(57)【要約】超伝導体テープおよび同一物を製造、測定、監視、および制御するための方法が、開示される。実施形態は、基板を覆うバッファ層を覆う超伝導体フィルムを含む、超伝導体テープを対象とする。一実施形態では、超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される。別の実施形態では、超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する。これらおよび他の実施形態は、明確に整合されたナノコラム欠陥、したがって、高リフトファクターを達成し、これは、例えば、高磁場内でテープの優れた臨界電流性能をもたらすことができる。
2019535114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導体テープであって、
基板と、
前記基板を覆うバッファ層と、
前記バッファ層を覆う超伝導体フィルムと
を備え、前記超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される、
超伝導体テープ。
【請求項２】
前記超伝導体フィルムは、長さが１０メートルを上回る、請求項１に記載の超伝導体テープ。
【請求項３】
前記超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える、上記の請求項のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
【請求項４】
前記超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、前記超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する、上記の請求項のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
【請求項５】
超伝導体テープであって、
基板と、
前記基板を覆うバッファ層と、
前記バッファ層を覆う超伝導体フィルムと
を備え、前記超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、前記超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する、
超伝導体テープ。
【請求項６】
前記ＢａＭＯ３の（１０１）ピークは、Ｘ線回折によって測定される、請求項５に記載の超伝導体テープ。
【請求項７】
前記超伝導体フィルムは、長さが１０メートルを上回る、上記の請求項のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
【請求項８】
前記超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える、上記の請求項のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
【請求項９】
前記超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される、上記の請求項のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
【請求項１０】
超伝導体テープであって、
基板と、
前記基板を覆うバッファ層と、
前記バッファ層を覆う超伝導体フィルムと
を備え、前記超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、銅のｋアルファ線放射を使用するＸ線回折によって測定されるとき、３０°よりも高い２シータ角に位置するＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する、
超伝導体テープ。
【請求項１１】
前記超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える、請求項１０に記載の超伝導体テープ。
【請求項１２】
前記超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される、上記の請求項のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
【請求項１３】
超伝導体テープであって、
基板と、
前記基板を覆うバッファ層と、
前記バッファ層を覆う超伝導体フィルムと
を備え、前記超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、銅のｋアルファ線放射を使用するＸ線回折によって測定されるとき、超伝導体相の（１０３）ピークから２．６°未満の２シータ角に位置するＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する、
超伝導体テープ。
【請求項１４】
前記超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える、請求項１３に記載の超伝導体テープ。
【請求項１５】
前記超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される、上記の請求項のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
【請求項１６】
超伝導体テープ内の超伝導体フィルムのｃ軸格子パラメータを測定する方法であって、前記方法は、
超伝導体テープを提供するステップであって、前記超伝導体テープは、
基板と、
前記基板を覆うバッファ層と、
前記バッファ層にわたって堆積される超伝導体フィルムと
を備える、ステップと、
前記バッファ層にわたる前記超伝導体フィルムの堆積中、リアルタイムでインラインＸ線回折を介して前記超伝導体フィルムのｃ軸格子パラメータを測定するステップと
を含む、方法。
【請求項１７】
前記測定するステップは、前記超伝導体フィルムの堆積に続けて実施される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記超伝導体フィルムは、長さが１０メートルを上回る、上記の方法請求項のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える、上記の方法請求項のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記ｃ軸格子パラメータは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数である、上記の方法請求項のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、前記超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する、上記の方法請求項のうちのいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１６年８月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／３８１，３６９号に対する優先権を主張するものであり、該米国仮特許出願は、その全体が参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
（政府支援）
アメリカ海軍研究局助成Ｎ０００１４−１４−１−０１８２。
【０００３】
本明細書に開示される実施形態は、超伝導体テープの分野にある。より具体的には、本明細書に開示される実施形態は、特に、明確に整合されたナノコラム欠陥、したがって、高リフトファクターを達成し、例えば、高磁場内でテープの優れた臨界電流性能をもたらし得る、超伝導体テープおよび同一物を製造、測定、監視、および制御するための方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
エネルギー生成、伝送、変換、貯蔵、および使用に関する迫り来る問題を解決するために、いくつかの材料系が、開発されている。超伝導体は、おそらく、広範囲のエネルギー問題にわたる解決策を提供する独特なシステムであろう。超伝導体は、発電機、送電ケーブル、モータ、変圧器、およびエネルギー貯蔵における高い効率を可能にする。さらに、超伝導体は、エネルギーのみならず、医学、素粒子物理学、通信、および輸送に及ぶ用途を可能にする。超伝導テープは、十分に発達しており、多結晶基板上にエピタキシャル単結晶様薄フィルムを作成するための新規のアプローチによって可能にされている。本技法では、ＭｇＯ等の岩塩結晶構造を伴う材料の薄フィルムが、可撓性多結晶基板にわたってイオンビーム補助堆積によって堆積される。
【０００５】
本技法によって処理される超伝導フィルムは、単結晶基板上に成長させられたエピタキシャルフィルムにおいて達成されるものに匹敵する臨界電流密度を呈する。本技法を使用して、いくつかの機関は、超伝導複合テープのパイロット規模の製造を実証した。現在、単結晶様エピタキシャルフィルムが、多結晶基板ベースを使用して１キロメートルの長さにわたって製造され得ることは、非常に注目に値する。
【０００６】
しかしながら、今日の超伝導体テープには、ある欠点が存在する。現在の超伝導体の搬送能力は、磁場内で急速に縮小し、これは、発電機コイルが数テスラの磁場に晒されるであろう風力発電機等の用途におけるそれらの使用に関して問題を提起する。加えて、高温超伝導体（ＨＴＳ）における超伝導性は、それらのＣｕ−Ｏ平面内に局所化されるため、ＨＴＳ材料は、強力な異方性挙動を呈する。本異方性は、磁場が異なる角度においてフィルム表面に整合されるときの臨界電流測定値において明白である（図１Ａ）。図１Ａに示されるように、標準ＨＴＳテープの臨界電流は、磁場がフィルム表面から離れるように移動されるにつれて急速に降下し、磁場がテープに垂直に配向されると、低い値に到達し、これは、これらのテープを用いて構築されるコイルにおける限界値である。
【０００７】
実践的な超伝導体のためのピニング改良方略が、磁場内性能を改良するために過去１０年にわたって積極的に開発されてきた。最も探求されたアプローチは、側方寸法において超伝導コヒーレンス長さに匹敵する欠陥を超伝導体の中に導入することであった。２Ｇ  ＨＴＳテープでは、そのような欠陥は、酸素空孔、貫通転位、双晶面、不純物原子、放射線照射誘発コラム欠陥、および種々の組成および構造のナノ構造化含有物を含む。
【０００８】
最近では、ピニングを改良するために、研究者らは、ＢａＭＯ３（Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｃｅ、Ｔａ等）を伴う超伝導フィルムを化学的にドープすることに基づくコラム欠陥形成に関するアプローチを開発した。ＢＺＯおよびＢａＳｎＯ３（ＢＳＯ）含有物は、超伝導体フィルム成長中の自己集合プロセスによって、直径が約５ｎｍのナノサイズのコラムを形成し、ピニング強度を有意に改良する。図１Ｂは、殆どがフィルム平面に垂直に配向される、豊富な自己集合ＢａＺｒＯ３（ＢＺＯ）ナノコラム欠陥を伴う、ＭＯＣＶＤによって成長させられた（Ｇｄ，Ｙ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ（Ｇｄ−ＹＢＣＯ）超伝導フィルムの断面微細構造を表示する。そのような微細構造を伴うフィルムは、図１Ａに示されるように、７７Ｋにおける磁場内で、特に、ＢＺＯナノコラムの方向に沿った配向において２倍の改良された性能を呈し、より低い異方性をもたらす。
【０００９】
さらに、研究は、より高いレベルのＺｒ添加が低温における磁場内でのより好ましい性質につながることを実証した。特に、低温における印加磁場内のテープの臨界電流の、ゼロ磁場内の７７Ｋにおけるテープの臨界電流に対する比である、「リフトファクター（ｌｉｆｔ  ｆａｃｔｏｒ）」は、より高いレベルのＺｒ含有量を伴うテープにおいて増加されることが見出された。また、最近では、高臨界電流密度が、７７Ｋでさえも、高レベルのＺｒ添加を伴うＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ（ＲＥＢＣＯ、ＲＥ＝希土類）において達成され得ることが見出された。本達成は、磁場内の低温におけるリフトファクターを７７Ｋにおける高臨界電流と組み合わせ、着目磁場内で低温において非常に高い臨界電流に到達する可能性を多くの用途に開いた。しかしながら、それ以降、高レベルのＺｒ添加を伴うＲＥＢＣＯテープは、必ずしも、磁場内でより低い温度において高リフトファクターにつながるわけではないことが発見されている。本質的に、高レベルのＺｒ添加を伴うＲＥＢＣＯテープに関して、磁場内のより低い温度におけるリフトファクターは、一貫性がないことが見出されている。故に、当分野においては、磁場内でより低い温度において実質的に高い臨界電流を一貫して達成し得る超伝導テープの必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態は、基板と、基板を覆うバッファ層と、バッファ層を覆う超伝導体フィルムとを備える、超伝導体テープを対象とする。超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される。
【００１１】
ある実施形態では、超伝導体フィルム（または一般的にテープ）は、長さが１０メートルを上回る。
【００１２】
ある実施形態では、超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える。
【００１３】
ある実施形態では、超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する。
【００１４】
実施形態はまた、基板と、基板を覆うバッファ層と、バッファ層を覆う超伝導体フィルムとを備える、超伝導体テープを対象とする。超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する。
【００１５】
ある実施形態では、ＢａＭＯ３の（１０１）ピークは、Ｘ線回折によって測定される。
【００１６】
ある実施形態では、超伝導体フィルム（または一般的にテープ）は、長さが１０メートルを上回る。
【００１７】
ある実施形態では、超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える。
【００１８】
ある実施形態では、超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される。
【００１９】
実施形態はさらに、基板と、基板を覆うバッファ層と、バッファ層を覆う超伝導体フィルムとを備える、超伝導体テープを対象とする。超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、銅のｋアルファ線放射を使用するＸ線回折によって測定されるとき、３０°よりも高い２シータ角に位置するＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する。
【００２０】
ある実施形態では、超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える。
【００２１】
ある実施形態では、超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される。
【００２２】
実施形態はまたさらに、基板と、基板を覆うバッファ層と、バッファ層を覆う超伝導体フィルムとを備える、超伝導体テープを対象とする。超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、銅のｋアルファ線放射を使用するＸ線回折によって測定されるとき、超伝導体相の（１０３）ピークから２．６°未満の２シータ角に位置するＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する。
【００２３】
ある実施形態では、超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える。
【００２４】
ある実施形態では、超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される。
【００２５】
実施形態はまたさらに、超伝導体テープ内の超伝導体フィルムのｃ軸格子パラメータを測定する方法を対象とする。本方法は、基板と、基板を覆うバッファ層と、バッファ層にわたって堆積される超伝導体フィルムとを備える、超伝導体テープを提供するステップを含む。本方法はまた、バッファ層にわたる超伝導体フィルムの堆積中、リアルタイムでインラインＸ線回折を介して超伝導体フィルムのｃ軸格子パラメータを測定するステップを含む。
【００２６】
ある実施形態では、測定するステップは、超伝導体フィルムの堆積に続けて実施される。
【００２７】
ある実施形態では、超伝導体フィルム（または一般的にテープ）は、長さが１０メートルを上回る。
【００２８】
ある実施形態では、超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える。
【００２９】
ある実施形態では、ｃ軸格子パラメータは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数である。
【００３０】
ある実施形態では、超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
前述の概要および以下の詳細な説明は、添付される図面と併せて熟読されると、より深く理解されるであろう。例証の目的のみのために、図面では、ある実施形態が示される。しかしながら、本明細書に開示される発明的概念は、図に示される精密な配列および手段に限定されないことを理解されたい。
【００３２】
【図１Ａ】図１Ａは、自己集合ＢａＺｒＯ３（ＢＺＯ）ナノコラムの有無別のＭＯＣＶＤベースのＨＴＳテープの臨界電流における異方性を図示するプロットである。
【図１Ｂ】図１Ｂは、自己集合ＢＺＯの豊富なナノコラム欠陥を示す、ＭＯＣＶＤによって合成されるＺｒドープ超伝導フィルムの断面微細構造を図示する図である。
【図２Ａ】図２Ａは、テープ平面に垂直な明確に整合されない不連続ＢＺＯナノコラムを示す、３０Ｋ、２．５ＴでのＩｃにおける低リフトファクターを伴うＺｒ添加（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープの断面ＴＥＭ分析を図示する図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、強力に整合された連続ＢＺＯナノコラムを呈する、３０Ｋ、２．５ＴでのＩｃにおける高リフトファクターを伴うＺｒ添加（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープの断面ＴＥＭ分析を図示する図である。
【図３Ａ】図３Ａは、銅のＫアルファ線（Ｃｕ  Ｋ−α）放射を使用するＸ線回折によって測定されるような、増加するレベルの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量とともにいくつかのＺｒドープ（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープのＲＥＢＣＯ相の（００７）ピークを図示する、プロットである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａのプロットにおいて参照されるＲＥＢＣＯテープの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ組成を図示する表である。
【図４】図４は、Ｘ線回折によって測定されるような、増加するレベルの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量とともにいくつかのＺｒドープ（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープのｃ軸格子パラメータを図示する、プロットである。
【図５】図５は、Ｘ線回折によって測定されるような、増加する値のｃ軸格子パラメータとともにいくつかのＺｒドープ（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープの３０Ｋでの臨界電流におけるリフトファクターの依存性を図示する、プロットである。
【図６】図６は、Ｃｕ  Ｋ−α放射を使用するＸ線回折によって測定されるような、増加するレベルの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量とともにいくつかのＺｒドープ（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープのＢＺＯの（１０１）ピークを図示する、プロットである。
【図７】図７は、Ｃｕ  Ｋ−α放射を使用するＸ線回折によって測定されるような、増加するレベルの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量とともにいくつかのＺｒドープ（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープのＲＥＢＣＯ相のＢＺＯ（１０１）ピークおよび（１０３）ピークのピーク場所間の角距離を図示する、プロットである。
【図８】図８は、Ｃｕ  Ｋ−α放射を使用するＸ線回折によって測定されるような、増加するレベルの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量とともにいくつかのＺｒドープ（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープのＲＥＢＣＯ相のＢＺＯ（１０１）ピークおよび（１０３）ピークのピーク場所間の変化する角距離を伴う、３０Ｋ、３Ｔでの臨界電流におけるリフトファクターを図示する、プロットである。
【図９Ａ】図９Ａは、３０Ｋ、３Ｔでの臨界電流において高リフトファクターを呈する、強力に整合された長いＢＺＯナノコラムを伴うＺｒ添加（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープからの２次元（２Ｄ）Ｘ線回折（ＸＲＤ）データを図示する、プロットである。
【図９Ｂ】図９Ｂは、３０Ｋ、３Ｔでの臨界電流において低リフトファクターを呈する、明確に整合されない短いＢＺＯナノコラムを伴うＺｒ添加（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープからの２次元（２Ｄ）ＸＲＤデータを図示する、プロットである。
【図１０】図１０は、超伝導体テープが加工されている際のｃ軸格子パラメータを測定するためのインラインＸ線回折ユニットを図示する、概略図の斜視図である。
【図１１】図１１は、Ｃｕ  Ｋ−α放射を使用するインラインＸＲＤツールを使用する、シータ−２シータ走査からの異なる（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量を伴うＲＥＢＣＯテープの（００７）ピークの偏移を図示する、プロットである。
【図１２】図１２は、Ｃｕ  Ｋ−α放射を使用するＸ線回折によって測定されるような、異なる（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量を伴うＲＥＢＣＯフィルムのｃ軸格子定数とフィルムのＲＥ２Ｏ３ピークの強度との間の相関を図示する、プロットである。
【図１３】図１３は、ある実施形態による、超伝導体テープ内の超伝導体フィルムのｃ軸格子パラメータを測定する方法の実施形態を図示するフローチャートである。
【図１４】図１４は、ある実施形態による、超薄フィルム高温超伝導テープの微細構造を図示する斜視概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
ＲＥＢＣＯフィルムの強ドープが、低温での臨界電流（Ｉｃ）における高リフトファクターを達成するために必要であるが、十分な条件ではない。本発明者らは、ＲＥＢＣＯフィルムのｃ軸に沿ったＢａＭＯ３（Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｃｅ、Ｔａ等）ナノコラムの強力な整合が、高リフトファクターを達成することに対する重要な条件であることを発見した。例えば、図２Ａおよび２Ｂは、７７Ｋ、０Ｔにおいて３．０８ＭＡ／ｃｍ２の同一のＪｃを伴うが、３０Ｋ、２．５Ｔ（Ｂ｜｜ｃ）において３．８５および６．９３の臨界電流における異なるリフトファクターを伴う２つのテープの断面微細構造を示す。図２Ａのテープは、低リフトファクターを有し、これは、明確に整合されず、バッファ層からフィルム表面まで連続的ではないＢＺＯナノコラムから成る。一方、図２Ｂのテープは、高リフトファクターを有し、バッファ層からフィルム表面まで連続的な強力に整合されたＢＺＯナノコラムから成る。本発明者らは、図２Ａ−２Ｂに示される微細構造差が、３０Ｋ、３ＴにおけるドープＧｄＹＢＣＯテープの臨界電流において大きい散乱を引き起こす原因であることを発見した。故に、Ｚｒドープとともに、ＲＥＢＣＯフィルムのｃ軸に沿ったＢＺＯナノコラムの強力な整合が、高リフトファクターを一貫して達成するために重要である。本明細書に説明される実施形態は、主として、ＢＺＯフィルムに言及するが、実施形態は、任意のＢａＭＯ３（Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｃｅ、Ｔａ等）フィルムに等しく適用されることを理解されたい。
【００３４】
しかしながら、ＲＥＢＣＯテープにおけるそのようなナノコラムの整合の微細構造検査は、破壊的技法であり、数平方マイクロメートルの非常に狭い面積に追いやられる。したがって、ＲＥＢＣＯテープのより広い面積を検査し、高度に整合されたナノコラム欠陥が存在するかどうかを検証するために使用され得る非破壊的方法を提供することが、望ましい。加えて、微細構造分析からのフィードバックが、監視、ひいては、本プロセスの制御のためにリアルタイムで使用され、明確に整合されたナノコラム欠陥、したがって、高磁場内での優れた臨界電流性能を達成し得るように、そのような方法がＲＥＢＣＯテープの処理においてインラインで実装され得る場合、大きな価値が存在する。超伝導体製造中にリアルタイムでＢａＭＯ３（Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｃｅ、Ｔａ等）ナノコラム整合を検出／測定することによって、製造プロセスは、要求される整合度を一貫して取得するように修正されることができる。製造プロセスの修正の実施例は、堆積温度を低下させること、および／または酸素分圧を増加させること、および／または前駆体中のバリウム含有量を増加させること、および／または前駆体中の銅含有量を減少させることである。本発明のこれらおよび他の利点が、下記の本明細書の発明の詳細な説明からより完全に明白となるであろう。
【００３５】
本発明の図および説明は、本実施形態の明確な理解に関連する要素を例証するために簡略化される一方、明確にする目的のために、典型的な超伝導体テープまたは超伝導体テープを加工、測定、監視、または制御するための典型的な方法において見出される他の要素を排除している場合がある。当業者は、他の要素が、本実施形態を実装するために望ましい、および／または要求され得ることを認識するであろう。しかしながら、そのような要素は当技術分野で周知であるため、かつそれらは本実施形態のより深い理解を促進しないため、そのような要素の議論は、本明細書では提供されない。また、本明細書とともに含まれる図面は、本発明の本好ましい構造の図式的表現のみを提供し、本実施形態の範囲内に該当する構造は、図面に示されるものとは異なる構造を含み得ることを理解されたい。ここで、同様の構造が同様の参照記号を提供される図面が、参照されるであろう。
【００３６】
少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本明細書に記載される概念は、それらの用途において、以下の説明に記載される、または図面に図示される構造の詳細または構成要素配列に限定されないことを理解されたい。また、本明細書に採用される語句および専門用語は、単に、説明目的のためであり、限定的と見なされるべきではないことを理解されたい。
【００３７】
さらに、説明される特徴のうちのいずれか１つは、別個に、または他の特徴と組み合わせて、使用され得ることを理解されたい。本明細書に説明されるデバイス、システム、方法、特徴、および利点の他の実施形態は、本明細書の図面および詳細な説明を検討することに応じて、当業者に明白である、または明白となるであろう。全てのそのような付加的デバイス、システム、方法、特徴、および利点は、付随の請求項によって保護されることが意図される。
【００３８】
本開示の目的のために、用語「フィルム」および「層」は、同義的に使用され得る。
【００３９】
本願の実施形態は、随意に、品質制御ツールとしてテープの処理中にリアルタイムでさえも実装され得る、ＲＥＢＣＯテープの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量を迅速に認定するための非破壊的方法を対象とする。加えて、本願の実施形態は、臨界電流性能におけるリフトファクターの大きさを決定する、ＢａＭＯ３のナノコラム欠陥の配向を認定するための非破壊的方法を提供する。したがって、本願の実施形態の少なくとも１つの目的は、ＲＥＢＣＯテープの長尺において磁場内で均一に高い臨界電流を一貫して達成することである。別の目的は、磁場内で均一に高い臨界電流を可能にするように、テープ加工中（または加工後）にＲＥＢＣＯテープの品質を原位置で監視するための品質制御（ＱＣ）ツールを開発することである。さらに、本願の実施形態の重要な側面は、ナノコラム欠陥の整合の品質を決定し、ひいては、高磁場内のＲＥＢＣＯテープの性能を予測するために使用され得る、非破壊的迅速インライン品質制御方法の開発である。
【００４０】
ある実施形態では、超伝導体テープのＸ線回折（ＸＲＤ）に基づく非破壊的方法は、磁場内のテープの臨界電流が依存するＢａ、Ｃｕ、およびドーパントの臨界組成比を決定することが可能である。別の実施形態では、超伝導体テープの超伝導体フィルム中のナノコラム欠陥の配向度を非破壊的に決定し得るＸＲＤ方法が、開示される。さらに別の実施形態では、超伝導体堆積装置内のインラインモードにおけるＸ線回折ユニットは、Ｂａ、Ｃｕ、およびドーパントの組成比に関するリアルタイム情報を取得することができる。
【００４１】
図３Ａは、実施例にすぎないが、Ｃｕ  Ｋ−α放射を使用するＸＲＤによって測定されるような、増加するレベルの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量とともにいくつかのＺｒドープ（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープのＲＥＢＣＯ相の（００７）ピークを図示する、プロットである。言い換えると、図３Ａは、Ｂａ、Ｃｕ、およびＺｒの異なる組成を伴うＺｒ添加ＲＥＢＣＯテープのＸＲＤ分析からの（００７）ピークを示す。図３Ｂは、実施例にすぎないが、図３Ａのプロットにおいて参照されるＲＥＢＣＯテープの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ組成を図示する表である。図３Ａ−３Ｂに示されるように、（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量が増加するにつれて、（００７）ピーク場所は、２シータ値に偏移する、すなわち、ｃ軸格子パラメータは、増加する。図４は、実施例にすぎないが、ＸＲＤによって測定されるような、増加するレベルの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量とともにいくつかのＺｒドープ（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープのｃ軸格子パラメータを図示する、プロットである。ＲＥＢＣＯテープ中の（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕの増加する含有量とともに増加するｃ軸格子パラメータの前述の傾向は、図４に明確に示される。具体的には、ＲＥＢＣＯテープ中の（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量が０．５３から０．８４まで増加されるにつれて、ｃ軸格子パラメータは、１１．７２Åから１１．８４Åまで増加する。ｃ軸格子パラメータは、１１．７４Åを超えて急激に増加する。図５は、実施例にすぎないが、ＸＲＤによって測定されるような、増加する値のｃ軸格子パラメータとともにいくつかのＺｒドープ（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープの臨界電流におけるリフトファクターの依存性を図示する、プロットである。図５に示されるように、ＲＥＢＣＯテープのｃ軸格子パラメータが増加するにつれて、３０Ｋ、３Ｔ（磁場Ｂ｜｜ｃ軸）での臨界電流におけるリフトファクターもまた、増加する。したがって、ＸＲＤによるＲＥＢＣＯのｃ軸格子パラメータの測定値または（００１）ピークの２シータ値における偏移は、テープの磁場内臨界電流性能の非常に良好なインジケータである。
【００４２】
より高い値の（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕおよびより高いｃ軸格子パラメータが望ましいが、これは、ＲＥＢＣＯテープにおいて良好な磁場内性能を達成することを確実にしない。図２Ｂに示されるように、ＢＺＯナノコラムが、ＲＥＢＣＯフィルムの厚さを通して明確に整合されることもまた、不可欠である。強ドープフィルムにおけるａ−ｂ平面に沿って配向するＢＺＯナノコラムの傾向が存在するため、Ｃ軸整合ナノコラムの阻止されない成長を確実にすることは、より困難である。温度、酸素分圧、およびフィルム中のバリウムおよび銅の組み込みにおけるわずかな変動は、明確に整合されたナノコラムの成長を乱し得る。加えて、ゼロ磁場内の７７ｋにおける臨界電流が低減され得るため、ＲＥＢＣＯの過剰な（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕおよび高すぎるｃ軸格子パラメータを伴わずに明確に整合されたナノコラム成長を達成することが、重要である。高磁場内でより低い温度において高臨界電流を達成するために、ゼロ磁場内で７７Ｋにおいて高リフトファクターおよび良好な臨界電流を達成することが、重要である。
【００４３】
図６は、実施例にすぎないが、Ｃｕ  Ｋ−α放射を使用するＸＲＤによって測定されるような、増加するレベルの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量とともにいくつかのＺｒドープ（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープのＢＺＯ相の（１０１）ピークを図示する、プロットである。図６に示されるように、（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量が増加するにつれて、ＢＺＯ相の（１０１）ピーク場所は、より高い２シータ値に偏移し、すなわち、その格子パラメータは、増加する。ＢＺＯ相の（１０１）ピーク場所は、０．７１を上回る（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量に関して３０°よりも高い値に偏移する。
【００４４】
図７は、実施例にすぎないが、Ｃｕ  Ｋ−α放射を使用するＸＲＤによって測定されるような、増加するレベルの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量とともにいくつかのＺｒドープ（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープのＲＥＢＣＯ相のＢＺＯ（１０１）ピークおよび（１０３）ピークのピーク場所間の角距離を図示する、プロットである。図７に示されるように、（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕが０．７２を超えて増加するにつれて、ＲＥＢＣＯ相のＢＺＯ（１０１）ピークおよび（１０３）ピークのピーク場所間の距離は、２．６°を下回って減少する。言い換えると、（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量がある閾値を超えて増加するにつれて、ＢＺＯおよびＲＥＢＣＯ相の格子パラメータは、ともにより近接する。
【００４５】
図８は、実施例にすぎないが、Ｃｕ  Ｋ−α放射を使用するＸＲＤによって測定されるような、増加するレベルの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量とともにいくつかのＺｒドープ（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープのＲＥＢＣＯ相のＢＺＯ（１０１）ピークおよび（１０３）ピークのピーク場所間の変化する角距離を伴う、３０Ｋ、３Ｔでの臨界電流におけるリフトファクターを図示する、プロットである。図８に示されるように、ＲＥＢＣＯ相のＢＺＯ（１０１）ピークおよび（１０３）ピークのピーク場所間の角距離が２．６°を下回って減少するにつれて、３０Ｋ、３Ｔでの臨界電流におけるリフトファクターは、６およびそれよりも高い値まで増加する。ＢＺＯおよびＲＥＢＣＯ相の格子パラメータがともにより近接するにつれて、ＢＺＯナノコラムは、より良好に整合された状態になり、臨界電流におけるより高いリフトファクターにつながる。
【００４６】
図９Ａは、実施例にすぎないが、３０Ｋ、３Ｔでの臨界電流において高リフトファクターを呈する、強力に整合された長いＢＺＯナノコラムを伴うＺｒ添加（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープからの２Ｄ  ＸＲＤデータを図示するプロットである。図９Ａに示されるように、強力にｃ軸整合されたＢＺＯナノコラムを伴うＲＥＢＣＯフィルムにおけるＢＺＯ（１０１）ピークは、ＲＥＢＣＯ相の（００１）ピークにほぼ垂直な方向に縞状になる、または伸長することが見出される。一般に、ＢＺＯ（１０１）ピークの伸長は、（００１）ＲＥＢＣＯピークの軸から６０°〜９０°である方向に沿っている。ＲＥＢＣＯ（１０３）ピーク自体は、より小さい２シータ値に向かって、したがって、ＢＺＯ（１０１）ピークにより近接して偏移される。これらの２つの特徴は、図９Ｂに図示されるように、３０Ｋ、３Ｔでの臨界電流において低リフトファクターを呈する、明確に整合されていないＢＺＯナノコラムを伴うＺｒ添加（Ｇｄ，Ｙ）ＢＣＯテープでは見られない。ＢＺＯ（１０１）ピークは、一定の２シータ円弧に沿って伸長され、これは、（００１）ＲＥＢＣＯピークの軸から６０°未満の角度において整合される。
【００４７】
図１０は、実施例にすぎないが、超伝導体テープが加工されている際のｃ軸格子パラメータを測定し得る、インラインＸ線回折（ＸＲＤ）ユニット／ツールを図示する概略図の斜視図である。図１０を参照すると、一実施形態では、ＸＲＤユニットが、これが生産されている際の超伝導体テープにおけるＲＥＢＣＯ相のｃ軸格子パラメータにおけるいずれの偏移もリアルタイムで測定するように、超伝導体堆積ユニットと一直線に設置される。超伝導体フィルムのｃ軸格子パラメータがその堆積中に監視される場合、所望の閾値からのいずれの逸脱も、決定されることができ、本プロセスは、再調整されることができる。ＸＲＤユニットは、クロムアノードを使用するＸ線源および３９〜１３５度の２θ範囲にわたる回折Ｘ線ピークを瞬間的に測定し得るライン（線形）またはエリア（２Ｄ）Ｘ線検出器から成る。Ｘ線源および検出器は、ＲＥＢＣＯの（００７）ピークを検出するように位置付けられる。テープが超伝導体堆積ユニットから退出する際、これは、ＸＲＤユニットに進入する。（００７）ピークの厳密な２θ位置は、テープの長さに沿った異なる場所において取得される。通常の場所からの（００７）ピークの逸脱の大きさを監視することによって、ｃ軸格子パラメータにおける偏移が、決定されることができる。（００７）ＲＥＢＣＯピーク場所における偏移を連続的に監視することによって、ＲＥＢＣＯ  ｃ軸格子パラメータにおける偏移、したがって、フィルムの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ組成が、テープ長にわたって決定されることができる。ＲＥＢＣＯフィルム組成の本リアルタイムデータは、次いで、プロセスパラメータを調節するために使用されることができる。例えば、テープ温度、酸素分圧、および／またはバリウムおよび銅前駆体の供給が、（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕの一貫した組成、その結果、一貫した臨界電流性能を達成するように、リアルタイムで調節されることができる。これらのプロセスパラメータは、臨界電流における高リフトファクターおよびゼロ印加磁場内の７７Ｋにおける良好な臨界電流を取得するように、（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ組成を最適な間隔において維持するために調節されることができる。別の実施形態では、ＸＲＤユニットは、同一の目的のために、ＲＥＢＣＯの他の（００１）ピークにおける偏移を監視することができる。
【００４８】
図１１は、実施例にすぎないが、図１０に示されるインラインＸＲＤユニット／ツールを使用するシータ−２シータ走査からの異なる（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量を伴うＲＥＢＣＯテープの（００７）ピークの偏移を図示する、プロットである。開示されるインラインＸＲＤツールは、有意に異なる（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量を伴うＲＥＢＣＯフィルムの（００７）ピークにおける偏移を判別することができる。図１１に示されるように、フィルムの（００７）ピークの２θ場所は、より高いレベルの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量を伴うフィルムにおいてより低い値の２θ（より大きい格子パラメータ）に向かって偏移する。一実施形態では、（００１）ピーク位置のわずかな変化が、ＲＥＢＣＯフィルムにおける（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ組成のわずかな変化に関して検出され得るように、インラインＸＲＤツールの２θ角分解能は、必要に応じて、線形検出器の単位長あたりのセンサの数等の線形検出器・テープ間距離およびＸ線光学系を修正することによって改良されることができる。
【００４９】
別の実施形態では、図１０に示されるＸ線源および線形検出器は、超伝導体テープのＢＭＯ（１０１）ピークの場所が、これが超伝導体堆積ユニットにおいて生産される際に監視されるように、位置付けられることができる。ＢＭＯ（１０１）ピークの厳密な２θ位置は、テープの長さに沿った異なる場所において取得される。通常の場所からのＢＭＯ（１０１）ピークの逸脱の大きさを監視することによって、ｃ軸格子パラメータにおける偏移が、決定されることができる。ＢＭＯ（１０１）ピーク場所における偏移を連続的に監視することによって、フィルムの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ組成が、図６に示されるデータのように、テープ長にわたって決定されることができる。ＲＥＢＣＯフィルム組成の本リアルタイムデータは、次いで、一貫した組成、その結果、一貫した臨界電流性能を達成するように、テープ温度、酸素分圧、および／またはバリウムおよび銅前駆体の供給等のプロセスパラメータをリアルタイムで調節するために使用され得る。
【００５０】
さらに別の実施形態では、図１０に示されるＸ線源および線形検出器は、超伝導体テープのＢＭＯ（１０１）ピークおよびＲＥＢＣＯ（１０３）ピークの場所が、テープが超伝導体堆積ユニットにおいて生産される際に監視されるように、位置付けられることができる。ＢＭＯ（１０１）ピークおよびＲＥＢＣＯ（１０３）ピークの厳密な２θ位置は、テープの長さに沿った異なる場所において取得されることができる。ＢＭＯ（１０１）ピークおよびＲＥＢＣＯ（１０３）ピークの２θ位置の差異の大きさを連続的に監視することによって、フィルムの（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ組成が、図７に示されるデータのように、テープ長にわたって決定されることができる。ＲＥＢＣＯフィルム組成の本リアルタイムデータは、次いで、一貫した組成、その結果、一貫した臨界電流性能を達成するように、テープ温度、酸素分圧、および／またはバリウムおよび銅前駆体の供給等のプロセスパラメータをリアルタイムで調節するために使用されることができる。
【００５１】
さらに別の実施形態では、図１０に示される線形検出器は、エリア２次元（２Ｄ）検出器と置換される。この場合、ＢＭＯ（１０１）ピークは、超伝導体テープが超伝導体堆積ユニットにおいて生産される際に連続的に、図９Ａに図示されるように、その２θ円弧から離れて、ＲＥＢＣＯ（１０３）ピークに向かって傾斜し得る。図９Ａに図示されるようなＲＥＢＣＯ（００１）ピークの軸からのＢＭＯ（１０１）ピークの傾斜の角度もまた、連続的に測定され得る。テープ温度、酸素分圧、および／またはバリウムおよび銅前駆体の供給等の製造プロセスパラメータは、次いで、ＲＥＢＣＯ（００１）ピークの軸から６０°〜９０°の角度内のＢＭＯ（１０１）ピークの傾斜を達成するように、リアルタイムで調節され得る。本方法によって、明確に整合されたＢＭＯナノコラムの一貫した成長が、達成され得、その結果、一貫した臨界電流性能もまた、達成され得る。
【００５２】
図１２は、実施例にすぎないが、ＸＲＤによって測定されるような、異なる（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量を伴うＲＥＢＣＯフィルムのｃ軸格子定数とフィルムのＲＥ２Ｏ３ピークの強度との間の相関を図示する、プロットである。（００１）ピークの２シータピーク場所を監視することに加えて、インラインＸＲＤツールはまた、テープの長さに沿ったＲＥ２Ｏ３ピークのピーク強度を監視するために利用されることができる。図１２は、テープのＲＥ２Ｏ３ピーク強度とＲＥＢＣＯフィルムの異なるｃ軸格子定数との間の相関を示す。より高いｃ軸格子定数を伴うＲＥＢＣＯフィルムは、低減されたＲＥ２Ｏ３ピーク強度を示す。したがって、ＲＥＢＣＯテープの処理においてインラインＸＲＤを用いてＲＥ２Ｏ３ピーク強度を監視することによって、テープ中の（Ｂａ＋Ｚｒ）／Ｃｕ含有量の変化を決定することができる。
【００５３】
図１４は、実施例にすぎないが、ある実施形態による、超薄フィルム高温超伝導体テープの微細構造を図示する斜視概略断面図である。超伝導体テープ１４００は、基板１４１０と、基板１４１０を覆うバッファ層１４２０と、バッファ層１４２０を覆う超伝導体フィルム１４３０とを備える。一実施形態では、図１４の超伝導体フィルムは、約１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される。一実施形態では、超伝導体フィルム（または一般的にテープ）は、長さが１０メートルを上回る。別の実施形態では、超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、またはそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える。なおも別の実施形態では、超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、ＲＥＢＣＯ超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する。
【００５４】
別の実施形態では、図１４の超伝導体フィルム１４３０は、ＢａＭＯ３を備え得、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、ＲＥＢＣＯ超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する。一実施形態では、ＢａＭＯ３の（１０１）ピークは、ＸＲＤによって測定される。別の実施形態では、超伝導体フィルム（または一般的にテープ）は、長さが１０メートルを上回る。さらに別の実施形態では、超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える。なおも別の実施形態では、超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される。
【００５５】
さらに別の実施形態では、図１４の超伝導体フィルム１４３０は、ＢａＭＯ３を備え得、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、銅のｋアルファ線放射を使用するＸ線回折によって測定されるとき、３０°よりも高い２シータ角に位置するＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する。ある実施形態では、超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える。別の実施形態では、超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される。
【００５６】
なおも別の実施形態では、図１４の超伝導体フィルム１４３０は、ＢａＭＯ３を備え得、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、銅のｋアルファ線放射を使用するＸＲＤによって測定されるとき、超伝導体相の（１０３）ピークから２．６°未満の２シータ角に位置するＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する。ある実施形態では、超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える。別の実施形態では、超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される。
【００５７】
実施例にすぎないが、図１３は、超伝導体テープ内の超伝導体フィルムのｃ軸格子パラメータを測定する方法１３００のフローチャートである。ある実施形態では、基板と、バッファ層と、超伝導体フィルムとを備える、超伝導体テープが、提供され得る（ブロック１３０２）。バッファ層は、基板を覆い、超伝導体フィルムは、バッファ層にわたって堆積される。超伝導体フィルムのｃ軸格子パラメータが、バッファ層にわたる超伝導体フィルムの堆積中、インラインＸ線回折を介してリアルタイムで測定される（ブロック１３０４）。一実施形態では、測定するステップ１３０４は、超伝導体フィルムの堆積に続けて実施される。ある実施形態では、超伝導体フィルム（または一般的にテープ）は、長さが１０メートルを上回る。さらに別の実施形態では、超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える。別の実施形態では、ｃ軸格子パラメータは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数である。ある実施形態では、超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、銅のｋアルファ線放射を使用するＸＲＤによって測定されるとき、これは、ＲＥＢＣＯ超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する、またはこれは、超伝導体相の（１０３）ピークから２．６°未満の２シータ角に位置するＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する。
【００５８】
図１４および図１３と関連して議論される超伝導フィルムは、それらの図と関連して上記に議論される特徴のうちの１つ以上のものを含み得ることを理解されたい。上記に説明される実施形態のうちのいずれかにおける特徴は、上記に説明される他の実施形態における特徴と組み合わせて採用され得、そのような組み合わせは、本発明の精神および範囲内と見なされる。さらに、方法１３００および超伝導体テープの構造における実施形態が、種々の層を参照して上記に説明されているが、付加的層が、代替として、上記の実施形態のうちのいずれかに説明される方法１３００および超伝導体テープの構造において実装され得る。さらに、本明細書に説明される実施形態のうちのいずれかにおける方法ステップは、任意の特定の順序で実施されることに制限されない。そのような代替物は、本発明の精神および範囲内と見なされ、したがって、上記に説明される構成および実施形態の利点を利用し得る。上記に具体的に言及される、考慮される修正および変形例は、本発明の精神および範囲内と見なされる。
【００５９】
上記の説明は、例証的であり、制限的ではないことが意図されることを理解されたい。本資料は、任意の当業者が本明細書に説明される概念を作製および使用することを可能にするために提示され、特定の実施形態の文脈において提供され、その変形例は、当業者に容易に明白となるであろう（例えば、開示される実施形態のうちのいくつかは、相互と組み合わせて使用され得る）。多くの他の実施形態は、上記の説明を精査することに応じて当業者に明白となるであろう。本明細書の実施形態の範囲は、したがって、そのような請求項が享有する均等物の全範囲とともに、添付される請求項を参照して決定されるべきである。添付される請求項では、用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」および「ｉｎ  ｗｈｉｃｈ」は、個別の用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」および「ｗｈｅｒｅｉｎ」の平易な英語の均等物として使用される。
【図１Ａ】
2019535114.tif 000003
【図１Ｂ】
2019535114.tif 000004
【図２Ａ】
2019535114.tif 000005
【図２Ｂ】
2019535114.tif 000006
【図３Ａ】
2019535114.tif 000007
【図３Ｂ】
2019535114.tif 000008
【図４】
2019535114.tif 000009
【図５】
2019535114.tif 000010
【図６】
2019535114.tif 000011
【図７】
2019535114.tif 000012
【図８】
2019535114.tif 000013
【図９Ａ】
2019535114.tif 000014
【図９Ｂ】
2019535114.tif 000015
【図１０】
2019535114.tif 000016
【図１１】
2019535114.tif 000017
【図１２】
2019535114.tif 000018
【図１３】
2019535114.tif 000019
【図１４】
2019535114.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月22日(2019.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導体テープであって、
基板と、
前記基板を覆うバッファ層と、
前記バッファ層を覆う超伝導体フィルムと
を備え、前記超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される、
超伝導体テープ。
【請求項２】
前記超伝導体フィルムは、長さが１０メートルを上回る、請求項１に記載の超伝導体テープ。
【請求項３】
前記超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える、請求項１〜２のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
【請求項４】
前記超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、前記超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する、請求項１〜３のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
【請求項５】
超伝導体テープであって、
基板と、
前記基板を覆うバッファ層と、
前記バッファ層を覆う超伝導体フィルムと
を備え、前記超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、前記超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する、
超伝導体テープ。
【請求項６】
前記ＢａＭＯ３の（１０１）ピークは、Ｘ線回折によって測定される、請求項５に記載の超伝導体テープ。
【請求項７】
前記超伝導体フィルムは、長さが１０メートルを上回る、請求項５〜６のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
【請求項８】
前記超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える、請求項５〜７のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
【請求項９】
超伝導体テープであって、
基板と、
前記基板を覆うバッファ層と、
前記バッファ層を覆う超伝導体フィルムと
を備え、前記超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、銅のｋアルファ線放射を使用するＸ線回折によって測定されるとき、３０°よりも高い２シータ角に位置するＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する、
超伝導体テープ。
【請求項１０】
前記超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える、請求項９に記載の超伝導体テープ。
【請求項１１】
前記超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される、請求項９〜１０のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
【請求項１２】
超伝導体テープであって、
基板と、
前記基板を覆うバッファ層と、
前記バッファ層を覆う超伝導体フィルムと
を備え、前記超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、銅のｋアルファ線放射を使用するＸ線回折によって測定されるとき、超伝導体相の（１０３）ピークから２．６°未満の２シータ角に位置するＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する、
超伝導体テープ。
【請求項１３】
前記超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える、請求項１２に記載の超伝導体テープ。
【請求項１４】
前記超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される、請求項１２〜１３のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
【請求項１５】
超伝導体テープ内の超伝導体フィルムのｃ軸格子パラメータを測定する方法であって、前記方法は、
超伝導体テープを提供するステップであって、前記超伝導体テープは、
基板と、
前記基板を覆うバッファ層と、
前記バッファ層にわたって堆積される超伝導体フィルムと
を備える、ステップと、
前記バッファ層にわたる前記超伝導体フィルムの堆積中、リアルタイムでインラインＸ線回折を介して前記超伝導体フィルムのｃ軸格子パラメータを測定するステップと
を含む、方法。
【請求項１６】
前記測定するステップは、前記超伝導体フィルムの堆積に続けて実施される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記超伝導体フィルムは、長さが１０メートルを上回る、請求項１５〜１６のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える、請求項１５〜１７のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記ｃ軸格子パラメータは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数である、請求項１５〜１８のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、前記超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する、請求項１５〜１９のうちのいずれかに記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
ある実施形態では、超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
超伝導体テープであって、
基板と、
上記基板を覆うバッファ層と、
上記バッファ層を覆う超伝導体フィルムと
を備え、上記超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される、
超伝導体テープ。
（項目２）
上記超伝導体フィルムは、長さが１０メートルを上回る、項目１に記載の超伝導体テープ。
（項目３）
上記超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える、上記の項目のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
（項目４）
上記超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、上記超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する、上記の項目のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
（項目５）
超伝導体テープであって、
基板と、
上記基板を覆うバッファ層と、
上記バッファ層を覆う超伝導体フィルムと
を備え、上記超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、上記超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する、
超伝導体テープ。
（項目６）
上記ＢａＭＯ３の（１０１）ピークは、Ｘ線回折によって測定される、項目５に記載の超伝導体テープ。
（項目７）
上記超伝導体フィルムは、長さが１０メートルを上回る、上記の項目のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
（項目８）
上記超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える、上記の項目のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
（項目９）
上記超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される、上記の項目のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
（項目１０）
超伝導体テープであって、
基板と、
上記基板を覆うバッファ層と、
上記バッファ層を覆う超伝導体フィルムと
を備え、上記超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、銅のｋアルファ線放射を使用するＸ線回折によって測定されるとき、３０°よりも高い２シータ角に位置するＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する、
超伝導体テープ。
（項目１１）
上記超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える、項目１０に記載の超伝導体テープ。
（項目１２）
上記超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される、上記の項目のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
（項目１３）
超伝導体テープであって、
基板と、
上記基板を覆うバッファ層と、
上記バッファ層を覆う超伝導体フィルムと
を備え、上記超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、銅のｋアルファ線放射を使用するＸ線回折によって測定されるとき、超伝導体相の（１０３）ピークから２．６°未満の２シータ角に位置するＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する、
超伝導体テープ。
（項目１４）
上記超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える、項目１３に記載の超伝導体テープ。
（項目１５）
上記超伝導体フィルムは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数を有するものとして定義される、上記の項目のうちのいずれかに記載の超伝導体テープ。
（項目１６）
超伝導体テープ内の超伝導体フィルムのｃ軸格子パラメータを測定する方法であって、上記方法は、
超伝導体テープを提供するステップであって、上記超伝導体テープは、
基板と、
上記基板を覆うバッファ層と、
上記バッファ層にわたって堆積される超伝導体フィルムと
を備える、ステップと、
上記バッファ層にわたる上記超伝導体フィルムの堆積中、リアルタイムでインラインＸ線回折を介して上記超伝導体フィルムのｃ軸格子パラメータを測定するステップと
を含む、方法。
（項目１７）
上記測定するステップは、上記超伝導体フィルムの堆積に続けて実施される、項目１６に記載の方法。
（項目１８）
上記超伝導体フィルムは、長さが１０メートルを上回る、上記の方法項目のうちのいずれかに記載の方法。
（項目１９）
上記超伝導体フィルムは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｅ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される５〜３０モル％のドーパントを備える、上記の方法項目のうちのいずれかに記載の方法。
（項目２０）
上記ｃ軸格子パラメータは、１１．７４オングストロームよりも高いｃ軸格子定数である、上記の方法項目のうちのいずれかに記載の方法。
（項目２１）
上記超伝導体フィルムは、ＢａＭＯ３を備え、式中、Ｍ＝Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、またはＣｅであり、これは、上記超伝導体フィルムの（００１）ピークの軸から６０°〜９０°である軸に沿って伸長されるＢａＭＯ３の（１０１）ピークを有する、上記の方法項目のうちのいずれかに記載の方法。
【国際調査報告】
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