(57)【要約】  基板１０上に導電性を有する非配向ベッド層２４を形成する導電性ベッド層形成工程と、ベッド層２４上に二軸配向層２６を形成する二軸配向層形成工程と、を有する超電導導体用基材２の製造方法である。
2013027839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に導電性を有する非配向のベッド層を形成する導電性ベッド層形成工程と、
前記ベッド層上に二軸配向層を形成する二軸配向層形成工程と、
を有する超電導導体用基材の製造方法。
【請求項２】
前記二軸配向層形成工程は、スパッタ法を用いて前記ベッド層上に前記二軸配向層を形成する工程である請求項１に記載の超電導導体用基材の製造方法。
【請求項３】
前記ベッド層の電気抵抗率が１０−１Ω・ｃｍ以下である請求項１または請求項２に記載の超電導導体用基材の製造方法。
【請求項４】
前記ベッド層の電気抵抗率が１０−２Ω・ｃｍ以下である請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の超電導導体用基材の製造方法。
【請求項５】
前記ベッド層の電気抵抗率が１０−６Ω・ｃｍ以上である請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の超電導導体用基材の製造方法。
【請求項６】
前記ベッド層形成工程は、ＬｉＴｉ２Ｏ４およびＳｒＲｕＯ３の少なくとも一方を用いて前記ベッド層を形成する工程である請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の超電導導体用基材の製造方法。
【請求項７】
前記二軸配向層形成工程は、ＭｇＯを用いて前記二軸配向層を形成する工程である請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の超電導導体用基材の製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載の超電導導体用基材の製造方法における前記二軸配向層形成工程の後に、前記二軸配向層上に超電導層を形成する超電導層形成工程を有する超電導導体の製造方法。
【請求項９】
前記二軸配向層形成工程の後、前記超電導層形成工程の前に、前記二軸配向層上に少なくとも一層の配向層を形成する配向層形成工程を有し、
且つ前記超電導層形成工程は、前記配向層上に前記超電導層を形成する工程である請求項８に記載の超電導導体の製造方法。
【請求項１０】
基板と、
前記基板上に導電性を有する非配向のベッド層と、
前記ベッド層上に二軸配向層と、
を有する超電導導体用基材。
【請求項１１】
前記ベッド層の電気抵抗率が１０−１Ω・ｃｍ以下である請求項１０に記載の超電導導体用基材。
【請求項１２】
前記ベッド層の電気抵抗率が１０−２Ω・ｃｍ以下である請求項１０または請求項１１に記載の超電導導体用基材。
【請求項１３】
前記ベッド層の電気抵抗率が１０−６Ω・ｃｍ以上である請求項１０〜請求項１２の何れか１項に記載の超電導導体用基材。
【請求項１４】
前記ベッド層が、ＬｉＴｉ２Ｏ４およびＳｒＲｕＯ３の少なくとも一方を含有する請求項１０〜請求項１３の何れか１項に記載の超電導導体用基材。
【請求項１５】
前記二軸配向層がＭｇＯを含有する請求項１０〜請求項１４の何れか１項に記載の超電導導体用基材。
【請求項１６】
請求項１０に記載の超電導導体用基材における前記二軸配向層上に超電導層を有する超電導導体。
【請求項１７】
前記二軸配向層と前記超電導層との間に、少なくとも一層の配向層を介する請求項１６に記載の超電導導体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導ケーブルや超電導マグネット等に用いられる超電導導体の製造方法および超電導導体、並びに、該超電導導体に用いられる超電導導体用基材の製造方法および超電導導体用基材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基材上に超電導層を成膜して、超電導導体を製造する試みが数多く提案されている。
高温超電導導体における通電特性は、その超電導体の結晶方位、特に二軸配向性に大きく依存することが知られている。高い二軸配向性を有する超電導層を得るため、下地となる中間層の結晶性を向上させることが求められている。【０００３】
例えば特開２００８−３０３０８２号公報には、配向基板と、配向基板の少なくとも一方に形成されるエピタキシャル膜との間に設けられるエピタキシャル膜形成用配向基板の中間層において、該中間層は２層以上の多層構造を有し、基板と接触する層がインジウムスズ酸化物からなり、インジウムスズ酸化物の層の上に、ニッケル、酸化ニッケル、酸化ジルコニウム、希土類酸化物、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ストロンチウム・バリウム、窒化チタン、銀、パラジウム、金、イリジウム、ルテニウム、ロジウム、白金からなる層を並列的に用いるエピタキシャル膜形成用の配向基板が開示されている。
また米国特許第６９２１７４１号明細書には、基板上に形成された中間層であるＩＢＡＤ（Ion Beam Assisted Deposition）法により形成されたＭｇＯ層（以下、ＩＢＡＤ−ＭｇＯ層とも言う）と、ＩＢＡＤ−ＭｇＯ層上に形成されたエピタキシャル成長ＭｇＯ層の上に、ＣｅＯ２、ＹＳＺ、ＳｒＴｉＯ３、ＳｒＲｕＯ３、ＬａＭｎＯ３、Ｙ２Ｏ３、Ｅｕ２ＣｕＯ４、Ｎｄ２ＣｕＯ４、Ｙ２ＣｕＯ４、ＲＥ２ＣｕＯ４等を並列的に用いる超電導用基材が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特開２００８−３０３０８２号公報に記載のように、インジウムスズ酸化物を用いる場合、良好な二軸配向性が得られにくいという問題がある。また、インジウムスズ酸化物を３５０ｎｍ程度と厚く形成する必要があり、作製コストがかかるという問題がある。
また、米国特許第６９２１７４１号明細書に記載のように、エピタキシャル成長ＭｇＯ層のような絶縁性の層の上にストロンチウムルテニウム酸化物のような導電性の中間層を用いる場合、ストロンチウムルテニウム酸化物を形成する前の段階であるＩＢＡＤ−ＭｇＯ層やエピタキシャル成長ＭｇＯ層をスパッタ法で形成する際にアーキングが発生してベッド層が局所的にはがれてしまうという課題があった。またその結果、その上に形成された超電導層等において剥がれたベッド層の上に形成された超電導層は優れた通電特性が得られないという課題があった。
一方、基板に非配向の金属基板を用いた場合、該非配向基板上に絶縁性のベッド層（例えばＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７（ＧＺＯ））を介して形成される二軸配向層では、スパッタ法を用いて二軸配向層を成膜する際にアーキング（放電）が発生してベッド層が局所的に剥がれてしまうという課題があった。またその結果、該二軸配向層上に形成された超電導層等において剥がれたベッド層の上に形成された超電導層は優れた通電特性が得られないという課題があった。【０００５】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、良好な二軸配向性を有する二軸配向層を形成することができる超電導導体用基材の製造方法、および良好な二軸配向性を有する二軸配向層を備えた超電導導体用基材を提供することを目的とする。
また、通電特性に優れた超電導導体および該超電導導体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記課題は下記の手段によって解決された。
＜１＞  基板上に導電性を有する非配向のベッド層を形成する導電性ベッド層形成工程と、
前記ベッド層上に二軸配向層を形成する二軸配向層形成工程と、
を有する超電導導体用基材の製造方法。【０００７】
＜２＞  前記二軸配向層形成工程は、スパッタ法を用いて前記ベッド層上に前記二軸配向層を形成する工程である前記＜１＞に記載の超電導導体用基材の製造方法。【０００８】
＜３＞  前記ベッド層の電気抵抗率が１０−１Ω・ｃｍ以下である前記＜１＞または＜２＞に記載の超電導導体用基材の製造方法。【０００９】
＜４＞  前記ベッド層の電気抵抗率が１０−２Ω・ｃｍ以下である前記＜１＞〜＜３＞の何れか１項に記載の超電導導体用基材の製造方法。【００１０】
＜５＞  前記ベッド層の電気抵抗率が１０−６Ω・ｃｍ以上である前記＜１＞〜＜４＞の何れか１項に記載の超電導導体用基材の製造方法。【００１１】
＜６＞  前記ベッド層形成工程は、ＬｉＴｉ２Ｏ４およびＳｒＲｕＯ３の少なくとも一方を用いて前記ベッド層を形成する工程である前記＜１＞〜＜５＞の何れか１項に記載の超電導導体用基材の製造方法。【００１２】
＜７＞  前記二軸配向層形成工程は、ＭｇＯを用いて前記二軸配向層を形成する工程である前記＜１＞〜＜６＞の何れか１項に記載の超電導導体用基材の製造方法。【００１３】
＜８＞  前記＜１＞に記載の超電導導体用基材の製造方法における前記二軸配向層形成工程の後に、前記二軸配向層上に超電導層を形成する超電導層形成工程を有する超電導導体の製造方法。【００１４】
＜９＞  前記二軸配向層形成工程の後、前記超電導層形成工程の前に、前記二軸配向層上に少なくとも一層の配向層を形成する配向層形成工程を有し、
且つ前記超電導層形成工程は、前記配向層上に前記超電導層を形成する工程である前記＜８＞に記載の超電導導体の製造方法。【００１５】
＜１０＞  基板と、
前記基板上に導電性を有する非配向のベッド層と、
前記ベッド層上に二軸配向層と、
を有する超電導導体用基材。【００１６】
＜１１＞  前記ベッド層の電気抵抗率が１０−１Ω・ｃｍ以下である前記＜１０＞に記載の超電導導体用基材。【００１７】
＜１２＞  前記ベッド層の電気抵抗率が１０−２Ω・ｃｍ以下である前記＜１０＞または＜１１＞に記載の超電導導体用基材。【００１８】
＜１３＞  前記ベッド層の電気抵抗率が１０−６Ω・ｃｍ以上である前記＜１０＞〜＜１２＞の何れか１項に記載の超電導導体用基材。【００１９】
＜１４＞  前記ベッド層が、ＬｉＴｉ２Ｏ４およびＳｒＲｕＯ３の少なくとも一方を含有する前記＜１０＞〜＜１３＞の何れか１項に記載の超電導導体用基材。【００２０】
＜１５＞  前記二軸配向層がＭｇＯを含有する前記＜１０＞〜＜１４＞の何れか１項に記載の超電導導体用基材。【００２１】
＜１６＞  前記＜１０＞に記載の超電導導体用基材における前記二軸配向層上に超電導層を有する超電導導体。【００２２】
＜１７＞  前記二軸配向層と前記超電導層との間に、少なくとも一層の配向層を介する前記＜１６＞に記載の超電導導体。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、良好な二軸配向性を有する二軸配向層を形成することができる超電導導体用基材の製造方法、および良好な二軸配向性を有する二軸配向層を備えた超電導導体用基材が提供される。
また、通電特性に優れた超電導導体および該超電導導体の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る超電導導体の積層構造を示す図である。
【図２】ＩＢＡＤ法による成膜方法を説明するための概略図である。
【図３】図１に示す超電導導体の積層構造における断面詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係る超電導導体用基材の製造方法は、基板上に導電性を有する非配向のベッド層を形成する導電性ベッド層形成工程と、前記ベッド層上に二軸配向層を形成する二軸配向層形成工程と、を有する。
尚、前記二軸配向層形成工程は、スパッタ法を用いてベッド層上に二軸配向層を形成する工程であることが好ましく、スパッタ法によってターゲットからターゲット粒子をたたき出し、たたき出した該ターゲット粒子を前記ベッド層上に積層させることによって前記二軸配向層を形成する工程であることが好ましい。
【００２６】
また、本発明に係る超電導導体用基材は、基板と、前記基板上に導電性を有する非配向のベッド層と、前記ベッド層上に二軸配向層と、を有する。
尚、前記二軸配向層は、スパッタ法を用いてベッド層上に形成されていることが好ましく、スパッタ法によってターゲットからターゲット粒子をたたき出し、たたき出した該ターゲット粒子を前記ベッド層上に積層させることによって形成されていることが好ましい。
【００２７】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る超電導導体用基材および超電導導体並びにそれらの製造方法について具体的に説明する。なお、図中、同一または対応する機能を有する部材（構成要素）には同じ符号を付して適宜説明を省略する。
【００２８】
（超電導導体用基材および超電導導体の構成およびそれらの製造方法）
図１は、本発明の実施形態に係る超電導導体の積層構造を示す図である。
図１に示すように、超電導導体１は、テープ状の基板１０上に中間層２０、超電導層３０、保護層４０が順に形成された積層構造を有している。
【００２９】
・基板
基板１０の形状は、上述のテープ状だけでなく、板材、導体、条体等の種々の形状のものを用いることができる。
【００３０】
尚、基板１０は、少なくとも中間層２０が成膜される側の主面が金属である非配向の基板であることが好ましい。ここで「非配向」とは、構成単位となる微結晶及び／又は結晶粒が一定方向に配列しておらず、無秩序に配列している状態をさす。
基板１０の材料としては、例えば、強度および耐熱性に優れた、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｇ等の金属またはこれらの合金を用いることができる。特に好ましいのは、耐食性および耐熱性の点で優れているステンレス、ハステロイ（登録商標）、その他のニッケル系合金である。また、これら各種金属材料上に各種導電性セラミックスを配してもよい。
【００３１】
・中間層
中間層２０は、超電導層３０において高い面内配向性を実現するために基板１０上に形成される層であり、熱膨張率や格子定数等の物理的な特性値が基板１０と超電導層３０を構成する酸化物超電導体との中間的な値を示す。
本実施形態において中間層２０は、少なくとも導電性を有するベッド層と二軸配向層とを有する。
【００３２】
尚、図３は、図１に示す超電導導体１の積層構造のうち、基板１０と中間層２０とにおける断面詳細図である。
図３に示すように、超電導導体１の中間層２０は、ベッド層２４と、二軸配向層２６と、その他の配向層２８と、を備えて構成されている。
【００３３】
（ベッド層）
ベッド層２４は導電性を有する層であり、即ち電気抵抗率が１００Ω・ｃｍ以下である層である。尚、更に該電気抵抗率は１０−１Ω・ｃｍ以下であることがより好ましく、アーキングを効果的に抑制するためには、１０−２Ω・ｃｍ以下が更に好ましい。また、該電気抵抗率は１０−６Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。
上記電気抵抗率［Ωｃｍ］は、電気伝導度を直流４端子法で室温にて測定することで求めることができる。
また、ベッド層２４は、非配向である。ここで「非配向」とは、構成単位となる微結晶及び／又は結晶粒が一定方向に配列しておらず、無秩序に配列している状態をさす。尚、ベッド層２４の上に形成される二軸配向層２６の面内配向性が良好になるという点から、ベッド層２４の少なくとも二軸配向層２６側の表面はアモルファス状態であることが好ましい。
【００３４】
ベッド層２４の構成材料としては、例えば以下の物が挙げられる。
ＬｉＴｉ２Ｏ４（スピネル型、導電率３．０×１０１、電気抵抗率３．３×１０−２）
ＲｅＯ３（三酸化レニウム型、導電率１．０×１０５、電気抵抗率１．０×１０−５）
ＬａＴｉＯ３（ペロブスカイト型、導電率５．０×１０２、電気抵抗率２．０×１０−３）
ＳｒＣｒＯ３（ペロブスカイト型、導電率３．０×１０３、電気抵抗率３．３×１０−４）
ＬａＮｉＯ３（ペロブスカイト型、導電率１．０×１０３、電気抵抗率１．０×１０−３）
ＳｒＩｒＯ３（ペロブスカイト型、導電率３．０×１０２、電気抵抗率３．３×１０−３）
ＳｒＲｕＯ３（ペロブスカイト型、導電率１．０×１０３以上、電気抵抗率３．３×１０−３以下）
ＢａＰｂＯ３（ペロブスカイト型、導電率３．０×１０３、電気抵抗率３．３×１０−４）
ＴｉＯ（ＮａＣｌ型、導電率３．０×１０３、電気抵抗率３．３×１０−４）
ＭｏＯ２（ルチル型、導電率５．０×１０３、電気抵抗率２．０×１０−４）
ＷＯ２（ルチル型、導電率３．０×１０２、電気抵抗率３．３×１０−３）
β−ＲｅＯ２（ルチル型、導電率１．０×１０４、電気抵抗率１．０×１０−４）
ＲｕＯ２（ルチル型、導電率３．０×１０４、電気抵抗率３．３×１０−５）
Ｐｂ２Ｒｕ２Ｏ７−ｘ（パイロクロア型、導電率２．０×１０３、電気抵抗率５．０×１０−４）
Ｂｉ２Ｒｕ２Ｏ７−ｘ（パイロクロア型、導電率１．０×１０３、電気抵抗率１．０×１０−３）
【００３５】
これらの中でも、その上に作製される二軸配向層の二軸配向性が良好という理由から、ＬｉＴｉ２Ｏ４およびＳｒＲｕＯ３の少なくとも一方を含有することが好ましい。
ベッド層２４の膜厚は、特に限定されないが、例えば１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【００３６】
（ベッド層形成工程）
ベッド層２４の形成（成膜）方法としては、例えば、ＲＦスパッタ法により成膜する方法が挙げられる。
ＲＦスパッタ法では、プラズマ放電で発生した不活性ガスイオン（例えばＡｒ＋）を蒸着源（ＬｉＴｉ２Ｏ４等）に衝突させ、はじき出された蒸着粒子を成膜面に堆積させて成膜する。このときの成膜条件は、ベッド層２４の構成材料や膜厚等によって適宜設定されるが、例えば、ＲＦスパッタ出力：１００Ｗ以上５００Ｗ以下、基板搬送速度：１０ｍ／ｈ以上１００ｍ／ｈ以下、成膜温度：２０℃以上５００℃以下とされる。
なお、ベッド層２４の成膜には、イオン発生器（イオン銃）で発生させたイオンを蒸着源に衝突させるイオンビームスパッタ法を利用することもできる。
【００３７】
尚、ベッド層２４を非配向とする方法は特に限定されるものではないが、例えば非配向の基板１０上に上記の方法により製膜することで、ベッド層２４は、非配向の層として成膜される。
また、ベッド層２４は基板１０と直接的に接している事が好ましい。基板と直接的に接しているとは、基板１０の表面（主面側）にベッド層２４が成膜されている事を指す。なお、少なくとも表面が金属である基板１０の表面は大気中で自然に酸化され、基板１０に含有される金属由来のごく薄い酸化膜が形成され、この酸化膜は不動態膜と呼ばれる。この基板１０に含有される金属由来の不動態膜とベッド層２４が接していても良い。
【００３８】
（二軸配向層）
二軸配向層２６は、ベッド層２４上に形成され、超電導層３０の結晶を一定の方向に配向させるための層である。
二軸配向層２６の構成材料としては、ＭｇＯ、ＣｅＯ２、ＹＳＺ、ＮｂＯ等の多結晶材料が挙げられる。これらの中でも、ＭｇＯを含有することが好ましい。
【００３９】
二軸配向層２６の膜厚は、特に限定されないが、例えば１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。
【００４０】
（二軸配向層形成工程）
二軸配向層２６の形成（成膜）方法としては、スパッタ法によってターゲット（蒸着源）からターゲット粒子をたたき出し、たたき出した該ターゲット粒子を前記ベッド層２４上に積層させる方法が好ましい。尚、成膜面に対して斜め方向からイオンビームを照射しながらターゲットからのターゲット粒子を前記成膜面に堆積させて膜を形成するスパッタ法（ＩＢＡＤ法）により積層する方法が特に好ましい。
【００４１】
図２は、ＩＢＡＤ法を使用する際に用いるスパッタ装置の概略構成を示す図である。図２に示すように、スパッタ装置１００は、内部にターゲット（蒸着源）を備えるスパッタガン１０１、アシストイオン源１０２、基板搬送部１０４を備えて構成されている。このスパッタ装置１００は真空容器（図示略）に収容され、真空中で蒸着粒子を成膜面ＤＡに堆積できるようになっている。また、スパッタ装置１００は図示しない加熱ヒータを有し、成膜面ＤＡを所望の温度に加熱できるようになっている。
二軸配向層２６を成膜する際には、ベッド層２４が形成されたテープ状の基板１０が基板１１０となり、これが基板搬送部１０４によってスパッタ装置内に搬送されることとなる。
【００４２】
スパッタガン１０１は、内部にターゲット（蒸着源）を備え高周波プラズマ（ＲＦプラズマ）によって不活性ガスイオン（例えばＡｒ＋）を発生させ、該イオンの衝突によって前記ターゲットから蒸着粒子をはじき出させる装置である。また、アシストイオン源１０２は、イオン発生器で発生させたイオンを加速して放出するイオン銃を備え、所望のイオンを成膜面ＤＡに照射できるようになっている。
スパッタガン１０１のターゲットからはじき出された蒸着粒子は、対向する基板１１０の成膜面ＤＡに堆積して、多結晶薄膜を形成する。このとき、アシストイオン源１０２により、基板１１０の成膜面に対して斜め方向（例えば成膜面の法線方向に対して４５°）からアシストイオンビームを照射する。そうすると、基板１１０の成膜面ＤＡに形成される多結晶薄膜内の空孔形成が抑制され、緻密な二軸配向層２６が成膜される。
【００４３】
尚、成膜面ＤＡに対して照射されるイオンビームの斜め方向の角度としては、成膜面の法線方向に対して１０°以上８０°以下が好ましく、４０°以上５０°以下がより好ましく、４５°程度が特に好ましい。
【００４４】
このときの成膜条件は、二軸配向層２６の構成材料や膜厚等によって適宜設定されるが、例えば、
・ＩＢＡＤアシストイオンビーム電圧：８００Ｖ以上１５００Ｖ以下
・ＩＢＡＤアシストイオンビーム電流：８０ｍＡ以上３５０ｍＡ以下
・ＩＢＡＤアシストイオンビーム加速電圧：２００Ｖ
・ＲＦスパッタ出力：８００Ｗ以上１５００Ｗ以下
・基板搬送速度：６０ｍ／ｈ以上５００ｍ／ｈ以下
・成膜温度：５℃以上２５０℃以下
であることが好ましい。
この成膜条件のようにＲＦスパッタ出力が高い場合には、二軸配向層の膜特性（面内配向度Δφ）は向上するため、１０００Ｗ以上が好ましい。
【００４５】
（その他の配向層）
また、本実施形態では、前記二軸配向層２６上に更にその他の配向層２８を有していてもよい。配向層２８は、二軸配向層２６上に形成され、二軸配向層２６を保護するとともに超電導層３０との格子整合性を高めるための層である。
配向層２８の材料としては、例えばＬａＭｎＯ３（ＬＭＯ）、ＣｅＯ２、ＭｇＯ、ＹＳＺ、ＳｒＴｉＯ３（ＳＴＯ）等が挙げられる。
【００４６】
尚、配向層２８は単層であっても、２層以上の複数層からなっていてもよい。
配向層２８の膜厚は、特に限定されないが、十分な配向性を得るには５０ｎｍ以上が好ましく、３００ｎｍ以上であればさらに好ましい。
【００４７】
（配向層形成工程）
この配向層２８の形成（成膜）方法としては、ＰＬＤ法やＲＦスパッタ法による成膜が挙げられる。ＲＦスパッタ法による成膜条件は、配向層２８の構成材料や膜厚等によって適宜設定されるが、例えば
・ＲＦスパッタ出力４００Ｗ以上１０００Ｗ以下
・基板搬送速度２ｍ／ｈ以上５０ｍ／ｈ以下
・成膜温度４５０℃以上９００℃以下
であることが好ましい。
【００４８】
・超電導層
次いで、本実施形態に係る超電導導体およびその製造方法について説明する。超電導層３０は前述の本実施形態に係る超電導導体用基材２上に形成される。
【００４９】
超電導層３０は、前記中間層２０上に形成され、酸化物超電導体、特に銅酸化物超電導体で構成されていることが好ましい。この銅酸化物超電導体としては、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（ＲＥ−１２３と称す）等の組成式で表される結晶材料を用いることができる。
【００５０】
上記ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ中のＲＥは、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂやＬｕなどの単一の希土類元素または複数の希土類元素であり、これらの中でＹがよく用いられる。また、δは、酸素不定比量であり、例えば０以上１以下であり、超電導転移温度が高いという観点から０に近いほど好ましい。
【００５１】
超電導層３０の膜厚は、特に限定されないが、例えば０．８μｍ以上１０μｍ以下である。
【００５２】
（超電導層形成工程）
超電導層３０の形成（成膜）方法としては、例えばＴＦＡ−ＭＯＤ法、ＰＬＤ法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、またはスパッタ法などが挙げられる。これら成膜方法の中でも、高真空を必要とせず、大面積化が容易で量産性に優れているという理由からＭＯＣＶＤ法を用いることが好ましい。ＭＯＣＶＤ法を用いる場合の成膜条件は、超電導層３０の構成材料や膜厚等によって適宜設定されるが、例えば、
・基板搬送速度：１ｍ／ｈ以上５０ｍ／ｈ以下
・成膜温度：７００℃〜９００℃
とすることが好ましい。また、酸素不定比量δを小さくして超電導特性を高めるという観点から、酸素ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
【００５３】
・保護層
以上のような超電導層３０の上面には、例えばスパッタ法により銀からなる保護層（安定化層）４０を成膜してもよい。また、保護層４０を成膜して超電導導体１を製造した後、超電導導体１に熱処理を施してもよい。
【００５４】
（変形例）
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであり、例えば上述の複数の実施形態は、適宜、組み合わされて実施可能である。また、以下の変形例を、適宜、組み合わせてもよい。
【００５５】
例えば、他の配向層２８は、省略することができる。
また、上述したＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δなどの酸素不定比量δは、０以上である場合（正の値を示す場合）を説明したが、負の値を示してもよい。
【００５６】
（効果）
従来、基板とベッド層と二軸配向層とを有する超電導導体用基材の前記ベッド層に非配向のものを用いた場合、該非配向ベッド層上に形成される前記二軸配向層では、非配向の層の上に二軸配向のものを得る必要があるため、ベッド層として二軸配向のものを用いる場合に比べて、良好な二軸配向性を得るために成膜の条件等を厳密に制御しなければならなかった。しかし、大気中に存在する埃や、ベッド層、二軸配向層等の形成時に発生する微小な粉（例えば基板とリールなどが擦れて発生する粉）等がベッド層表面に付着し、この埃等が付着したベッド層上に二軸配向層を形成しても良好な二軸配向性が得られず、二軸配向層全体として均一な特性が得られないという問題があった。またその結果、該二軸配向層上に形成された超電導層等において優れた特性が得られないという問題点があった。
尚、ベッド層として結晶性のもの（配向した結晶）を用いるよりも微結晶及び／又はアモルファスのもの（非配向のもの）を用いるほうが、ベッド層上に形成する二軸配向層の配向性が良好になる。
【００５７】
また、ベッド層として配向性のものを用いた場合には、そもそも該配向ベッド層上に二軸配向層を形成する際に特に成膜の条件等を厳密に制御せずとも良好な二軸配向性が得られるため、ベッド層表面への前記埃等の付着による前記問題は生じ得ないものと考えられる。
【００５８】
上記問題は、ベッド層として絶縁体（電気抵抗率が１０６Ω・ｃｍを超える）のものを用いる場合に発生するものであり、ベッド層が帯電することで前記埃等がベッド層表面に付着し、且つ付着した埃等が離脱しにくいためと推察される。
これに対し本実施形態の超電導導体用基材では、基板と該基板上に導電性を有する非配向のベッド層とを有し、該ベッド層上に二軸配向層を有する。また、本実施形態の超電導導体用基材の製造方法では、基板上に導電性を有する非配向のベッド層を形成する導電性ベッド層形成工程と、該ベッド層上に二軸配向層を形成する二軸配向層形成工程とを有する。即ち、ベッド層として導電性（電気抵抗率が１００Ω・ｃｍ以下）のものが形成されるため、ベッド層の帯電が抑制されて前記埃等のベッド層表面への付着が抑制され、その結果二軸配向性に優れた二軸配向層が得られるものと推察される。また、二軸配向層全体として均一な特性が得られ、該二軸配向層上に形成された超電導層においても優れた通電特性が得られるものと考えられる。
【００５９】
また、基板とベッド層と二軸配向層とを有する超電導導体用基材の前記二軸配向層の形成が、スパッタ法によってターゲットからターゲット粒子をたたき出し、たたき出した該ターゲット粒子を前記ベッド層上に積層させることによって行われる場合、該二軸配向層の形成の際にアーキング（放電）が発生することがあった。アーキングが発生するとベッド層や二軸配向層等の中間層が基板から剥がれてしまい、剥がれた部分に後工程で超電導層等を形成しても、該超電導層では良好な配向性が得られず、通電特性に劣ることがあった。さらに、アーキングにより基板を横断するように中間層が剥がれてしまう場合、臨界電流がゼロとなることがあった。
尚、スパッタを行う際のスパッタ出力を高出力化することにより二軸配向層の膜特性（面内配向度Δφ）は向上する傾向にあるが、スパッタ出力の高出力化を行うとより顕著にアーキングが発生する。一方、スパッタを行う際のスパッタ出力が低出力の場合、アーキングの発生は抑えられるものの、二軸配向層の膜特性（面内配向度Δφ）が良好ではなく、その結果、二軸配向層の上に形成される超電導層の臨界電流特性も良好なものが得られない。
【００６０】
また、二軸配向層をスパッタ法以外の方法にて形成する場合には、そもそもアーキングが発生しないため、中間層の基板からの剥がれ等の前記問題は生じ得ないものと考えられる。
【００６１】
上記問題は、ベッド層として絶縁体（電気抵抗率が１０６Ω・ｃｍを超える）のものを用いる場合に発生するものであり、スパッタの際に基板がゼロ電位にまで落ちず、基板表面にアーキングが発生するためと推察される。
これに対し本実施形態の超電導導体用基材では、基板と該基板上に導電性を有する非配向のベッド層と該導電性ベッド層上に二軸配向層とを有し、該二軸配向層は、スパッタ法を用いて形成される。また、本実施形態の超電導導体用基材の製造方法では、基板上に導電性を有する非配向のベッド層を形成する導電性ベッド層形成工程と、該ベッド層上に二軸配向層を形成する二軸配向層形成工程とを有し、該二軸配向層形成工程は、スパッタ法によって前記二軸配向層を形成する工程である。即ち、ベッド層として導電性（電気抵抗率が１００Ω・ｃｍ以下）のものが形成されるため、スパッタの際に基板がゼロ電位にまで落ちるものと推察され、その結果アーキングの発生が抑制されると考えられる。また、アーキングによるベッド層や二軸配向層等の中間層の基板からの剥がれも抑制され、さらに後工程で形成される超電導層においても良好な配向性が得られ、通電特性に優れるものと考えられる。
尚、基板と導電性ベッド層の間に絶縁体の層があると、スパッタの際に基板がゼロ電位にまで落ちないため、アーキングの発生が抑制されない。そのため、基板と導電性ベッド層の間には絶縁性（電気抵抗率が１０６Ω・ｃｍを超えるもの）の層が存在しないほうが好ましく、基板とベッド層は直接的に接していることが好ましい。
【００６２】
なお、日本出願２０１１−１８２６７４の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例および比較例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【００６４】
〔実施例１〕
・ベッド層の形成
Ｎｉ基合金線材（ハステロイ（登録商標）、非配向基体）をスパッタ装置に導入し、１×１０−３Ｐａまで真空引きした。そして、ＬｉＴｉ２Ｏ４を蒸着源として、常温においてＲＦスパッタ法によりＬｉＴｉ２Ｏ４からなる非晶質且つ非配向のベッド層をＮｉ基合金線材の直上に成膜した。尚、線材搬送速度を５０ｍ／ｈに調整して膜厚１００ｎｍのベッド層を得た。この際の、ＲＦスパッタ出力は３００Ｗとした。【００６５】
・二軸配向層の形成
次に、上記ベッド層が形成された前記線材をＩＢＡＤ装置に導入し、１×１０−３Ｐａ以下まで真空引きした。そして、Ｍｇをターゲット（蒸着源）としてＡｒ−Ｏ２混合ガス雰囲気にてＲＦスパッタ法によりＭｇターゲットからターゲット粒子をたたき出し、反応性スパッタによって前記ベッド層上にＭｇＯ膜を形成しつつ、イオンビームスパッタを用いてＡｒイオンを該ベッド層に照射させるＩＢＡＤ法により、ＭｇＯからなる強制二軸配向層を形成した。尚、このＭｇＯ強制二軸配向層の作製は、常温で、線材搬送速度８０ｍ／ｈ、ＲＦスパッタ出力１３００Ｗ、アシストイオンビームスパッタのビーム電流値２００ｍＡ、ビーム電圧１０００Ｖ、加速電圧２００Ｖとした。【００６６】
・その他の配向層の形成
次に、上記ベッド層および強制二軸配向層が形成された前記線材をスパッタ装置に導入し、１×１０−３Ｐａまで真空引きした。そして、ＬａＭｎＯ３を蒸着源として、スパッタ法によりＬａＭｎＯ３からなる二軸配向した層を、９００℃において、線材搬送速度６０ｍ／ｈで成膜した。
更に、この線材をスパッタ装置に導入し、１×１０−３Ｐａまで真空引きした。そして、ＣｅＯ２を蒸着源としてスパッタ法によりＣｅＯ２からなる二軸配向した層を、７００℃において、線材搬送速度３ｍ／ｈで成膜し、超電導線材用テープ基材を得た。【００６７】
・超電導層および安定化層の形成
上記超電導線材用テープ基材上に、ＭＯＣＶＤ法によりＹＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｄ超電導層を成膜し、さらに安定化層としてＡｇ層を成膜し、超電導線材を得た。【００６８】
〔実施例２〕
前記実施例１のベッド層の形成において、蒸着源をＳｒＲｕＯ３に変更した以外、実施例１と同様の方法により超電導線材用テープ基材を形成し、更に超電導線材を得た。【００６９】
〔比較例１〕
前記実施例１のベッド層の形成において、蒸着源をＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７に変更した以外、実施例１と同様の方法により超電導線材用テープ基材を形成し、更に超電導線材を得た。【００７０】
〔評価〕
・ベッド層の電気抵抗率の測定
前記実施例および比較例において形成したベッド層の電気抵抗率［Ωｃｍ］を、前記Ｎｉ基合金線材上に前記ベッド層を形成した後、前記強制二軸配向層を形成する前に、電気伝導度を直流４端子法で室温にて測定することで求めた。結果を下記表１に示す。【００７１】
・ベッド層表面への埃等の付着性評価
前記実施例および比較例の強制二軸配向層の形成の際にベッド層表面に、大気中に存在する埃や、ベッド層、二軸配向層等の形成時に発生する微小な粉が付着しているか否かを１ｃｍ角のＳＥＭ画像を３箇所撮影して確認し、以下の評価基準により評価した。結果を下記表１に示す。
○：３箇所の何れにも確認されず
×：少なくとも１箇所で付着を確認【００７２】
・その他の配向層（ＣｅＯ２層）の二軸配向性の評価
前記強制二軸配向層の二軸配向性は膜厚が薄いために直接測定することが困難なため、強制二軸配向層の二軸配向性の指標として、相関があるＣｅＯ２層の二軸配向性を、前記実施例および比較例の各々について以下の方法により評価した。結果を下記表１に示す。
−二軸配向性の評価方法−
Ｘ線回折測定のＣｅＯ２（１１１）極点図で得られる９０°おきのピークの半値幅の平均値を、面内配向度（Δφ）として評価した。
○：Δφ４°未満
△：Δφ４°以上、６°未満
×：Δφ６°以上【００７３】
・アーキングの有無
前記実施例および比較例の強制二軸配向層の形成の際に線材にアーキング（放電）が発生したか否かを、アーキング痕の有無によって評価し、また線材においてベッド層や強制二軸配向層等の中間層に剥がれが発生しているか否かを観察し、以下の評価基準により評価した。結果を下記表２に示す。
有：アーキング痕が見られ、線材の中間層の一部に剥離する部分があった
無：アーキング痕は見られず、線材の中間層には剥離する部分はなかった【００７４】
・臨界電流Ｉｃの測定
前記実施例および比較例により得られた超電導線材の臨界電流Ｉｃを、以下の方法により測定し、下記評価基準に従って評価した。結果を下記表１および表２に示す。
−臨界電流Ｉｃの測定方法−
液体窒素中で４端子法により電圧定義１μＶ／ｃｍで臨界電流を測定した。電圧端子の端子間距離は１ｍ長とした。
○：３００Ａ以上
△：２００Ａ以上、３００Ａ未満
×：２００Ａ未満【００７５】
【表１】
2013027839.tif 000003
【００７６】
【表２】
2013027839.tif 000004
【００７７】
表１および表２に示される通り、実施例１および実施例２の超電導導体では、基板上に導電性を有する非配向のベッド層（実施例１では３．５×１０−２Ωｃｍ、実施例２では１．０×１０−４Ωｃｍ以下）を形成しており、埃等の付着が確認されなかった。一方、導電性を有しないベッド層を形成した比較例１（１．０×１０６Ωｃｍを超える）では、埃等の付着が確認された。
この比較例１では、ＣｅＯ２層の面内配向度がΔφ４°以上であり、相関のある強制二軸配向層においても二軸配向性はやや劣るものと推察される。また比較例１では、超電導層の臨界電流Ｉｃは３００Ａ未満であった。これに対し、実施例１および実施例２では、ＣｅＯ２層の面内配向度がΔφ４°未満で比較例１よりも良好な二軸配向性が得られており、相関のある強制二軸配向層においても良好な二軸配向性が得られているものと推察される。また、超電導層の臨界電流Ｉｃは３００Ａ以上となり、比較例１よりも優れた通電特性が得られた。【００７８】
また、実施例１および実施例２の超電導導体では、導電性を有するベッド層上にスパッタ法にて強制二軸配向層を形成しており、該強制二軸配向層ではアーキング痕は見られず、線材の中間層には剥離する部分は観察されなかった。一方、導電性を有しないベッド層を有する比較例１では、そのベッド層に形成された強制二軸配向層でアーキング痕が見られ、更に線材の中間層の一部に剥離する部分が観察された。そのため、中間層の剥離した部分の上に形成された超電導層は良好な二軸配向性が得られず、通電特性が劣化したものと推察される。
この比較例１では超電導層の臨界電流Ｉｃは３００Ａ未満であったのに対し、実施例１および実施例２では、超電導層の臨界電流Ｉｃは３００Ａ以上となり、比較例１よりも優れた通電特性が得られた。
【符号の説明】
【００７９】
１０  基板
２４  ベッド層
２６  二軸配向層
２８  配向層
３０  超電導層
１００  スパッタ装置
１０１  スパッタガン
１０２  アシストイオン源
１０４  基板搬送部
１１０  基材
ＤＡ  成膜面
【図１】
2013027839.tif 000005
【図２】
2013027839.tif 000006
【図３】
2013027839.tif 000007
【国際調査報告】
2013027839.tif 000008
2013027839.tif 000009
2013027839.tif 000010
2013027839.tif 000011