(57)【要約】【解決手段】超電導線（ワイヤ）は、積み重ねられた関係の１つまたは複数の基板に配置される第１の超電導層と第２の超電導層を含み、第１の超電導層は第１の構成物の高温酸化物超電導体を備え、第２の超電導層は第２の構成物の高温超電導層を備え、第１の構成物と第２の構成物は異なっている。第１の超電導体層は、超電導層の表面に垂直な磁場（Ｈ／／ｃ）の存在下で強化された臨界電流（Ｉｃ（ｃ））を提供すべく選択された高温超電導体構成物を任意的に含む。第２の超電導体層は、超電導層の表面に平行な磁場の存在下で強化された臨界電流（Ｉｃ）を提供すべく選択された高温超電導体構成物を任意的に含む。【選択図】なし
2009507358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積み重ねられた関係で１つまたは複数の基板の上に配置された第１の超電導層及び第２の超電導層を少なくとも備えてなる超電導ワイヤであって、
前記第１の超電導層は、当該超電導体層の表面に平行な臨界電流の、当該超伝導体層の表面に直角な臨界電流に対する第１の所定比率（Ｉｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ））を提供すべく選択された第１の高温超電導酸化物を備えており、
前記第２の超電導層は、当該超電導体層の表面に平行な臨界電流の、当該超電導体層の表面に直角な臨界電流に対する第２の所定比率（Ｉｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ））を提供すべく選択された第２の高温超電導層を備えており、
前記第１の超電導層と第２の超電導層とが組み合わされて、選択された磁場配向で所定の全体的な臨界電流Ｉｃを提供する、超電導ワイヤ。
【請求項２】
前記第１又は第２の高温超電導体が、超電導層の表面に直角に配向された磁場（Ｈ／／ｃ）の存在下で強化された臨界電流（Ｉｃ（ｃ））を提供するように選択されている、請求項１に記載の超電導ワイヤ。
【請求項３】
Ｉｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）の前記第１の所定比率が、１テスラ以上の適用磁場において２．６以下である請求項２に記載の超電導ワイヤ。
【請求項４】
Ｉｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）の前記第１の所定比率が、１テスラ以上の適用磁場において２．０未満である請求項２に記載の超電導ワイヤ。
【請求項５】
Ｉｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）の前記第１の所定比率が、１テスラ以上の適用磁場において１．５未満である請求項２に記載の超電導ワイヤ。
【請求項６】
前記適用磁場が、約１テスラから約６テスラの範囲内にある請求項３、４または５に記載の超電導ワイヤ。
【請求項７】
前記高温超電導体が、希土類−アルカリ土類−銅の酸化物を備え、当該希土類が２つ以上の希土類元素を備える、請求項２に記載の超電導ワイヤ。
【請求項８】
前記希土類−アルカリ土類−銅の酸化物が、化学量論的な希土類−アルカリ土類−銅に必要とされる量を超過したイットリウムを備える、請求項７に記載の超電導ワイヤ。
【請求項９】
前記希土類元素が、エルビウムとホルミウムのうちの１つまたはそれ以上を備える、請求項７に記載の超電導ワイヤ。
【請求項１０】
ホルミウムとエルビウムのうちの１つまたはそれ以上が、希土類−アルカリ土類−銅の酸化物の中の希土類の化学量論量の２５％から１５０％の範囲内の量で存在する、請求項９に記載の超電導ワイヤ。
【請求項１１】
前記希土類元素がさらにイットリウムを備える、請求項１０に記載の超電導ワイヤ。
【請求項１２】
前記高温超電導体が、希土類−アルカリ土類−銅の酸化物と、該酸化物超電導体の粒子内に位置する金属含有化合物を備える少なくとも１つの第２の位相ナノ粒子とを備える、請求項２に記載の超電導ワイヤ。
【請求項１３】
前記第２の位相ナノ粒子が、希土類元素、アルカリ土類金属、及び遷移金属のうちの１つまたは複数を備える、請求項１２に記載の超電導ワイヤ。
【請求項１４】
前記第２の位相ナノ粒子が、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、Ｙ２Ｃｕ５Ｏ５、Ｙ２ＢａＣｕＯ４、酸化マグネシウム、ＢａＺｒＯ３、銀、及びＣｅＯ２からなる群から選択されるものである、請求項１２に記載の超電導ワイヤ。
【請求項１５】
前記第１または第２の高温超電導体構成物が、超電導層の表面に平行に向けられた磁場（Ｈ／／ａｂ）の存在下で強化された臨界電流（Ｉｃ）を提供すべく選択されている、請求項２に記載の超電導ワイヤ。
【請求項１６】
Ｉｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）の前記第２の所定比率が、１テスラ以上の適用磁場において２．５を超える、請求項１５に記載の超電導ワイヤ。
【請求項１７】
Ｉｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）の前記第２の所定比率が、１テスラ以上の適用磁場において３．５を超える、請求項１５に記載の超電導ワイヤ。
【請求項１８】
Ｉｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）の前記第２の所定比率が、１テスラ以上の適用磁場において５．５を超える、請求項１５に記載の超電導ワイヤ。
【請求項１９】
前記適用磁場が約１テスラから約６テスラの範囲内にある、請求項１６、１７又は１８に記載の超電導ワイヤ。
【請求項２０】
前記高温超電導体が、希土類−アルカリ土類−銅の酸化物を備え、銅対アルカリ土類の比率が１．５を超える、請求項１５に記載の超電導ワイヤ。
【請求項２１】
前記第１及び第２の超電導層の厚さが異なる、請求項１に記載の超電導ワイヤ。
【請求項２２】
前記第１及び第２の超電導層の厚さが、選択された磁場配向で所定の全体的な臨界電流を提供すべく選択されている、請求項１に記載の超電導ワイヤ。
【請求項２３】
選択された磁場配向が、０°（Ｈ／／ｃ）と９０°（Ｈ／／ａｂ）の間である、請求項１に記載の超電導ワイヤ。
【請求項２４】
前記第１の超電導層が基板の上面に配置され、前記第２の超電導層が基板の下面に配置されている、請求項１に記載の超電導ワイヤ。
【請求項２５】
少なくとも１つの第１の緩衝層が、前記基板の上面と前記第１の超導電層の間に配置されると共に、少なくとも１つの第２の緩衝層が、前記基板の下面と前記第２の超電導層の間に配置されている、請求項２４に記載の超電導ワイヤ。
【請求項２６】
前記第２の超電導層が前記第１の超電導層の上に重なっている、請求項１に記載の超電導ワイヤ。
【請求項２７】
前記第１の超電導層と第２の超電導層の間には、導電層が配置されている、請求項２６に記載の超電導ワイヤ。
【請求項２８】
前記導電層は銅を備える、請求項２７に記載の超電導ワイヤ。
【請求項２９】
１つまたは複数の緩衝層が前記基板と前記第１の超電導層の間に配置されている、請求項２６に記載の超電導ワイヤ。
【請求項３０】
請求項１に記載の超電導ワイヤは更に、
第１の基板、当該第１の基板上に配置され且つ前記第１の超電導層を支持する少なくとも１つの第１の緩衝層、及び、前記第１の超電導層に配置された第１の金属製保護層を備えてなる第１のコーティングされた素子、並びに、
第２の基板、当該第２の基板上に配置され且つ前記第２の超電導層を支持する少なくとも１つの第２の緩衝層、及び、前記第２の超電導層に配置された第２の金属製保護層を備えてなる第２のコーティングされた素子、
を備える請求項１に記載の超電導ワイヤ。
【請求項３１】
前記第１及び第２のコーティングされた素子が前記第１及び第２の基板で接合されるように、前記第１のコーティング素子と第２のコーティング素子の間に配置された介在バインダ層を更に備える、請求項３０に記載の超電導ワイヤ。
【請求項３２】
前記第１及び第２のコーティングされた素子が前記第１の及び第２の金属製保護層で接合されるように、前記第１のコーティング素子と第２のコーティング素子の間に配置された介在バインダ層を更に備える、請求項３１に記載の超電導ワイヤ。
【請求項３３】
高温超電導装置を製造する方法であって、
高いＩｃ（ｃ）の高温超電導体構成物を備えた第１の領域と、高いＩｃ（ａｂ）の高温超電導体構成物を備えた第２の領域と、前記高いＩｃ（ｃ）の高温超電導体構成物および前記高いＩｃ（ａｂ）の高温超電導体構成物の混合物を備えた第３の領域とを備える１本の超電導ワイヤを提供することと、
前記第１の領域が前記ワイヤに対し直角（０°）な磁場配向を経験する当該装置内の位置を占め、前記第２の領域が前記ワイヤに対し平行（９０°）な磁場配向を経験する当該装置内の位置を占め、前記第３の領域が０°と９０°の間の磁場配向を経験する当該装置内の位置を占めるように、当該装置内に超電導体を配置することと、
を備えた方法。
【請求項３４】
前記装置がコイルである、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記高温超電導体ワイヤの前記第１の領域が該コイルの端部に位置している、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記高温超電導体ワイヤの前記第２の領域が該コイルの内部に位置している、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記高温超電導体ワイヤの前記第３の領域が前記第１の領域と第２の領域の間に位置している、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
高温超電導体層を備えた超電導ワイヤを具備する製品であって、
その製品が、当該製品内のさまざまな位置で異なる配向の磁場を経験すると共に、前記高温超電導体層の構成物が、既定の位置での磁場の配向に対処するようにその長さに沿って変化する製品。
【請求項３９】
前記製品はコイルを備えており、
動作時に当該コイルが、前記超電導体層の平面に略平行から前記超電導体層の平面に略直角までの変化範囲を持った誘起磁場を経験する、請求項３８に記載の製品。
【請求項４０】
前記超電導体ワイヤの構成物が、動作中に前記超電導層の表面に直角な磁場を経験する前記コイルの第１の領域において、主に高いＩｃ（ｃ）の高温超電導体構成物を備えている、請求項３９に記載の製品。
【請求項４１】
前記超電導体ワイヤの構成物が、動作中に前記超電導層の表面に対しほぼ平行である磁場を経験する前記コイルの第２の領域において、主に高いＩｃ（ａｂ）の高温超電導体構成物を備えている、請求項４０に記載の製品。
【請求項４２】
前記超電導体ワイヤの構成物が、動作中に前記超電導層の表面に対して０度と９０度の間の角度となる磁場を経験する前記コイルの領域内に、高いＩｃ（ｃ）の高温超電導体構成物と、高いＩｃ（ａｂ）の高温超電導体構成物との混合物を備えている、請求項４１に記載の製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願について］
本願は、参照することによりその全体として本書に組み込まれる「高温超電導ワイヤ及びコイル（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｗｉｒｅｓ  ａｎｄ  Ｃｏｉｌｓ）」と題されている２００５年７月２９日に出願された米国仮特許出願番号第６０／７０３，８１５号の、米国特許法第１１９条（ｅ）の下での利益を主張するものである。
【０００２】
本願は、全体的な内容が参照することにより本書に組み込まれている、２００５年７月２９日に出願され、「高温超電導体ワイヤのためのアーキテクチャ（Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  Ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｗｉｒｅ）」と題されている同時係属中の米国特許出願番号第１１／１９３，２６２号に関連する。
【０００３】
［発明の技術分野］
本発明は概して、高温超電導線（ワイヤ）に関する。特に本発明は、第二世代とも呼ばれている被覆導体、つまり高温の超電導体ワイヤ及びテープに関する。本発明は、変化する磁場配向で定電流を維持できる超電導構造にも関する。
【背景技術】
【０００４】
高温超電導（ＨＴＳ）材料（７７Ｋという液体窒素温度を超えた超電導）が発見されて以来、このようなＨＴＳ材料を使用して多様な工学応用を開発する努力が重ねられてきた。薄膜超電導体装置及びワイヤでは、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ（以下Ｙ１２３と称する）の周知の基本組成において、イットリウム、バリウム、銅、及び酸素を含む酸化物超電導体を活用する装置の製造で最も進歩が見られてきた。また、Ｙを部分的に置き換えた希土類元素（「ＲＥ」）を含む組成でも進歩が見られてきた。Ｙ１２３等の二軸ラクスチャ加工済み超電導金属酸化物は、被覆導体アーキテクチャで高臨界電流密度を達成した。多くの場合第二世代のＨＴＳ線と呼ばれているこれらのワイヤは、軍事、高エネルギー物理学、材料加工、輸送及び医療用の、ケーブル、モータ、発電機、同期相進機、変換器、電流制限器及び磁石システムを含む多くの応用例にとっての好適な材料である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＨＴＳ材料の通電能力は、その結晶配列、つまりテクスチャに強く関連している。酸化物超電導体粒子は、通常は、ワイヤ表面の平面とワイヤ表面に平行なａｂ面に垂直なそれらのｃ軸に位置合わせされている。隣接する結晶ＨＴＳ粒子のずれによって形成される結晶粒子境界が、超電導電流の流れの障害を形成することが知られているが、この障害は配列つまりテクスチャの程度が増すにつれて減少する。したがって、材料を、例えばＨＴＳ線等の採算の合う製品に作るためには、ＨＴＳ材料は相対的に長い距離に渡って高度の結晶構造配列つまりテクスチャを維持しなければならない。それ以外の場合、超電導通電容量（臨界電流密度）は制限される。
【０００６】
ＨＴＳ材料は、それがその表面で高度の結晶学的組織を有するように製造された可撓性のテープ形状の基板の上部で材料の薄膜をエピタキシャルに成長させることによって大きな面積で高度の結晶学的配列、つまりテクスチャで製造できる。結晶ＨＴＳ材料がこの表面上でエピタキシャルに成長すると、ＨＴＳ材料の結晶配列は基板のテクスチャに適合するように成長する。言い換えると、基板テクスチャは、結晶ＨＴＳ材料のエピタキシャル成長のためのテンプレートを提供する。更に基板はＨＴＳ層に構造的完全性を与える。
【０００７】
基板は、エピタキシャルＨＴＳ層を生じさせるテンプレートを提供するためにテクスチャ加工することができる。とりわけ、ニッケル、銅、銀、鉄、銀合金、ニッケル合金、鉄合金、ステンレス綱合金、鋼合金を使用できる。基板は、基板を圧延し、再結晶焼きなましをすることを必要とするプロセス等の変形プロセスを使用してテクスチャ加工することができる。このようなプロセスの例は、圧延支援２軸テクスチャ基板（ＲａＢｉＴＳ）プロセスである。この場合、大量の金属が、変形処理と焼きなましによって経済的に処理され、高度のテクスチャを達成できる。
【０００８】
１つまたは複数の緩衝層が、その上でＨＴＳ材料を成長させるために適切な結晶学的テンプレートのある基板表面に蒸着させる、あるいは成長させることができる。また、緩衝層は、基板材料からＨＴＳ材料の結晶格子の中への原子の、あるいは基板材料の中への酸素の拡散を妨げるという追加の利点を提供できる。この拡散、つまり「汚染」は、結晶構造の配列を乱し、それによってＨＴＳ材料の電気特性を劣化させることがある。緩衝層は、基板とＨＴＳ層の間での接着の強化も提供できる。さらに、緩衝層（複数の場合がある）は、超電導体材料の熱膨張係数によく適合される熱膨張係数を有することがある。ワイヤが応力にさらされることのある商業的な応用例での技術の実現の場合、この特長は、それが基板からのＨＴＳ層の層間剥離を妨げるのに役立つために望ましい。
【０００９】
代わりに、ハステロイ等のテクスチャ加工を行っていない基板を使用し、イオンビーム支援蒸着（ＩＢＡＤ）または傾斜基板蒸着（ＩＳＤ）等の手段によってテクスチャ加工を行った緩衝層を蒸着させることができる。任意的に、追加の緩衝層が、ＨＴＳ層のエピタキシャル蒸着のための最終的なテンプレートを提供するためにＩＢＡＤ層またはＩＳＤ層でエピタキシャルに蒸着されてもよい。
【００１０】
基板と１つまたは複数の緩衝層の適切な組み合わせを、テンプレートとして使用することにより、ＨＴＳ層は、テンプレート表面に対するやはり優れた接着を有する、優れた結晶配列またはテクスチャを備えて、あるいは基板からの原子による汚染に対する十分な障壁を備えてエピタキシャルに成長させることができる。ＨＴＳ層は、有機金属付着（ＭＯＤ）プロセス、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、パルス化レーザ蒸着（ＰＬＤ）、熱蒸発またはｅ−ビーム蒸発、あるいは他の適切な方法を含む種々の方法のいずれかによって蒸着できる。最後に、キャップ層を多層アセンブリに加えることができ、上記からのＨＴＳ層の汚染及びＨＴＳ層に対する損傷を妨げるのに役立つ。キャップ層は、例えば銀である場合があり、ＨＴＳ層の上に例えばスパッタリングできる。
【００１１】
ＨＴＳ線の開発は、臨界電流密度、特に高い電磁場及び温度（Ｊｃ（Ｈ，Ｔ））での臨界電流密度の改善を求め続ける。この改善は、ＨＴＳ材料における高臨界電流密度Ｊｃのための根本的な機構である超電導ボルテックスの「ピンニング」を改善することにより実現できる。超電導体においてピンニングを達成するには、局所的な電位エネルギー差のサイズが、可能な限り密接に超電導磁束線つまりボルテックスの通常のコアのサイズに一致しなければならない。断面のコアは、高温超電導銅酸化物において数ナノメートルであり、温度とともに成長するコヒーレンス長と類似するサイズを有する。したがって、ナノメートルサイズの欠陥が、磁束線を固定し、磁場の通電容量特性を改善するために、酸化物超電導体粒子の中に導入される。
【００１２】
酸化物超電導体の結晶学的に配列された層の通電特性は、磁場配向に依存している。図１は、磁場が膜の平面的な面に平行且つ垂直に向けられた、酸化物緩衝金属基板に対する、有機金属が蒸着された（ＭＯＤ）Ｙ１２３の典型的な場依存を示す。磁場配向が膜の平面的な面に垂直な２７Ｋと７５Ｋの両方において、平行配向の値からのＩｃの大きな減少があり、Ｙ１２３ワイヤの多くのコイル応用例における有用性を制限する。多くの予測される出願が、性能が大きく低下する条件である、膜の平面的な面に垂直に向けられる１から３テスラの磁場の中の５５から６５Ｋの領域での温度について計画されている。磁場におけるＹ１２３ワイヤの水平性能と垂直性能に加えて、図２に示されているような中間角度での場の性能を調べることが重要である。図２で分かるように、拡張された平面的なまたは線形の欠陥（例えば、双晶境界、結晶粒子境界、ａ−軸粒子）の存在を通して強化できる、Ｙ１２３膜は、通常は、（Ｙ１２３膜の平面的な面に０°と１８０°または垂直な）ｃ軸の小さなピークを示す。
【００１３】
モータ及び磁気コイルなどの多くの応用例では、ＨＴＳ線は磁場配向の局所的な変動を経験し、その結果、ワイヤのある領域で経験される磁場は別のワイヤ領域で経験される磁場ときわめて異なることがある。このような応用例では、Ｙ１２３ワイヤ性能は、垂直配向での磁場配向によってだけではなく、任意の磁場配向での最小性能によって決定される。このようにして、ＨＴＳ線は、磁場が最適配向から逸脱する領域の電流密度の削減を立証する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
ワイヤまたは装置内のさまざまな場所で異なる磁場配向を経験する応用例及び装置で使用されてよい、高温超電導（ＨＴＳ）ワイヤ（線）が説明されている。ＨＴＳ線は、少なくとも２つの超電導層を含み、そのそれぞれはある特定の磁場配向でのその性能について選択される。超電導層の組み合わせを選択することにより、ＨＴＳ線はワイヤ表面に平行（Ｈ／／ａｂ）に、あるいはワイヤ表面に垂直（Ｈ／／ｃ）に、あるいは中間配向で向けられた磁場で最適性能を示す。
【００１５】
本発明の一態様では、超電導線は、積み重ねられた関係性で１つまたは複数の基板上に配置されている、少なくとも第１の超電導層と第２の超電導層とを含む。第１の超電導層は、超電導体層の表面に平行な臨界電流対超電導体層の表面に垂直（直角）な臨界電流に対する第１の所定の率（Ｉｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ））を提供するために選択される第１の高温超電導酸化物を含み、第２の超電導層は、超電導体層の表面に平行な臨界電流対超電導体層の表面に垂直（直角）な臨界電流に対する第２の所定の率（ｌｃ（ａｂ）／ｌｃ（ｃ））を提供するように選択される第２の高温超電導層を含む。第１の及び第２の超電導体層は、組み合わされて、選択された磁場配向での所定の全体的な臨界電流Ｉｃを提供する。
【００１６】
１つまたは複数の実施形態では、第１のまたは第２の高温超電導体が、超電導層の表面に垂直に向けられた磁場（Ｈ／／／ｃ）の存在下で強化された臨界電流（Ｉｃ（ｃ））を提供するために選択される。Ｉｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）のための第１の所定の率は２．６未満または２．６に等しく、例えば約１テスラから約６テスラの範囲の、１テスラ以上の適用磁場では２．０未満または１．５未満である。
【００１７】
１つまたは複数の実施形態では、高温超電導体は、２つまたは３つ以上の希土類元素、例えば、エルビウムとホルミウムの１つまたは複数を含む、希土類−アルカリ土類−銅の酸化物を含む。ホルミウム及び／またはエルビウムは、希土類−アルカリ土類−銅の酸化物の化学量論的量の２５％から１５０％の範囲内の量で存在する。
【００１８】
１つまたは複数の実施形態では、高温超電導体は、希土類−アルカリ土類−銅の酸化物と、酸化物超電導体の粒子の中に位置する金属を含有する化合物を備える少なくとも１つの第２の位相ナノ粒子とを含む。
【００１９】
１つまたは複数の実施形態では、超電導層の表面に平行に向けられた磁場（Ｈ／／ａｂ）の存在下で強化された臨界電流（Ｉｃ）を提供するために第１のまたは第２の高温超電導体組成が選択される。Ｉｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）に対する第２の所定の率は、２．５を上回り、または３．５を上回り、あるいは例えば約１テスラから約６テスラの範囲の、１テスラ以上の適用磁場において５．５より大きい。
【００２０】
１つまたは複数の実施形態では、高温超電導体は、希土類−アルカリ土類−銅の酸化物を含み、銅対アルカリ土類の比率は１．５を上回る。
【００２１】
１つまたは複数の実施形態では、第１の超電導体層と第２の超電導体層の厚さは異なり、第１の超電導体層と第２の超電導体層の厚さは、選択された磁場配向で所定の全体的な臨界電流を提供するために選択される。超電導体層の表面に平行または垂直のどちらかの磁場における臨界電流密度を強化する追加の層が含まれてよい。
【００２２】
１つまたは複数の実施形態では、選択された磁場配向は、０°（Ｈ／／ｃ）と９０°（Ｈ／／ａｂ）の間である。
【００２３】
１つまたは複数の実施形態では、超電導体ワイヤは、第１のコーティングされた素子を含む。第１のコーティングされた素子は第１の基板と、第１の基板に配置され、第１の超電導層を支える少なくとも１つの第１の緩衝層と、第１の超電導体層の上に配置される第１の金属性の保護層とを含む。第２のコーティングされた素子は、第２の基板と、第２の基板に配置され、第２の超電導層を支える少なくとも１つの第２の緩衝層と、第２の超電導体層に配置される第２の金属性の保護層とを含む。
【００２４】
１つまたは複数の実施形態では、超電導線は、第１の及び第２のコーティングされた素子が第１の及び第２の基板で接合されるように第１のコーティングされた素子と第２のコーティングされた素子の間に配置される介在するバインダ層、あるいは第１のコーティングされた素子と第２のコーティングされた素子が第１の及び第２の金属性の保護層で接合されるように第１のコーティングされた素子と第２のコーティングされた素子の間に配置される介在するバインダ層も含む。
【００２５】
本発明の別の態様は、高温超電導装置を製造する方法を含む。その方法は、高いＩｃ（ｃ）高温超電導体組成を備える第１の領域と、高いＩｃ（ａｂ）高温超電導体組成から成る第２の領域と、高いＩｃ（ｃ）高温超電導体組成と高いＩｃ（ａｂ）高温超電導体組成の混合物を備える第３の領域とを備える超電導線の長さを提供することと、第１の領域が高温ワイヤに垂直（０°）の磁場配向を経験する装置内での位置を占有し、第２の領域が高温ワイヤに平行（９０°）な磁場配向を経験する装置内での位置を占有し、第３の領域が０°と９０°の間の磁場配向を経験する装置内での位置を占有するように、装置内で超電導体の長さを配置することを含む。
【００２６】
１つまたは複数の実施形態では、装置はコイルである。つまり、高温超電導体ワイヤの第１の領域はコイルの端部に配置される。高温超電導体ワイヤの第２の領域はコイルの内部に配置され、高温超電導体ワイヤの第３の領域は、第１の領域と第２の領域の間に配置される。
【００２７】
本発明の別の態様では、製品は、高温超電導体層を備える超電導線を含み、製品は製品内のさまざまな位置でさまざまな配向の磁場を経験し、高温超電導体層の組成は既定の位置で磁場の配向に対応するためにその長さに沿って変えられる。
【００２８】
１つまたは複数の実施形態では、製品はコイルであり、動作中、コイルは、超電導体層の平面に実質的に平行から、超電導体層の平面に実質的に垂直の範囲となる誘起磁場を経験する。
【００２９】
１つまたは複数の実施形態では、超電導体ワイヤの組成は、おもに、動作中に超電導層の表面に垂直な磁場を経験するコイルの第１の領域内の高いＩｃ（ｃ）高温超電導体組成であり、超電導体ワイヤの組成は、動作中、超電導層の表面に実質的に平行である磁場を経験するコイルの第２の領域におもに高いＩｃ（ａｂ）高温超電導体組成を備え、超電導体ワイヤの組成は、動作中、超電導層の表面に０度と９０度の間の角度となる磁場を経験するコイルの領域内に、高いＩｃ（ｃ）高温超電導体組成と、高いＩｃ（ａｂ）高温超電導体組成の混合物を備える。
【００３０】
異なる磁場で異なる通電性能の超電導体層を選択することにより、Ｈ／／ａｂ方向とＨ／／ｃ方向に沿ったＩｃ異方性が改変される。特に、Ｉｃ、したがってＪｃは、Ｈ／／ａｂに沿ってＩｃ容量を削減することなくＨ／／ｃに沿って増加する。
【００３１】
「積み重ねられた関係」(stacked relationship)により、素子が例えば互いの上にかぶさる関係性等の積み重ねて配列されることが意味され、層は接触している、あるいは層はそれらの間に１つまたは複数の介在する層を有してよい。積み重ねの順序は示唆または暗示されていない。
【００３２】
［図面についての簡単な説明］
本発明は、同じ参照符号が同じ要素を指し示すと共に、説明のためだけに提示され、本発明の制限になることが意図されない以下の図を参照しつつ説明される。
【００３３】
図１は、強度が高まり、磁場が２６Ｋと７５Ｋで膜の平面的な面に平行に（Ｈ／／ａｂ、θ＝９０°）、及び垂直に（Ｈ／／ｃ、θ＝０°）向けられる、磁場（Ｈ）の中のＹ−１２３  ＨＴＳ線の臨界電流（Ｉｃ）を描く。
【００３４】
図２は、１から７Ｔの適用磁場での、図１のＨＴＳ線のために中間磁場配向（０°＜θ＜９０°）での磁場性能（Ｉｃ）を描く。
【００３５】
図３は、ソレノイド電磁石の端部回転の回りの磁場分布を描く。
【００３６】
図４は、２つの超電導体層を有する２層ＨＴＳ線の断面図であり、（Ａ）は高いＩｃ（ａｂ）、（Ｂ）は高いＩｃ（ｃ）、及び（Ｃ）は高いＩｃ（ａｂ）とＩｃ（ｃ）のそれぞれ１つの層であり、図４Ｄは、銅の層間を有する２つの層ＨＴＳ線の断面図である。
【００３７】
図５は、（Ａ）が高いＩｃ（ａｂ）であり、（Ｂ）が高いＩｃ（ｃ）であり、（Ｃ）が高いＩｃ（ａｂ）とＩｃ（ｃ）のそれぞれ１つの層である、２つの超電導体層を有する両面ＨＴＳ線の断面図である。
【００３８】
図６は、１Ｔと３Ｔで測定された多様な組成の酸化物超電導体のための７５Ｋでの臨界電流Ｉ（ｃ）対磁場配向（θ）のプロットである。
【００３９】
図７は、そのそれぞれの基板で接合される２つのＨＴＳアセンブリの断面図であり、第１のアセンブリは高いＩｃ（ａｂ）を有する超電導体層を有し、第２のアセンブリは高いＩｃ（ｃ）を有する第２の超電導体層を有する。
【００４０】
図８は、そのそれぞれのキャップ層で接合された２つのＨＴＳアセンブリの断面図であり、第１のアセンブリは高いＩｃ（／／ａｂ）を有する超電導体層を有し、第２のアセンブリは高いＩｃ（／／ｃ）を有する第２の超電動体層を有する。
【００４１】
図９は、そのそれぞれの基板で接合され、導電性構造によって取り囲まれている２つのＨＴＳアセンブリの断面図である。
【００４２】
図１０は、本発明の１つまたは複数の実施形態による積層されたＨＴＳ線を製造するために使用される積層プロセスの絵で表した説明図である。
【００４３】
図１１は、本発明の１つまたは複数の実施形態によるＨＴＳを製造するために使用される例示的なプロセスの流れ図を示す。
【００４４】
図１２は、例３に説明されているＨＴＳ船の７７Ｋ及び１テスラでの臨界電流（Ｉｃ）対磁場配向（θ）の図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
図３は、電界強度（Ｈ）（図３のサイドバーで示される、電界強度に対応するさまざまな色の矢印で示されている）及び電場配向（θ）（矢印の向きで示される）が、コイル内のさまざまな位置で劇的に変化することを示すところの、ソレノイド電磁石３１０の端部回転（エンドターン）３００の回りの磁場分布の二次元プロットを示す。特定の電場での通電特性のために最適化されているＨＴＳ線は、コイルの各領域が異なる配向の磁場を経験するので、コイルのさまざまな領域におけるさまざまな電流（Ｉｃ）、したがってさまざまな電流密度（Ｊｃ）を示す。コイルの性能はワイヤの最小性能によって制限されている。したがって、ワイヤの全体的な電流は長い数本のワイヤを通して削減され、長い数本のワイヤでその通電容量の一部だけで機能する。通電容量がワイヤのそれらの標準以下の領域のために高めることができる場合、全体としての全体的なワイヤの電流を改善できる。
【００４６】
ＲＥ１２３超電導酸化物粒子は、通常は磁場で強力な異方性を示し、（エピタキシャルＨＴＳ層の表面に沿った）酸化物粒子の（ａｂ）平面で向けられる磁場の電流は、ＨＴＳ層に垂直に向けられる磁場の電流よりもはるかに高い。Ｉｃ（ａｂ）はＩｃ（ｃ）よりも二倍、三倍、及び十倍以上大きいことがあり、異方性はさらに高い磁場強度でさらに顕著になる。特定のＨＴＳ材料は磁場異方性を削減することが観測されてきたが、Ｉｃ（ｃ）の改善は通常はＩｃ（ａｂ）を犠牲にして得られる。
【００４７】
本発明の一態様では、ＨＴＳ線は従来のＨＴＳ線よりも高いパーセンテージの総通電容量で動作する。１つまたは複数の実施形態では、ＨＴＳ線はほぼ完全な電流負荷で動作する。通電特性は、ＨＴＳ線または装置のさまざまな領域でさまざまな性能特性のＨＴＳ材料を使用することによって改善される。ＨＴＳ材料は、予想される局所的な磁場配向での最適性能のために選択される。したがって、一例として、ＨＴＳ線は、局所的な適用磁場において最適性能を提供するために選択される２つの超電導層を含む。２つの層は任意の順序で配列されてよい、または積み重ねられてよい。ＨＴＳ線が超電導体層の平面（Ｈ／／ａｂつまりθ＝９０°）に平行に向けられている適用磁場を経験する領域では、両方の層は、Ｈ／／ａｂに沿って最適電流、つまりＩｃ（ａｂ）＞＞Ｉｃ（ｃ）を提供する組成と構造を有する超電導体層を含んでよい。ＨＴＳ線が超電導体層の平面（Ｈ／／ｃつまりθ＝０°）に垂直に向けられる適用磁場を経験する領域では、両方の層は、Ｈ／／ｃに沿って最適電流を提供する、つまりＩｃ異方性が所望されるレベルまで削減される組成と構造を有する超電導体層を含んでよい。その配向がＨ／／ａｂとＨ／／ｃの中間である適用磁場をＨＴＳ線が経験する領域では、第１の層はＨ／／ａｂに沿った最適電流性能を提供する組成と構造を有する超電導体層を含んでよく、第２の層はｈ／／ｃに沿って最適電流を提供する組成と構造を有する超電導体層を含んでよい。２つの層の相対的な厚さは、Ｉｃ（ｃ）及びＩｃ（ａｂ）性能の所望されるバランスを提供すべく選択される。ＨＴＳ線は、例えば所望される電流負荷等の、所望される性能の全体的な臨界電流を提供する。
【００４８】
１つまたは複数の実施形態では、ＨＴＳ線は少なくとも８０Ａ／ｃｍ幅のその長さの少なくとも一部で全体的なＩｃ（ｃ）を伝搬し、Ｉｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）は２．０より大きい、つまり約２から３である、あるいはＩｃ（ｃ）は約１２０から１５０Ａ／ｃｍ幅であり、Ｉｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）は２．０より大きい、つまり約２から３である、あるいはＩｃ（ｃ）は約１５０から１８０Ａ／ｃｍ幅であり、Ｉｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）は２．０より大きい、つまり２から３である。全体的なＩｃ（ｃ）は、２つの超電導層の添加電流性能によって達成される。高いＩｃ（ｃ）を指定すると、層の少なくとも１つが垂直な磁場でうまく機能することが確実になる。Ｉｃ（ａｂ）は２以上のＩｃ（ｃ）の倍数であることを指定すると、平行な場の電流がさらに高くなることが確実になる。全体的な電流性能は、適度なＩｃ（ｃ）と適度なＩｃ（ａｂ）を有する２本のワイヤを結合する等の種々の組み合わせで達成されてよい。代わりに、優れたＩｃ（ｃ）のワイヤは、お粗末なＩｃ（ｃ）であるが良好なＩｃ（ａｂ）の線と結合できる。
【００４９】
高いＩｃ（ａｂ）の超電導体層と高いＩｃ（ｃ）超電導体層の所望される組み合わせを提供することに加えて、２つの層ＨＴＳ線は、ＨＴＳ線の超電導体材料の体積を実質的に倍増することによって同程度の単一層の超導電体線で臨界電流密度を高める。
【００５０】
１つまたは複数の実施形態では、超電導層は、基板の同じ側でコーティングされてよい。図４Ａは、最適Ｉｃ（ａｂ）を有する１つの超電導層４４０と、最適Ｉｃ（ｃ）を有する１つの超電導層４７０が基板４６０の同じ側でコーティングされる、二重層ＨＴＳ線４００を描いている。この図及びすべての以後の図では、寸法は原寸に比例していないことが留意される必要がある。基板は、テクスチャ加工された金属基板、あるいはテクスチャ加工された基板を含み、一般的に約０．０５ｍｍから０．２ｍｍの範囲の厚さである金属基板であってよい。Ｎｉ、ＡｇまたはＮｉの合金（例えば、ＮｉＷまたは他のハステロイ金属）等の金属基板は、ワイヤに可撓性を与え、長い長さ及び大きな面積で製造できる。超電導層は、Ｈ／／ａｂまたはＨ／／ｃのどちらかでもその良好な性能のために選択される材料を備える。加えて、超電導体層は、酸化物超電導体のａｂ平面がワイヤ表面に平行になるように結晶学的に配列される。各超電導層は、一般的には約０．５μｍから約２．０μｍの範囲にあり、さらに大きい場合もある。図４Ａに描かれているようなＨＴＳワイヤは、通常は、ワイヤまたは中間配向、つまり０°＜θ＜９０°の磁場を経験するワイヤの領域で有効である。
【００５１】
θが約０°であるワイヤの領域では、図４Ｂが描くように、最適Ｉｃ（ｃ）を有する２つの超電導層４７０が基板４６０の同じ側でコーティングされる二重層ＨＴＳ線４１０が使用されてよい。図４Ｃは、最適Ｉｃ（ａｂ）を有する２つの超電導層４４０が基板４６０の同じ側でコーティングされる二重層ＨＴＳ線４２０を描く。ＨＴＳ層は、Ｈ／／ａｂで最適性能を示す。さまざまな磁場配向を経験する装置で最適性能を有するワイヤを提供するために、ワイヤはさまざまな場配向に対応する装置内のさまざまな位置にこれらのアーキテクチャのどれか１つを含んでよい。
【００５２】
１つまたは複数の実施形態では、導電層または絶縁層４９０が、図４ＤのＨＴＳ線４３０について描かれているような第１の超電導体層と第２の超電導体層の間に配置されてよい。導体層は、２つの層の間で電気的な接続を提供し、例えば銅と銀である場合がある。例示的な絶縁層は、Ｙ２Ｏ３、ＣｕＯ及びＣｅＯ２等の金属酸化物を含む。任意の中間層は、ＨＴＳ材料と構造上及び化学的に適合性がなければならず、例えばエピタキシャルＨＴＳ層の蒸着を可能にするテクスチャ加工された結晶構造を有さなくてはならない。中間層の厚さは、一般的には２０ｎｍから２００ｎｍの範囲であり、例えばスパッタリング、蒸発、蒸着またはパルス化蒸着または他の従来の方法によって蒸着される。
【００５３】
１つまたは複数の実施形態では、超電導体層は基板の対向する側面でコーティングされる。図５Ａは、最適Ｉｃ（／／ａｂ）を有する１つの超電導層４４０と最適Ｉｃ（／／ｃ）を有する１つの超電導層４７０が基板４６０の各反対側にコーティングされる二重層ＨＴＳ線５２０を描く。図５Ｂは、最適Ｉｃ（／／ｃ）を有する２つの超電導層４７０が基板４６０の各反対側にコーティングされる二重層ＨＴＳ線５１０を描く。図５Ｃは、最適Ｉｃ（／／ａｂ）４４０を有する２つの超電導層が基板の各反対側にコーティングされる二重層ＨＴＳ線５００を描く。追加の超電導層は、基板のどちらかの側面に含まれてよく、Ｉｃ（ｃ）またはＩｃ（ａｂ）のどちらかを強化してもよい。
【００５４】
図４Ａから図４Ｄ及び図５Ａから図５Ｃ、並びにこの明細書の他の箇所に描かれているＨＴＳ線は、基板と超電導体層の間に配置される１つまたは複数の緩衝層（不図示）と、超電導体の上にかぶさる１つまたは複数のキャップ層（不図示）とを含む。１つまたは複数の実施形態では、導電性材料も使用できるが、緩衝層は電気絶縁材料から構成されている。緩衝層は、例えば、金属元素または希土類元素の不活性金属、酸化物、ジルコン酸塩、チタン酸塩、ニオブ酸塩、ナイトライド、タンタル酸塩、アルミン酸塩、銅酸化物、マンガン酸塩、またはルテニウム酸塩等から構成されている（例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３，ＭｇＯ，Ｇｄ２Ｏ３、チタン酸ストロンチウム、ジルコン酸ガドリニウム、イットリア安定化ジルコニア、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＬａＭｎＯ４、Ｌａ２Ｚｒ２Ｏ７、またはＬａ２−ｘＣｅｘＺｒ２Ｏ７）。緩衝層は、物理的及び化学的な蒸着方法を含む任意の公知の方法を使用して蒸着されてよい。キャップ層は超電導層の上にかぶさり、化学分解及び機械的分解からの超電導層の保護を提供する。キャップ層は導電性であってよい。キャップ層は、スパッタリングされたＡｇまたは他の不活性金属であってよい。
【００５５】
１つまたは複数の層では、高いＩｃ（ａｂ）または高いＩｃ（ｃ）を有する超電導材料は、層の選択的な処理によって得られる。同じ基板に２つの超電導体層が蒸着されている前記例では、これはプロセスの間に超電導体を形成するために使用される処理条件を変更することによって達成できる。通常は、超電導体を形成するための反応は下にある緩衝層との界面で開始され、超電導体はその界面から外向きに成長する。このようにして、プロセスの途中で高いＩｃ（ｃ）を材料好む条件から、高いＩｃ（ａｂ）を好む条件に条件を変更することにより、さまざまな通電特性のある層化構造が生じる。代わりに、２つの超電導体層は、性能を最適化するために別々に処理され、ＨＴＳ形成後に接合できる。
【００５６】
Ｈ／／ａｂで優れた性能を有する例示的な超電導材料は、金属が実質的には化学量論的な割合である、希土類（ＲＥ）−アルカリ土類−銅の酸化物を含む。したがって、一例によって、希土類元素、バリウム及び銅が実質的に１：２：３の割合であるＲＥ−１２３は、ａｂ平面に平行に向けられる磁場で最適な電流を示すことが判明している。例示的な酸化物超電導体はＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δである。
【００５７】
銅で豊富（リッチ）な、あるいはアルカリ土類金属で欠乏している超電導材料は高いＩｃ（ａｂ）も示す。１つまたは複数の実施形態では、超電導酸化物は、銅対バリウムの比率が１．５を超えている希土類バリウム酸化銅である。Ｃｕ：Ｂａの比率は、酸化物超電導体内でのバリウムの量を削減することにより達成され、つまりバリウムの割合は２．０未満であるか、あるいは銅含有量を増加することにより達成され、つまり銅の割合はＲＥ−１２３組成の中で３．０を超えている。いくつかの実施形態では、酸化物超電導体は、化学量論的なＲＥ−１２３を調製するために必要とされる銅の量と比べて、例えば最高５％の超過分、または最高１０％の超過分、または最高２０％の超過分の銅等の銅の超過分を含有する。他の実施形態では、酸化物超電導体は、化学量論的なＲＥ−１２３を調製するために必要とされる銅の量と比べて、例えばバリウムの最高５％の不足分、または最高１０％の不足分または最高２０％の不足分を含む。
【００５８】
１つまたは複数の実施形態では、銅の中間層は、過剰な銅を供給するために全体としてまたは部分的に使用される。例えば、銅の層は、図４Ａから図４Ｄにおいてのように、二重層ワイヤの２つの超電導体層の間で中間層として蒸着される。酸化物超電導体を形成するために必要な熱処理の間、銅は両方の超電導体層４４０、４７０に拡散し、銅が豊富なＨＴＳ層を形成する。銅が豊富なＨＴＳ線の処理における銅中間層の使用に関する追加の情報は、その全体的な内容が参照することにより組み込まれている２００６年５月４日に公開され、「性能が改善された厚い超電導体膜（Ｔｈｉｃｋ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｌｍｓ  Ｗｉｔｈ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）と題される同時係属中の、共同所有された米国特許公開番号第２００６−００９４６０３号に記載されている。
【００５９】
特定の実施形態では、最高２０％までの過剰なＣｕのＣｕ濃度の上昇がＩｃ（ａｂ）を高める。図６は、多様な組成の酸化物超電導体の臨界電流（Ｉｃ）対磁場配向（θ）、７５Ｋ）の図である。曲線６１０と６１０’は、７．５％の過剰な銅を含有するＹ−１２３層の場合の、それぞれ１Ｔと３Ｔでのθの範囲での電流を測定する。曲線は、９０°（Ｈ／／ａｂ）で強力な最大と、０°（Ｈ／／ｃ）での最小を示し、このようにしてＨ／／ａｂでのこの超電導体組成の最適性能を立証する。銅が豊富なＹ−１２３も、Ｈ／／ａｂとＨ／／ｃの間の強力な電流異方性を示し、Ｉｃ（ａｂ）とＩｃ（ｃ）の比率は１Ｔで約２．４、３Ｔで６である。１つまたは複数の実施形態では、高いＩｃ（ｃ）の超電導体は３Ｔで２０から５５Ａ／ｃｍ−幅６５ＫのＩｃ（ｃ）と、２．５を超えるＩｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）比率、つまり少なくとも１テスラの磁場での３．５を超えるまたは５．５を超えるＩｃ（ｃ）を有する。このような比率は、６テスラまでの磁場強度について取得されており、このような比率がさらに高い磁場でも適切である可能性があると予想される。
【００６０】
Ｈ／／ｃで良好な性能を有する例示的な超電導材料は、化学量論的割合の、あるいは化学量論的割合を超えた、希土類元素または２つまたは３つ以上の希土類元素の超過分を含む希土類（ＲＥ）−アルカリ土類−銅の酸化物を含む。任意の特定の動作モードに縛られるのではなく、過剰な希土類元素は、フラックスピンニング中心として働くナノスケール欠陥を形成することによってＩｃ（ｃ）を改善すると考えられている。原子的欠陥は、Ｙ−１２３超電導体にさまざまな希土類元素を導入することによって達成されてよい。１つまたは複数の実施形態では、例えば、イットリウムを含有する組成物に対する約２５％までの添加、あるいは希土類元素の約１５０％の置き換えが熟慮される。１つまたは複数の実施形態では、希土類元素はホルミウム及び／またはエルビウムである。２つまたは３つ以上の希土類元素の、酸化物超電導体層の中への導入は、Ｉｃ（ｃ）を上昇させるだけではなく、それはＩｃ（ａｂ）とＩｃ（ｃ）の間の差異（異方性）も減少させる。図６を参照すると、曲線６２０と６２０’は、例えばＹ：Ｅｒ＝４：１のような、超電導体組成に対する２５％のエルビウム添加を含むＹ−１２３層の、それぞれ１Ｔと３Ｔでのθの範囲での電流を測定する。曲線６３０と６３０’は、例えばＹ：Ｅｒ＝２：１等の５０％の追加のエルビウムを含むＹ−１２３層の、それぞれ１Ｔから３Ｔでの磁場配向の範囲での電流を測定する。０°（Ｈ／／ｃ）での臨界電流が増加し、このようにして超電導層の組成が、Ｉｃ（ａｂ）とＩｃ（ｃ）の間の電流異方性を削減するためだけではなく、Ｈ／／ｃでの臨界電流を絶対的に改善するためにも選択できることを立証する一方で、９０°での臨界電流（Ｈ／／ａｂ）は大幅に減少した。５０％のエルビウム補足Ｙ−１２３の場合のＨ／／ａｂ対Ｈ／／ｃの比率は１Ｔで約１．２、及び３Ｔで約１．６である一方、２５％のエルビウム補足Ｙ−１２３のＩｃ（ａｂ）対Ｉｃ（ｃ）の比率は、１Ｔで約１．８、及び３Ｔで約２．６である。これは、高いＩｃ（ａｂ）線の電流異方性に大幅に満たない。銅が豊富なＹ１２３の２．４（１Ｔ）と６．０（３Ｔ）のＩｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）を比較する。１つまたは複数の実施形態では、高いＩｃ（ｃ）の超電導体層は、２．６未満、つまり少なくとも１テスラの磁場で２．０未満または１．５未満のＩｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）比率を有する。このような比率は、最高６テスラの磁場強度について得られ、このような比率がさらに高い磁場でも適切である可能性があることが予想される。
【００６１】
１つまたは複数の実施形態では、高いＩｃ（ｃ）超電導体材料は、酸化物超電導体の粒子内に第２の位相ナノ粒子を含む。ナノ粒子は、金属含有化合物から構成され、希土類元素、アルカリ土類金属、及び遷移金属の１つまたは複数を含んでよい。第２の位相ナノ粒子は、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、Ｙ２Ｃｕ２Ｏ５、Ｙ２ＢａＣｕＯ４、酸化マグネシウム、ＢａＺｒＯ３、銀及びＣｅＯ２の１つまたは複数であってよい。磁束線を固定し、磁場の通電特性を改善するために酸化物超電導体粒子内でナノメートルサイズの欠陥を形成するために適した他の組成物は、その全体が参照することにより組み込まれている、２００５年１月１６日に出願され、「ナノドットフラックスピンニング中心のある酸化膜（Ｏｘｉｄｅ  Ｆｉｌｍｓ  ｗｉｔｈ  Ｎａｎｏｄｏｔ  Ｆｌｕｘ  Ｐｉｎｎｉｎｇ  Ｃｅｎｔｅｒｓ）」と題される同時係属の、共同所有された出願米国出願番号第１０／７５８，７１０号に記載されている。
【００６２】
１つまたは複数の実施形態では、高いＩｃ（ａｂ）と高いＩｃ（ｃ）の層の厚さは、磁場配向で事前に選択された性能を提供するために選択されてよい。したがって、一例によって、テープ表面に対して配向４５度の磁場で機能するために最も適切なテープまたはワイヤを製造するために、高いＩｃ（ｃ）の超電導体層と高いＩｃ（ａｂ）の超電導体層の両方を使用することができ、図６に提示されているようなデータに基づき、Ｉｃ（ｃ）層はＩｃ（ａｂ）層を基準にしてさらに薄い。２つの層の相対的な厚さは、例えばＩｃ（ｃ）＞８０Ａ／ｃｍ−幅と２を超えるＩｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）、またはＩｃ（ｃ）＞１２０から１５０Ａ／ｃｍ−幅と２を超えるＩｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）、またはＩｃ（ｃ）＞１５０から１８０Ａ／ｃｍ−幅と２から３のＩｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）を得るために調整できる。
【００６３】
１つまたは複数の実施形態では、超電導体層は、有機金属蒸着（ＭＯＤ）によって蒸着される。第１の酸化物超電導体層の構成元素を含む前駆体溶液が蒸着され、前駆体層は、第２の超電導体層の塗布の前に中間メタロキシ層に分解される。第２の酸化物超電導体層の構成金属元素を含む第２の前駆体溶液が次に蒸着され、中間メタロキシ層に分解される。２つの中間層は、次にＨＴＳ層に完全に変換される。一例として、前駆体溶液は、フッ化物を含む金属塩を含んでよく、前駆体は中間金属オキシフルオライド層を形成するために分解されてよい。金属オキシフルオライド層は、酸化物超電導体を形成するためにさらに熱処理されてよい。他の実施形態では、第１の前駆体層が蒸着され、酸化物超電導体層に完全に変換される。次に第２の前駆体層が蒸着され、また酸化物超電導体層に完全に変換される。それぞれの超電導体層は約０．６μｍから約１．５μｍ、またはさらに大きい厚さになることがある。超電導層の総厚さは、約０．６μｍから約２．０μｍの範囲となり、一般的には約３μｍを超えない。
【００６４】
他の実施形態では、各超電導層は別の基板、つまりＨＴＳアセンブリに蒸着される。次にコーティングされた基板は、２つの基板／超電導体層アセンブリを含むＨＴＳ線を形成するために接合される。本書に使用されるように、表現「ＨＴＳアセンブリ」は、基板と、１つまたは複数の緩衝層と、超電導体層、及び１つまたは複数のキャップ層とを含む多層構造を示す。
【００６５】
ＨＴＳアセンブリはそのそれぞれの基板で接合されてよく、その結果、図７に示されているように頂上を覆われた超電導体層は外側に向く。ＨＴＳワイヤ７００は、２つのＨＴＳアセンブリ７１０と７２０から構成される。これらのアセンブリのそれぞれは、技術で公知の、さらに詳細に本書に説明される技法を使用して製造される。アセンブリ７１０は、金属基板７６０を含む。基板７６０は、緩衝層７５０とＨＴＳ層７４０に結晶テンプレートを提供するために少なくとも１つの二軸テクスチャ加工されている表面を含む。緩衝層７５０は基板７６０の上にかぶさり、１つまたは複数の層を備えてよい。ＨＴＳ層７４０は緩衝層７５０の上にかぶさり、任意のＨＴＳ材料であってよい。１つまたは複数の実施形態では、ＨＴＳ層は、Ｙ−１２３等の、Ｈ／／ａｂまたはＨ／／ｃのどちらかでの性能のために最適化されている希土類−アルカリ土類−銅の酸化物を含む。キャップ層７３０は、ＨＴＳ層７４０の上に位置し、化学分解及び機械的分解からのＨＴＳ層の保護を提供する。インサート７２０’は、基板７６０’と、緩衝層７５０’と、ＨＴＳ層７４０’と、キャップ層７３０’とを含み、同一または類似した構造を有してよい。図７に描かれている実施形態では、超電導体層７４０は高いＩｃ（ｃ）超電導体材料として示され、超電導体層７４０’は高Ｉｃ（ａｂ）材料として示されているが、両方の超電導体層とも高いＩｃ（ａｂ）材料または高いＩｃ（ｃ）材料であってよいことは容易に明らかである。
【００６６】
接着剤７８０は、そのそれぞれの基板でアセンブリ７１０をアセンブリ７２０に結合し、ＨＴＳアセンブリ７００を作成する。キャップ層７３０と７３０’は、アセンブリ７００内で外を向き、基板７６０と７６０’はアセンブリ７００の内部に位置する。この構成は、例えば外部電流源との効率的な電気的接触と、超電導体ワイヤの長さの効率的な接合とを提供する。アセンブリの外面は導電性キャップ層７３０と７３０’である。これらの層は、それぞれのＨＴＳ層７４０と７４０’に便利な導電性の経路を提供する。ＨＴＳ層の中に電流を導入するために、電流源とアセンブリ間の接続は、アセンブリの外面のどこかで行うことができる。
【００６７】
ＨＴＳアセンブリ７１０と７２０間の結合を容易にするために、任意で、例えばＡｇまたはＣｕ等の湿潤層（不図示）が基板７６０と７６０’の上にコーティングできる。これらの湿潤層は、各アセンブリの接着剤層７８０への結合を容易にするため、核アセンブリの他方への結合を容易にする。１つまたは複数の実施形態では、接着剤層７８０は、はんだ、樹脂、エポキシ、または他の非導電性材料から構成される。例示的なはんだはＰｂ−Ｓｎ−Ａｇである。処理中、金属性の基板の裏面（つまり、緩衝層に向かない表面）は、電気絶縁体である天然の酸化物層として成長してよい。この酸化物層は通常は、濡れはんだしない、つまりはんだに結合しない。Ａｇ湿潤層を基板７６０と７６０’に加えると、裏面が可溶性になる、つまりはんだ接着剤層７８０に結合可能になる。したがって、結合は、基板の天然の酸化物面に結合される湿潤層をはんだ付けすることによって達成することができる。
【００６８】
基板の間の良好な電気的接触が望ましい応用例に適切な別の手法では、基板７６０と７６０’の上の電気的に絶縁する天然の酸化物層が最初に除去されてよい。除去は、例えばエッチング、電子研磨、スパッタリングまたはショットブラストによって行うことができる。例えば、ＡｇまたはＣｕ等の金属性の湿潤層は、基板表面上の天然の酸化物の再成長を防止するために、基板７６０と７６０’のそれぞれの裏面にコーティングされる。しかしながら、本発明の１つまたは複数の実施形態によるＨＴＳ線を提供するために、天然の酸化物層を厳格に取り除くことは必要とされていない。本発明の１つまたは複数の実施形態で使用するためのＨＴＳアセンブリについての追加詳細は、その文脈がその全体として参照することにより組み込まれている、２００５年７月２９日に提出され、「高温超電導体ワイヤのためのアーキテクチャ（Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  Ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｗｉｒｅ）」と題されている同時係属中の、共同所有されている米国特許出願第１１／１９３，２６２号に見いだされてもよい。
【００６９】
本発明の別の実施形態では、ＨＴＳアセンブリは、図８に描かれているように、頂上を覆われた超電導体層が内を向くようにそのそれぞれのキャップ層で接合されてよい。ＨＴＳ線８００は、２つのＨＴＳアセンブリ８１０と８２０から構成されている。これらのアセンブリのそれぞれは、技術で公知の技法を使用して製造され、さらに詳しく後述される。アセンブリ８１０は、金属基板８３０を含む。基板８３０は、緩衝層８４０とＨＴＳ層８５０に結晶テンプレートを提供するために、少なくとも１つの二軸テクスチャ加工されている表面を含む。緩衝層８４０は基板８３０の上にかぶさり、１つまたは複数の層から成ってよい。ＨＴＳ層８５０は緩衝層８４０の上にかぶさり、任意のＨＴＳ材料であってよい。１つまたは複数の実施形態では、ＨＴＳ層は、例えばＹ１２３のような、Ｈ／／ａｂまたはＨ／／ｃのどちらかでの性能のために最適化される希土類−アルカリ土類−銅の酸化物を含む。キャップ層８６０はＨＴＳ層８５０の上に位置し、化学分解及び機械的分解からのＨＴＳ層の保護を提供する。インサート８２０は、基板８３０’と、緩衝層８４０’と、ＨＴＳ層８５０’と、キャップ層８６０’とを含む同一のまたは類似した構造を有してよい。図８に示されている実施形態では、超電導体層８４０は高いＩｃ（ｃ）超電導体材料として示され、超電導体層８４０’は高いＩｃ（ａｂ）材料として示されているが、両方の超電導体層とも、高いＩｃ（ａｂ）材料または高いＩｃ（ｃ）材料であってよいことは容易に明らかである。種々の方法の１つを使用して、個々のＨＴＳアセンブリはキャップ層８６０、８６０’で接合される。例えば、例示的な接合技法は、はんだ付け及び拡散結合を含む。例示的なはんだ層８００は、２つのＨＴＳアセンブリ８１０、８２０を接合する図８に示されている。ＨＴＳアセンブリに関する追加の情報は、参照することによりその全体として組み込まれている、共同所有されている米国特許第６，８２８，５０７号に記載されている。
【００７０】
１つまたは複数の実施形態では、２つの超電導体層ＨＴＳ線の電気的安定性は、例えば図７と図８に示されているワイヤのような超電導体ワイヤを、図９に描かれているような導電性構造９００で取り囲むことによってさらに強化される。導電性構造は、ある超電導体層から別の超電導体層への電流の移動を可能にする。これは冗長な電流経路を提供し、それによってワイヤの安定性を焼き入れまで改善し、ワイヤの感度を局所的な欠陥と性能の変動まで削減する。導電性構造はＨＴＳアセンブリ７１０と７２０と電気的接触する上部導電性ストリップと下部導電性ストリップ９１０、９１０’を含んでよい。実質的に非多孔性導電性の充填剤９２０、９２０’は、ＨＴＳアセンブリを環境から隔離するため、及び２つの超電導体層の間、及び外部電気接続に電機接続性を提供するために、超電導体ワイヤアセンブリの側面に沿って第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップの間に広がる。
【００７１】
ワイヤ９００では、充填剤９２０、９２０’は、ＨＴＳアセンブリ７１０、７２０の間で電気的な通信を提供する。基本的に、充填剤９２０、９２０’は導電管、つまりブリッジとして動作する。充填剤９２０、９２０’は導電性であるが、電流がワイヤ９００を通って流れるにつれ、電流は、一方または両方のＨＴＳアセンブリ７１０、７２０を通る、一般的には抵抗が最も少ない経路を辿る。電流のための冗長性のある電気経路の存在により、ワイヤの電気的安定性は高まり、ワイヤ９００の通電容量は単一アセンブリまたは２つの隔離されたアセンブリの通電容量を超えて拡大する。最後に、充填剤９２０、９２０’は、ＨＴＳアセンブリ７１０、７２０の一方または両方に電流を導入するための手段を提供する。充填剤９２０、９２０’に電流源を接触させるだけで、電流は充填剤を介してＨＴＳアセンブリに流れ込む。充填剤９２０、９２０’は導電性のスタビライザストリップ９１０、９１０’と接触するため、電流源をストリップ９１０、９１０’の１つまたは両方に接触させることでＨＴＳアセンブリ７１０、７２０の一方または両方にも電流が導入される。
【００７２】
材料９２０、９２０’は、それが非多孔性で、十分な強度を有し、ワイヤ９００を実質的に取り囲み、密封するのに十分な厚さまで被覆可能となるように選択される。またワイヤ９００の両側での充填剤９２０、９２０’の厚いコーティングは、ワイヤに機械的強度を加え、曲げまたは潜在的な損傷の他の原因に起因するワイヤ９００の層間剥離を防止するのに役立つことがある。材料９２０、９２０’は追加の熱容量を提供することによりワイヤに熱的安定性を加える。１つまたは複数の実施形態では、ワイヤはワイヤ９００の機械的強度と耐久性の要件に合うために十分な充填剤の幅を有するが、あまり変わらない。典型的な個々の充填剤幅は０．０２５ｍｍから０．２ｍｍの範囲となるが、さらに高いまたはさらに低い（例えば、０．００５ｍｍから１ｍｍ）場合がある。
【００７３】
スタビライザストリップ９１０と９１０’は、ワイヤ９００の機械的安定性、電気的安定性、及び熱的安定性をさらに改善する。ストリップ９１０、９１０’は、結果として生じるワイヤの所望される特性に応じて同じまたは異なることがある。ストリップの厚さは、例えば０．０５ｍｍから０．０７５ｍｍから１ｍｍと同じくらいの厚さの、あるいは１ｍｍより厚くまで、所望される応用例に応じて約０．０１ｍｍから２ｍｍの幅広い範囲全体で変えることができる。ストリップ９１０と９１０’は、例えばアルミニウム、銅、銀、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金、銀合金、ニッケル合金、ニッケルタングステン合金、または鉄合金等の金属のような一般的には可撓性の導電性材料である。大部分の応用例の場合、銅のような高導電率の金属が好ましい。限流器応用例の場合、例えばステンレス鋼等の機械的に強く、高い抵抗率の合金が好ましい。
【００７４】
いくつかの実施形態では、スタビライザストリップ９１０と９１０’は、ＨＴＳアセンブリ７１０と７２０の幅より大きい幅を有する。この余分な幅、つまり突き出た部分により、充填剤９２０、９２０’の層または隅肉が、毛管作用によってワイヤの側面に沿って形成できる。一般的には、ストリップ９１０、９１０’の幅はＨＴＳアセンブリ７１０、７２０の幅より０．０１ｍｍから２ｍｍ大きい範囲に入る。例えば、幅が約４．３ｍｍのスタビライザストリップは、幅４．０ｍｍまたは４．１ｍｍの超電導インサートともに使用できる。
【００７５】
例えばワイヤ１０００のようなＨＴＳ線は、図１０に描かれているように製造されてよい。ＨＴＳワイヤアセンブリは、幅広い（例えば幅約４ｃｍから１０ｃｍの）多層ストリップとして製造され、次にＨＴＳアセンブリ１０１０、１０２０を形成するいくつかの狭い（例えば、幅４ｃｍのストリップから、幅約０．４ｃｍの約１０個のストリップ）ストリップに縦方向に細長く切られる。図１１のステップ１１９０を参照すること。導電性スタビライザストリップ１０６０、１０６０’は、狭いＨＴＳストリップの幅よりも幅広くてよく、その結果スタビライザストリップは両側面でＨＴＳストリップの上に突き出ている。細長く切った後に、ワイヤは充填剤材料の浴１０００の中でスタビライザストリップ１０６０、１０６０’と狭いＨＴＳインサートストリップ１０１０、１０２０を接合することにより形成される。多層ＨＴＳインサート１０１０、１０２０は、例えば、リール１０１０、１０１０’から充填剤浴の中に送り込まれてよい。スタビライザストリップ１０６０、１０６０’は、材料の長さが積み重ねられた形状を形成するようにＨＴＳ１０１０、１０２０のフィードインリール１０１０、１０１０’の上下に置かれたリール１０２０、１０２０’から送り出されてよい。充填剤は、ＨＴＳアセンブリ１０１０、１０２０を同時に取り囲み、また、導電性スタビライザストリップ１０６０、１０６０’にそれらを積層する。金型１０３０はインサート１０１０、１０２０とスタビライザストリップ１０６０、１０６０’を１つの超電導線１０００の中に統合し、強固にする。ＨＴＳインサートを製造し、細長く切った後にスタビライザストリップをワイヤに積層することにより、スタビライザストリップはインサートより容易に幅広く作ることができる。上に突き出る造作は、充填剤の厚く、機械的に堅牢な隅肉をワイヤの側面に設けるために、上部スタビライザストリップと下部スタビライザストリップ１０６０、１０６０’の間ではんだの毛細血管のウィッキングを促進する。
【００７６】
本発明のＨＴＳ線の１つまたは複数の実施形態と使用するための導電性構造に関する追加の詳細は、その内容が参照することによりその全体として組み込まれている２００５年７月２９日に出願され、「高温超電導体ワイヤのためのアーキテクチャ（Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  Ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｗｉｒｅ）」と題される同時係属中の、共同所有されている米国特許出願第１１／１９３，２６２号に記載されている。
【００７７】
さまざまな性能特性を有するワイヤは、その長さに沿って性能が変わるＨＴＳ線を得るために端と端を接して接合できる。これは、図９に描かれているような、酸化物超電導体層との電気接触を提供する導電性外側構造を有するＨＴＳ線の使用により容易になる。
【００７８】
本書に説明されているようなＨＴＳ線は、電磁石コイルまたは巻き線で使用されてよい。したがって、ＨＴＳ線は、強いＨ／／ａｂ成分の磁場を経験するコイルの領域内のＨＴＳ線が、高いＩｃ（ａｂ）を有するＨＴＳ線から構成されるようにコイルを形成するために巻き付けられる。同様に、強力なＨ／／ｃ成分の磁場を経験するコイルの領域内のＨＴＳ線は、高いＩｃ（ｃ）と、任意で、所望される比率Ｉｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）とを有するＨＴＳ線から構成される。中間配向の磁場を経験するコイルの領域は、所望されるＩｃ（ｃ）と任意で所望される比率Ｉｃ（ａｂ）／Ｉｃ（ｃ）を得るために、高いＩｃ（ａｂ）と高いＩｃ（ｃ）の超電導層の所望される組み合わせを有するＨＴＳ線から構成されている。加えて、２つの層の厚さは、テープ表面に水平な且つ垂直な電流密度の所望される組み合わせを得るために選択されてよい。
【００７９】
図１１は、本発明の多様な実施形態によるＨＴＳ線を製造するために使用される例示的なプロセスの流れ図を示す。第１のステーション１１１０では、ワイヤ基板が、二軸のテクスチャを得るために処理される。好ましくは、基板表面は相対的に明確な結晶方位を有する。例えば、表面は二軸テクスチャ加工表面（例えば、（１１３）［２１１］面）または立方体テクスチャ加工表面（例えば、（１００）［０１１］）面または（１００）［００１］面）である場合がある。好ましくは、表面のＸ線回折極図のピークは、約２０°未満（例えば約１５°未満、約１０°未満、または約５°から約１０°）のＦＷＨＭを有する。
【００８０】
例えば、圧延及び焼きなましによって表面を作成できる。また、表面は、例えばランダムに配向した多結晶または無定形表面に二軸テクスチャ加工表面を形成するために、イオンビーム支援蒸着、傾斜基板蒸着、及び技術で公知の他の真空技法等の真空プロセスを使用して作成することもできる。特定の実施形態（例えば、イオンビーム支援蒸着が使用されるとき）では、基板の表面はテクスチャ加工される必要はない（例えば、表面は、ランダムに配向した多結晶である場合がある、あるいは表面が無定形である場合がある）。
【００８１】
基板は、緩衝層スタック及び／または超電導体材料層を支えることができ、且つ最終的なワイヤに必要とされる機械特性を提供できる任意の材料から形成されることがある。基板として使用できる基板材料の例は、例えばニッケル、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、イオン、クロミウム、バナジウム、パラジウム、モリブデン及び／またはそれらの合金のような金属及び／または合金を含む。いくつかの実施形態では、基板は超合金から形成できる。特定の実施形態では、基板は相対的に大きな表面積（例えば、ワイヤまたはウェハ）を有するオブジェクトという形を取ることがある。これらの実施形態では、基板は好ましくは相対的に可撓な材料から形成される。
【００８２】
これらの実施形態のいくつかでは、基板は、以下の金属、つまり銅、ニッケル、クロム（クロミウム）、バナジウム、アルミニウム、銀、鉄、パラジウム、モリブデン、タングステン、金及び亜鉛の内の２つを含む二元合金である。例えば、二元合金はニッケルとクロム（例えば、ニッケルと多くても２０原子パーセントのクロム、ニッケルと約５から約１８原子パーセントのクロム、またはニッケルと約１０から約１５原子パーセントのクロム）から形成できる。別の例として、二元合金は、ニッケルと銅（例えば、銅と約５から約４５原子パーセントのニッケル、銅と約１０から約４０原子パーセントのニッケル、あるいは銅と約２５から約３５原子パーセントのニッケル）から形成されることがある。追加の例として、二元合金はニッケルとタングステン（例えば、約１原子パーセントのタングステンから約２０原子パーセントのタングステン、約２原子パーセントのタングステンから約１０原子パーセントのタングステン、約３原子パーセントのタングステンから約７原子パーセントのタングステン、約５原子パーセントのタングステン）を含む場合がある。二元合金は、さらに相対的に少量の不純物（例えば、約０．１原子パーセント未満の不純物、約０．０１原子パーセント未満の不純物、あるいは約０．００５原子パーセント未満の不純物）を含むことがある。Ｎｉ−５ｗｔ．％Ｗが基板にとって好ましい材料である。
【００８３】
これらの内の特定の実施形態では、基板は（例えば、三元合金または四元合金等）３つ以上の金属を含む。これらの実施形態の内のいくつかでは、以下の金属、つまり銅、ニッケル、クロム、タングステン、バナジウム、アルミニウム、銀、鉄、パラジウム、モリブデン、金及び亜鉛の内の２つだけではなく、１つまたは複数の酸化物形成体（例えば、Ａ１が好適な酸化物形成体である、Ｍｇ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙ、Ｓｉ、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｂｅ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙｂ及び／またはＬａ）を含むことがある。これらの内の特定の実施形態では、合金は以下の金属、つまり銅、ニッケル、クロム、タングステン、バナジウム、アルミニウム、銀、鉄、パラジウム、モリブデン、金及び亜鉛の内の２つを含み、前述された酸化物形成体のどれかを実質的には欠いていることがある。
【００８４】
合金が酸化物形成体を含む実施形態では、合金は少なくとも約０．５原子パーセントの酸化物形成体（例えば、少なくとも約１原子パーセントの酸化物形成体、または少なくとも約２原子パーセントの酸化物形成体）と、多くても約２５原子パーセントの酸化物形成体（例えば、多くても約１０原子パーセントの酸化物形成体、または多くても約４原子パーセントの酸化物形成体）を含むことがある。例えば、合金は、残りが銅である、酸化物形成体（例えば、少なくとも約０．５のアルミニウム）、約２５原子パーセントから約５５原子パーセントのニッケル（例えば、約３５原子パーセントから約５５原子パーセントのニッケル、または約４０原子パーセントから約５５原子パーセントのニッケル）を含むことがある。別の例としては、合金は、残りがニッケルである、酸化物形成体（例えば、少なくとも約０．５原子アルミニウム）、約５原子パーセントから約２０原子パーセントのクロミウム（例えば、約１０原子パーセントから約１８原子パーセントのクロム、または約１０原子パーセントから約１５原子パーセントのクロム）を含むことがある。合金は、相対的に少量の追加金属（例えば、約０．１原子パーセント未満の追加金属、約０．０１原子パーセント未満の追加金属、または約０．００５原子パーセント未満の追加金属）を含むことがある。
【００８５】
合金から形成される基板は、例えば、粉末形状の成分を結合し、溶解し、冷却することによって、あるいは例えば固体状態の粉末成分をともに拡散することによって生成できる。次に、合金はテクスチャ加工された表面（例えば、二軸テクスチャ加工、あるいは立方体テクスチャ加工）を形成するために変形テクスチャ加工（例えば、焼きなましと圧延、スエージング、押し出し、及び／または延伸）によって形成できる。代わりに、合金の成分は、ゼリーロールの形状で積み重ねてから、変形テクスチャ加工を加えることができる。いくつかの実施形態では、相対的に低い熱膨張係数の材料（例えば、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｐｄ、Ｓｂ、ＮｂＴｉ、ＮｉＡｌまたはＮｉ３Ａｌ等の金属間化合物、またはその混合物）が、ロッドに形成され、変形テクスチャ加工の前に合金の中に埋め込まれる。
【００８６】
いくつかの実施形態では、表面での安定した酸化物形成は、第１のエピタキシャル（例えば、緩衝）層が、基板の表面に配置される中間層を使用して二軸テクスチャ加工された合金面上に形成されるまで軽減できる。中間層は、ＰＯ２によって確立される状態、及びエピタキシャル緩衝層膜の初期成長に必要とされる温度にさらされるときに表面酸化物を形成しないそれらのエピタキシャル金属または合金の層を含む。加えて、緩衝層は、基板要素（複数の場合がある）が中間層の表面に移動し、エピタキシャル層の初期成長中に酸化物を形成することがないようにするための障壁としての機能を果たす。このような中間層がない場合、基板の１つまたは複数の要素は、例えばこの酸化物層におけるテクスチャの欠如に起因して、エピタキシャル層の蒸着を大幅に妨げるであろう、基板表面で熱力学的に安定した酸化物（複数の場合がある）を形成すると予想されるであろう。
【００８７】
例示的な中間金属層は、ニッケル、金、銀、パラジウム、及びその合金を含む。追加の金属または合金はニッケル及び／または銅の合金を含んでよい。中間層に蒸着されるエピタキシャル膜または層は、金属酸化物、カルコゲナイド(chalcogenide)、ハロゲン化合物、及び窒化物を含むことがある。いくつかの実施形態では、中間金属層は、エピタキシャル膜蒸着条件下で酸化しない。
【００８８】
蒸着された中間層が、初期緩衝層構造の核生成と成長によりエピタキシャル層を確立する前に、基板の中に完全に組み込まれない、あるいは基板の中に完全に拡散しないことに注意を要する。つまり、基板合金内での拡散定数等の適切な属性のために金属（または合金）、実際的なエピタキシャル緩衝層の成長条件下での酸化に対する熱力学的安定性、及びエピタキシャル層との格子整合とを選択した後、蒸着金属層の厚さが、エピタキシャル層蒸着条件、特に温度に適応されなければならない。
【００８９】
中間金属層の蒸着は、蒸発またはスパッタリング等の真空プロセスによって、あるいは（電極を使用するまたは使用しない）電気メッキ等の電解加工手段によって行うことができる。これらの蒸着された中間金属層は、（蒸着中の基板温度に応じて）蒸着後にエピタキシャルになってよい、またはエピタキシャルにならない可能性があるが、エピタキシャル方位はその後、蒸着後熱処理の間に取得できる。
【００９０】
特定の実施形態では、硫黄が、基板または中間層の表面に形成できる。硫黄は、例えば中間層を、硫黄の供給源（例えば、Ｈ２Ｓ、タンタル箔または銀箔）及び水素（例えば、水素、または５％の水素／アルゴンガス混合物等の水素と不活性ガスの混合物）を含むガス環境に一時期（例えば、約１０秒から約１時間、約１分から約３０分、約５分から約１５分）暴露することによって形成できる。これは昇温で（例えば、約４５０℃から約１１００℃、約６００℃から約９００℃、８５０℃の温度で）実行できる。水素（または水素／不活性ガスの混合物）の圧力は、相対的に低い（例えば、約１ｔｏｒｒ未満、約１×１０−３ｔｏｒｒ未満、約１×１０−６ｔｏｒｒ未満）、又は相対的に高い（例えば、約１ｔｏｒｒより多い、約１００ｔｏｒｒより多い、約７６０ｔｏｒｒより多い）ことがある。
【００９１】
理論によって縛られることを希望しない場合、テクスチャ加工された基板表面をこれらの条件下で硫黄のソースに暴露すると、テクスチャ加工された基板表面上に硫黄の上部構造（例えば、ａ  ｃ（２ｘ２）上部構造）が形成されることがあると考えられる。上部構造は、中間層の表面を安定化させる（例えば、化学的に及び／または物理的に安定化させる）上で有効であるとさらに考えられる。
【００９２】
硫黄上部構造を形成する１つの手法が説明されてきたが、このような上部構造を形成する他の方法も使用できる。例えば、硫黄上部構造（例えば、Ｓ  ｃ（２ｘ２））は、適切なガス環境における適切な温度まで加熱することにより中間層の表面に適切な有機溶液を塗布することによって形成できる。さらに、硫黄上部構造を中間層の表面に形成することが説明されてきたが、他の上部構造も表面を安定化させる（例えば、化学的に及び／または物理的に安定化させる）上で有効であってよいと考えられる。例えば、表面に配置される酸素上部構造、窒素上部構造、炭素上部構造、カリウム上部構造、セシウム上部構造、リチウム上部構造、またはセレニウム上部構造が、表面の安定性を強化する上で有効であってよいと考えられる。
【００９３】
第２の処理ステーション１１２０では、１つまたは複数の緩衝層が、テクスチャ加工された金属面でのエピタキシャル成長によって、テクスチャ加工された基板上に形成される。代わりに、緩衝層が、イオンビーム支援蒸着（ＩＢＡＤ）を使用して多結晶の無作為にテクスチャ加工された金属面に形成できる。この技法では、イオンビーム（例えばアルゴンイオンビーム）が、蒸発した緩衝層材料が蒸着される基板の円滑な無定形表面に向けられる間に、緩衝層材料は、例えば電子ビーム蒸発、スパッタリング蒸着、またはパルス化レーザ蒸着を使用して蒸発する。
【００９４】
例えば、緩衝層は、緩衝層物質が、面内及び面外両方に実質的な位置整合（例えば、約１３°又はそれ未満）のある表面を有するように、岩塩状の構造（例えば、ＭｇＯを含む酸化物、または窒化物等の岩塩構造を有する物質）を有する緩衝層物質を蒸発させることによって、基板の円滑な無定形表面（例えば、約１００オングストローム未満の二乗平均平方根粗さを有する表面）の上にイオンビーム支援蒸着によって形成できる。
【００９５】
緩衝層物質の蒸着中に使用される条件は、例えば、約０℃から約７５０℃の基板温度（例えば、約０℃から約４００℃、ほぼ室温から約７５０℃、ほぼ室温から約４００℃）、毎秒約１．０オングストロームから毎秒約４．４オングストロームの蒸着速度、約２００ｅＶから約１２００ｅＶのイオンエネルギー、及び／または１平方センチメートル当たり約１１０マイクロアンペアから１平方センチメートルあたり約１２０マイクロアンペアのイオンフラックスを含むことがある。
【００９６】
いくつかの実施形態では、ＩＢＡＤを使用するとき、基板は、別の材料（例えば、Ｓｉ３Ｎ４）から形成される滑らかな無定形表面のある、多結晶の無定形基部構造（例えば、ニッケル合金等の金属合金）を有する材料から形成される。
【００９７】
特定の実施形態では、複数の緩衝層は、元のＩＢＡＤ表面上でエピタキシャル成長によって蒸着できる。各緩衝層は、面内と面外の両方で実質的な位置整合（例えば、約１３°またはそれ未満）を持つことができる。
【００９８】
緩衝材料は、例えば、Ｓ．Ｓ．Ｓｈｏｕｐら、アメリカセラミックス協会ジャーナル（Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒ．Ｓｏｃ．）、第８１巻、３０１９号、Ｄ．Ｂｅａｃｈら、材料研究学会シンポジウム会議記録（Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．）、第４９５巻、２６３（１９８８年）、Ｍ．Ｐａｒａｎｔｈａｍａｎら、超電導体学会技術（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．）、第１２巻、３１９（１９９９年）、Ｄ．Ｊ．Ｌｅｅら、日本応用物理学ジャーナル（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．）、第３８巻Ｌ１７８（１９９９年）、及びＭ．Ｗ．Ｒｕｐｉｃｈら、応用超電導体に関するＩＥＥＥ会議記録（Ｉ．Ｅ．Ｅ．Ｅ．Ｔｒａｎｓ．ｏｎ  Ａｐｐｌ．Ｓｕｐｅｒｃｏｎ．）第９巻、１５２７に開示されるような有機金属蒸着を含む溶液相技法を使用して作成できる。特定の実施形態では、溶液コーティングプロセスが、テクスチャ加工された基板上での酸化物層のどれかの１つまたは組み合わせのエピタキシャル蒸着に使用できる。しかしながら、それらはテクスチャ加工された金属基板での初期（シード）層の蒸着のために特に適用可能である。シード層の役割は、１）基板を基準にして酸化性雰囲気中で実施されるときに次の酸化物層の蒸着中の酸化からの基板の保護（例えば、酸化物ターゲットからのイットリア安定化ジルコニアのマグネトロンスパッタ蒸着）、２）以後の酸化物層の成長のためのエピタキシャルテンプレートを提供することである。これらの要件を満たすために、シード層は、金属基板の表面全体でエピタキシャルに成長し、以後のエピタキシャル酸化物層の蒸着と干渉する可能性のあるあらゆる汚染因子を含んではならない。
【００９９】
下にある基板層の湿潤を促進するために、酸化物緩衝層の形成が実施できる。さらに、特定の実施形態では、金属酸化物層の形成は、金属アルコキシド前駆体（例えば、「ソル−ゲル」前駆体）を使用して実施できる。
【０１００】
いったん、緩衝層を含むテクスチャ加工された基板が作成されると、前駆体溶液は、上述されたように蒸着ステーション１１３０で蒸着される。任意的には、前駆体はパターン化できる。例えば、レーザアブレーションまたはイオン衝撃が超電導層をパターン化するために使用されるときに、追加の装置がパターン化動作を達成するように要求されてよい。滴状パターン化蒸着が使用される場合には、インクジェットプリンタ蒸着装置を備える単一のステーションが、酸化物前駆体溶液の蒸着とパターン化の両方を達成できる。
【０１０１】
通常は、溶液化学が、フッ化バリウム及び／または他の超電導体前駆体を調製するために使用され、溶液（例えば、酢酸イットリウム、トリフルオロ酢酸イットリウム（Ｙ−ＴＦＡ）、酢酸銅、酢酸バリウム及び／またはバリウムのフッ素化された塩等の金属塩を含有する溶液）が表面に（例えば、１つまたは複数の緩衝層がその上に蒸着される合金層を有する基板等の基板の表面に）蒸着される。溶液は、標準的な手法（例えば、スピンコーティング、浸漬被覆、スロットコーティング）を使用して表面上に配置できる。溶液は、溶液中に存在する有機化合物の少なくともいくつかを取り除くために乾燥され（例えば、ほぼ室温で、または穏やかに加熱して乾燥され）、結果として生じる材料は、フッ化バリウム及び／または他の適切な材料（例えば、ＣｕＯ及び／またはＹ２Ｏ３）を形成するために酸素と水を含有するガス環境で炉内で反応される（例えば分解される）。いくつかの実施形態では、上記に留意された反応装置は、これらのステップのどれかまたはすべてで使用できる。
【０１０２】
金属塩溶液は、結果として生じる超電導体層で所望される適切な割合で金属ソース（金属源）を使用して調製される。したがって、例えば、Ｙ−１２３で使用される化学量論的割合を超える追加量の銅塩が、過剰な銅を有する高いＩｃ（ａｂ）超電導体層を調製するために使用される前駆体溶液中に含まれる。同様に、前駆体溶液は、最終的な超電導体組成を修正するために使用される可溶性金属化合物と不溶性金属化合物を含む添加成分を含んでよい。このような添加物は、例えば、イットリウム、ネオジミウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテチウム等の金属化合物の可溶性化合物と、カルシウム、バリウム、及びストロンチウム等のアルカリ土類金属と、スカンジウム、チタニウム、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、及びジルコニウム等の遷移金属と、前駆体溶液中に含有される溶媒の中で分解できるセリウム、銀、アルミニウム、及びマグネシウム等とを含むことがある。添加成分は、前駆体溶液中に含まれる可溶性化合物の化学量論超過分を含んでもよい。例えば、可溶性のイットリウム塩または可溶性の銅塩は、Ｙ１２３を形成するために必要とされる溶液を超える前駆体溶液中に含まれてよい。不溶性の添加成分も、前駆体溶液に追加できる。
【０１０３】
使用できる金属塩溶液の例は、以下のとおりである。
【０１０４】
いくつかの実施形態では、金属塩溶液は相対的に少量の遊離酸を有することがある。水溶液中、これは相対的に中性のｐＨ（強力に酸性でもなければ、強力に塩基性でもない）の金属塩溶液に相当することがある。金属塩溶液は、超電導体層が形成される、下にある層として使用できる多岐にわたる材料を使用して多層超電導体を調製するために使用できる。
【０１０５】
金属塩溶液の総遊離酸濃度は、約１×１０−３モル濃度未満（例えば、約１×１０−５モル濃度または約１×１０−７モル濃度未満）となる場合がある。金属塩溶液に含有できる遊離酸の例は、トリフルオロ酢酸、酢酸、硝酸、硫酸、ヨウ化物の酸、臭化物の酸、及び硫酸塩の酸を含む。
【０１０６】
金属塩溶液が水を含有するとき、前駆体組成は、少なくとも約３（例えば、少なくとも約５または約７）のｐＨを有することがある。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、金属塩溶液は相対的に低い含水量（例えば、約５０容量パーセント未満の水、約３５容量パーセント未満の水、約２５容量パーセント未満の水）を有することがある。
【０１０８】
金属塩溶液がトリフルオロ酢酸塩イオンとアルカリ土類金属カチオン（例えばバリウム）を含有する実施形態では、トリフルオロ酢酸塩イオンの総量は、金属塩溶液中に含まれるフッ素の、金属塩溶液中に含まれるアルカリ土類金属（例えば、バリウムイオン）に対するモル比が少なくとも約２：１（例えば、約２：１から約１８．５：１または約２：１から約１０：１）となるように選択できる。
【０１０９】
一般的には、金属塩溶液は、第１の金属（例えば銅）、第２の金属（例えばアルカリ土類金属）、及び希土類金属の可溶性化合物を、１つまたは複数の所望される溶媒及び任意で水と結合することによって調製できる。本書に使用されるように、第１の金属、第２の金属、及び希土類金属の「可溶性化合物」は、金属塩溶液中に含まれる溶媒（複数の場合がある）の中で溶解できるこれらの金属の化合物を指す。このような化合物は、例えば、これらの金属の塩（例えば、硝酸塩、酢酸塩、アルコキシド、ヨウ化物、硫酸塩、及びトリフルオロ酢酸塩）、酸化物、及び水酸化物を含む。
【０１１０】
特定の実施形態では、金属塩溶液は、当業者に公知の方法を使用して、結合、反応されるＢａ（Ｏ２ＣＣＨ３）２、Ｙ（Ｏ２ＣＣＨ３）３、及びＣｕ（Ｏ２ＣＣＨ３）２の粉末から調製される金属トリフルオロ酢酸塩を含む有機溶液から形成できる。例えば、金属トリフルオロ酢酸塩粉末は、銅含有量に基づいて実質的に０．９４Ｍの溶液を生じさせるために、メチルアルコール中２：１：３の比率で結合できる。
【０１１１】
特定の実施形態では、金属塩溶液はルイス塩基を含むことがある。希土類金属は、イットリウム、ランタン、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、セリウム、プラセオジミウム、ネオジミウム、プロメチウム、サマリウム、またはルテチウムである場合がある。一般的には、希土類金属塩は、金属塩溶液中に含有される溶媒（複数の場合がある）の中で可溶性であり、中間物（例えば、金属オキシハロゲン化中間体）を形成するために処理されているときに、希土類酸化物（複数の場合がある）（例えばＹ２Ｏ３）を形成する希土類金属塩である場合がある。このような塩は、例えば、式Ｍ（Ｏ２Ｃ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＸＸ´Ｘ´´）（Ｏ２Ｃ−（ＣＨ２）ｍ−ＣＸ´´´Ｘ´´´´Ｘ´´´´´）（Ｏ２Ｃ−（ＣＨ２）ｐ−ＣＸ´´´´´´Ｘ´´´´´´´Ｘ´´´´´´´´）またはＭ（ＯＲ）３を有することがある。Ｍは希土類金属である。ｎ、ｍ及びｐはそれぞれ少なくとも１であるが、塩を溶媒（複数の場合がある）中で不溶性にする数未満である（例えば１から１０）。Ｘ、Ｘ´、Ｘ´´、Ｘ´´´、Ｘ´´´´、Ｘ´´´´´、Ｘ´´´´´´、Ｘ´´´´´´´、Ｘ´´´´´´´´のそれぞれは、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩである。Ｒは、ハロゲン化できる（例えば、ＣＨ２ＣＦ３）またはハロゲン化できない炭素含有基である。このような塩の例は、ハロゲン化されていないカルボン酸塩、ハロゲン化された酢酸塩（例えば、トリフルオロ酢酸塩、トリクロロ酢酸、トリブロモ酢酸塩、トリヨード酢酸塩）、ハロゲン化されたアルコキシド、及びハロゲン化されていないアルコキシドを含む。このようなハロゲン化されていないカルボン酸塩の例は、ハロゲン化されていない酢酸塩（例えば、Ｍ（Ｏ２Ｃ−ＣＨ３）３）を含む。アルカリ希土類金属は、バリウム、ストロンチウム、またはカルシウムである場合がある。一般的には、アルカリ希土類塩は金属塩溶液中に含有されている溶媒（複数の場合がある）で可溶性であり、中間体（例えば、金属オキシハロゲン化中間体）を形成するために処理されるときに、アルカリ土類酸化物（複数の場合がある）（例えば、ＢａＯ）を形成する前に、アルカリ土類ハロゲン化合物（例えば、ＢａＦ２、ＢａＣｌ２、ＢａＢｒ２、ＢａＩ２）を形成する任意のアルカリ土類金属塩である場合がある。このような塩は、例えば、式Ｍ´（Ｏ２Ｃ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＸＸ´Ｘ´´）（Ｏ２Ｃ−（ＣＨ２）ｍ−ＣＸ´´´Ｘ´´´´Ｘ´´´´´）またはＭ´（ＯＲ）２を有することがある。Ｍ´はアルカリ土類金属である。ｎとｍはそれぞれ少なくとも１であるが、塩を溶媒（複数の場合がある）の中で不溶性にする数未満である（例えば１から１０）。Ｘ、Ｘ´、Ｘ´´、Ｘ´´´、Ｘ´´´´、及びＸ´´´´´のそれぞれは、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＢまたはＩである。Ｒは、ハロゲン化されたまたはハロゲン化されていない炭素含有基である場合がある。このような塩の例は、ハロゲン化された酢酸塩（例えば、トリフルオロ酢酸塩、トリクロロ酢酸塩、トリブロモ酢酸塩、トリヨード酢酸塩）を含む。一般的には、遷移金属は銅である。遷移金属塩は、金属塩溶液中に含有される溶媒（複数の場合がある）の中で可溶性でなければならない。好ましくは、前駆体の中間体（例えば金属オキシハロゲン化物）への変換中、最小の架橋が、離散遷移金属分子（例えば、銅分子）間で発生する。このような遷移金属塩は、例えば、式Ｍ´´（ＣＸＸ´Ｘ´´−ＣＯ（ＣＨ）ａＣＯ−ＣＸ´´´Ｘ´´´´Ｘ´´´´´）（ＣＸ´´´´´´Ｘ´´´´´´´Ｘ´´´´´´´´−ＣＯ（ＣＨ）ｂＣＯＣＸ´´´´´´´´´Ｘ´´´´´´´´´´Ｘ´´´´´´´´´´´）、Ｍ´´（Ｏ２Ｃ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＸＸ´Ｘ´´）（Ｏ２Ｃ−（ＣＨ２）ｍ−ＣＸ´´´Ｘ´´´´Ｘ´´´´´）またはＭ´´（ＯＲ）２を有する場合がある。Ｍ´´は遷移金属である。ａとｂはそれぞれ少なくとも１であるが、塩を溶媒（複数の場合がある）の中で不溶性にする数未満である（例えば１から５）。一般的には、ｎとｍはそれぞれ少なくとも１であるが、塩を溶媒（複数の場合がある）の中で不溶性にする数未満である（例えば１から１０）。Ｘ、Ｘ´、Ｘ´´、Ｘ´´´、Ｘ´´´´、Ｘ´´´´´、Ｘ´´´´´´、Ｘ´´´´´´´、Ｘ´´´´´´´´、Ｘ´´´´´´´´´、Ｘ´´´´´´´´´´、Ｘ´´´´´´´´´´´のそれぞれは、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩである。Ｒは、ハロゲン化できる（例えばＣＨ２ＣＦ３）またはハロゲン化できない炭素含有基である。これらの塩は、例えば、ハロゲン化されていない酢酸塩（例えば、Ｍ”（Ｏ２Ｃ−ＣＨ３）２）、ハロゲン化されている酢酸塩、ハロゲン化されているアルコキシド、及びハロゲン化されていないアルコキシドを含む。このような塩の例は、銅トリクロロ酢酸塩、銅トリブロモ酢酸塩、銅トリヨード酢酸塩、Ｃｕ（ＣＨ３ＣＯＣＨＣＯＣＦ３）２、Ｃｕ（ＯＯＣＣ７Ｈ１５）２、Ｃｕ（ＣＦ３ＣＯＣＨＣＯＦ３）２、Ｃｕ（ＣＨ３ＣＯＣＨＣＯＣＨ３）２、Ｃｕ（ＣＨ３ＣＨ２ＣＯ２ＣＨＣＯＣＨ３）２、ＣｕＯ（Ｃ５Ｈ６Ｎ）２、及びＣｕ３Ｏ３Ｂａ２（Ｏ−ＣＨ２ＣＦ３）４を含む。特定の実施形態では、遷移金属塩は、遷移金属（例えば、遷移金属のハロゲン化されていないプロピオン酸塩）のプロピオン酸塩等のカルボン酸塩（例えば、ハロゲン化されていないカルボン酸塩塩）である。遷移金属のハロゲン化されていないプロピオン酸塩の例は、Ｃｕ（Ｏ２ＣＣ２Ｈ５）２である。いくつかの実施形態では、遷移金属塩は、硫酸銅、硝酸銅、ヨウ化銅、及び／または銅オキシレート等の単純な塩である。いくつかの実施形態では、ｎ及び／またはｍは、値ゼロを有することがある。特定の実施形態では、ａ及び／またはｂは、値ゼロを有することがある。ルイス塩基の例示的且つ非制限的リストは、例えばアンモニアとアミン等の窒素含有化合物を含む。アミンの例はＣＨ３ＣＮ、Ｃ５Ｈ５Ｎ及びＲ１Ｒ２Ｒ３Ｎを含む。Ｒ１Ｒ２Ｒ３のそれぞれは独立してＨ、アルキル基（例えば、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、脂肪族アルキル基、非脂肪族アルキル基及び／または置換アルキル基）等である。理論によって縛られることを望まなければ、ルイス塩基の金属塩溶液中の存在が、中間体形成の間の銅の架橋を削減できると考えられる。これは、ルイス塩基が銅イオンに配位結合すること（例えば選択的な配位結合）ができ、それにより銅の架橋する能力を削減できるために達成されると考えられる。
【０１１２】
通常は、金属塩溶液は、スピンコーティング、浸漬被覆、ウェブコーティング、スロットコーティング、グラビアコーティング、または当業者に公知の他の技法によって表面（例えば緩衝層表面）に塗布され、その後加熱される。
【０１１３】
引き続くステーション１１４０で、前駆体構成要素が分解される。少なくとも１つのフッ化物を含有する塩を含む前駆体構成要素のケースでは、加熱ステップの第１のステップは有機金属分子を、所望される超電導体材料の１つまたは複数のオキシフルオライド中間体に分解するために実行される。
【０１１４】
通常は、このステップの初期温度はほぼ室温であり、最終的な温度は約１９０℃から約２１０℃、好ましくは約２００℃までの温度である。好ましくは、このステップは、少なくとも毎分約５℃の温度傾斜（温度勾配）、さらに好ましくは少なくとも毎分１０℃の温度傾斜、及び最も好ましくは少なくとも毎分約１５℃での温度傾斜を使用して実行される。このステップの間、名目ガス環境における水蒸気の部分的な圧力は、好ましくは約５Ｔｏｒｒから約５０Ｔｏｒｒで、さらに好ましくは約５Ｔｏｒｒから約３０Ｔｏｒｒで、及び最も好ましくは約２０Ｔｏｒｒから約３０Ｔｏｒｒで維持される。名目ガス環境内の酸素の部分的な圧力は、約０．１Ｔｏｒｒから約７６０Ｔｏｒｒで、好ましくは約７３０Ｔｏｒｒから７４０Ｔｏｒｒで維持される。
【０１１５】
次に、加熱は、毎分約０．０５℃から毎分約５℃（例えば、毎分約０．５℃から毎分約１℃）の温度傾斜を使用して約２００℃から約２９０℃の温度まで継続される。好ましくは、この加熱ステップの間のガス環境は、サンプルが初期温度から、約１９０℃から約２１５℃に加熱されるときに使用される名目ガス環境と実質的に同じである。
【０１１６】
加熱は、オキシフルオライド中間体を形成するために、約６５０℃まで、またはさらに好ましくは約４００℃の温度までさらに継続される。このステップは、好ましくは少なくとも毎分約２℃、さらに好ましくは少なくとも毎分約３℃、及び最も好ましくは少なくとも毎分約５℃の温度傾斜を使用して実行される。好ましくは、この加熱ステップの間のガス環境は、サンプルが初期温度から、約１９０℃から約２１５℃に加熱されるときに使用される名目ガス環境と実質的に同じである。
【０１１７】
代替実施形態では、フッ化バリウムは、約５Ｔｏｒｒから約５０Ｔｏｒｒまでの水蒸気圧力（例えば、約５から約３０Ｔｏｒｒの水蒸気、または約１０から約２５Ｔｏｒｒの水蒸気）において、初期温度（例えば室温）から約１９０〜約２１５℃の温度（例えば約２１０℃）にまで乾燥した溶液を加熱することによって形成される。酸素の名目部分圧力（分圧）は、例えば約０．１Ｔｏｒｒから約７６０Ｔｏｒｒとなる場合がある。これらの実施形態では、次に加熱は、約５Ｔｏｒｒから約５０Ｔｏｒｒの水蒸気圧力（例えば、約５から約３０Ｔｏｒｒの水蒸気、または約１０から約２５Ｔｏｒｒの水蒸気）において約２２０〜約２９０℃（例えば約２２０℃）の温度まで続行される。酸素の名目部分圧力（分圧）は、例えば約０．１Ｔｏｒｒから約７６０Ｔｏｒｒである場合がある。この後には、フッ化バリウムを形成するために、約５Ｔｏｒｒから約５０Ｔｏｒｒの水蒸気圧力（例えば、約５から約３０Ｔｏｒｒ水蒸気、または約１０から約２５Ｔｏｒｒ水蒸気）で、少なくとも毎分約２℃（例えば、少なくとも毎分約３℃、または少なくとも毎分約５℃）の速度で約４００℃まで加熱することが続く。酸素の名目部分圧力（分圧）は、例えば約０．１Ｔｏｒｒから約７６０Ｔｏｒｒである場合がある。
【０１１８】
特定の実施形態では、フッ化バリウムを形成するために、乾燥した溶液を加熱することは、（例えば、少なくとも約１００℃の、少なくとも約１５０℃の、少なくとも約２００℃の、多くても約３００℃、多くても約２５０℃、約２００℃の温度で）予熱炉にコーティングされたサンプルを入れることを含むことがある。炉内のガス環境は、例えば、約７６０Ｔｏｒｒという総ガス圧力、水蒸気の所定の部分圧力（例えば、少なくとも約１０Ｔｏｒｒ、少なくとも約１５Ｔｏｒｒ、多くても約２５Ｔｏｒｒ、多くても約２０Ｔｏｒｒ、約１７Ｔｏｒｒ）を有することがあり、残りは分子の酸素である。コーティングされたサンプルが炉温度に達した後、所定の温度傾斜速度（例えば、少なくとも毎分約０．５℃、少なくとも毎分約０．７５℃、多くても毎分約２℃、多くても毎分約１．５℃、毎分約１℃）で、炉温度を（例えば少なくとも約２２５℃に、少なくとも約２４０℃に、多くても約２７５度に、多くても約２６０度に、約２５０℃に）高くすることができる。このステップは、第１の加熱ステップで使用されるのと同じ名目ガス環境で実行できる。したがって、炉の温度は、所定の温度傾斜速度（例えば、少なくとも毎分約５℃、少なくとも毎分約８℃、多くても毎分約２０℃、多くても毎分約１２℃、毎分約１０℃）でさらに（例えば、少なくとも約３５０℃に、少なくとも約３７５℃に、多くても約４５０℃に、多くても約４２５℃に、約４５０℃に）昇温できる。このステップは、第１の加熱ステップで使用されるのと同じ名目ガス環境で実行できる。
【０１１９】
オキシフルオライド中間膜を形成するために処理された追加の層は、以前に蒸着した層の上に蒸着できる。処理条件は、実質的に本書に上述されたとおりである。しかしながら、オキシフルオライド膜に対する分解中の水蒸気の部分的な圧力は約５〜１０ｔｏｒｒである。
【０１２０】
金属塩溶液の前記処理は、構成要素である金属酸化物と金属フッ化物が膜全体で均一的に分布されるオキシフルオライド中間層を生じさせることがある。好ましくは、前駆体は相対的に低い欠陥密度を有し、本質的には中間厚さを通して亀裂がない。フッ化バリウムのための溶液化学が開示されてきたが、他の前駆体溶液のために他の方法を使用することもできる。
【０１２１】
次に、超電導体中間膜は、追加処理ステーション１１５０で所望されるＨＴＳ層を形成するために加熱できる。通常は、このステップは、毎分２５度をほぼ超える温度傾斜で、好ましくは毎分１００℃をほぼ越える温度速度で、及びさらに好ましくは毎分２００℃をほぼ越える温度速度で、ほぼ室温から、約７００℃から約８２５℃の温度まで、好ましくは約７４０℃から８００℃の温度まで、さらに好ましくは約７５０℃〜約７９０℃の温度まで加熱することによって実行される。このステップは、中間のオキシフルオライド膜を形成するために使用される約４００℃から６５０℃の最終的な温度から開始することもできる。このステップの間、膜にガス状の反応物質を供給するため、及び膜からガス状の反応生成物を取り除くために、プロセスガスが膜表面の上を流れる。このステップの間の名目ガス環境は約０．１Ｔｏｒｒから約７６０Ｔｏｒｒの総圧力を有し、約０．０９Ｔｏｒｒから約５０Ｔｏｒｒの酸素、及び約０．０１Ｔｏｒｒから約１５０Ｔｏｒｒの水蒸気、及び約０Ｔｏｒｒから約７５０Ｔｏｒｒの不活性ガス（窒素またはアルゴン）から構成される。さらに好ましくは、名目ガス環境は、約０．１５Ｔｏｒｒから約５Ｔｏｒｒの総圧力を有し、約０．１Ｔｏｒｒから約１Ｔｏｒｒの酸素と、約０．０５Ｔｏｒｒから約４Ｔｏｒｒの水蒸気から構成されている。
【０１２２】
膜は、次に、約７００℃から８２５℃の温度で、好ましくは約７４０℃から８００℃の温度に、さらに好ましくは約７５０℃から約７９０℃の温度に、少なくとも約５分から約１２０分の間、好ましくは少なくとも約１５分から約６０分の間、さらに好ましくは少なくとも約１５分から約３０分の間保持される。このステップの間、ガス状の反応物質を膜に供給するため、及び膜からガス状の反応生成物を取り除くために、プロセスガスが膜表面上で流される。このステップの間の名目ガス環境は、約０．１Ｔｏｒｒから約７６０Ｔｏｒｒの総圧力を有し、約０．０９Ｔｏｒｒから約５０Ｔｏｒｒの酸素と、約０．０１Ｔｏｒｒから約１５０Ｔｏｒｒの水蒸気と、約０Ｔｏｒｒから約７５０Ｔｏｒｒの不活性ガス（窒素またはアルゴン）から構成される。さらに好ましくは、名目ガス環境は、約０．１５Ｔｏｒｒから約５Ｔｏｒｒの総圧力を有し、約０．１Ｔｏｒｒから約１Ｔｏｒｒの酸素と、約０．０５Ｔｏｒｒから約４Ｔｏｒｒの水蒸気から構成される。
【０１２３】
膜は、次に名目ガス環境で、約０．０５Ｔｏｒｒから約１５０Ｔｏｒｒ、好ましくは約０．１Ｔｏｒｒから約０．５Ｔｏｒｒ、及び、さらに好ましくは約０．１Ｔｏｒｒから約０．２Ｔｏｒｒの酸素圧力で室温に冷却される。
【０１２４】
上述されたような前駆体膜の処理は、通常の１２３ＹＢＣ化学量論の超電導体酸化膜を提供する。前駆対組成が、例えば、ナノスケールのピンニング部位の形成のために第２の位相の析出物の形成のための添加物を含む場合に、化学量論は変化する可能性がある。
【０１２５】
任意的には、フィラメント化は、公知のプロセスによって、あるいは２００４年９月２９日に出願された米国特許出願第１０／９５５，８０１号に説明されるプロセスによってステーション１１６０で実行できる。ステーション１１７０での貴金属蒸着、ステーション１１８０での例えば７６０ＴｏｒｒのＯ２等、高酸素濃度環境での酸素焼きなまし、本書に説明されるような積層、及びステーション１１９０でのスリッティングによる追加処理がプロセスを完了する。
【０１２６】
本発明は、説明目的で提示され、絶対に本発明を制限することを意図しない、以下の例を参照して説明される。
【０１２７】
例１：高Ｉｃ（ａｂ）超電導層の作成
１：２：３．３４というＹ：Ｂａ：Ｃｕの化学量論を有するＹ−１２３前駆体溶液は、約４．８５ｍｌのメタノール（ＣＨ３ＯＨ）と約０．１５ｍＬのプロピオン酸（Ｃ２Ｈ６ＣＯ２）の中で、約０．８３グラムのＹ（ＣＦ３ＣＯ２）３、約１．６０グラムのＢａ（ＣＦ３ＣＯ２）２、及び約１．５４グラムのＣｕ（Ｃ２Ｈ５ＣＯ２）２を溶解することによって調製された。溶液の最終的な体積はメタノールを用いて約５ｍｌに調整された。
【０１２８】
幅１ｃｍの二軸テクスチャ加工された、構造がＮｉ（５ａｔ％）Ｗ／Ｙ２Ｏ３／ＹＳＺ／ＣｅＯ２の酸化物緩衝金属基板の長さ（２０ｃｍから１０メートル）上に、２０００ＲＰＭの速度でスピンコーティング技法により、前駆体溶液が付着された。厚さ０．８μｍのＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ膜を生成するために、十分な量の前駆体溶液が付着された。
【０１２９】
コーティングされたサンプルは、直径２．２５’’の管炉内で、室温から約２００℃に、毎分約１５℃の速度で、次に約２００℃から約２５０℃に毎分約０．９℃の速度で、次に約７６０ｔｏｒｒの総ガス圧力（約２４ｔｏｒｒの水蒸気圧力とバランス酸素）を有する、流れるガス環境で、毎分約５℃の速度で約２５０℃から約４００℃に加熱することによって中間体金属オキシフルオライド膜に分解された。
【０１３０】
次に、金属オキシフルオライド膜は、酸化物超電導体を形成するために熱処理された。中間膜の短い長さ（１から２ｃｍ）が管炉内で、毎分約２００℃の速度で約７８５℃に加熱され、約２４０ミリトル（ｍｔｏｒｒ）という総ガス圧力（約９０ｍｔｏｒｒの水蒸気圧力、及び約１５０ｍｔｏｒｒの酸素ガス圧力）を有する環境で約３０分保持された。３０分保持した後、ガス環境と膜から除去されたＨ２Ｏ蒸気が、約１５０ｍｔｏｒｒのＯ２で室温まで冷却された。結果として生じる膜は厚さ約０．８ミクロンであった。
【０１３１】
例２：５０モル％過剰Ｅｒ−Ｙ１２３を使用する高Ｉｃ（ｃ）の超電導体層の作成
前駆体溶液は、約４．８５ｍｌのメタノール（ＣＨ３ＯＨ）と約０．１５ｍｌのプロピオン酸（Ｃ２Ｈ６ＣＯ２）の中で、約０．８３グラムのＹ（ＣＦ３ＣＯ２）３、約０．１３８グラムのＥｒ（ＣＨ３ＣＯ２）３、約１．６０グラムのＢａ（ＣＦ３ＣＯ２）２及び約１．２８グラムのＣｕ（Ｃ２Ｈ５ＣＯ２）２を溶解することによって調製された。溶液の最終的な体積はメタノールで約５ｍｌに調整された。
【０１３２】
前駆体は、例１に説明されたように、コーティングされ、分解され、処理され、Ａｇコーティングされた。結果として生じた膜は円滑で光沢のある表面、及びただ１度のコーティングで約２．６ミクロンという驚くべき高い厚さを有していた。最終的な膜のＸ線回折パターンが、テクスチャ加工済みＹ（Ｅｒ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘの存在を示した。
【０１３３】
例３．異なる組成の二重コーティングされた超電導層の作成
１：２：３．２３というＹ：Ｂａ：Ｃｕの化学量論を有するベースラインＹＢＣＯ前駆体溶液は、約４．８５ｍｌのメタノール（ＣＨ３ＯＨ）と約０．１５ｍｌのプロピオン酸（Ｃ２Ｈ６ＣＯ２）の中で、約０．８５グラムのＹ（ＣＦ３ＣＯ２）３、約１．４５グラムのＢａ（ＣＦ３ＣＯ２）２、及び約１．３５グラムのＣｕ（Ｃ２Ｈ５ＣＯ２）２を溶解することによって調製された。溶液の最終的な体積は、約０．４モルのＹ濃度を有するようにメタノールを用いて調整された。
【０１３４】
１：０．５：２：３．２３というＹ：Ｄｙ：Ｂａ：Ｃｕの化学量論を有する５０％のジスプロシウム添加によるＹＢＣＯ前駆体溶液は、約２０ｍｌのベースライン溶液の中で約１．７０グラムのＤｙ（ＣＨ３ＣＯ２）３と約１．９０ｍｌのメタノール（ＣＨ３ＯＨ）を溶解することによって調製された。溶液の最終的な体積は、約０．３モルのＹ濃度を有するようにメタノールで調整された。
【０１３５】
５０％のＤｙが添加された前駆体溶液は、スロットダイコーティング技法によって、構造Ｎｉ（５ａｔ％）Ｗ／Ｙ２Ｏ３／ＹＳＺ／ＣｅＯ２の、二軸テクスチャ加工酸化物緩衝金属基板上に配置された。溶液は厚さ０．８μｍのＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ膜を形成するために目標とされた量で緩衝基板上にコーティングされた。
【０１３６】
コーティングされたサンプルは、直径２．２５’’の管炉内で、約７６０ｔｏｒｒの総ガス圧力（約１７．５ｔｏｒｒの水蒸気圧力とバランス酸素）を有する、流れるガス環境で、室温から約２００℃に毎分約１５℃の速度で、次に約２００℃から約２５０℃に毎分約０．９℃の速度で、次に約２５０℃から約４００℃に、毎分約５℃の速度で加熱することによって中間体金属オキシフルオライド膜に分解された。
【０１３７】
次に、金属オキシフルオライド膜は、０．６μｍのＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘのターゲット最終厚さで、前述されたように作成されたベースラインＹＢＣＯ前駆体溶液でコーティングされた。
【０１３８】
コーティングされたテープは、今回はＨ２Ｏ蒸気圧が約９．２ｔｏｒｒに制御されたことを除き、前述されたのと同じプロセスで中間金属オキシフルオライドを形成するために再び分解された。
【０１３９】
分解されたテープは酸化物超電導体を形成するために熱処理された。テープは、反応中に均一な制御環境を確立するために、前後両方で、４ｍの同様にコーティングされたＮｉＷリーダーテープと接合された。次にテープは以下のパラメータを用いて７８５℃で反応させられた。テープは、約２８５℃／ｍｉｎの平均傾斜率で７８５℃まで昇温された。反応中、反応中の総圧力は約１ｔｏｒｒに制御された。Ｈ２Ｏ部分圧力（分圧）は約８００ｍｔｏｒｒであり、酸素部分圧力は約２００ｍｔｏｒｒであった。反応時間は約１１分であった。冷却中、約１ｔｏｒｒの総圧力が、約２００ｍｔｏｒｒの酸素分力および約８００ｍｔｏｒｒのＮ２分力をもって使用された。
【０１４０】
反応した膜は、〜３μｍのＡｇ保護層でコーティングされてから、７６０ｔｏｒｒ酸素環境で焼きなまされた。結果として生じる膜は、約〜５００／ｃｍ−幅のＩｃまたは７７Ｋ、自己磁界（ｓｅｌｆ  ｆｉｅｌｄ）で約４ＭＡ／ｃｍ２のＪｃを運んだ。７５Ｋ及び１テスラでの臨界電流（Ｉｃ）対磁場配向（θ）は、図１２に描かれている。７５Ｋ及び１テスラでは、ＨＴＳワイヤは１１４Ａ／ｃｍ−幅、及び１７８Ａ／ｃｍ−幅のＩｃを、場がサンプル表面にそれぞれ垂直及び水平な状態で運んだ。これは約１．５という異方性に相当する。
【０１４１】
文献の引用
以下の文書は参照することにより本書に組み込まれている。つまり、参照することによりそのすべてが本書に引用されている、１９９３年７月２７日に出願され、「ＭＯＤ前駆体溶液からの高度にテクスチャ加工された酸化物超電導膜の作成（Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｈｉｇｈ  Ｔｅｘｔｕｒｅｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｆｉｌｍｓ  ｆｒｏｍ  ＭＯＤ  Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ）」と題される米国特許第５，２３１，０７４号、２０００年２月８日に発行され、「エピタキシャル層を用いて超電導体製品を製造するための低真空プロセス（Ｌｏｗ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｌａｙｅｒｓ）」と題される米国特許第６，０２２，８３２号、２０００年２月２２日に発行され、「エピタキシャル層を製造するための低真空プロセス（Ｌｏｗ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｌａｙｅｒｓ）」と題される米国特許第６，０２７，５６４号、２００１年２月２０日に発行され、「無定形面に付着される岩塩状の構造を有する薄膜（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｒｏｃｋ−Ｓａｌｔ−Ｌｉｋｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ  ｏｎ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｓｕｒｆａｃｅ）」と題される米国特許第６，１９０，７５２号、２０００年１０月５日に公開され、「合金材料（Ａｌｌｏｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」と題される公開番号第００／５８５３０号国際公開公報、２０００年１０月５日に公開され、「合金材料（Ａｌｌｏｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」と題される公開番号第５８０４４号国際公開公報、１９９９年４月８日に公開され、「酸化抵抗が改善された基板（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｒｅｉｓｔａｎｃｅ）」と題される公開番号第９９／１７３０７号国際公開公報、１９９９年４月８日に公開され、「超電導体用基板」と題される国際公開公報第９９／１６９４１号、１９９８年１２月２３日に公開され、「金属オキシフルオライドの超電導酸化物への制御された変換（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｙｌｆｌｕｏｒｉｄｅｓ  ｉｎｔｏ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｏｘｉｄｅｓ）」と題される国際公開公報第９８／５８４１５号、２００１年２月１５日に出版され、「多層製品及び銅を製造する方法（Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｓａｍｅ）」と題される国際公開公報第０１／１１４２８号、２００１年２月１日に公開された、「多層製品及び同を製造する方法（Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｓａｍｅ）」と題される国際公開公報第０１／０８２３２号、２００１年２月１日に公開され、「多層製品を製造するための方法及び構成物（Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  Ｆｏｒ  Ｍａｋｉｎｇ  Ａ  Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ  Ａｒｔｒｉｃｌｅ）」と題される国際公開公報第０１／０８２３５号、２００１年２月１日に公開され、「被覆導体厚膜前駆体（Ｃｏａ��ｅｄ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｔｈｉｃｋ  Ｆｉｌｍ  Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）」と題される国際公開公報第０１／０８２３６号、２００１年２月１日に公開され、「Ａ．Ｃ．損失が削減された被覆導体（Ｃｏａｔｅｄ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  Ｗｉｔｈ  Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ａ．Ｃ．Ｌｏｓｓ）」と題される国際公開公報第０１／０８１６９号、２００１年３月１日に公開され、「表面制御合金基板及びその製造方法（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｌｌｏｙ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｏｆ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ  Ｔｈｅｒｅｆｏｒ）」と題される国際公開公報第０１／１５２４５号、２００１年２月１日に公開され、「強化された純度酸化被膜の形成（Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｐｕｒｉｔｙ  Ｏｘｉｄｅ  Ｌａｙｅｒ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と題される国際公開公報第０１／０８１７０号、２００１年４月１２に公開され、「酸化被膜反応速度の制御（Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｏｘｉｄｅ  Ｌａｙｅｒ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｒａｔｅｓ）」と題される国際公開公報第０１／２６１６４号、２００１年４月１２日に公開され、「酸化被膜方法（Ｏｘｉｄｅ  Ｌａｙｅｒ  Ｍｅｔｈｏｄ）」と題される国際公開公報第０１／２６１６５号、２００１年２月１日に公開され、「強化された高温被膜超電導体（Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏａｔｅｄ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）」と題される国際公開公報第０１／０８２３３号、２００１年２月１日に公開され、「超電導体を作る方法（Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  Ａ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）」と題される国際公開公報第０１／０８２３１号、２００２年４月２０日に公開され、「前駆体溶液及び同を使用する方法（Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓａｍｅ）」と題される国際公開公報第０２／３５６１５号、２００２年８月２０日に発行され、「酸化物ブロンズ組成及びそれに従って製造されるテクスチャ加工された製品（Ｏｘｉｄｅ  Ｂｒｏｎｚｅ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｔｅｘｔｕｒｅｄ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ  ｉｎ  Ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ  Ｔｈｅｒｅｗｉｔｈ）」と題される米国特許第６，４３６，３１７号、２００１年７月３１日に出願され、「多層超電導体及び同を製造する方法（Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｓａｍｅ）」と題される米国仮特許出願出願番号第６０／３０９，１１６号、２００４年９月２８日に発行され、「超電導体方法及びリアクタ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｒｅａｃｔｏｒ）」と題される米国特許第６，７９７，３１３号、１９９９年１１月１８日に出願され、「超電導体製品及び構成物、ならびに同を製造するための方法（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｓａｍｅ）」と題される米国仮特許出願出願番号第６０／１６６，２９７号、２００５年１２月１３日に発行され、「超電導体製品及び構成物、ならびに同を製造するための方法（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ａｒｔｉｃ���ｅｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｓａｍｅ）」と題される、共同所有される米国特許第６，９７４，５０１号、２００５年３月２４日に公開され、「超電導体方法及びリアクタ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｒｅａｃｔｏｓ）」と題される特許公報番号第２００５−００６５０３５号、２００６年２月２３日に公開され、「低ＡＣ損失フィラメント被覆超電導体（Ｌｏｗ  ＡＣ  Ｌｏｓｓ  Ｆｉｌａｍｅｎｔａｒｙ  Ｃｏａｔｅｄ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）」と題される米国特許公報番号第２００６−００４０８３０号、２００４年９月２９日に出願され、「スタック式フィラメント超電導体（Ｓｔａｃｋｅｄ  Ｆｉｌａｍｅｎｔａｒｙ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）」と題される米国特許出願第１０／９５５，８０１号、２００６年７月２１日に出願され、「密封高温超電導体線の製造（Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｅａｌｅｄ  Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｗｉｒｅｓ）」と題される米国特許出願（番号はまだ割り当てられていない）、２００６年７月２１日に出願され、「高温超電導テープを含む大電流コンパクト可撓導体（Ｈｉｇｈ  Ｃｕｒｒｅｎｔ，Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｔａｐｅｓ）」と題される米国仮特許出願（番号はまだ割り当てられていない）、２００６年７月２１日に出願され、「高温超電導体線のための低抵抗スプライス（Ｌｏｗ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｓｐｌｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｇｏｒ  Ｗｉｒｅｓ）」と題される米国仮特許出願（番号はまだ割り当てられていない）、及び２００６年７月２４日に出願され、「平面的な磁束ピンニング中心を有する高温超電導体及び同を製造するための方法（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｐｌａｎａｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｌｕｘ  Ｐｉｎｎｉｎｇ  Ｃｅｎｔｅｒｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍａｋｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓａｍｅ）」と題される米国仮特許出願（番号はまだ割り当てられていない）。
【０１４２】
その他の実施形態は、添付の特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】図１は、強度が高まり、磁場が２６Ｋと７５Ｋで膜の平面的な面に平行に（Ｈ／／ａｂ、θ＝９０°）、及び垂直に（Ｈ／／ｃ、θ＝０°）向けられる、磁場（Ｈ）中のＹ−１２３  ＨＴＳ線の臨界電流（Ｉｃ）を描くグラフ。
【図２】図２は、１から７Ｔ（テスラ）の適用磁場での、図１のＨＴＳ線のために中間磁場配向（０°＜θ＜９０°）での磁場性能（Ｉｃ）を描くグラフ。
【図３】図３は、ソレノイド電磁石の端部回転の回りの磁場分布を描く図。
【図４】図４は、２つの超電導体層を有する２層ＨＴＳ線の断面図であり、（Ａ）は高いＩｃ（ａｂ）、（Ｂ）は高いＩｃ（ｃ）、及び（Ｃ）は高いＩｃ（ａｂ）とＩｃ（ｃ）のそれぞれ１つの層であり、図４Ｄは、銅の層間を有する２つの層ＨＴＳ線の断面図である。
【図５】図５は、（Ａ）が高いＩｃ（ａｂ）であり、（Ｂ）が高いＩｃ（ｃ）であり、（Ｃ）が高いＩｃ（ａｂ）とＩｃ（ｃ）のそれぞれ１つの層である、２つの超電導体層を有する両面ＨＴＳ線の断面図である。
【図６】図６は、１Ｔと３Ｔで測定された多様な組成の酸化物超電導体のための７５Ｋでの臨界電流Ｉ（ｃ）対磁場配向（θ）のプロットである。
【図７】図７は、そのそれぞれの基板で接合される２つのＨＴＳアセンブリの断面図であり、第１のアセンブリは高いＩｃ（ａｂ）を有する超電導体層を有し、第２のアセンブリは高いＩｃ（ｃ）を有する第２の超電導体層を有する。
【図８】図８は、そのそれぞれのキャップ層で接合された２つのＨＴＳアセンブリの断面図であり、第１のアセンブリは高いＩｃ（／／ａｂ）を有する超電導体層を有し、第２のアセンブリは高いＩｃ（／／ｃ）を有する第２の超電動体層を有する。
【図９】図９は、そのそれぞれの基板で接合され、導電性構造によって取り囲まれている２つのＨＴＳアセンブリの断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の１つまたは複数の実施形態による積層されたＨＴＳ線を製造するために使用される積層プロセスの絵で表した説明図である。
【図１１】図１１は、本発明の１つまたは複数の実施形態によるＨＴＳを製造するために使用される例示的なプロセスの流れ図を示す。
【図１２】図１２は、例３に説明されているＨＴＳ線の７７Ｋ及び１テスラでの臨界電流（Ｉｃ）対磁場配向（θ）の図（グラフ）である。
【図１】
2009507358.tif 000003
【図２】
2009507358.tif 000004
【図３】
2009507358.tif 000005
【図４Ａ】
2009507358.tif 000006
【図４Ｂ】
2009507358.tif 000007
【図４Ｃ】
2009507358.tif 000008
【図４Ｄ】
2009507358.tif 000009
【図５Ａ】
2009507358.tif 000010
【図５Ｂ】
2009507358.tif 000011
【図５Ｃ】
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【図６】
2009507358.tif 000013
【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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【図１２】
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