタキシャル層と、前記エピタキシャル層上に堆積された超伝導体とを含む製品を提供する。
【図面の簡単な説明】
図１は各種の高温超電導体の最適化された磁気不可逆特性線（Optimized magnetic irreversibility lines）を示すグラフである。
図２は堆積された複数のエピタキシャル層を有する二軸配向組織を備えた基板の斜視図である。
図３は圧延され、かつ焼鈍しされたテープのAg（111）Ｘ線極点図である。
図４はAg（111）極点図における（412）〈548〉配向組織の期待強度を示す図である。
図５は圧延され、かつ焼鈍しされたCuシートの配向組織を示すCu（111）Ｘ線極点図である。
図６は圧延され、かつ焼鈍しされたCuシートであって、Agのアズ・デポジッテッド層（as−deposited layer）を有するCuシートの配向組織を示すAg（111）Ｘ線極点図である。
図７は圧延され、かつ焼鈍しされたCuシートであって、焼鈍し後のAg層を備えたCuシートの配向組織を示すAg（111）Ｘ線極点図である。
図８はAg/Pb/圧延Ni（Ag/Pb/Rolled Ni）のサンプルにおけるNi基板の平面アライメントを示すNi（202）を透過したＸ線Φスキャンを示すグラフである。
図９はAg/Pb/圧延NiのサンプルにおけるPd層の平面アライメントを示すPd（202）を透過したＸ線Φスキャンを示すグラフである。
図10はAg/Pb/圧延NiのサンプルにおけるAg層の平面アライメントを示すAg（202）を透過したＸ線Φスキャンを示すグラフである。
図11はYBCO/CeO2/Ag/Pd/NiのサンプルにおけるYBCO超伝導体の平面アライメントを示すYBCO（226）リフレクションを介したＸ線Φスキャンを示すグラフである。
本発明の他の目的、効果及び可能性を含む本発明の内容は以下の発明の詳細な説明及び請求の範囲を前記の図面に関連して参照することにより更に深く理解できる。
発明の詳細な説明
二軸配向組織を備えた基板またはシース材を産業規模で展開し得る圧延技術で形成する。次いで、化学的融和性（Chemically compatible）を備えた配向組織を有するバッファ層及び／または合金を形成すべく、基板を各種の技術を用いて被覆／反応させ得る。複数の技術のうちの任意の１つを用いることにより、別の材料からなるエピタキシャル層を配向組織を備えた基板（またはバリヤ層）上に成長させる。次いで、基板（またはバリヤ層）の配向組織と同じ配向組織をエピタキシャル層内に形成する。この結果、高い臨界電流密度を有し、かつ二軸配向組織を備えた超伝導体の堆積が可能である。
一般的に、Agは銅酸化物超伝導体に対する化学的融和性を有する。圧延及び焼鈍しによるシャープな二軸配向組織を備えたAgストリップの形成が困難なことは確認されている。従って、本明細書に開示する方法に基づいて形成された製品は超伝導に特に重要であり、かつ目覚ましい成果を示す。
この種の製品は機械的特性等の他の物理的特性の観点からも重要である。これらの製品及び方法は超伝導以外のアプリケーションを有する。例えば、同製品及び方法は機械的アプリケーション、磁気アプリケーション及び強誘電体アプリケーションのための強力、かつ強靱な材料の製造に使用できる。低いエネルギーを有する結晶粒界、即ち小さい角度及び小さいシグマを有するコインシデント・サイト格子（Low angle and low−sigma coincident site lattice（CSL））は、効果的な機械的強靭性を含む優れた物理的特性を有する。これらの二軸配向組織を備えた基板では、多くの結晶粒界が小さな誤配向角度（Misorientation angle）を有する。従って、更に強力な基板を本明細書中に開示する。期待される結晶粒界誤配向分布（Expected grain boundary misorientation distribution）は巨視的配向組織の測定に基づいて予測できる。類似する効果が磁気特性及び強誘電体特性等の他の物理的特性について期待される。
図２において、二軸配向組織を備えた基板１は同基板１上に堆積されたエピタキシャル・バッファ層２を有する。更に、超伝導体、強誘電体デバイス、電磁気デバイスまたは電気光学デバイスである第２のエピタキシャル層３がエピタキシャル・バッファ層２上に堆積されている。幾つかのケースにおいて、バッファ層２は不必要である。更に、他のケースでは、複数のバッファ層を形成することが好ましいか、または複数のバッファ層を形成することが必要である。
圧延プロセス
圧延プロセス中、塑性流動は多結晶材料を構成する各粒子の格子の再配向を招来し、さらには配向組織、即ち粒子内における格子の好ましい配向を形成する。再配向の進行は遅く、配向の変化は塑性流動の継続に合わせて進行する。配向の変化は配向組織が任意の無期限の継続的流動に対して安定した状態に達するまで続行される。安定した変形配向組織（Stable deformation texture）の特性と、変形配向組織が安定した状態に達成する過程とは、材料と、変形プロセス中におけるフローの特性（即ち、プロセス中における連続した複数の時間における試験片内の全てのポイントでの３つの基本的な歪みの大きさ）とに基づく。配向組織の形成は温度の影響を大きく受け、特に、変形温度が再結晶化の発生にとって十分高い温度である場合に温度の影響を大きく受ける。温度の他の影響は積層欠陥エネルギーの変化及び変形メカニズムの変化を含む。一般的に、圧延された試料片の表面付近の塑性歪みは試料片内部の塑性歪みとは異なり得る。そして、同試料片の表面付近の塑性歪みは深度の変化にともなって変化する配向組織を試料片の表面下に形成し得る。従って、適度に一定な配向組織を加工物の厚さ全体にわたって形成することを保証する特定の圧延プロシージャを以下に開示する。
順方向圧延（Forward rolling）はシートの厚さ全体にわたって均一な配向組織を形成し得る。その一方、リバース圧延（圧延方向は各パスの後で反転される）は更に効果的な結果を殆どの材料において示す。以下の殆どの説明において、リバース圧延が順方向圧延より好ましい。更に、圧延速度と、１パスあたりの縮小（Reduction per pass）とは重要なパラメータである。圧延速度は配向組織形成に重要である。しかし、同圧延速度の影響は配向組織形成を支配しない。一般的に、高い圧延速度が経済的観点から望ましい。圧延中における１パス当たりの縮小は配向組織形成に重要である。一般的に、１パスあたりの縮小は30％未満であることが望ましい。しかし、幾つかのケースでは、１パスあたりにおける更に大きな縮小を必要とし得る。圧延中に使用する潤滑剤も重要な変数である。所望の配向組織に基づいて、潤滑剤を全く使用しないか、または軽油、重鉱油若しくは灯油等の潤滑剤を均一な配向組織の形成を保証すべく使用する。出発材料の粒子サイズ、予熱温度及び変形経緯は配向組織の形成を決定するうえで重要な役割を果たす。一般的に、圧延前の出発材料は細かい粒子サイズを有することが望ましく、さらに初期熱処理及び変形は出発材料中における無秩序配向組織の形成を実現すべくデザインされている。圧延と、同圧延によって形成される配向組織に関する一般的な情報は前記の文献17に開示されている。
焼鈍しプロセス
焼鈍し配向組織（Annealing texture）の形成は複数の基本メカニズムを含む。焼鈍し配向組織は再結晶化をともなわない回復（Recovery）（この場合、焼鈍し前に存在した配向組織を複写することが期待される）と、一次再結晶化と、再結晶化後の粒子成長とのうちのいずれか１つによって形成できる。粒子サイズ分布はプロセス全体を通じて正常に維持されるか、または僅かな数量の粒子が迅速な成長を示す。僅かな数量の粒子が迅速な成長を示す場合、残りの粒子は大きな粒子に吸収されるまで殆ど変化しない。一般的に、“二次再結晶化”または“不連続（Discontinuous）”と称される後者の粒子成長は異常と見なされる。
所望の配向組織の形成
結晶粒界を介した臨界電流密度は５〜10度より大きい誤配向角度において大きく減少し得る。従って、５〜10度より大きい誤配向角度を有する結晶粒界の総数を最小限に抑制した超伝導体堆積物を形成することが望ましい。金属または酸化物のバッファ層または基板上に形成されたエピタキシャルを超伝導体堆積物として有する導体の場合、５〜10度を越す誤配向角度を備えた結晶粒界の総数を最小限に抑制することが望ましい。これは基板の配向組織がシャープであることにより、粒子配向が５〜10度を越えない角度で変化する場合に実現される。効果的な超伝導体層は粒子配向に更に大きな拡がりを有する基板を使用することにより形成できる。基板の配向組織が優れている場合、超伝導体堆積物の優れた特性が期待できる。
立方体配向組織（Cube texture）では、立方体面（Cube plane）はシート面（Plane of the sheet）に対して平行をなし、立方体エッジ（Cube edge）は圧延方向に平行をなす、即ち（100）［001］をなす。この配向組織は副粒子（Subgrains）を有する単結晶に類似している。しかし、同配向組織は主配向（Principal orientation）に対してツイン・リレーション（Twin relation）をなす少量の材料を含み得る。完成された立方体配向組織はハーフ・マキシマムに２度の全幅を備えたＸ線回折ピーク幅を有する二軸アライメント（Biaxial alignment with x−ray diffraction peak width of 2゜ full width at half maximum）を有する。
真鍮配向組織（Brass texture）は（100）〈112〉である。真鍮配向組織は立方体配向組織ほどにシャープに形成できない。
配向組織を有するAg製品の圧延による形成
Ag内の強力な二軸配向組織は正確に制御された圧延プロセス条件の下で実現できる。Agが高い純度を有する場合であっても、室温における同Ag内の積層欠陥エネルギーは配向組織の立方体コンポーネントを殆どの圧延条件及び焼鈍し条件下において形成させない。Agを室温で圧延した場合、同Agはツイン・リレーションをなす２つのコンポーネントを備えた（110）〈112〉配向組織を一般的に形成する。焼鈍し時に、この配向組織は一般的にほぼ（113）〈211〉へ変化し、同配向組織は更に適切には（225）〈734〉で表される。しかし、450℃を越す温度で長時間にわたって焼鈍した後、Agの一次再結晶配向組織（Primary recrystallization texture）は変形配向組織の配向を有する二次粒子によって置換される。アズ−ロールド配向組織（as−rolled texture）及び一次再結晶配向組織はいずれもシャープではない。混合された複数の配向組織コンポーネントが頻繁に形成される。これは材料内に大きな角度をなす結晶粒界を多数形成する。高温度での焼鈍し時に、これらの大きな角度をなす結晶粒界は迅速に移動し、かつ配向組織を変化させる。
a.  Ag内におけるシャープな立方体配向組織の形成
配向組織の形成は変形双晶形成（Deformation twinning）及びクロススリップ（Cross−slip）の間の相互作用である。このため、積層欠陥エネルギーは非常に重要である。積層欠陥エネルギーが温度の上昇にともなって増大することが知られている。150℃を越す温度において、Agの積層欠陥エネルギーは室温におけるCuの積層欠陥エネルギーにほぼ等しい。従って、Agを150〜500℃の温度で圧延した際、立方体配向組織の形成が一般的に期待される。300℃を越す温度では、立方体コンポーネントのみが残される可能性が高い。
二軸立方体配向組織（Biaxial cube texture）を形成すべくAgを圧延するための一般的な条件を以下に示す。
圧延温度:50〜500℃、好ましくは100〜400℃、更に好ましくは180〜250℃。
焼鈍し温度:100〜960℃、好ましくは100〜600℃、更に好ましくは200〜400℃。
Agの好ましい純度は少なくとも99.99％である。Agの純度が低下した場合、変形温度は高くなる。Agの純度が99.0％である場合、必要とされる変形温度は200℃を越え得る。
例１
Agからなる基板はシャープな立方体配向組織を同基板上に形成すべく以下の条件下で圧延される。
圧延温度:220℃
圧延速度:15フィート／分（約457.2cm/分）
１パスあたりの縮小:10％
圧延方向：リバース圧延
潤滑剤：灯油
焼鈍し温度:300℃
Agの純度：少なくとも99.99％
b.  Ag内におけるシャープな真鍮配向組織の形成
温度の低下は積層欠陥エネルギーの低下を招来する。これは配向組織の真鍮コンポーネントにとって好ましい。シャープな配向組織を実現すべく、１つの配向組織コンポーネント（Single texture component）を分離する必要がある。変形温度を低下させることにより、真鍮コンポーネント・フラクションの量が増大する。圧延温度を20０℃以下とし、焼鈍し温度を少なくとも100℃とする必要がある。Agの純度が高くなるに従って、必要な変形温度は低下する。
例２
シャープな真鍮配向組織をAgストリップ上に形成すべく、同Agストリップを以下の条件で圧延した。
圧延温度:160℃
圧延速度:15フィート／時間（約457.2cm/時間）
１パスあたりの縮小:10％
圧延方向：リバース圧延
潤滑剤：軽油
焼鈍し温度:300℃
Agの純度：少なくとも99.99％
ｃ）Ag内における（412）〈548〉配向組織の形成
室温における銀の圧延は（412）〈548〉二軸配向組織をシート内に形成する。焼鈍し温度は100〜900℃、好ましくは100〜400℃、より好ましくは200〜300℃である。
例３
（412）〈548〉配向組織をAgストリップ上に形成すべく、同Agストリップを以下の条件下で圧延した。
圧延温度：室温
圧延速度:15フィート／分（約457.2cm/分）
１パスあたりの縮小:10％
圧延方向：リバース圧延
潤滑剤：なし
焼鈍し温度:300℃
Agの純度：少なくとも99.99％
図３は圧延され、かつ焼鈍しされたテープのAg（111）Ｘ線極点図である。図４は（412）〈548〉配向組織の期待強度をAg（111）極点図上に示す。
立方体金属（Cubic Metals）内における立方体配向組織の形成
Cu、Ni及びFe等の金属内の十分に形成された立方体配向組織は最終焼鈍し工程前に実施する圧延工程での大きな縮小（少なくとも80％）によって実現できる。Alの場合、立方体配向組織を形成すべく最終焼鈍し工程前における僅かな縮小が必要とされる。Agの場合、並びにAgをベースとした合金、Cuをベースとした合金、Niをベースとした合金、Alをベースとした合金及びFeをベースとした合金の場合、立方体配向組織のコンポーネントは更に高い温度（100℃を越す温度）での圧延により実現し得る。このプロセスのための一般的な条件は金属の積層欠陥エネルギーに依存している。金属の純度が高くなるに従って、必要とされる変形温度は低くなる。焼鈍し工程前における全体的な変形量は少なくとも70％、好ましくは少なくとも80％である。焼鈍し温度は少なくとも100℃である。
例４
シャープな立方体配向組織を形成すべく、出発材料として高純度のCuロッドを使用して前記の圧延プロセスを行った。
圧延温度：室温
圧延速度:15フィート／分（約457.2cm/分）
１パスあたりの縮小:10％
圧延方向：リバース圧延
潤滑剤：軽油
焼鈍し温度:300℃
Agの純度：少なくとも99.99％
図５は圧延され、かつ焼鈍しされたCuシート内における強力な平面配向組織及び平面外配向組織（Strong in−plane as well as out−of−plane texture）を示す極点図である。
配向組織を備えた合金製品の形成
一般的に、シャープな立方体配向組織を合金内に形成することは困難である。前記のシャープな立方体配向組織を形成すべく、高純度のCu、Al、Ni及びFe等の金属を圧延し得る。少量の不純物元素は立方体配向組織の形成を大きく制御し得る。例えば、Cu内に含まれる５％Zn、１％Sn、４％Al、0.5％Be、0.5％Cd、0.0025％Ｐ、0.3％Sb、1.5％Mg、4.2％Ni、0.18％Cd及び0.047％Asは立方体配向組織の形成を防止する。その一方、純粋な金属を圧延して所望の配向組織を形成し、次いで所望の合金元素を所定の合金を形成するために拡散させる。これにより、配向組織を備えた合金を形成し得る。
Agを配向組織を備えたCuシート表面にコーティングし、次いで同Agを高温熱処理によってCu内に拡散させ得る。プロセスは多量のAgを含む基板が形成されるまで継続可能であり、ある程度の量のCuが基板内に含まれる。Cu内へのAgの拡散はシートのバルク立方体配向組織（Bulk cube texture of the sheet）を変更しない。様々な量のAgをCu内に拡散し得る。これに代えて、CuをAgで飽和させ得る。続いて実施されるAgの堆積は主にAgからなる頂層を形成する。これにより、立方体配向組織を備えたAgを形成し得る。
例５
Ag厚膜（100μｍ）を本明細書中に開示する方法に基づいて形成された立方体配向組織を備えたCu基板に対して標準的な電気メッキ技術を用いて電気メッキした。次いで、前記の複合構造体を真空中において800℃で焼鈍した。これによって形成された材料はAg−Cu合金であり、電気メッキされた全てのAgはCu内に拡散された。銅ストリップの格子定数及び色は焼鈍し時に変化した。しかし、オリジナルのCuストリップのシャープな立方体配向組織は維持された。
前記のインスタントな方法はニクロム（Ni−Cr合金）及びインコネル（Cu−Ni合金）等の多くの合金に使用し得る。二軸配向組織を備えたNiを出発材料として、同Ni内にCrを拡散させることにより、二軸配向組織を備えた二クロムを形成し得る。適量のCr、Mo、Al及びFeを拡散させることにより、耐酸化層（Oxidation resistant layer）を二軸配向組織を備えたNiの表面上に形成する。
例６
標準的な商業規模の電気メッキ技術を用いることにより、Cr層を本明細書に開示する方法に基づいて形成された立方体配向組織を備えたNi基板上に電気メッキした。続いて真空中において400℃で実施した焼鈍しはNiストリップ内へのCrの拡散を招来した。これにより、所望の立方体配向組織を維持する一方で、Crを多量に含む表面を備えた材料を形成した。
圧延によって形成された配向基板の格子定数を調整し得る。例えば、PdまたはPt等の薄層を配向組織を備えたNi上に堆積させ、次いで同薄層をNi内に拡散させることにより、格子定数の局所的交番（Local alternation）が生じる。格子定数の局所的交番はバリヤ層またはデバイス層の更に効果的なエピタクシーの実現に重要となり得る。
前記のインスタントな方法は化学的融和性を有する立方体配向組織を備えた基板を形成すべく、Alをベースとした合金及びFeをベースとした合金に対しても適用できる。
例７
小さな最終縮小を焼鈍し前に行うことによってシャープな立方体配向組織を形成すべく、Alを本明細書に開示する方法に基づいて圧延する。従来の電気メッキ法を使用することにより、Niを表面上に堆積させる。次いで、複合構造体を真空中において100℃を越す温度で加熱する。これによって形成された構造体は配向組織を備えたNi−Al合金である。
真鍮配向組織を備えた金属基板の圧延による形成
Cuをベースとする合金、Niをベースとする合金、Feをベースとする合金、Alをベースとする合金及びAgをベースとする合金からそれぞれ形成された基板内における真鍮配向組織の形成は、室温での大きな縮小（少なくとも70％、好ましくは少なくとも80％）を実現する冷間圧延を行い、次いで再結晶焼鈍し（Recrystallzation annealing）を行うことにより達成できる。幾つかのケースでは、シャープな配向組織を形成すべく、−230℃の低い変形温度が必要とされ得る。焼鈍し温度は一般的に少なくとも100℃である。
幾つかの合金は効果的な耐酸化能力を有する。この場合、優れた配向組織を備えた基板を超伝導体相（Superconductor phase）のテンプレートとして直接使用できる。別のケースでは、配向組織を備えた基板（例：天然酸化物）上にエピタキシャル成長させ得る化学的及び構造的に融和性を備えたバリヤ層を使用できる。
例８
70％Cu−30％Znからなる真鍮の配向組織は以下の条件を使用した室温での圧延によって実現される。
圧延速度:15フィート／分（約457.2cm/分）
１パスあたりの縮小:10％；全体としての縮小＝90％
焼鈍し温度:400℃
ゴス配向組織（Goss texture）（110）［001］の形成
珪素−鉄スチール（Silicon−iron steels）内のゴス配向組織は冷間圧延及び焼鈍しを複数サイクル実施することによって形成できる。プロセッシング変数（Processing variables）はキューブ−オン−エッジ配向（Cube−on−edge orientation）（110）［001］を有する最大限の数量の粒子を形成し、かつ最小限の数量の望ましくない配向を形成するために重要であり、前記の望ましくない配向の例としては、通常の一次再結晶配向組織の主コンポーネントであるキューブ−オン−ポイント配向（Cube−on−point orientation）（111）〈211〉が挙げられる。望ましい一次再結晶配向組織は小さな粒子からなる。小さな粒子からなる一次再結晶配向組織は粒子成長阻害物質（Grain growth inhibitors）としてのマンガン、硫黄、珪素またはチッ化バナジウム等の二次相材料（Scond phase material）を適切に分布させることによって形成される。この場合、望ましい配向組織は（110）［001］粒子をシート厚の10〜100倍の大きさまで適切な雰囲気及び温度下での焼鈍し中に成長させる工程を含む二次再結晶化によって形成される。
二軸配向組織を備えた層の形成
Cu、Ni、Al及びFe等の異なる複数の金属及びセラミックからそれぞれ形成された各種の層を配向組織を備えた金属基板上に堆積させ得る。基板の配向組織と同じ配向組織を堆積工程中または次の焼鈍し工程中に前記の層内に形成し得る。
例９
完全な立方体配向組織を備えたCuサンプルを前記の方法に基づいて形成した。サンプルを約10-6トルの真空下にある研究室用エバポレータ内に配置した。立方体配向組織を備えたAg層を形成すべく、Agを室温での蒸着によってサンプル上に堆積させ、次いで同Agを真空下において200℃の温度で焼鈍した。図６及び図７は結果を示す。
図６はCuシート上のアズ−デポジッテッドAg層の極点図である。非常にシャープ（111）な配向組織を有することが確認された。図７は焼鈍し後における同一シートの極点図である。Cu内の強力な立方体配向組織と同じ立方体配向組織がAg層上に形成されていることが確認された。この配向組織を備えたAgはバリヤ層として使用でき、超伝導体相または他のデバイス層をバリヤ層上に形成できる。Cu上の酸化物層をAgの堆積前に除去した場合、アズ−デポジッテッドAgは立方体配向組織をなす。
配向組織を備えたNiの場合、Pd、Pt、Cr及び／またはCu等の別の面心立方体材料からなる薄層をAg堆積前に必要とし得る。
例10
本発明に基づいて、Pd層を配向組織を備えたNi基板上に堆積させ、次いでAg層をPd層上に堆積させることにより、二軸配向組織を備えたラミネート製品を形成した。堆積プロセスはデュアルソース直流マグネトロン・スパッタリング（Dual−source dc magnetron sputtering）を使用して行われた。この際の堆積条件は以下の通りであった。
メタル・スパッタリング・ターゲット:Pd及びAg
スパッタリング・ガス:Ar
スパッタリング・ガス圧:6〜10x10-3ミリバール
基板温度:pd堆積の場合は500℃、Ag堆積の場合は300℃
堆積速度:pd堆積の場合は30nm/分、Ag堆積の場合は300nm/分
層の厚さ:pdの場合は200nm、Agの場合は35μｍ
結果は図８〜図10に示す。
図８〜図10は圧延した立方体配向組織を備えたNiストリップと、Pd薄層を表面に備えた同ストリップと、前記のPd上にAg層を備えた前記のストリップとの（202）ファイ・スキャンをそれぞれ示す。層内に形成された基板の配向組織と同じ配向組織を確認できる。
更に、二軸配向組織を備えた合金のコーティングは少なくとも２つの異なる金属の層を二軸配向組織を備えた基板の表面に堆積させ、次いで複数の層の相互拡散を可能にする十分な高温度でコーティングされた基板を焼鈍しすることによって形成できる。前記の複数の層がエピタキシャル・アズ−デポジッテッド（Epitaxial as−deposited）でない場合、エピタキシャル成長は焼鈍し工程中に発生する。
例11
300nmの厚さのPd層を二軸配向組織を備えたNi基板上に500℃でスパッタリング法を用いて堆積させた。次いで、1000nmの厚さのAg層を300℃でスパッタリング法を用いて堆積させた。このAg/Pd/Niエピタキシャル・ラミネート構造体を真空中において700℃で焼鈍した。これによって形成された製品は二軸配向組織を備えたNi上に形成された二軸配向組織を備えたAg−Pd合金コーティングを有する。
二軸配向組織を備えたラミネート製品の形成
二軸配向組織を備えたセラミック層を有するラミネート製品は、本発明に基づいてイットリア安定化ジルコニア（YSZ）、MgO、TiN、ZrO2、CeO2、SrTiO3またはLaAlO3等のエピタキシャル層を前記の二軸配向組織を備えた金属基板上に成長させることによって形成される。エピタキシャル・セラミック層はパルスレーザー堆積法、スパッタリング法、蒸着法、化学蒸着法、ゾルゲル法、スプレー熱分解法、スピンコーティング法及び電気堆積法を含む各種の技術のうちの１つを用いて成長させ得る。次いで、強誘電体層、電気光学層、超伝導体層または他の電磁気層は前記の複数の膜成長技術のうちのいずれか１つを用いることにより、前記の二軸配向組織を備えたセラミック層上にエピタキシャル成長させ得る。最終的なラミネート製品は金属基板上のセラミック層の表面に形成された二軸配向組織を備えた強誘電体薄膜、電気光学薄膜または超伝導体薄膜を含む。前記の配向組織を備えた金属基板を製造するための圧延プロセスは二軸配向組織を備え、かつ長い長さを有する強誘電体ラミネート製品、電気光学ラミネート製品、超伝導体ラミネート製品または他の電磁気ラミネート製品の製造を可能にする。最終堆積層が超伝導体である場合、形成された製品は超伝導テープである。同テープはウィーク・リンク及び大きな角度を有する結晶粒界を僅かに含むか、または全く含まない。この製品を製造する能力は高磁界内において77Kを越す温度で使用する超伝導性高電流導体（Superconducting high−current conductors）の開発における大きなステップである。
例12
例10に基づいて形成された二軸配向組織を備えたラミネートをパルスレーザ堆積チャンバ内に配置した。Ag面をArイオン・ガンを用いてスパッタ・クリーニングした後、ラミネート製品を750℃まで加熱した。500nmの厚さのCeO2層を4x10-4トルの酸素背圧を用いたパルスレーザー堆積法により堆積させた。次いで、1000nmの厚さのYBCO薄膜を200ミリトルの酸素雰囲気中において750℃で堆積させた。これによって形成されたラミネート、即ち二軸配向組織を備えたYBCO/CeO2/Ag/Pd/Ni多層構造体を１気圧の酸素雰囲気中で冷却した。図11は結果を示す。
図11はYBCO層の226リフレクションのＸ線ファイ・スキャンであり、YBCOがｃ−軸配向された二軸配向組織を有することを示す。
二軸配向組織を備えたAg上に位置するｃ−軸配向された二軸配向組織を備えたペロブスカイト型薄膜の形成
非超伝導ReBCOバッファ・テンプレート層の形成を含む２ステップ薄膜成長プロセスが開発された。同プロセスは単結晶または二軸配向組織を備えたAg上におけるｃ−軸配向された二軸配向組織を備えたペロブスカイト型薄膜の成長を可能にする。基板表面は（110）または（100）二軸配向組織を備えたAgであることを要する。基板を600〜700℃、好ましくは625〜675℃まで加熱する。次いで、ReBCO層を50〜300ミリトル、好ましくは150〜250ミリトルの酸素圧下においてAg面上に成長させるべくパルスレーザー堆積法を使用する。この薄膜は効果的な超伝導特性を有さない。しかし、同薄膜は基板表面に直交する方向に延びるAgの結晶のｃ−軸に沿って連続して形成され、かつAgの結晶軸に対して平面内で整列している。ReBCO層は続いて実施されるエピタキシャル・ペロブスカイト型層の成長のためのテンプレートとして使用される。ReBCOバッファ・テンプレートは超伝導体として機能するよりも、寧ろ続いて形成される層の結晶学的アライメントを招来する。選択されたペロブスカイト型材料（例えば、YBCOまたはSrTiO3等）からなるｃ−軸配向された二軸配向組織を備えた薄膜を前記のバッファ・テンプレート層上にペロブスカイト型膜の所望の特性を最適化する成長温度で成長させ得る。別のReBCO層をパルスレーザー堆積法を使用して非超伝導ReBCOテンプレート・バッファ層上に50〜300ミリトルの酸素圧下において730〜800℃で成長させる。これにより、ｃ−軸配向された二軸配向組織を備え、かつ80〜90K（−193〜−183℃）の超伝導遷移温度において超伝導を示すReBCO薄膜を前記の手順でAg上に形成する。これとは対照的に、ReBCOを730〜800℃でAg上に直接堆積させた場合、80K未満の超伝導遷移温度を有する薄膜が形成される。類似する成長条件はａ−軸配向を備えたReBCOをSrTiO3及び類似する材料からなる基板上に形成する。しかし、ｃ−軸配向を備えたReBCOバッファ・テンプレート層をAg上に形成するために必要な成長温度は明らかではない。ｃ−軸配向された二軸配向組織を備えたペロブスカイト型層をAg面上に形成するための非超伝導ReBCOテンプレート・バッファ層の利用は本実施の形態のキー・エレメントである。
ReBCOバッファ・テンプレートの利用は二軸配向組織を備えたAg上、または二軸配向組織を備えたAg薄膜を有する他の金属上におけるｃ−軸配向された二軸配向組織（エピタキシャル）を備えたSrTiO3薄膜の成長を可能にする。バッファ・テンプレートを使用することなくSrTiO3をAg上に直接成長させた場合、（110）及び（111）配向薄膜が形成される。SrTiO3は高温超伝導材料のための優れたバッファ層である。
ReBCOバッファ・テンプレート層はｃ−軸配向された二軸配向組織を備えた金属／ペロブスカイト型ヘテロ構造を二軸配向組織を備えたAg上に形成するための手段を提供する。スパッタリング法、蒸着法、スプレー熱分解法、スピンコーティング法または化学蒸着法等の複数の薄膜成長技術のうちのいずれか１つを使用することにより、ペロブスカイト型薄膜をReBCOテンプレート上で成長させる。
本発明の他の利用分野としては、単結晶からなる二軸配向組織（エピタキシャル）を備えたペロブスカイト型の電気光学材または強誘電材を、二軸配向組織を備えたAg上に形成することを含む。これはエピタキシャル金属デバイス／ペロブスカイト型デバイス／金属多層デバイスの開発に重要である。
例13
Agを（100）NaCl上に堆積させ、さらにはNaClを水中に溶解させることによって形成された単結晶（100）配向Agフォイルを真空チャンバ内において650℃まで加熱した。ｃ−軸配向された二軸配向組織を備えた300nmの厚さのYBCOテンプレート層を200ミリトルの酸素雰囲気中において650℃で堆積させた。次いで、基板を780℃に加熱した。1000nmの厚さを有する第２のYBCO層を200ミリトルの圧力下において780℃でYBCOテンプレート・バッファ層上に堆積させた。次いで、ラミネート製品を１気圧の酸素雰囲気中で冷却した。これによって形成されたYBCO薄膜は主に約85K（−188℃）の超伝導遷移温度を有するｃ−軸配向された二軸配向組織であった。
二軸配向組織を備えた超伝導堆積物の形成
幾つかのケースでは、YSZ、MgO、TiN、ZrO2、CeO2、SrTiO3等のセラミックからなるバリヤ層を配向組織を備えた基板（金属／合金）上に蒸着法、ゾルゲル法または電気堆積法等の技術によって堆積させる。次いで、エピタキシャル二軸配向組織を備えた層を基板上に形成すべく焼鈍しする。更に、超伝導体を前記の配向組織を備えたテンプレート上に堆積させる。
超伝導体は各種の技術（蒸着法、レーザーアブレーション法、スパッタリング法、ゾルゲル法、ディップコーティング法、電気堆積法、電気泳動堆積法、スプレー熱分解法、またはドクター・ブレード法等）を用いて堆積させ得る。幾つかの技術（即ち、レーザー堆積法等）において、アズ−デポジッテッド超伝導体層は配向組織を有し得る。しかし、他のケースでは、基板の配向組織と同じ配向組織を超伝導体内に形成すべく適切な酸素分圧下における別の酸素焼鈍しが必要となる。前記の方法は前駆体堆積物（Precursor deposits）の形成にも使用可能であり、同前駆体堆積物は超伝導体相を形成すべく１つ以上の陽イオンを反応中に蒸気相から同堆積物に対して加えることを要する。配向組織を備えた基板／配向組織を備えた層の完全なデモンストレーションを図11に示す。図11は下からNi、Pd、Ag、CeO2及びYBCOの順で形成された複数の層のうちのYBCOにおける226リフレクションのファイ・スキャンを示す。
以上、現時点における本発明の好ましい実施の形態を詳述した。しかし、各種の変更及び修正を請求の範囲に定義する本発明の範囲から逸脱することなく実施し得ることは当業者には明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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