(57)【要約】  酸化物膜を成長させるための方法であって、中間酸化物材料の膜（１２０）の表面上に反応ガス混合物（６０，７０）を入射することと、膜（１２０）の表面に隣接する領域（８０）から生成ガスの少なくとも一部を除去することとを含む。反応ガス混合物（６０，７０）は、膜（１２０）の表面に対して少なくとも約５度の角度で膜（１２０）の表面に入射し、膜は、最大約７００トル（９１ｋＰａ）の全圧力を有するリアクタ（１００）の一部（１５０，１６０，１７０）内に位置している。酸化物は、バッファ材料および超電導体材料からなるグループから選択される。
2007525790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導体を製造するための方法であって、
中間超電導体材料の膜の表面上に、反応ガス混合物を入射するステップを含み、前記反応ガス混合物が、前記膜の表面に対して少なくとも約５度の角度で前記膜の表面上に入射し、前記膜が、最高約７００トル（９１ｋＰａ）の全圧力を有するリアクタの一部内に位置する方法。
【請求項２】
前記膜の表面に隣接する領域から前記反応ガスの少なくとも一部を除去するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記反応ガス混合物が、水および酸素からなるグループから選択したガスを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記膜の表面に隣接する領域から生成ガスの少なくとも一部を除去するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記生成ガスがＨＦを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記反応ガスが前記膜の表面上に入射している際に、前記膜を移動するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記膜が、２軸方向に配向している基板の表面上に配置され、
前記基板の幅が少なくとも約１センチメートルであり、
前記超電導体の幅が少なくとも約１センチメートルであり、
前記超電導体が２軸方向に配向し、
前記超電導体がその幅を横切ってほぼ一定のｃ軸方向に配向し、前記超電導体の前記ｃ軸配向が前記基板の表面にほぼ垂直であり、
前記超電導体がその幅を横切ってほぼ一定の化学組成を有し、
前記超電導体がその幅を横切ってほぼ一定の相含量を有する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記基板の長さが少なくとも約１メートルである請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記基板がテープの形をしている請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記基板が金属または合金を含む請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記超電導体が、前記膜の表面にほぼ垂直な方向に少なくとも１オングストローム（０．１ｎｍ）／秒の平均ｃ軸成長速度を有する請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記膜が入射デバイスおよび真空デバイスを有するリアクタ内に位置する請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記膜が少なくとも２つのゾーンを有するリアクタ内に位置し、前記ゾーンのうちの少なくとも一方が入射デバイスを有する請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記リアクタが少なくとも３つのゾーンを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記全圧力が最高約２００トル（２６ｋＰａ）である請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記超電導体が希土類金属酸化物超電導体を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記超電導体がＹＢＣＯを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記膜を約２０℃から６５０℃の温度に加熱するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
中間超電導体材料が前記超電導体のフッ素を含む前駆体を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記反応ガス混合物が水および酸素を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記膜を約５５０℃から約８５０℃の温度に加熱するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記反応ガス混合物が水および酸素を含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
超電導体を製造するための方法であって、
中間超電導体材料の膜の表面上に反応ガス混合物を入射するステップを含み、
前記膜が最高約７００トル（９１ｋＰａ）の全圧力を有するリアクタの一部内に位置していて、
前記膜が２軸方向に配向している基板の表面上に配置され、
前記基板の幅が少なくとも約１センチメートルであり、
前記超電導体の幅が少なくとも約１センチメートルであり、
前記超電導体が２軸方向に配向し、
前記超電導体がその幅を横切るほぼ一定のｃ軸方向に配向し、前記超電導体の前記ｃ軸配向が前記基板の前記面にほぼ垂直であり、
前記超電導体がその幅を横切ってほぼ一定の化学組成を有し、
前記超電導体がその幅を横切ってほぼ一定の相含量を有する方法。
【請求項２４】
前記膜の表面に隣接する領域から前記反応ガスの少なくとも一部を除去するステップをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記反応ガス混合物が、水および酸素からなるグループから選択したガスを含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記膜の表面に隣接する領域から生成ガスの少なくとも一部を除去するステップをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記反応ガスがＨＦを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記基板の長さが少なくとも約１メートルである請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記基板がテープの形態を有している請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
前記基板が金属または合金を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記反応ガスが前記膜の表面上に入射している際に、前記膜を移動するステップをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
前記超電導体が、前記膜の表面にほぼ垂直な方向に、少なくとも１オングストローム（０．１ｎｍ）／秒の平均ｃ軸成長速度を有する請求項２３に記載の方法。
【請求項３３】
前記リアクタが入射デバイスおよび真空デバイスを備える請求項２３に記載の方法。
【請求項３４】
前記リアクタが少なくとも２つのゾーンを有し、前記ゾーンのうちの少なくとも一方が入射デバイスを有する請求項２３に記載の方法。
【請求項３５】
前記リアクタが少なくとも３つのゾーンを有する請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記超電導体の幅が少なくとも約３センチメートルである請求項２３に記載の方法。
【請求項３７】
前記超電導体の幅が最高約５０センチメートルである請求項２３に記載の方法。
【請求項３８】
前記全圧力が最高約２００トル（２６ｋＰａ）である請求項２３に記載の方法。
【請求項３９】
前記超電導体が希土類金属酸化物超電導体を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項４０】
前記超電導体がＹＢＣＯを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項４１】
前記膜を約２０℃から６５０℃の温度に加熱するステップをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項４２】
中間超電導体材料が、前記超電導体のフッ素を含む前駆体を含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記反応ガス混合物が水および酸素を含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記膜を約５５０℃から約８５０℃の温度に加熱するステップをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項４５】
前記反応ガス混合物が水および酸素を含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
超電導体を製造するための方法であって、
中間超電導体材料の膜の表面上に反応ガス混合物を入射するステップと、
前記反応ガスが前記膜の表面上に入射している間に、前記膜を移動するステップとを含み、
前記膜が最高約７００トル（９１ｋＰａ）の全圧力を有するリアクタの一部内に位置している方法。
【請求項４７】
前記膜の表面に隣接する領域から前記反応ガスの少なくとも一部を除去するステップをさらに含む請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記反応ガスが、水および酸素からなるグループから選択される請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記膜の表面に隣接する領域から生成ガスの少なくとも一部を除去するステップをさらに含む請求項４６に記載の方法。
【請求項５０】
前記生成ガスがＨＦを含む請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記膜が、２軸方向に配向している基板の表面上配置され、
前記基板の幅が少なくとも約１センチメートルであり、
前記超電導体の幅が少なくとも約１センチメートルであり、
前記超電導体が２軸方向に配向し、
前記超電導体が、その幅を横切ってほぼ一定のｃ軸方向に配向し、前記超電導体の前記ｃ軸配向が前記基板の表面にほぼ垂直であり、
前記超電導体が、その幅を横切ってほぼ一定の化学組成を有し、
前記超電導体が、その幅を横切ってほぼ一定の相含量を有する請求項４６に記載の方法。
【請求項５２】
前記基板の長さが少なくとも約１メートルである請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記基板がテープの形をしている請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
前記基板が金属または合金を含む請求項５１に記載の方法。
【請求項５５】
前記超電導体が、前記膜の表面にほぼ垂直な方向に、少なくとも１オングストローム（０．１ｎｍ）／秒の平均ｃ軸成長速度を有する請求項５１に記載の方法。
【請求項５６】
前記膜が入射デバイスおよび真空デバイスを備えるリアクタ内に位置する請求項４６に記載の方法。
【請求項５７】
前記膜が、少なくとも２つのゾーンを有するリアクタ内に位置し、前記ゾーンのうちの少なくとも一方が入射デバイスを有する請求項４６に記載の方法。
【請求項５８】
前記リアクタが少なくとも３つのゾーンを有する請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記全圧力が最高約２００トル（２６ｋＰａ）である請求項４６に記載の方法。
【請求項６０】
前記超電導体が希土類金属酸化物超電導体を含む請求項４６に記載の方法。
【請求項６１】
前記超電導体がＹＢＣＯを含む請求項４６に記載の方法。
【請求項６２】
前記膜を約２０℃から６５０℃の温度に加熱するステップをさらに含む請求項４６に記載の方法。
【請求項６３】
前記中間超電導体材料が、前記超電導体のフッ素を含む前駆体を含む請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記反応ガス混合物が水および酸素を含む請求項６２に記載の方法。
【請求項６５】
前記膜を約５５０℃から約８５０℃の温度に加熱するステップをさらに含む請求項４６に記載の方法。
【請求項６６】
前記反応ガス混合物が水および酸素を含む請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
超電導体を製造するための方法であって、
中間超電導体材料の膜の表面上に反応ガス混合物を入射するステップを含み、
前記膜が最高約７００トル（９１ｋＰａ）の全圧力を有するリアクタの一部内に位置していて、
前記膜が、２軸方向に配向している基板の表面上に配置され、
前記超電導体が２軸方向に配向し、
前記超電導体が、前記基板の表面にほぼ垂直な方向に、少なくとも１オングストローム（０．１ｎｍ）／秒の平均ｃ軸成長速度を有する方法。
【請求項６８】
前記膜の表面に隣接する領域から前記反応ガスの少なくとも一部を除去するステップをさらに含む請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記反応ガス混合物が、水および酸素からなるグループから選択したガスを含む請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記膜の表面に隣接する領域から生成ガスの少なくとも一部を除去するステップをさらに含む請求項６７に記載の方法。
【請求項７１】
前記生成ガスがＨＦを含む請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記反応ガスが前記膜の表面上に入射している際に、前記膜を移動するステップをさらに含む請求項６７に記載の方法。
【請求項７３】
前記リアクタが、入射デバイスおよび真空デバイスを有する請求項６７に記載の方法。
【請求項７４】
前記リアクタが少なくとも２つのゾーンを有し、前記ゾーンのうちの一方が入射デバイスを有する請求項６７に記載の方法。
【請求項７５】
前記リアクタが少なくとも３つのゾーンを有する請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記全圧力が最高２００トル（２６ｋＰａ）である請求項６７に記載の方法。
【請求項７７】
前記超電導体が、前記膜の表面にほぼ垂直な方向に、少なくとも２オングストローム（０．２ｎｍ）／秒の平均ｃ軸成長速度を有する請求項６７に記載の方法。
【請求項７８】
前記超電導体が、前記膜の表面にほぼ垂直な方向に、少なくとも３オングストローム（０．３ｎｍ）／秒の平均ｃ軸成長速度を有する請求項６７に記載の方法。
【請求項７９】
前記超電導体が希土類金属酸化物超電導体を含む請求項６７に記載の方法。
【請求項８０】
前記超電導体がＹＢＣＯを含む請求項６７に記載の方法。
【請求項８１】
前記膜を約２０℃から６５０℃の温度に加熱するステップをさらに含む請求項６７に記載の方法。
【請求項８２】
前記中間超電導体材料が、前記超電導体のフッ素を含む前駆体を含む請求項８１に記載の方法。
【請求項８３】
前記反応ガス混合物が水および酸素を含む請求項８１に記載の方法。
【請求項８４】
前記膜を約５５０℃から約８５０℃の温度に加熱するステップをさらに含む請求項６７に記載の方法。
【請求項８５】
前記反応ガス混合物が水および酸素を含む請求項８４に記載の方法。
【請求項８６】
超電導体を製造するための方法であって、
フッ素を含む超電導体前駆体の膜の表面上に反応ガス混合物を入射するステップと、
前記膜の表面に隣接する領域からＨＦの少なくとも一部を除去するステップとを含み、
前記反応ガス混合物が、前記膜の表面に対して少なくとも約５度の角度で前記膜の表面上に入射し、前記膜が最高約７００トル（９１ｋＰａ）の全圧力を有するリアクタの一部内に位置する方法。
【請求項８７】
前記膜の表面に隣接する領域から前記反応ガス混合物の少なくとも一部を除去するステップをさらに含む請求項８６に記載の方法。
【請求項８８】
前記反応ガス混合物が、水および酸素からなるグループから選択したガスを含む請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
前記反応ガスが前記膜の表面上に入射している際に、前記膜を移動するステップをさらに含む請求項８６に記載の方法。
【請求項９０】
前記膜が、入射デバイスおよび真空デバイスを有するリアクタ内に位置する請求項８６に記載の方法。
【請求項９１】
前記超電導体が希土類金属酸化物超電導体を含む請求項８６に記載の方法。
【請求項９２】
前記超電導体がＹＢＣＯを含む請求項８６に記載の方法。
【請求項９３】
前記膜を約２０℃から６５０℃の温度に加熱するステップをさらに含む請求項８６に記載の方法。
【請求項９４】
前記中間超電導体材料が、前記超電導体のフッ素を含む前駆体を含む請求項９３に記載の方法。
【請求項９５】
前記反応ガス混合物が水および酸素を含む請求項９３に記載の方法。
【請求項９６】
前記膜を約５５０℃から約８５０℃の温度に加熱するステップをさらに含む請求項９３に記載の方法。
【請求項９７】
前記反応ガス混合物が水および酸素を含む請求項９６に記載の方法。
【請求項９８】
前記膜の温度を少なくとも約１分の間約５５０℃から約８５０℃の温度に維持するステップをさらに含む請求項９７に記載の方法。
【請求項９９】
前記膜の温度を少なくとも約３０分間約５５０℃から約８５０℃に維持する請求項９８に記載の方法。
【請求項１００】
超電導体を製造するための方法であって、
中間超電導体材料の膜の表面上に反応ガス混合物を入射するステップと、
前記ガスが前記膜の表面上に入射している間に、前記膜を移動するステップとを含み、
前記反応ガスが、前記膜の表面に対して少なくとも約５度の角度で前記膜の表面上に入射し、
前記膜が最高約７００トル（９１ｋＰａ）の全圧力を有するリアクタの一部内に位置していて、
前記膜が、２軸方向に配向している基板の表面上に配置され、
前記基板の幅が少なくとも約１センチメートルであり、
前記超電導体の幅が少なくとも約１センチメートルであり、
前記超電導体が２軸方向に配向し、
前記超電導体がその幅を横切ってほぼ一定のｃ軸方向に配向し、前記超電導体の前記ｃ軸配向が前記基板の表面にほぼ垂直であり、
前記超電導体がその幅を横切ってほぼ一定の化学組成を有し、
前記超電導体がその幅を横切ってほぼ一定の相含量を有する方法。
【請求項１０１】
前記リアクタが、入射デバイスおよび真空デバイスを備える請求項１００に記載の方法。
【請求項１０２】
前記超電導体が希土類金属酸化物超電導体を含む請求項１００に記載の方法。
【請求項１０３】
前記超電導体がＹＢＣＯを含む請求項１００に記載の方法。
【請求項１０４】
超電導体を製造するための方法であって、
フッ化バリウム前駆体を移動している間に、前記フッ化バリウム前駆体の表面上に反応ガスを入射するステップを含み、
前記膜が、２軸方向に配向している基板の表面上に配置され、
前記基板の幅が少なくとも約１センチメートルであり、
前記超電導体の幅が少なくとも約１センチメートルであり、
前記超電導体が２軸方向に配向し、
前記超電導体がその幅を横切ってほぼ一定のｃ軸方向に配向し、前記超電導体の前記ｃ軸配向が前記基板の表面にほぼ垂直であり、
前記超電導体がその幅を横切ってほぼ一定の化学組成を有し、
前記超電導体が、その幅を横切ってほぼ一定の相含量を有する方法。
【請求項１０５】
前記膜の表面に隣接する領域から反応ガスの少なくとも一部を除去するステップをさらに含む請求項１０４に記載の方法。
【請求項１０６】
前記反応ガスがＨＦを含む請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０７】
前記膜の表面に隣接する領域から前記反応ガス混合物の少なくとも一部を除去するステップをさらに含む請求項１０４に記載の方法。
【請求項１０８】
前記反応ガス混合物が、水および酸素からなる前記グループから選択したガスを含む請求項１０７に記載の方法。
【請求項１０９】
前記超電導体が、前記膜の表面にほぼ垂直な方向に、少なくとも１オングストローム（０．１ｎｍ）／秒の平均ｃ軸成長速度を有する請求項１０４に記載の方法。
【請求項１１０】
前記超電導体がＹＢＣＯを含む請求項１０４に記載の方法。
【請求項１１１】
酸化物膜を成長させるための方法であって、
中間酸化物材料の膜の表面上に反応ガス混合物を入射するステップと、
前記膜の表面に隣接する領域から生成ガスの少なくとも一部を除去するステップとを含み、
前記反応ガス混合物が、前記膜の表面に対して少なくとも約５度の角度で前記膜の表面上に入射し、前記膜が最高約７００トル（９１ｋＰａ）の全圧力を有するリアクタの一部内に位置していて、前記酸化物が、バッファ材料および超電導体材料からなるグループから選択される方法。
【請求項１１２】
前記膜の表面に隣接する前記反応ガス混合物の少なくとも一部を除去するステップをさらに含む請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１３】
前記膜が、２軸方向に配向している基板の表面上に配置され、
前記基板の幅が少なくとも約１センチメートルであり、
前記酸化物の幅が少なくとも約１センチメートルであり、
前記酸化物が２軸方向に配向し、
前記酸化物がその幅を横切ってほぼ一定のｃ軸方向に配向し、前記酸化物の前記ｃ軸配向が前記基板の表面にほぼ垂直であり、
前記酸化物がその幅を横切ってほぼ一定の化学組成を有し、
前記酸化物が、その幅を横切ってほぼ一定の相含量を有する請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１４】
前記酸化物が、前記膜の表面にほぼ垂直な方向に、少なくとも１オングストローム（０．１ｎｍ）／秒の平均ｃ軸成長速度を有する請求項１１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、米国特許法第１１９条により、２００３年６月１０日付けの、「超電導体法およびリアクタ」（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ａｎｄ  Ｒｅａｃｔｏｒｓ）という名称の米国仮特許出願第６０／４７７，６１３号への優先権を主張する。上記米国仮特許出願の全文は参照により本明細書に組み込むものとする。
（参照文献による編入）
下記の文献は参照により本明細書に組み込むものとする。１９９３年７月２７日付けの、「ＭＯＤ前駆体溶液からの非常に多くのテクスチャを有する酸化物超電導膜の製造」（Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｈｉｇｈｌｙ  Ｔｅｘｔｕｒｅｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｆｉｌｍｓ  ｆｒｏｍ  ＭＯＤ  Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ）という名称の米国特許第５，２３１，０７４号；２０００年２月８日付けの、「エピタキシャル層を含む超電導体物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）という名称の米国特許第６，０２２，８３２号；２０００年２月２２日付けの、「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）という名称の米国特許第６，０２７，５６４号；２００１年２月２０日付けの、「非晶質表面上に堆積された岩塩状の構造を有する薄膜」（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｒｏｃｋ−Ｓａｌｔ−Ｌｉｋｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ  ｏｎ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ）という名称の米国特許第６，１９０，７５２号；２０００年１０月５日付けの、「合金材料」（Ａｌｌｏｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ００／５８５３０；２０００年１０月５日付けの、「合金材料」（Ａｌｌｏｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）という名称の国際公開公報ＷＯ／５８０４４；１９９９年４月８日付けの、「酸化に対する耐性が改善された基板」（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ９９／１７３０７；１９９９年４月８日付けの、「超電導体用基板」（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ  ｆｏｒ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ９９／１６９４１；１９９８年１２月２３日付けの、「超電導酸化物への金属オキシフルオライドの制御変換」（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｙｆｌｕｏｒｉｄｅｓ  ｉｎｔｏ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｏｘｉｄｅｓ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ９８／５８４１５；２００１年２月１５日付けの、「多層物品およびその製造法」（Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｓａｍｅ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ０１／１１４２８；２００１年２月１日付けの、「多層物品およびその製造法」（Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｓａｍｅ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ０１／０８２３２；２００１年２月１日付けの、「多層物品の製造法および組成」（Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  Ｆｏｒ  Ｍａｋｉｎｇ  Ａ  Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ  Ａｒｔｉｃｌｅ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ０１／０８２３５；２００１年２月１日付けの、「コーティングした導体厚膜前駆体」（Ｃｏａｔｅｄ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｔｈｉｃｋ  Ｆｉｌｍ  Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ０１／０８２３６；２００１年２月１日付けの、「Ａ．Ｃ．損失が少ないコーティングした導体」（Ｃｏａｔｅｄ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  Ｗｉｔｈ  Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ａ．Ｃ．  Ｌｏｓｓ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ０１／０８１６９；２００１年３月１日付けの、「表面制御合金基板およびその製造法」（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｌｌｏｙ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｏｆ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ  Ｔｈｅｒｅｆｏｒ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ０１／１５２４５；２００１年２月１日付けの、「強化純粋酸化物層の形成」（Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｐｕｒｉｔｙ  Ｏｘｉｄｅ  Ｌａｙｅｒ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ０１／０８１７０；２００１年４月１２日付けの、「酸化物層の反応速度の制御」（Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｏｘｉｄｅ  Ｌａｙｅｒ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｒａｔｅｓ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ０１／２６１６４；２００１年４月１２日付けの、「酸化物層方法」（Ｏｘｉｄｅ  Ｌａｙｅｒ  Ｍｅｔｈｏｄ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ０１／２６１６５；２００１年２月１日付けの、「強化高温コーティング超電導体」（Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏａｔｅｄ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ０１／０８２３３；２００１年２月１日付けの、「超電導体の製造法」（Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  Ａ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ０１／０８２３１；２００２年４月２０日付けの、「前駆体溶液およびその使用法」（Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓａｍｅ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ０２／３５６１５；２０００年５月２６日付けの、「酸化物青銅組成およびそれにより製造したテクスチャ物品」（Ｏｘｉｄｅ  Ｂｒｏｎｚｅ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  Ａｎｄ  Ｔｅｘｔｕｒｅｄ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ  Ｉｎ  Ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ  Ｔｈｅｒｅｗｉｔｈ）という名称の米国特許出願第０９／５７９，１９３号；２００１年７月３１日付けの、「多層超電導体およびその製造法」（Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｓａｍｅ）という名称の米国仮特許出願第６０／３０９，１１６号；２００２年７月３０日付けの、「超電導体法およびリアクタ」（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｒｅａｃｔｏｒ）という名称の米国特許出願第１０／２０８，１３４号；および２００１年７月３１日付けの、「超電導体法およびリアクタ」（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｒｅａｃｔｏｒｓ）という名称の米国仮特許出願第６０／３０８，９５７号。
【０００２】
本発明は、超電導体材料、その製造法およびそれを製造するためのリアクタに関する。
【背景技術】
【０００３】
多層物品は、種々の用途に使用することができる。例えば、酸化物超電導体を含む超電導体は、多層物品から形成することができる。通常、このような超電導体は、超電導体材料の１つまたは複数の層、および多層物品の機械的強度を強化することができる通常基板と呼ばれる層を含む。
【０００４】
通常、多層超電導体の強度を強化する他に、基板はいくつかの他の特性を有することが望ましい。例えば、基板は、超電導体の使用温度で強磁性にならないように、低いキュリー温度を有することが望ましい。さらに、基板内の化学種が超電導体材料の層内に拡散できないことが望ましい。さらに、基板の熱膨張係数は、超電導体材料の熱膨張係数とほぼ等しいことが望ましい。さらに、基板を酸化物超電導体用に使用する場合には、基板材料が酸化に対して比較的高い耐性を有することが望ましい。
【０００５】
イットリウム−バリウム−銅−酸化物（ＹＢＣＯ）のようなある種の材料の場合には、その超電導状態の場合に大きな移動電流を供給する材料の性能は、通常、材料の結晶学的配向に依存する。例えば、このような材料は、材料が２軸方向にテクスチャを有する場合、比較的大きな臨界電流密度（Ｊｃ）を有することができる。
【０００６】
本明細書で使用する場合、「２軸方向にテクスチャを有する表面」という用語は、結晶粒が、表面の平面内のある方向ときちんと整合している表面、または表面の平面内のある方向および表面に垂直な方向の両方にきちんと整合している表面を意味する。２軸方向にテクスチャを有する表面の１つのタイプは、結晶粒の主要な立方軸が、表面に垂直な方向および表面の平面内の方向ときちんと整合しているキューブ・テクスチャを有する面である。キューブ・テクスチャを有する面の一例としては、（１００）［００１］面があり、２軸方向にテクスチャを有する面の例としては、（０１１）［１００］および（１１３）［２１１］面等がある。
【０００７】
ある種の多層超電導体の場合には、超電導体材料の層は、エピタキシャル層である。本明細書で使用する場合には、「エピタキシャル層」という用語は、その結晶の方向が、その上にエピタキシャル層が堆積される材料の層の表面の結晶学的配向から由来する材料の層を意味する。例えば、基板上に堆積されている超電導体材料のエピタキシャル層を有する多層超電導体の場合には、超電導体材料の層の結晶学的配向は、基板の結晶学的配向に由来する。それ故、基板の上記特性の他に、基板は２軸方向にテクスチャを有する表面またはキューブ・テクスチャを有する表面を有することが望ましい。
【０００８】
ある種の基板は、上記特徴のすべてを容易に示さない。それ故、通常バッファ層と呼ばれる１つまたは複数の中間層を、基板と超電導体層との間に配置することができる。バッファ層は、基板より酸化に対する耐性の強いものであってもよいし、および／または基板と超電導体層との間の化学種の拡散を低減するものであってもよい。さらに、バッファ層は、超電導体材料とよくマッチする熱膨張係数を有することができる。
【０００９】
いくつかの例の場合には、バッファ層はエピタキシャル層である。それ故、その結晶学的配向は、バッファ層が堆積される表面の結晶学的配向に由来する。例えば、基板、超電導体材料（例えば、２軸方向にテクスチャを有する超電導体材料のバルクを含む）のエピタキシャル・バッファ層およびエピタキシャル層を有する多層超電導体の場合には、バッファ層の表面の結晶学的配向は、基板の表面の結晶学的配向から由来し、超電導体材料の層の結晶学的配向は、バッファ層の表面の結晶学的配向から由来する。それ故、バッファ層を有する多層超電導体が示す超電導特性は、バッファ層の表面の結晶学的配向により異なる。
【００１０】
いくつかの例の場合には、バッファ層は、エピタキシャル層ではないが、イオン・ビーム援用デポジションにより形成することができる。通常、イオン・ビーム援用デポジションは、材料を同時に堆積しながら、表面を表面に対して特定の角度を有するイオンで照射するステップを含む。バッファ層を形成するためにイオン・ビーム援用デポジションを使用するいくつかの例の場合には、バッファ層の表面の結晶学的配向は、下に位置する層（例えば、テクスチャを有さない基板などのような基板）の表面の結晶学的配向とは無関係である。しかし、通常、例えば、イオン・エネルギーおよびビーム電流、温度、表面に同時に到着するイオンの数に対する表面に到着する原子の数の比、および基板上への入射角のようなイオン・ビーム堆積パラメータは、バッファ層の表面の結晶学的配向が、バッファ層（例えば、超電導材料の層）の表面上に堆積する層に対して適当なテンプレートを供給するように選択される。
【００１１】
いくつかの例の場合には、超電導体材料の形成は、下記のステップを含む。溶液を表面（例えば、バッファ層表面）へ配置するステップ。超電導体材料を供給するために溶液を加熱するステップ。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般に、本発明は、超電導体（前駆体から形成される超電導体膜）を製造するための方法、超電導体を製造するために使用するリアクタ、およびこのようなリアクタを含むシステムに関する。この方法、リアクタ、およびシステムは、前駆体（例えば、ＹＢＣＯのような高品質の希土類アルカリ土類銅酸化物超電導体材料）から比較的迅速に形成された超電導体膜のような高品質の超電導体材料を供給するために使用することができる。例えば、この方法、リアクタおよびシステムは、優れた結晶学的配向（例えば、平面の外にｃ軸を有し、平面内に２軸方向のテクスチャを有するＹＢＣＯ）を有し、および／または優れた超電導性（例えば、１平方センチメートル当たり少なくとも約５×１０５アンペアの臨界電流密度、および／または１センチメートルの幅当たり少なくとも約１００アンペアの臨界電流）を有する超電導体材料（例えば、前駆体から形成した超電導体膜）を比較的迅速に形成するために使用することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
ある態様においては、本発明は、超電導体を製造するための方法を特徴とする。この方法は、中間超電導体材料の膜の表面上に、反応ガス混合物を入射するステップを含む。反応ガス混合物は、膜の表面に対して所定の角度、すなわち、少なくとも約５度の角度で膜の表面上に入射し、膜は最高約７００トル（９１ｋＰａ）の全圧力を有するリアクタの一部内に位置する。
【００１４】
他の態様においては、本発明は、中間超電導体材料の膜の表面上に、反応ガス混合物を入射するステップを含む超電導体の製造方法を特徴とする。膜は、最高約７００トル（９１ｋＰａ）の全圧力を有するリアクタの一部内に位置していて、膜は基板の表面上に配置される。基板は２軸方向に配向している。基板は少なくとも約１センチメートルの幅を有し、超電導体は、少なくとも約１センチメートルの幅を有する。超電導体は２軸方向に配向し、超電導体は、その幅を横切ってほぼ一定のｃ軸配向を有する。超電導体のｃ軸配向は、基板の表面に対してほぼ垂直である。超電導体は、その幅を横切ってほぼ一定の化学組成を有し、超電導体は、その幅を横切ってほぼ一定の相含量を有する。
【００１５】
他の態様においては、本発明は、中間の超電導体材料の膜の表面上に反応ガス混合物を入射するステップと、膜の表面上に反応ガスを入射しながら、膜を移動するステップとを含む超電導体の製造方法を特徴とする。膜は、最高約７００トル（９１ｋＰａ）の全圧力を有するリアクタの一部内に位置する。
【００１６】
ある態様においては、本発明は、中間超電導体材料の膜の表面上に反応ガス混合物を入射するステップを含む超電導体の製造方法を特徴とする。膜は、最高約７００トル（９１ｋＰａ）の全圧力を有するリアクタの一部内に位置し、膜は基板の表面上に配置される。基板は２軸方向に配向している。超電導体は、２軸方向に配向し、超電導体は、基板の表面にほぼ垂直方向へ、１秒当たり少なくとも１オングストローム（０．１ｎｍ）の平均ｃ軸成長速度を有する。
【００１７】
他の態様においては、本発明は、フッ素含有超電導体前駆体の膜の表面上に反応ガス混合物を入射するステップと、膜の表面に隣接する領域からＨＦの少なくとも一部を除去するステップとを含む超電導体の製造方法を特徴とする。反応ガス混合物は、膜の表面に対して少なくとも約５度のある角度で膜の表面に入射し、膜は最高約７００トル（９１ｋＰａ）の全圧力を有するリアクタの一部内に位置する。
【００１８】
他の態様においては、本発明は、中間超電導体材料の膜の表面上に反応ガス混合物を入射するステップと、膜の表面にガスを入射しながら、膜を移動するステップとを含む超電導体の製造方法を特徴とする。反応ガス混合物は、膜の表面に対して少なくとも約５度の角度で膜の表面上に入射し、膜は、最高約７００トル（９１ｋＰａ）の全圧力を有するリアクタの一部内に位置する。膜は基板の表面上に配置され、基板は２軸方向に配向し、基板は少なくとも約１センチメートルの幅を有する。超電導体は少なくとも約１センチメートルの幅を有し、超電導体は２軸方向に配向している。超電導体は、その幅を横切ってほぼ一定のｃ軸配向を有し、超電導体のｃ軸配向は、基板の表面にほぼ垂直であり、超電導体は、その幅を横切ってほぼ一定の化学組成を有する。超電導体は、その幅を横切ってほぼ一定の相含量を有する。
【００１９】
ある態様においては、本発明は、超電導体の製造方法を特徴とする。この方法は、フッ化バリウム前駆体を移動させながら、フッ化バリウム前駆体の表面上に反応ガスを入射するステップを含む。膜は基板の表面上に配置され、基板は２軸方向に配向し、基板は少なくとも約１センチメートルの幅を有する。超電導体は少なくとも約１センチメートルの幅を有し、超電導体は２軸方向に配向している。超電導体は、その幅を横切ってほぼ一定のｃ軸方向に配向し、超電導体のｃ軸配向は、基板の表面に対してほぼ垂直であり、超電導体は、その幅を横切ってほぼ一定の化学組成を有する。超電導体は、その幅を横切ってほぼ一定の相含量を有する。
【００２０】
他の態様においては、本発明は、酸化物膜の成長方法を特徴とする。この方法は、中間酸化物材料の膜の表面上に反応ガス混合物を入射するステップと、膜の表面に隣接する領域から生成ガスの少なくとも一部を除去するステップとを含む。反応ガス混合物は、膜の表面に対して少なくとも約５度の角度で膜の表面上に入射し、膜は最高約７００トル（９１ｋＰａ）の全圧力を有するリアクタの一部内に位置する。酸化物は、バッファ材料および超電導体材料からなるグループから選択される。
【００２１】
ある態様においては、本発明は、基板の表面上にフッ化バリウムを含む膜を供給するステップと、膜上に第１の反応ガス混合物を入射するステップとを含む方法を特徴とする。この方法は、また、基板の表面上に超電導体材料を供給するために、膜上に第１の反応ガスを入射しながら、基板を第１の温度に加熱するステップを含む。第１の反応ガスは、基板の表面に対して少なくとも約５度の角度で膜上に入射する。
【００２２】
他の態様においては、本発明は、超電導体材料の形成方法を特徴とする。この方法は、第１の物品を形成するために、基板の表面上にフッ化バリウムを含む超電導体前駆体膜を供給するステップと、基板の表面上に超電導体材料を形成するために、リアクタの第１のゾーン内の第１のガス環境に第１の物品を露出しながら第１の物品を加熱し、それにより基板の表面上に超電導体材料を有する第２の物品を形成するステップとを含む。この方法は、また、第２の物品をリアクタの第２のゾーンに移動するステップと、膜内に存在したほぼすべてのフッ化バリウムが超電導体材料に変換されるように、リアクタの第２のゾーン内の第２のガス環境に第２の物品を露出するステップとを含む。
【００２３】
他の態様においては、本発明は、超電導体材料の製造方法を特徴とする。この方法は、超電導体材料を形成するために、フッ化バリウムを含む膜の表面に反応ガスを入射するステップを含む。超電導体材料は、基板の表面上によりサポートされ、超電導体材料は、基板の表面にほぼ垂直方向へ１秒当たり少なくとも約１オングストローム（０．１ｎｍ）の平均ｃ軸成長速度を有する。
【００２４】
ある態様においては、本発明は、超電導体材料の製造方法を特徴とする。この方法は、基板の表面上にフッ化バリウムを含む膜を供給するステップと、基板の表面上に超電導体材料を形成するために、膜の表面上に反応ガスを入射するステップとを含む。超電導体材料の表面の第１の点のところに位置する超電導体材料の一部は、基板の表面にほぼ垂直な方向に第１の平均ｃ軸成長速度を有する。超電導体材料の表面の第２の点のところに位置する超電導体材料の一部は、基板にほぼ垂直な方向に第２の平均ｃ軸成長速度を有する。基板にほぼ垂直な方向の第１の平均ｃ軸成長速度は、基板にほぼ垂直な方向の第２の平均ｃ軸成長速度とほぼ同じであり、超電導体材料の表面の第１および第２の点は、ｃ軸にほぼ垂直な方向に少なくとも約３センチメートル開いている。通常、超電導体材料は、ほぼ均一および／または均質である。
【００２５】
他の態様においては、本発明は、超電導体材料の製造方法を特徴とする。この方法は、基板の表面上にフッ化バリウムを含む膜を供給するステップと、膜の表面に接触する前に反応ガスを加熱するステップとを含む。この方法は、また、超電導体を形成するために膜の表面上に加熱した反応ガスを入射するステップを含む。
【００２６】
他の態様においては、本発明は、超電導体材料の層を形成するためのリアクタを特徴とする。リアクタは、ハウジング、バリア、少なくとも１つの出口、および真空デバイスを含む。ハウジングは、超電導体材料の層に対して基板を保持するように構成されている。バリアは、ハウジングの内部を第１および第２の領域に分割するように構成されているハウジングの内部に位置する。バリアは、ハウジングの第１および第２のゾーンが、（例えば、実質的には任意のガス圧力で）流体が流通、即ち連通するように構成されている実質的なガス浸透部材からできている。少なくとも１つの出口がハウジング内部にあり、フッ化バリウムを含む表面上の膜が超電導体材料の層に変換されるように、動作中、基板がハウジング内に位置している場合に、反応ガスが少なくとも１つの出口から基板の表面の方向に流れることができるように構成されている。真空デバイスは、ハウジングの内部と連通していて、真空デバイスは、動作中、基板がハウジング内に位置している場合に、真空デバイスが、基板の表面に隣接する位置から１つまたは複数のガスを除去することができるように構成されている。真空デバイスは、リアクタの内部の少なくとも一部と連通するように構成することができる。
【００２７】
ある態様においては、本発明は、超電導体材料の層を形成するためのシステムを特徴とする。このシステムは、ハウジング、第１のガス源、第２のガス源、少なくとも１つの真空デバイス、第１のヒータおよび第２のヒータを含む。ハウジングは第１および第２のゾーンを有し、ハウジングは超電導体材料の層に対して基板を保持するように構成されている。第１のガス源は、反応ガスが第１のガス源からハウジングの第１のゾーンの内部に流れることができるように、また動作中、基板がハウジング内に位置している場合に、第１の反応ガスが基板の表面の方向に向くように、ハウジングの第１のゾーンと連通している。第２のガス源は、第２の反応ガスが第２のガス源からハウジングの第２のゾーンの内部に流れることができるように、また動作中、基板がハウジング内に位置している場合に、第２の反応ガスが基板の表面の方向に向くように、ハウジングの第２のゾーンと連通している。真空デバイスは、ハウジングの内部と連通していて、真空デバイスは、動作中、基板がハウジング内に位置している場合に、真空デバイスが、基板の表面に隣接する位置から１つまたは複数のガスを除去することができるように構成されている。第１のヒータは、ハウジングの第１のゾーンに隣接していて、第１のヒータは、システムの動作中、ハウジングの第１のゾーンを加熱するように構成されている。第２のヒータは、ハウジングの第２のゾーンに隣接していて、第２のヒータは、システムの動作中ハウジングの第２のゾーンを加熱するように構成されている。真空デバイスは、リアクタの内部の少なくとも一部と連通するように構成することができる。
【００２８】
いくつかの実施形態の場合には、本発明は、比較的速い速度（例えば、超電導体の幅に沿った基板の表面にほぼ垂直な方向に、１秒当たり少なくとも約１オングストローム（０．１ｎｍ）の平均ｃ軸成長速度）で超電導体材料（例えば、前駆体からできている超電導体膜）の製造方法を提供することができる。超電導体材料は、優れた臨界電流密度、優れた臨界電流、および／または優れた結晶学的配向を有することができる。
【００２９】
いくつかの実施形態の場合には、本発明は、比較的均一な方法で、超電導体材料（例えば、前駆体から作った超電導体膜）の製造方法を提供することができる。例えば、超電導体材料は、（例えば、超電導体の幅に沿って相互から約３センチメートルより長い）比較的遠くまで除去される表面上の点のところで、（例えば、超電導体の幅に沿って基板の表面にほぼ垂直な方向にｃ軸に沿って）比較的均一な成長速度で成長することができる。
【００３０】
いくつかの実施形態の場合には、本発明は、表面（例えば、生成ガスの望ましくないガス境界層）のところの望ましくないガス境界層の狭い構成を有する超電導体材料（例えば、前駆体からできている超電導体膜）の製造方法を提供することができる。
【００３１】
いくつかの実施形態の場合には、本発明は、表面をほとんど予備加熱しないで、超電導体材料（例えば、前駆体からできている超電導体膜）の製造方法を提供することができる。例えば、反応ガスを予備加熱することができる。
【００３２】
いくつかの実施形態の場合には、本発明は、比較的広いエリア上で超電導体の比較的均一な構成を含む超電導体材料（例えば、前駆体からできている超電導体膜）の製造方法を提供することができる。
【００３３】
いくつかの実施形態の場合には、本発明は、これらの方法および他の方法で使用することができるリアクタを提供することができる。リアクタの内部は真空デバイスと連通することができる。
【００３４】
いくつかの実施形態の場合には、本発明は、比較的優れた反応ガスを混合することができるリアクタを提供することができる。リアクタの内部は真空デバイスと連通することができる。
【００３５】
いくつかの実施形態の場合には、本発明は、反応ガスをほぼ除去することができるリアクタを提供することができる。例えば、リアクタの内部は真空デバイスと連通することができる。
【００３６】
本明細書で使用する場合、「フッ化バリウム」という用語は、ＢａＦ２および部分置換ＢａＦ２（例えば、イットリウムおよび／または酸素で一部が置換されているＢａＦ２）を意味する。
【００３７】
本発明の特徴、目的および利点は、説明、図面および特許請求の範囲内に記載してある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
図１は、多層ＹＢＣＯ超電導体のような多層超電導体物品を製造するためのリアクタ１００の断面図である。リアクタ１００は、炉２０、一部が炉２０内に配置されているレトルト３０、送出しリール４０、巻取りリール５０、リール４０および５０の周囲に巻かれている基板１２０、ガス・ライン６７を通してノズル６５と連通している反応ガス源６０、ガス・ライン７７を通してノズル７５と連通している反応ガス源７０、およびレトルト３０内に一部が配置されていて、炉２０内に一部が配置されているガス抜き孔８０を含む。レトルト３０は、エンドキャップ３２および３４によりその端部で密封されている。加熱デバイス２２、２４および２６は、炉２０を加熱する。各加熱デバイスは、それ自身で１つまたは複数（例えば、１、２、３等）の個々のヒータを形成することができる。ガス抜き孔８０は、エンドキャップ３４を通過し、真空デバイス（例えば、ポンプ）と連通している。この配置の場合、炉２０内に位置するレトルト３０の一部は、ゾーン１５０、１６０および１７０に分割されている。（基板１２０、ガス供給源およびガス抜き孔を横切る）スロットを含む壁部１６２は、ゾーン１５０、１６０の間に位置していて、壁部１７２は、（基板１２０、ガス供給源およびガス抜き孔を横切る）スロットと一緒にゾーン１６０および１７０の間に位置する。
【００３９】
使用中、リール４０および５０は回転し、そのため基板１２０はリアクタ１００を通して矢印の方向に移動する。基板１２０がリアクタ１００内に入ると、基板はゾーン１５０を通過し、その間ガス混合物を含むプルーム１５５は、ノズル７５内の開口部１５２を通過して、基板１２０の方向に向かう。通常、前駆体（例えば、フッ化バリウム、および／またはＣｕＯおよび／またはＹ２Ｏ３のような追加の材料を含む超電導体前駆体膜）を含む膜は、ゾーン１５０を通って移動する場合に、少なくともいくつかの点で基板１２０の表面上に位置し（例えば、膜がゾーン１５０に入る場合に、基板１２０の表面上に位置し）、プルーム１５５（例えば、酸素および／または水を含む）と接触する。プルーム１５５内のガスは膜と反応し、ガス抜き孔８０を通して膜１２０の表面に隣接する領域、および膜と反応しない入射ガス混合物の一部と一緒に真空デバイスから除去される１つまたは複数の生成物種（例えば、ＨＦガス）を生成する。
【００４０】
基板１２０は、次に、ゾーン１６０を通過し、その間ガス混合物を含むプルーム１６５は、ノズル６５内の開口部１６２を通過し、基板１２０の方向に向けられる。フッ化バリウムおよび／またはフッ化バリウムを含む化学物質の反応生成物（以下の説明参照）は、ゾーン１６０を通して移動する際に、少なくともある点のところで基板１２０の表面上に位置する膜内に存在し、フッ化バリウムおよび／またはフッ化バリウムを含む化学物質の反応生成物を含む膜は、プルーム１６５（例えば、酸素および／または水を含む）と接触する。プルーム１６５内のガスは、膜と反応し、１つまたは複数の生成物種（例えば、ＨＦガス）を生成し、これらの生成物は、ガス抜き孔８０を通して膜１２０の表面に隣接する領域から、および膜と反応しない入射ガス混合物の一部と一緒に真空デバイスから除去される。
【００４１】
次に、基板１２０は、リアクタ１００のゾーン１７０を通過する。ゾーン１７０は、壁部１７２によりゾーン１６０から分離されている。いくつかの実施形態の場合には、壁部１７２は、ゾーン１６０と１７０間のガスの流れを低減（例えば、最小限度まで低減）するように設計される。
【００４２】
一般に、リアクタ１００および基板１２０に関連する種々のパラメータは、必要に応じて変更することができるが、通常、高品質の超電導体材料が形成されるように選択される。
【００４３】
いくつかの実施形態の場合には、リアクタ１００のために下記のパラメータが選択される。炉２０は、その全長に沿って９つの等間隔のヒータを有する。炉２０の長さは、約３００センチメートルであり、炉２０の直径は最大約１５センチメートルであるレトルトを収容することができる大きさである。レトルト３０は約１３５ｍｍ（外径）であり、約１３０ｍｍ（内径）であり、約３．５メートル（長さ）である。ガス抜き孔８０は、約６７ミリメートル（外径）であり、約６３ミリメートル（内径）であり、約２．６メートル（長さ）である。エンドキャップ３４は、真空ポンプに接続するためのＱＦ４０管継手を有する。ガス抜き孔８０はその全長を貫通するドリルで開けた孔の２本のラインを有する。孔部の大きさは約１００ミリトルのゾーン圧で、ゾーン１５０および１６０から１００ｓｃｃｍのガスを、ほぼ均一に排出するように構成されている。エンドキャップ３２および３４（例えば、アルミニウム・エンドキャップ）は、基板１２０の横移動用の貫通孔を有するＯリング・シール、ガス供給源およびガス抜き孔を有する。ノズル６５（例えば、Ｉｎｃｏｎｅｌ６０１スケジュール４０パイプ）は、約３３．４ミリメートル（外径）、約２６．６ミリメートル（内径）であり、約１．６メートル（長さ）である。ノズル６５は、約１０ミリメートル間隔の１５９のスロットを有する。各スロットは、パイプの内径上で測定した場合、長さが約１３ミリメートルであり、幅が約０．４ミリメートルである。ガス・ライン６７（例えば、Ｉｎｃｏｎｅｌ６０１チューブ）の直径は約０．５インチであり、長さは約２メートルである。ノズル７５は、長さが約４５センチメートルで約５ミリメートル間隔で８８のスロットを有する点を除けば、ノズル６５と同じ寸法および同じ構成部材を有する。
【００４４】
このような実施形態の場合には、下記の追加パラメータを選択することができる。ゾーン１５０内の全ガス圧力は約１．３トルである。ゾーン１５０内の酸素の分圧は約０．１トル（０．０１３ｋＰａ）である。ゾーン１５０内の水の分圧は約１．２トルである。ゾーン１５０内の追加のガス（例えば、不活性ガス）の分圧は約０トルである。ゾーン１５０に入る時の基板１２０の温度はほぼ室温であり、基板１２０がゾーン１５０から出るときの温度は約８００℃である。基板１２０がゾーン１５０に入る場所に隣接するゾーン１５０の一部内での基板１２０の温度急上昇率は、約５０℃／分であり（基板１２０の温度が約６５０℃になるまで）、基板１２０がゾーン１５０からでる場所に隣接するゾーン１５０の一部内の基板１２０の温度急上昇率は、約２５℃／分である（基板１２０が約６５０℃の温度から、約８００℃の温度に達するまで加熱される間）。ゾーン１６０内の全ガス圧力は約１．３トルである。ゾーン１６０内の酸素の分圧は約０．１トル（０．０１３ｋＰａ）である。ゾーン１６０内の水の分圧は約１．２トルである。ゾーン１６０内の追加のガス（例えば、不活性ガス）の分圧は約０トルである。通常、その幅に沿ったゾーン１６０の温度は、ほぼ一定である（例えば、約５％以下、約２％以下、約１％以下だけ変化するというように）。
【００４５】
いくつかの実施形態の場合には、ゾーン１６０の温度も、その全長に沿ってほぼ一定である（例えば、約５％以下、約２％以下、約１％以下だけ変化するというように）。例えば、ゾーン１６０の温度は、最高約８００℃であってもよい（例えば、約７６０℃から約８００℃、約７６０℃から約７８５℃のように）。いくつかの実施形態の場合には、ゾーン１６０の温度は、その全長に沿って変化する（例えば、その全長に沿って上昇し、その全長に沿って下降するように）。例えば、基板１２０が入るゾーン１６０の温度は、約７６０℃であってもよく、基板１２０が出るゾーン１６０の温度は約７８５℃であってもよい。
【００４６】
他の例としては、基板１２０が入るゾーン１６０の温度は、約７８５℃であってもよく、基板１２０が出るゾーン１６０の温度は約７６０℃であってもよい。ゾーン１７０内の全ガス圧力は約１．３トルである。ゾーン１７０内の酸素の分圧は約０．１トル（０．０１３ｋＰａ）である。ゾーン１７０内の水の分圧は約１．２トルである。ゾーン１７０内の追加のガス（例えば、不活性ガス）の分圧は約０トルである。ゾーン１７０に入る時の基板１２０の温度は、約８００℃であり、基板１２０がゾーン１７０から出るときの温度は約１００℃以下である。
【００４７】
一般に、リアクタ１００の場合には、必要に応じて寸法を変更することができる。例えば、いくつかの実施形態の場合には、炉２０は１つまたは複数（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０等）のヒータを有することができる。ヒータ間の間隔は均一であっても、均一でなくてもよい。炉２０の長さは約１０センチメートルから約５００センチメートル（例えば、約２００センチメートルから約４００センチメートル）であってもよい。炉２０の直径は、約１センチメートルから約５０センチメートル（例えば、約１０センチメートルから約２０センチメートル）の直径を有するレトルトを収容できるものであってもよい。レトルト３０は、最大約２００ミリメートル（例えば、最大約１５０ミリメートル）までの外径を有することができる。レトルト３０は、最大約２００ミリメートル（例えば、最大約１５０ミリメートル）までの内径を有することができる。レトルト３０は、最大約１０メートル（例えば、最大約３．５メートル）までの長さを有することができる。ガス抜き孔８０は、最大約１５０ミリメートル（例えば、最大約１００ミリメートル）までの外径を有することができる。ガス抜き孔８０は、最大約２００ミリメートル（例えば、最大約１００ミリメートル）までの内径を有することができる。ノズル７５は、最大約１００ミリメートル（例えば、最大約５０ミリメートル）までの外径を有することができる。ノズル７５は、最大約７５ミリメートル（例えば、最大約５０ミリメートル）までの内径を有することができる。ノズル７５は、最大約５メートル（例えば、最大約２メートル）までの長さを有することができる。ノズル７５は、最大約５００スロット（例えば、最大約２００スロット）までを有することができる。ノズル７５内のスロットは、最大約２５ミリメートル（例えば、最大約１５ミリメートル）までの間隔を有することができる。ノズル７５内の各スロットは、パイプの内径上で測定した場合、最大約２５ミリメートル（例えば、最大約１５ミリメートル）までの長さを有することができる。ノズル７５内の各スロットは、最大約１ミリメートル（例えば、最大約０．５ミリメートル）までの幅を有することができる。ガス・ライン７７は、最大約１インチ（例えば、最大約０．７５インチ）までの直径を有することができる。ガス・ラインは、最大約１０メートル（例えば、最大約５メートル）までの長さを有することができる。ノズル６５は、ノズル７５と類似の寸法を有することができる。
【００４８】
一般に、ゾーン１５０の場合には、必要に応じてパラメータを選択することができる。例えば、いくつかの実施形態の場合には、全ガス圧力は、約７００トル（９１ｋＰａ）以下（例えば、約５００トル（６５ｋＰａ）以下、約２００トル（２６ｋＰａ）以下、約１００トル（１３ｋＰａ）以下、約１０トル（１．３ｋＰａ）以下、約１０ミリトル（０．００１３ｋＰａ）から約２トル（０．２６ｋＰａ）、約１０ミリトル（０．００１３ｋＰａ）から約１トル（０．１３ｋＰａ））であってもよい。酸素の分圧は、約１０トル（１．３ｋＰａ）以下（例えば、約１トル（０．１３ｋＰａ）以下、約１０ミリトル（０．００１３ｋＰａ）から約１トル（０．１３ｋＰａ）、約１０ミリトル（０．００１３ｋＰａ）から約０．５トル（０．０６５ｋＰａ））であってもよい。水の分圧は、全ガス圧力と酸素の分圧との間の違い程度であってもよい。基板１２０がゾーン１５０に入る時の温度は、ほぼ室温である。基板１２０がゾーン１５０から出る時の温度は約２２０℃から約８５０℃であってもよい。基板１２０がゾーン１５０に入る場所に隣接するゾーン１５０の一部内での基板１２０の温度急上昇率は、例えば、基板１２０が約５５０℃から約６５０℃の温度に達するまで、少なくとも約１℃／分（例えば、約１００℃／分から約１０℃／分、約２５℃／分から約７５℃／分）であってもよい。基板１２０がゾーン１５０から出る場所に隣接するゾーン１５０の一部内の基板１２０の温度急上昇率は、約５５０℃から約６５０℃、約７２０℃、約８５０℃までの温度で基板１２０が加熱される時のように、少なくとも約１℃／分（例えば、約１０℃／分から約５０℃／分、約１５℃／分から約３５℃／分）であってもよい。また、基板１２０の一部は、約１分から約５００分の間（例えば、約１０分から約２５０分、約３０分から約１２０分、約４５分から約９０分、約６０分）、リアクタ１００のゾーン１５０内に滞留することができる。
【００４９】
一般に、ゾーン１６０の場合には、必要に応じてパラメータを選択することができる。例えば、いくつかの実施形態の場合には、全ガス圧力は、約７００トル（９１ｋＰａ）以下（例えば、約５００トル（６５ｋＰａ）以下、約２００トル（２６ｋＰａ）以下、約１００トル（１３ｋＰａ）以下、約１０トル（１．３ｋＰａ）以下、約１０ミリトル（０．００１３ｋＰａ）から約２トル（０．２６ｋＰａ）、約１０ミリトル（０．００１３ｋＰａ）から約１トル（０．１３ｋＰａ））であってもよい。酸素の分圧は、約１０トル（１．３ｋＰａ）以下（例えば、約１トル（０．１３ｋＰａ）以下、約１０ミリトル（０．００１３ｋＰａ）から約１トル（０．１３ｋＰａ）、約１０ミリトル（０．００１３ｋＰａ）から約０．５トル（０．０６５ｋＰａ））であってもよい。水の分圧は、全ガス圧力と酸素の分圧との間の違い程度であってもよい。基板１２０の温度はゾーン１６０内においてほぼ一定であってもよいし、またはゾーン１６０の全長に沿って変化することもできる。また、基板１２０の一部は、約１分から約５００分の間（例えば、約１０分から約２５０分、約３０分から約１２０分、約４５分から約９０分、約６０分）、リアクタ１００のゾーン１６０内に滞留することができる。
【００５０】
一般に、ゾーン１７０の場合には、必要に応じてパラメータを選択することができる。例えば、いくつかの実施形態の場合には、全ガス圧力は、約７００トル（９１ｋＰａ）以下（例えば、約５００トル（６５ｋＰａ）以下、約２００トル（２６ｋＰａ）以下、約１００トル（１３ｋＰａ）以下、約１０トル（１．３ｋＰａ）以下、約１０ミリトル（０．００１３ｋＰａ）から約２トル（０．２６ｋＰａ）、約１０ミリトル（０．００１３ｋＰａ）から約１トル（０．１３ｋＰａ））であってもよい。酸素の分圧は、約１０トル（１．３ｋＰａ）以下（例えば、約１トル（０．１３ｋＰａ）以下、約１０ミリトル（０．００１３ｋＰａ）から約１トル（０．１３ｋＰａ）、約１０ミリトル（０．００１３ｋＰａ）から約０．５トル（０．０６５ｋＰａ））であってもよい。水の分圧は、全ガス圧力と酸素の分圧との間の違い程度であってもよい。ゾーン１７０に入るときの基板１２０の温度は約７２０℃から約８５０℃であり、ゾーン１７０から出るときの基板１２０の温度は、約１００℃以下（例えば、約５０℃以下、ほぼ室温）であってもよい。ゾーン１７０内での基板１２０の温度の下降速度は、約１℃／分から約２０℃／分の間（例えば、約２℃／分から約１５℃／分、約５℃／分から約１０℃／分）であってもよい。また、基板１２０の一部は、約１分から約５００分の間（例えば、約１０分から約２５０分、約３０分から約１２０分、約４５分から約９０分、約６０分）、リアクタ１００のゾーン１７０内に滞留することができる。通常、ガス・プルームは、ゾーン１７０内においては基板１２０に入射しない。通常、ゾーン１７０内のガス環境は、基板１２０の表面上の超電導体材料とガス環境内のガスとの反応を低減するように（例えば、最小限度まで低減するように）選択される。いくつかの実施形態の場合には、ゾーン１７０のガス環境内の水の量は十分少ないので、ゾーン１７０のガス環境内の水と基板１２０の表面上の超電導体材料との間の反応は比較的少ない（全然起こらないというように）。
【００５１】
一般に、リアクタ１００内の基板１２０の表面上に形成された超電導体材料（例えば、ＹＢＣＯ）の層が、比較的厚く、比較的大きな臨界電流密度を有し、および／または比較的大きな臨界電流を有するようにパラメータが選択される。いくつかの実施形態の場合には、超電導体材料の層は、約０．１ミクロンから約２０ミクロン（例えば、少なくとも約１ミクロン、少なくとも約２ミクロン、少なくとも約３ミクロン、少なくとも約４ミクロン、少なくとも約５ミクロン、約１ミクロンから約２０ミクロン、約１ミクロンから約１０ミクロン、約１ミクロンから約５ミクロン）の厚さを有する。いくつかの実施形態の場合には、超電導体材料の層は、センチメートル当たり１マイクロボルトの基準を使用して、セルフ・フィールド（すなわち、非適用フィールド）内で７７Ｋで、移送測定で測定した場合、１平方センチメートル当たり少なくとも約５×１０５アンペア（例えば、１平方センチメートル当たり少なくとも約１×１０６アンペア、１平方センチメートル当たり少なくとも約２×１０６アンペア）の臨界電流密度を有する。いくつかの実施形態の場合には、超電導体材料の層は、大きな臨界電流（例えば、幅のセンチメートル当たり少なくとも約１００アンペア、幅のセンチメートル当たり少なくとも約２００アンペア、幅のセンチメートル当たり少なくとも約３００アンペア、幅のセンチメートル当たり少なくとも約４００アンペア、幅のセンチメートル当たり少なくとも約５００アンペア）を有する。
【００５２】
通常、プルーム１５５および１６５内に含まれているガスは、基板１２０の表面にほぼ平行でない角度（例えば、基板１２０の表面に対して少なくとも約５度、基板１２０の表面に対して少なくとも約１０度、基板１２０の表面に対して少なくとも約２０度、基板１２０の表面に対して少なくとも約３０度、基板１２０の表面に対して少なくとも約４０度、基板１２０の表面に対して少なくとも約５０度、基板１２０の表面に対して少なくとも約６０度、基板１２０の表面に対して少なくとも約７０度、基板１２０の表面に対して少なくとも約８０度、基板１２０の表面に対して少なくとも約８５度、基板１２０の表面に対して約９０度）で基板１２０上に入射する。例えば、図２Ａ〜図２Ｄは、基板１２０の表面に対するガス・ビームの角度（Θ）を示す。
【００５３】
ゾーン１５０、１６０および／または１７０内の温度はヒータにより制御することができる。例えば、ゾーン１５０は、ゾーン１５０を通して基板１２０が通過する場合に（例えば、基板１２０がゾーン１５０に入る位置に隣接するヒータの温度が、基板１２０がゾーン１５０から出る位置に隣接するヒータの温度より低くなるように）、基板１２０が所望の速度で所望の温度になるように制御される、１つまたは複数のヒータで熱伝達することができる。ゾーン１６０は、ゾーン１６０を通して基板１２０が通過する場合に、基板１２０が所望の速度で所望の温度になるように制御される１つまたは複数のヒータで熱伝達することができる。ゾーン１７０は、ゾーン１７０を通して基板１２０が通過する場合に、基板１２０が所望の速度で所望の温度になるように制御される１つまたは複数のヒータで熱伝達することができる。いくつかの実施形態の場合には、１つまたは複数のゾーン１５０、１６０および１７０用の１つまたは複数のヒータを、それぞれゾーン１５０、１６０および／または１７０と隣接させることができる（例えば、接触により）。１つまたは複数のヒータの温度は、例えば、１つまたは複数の適当なフィードバック・ループを使用して、または使用しないで、コンピュータ制御することができる。１つまたは複数のヒータの温度は、例えば、手動で制御することができる。
【００５４】
理論により拘束されることは望まないが、高温（例えば、約６７５℃から約９２５℃、約７００℃から約９００℃、約７５０℃から約８５０℃、約７７５℃から約８２５℃、約８００℃）では、フッ化バリウムは、下式によりＢａＯ超電導体中間体を形成するために、反応ガス（例えば、水を含む反応ガス）と可逆的に反応することができると考えられている。
【００５５】
ＢａＦ２＋Ｈ２Ｏ  ←→ＢａＯ＋２ＨＦ
さらに、このような高温においては、ＢａＯ超電導体中間体は、下式によりＹＢＣＯを形成するために、Ｙ２Ｏ３およびＣｕＯと反応することができる。
【００５６】
２ＢａＯ＋１／２Ｙ２Ｏ３＋３ＣｕＯ  ←→  ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ
リアクタ１００を使用した場合、１つまたは複数の反応ガス（例えば、水）は、基板１２０の表面のところで比較的よく混合され、比較的少量のある種の生成ガス（例えば、フッ化水素）が、基板１２０の表面に存在すると考えられている。基板１２０の表面に比較的よく混合された反応ガスが存在すると、および／または基板１２０の表面に少量の生成ガスが存在すると、ＢａＯを含む超電導体中間体を供給するためにフッ化バリウムと反応する反応ガス（例えば、水）の機能を強化することができると考えられている。さらに、このことが、今度は、品質（例えば、平面からのｃ軸および平面内の２軸方向のテクスチャのような結晶学的配向についての）および／または形成されたＹＢＣＯの成長速度（例えば、超電導体の幅に沿った基板の面にほぼ垂直な方向の平均ｃ軸成長速度）を改善することができると考えられている。
【００５７】
通常、プルーム１５５および／または１６５内に含まれているガスの流れは、必要に応じて変化させることができる。例えば、いくつかの実施形態の場合には、プルーム１５５内のガスの混合物の流れは乱流であり、いくつかの実施形態の場合には、プルーム１５５内のガス混合物の流れは層流である。いくつかの実施形態の場合には、プルーム１６５内のガスの混合物の流れは乱流であり、いくつかの実施形態の場合には、プルーム１６５内のガス混合物の流れは層流である。ガス混合物のガスの乱流は、基板１２０の表面に入射する場合に、少なくとも約２，１００（例えば、少なくとも約３，０００、少なくとも約４，０００、少なくとも約５，０００）のレイノルド数を有することができる。いくつかの実施形態の場合には、プルーム１５５および／または１６５内のガス混合物の流れは、基板１２０の表面のところで反応ガスが比較的よく混合するような流れである。
【００５８】
いくつかの実施形態の場合には、基板１２０の表面のところの生成ガス（例えば、フッ化水素）の境界層は低減する（例えば、基板１２０の表面は、フッ化水素の境界層を実質的に含んでいない）。このことは、例えば、フッ化水素の境界層の形成が、フッ化バリウムがＢａＯ超電導体中間体に変換される速度を低減することができる場合には有利である。
【００５９】
いくつかの実施形態の場合には、よく混合された反応ガスを使用すると、超電導体の幅に沿った基板のテクスチャの表面にほぼ垂直な方向において、基板１２０の表面を横切るｃ軸の成長速度が比較的均一になる。例えば、図３に示すように、点２１１０および点２１２０間の距離が、少なくとも約１センチメートル（少なくとも約３センチメートル、少なくとも約５センチメートル、少なくとも約１０センチメートル、少なくとも約１５センチメートル）および／または最高約５０センチメートルまで（例えば、最高約２５センチメートル、最高約２０センチメートル）である場合には、基板１２０の表面の点２１１０のところのＹＢＣＯのｃ軸成長速度を、基板１２０の表面の点２１２０のところの基板のテクスチャを有する表面にほぼ垂直な方向で、ＹＢＣＯのｃ軸成長速度とほぼ同じにすることができる。通常、点２１１０および２１２０を結ぶ線は、基板１２０の幅に沿っている。このことは、例えば、ほぼ均一な（例えば、ほぼ同じ厚さ、ほぼ同じ化学組成、ほぼ同じ相含量、ほぼ同じ結晶学的配向、ほぼ同じ臨界電流密度および／またはほぼ同じ臨界電流）超電導体層が、超電導体がテープの形に形成された場合のように、比較的広い表面を横切っていることが望ましい場合には、いくつかの実施形態の場合有利である場合がある。いくつかの実施形態の場合には（例えば、超電導体がテープの形をしている場合）、超電導体は、少なくとも約１０センチメートル（少なくとも約３センチメートル、少なくとも約５センチメートル、少なくとも約１センチメートル、少なくとも約１５センチメートル）および／または最高約５０センチメートル（例えば、最高約２５センチメートル、最高約２０センチメートル）の幅を有することができる。
【００６０】
いくつかの実施形態の場合には（例えば、膜が２軸方向に配向している基板またはバッファ層上に位置している場合）、反応条件によっては、膜の表面にほぼ垂直な方向に、例えば、約０．５オングストローム（０．０５ｎｍ）／秒から少なくとも約５オングストローム（０．５ｎｍ）／秒（例えば、少なくとも約１オングストローム（０．１ｎｍ）／秒、少なくとも約２オングストローム（０．２ｎｍ）／秒、少なくとも約２５オングストローム／秒、少なくとも約５０オングストローム（５ｎｍ）／秒）の平均ｃ軸成長速度を有する必要な超電導体（例えば、ＹＢＣＯ）になる。
【００６１】
今まで、反応全体を通して基板が移動するリアクタについて説明してきたが、他の装置も使用することができる。一例を挙げると、（例えば、真空デバイスを含むまたは含まない）固定リアクタを、ゾーン１５０後に起こる反応に対して使用することができる。他の例を挙げると、固定リアクタ（例えば、真空デバイスを含むまたは含まない）を、ゾーン１６０の前および／または後に起こる反応に対して使用することができる。他の例を挙げると、固定リアクタ（例えば、真空デバイスを含むまたは含まない）を、ゾーン１７０の前に起こる反応に対して使用することができる。
【００６２】
さらに、今まで、超電導体材料の形成中に、リアクタを通して基板が移動するリアクタについて説明してきたが、１つまたは複数の上記利点を達成するために他のリアクタを使用することができる。例えば、図４は、壁部１１１０、１１２０、１１３０および１１４０を有するハウジング１１００、ハウジング１１００に伝熱するヒータ１１４５、およびヒータ１１４５から伝熱されるサポート１１５０を含むリアクタ１０００の断面図である。ハウジング１１００は、また、部材１１７０が出口１１６０（図５）をサポートするように、出口１１６０および出口１１６０の間に位置する部材１１７０を含む。各出口１１６０は、オリフィス１１６４を有し、出口１１６０は、コンジット１１８５を通してガス源１１８０と連通している。部材１１７０は、機械的に強固で、ガスが浸透することができる材料（例えば、Ｐａｌｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＲｉｇｉｍｅｓｈ（登録商標）材料のようなメッシュ材料、ドリル加工または機械加工した金属またはセラミック・プレート）から形成されているので、リアクタ１０００の領域１１０２（図４の部材１１７０の上に示す）および領域１１０４（図５の部材１１７０の下に示す）は、連通している。部材１１７０は、コンジット１１９５を通して真空デバイス（例えば、真空ポンプ）１１９０と連通している。
【００６３】
図６は、ＹＢＣＯを供給するために、フッ化バリウム（およびＣｕＯおよび／またはＹ２Ｏ３のようなオプションとしての１つまたは複数の追加の前駆体）を含む膜を処理するために使用中のリアクタ１０００の断面図である。コンジット１１８５と接続しているガス源１１８０からの反応ガス（例えば、水および／または酸素）の流れは、出口１１６０に入り、オリフィス１１６４を通して出口１１６０から出て、サポート１１５０上に配置している物品２０００の（フッ化バリウムを含む膜からできている）表面２１００上に入射する。ポンプ１１９０は、部材１１７０およびコンジット１１９５を通して表面２１００から生成ガス（例えば、フッ化水素）を除去する。
【００６４】
ガス源１１８０、コンジット１１８５および出口１１６０は、通常、オリフィス１１６４から出るガスの圧力および／または速度が、リアクタ１１００の使用中、所与の時点において異なる出口１１６０に対してほぼ均一になるように設計されている。いくつかの実施形態の場合には、オリフィス１１６４から出るガスの圧力および／または速度は、リアクタ１１００の使用中変更することができる。
【００６５】
領域１１０４内のガスの全圧力は、通常、約７００トル（９１ｋＰａ）以下（例えば、約５００トル（６５ｋＰａ）以下、約２００トル（２６ｋＰａ）以下、約１００トル（１３ｋＰａ）以下、約１０ミリトル（０．００１３ｋＰａ）から約２トル（０．２６ｋＰａ））である。
【００６６】
出口１１６０から出たガスは、表面２１００にほぼ平行でない角度（例えば、表面２１００に対して少なくとも約５度、表面２１００に対して少なくとも約１０度、表面２１００に対して少なくとも約２０度、表面２１００に対して少なくとも約３０度、表面２１００に対して少なくとも約４０度、表面２１００に対して少なくとも約５０度、表面１２１００に対して少なくとも約６０度、表面２１００に対して少なくとも約７０度、表面２１００に対して少なくとも約８０度、表面２１００に対して少なくとも約８５度、表面２１００に対して約９０度）で表面２１００上に入射する。
【００６７】
部材１１７０を通しておよびコンジット１１９５に沿ってポンプ１１９０により除去されたガス（例えば、フッ化水素のような生成ガス）は、表面２１００を離れ、表面２１００のところのこれらガスの量が低減する。いくつかの実施形態の場合には、ガスは、表面２１００にほぼ平行でない角度（例えば、表面２１００に対して少なくとも約５度、表面２１００に対して少なくとも約１０度、表面２１００に対して少なくとも約２０度、表面２１００に対して少なくとも約３０度、表面２１００に対して少なくとも約４０度、表面２１００に対して少なくとも約５０度、表面２１００に対して少なくとも約６０度、表面２１００に対して少なくとも約７０度、表面２１００に対して少なくとも約８０度、表面２１００に対して少なくとも約８５度、表面２１００に対して約９０度）で表面２１００を離れる。
【００６８】
今まで、超電導体中間物を形成するためにフッ化バリウムを処理する際のリアクタの使用について説明してきたが、リアクタの使用はこれに限定されない。いくつかの実施形態の場合には、リアクタは、異なる超電導体前駆体により超電導体材料の層を形成するために使用することができる。いくつかの実施形態の場合には、超電導性を有さない材料の１つまたは複数の層を形成するために、リアクタを使用することができる。一例を挙げて説明すると、バッファ材料を形成するためにリアクタを使用することができる。
【００６９】
基板１２０がリアクタ１００に入る場合に、基板１２０の表面にフッ化バリウムを含む膜が存在するいくつかの実施形態の場合には、ＣｕＯおよび／またはＹ２Ｏ３は、基板１２０の表面上に配置している膜内に存在することができる。フッ化バリウムＣｕＯおよび／またはＹ２Ｏ３を、例えば、溶液前駆体方法、および／または蒸着方法（例えば、化学蒸着方法、物理蒸着方法、電子ビーム蒸着方法）を含む種々の技術により、基板１２０の表面上に配置された膜内に形成することができる。フッ化バリウムＣｕＯおよび／またはＹ２Ｏ３のうちの１つまたはそれ以上を堆積するために、これらの方法の組合せを使用することもできる。
【００７０】
今まで、リアクタに入る前に、その表面上に存在するフッ化バリウムを含む膜を有する基板について説明してきたが、本発明はこれに限定されない。いくつかの実施形態の場合には、フッ化バリウムおよび／または他の適当な材料の１つまたは複数の前駆体は、リアクタに入る場合に、基板の表面上の膜内に存在することができ、リアクタをフッ化バリウムおよび／または他の適当な材料を形成するために使用することができる。
【００７１】
通常、フッ化バリウムおよび／または他の超電導体前駆体を作るために、溶液化学が使用されるいくつかの実施形態の場合には、溶液（例えば、酢酸イットリウム、酢酸銅、酢酸バリウム、および／またはバリウムのフッ化酢酸塩のような金属塩を含む溶液）が、表面上（例えば、その上に配置されている１つまたは複数のバッファ層を含む合金層を有する基板のような基板の表面上）に配置される。溶液は、標準技術（例えば、スピン・コーティング、ディップ・コーティング、スロット・コーティング）により表面上に配置される。（例えば、ほぼ室温または中適度の熱により乾燥した）溶液内に含まれている有機化合物のうちの少なくともいくつかを除去するために溶液を乾燥し、結果として得られる材料は、フッ化バリウムおよび／または他の適当な材料（例えば、ＣｕＯおよび／またはＹ２Ｏ３）を形成するために、酸素および水を含むガス環境内の炉内で反応する（例えば、分解する）。いくつかの実施形態の場合には、これらのステップのうちの任意のステップまたはすべてのステップ中に上記リアクタを使用することができる。
【００７２】
金属塩溶液のいくつかの例は下記のように使用することができる。
いくつかの実施形態の場合には、金属塩溶液は比較的少量の遊離酸を含むことができる。水溶液内においては、このことは、相対的に中性のｐＨ（例えば、強酸性でもなければ強塩基性でもない）を有する金属塩溶液に対応することができる。金属塩溶液は、超電導体層が形成される下に位置する層として使用することができる、種々様々な材料を使用して多層超電導体を作るために使用することができる。
【００７３】
金属塩溶液の全遊離酸の濃度は、約１×１０−３モル以下（例えば、約１×１０−５モル、または約１×１０−７モル以下）であってもよい。金属塩溶液が含むことができる遊離酸の例としては、トリフルオロ酢酸、酢酸、硝酸、硫酸、沃化物の酸、臭化物の酸、硫化物の酸等がある。
【００７４】
金属塩溶液が水を含んでいる場合には、前駆体の組成は、少なくとも約３（例えば、少なくとも約５または約７）のｐＨを有することができる。
いくつかの実施形態の場合には、金属塩溶液は、比較的少量の水（例えば、約５０容量％以下の水、約３５容量％以下の水、約２５容量％以下の水）を有することができる。
【００７５】
金属塩溶液が、トリフルオロ酢酸イオンおよびアルカリ土類金属カチオン（例えば、バリウム）を含んでいる実施形態の場合には、トリフルオロ酢酸イオンの全量は、金属塩溶液内に含まれているアルカリ土類金属（例えば、バリウムイオン）に対する、（例えば、トリフルオロ酢酸の形をしている）金属塩溶液内に含まれているフッ素のモル比が、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）になるように選択することができる。
【００７６】
通常、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）、および希土類金属の可溶性化合物を、１つまたは複数の所望の溶媒およびオプションとしての水と結合することにより作ることができる。本明細書で使用する場合、第１および第２の金属および希土類金属の「可溶性化合物」という用語は、金属塩溶液内に含まれている溶媒内で溶かすことができるこれら金属の化合物を意味する。このような化合物としては、例えば、塩（例えば、硝酸塩、酢酸塩、アルコキシド、沃化物、硫酸塩、およびトリフルオロ酢酸）、これらの金属の酸化物および水酸化物等がある。
【００７７】
いくつかの実施形態の場合には、金属塩溶液は、当業者であれば周知の方法により結合および反応させることができる、Ｂａ（Ｏ２ＣＣＨ３）２、Ｙ（Ｏ２ＣＣＨ３）３およびＣｕ（Ｏ２ＣＣＨ３）２の粉末から作ったトリフルオロ酢酸金属を含む有機溶液から作ることができる。例えば、トリフルオロ酢酸金属粉末は、メチルアルコール内で２：１：３の割合で結合して、銅の含有量をベースとするほぼ０．９４Ｍの溶液を形成することができる。
【００７８】
いくつかの実施形態の場合には、金属塩溶液は、ルイス塩基を含むことができる。希土類金属は、イットリウム、ランタン、ユーロピウム、ガドリリウム、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、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、またはルテチウムであってもよい。通常、希土類金属塩は、金属塩溶液内に含まれている溶媒内で溶けることができ、中間体（例えば、金属オキシハライド中間体）を形成するために処理した場合、希土類酸化物（例えば、Ｙ２Ｏ３）を形成する任意の希土類金属塩であってもよい。このような塩は、例えば、Ｍ（Ｏ２Ｃ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＸＸ’Ｘ”）（Ｏ２Ｃ−（ＣＨ２）ｍ−ＣＸ”’Ｘ””Ｘ””’）（Ｏ２Ｃ−（ＣＨ２）ｐ−ＣＸ”””Ｘ”””’Ｘ””””）またはＭ（ＯＲ）３のような化学式を有することができる。式中、Ｍは希土類金属であり、ｎ、ｍおよびｐは、それぞれ少なくとも１であるが、溶媒内で塩を不溶性にするある数字より小さい数字である（例えば、１から１０）。Ｘ、Ｘ’、Ｘ”、Ｘ”’、Ｘ””、Ｘ””’、Ｘ”””、Ｘ”””’およびＸ””””はそれぞれ、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩである。Ｒは、ハロゲン化（例えば、ＣＨ２ＣＦ３）することができる、またはハロゲン化することができない炭素含有基である。このような塩の例としては、非ハロゲン化カルボン酸塩、ハロゲン化酢酸塩（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、トリイオド酢酸塩）、ハロゲン化アルコキシド、および非ハロゲン化アルコキシド等がある。このような非ハロゲン化カルボン酸塩の例としては、非ハロゲン化酢酸塩（例えば、Ｍ（Ｏ２Ｃ−ＣＨ３）３）等がある。アルカリ土類金属は、バリウム、ストロンチウムまたはカルシウムであってもよい。通常、アルカリ土類金属塩は、金属塩溶液内に含まれている溶媒内で溶けることができ、中間体（例えば、金属オキシハライド中間体）を形成するために処理した場合、アルカリ土類酸化物（例えば、ＢａＯ）を形成する前に、アルカリ土類ハロゲン化物（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ってもよい。このような塩は、例えば、Ｍ’（Ｏ２Ｃ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＸＸ’Ｘ”）（Ｏ２Ｃ−（ＣＨ２）ｍ−ＣＸ”’Ｘ””Ｘ””’）またはＭ’（ＯＲ）２という化学式を有することができる。式中、Ｍ’はアルカリ土類金属であり、ｎおよびｍは、それぞれ少なくとも１であるが、溶媒内で塩を不溶性にするある数字よりも小さい数字である（例えば、１から１０）。Ｘ、Ｘ’、Ｘ”、Ｘ”’、Ｘ””およびＸ””’は、それぞれ、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂ、またはＩである。Ｒは、ハロゲン化または非ハロゲン化炭素含有基であってもよい。このような塩の例としては、ハロゲン化酢酸塩（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、トリイオド酢酸塩）等がある。通常、遷移金属は銅である。遷移金属塩は、金属塩溶液が含んでいる溶媒内で溶けるものでなければならない。好適には、前駆体が中間物（例えば、金属オキシハライド）に変換中に、個々の遷移金属分子（例えば、銅の分子）間で最小の交差結合が起こることが好ましい。このような遷移金属塩は、例えば、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という化学式を有することができる。式中、Ｍ”は遷移金属である。ａおよびｂは、それぞれ少なくとも１であるが、溶媒内で塩を不溶性にするある数字よりも小さい数字である（例えば、１から５）。通常、ｎおよびｍは、それぞれ少なくとも１であるが、溶媒内で塩を不溶性にするある数字よりも小さい数字である（例えば、１から１０）。Ｘ、Ｘ’、Ｘ”、Ｘ”’、Ｘ””、Ｘ””’、Ｘ”””、Ｘ”””’、Ｘ””””、Ｘ””””’、Ｘ”””””、およびＸ”””””’は、それぞれ、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩである。Ｒは、ハロゲン化（例えば、ＣＨ２ＣＦ３）することができる、またはハロゲン化することができない炭素含有基である。これらの塩としては、例えば、ハロゲン化していない酢酸塩（例えば、Ｍ”（Ｏ２Ｃ−ＣＨ３）２）、ハロゲンした酢酸塩、ハロゲン化したアルコキシド、およびハロゲン化してないアルコキシド等がある。このような塩の例としては、トリクロロ酢酸銅、トリブロモ酢酸銅、トリイオド酢酸銅、Ｃｕ（ＣＨ３ＣＯＣＨＣＯＣＦ３）２、Ｃｕ（ＯＯＣＣ７Ｈ１５）２、Ｃｕ（ＣＦ３ＣＯＣＨＣＯＦ３）２、Ｃｕ（ＣＨ３ＣＯＣＨＣＯＣＨ３）２、Ｃｕ（ＣＨ３ＣＨ２ＣＯ２ＣＨＣＯＣＨ３）２、ＣｕＯ（Ｃ５Ｈ６Ｎ）２およびＣｕ３Ｏ３Ｂａ２（Ｏ−ＣＨ２ＣＦ３）４等がある。いくつかの実施形態の場合には、遷移金属塩は、遷移金属のプロピオン酸塩（例えば、遷移金属のハロゲン化していないプロピオン酸塩）のような、カルボン酸塩（例えば、ハロゲン化していないカルボン酸塩）である。遷移金属のハロゲン化していないプロピオン酸塩の例としては、Ｃｕ（Ｏ２ＣＣ２Ｈ５）２がある。いくつかの実施形態の場合には、遷移金属塩は、硫酸銅、硝酸銅、沃化銅および／または蓚酸銅のような簡単な塩である。いくつかの実施形態の場合には、ｎおよび／またはｍは、ゼロの値を有することができる。いくつかの実施形態の場合には、ａおよび／またはｂは、ゼロの値を有することができる。
【００７９】
例示としてのしかしこれらに限定されないルイス塩基の例としては、アンモニアおよびアミンのような窒素を含む化合物等がある。アミンの例としては、ＣＨ３ＣＮ、Ｃ５Ｈ５ＮおよびＲ１Ｒ２Ｒ３Ｎ等がある。各Ｒ１Ｒ２Ｒ３は、それぞれＨ、アルキル基（例えば、直鎖アルキル基、分鎖アルキル基、脂肪族アルキル基、非脂肪族アルキル基および／または置換アルキル基）等である。理論により拘束されることは望まないが、金属塩溶液内にルイス塩基が含まれていると、中間物形成中の銅の架橋結合が低減すると考えられている。このような低減は、ルイス塩基が、銅イオンと配位結合（例えば、選択的配位結合）をすることができ、それにより銅の架橋結合の機能が低下するために起こると考えられている。
【００８０】
通常、金属塩溶液は、例えば、スピン・コーティング、ディップ・コーティング、ウエブ・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、または当業者であれば周知の他の技術により表面（例えば、バッファ層の表面）に塗布され、その後で加熱される。
【００８１】
次に、付着した溶液は、超電導体材料（例えば、ＹＢＣＯ）を供給するために加熱される。理論により拘束されることは望まないが、いくつかの実施形態の場合には、ＹＢＣＯを形成する場合、溶液はまずフッ化バリウムに変換され、超電導体前駆体はＢａＯ超電導体中間物に変換され、次に、ＢａＯ超電導体中間物がＹＢＣＯに変換されると考えられている。
【００８２】
いくつかの実施形態の場合には、フッ化バリウムの形成は、乾燥した溶液を、約７６０トルの全ガス圧力を有し、約５トルから約５０トルの水、および約０．１トル（０．０１３ｋＰａ）から約７６０トルの酸素を含んでいて、残りは不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン）である公称ガス環境内で、約５℃／分の速度でほぼ室温から約２００℃に加熱するステップを含む。次に、温度は、ほぼ同じ公称ガス環境を維持しながら、少なくとも約１℃／分（例えば、少なくとも約５℃／分、少なくとも約１０℃／分、少なくとも約１５℃／分、少なくとも約２０℃／分）の速度で、約２００℃から約２２０℃に急速に上昇する。
【００８３】
これら実施形態のあるものの場合には、フッ化バリウムは、湿った酸素（例えば、約２０℃から約７５℃の範囲内に露点を有する）内部で乾燥した溶液を約３００℃から約５００℃の範囲の温度に加熱することにより形成される。
【００８４】
他の実施形態の場合には、フッ化バリウムは、約５トルから約５０トルの水蒸気（例えば、約５トルから約３０トルの水蒸気、または約１０から約２５トルの水蒸気）の水蒸気圧内で、乾燥した溶液を初期温度（例えば、室温）から約１９０℃から約２１５℃の温度（例えば、約２１０℃）に加熱することにより形成される。酸素の公称分圧は、例えば、約０．１トル（０．０１３ｋＰａ）から約７６０トルであってもよい。これら実施形態の場合には、約５トルから約５０トルの水蒸気（例えば、約５トルから約３０トルの水蒸気、または約１０トル（１．３ｋＰａ）から約２５トルの水蒸気）の水蒸気圧内で、約２２０℃から約２９０℃の温度へ引き続き加熱される。酸素の公称分圧は、例えば、約０．１トル（０．０１３ｋＰａ）から約７６０トル（９８．８ｋＰａ）であってもよい。その後で、フッ化バリウムを形成するために、約５トル（０．６５ｋＰａ）から約５０トル（６．５ｋＰａ）の水蒸気（例えば、約５トル（０．６５ｋＰａ）から約３０トル（３．９ｋＰａ）の水蒸気、または約１０トル（１．３ｋＰａ）から約２５トル（３．２５ｋＰａ）の水蒸気）の水蒸気圧内で、少なくとも２℃／分（例えば、少なくとも約３℃／分、または少なくとも約５℃／分）の速度で、約４００℃に加熱される。酸素の公称分圧は、例えば、約０．１トル（０．０１３ｋＰａ）から約７６０トル（９８．８ｋＰａ）であってもよい。
【００８５】
他の実施形態の場合には、フッ化バリウムを形成するための乾燥溶液の加熱は、ほぼ室温以上の温度への第１の温度急上昇の後の、比較的長い時間（例えば、約１分以上、約５分以上、約３０分以上、約１時間以上、約２時間以上、約４時間以上）の間、温度がほぼ一定（例えば、約１０℃内で、約５℃内で、約２℃内で、約１℃内で一定）に維持される１つまたは複数のステップを含む。これら実施形態の場合には、金属塩溶液の加熱は、比較的長い時間（例えば、約１分以上、約５分以上、約３０分以上、約１時間以上、約２時間以上、約４時間以上）の間、温度をほぼ一定（例えば、約１０℃内で、約５℃内で、約２℃内で、約１℃内）に維持しながら、２つ以上のガス環境（例えば、比較的高い水蒸気圧を有するガス環境、および比較的低い水蒸気圧を有するガス環境）を使用するステップを含むことができる。一例を挙げて説明すると、高い水蒸気圧環境内においては、水蒸気圧は、約５トル（０．６５ｋＰａ）から約４０トル（５．２ｋＰａ）（例えば、約３２トル（４．２ｋＰａ）のように約２５トル（３．２５ｋＰａ）から約３８トル（４．９ｋＰａ）の間）であってもよい。低い水蒸気圧環境は、約１トル（０．１３ｋＰａ）以下（例えば、約０．１トル（０．０１３ｋＰａ）以下、約１０ミリトル（０．００１３ｋＰａ）以下、約５ミリトル（０．０００６５ｋＰａ））の水蒸気圧を有することができる。
【００８６】
いくつかの実施形態の場合には、フッ化バリウムを形成するための乾燥した溶液の加熱は、（例えば、少なくとも約１００℃、少なくとも約１５０℃、少なくとも約２００℃、最高約３００℃、最高約２５０℃、約２００℃の温度に）予め加熱した炉内にコーティングしたサンプルを入れるステップを含むことができる。炉内のガス環境は、例えば、約７６０トルの全ガス圧力、水蒸気の所定の分圧（例えば、少なくとも約１０トル（１．３ｋＰａ）、少なくとも約１５トル（１．９５ｋＰａ）、最高約２５トル（３．２５ｋＰａ）、最高約２０トル（２．６ｋＰａ）、約１７トル（２．２１ｋＰａ））を有することができる。残りは分子状酸素である。コーティングしたサンプルが、炉の温度に達した後で、所定の温度急上昇速度（例えば、少なくとも約０．５℃／分、少なくとも約０．７５℃／分、最高約２℃／分、最高約１．５℃／分、約１℃／分）で、炉の温度を上昇する（例えば、少なくとも約２２５℃へ、少なくとも約２４０℃へ、最高約２７５℃へ、最高約２６０℃へ、約２５０℃へ）ことができる。このステップは、最初の加熱ステップの際に使用した同じ公称ガス環境で行うことができる。次に、炉の温度を、所定の温度急上昇速度（例えば、少なくとも約５℃／分、少なくとも約８℃／分、最高約２０℃／分、最高約１２℃／分、約１０℃／分）で、さらに上昇する（例えば、少なくとも約３５０℃、少なくとも約３７５℃、最高約４５０℃、最高約４２５℃、約４５０℃へ）ことができる。このステップは、最初の加熱ステップの際に使用した同じ公称ガス環境で行うことができる。
【００８７】
いくつかの実施形態の場合には、超電導体材料の製造は、（例えば、テープの上、Ｇｄ２Ｏ３、ＹＳＺおよびＣｅＯ２のようなシーケンシャルに配置されているエピタキシャル・バッファおよび／またはキャップ層を有するテクスチャのあるニッケルテープからできているテープの上に）金属塩溶液をスロット・コーティングするステップを含むことができる。ＹＳＺは、イットリアで安定化したジルコニウムである。コーティングした金属塩溶液は、Ｈ２Ｏ（例えば、約５トル（０．６５ｋＰａ）のＨ２Ｏから約１５トル（１．９５ｋＰａ）のＨ２Ｏ、約９トル（１．１７ｋＰａ）のＨ２Ｏから約１３トル（１．６９ｋＰａ）のＨ２Ｏ）を含む雰囲気内で堆積することができる。雰囲気の残りは不活性ガス（例えば、窒素）であってもよい。膜堆積中の全圧力は、例えば、約７６０トル（９８．８ｋＰａ）であってもよい。膜は、例えば、温度の勾配を有するチューブ炉（例えば、直径約２．５インチのチューブ炉）を通してコーティングした膜を送ることにより分解することができる。炉内の各温度および勾配のガス雰囲気、および各勾配を通してのサンプルの移送速度は、上記方法により膜の処理がほぼ同じになるように選択することができる。
【００８８】
金属塩溶液を上記のように処理すると、フッ化バリウムを作ることができる。好適には、前駆体は、欠陥密度が比較的低いものであることが好ましい。
特定の実施形態の場合には、必要な反応条件になるまで、酸化物層の形成を禁止することにより、望ましくないａ軸方向に配向している酸化物層粒の形成を最小限度に低減するために、溶液のいくつかの処理方法を使用することができる。
【００８９】
フッ化バリウム形成の溶液化学について説明してきたが、他の方法も使用することができる。例えば、固体材料、または準固体材料、前駆体材料はディスパージョンの形で堆積される。これらの前駆体の組成は、例えば、最終ＹＢＣＯ超電導体層内のＢａＣＯ３形成を実質的に除去することができ、一方膜の核形成および成長を制御することもできる。このような前駆体組成物の定式化のための２つの一般的なアプローチを示す。
【００９０】
一方のアプローチの場合には、前駆体組成物のカチオン性成分は、固体の形をしている成分内に、元素として、または好適には他の元素との混合物として供給される。前駆体組成物は、適当な基板、中間物でコーティングされた基板、またはバッファでコーティングした基板の表面上にコーティングできるように、また付着できるように、分散している極度に微細な粒子の形で供給される。これらの極度に微細な粒子は、エアゾール・スプレーにより、蒸着により、または所望の化学組成およびサイズを供給するために制御することができる、類似の技術により生成することができる。極度に微細な粒子は、約５００ｎｍより小さく、好適には約２５０ｎｍより小さく、より好適には約１００ｎｍよりも小さく、さらにより好適には約５０ｎｍより小さいことが好ましい。一般に、粒子は、所望の最終膜の厚さの約５０％未満、好適には、約３０％未満、最も好適には、所望の最終膜の厚さの約１０％未満であることが好ましい。例えば、前駆体組成物は、キャリア内に存在する実質的に化学量論的混合物内の超電導層の成分のうちの１つまたは複数の極度に微細な粒子を含むことができる。このキャリアは、このような粒子のディスパージョンを形成するために、溶媒、可塑剤、バインダ、分散剤、または当業者にとって周知の類似のシステムを含むことができる。極度に微細な各粒子は、このような成分の実質的に組成的に均一で、均質な混合物を含むことができる。例えば、各粒子は、実質的に化学量論的混合物内に、ＢａＦ２、および希土類酸化物、および銅酸化物または希土類／バリウム／銅オキシフルオライドを含むことができる。できればこのような粒子を分析した場合、希土類：バリウム：銅の比率が化学量論的にほぼ１：２：３であり、フッ素：バリウムの比率が化学量論的にほぼ２：１であることが望ましい。これらの粒子は、結晶状であっても、非晶質のものであってもよい。
【００９１】
第２のアプローチの場合には、前駆体成分は、元素ソースから、または所望の成分からなる実質的に化学量論的化合物から作ることができる。例えば、所望のＲＥＢＣＯ成分（例えば、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）の実質的に化学量論的化合物を含む固体、またはそれぞれが、所望の最終超電導層（例えば、Ｙ２Ｏ３、ＢａＦ２、ＣｕＯ）の特定の成分を含む多数の固体の蒸着を、前駆体組成物を製造するための極度に微細な粒子を作るために使用することができる。別の方法としては、所望のＲＥＢＣＯ成分の実質的に化学量論的混合物を含んでいる有機金属溶液のスプレー乾燥またはエアゾール化を、前駆体組成物の際に使用する極度に微細な粒子を作るために使用することができる。別の方法としては、１つまたは複数のカチオン性成分を、前駆体組成物内に有機金属塩または有機金属化合物として供給することができるし、溶液内に存在させることもできる。有機金属溶液は、他の固体素子または化合物に対して溶媒またはキャリアとしての働きをすることができる。この実施形態によれば、分散剤および／またはバインダを前駆体組成物から実質的に除去することができる。例えば、前駆体組成物は、例えば、メタノールのような有機溶媒内に溶解しているトリフルオロ酢酸バリウムのような溶解性を持たせたバリウムを含む塩と一緒に、化学量論的に約１：３の比率で希土類酸化物および銅酸化物の極度に微細な粒子を含むことができる。
【００９２】
超電導層がＲＥＢＣＯタイプのものである場合には、前駆体組成物は、その酸化物の形で希土類元素、バリウム、および銅；フッ化物、塩化物、臭化物および沃化物のようなハロゲン化物；例えば、トリフルオロ酢酸塩、蟻酸塩、蓚酸塩、乳酸塩、オキシフッ化物、プロピル酸塩、クエン酸塩、アセチルアセトン酸塩、塩素酸塩、および硝酸塩のようなトリハロ酢酸塩を含む酢酸塩のようなカルボン酸塩およびアルコラートを含むことができる。前駆体組成物は、その種々の形で元素（希土類元素、バリウム、および銅）の任意の組合せを含むことができる。前駆体組成物は、すべての成分が溶解していて、ＢａＣＯ３をほとんど形成しない前駆体のために必要な場合よりかなり短い個々の分解ステップを使用しないで、または分解ステップを使用して、ハロゲン化バリウムに希土類オキシフッ化物および銅（オキシフッ化物）を加えたものを含む中間物に変換することができる。また前駆体組成物は、後で、約８９Ｋ程度のＴｃ、および１ミクロンまたはそれ以上の膜の厚さで約５００，０００Ａ／ｃｍ２より大きなＪｃを含むエピタキシャルＲＥＢＣＯ膜を製造するために、高温反応プロセスで処理することができる。例えば、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超電導層の場合には、前駆体組成物は、ハロゲン化バリウム（例えば、フッ化バリウム）、酸化イットリウム（例えば、Ｙ２Ｏ３）、および酸化銅；または酸化イットリウム、トリフルオロ酢酸／メタノール溶液内のトリフルオロ酢酸バリウム、およびトリフルオロ酢酸／メタノール内の酸化銅およびトリフルオロ酢酸銅の混合物を含むことができる。別の方法としては、前駆体組成物は、トリフルオロ酢酸バリウム、Ｙ２Ｏ３およびＣｕＯを含むことができる。別の方法としては、前駆体組成物は、メタノール内のトリフルオロ酢酸バリウムおよびトリフルオロ酢酸イットリウム、およびＣｕＯを含むことができる。別の方法としては、前駆体組成物は、ＢａＦ２および酢酸イットリウムおよびＣｕＯを含むことができる。いくつかの好ましい実施形態の場合には、バリウムを含む粒子は、ＢａＦ２粒子またはフルオロ酢酸バリウムとして存在する。いくつかの実施形態の場合には、前駆体は、固体の形で存在するカチオン成分を含む化合物のうちの１つの少なくとも一部を供給するカチオン成分のうちのいくつかまたはすべてを含む、実質的に溶解している有機金属塩であってもよい。いくつかの実施形態の場合には、ディスパージョン内の前駆体は、バインダおよび／または分散剤および／または溶媒を含む。
【００９３】
前駆体組成物は、ほぼ均一な厚さのコーティングを行うように設計されている多数の方法により、基板またはバッファ処理された基板に塗布することができる。例えば、前駆体組成物は、スピン・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、ディップ・コーティング、テープ・キャスティングまたはスプレーにより塗布することができる。約１から１０ミクロン、好適には約１から５ミクロン、より好適には約２から４ミクロンの厚さの超電導膜を形成するために、できれば均一にコーティングすることが好ましい。
【００９４】
詳細については、２００１年２月１日付けの、「コーティングした導体の厚膜前駆体」（Ｃｏａｔｅｄ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｔｈｉｃｋ  Ｆｉｌｍ  Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）という名称の国際公開公報ＷＯ  ０１／０８２３６を参照されたい。
【００９５】
好ましい実施形態の場合には、超電導体層は、（例えば、平面内の２軸方向にテクスチャを有しているか、または平面からずれたｃ軸および平面内の２軸方向にテクスチャを有するというように）よく整理されている。いくつかの実施形態の場合には、超電導体材料のバルクは２軸方向にテクスチャを有する。超電導体層は、少なくとも約１ミクロンの厚さ（例えば、少なくとも約２ミクロンの厚さ、少なくとも約３ミクロンの厚さ、少なくとも約４ミクロンの厚さ、少なくとも約５ミクロンの厚さ）のものであってもよい。
【００９６】
図７は、表面５１１０、バッファ層５２００、および超電導体層５３００を含む基板５１００を有する超電導体物品５０００の断面図である。
好適には、表面５１１０は、比較的はっきりと形成された結晶学的配向を有する。たとえば、表面５１１０は、２軸方向にテクスチャを有する表面（例えば、（１１３）［２１１］表面）、またはキューブ・テクスチャを有する表面（例えば、（１００）［０１１］表面または（１００）［００１］表面）であってもよい。好適には、表面１１０のＸ線回折極点図内のピークは、約２０度より小さな（例えば、約１５度以下の、約１０度以下の、または約５度から約１０度の）ＦＷＨＭを有することが好ましい。
【００９７】
表面５１１０は、例えば、圧延および焼鈍しにより作ることができる。表面５１１０も、イオン・ビーム援用デポジション、傾斜基板デポジション、および例えばランダムな方向を向いている多結晶表面上に２軸方向にテクスチャを有する表面を形成するための、当業者であれば周知の他の真空技術のような真空プロセスにより作ることができる。いくつかの実施形態の場合には（例えば、イオン・ビーム援用デポジションを使用する場合）、基板５１００の表面５１１０はテクスチャを有する必要はない（例えば、表面５１１０は、ランダムな方向を向いている多結晶であってもよいし、表面５１１０は非晶質であってもよい）。
【００９８】
基板５１００は、バッファ層スタックおよび／または超電導体材料の層をサポートすることができる任意の材料から形成することができる。基板５１００として使用することができる基板材料の例としては、例えば、ニッケル、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、鉄、クロム、バナジウム、パラジウム、モリブデンおよび／またはこれらの合金のような金属および／または合金等がある。いくつかの実施形態の場合には、基板５１００は、超合金から形成することができる。いくつかの実施形態の場合には、基板５１００は、比較的大きな表面積（例えば、テープまたはウエハ）を有する対象物の形であってもよい。これらの実施形態の場合には、好適には、基板５１００は比較的柔軟な材料から形成することが好ましい。
【００９９】
これらの実施形態のいくつかの場合には、基板は、下記の金属、すなわち銅、ニッケル、クロム、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、金および亜鉛のうちの２つを含む二元合金である。例えば、二元合金は、ニッケルおよびクロム（例えば、ニッケルおよび最高２０原子％のクロム、ニッケルおよび約５から約１８原子％のクロム、またはニッケルおよび約１０から約１５原子％のクロム）から形成することができる。他の例を挙げて説明すると、二元合金は、ニッケルおよび銅（例えば、銅および約５から約４５原子％のニッケル、銅および約１０から約４０原子％のニッケル、または銅および約２５から約３５原子％のニッケル）から形成することができる。もう１つの例を挙げて説明すると、二元合金は、ニッケルおよびタングステン（例えば、約１原子％のタングステンから約２０原子％のタングステン、約２原子％のタングステンから約１０原子％のタングステン、約３原子％のタングステンから約７原子％のタングステン、約５原子％のタングステン）を含むことができる。二元合金は、さらに、比較的少量の不純物（例えば、約０．１原子％以下の不純物、約０．０１原子％以下の不純物、または約０．００５原子％以下の不純物）を含むことができる。
【０１００】
これらの実施形態のうちのいくつかの場合、基板は、３つ以上の金属（例えば、三元合金または四元合金）を含む。これらの実施形態のうちのいくつかの場合、合金は、（例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙ、Ｓｉ、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｂｅ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙｂ、および／またはＬａのような、この場合はＡｌが好適な酸化物形成物である）１つまたは複数の酸化物形成物を含むことができ、また下記の金属、すなわち、銅、ニッケル、クロム、バナジウム、アルミニウム、銀、鉄、パラジウム、モリブデン、金および亜鉛のうちの２つを含むことができる。これらの実施形態のうちのいくつかの場合、合金は、下記の金属、すなわち、銅、ニッケル、クロム、バナジウム、アルミニウム、銀、鉄、パラジウム、モリブデン、金および亜鉛のうちの２つを含むことができ、上記酸化物形成物のうちの任意のものを実質的に使用しないことができる。
【０１０１】
合金が酸化物形成物を含んでいる実施形態の場合には、合金は、少なくとも約０．５原子％の酸化物形成物（例えば、少なくとも約１原子％の酸化物形成物、少なくとも約２原子％の酸化物形成物）を含むことができ、および最高約２５原子％の酸化物形成物（例えば、最高約１０原子％の酸化物形成物、または最高約４原子％の酸化物形成物）を含むことができる。例えば、合金は、酸化物形成物（例えば、少なくとも約０．５アルミニウム）、約２５原子％から約５５原子％のニッケル（例えば、約３５原子％から約５５原子％のニッケル、または約４０原子％から約５５原子％のニッケル）を含むことができる。この場合、残りは銅である。もう１つの例を挙げて説明すると、合金は、酸化物形成物（例えば、少なくとも約０．５原子アルミニウム）、約５原子％から約２０原子％のクロム（例えば、約１０原子％から約１８原子％のクロム、または約１０原子％から約１５原子％のクロム）を含むことができる。この場合、残りはニッケルである。合金は、比較的少量の追加金属（例えば、約０．１原子％以下の追加金属、約０．０１原子％以下の追加金属、または約０．００５原子％以下の追加金属）を含むことができる。
【０１０２】
合金からできている基板は、例えば、粉末の形態の成分を組合せ、溶融および冷却し、または例えば固体内で粉末成分を一緒に拡散することにより作ることができる。次に、テクスチャ表面（例えば、２軸方向にテクスチャを有するまたはキューブ・テクスチャを有する）を形成するために、変形織り込み（例えば、焼鈍および圧延、スエージング、押し出しおよび／または絞り加工）により合金を形成することができる。別の方法としては、合金成分をゼリーロール構造内にスタックし、その後で変形テクスチャー加工を行うことができる。いくつかの実施形態の場合には、熱膨張係数が比較的低い材料（例えば、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｐｄ、Ｓｂ、ＮｂＴｉ、ＮｉＡｌまたはＮｉ３Ａｌのような合金またはこれらの混合物）を、ロッドに形成し、変形テクスチャー加工の前に合金内に埋設することができる。
【０１０３】
いくつかの実施形態の場合には、表面５１１０のところの安定な酸化物の形成を、基板の表面上に配置した中間層により、２軸方向にテクスチャを有する合金の表面上に、第１のエピタキシャル（例えば、バッファ）層が形成されるまで緩和することができる。本発明で使用するのに適している中間層は、ＰＯ２により確立された条件、およびエピタキシャル・バッファ層の膜の初期成長のために必要な温度に曝された場合、表面酸化物を形成しないこれらのエピタキシャル金属層または合金層を含む。さらに、バッファ層は、基板の元素が、中間層の表面に移動し、エピタキシャル層の初期成長の間に酸化物を形成するのを防止するためのバリアとしての働きをする。このような中間層がないと、基板内の１つまたは複数の元素が、例えば、この酸化物層内にテクスチャが無いために、エピタキシャル層の堆積を有意に阻害する場合がある、基板の表面に熱力学的に安定な酸化物を形成する場合がある。
【０１０４】
これらの実施形態のうちのあるものの場合、中間層の性質は一過性である。本明細書で使用する場合、「一過性」という用語は、エピタキシャル膜の初期の核形成および成長の後の２軸方向テクスチャ基板に、全体的にまたは部分的に内蔵されているかまたは含まれている中間層を意味する。これらの環境下ですら、中間層および２軸方向テクスチャ基板は、堆積した膜のエピタキシャル的性質が確立されるまではっきりと残っている。例えば、中間層がニッケルのように磁性を有しているというように、ある望ましくない特性を有している場合には、一過性の中間層を使用することが好ましい。
【０１０５】
例示としての中間金属層としては、ニッケル、金、銀、パラジウムおよびこれらの合金等がある。追加の金属または合金は、ニッケルおよび／または銅の合金を含むことができる。中間層上に堆積しているエピタキシャル膜または層は、金属酸化物、カルコゲニド、ハロゲン化物、および窒化物を含むことができる。いくつかの実施形態の場合には、中間金属層は、エピタキシャル膜堆積条件下で酸化しない。
【０１０６】
初期バッファ層構造の核形成および成長の前に、堆積した中間層が基板内に完全に内蔵されていないか、基板内に完全に拡散していないと、エピタキシャル層が確立することに留意されたい。このことは、基板合金内の拡散定数、実際のエピタキシャル層の成長条件の下での酸化に対する熱力学的安定性、およびエピタキシャル・バッファ層との格子マッチングのような正しい属性のための金属（または合金）の選択の後で、堆積した金属層の厚さは、エピタキシャル層の堆積条件、特に温度に適合しなければならないことを意味する。
【０１０７】
中間金属層の堆積は、蒸着またはスパッタリングのような真空プロセスにより、または（電極を使用する、または使用しない）電気メッキのような電気化学的手段により行うことができる。これらの堆積した中間金属層は、（堆積中の基板の温度により）堆積後エピタキシャルなものであってもよいし、なくてよいが、その後で堆積後の熱処理中にエピタキシャル方向を向くことができる。
【０１０８】
いくつかの実施形態の場合には、中間層の表面上に硫黄を形成することができる。硫黄は、例えば、ある時間の間（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）、硫黄供給源（例えば、Ｈ２Ｓ、タンタル箔または銀箔）、および水素（例えば、水素または５％水素／アルゴン・ガスの混合物のような水素と不活性ガスの混合物）を含むガス環境に中間層を露出することにより、中間層の表面上に形成することができる。このことは、高温で（例えば、約４５０℃から約１１００℃、約６００℃から約９００℃、８５０℃の温度で）行うことができる。水素（または水素／不活性ガスの混合物）の圧力は、比較的低い（例えば、約１トル（０．１３ｋＰａ）以下、約１×１０−３トル以下、約１×１０−６トル以下の）圧力であってもよいし、または比較的高い（例えば、約１トル（０．１３ｋＰａ）以上、約１００トル（１３ｋＰａ）以上、約７６０トル以上の）圧力であってもよい。
【０１０９】
理論により拘束されることは望まないが、これらの条件下でテクスチャ基板の表面を硫黄供給源に露出すると、テクスチャ基板の表面上に硫黄の上部構造（例えば、ａｃ（２×２）上部構造）が形成されるものと考えられる。さらに、上部構造は、中間層の表面の安定化（例えば、化学的および／または物理的な安定化）の際に効果がある場合があるものと考えられる。
【０１１０】
硫黄の上部構造を形成するための１つのアプローチについて説明したが、上部構造を形成するための他の方法も使用することができる。例えば、中間層の表面上に適当な有機溶液を塗布し、適当なガス環境内で適当な温度に加熱することにより、硫黄の上部構造（例えば、Ｓｃ（２×２））を形成することができる。
【０１１１】
さらに、中間層の表面上での硫黄の上部構造の形成について説明してきたが、表面の安定化（例えば、化学的および／または物理的な安定化）の際に、他の上部構造も効果があるものと考えられる。例えば、表面上に配置した酸素上部構造、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、またはセレン上部構造は、表面の安定性を強化するのに有効な場合がある。
【０１１２】
いくつかの実施形態の場合には、イオン・ビーム援用デポジション（ＩＢＡＤ）により、バッファ層を形成することができる。この技術の場合、バッファ層材料は、例えば、電子ビーム蒸着、スパッタリング蒸着、またはパルス・レーザ蒸着により蒸着される。一方、イオン・ビーム（例えば、アルゴン・イオン・ビーム）は、蒸着したバッファ層材料が堆積される基板の平滑な非晶質表面に向けられる。
【０１１３】
例えば、バッファ層材料が、平面内および平面外の両方で、実質的な整合（例えば、約１３度以下）を含む表面を有するように、基板の平滑な非晶質表面（例えば、約１００オングストローム（１０ｎｍ）以下の二乗平均平方根粗さを有する表面）上に、岩塩状の構造（例えば、ＭｇＯまたは窒化物を含む酸化物のような岩塩構造を有する材料）を有するバッファ層材料を蒸着させることにより、イオン・ビーム援用デポジションにより、バッファ層を形成することができる。
【０１１４】
バッファ層材料の堆積中に使用する条件は、例えば、約０℃から約７５０℃（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℃）の基板温度、約１．０オングストローム（０．１ｎｍ）／秒から約４．４オングストローム（０．４４ｎｍ）／秒の堆積速度、約２００ｅＶから約１２００ｅＶのイオン・エネルギー、および／または約１１０マイクロアンペア／平方センチメートルから約１２０マイクロアンペア／平方センチメートルのイオン・フラックスを含むことができる。
【０１１５】
いくつかの実施形態の場合で、ＩＢＡＤを使用する場合には、基板は、異なる材料（例えば、Ｓｉ３Ｎ４）からできている平滑な非晶質表面を有する、多結晶、非アモルファス・ベース構造（例えば、ニッケル合金のような金属合金）を有する材料からできている。
【０１１６】
いくつかの実施形態の場合には、元のＩＢＡＤ表面上にエピタキシャル成長により、複数のバッファ層を堆積することができる。各バッファ層は、平面内および平面外の両方で、ほぼ整合（例えば、約１３度以下）させることができる。
【０１１７】
バッファ材料は、例えば、Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒ．Ｓｏｃ．８１巻、３０１９ページ掲載のＳ．Ｓ．Ｓｈｏｕｐ他；Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．４９５巻、２６３ページ（１９８８）掲載のＤ．Ｂｅａｃｈ他；Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．１２巻、３１９ページ（１９９９）掲載のＭ．Ｐａｒａｎｔｈａｍａｎ他；Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３８巻、Ｌ１７８ページ（１９９９）掲載のＤ．Ｊ．Ｌｅｅ他；およびＩ．Ｅ．Ｅ．Ｅ．Ｔｒａｎｓ．ｏｎ  Ａｐｐｌ．Ｓｕｐｅｒｃｏｎ．９巻、１５２７ページ掲載のＭ．Ｗ．Ｒｕｐｉｃｈ他が開示しているような有機金属堆積を含む溶液相技術を使用して作ることができる。いくつかの実施形態の場合には、テクスチャ基板上に酸化物の層のうちの１つのまたは任意の組合せを堆積するために、溶液コーティング・プロセスを使用することができる。しかし、これらのプロセスは、特に、テクスチャ金属基板上の初期（シード）層の堆積のために使用することができる。シード層の役割は、１）基板（例えば、酸化物目標からイットリアで安定化したジルコニウムのマグネトロン・スパッタ蒸着）に対する酸化雰囲気内で行う場合、次の酸化層の堆積中の酸化からの基板の保護を行うことであり、２）以後の酸化物層の成長のためのエピタキシャル・テンプレートを供給することである。これらの要件を満たすために、シード層は、金属基板の全表面上でエピタキシャル的に成長しなければならないし、以後のエピタキシャル酸化物層の堆積と干渉を起こす恐れがある汚染物質を何も含んでいてはならない。
【０１１８】
酸化物バッファ層の形成は、下に位置する基板層の湿潤を促進するように行うことができる。さらに、特定の実施形態の場合には、金属酸化物層の形成は、金属アルコキシル前駆体（例えば、「ゾルゲル」前駆体）を使用して行うことができる。この場合、炭素汚染のレベルは、金属アルコキシル前駆体を使用する他の周知のプロセスと比較すると大幅に低減する。
【０１１９】
酸化物層の下に位置する基板が、酸化物層を形成するために使用した金属塩溶液で十分にカバーされていない場合で、基板に対して酸化雰囲気内で行った場合には、酸化物層は、以後の酸化物層の堆積中酸化から基板を必要な程度に保護しないし、以後の層のエピタキシャル成長に対して完全なテンプレートとはならない。ゾルゲル膜を加熱し、それにより前駆体が基板の木目境界エリア内に流れることができるようにすることにより、完全にカバーすることができる。加熱は、例えば、約８０℃から約３２０℃、例えば、約１００℃から約３００℃、または約１００℃から約２００℃のような比較的低い温度で行うことができる。このような温度は、例えば、約２分から約４５分、または約１５分から約４５分のような約１分から約６０分間維持することができる。加熱ステップは、また、もっと高い温度でもっと短い時間内で行うこともできる。例えば、膜は、３００℃の温度で２分以内に処理することができる。
【０１２０】
加熱ステップは、ゾルゲル膜から余分な溶媒を乾燥した後で行うこともできるし、または同時に行うことができる。しかし、この加熱は膜の分解前に行わなければならない。
還元環境（例えば、４％Ｈ２−Ａｒ）内での従来の酸化物膜形成を伴う炭素汚染は、膜の有機成分の除去が完全でないために起こると考えられている。酸化物層内または近くの炭素を含む汚染物質、ＣｘＨｙおよびＣａＨｂＯｃの存在が有害である場合がある。何故なら、これら汚染物質は、以後の酸化物層のエピタキシャル堆積を変える恐れがあるからである。さらに、酸化雰囲気を使用することができる、以後の酸化物層のための処理ステップ中に、膜が含んでいる捕集した炭素を含む汚染物質が酸化する恐れもある。炭素を含む汚染物質が酸化すると、ＣＯ２が形成されたり、膜が膨れたり、膜が剥離したり、または合成構造内に他の欠陥を生じる恐れがある。それ故、金属アルコキシド分解による炭素を含む汚染物質を、酸化物層が形成された後でだけ酸化することができるようにするのは望ましくない。好適には、分解が起こった場合に、炭素を含む汚染物質が酸化される（それ故、ＣＯ２として膜構造から除去される）ことが好ましい。また、膜の表面内または近くに炭素を含む汚染物質が存在すると、以後の酸化物層のエピタキシャル成長を阻害する恐れがある。
【０１２１】
特定の実施形態の場合には、金属基板またはバッファ層をコーティングした後で、金属塩溶液を空気乾燥させ、次に、初期分解ステップ中に加熱することができる。別の方法としては、金属塩溶液を、金属基板に対して還元する雰囲気内で、初期分解ステップ中に直接加熱することができる。所望のエピタキシャルの方向に金属基板上で酸化物層が最初に核形成されると、例えば、水蒸気または酸素を加えることにより、処理ガスの酸素レベルが増大する。核形成ステップが起こるには、通常の条件の下で約５分から約３０分かかる。
【０１２２】
いくつかの実施形態の場合には、低真空蒸着プロセス（例えば、少なくとも約１×１０−３トルの圧力下で行うプロセス）により、エピタキシャル・バッファ層を形成することができる。このプロセスは、比較的速い速度および／またはバッファ層材料の焦点を合わせたガス・ビームにより、エピタキシャル層を形成するステップを含むことができる。
【０１２３】
ガス・ビーム内のバッファ層材料は、約１メートル／秒より速い（例えば、約１０メートル／秒以上、または約１００メートル／秒以上の）速度を有することができる。ビーム内の少なくとも約５０％のバッファ層材料が、目標表面上に入射することができる（例えば、ビーム内のバッファ層材料の少なくとも約７５％が、目標表面上に入射することができ、またはビーム内のバッファ層材料の少なくとも約９０％が、目標表面上に入射することができる）。
【０１２４】
この方法は、低真空環境内に目標表面（例えば、基板表面またはバッファ層表面）を置くステップ、および目標表面を、そうでない同じ条件の下で、高真空環境（例えば、約１×１０−４トル以下のような約１×１０−３トル以下）内で、目標表面上に所望の材料のエピタキシャル層を形成するためのしきい値温度より高い温度に、目標表面を加熱するステップを含むことができる。バッファ層材料およびそうしたい場合には不活性キャリア・ガスを含んでいるガス・ビームは、少なくとも約１メートル／秒の速度で目標表面に向けられる。調整ガスが低真空環境内で供給される。ガス・ビームは調整ガスを含むことができるし、または調整ガスを他の方法で低真空環境内に導入する（例えば、環境内への漏洩）ことができる。調整ガスは、物質を除去するために目標表面のところに位置する物質（例えば、汚染物質）と反応することができ、それによりエピタキシャル・バッファ層の核形成を促進することができる。
【０１２５】
エピタキシャル・バッファ層は、高真空（例えば、最高約１×１０−４トル）での物理蒸着により、エピタキシャル層を成長させるのに使用する温度以下の表面温度で、低真空（例えば、少なくとも約１×１０−３トル、少なくとも約０．１トル（０．０１３ｋＰａ）、または少なくとも約１トル（０．１３ｋＰａ））により目標表面上で成長させることができる。目標表面の温度は、例えば、約２５℃から約８００℃（例えば、約５００℃から約８００℃、または約５００℃から約６５０℃）であってもよい。
【０１２６】
エピタキシャル層は、例えば、少なくとも約５０オングストローム（５ｎｍ）／秒のような比較的高速で成長することができる。
他の実施形態の場合には、エピタキシャル・バッファ層は、高い処理能力で、金属または金属酸化物目標からスパッタリングにより堆積することができる。基板の加熱は、エピタキシャル形状を得るために、抵抗加熱、またはバイアスおよび電位により行うことができる。金属または金属酸化物目標から酸化物エピタキシャル膜を形成するためには、堆積ドウエルを使用することができる。
【０１２７】
通常、基板上に位置する酸化物層は、基板表面をイオン・ビーム・エッチングとも呼ばれる還元環境内の高エネルギー・イオンに露出することにより除去することができる。イオン・ビーム・エッチングは、基板から残りの酸化物または不純物を除去することにより、また本質的には酸化物を含まない、好適には２軸方向テクスチャ基板表面を形成することにより、膜を堆積する前に、基板を清掃するために使用することができる。これにより、基板と以後の堆積材料との間の接触を改善することができる。高エネルギー・イオンは、例えば、Ａｒ＋のようなイオンを基板表面の方向に加速する種々のイオン・ガンにより生成することができる。好適には、１５０ｅＶ以上のビーム電圧を有するグリッド付きイオン供給源を使用することが好ましい。別の方法としては、基板表面の近くの領域内にプラズマを確立することができる。この領域内においては、イオンは化学的に基板表面と相互作用を行い、ほぼ酸化物を含まない金属表面を生成するために金属酸化物を含む材料を表面から除去する。
【０１２８】
基板から酸化物層を除去するもう１つの方法は、基板に電気的バイアスをかける方法である。基板テープまたはワイヤがアノード電位に対して負である場合には、堆積の前に（目標がシャッタされている場合）または全膜堆積中、ガスからのイオンの一定のボンバードを行う。このイオン・ボンバードは、ワイヤまたはテープの表面から、そうでない場合には膜内に入り込む恐れがある吸収ガスを除去することができ、また、基板を高い堆積温度に加熱することができる。エピタキシャル膜の密度または平滑性を改善することにより、このようなイオン・ボンバードをさらに有利にすることができる。
【０１２９】
適当にテクスチャを有する、ほとんど酸化物を含んでいない基板表面が形成されると、バッファ層の堆積をスタートすることができる。それぞれが１つの金属層または酸化物層を含んでいる、１つまたは複数のバッファ層を使用することができる。いくつかの実施形態の場合には、基板はこれら実施形態の堆積方法のステップを実行することができる装置を通過することができる。例えば、基板がワイヤまたはテープの形をしている場合には、基板は、供給リールから巻き取りリールに直線的に移動することができ、基板がリール間を移動している間に基板上でステップを実行することができる。
【０１３０】
いくつかの実施形態の場合には、基板材料は、基板材料の融点の約９０％以下であるが、所定の堆積速度で真空環境で、基板材料上の所望の材料のエピタキシャル層を形成するためのしきい値温度よりは高い高温に加熱される。適当なバッファ層結晶構造を形成するためには、またバッファ層を平滑にするためには、通常、高い基板温度のほうが好ましい。金属上での酸化物層の成長の通常の下限温度は、約２００℃から８００℃、好適には５００℃から８００℃、より好適には６５０℃から８００℃である。基板の短い長さ（２ｃｍから１０ｃｍ）の場合には、放射加熱、対流加熱、伝導加熱のような種々の周知の方法が適しているが、もっと長い長さ（１ｍから１００ｍ）の場合には、これらの方法はあまり適していない場合がある。また製造プロセス中に所望の高い処理能力速度を達成するために、基板ワイヤまたはテープは、プロセス中堆積ステーション間を移動または通過しなければならない。特定の実施形態の場合には、基板は抵抗加熱により加熱される。すなわち、金属基板を通して電流を流すことにより加熱される。この加熱方法は、長い製造プロセスに容易にスケーリングすることができる。このアプローチは、これらの領域間を瞬間的に迅速に移動することができ、よく機能する。温度制御は、加熱中の基板に供給される電力を制御するための、光学的高温計および閉ループ・フィードバック・システムにより行うことができる。電流は、基板の少なくとも２つの異なるセグメントで基板に接触する電極により基板に供給することができる。例えば、テープまたはワイヤの形をしている基板がリール間を通過すると、リール自身が電極としての働きをする。別の方法としては、リール間で基板を移送するのにガイドを使用する場合には、ガイドが電極としての働きをすることができる。また、電極を任意のガイドまたはリールから完全に独立させることもできる。いくつかの実施形態の場合には、電流は電流ホイール間でテープに供給される。
【０１３１】
堆積を適当な温度のテープ上で行うために、テープ上に堆積される金属または酸化物材料は、電流ホイール間の領域内に堆積することが望ましい。電流ホイールは効率的なヒートシンクとなりうるし、それ故、テープをホイールに最も近い領域内で冷却することができるので、材料をホイールに最も近い領域内に堆積しないことが望ましい。スパッタリングの場合には、テープ上に堆積した帯電した材料は、スパッタ・フラックス経路に最も近い他の帯電した表面、または材料により影響を受けないことが望ましい。そのため、好適には、スパッタ・チャンバは、それらが、適当な堆積温度で、テープの領域内の金属または金属酸化物の所望の直線的フラックス経路および堆積を変えないように、堆積ゾーンから遠い位置において、チャンバ壁部および他の堆積素子を含む、スパッタ・フラックスに影響を与え、偏向させる恐れがある構成部材および表面を置くように構成することが好ましい。
【０１３２】
いくつかの実施形態の場合には、バッファ層（および／または超電導体材料の層）は、（例えば、熱調節および／または化学的調節のように）調整することができるので、以後の層は調整した表面上に形成される。材料層の調整した表面は、２軸方向にテクスチャ（例えば、（１１３）［２１１］または（１００）［０１１］）を持たせることもできるし、またはキューブ・テクスチャ（例えば、（１００）［００１］）を持たせることもできるし、約２０度より小さい（例えば、約１５度以下、約１０度以下、または約５度から約１０度）最大値の半分のところに全幅を有するＸ線回折極点図内にピークを有することができ、高解像度の走査電子顕微鏡検査または原子間力顕微鏡検査で決まるように、調整の前より平滑にすることもでき、不純物の比較的高い密度を有することができ、比較的低い密度を有することができ、他の材料の層（例えば、超電導体層またはバッファ層）に強化された接着力を有することもできるし、および／またはＸ線回折で測定するように比較的小さなロッキング曲線幅を有することもできる。
【０１３３】
本明細書で使用する場合、「化学的調節」という用語は、結果として得られる表面が、上記特性のうちの１つまたは複数を有するように、バッファ層または超電導体材料層のような材料層の表面内に変化を起こすような１つまたは複数の化学種（例えば、気相化学種および／または溶液相化学種）を使用するプロセスを意味する。
【０１３４】
本明細書で使用する場合、「熱調節」という用語は、結果として得られる表面が、上記特性のうちの１つまたは複数を有するように、バッファ層または超電導体材料層のような材料層の表面内に変化を起こすような化学的調節を含むまたは含まない高温を使用するプロセスを意味する。熱調節は、化学的調節を使用して、または使用しないで行うことができる。好適には、熱調整は、制御環境（例えば、制御ガス圧力、制御ガス環境および／または制御温度）内で行うことが好ましい。
【０１３５】
熱調節は、下に位置する層の堆積温度または結晶温度より少なくとも約５℃高い温度（例えば、下に位置する層の堆積温度または結晶温度より約１５℃から約５００℃以上、下に位置する層の堆積温度または結晶温度より約７５℃から約３００℃以上、または下に位置する層の堆積温度または結晶温度より約１５０℃から約３００℃以上）にバッファ層の表面を加熱するステップを含むことができる。このような温度の例としては、約５００℃から約１２００℃（例えば、約８００℃から約１０５０℃）がある。熱調節は、大気圧以上、大気圧以下、または大気圧のような種々の圧力条件下で行うことができる。また、熱調節は、化学的調節環境（例えば、酸化ガス環境、還元ガス環境）または不活性ガス環境のような、種々のガス環境を使用して行うことができる。
【０１３６】
本明細書で使用する場合、「堆積温度」という用語は、調整中の層に堆積が行われた温度を意味する。
本明細書で使用する場合、「結晶温度」という用語は、材料の層（例えば、下に位置する層）が結晶になる温度を意味する。
【０１３７】
化学的調節は、真空技術（例えば、反応イオン・エッチング、プラズマ・エッチングおよび／またはＢＦ３および／またはＣＦ４のようなフッ素化合物によるエッチング）を含むことができる。例えば、１９８６年、カルフォルニア州サンセットパーク所在のＬａｔｔｉｃｅ  Ｐｒｅｓｓ社発行の、Ｓ．ＷｏｌｆおよびＲ．Ｎ．Ｔａｎｂｅｒ編集の、「ＶＬＳＩ時代のシリコン処理」（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ＶＬＳＩ  Ｅｒａ）１巻、５３９〜５７４ページが化学的調節を開示している。
【０１３８】
別の方法としては、または追加的に、化学的調節は、１９４９年マグローヒル社出版のジョージ  Ｌ．ケールの「冶金学および冶金エンジニアリング・シリーズ」第３版に開示されているような溶液相技術を含むことができる。この技術は、下に位置する層の表面を、比較的穏和な酸溶液（例えば、約１０％以下の酸、約２％以下の酸または約１％以下の酸を含む酸溶液）と接触させるステップを含むことができる。穏和な酸溶液の例としては、過塩素酸、硝酸、フッ化水素酸、塩化水素酸、酢酸および緩衝剤で処理した酸溶液等がある。ある実施形態の場合には、穏和な酸溶液は、約１％の水性硝酸である。いくつかの実施形態の場合には、臭化物を含むおよび／または臭素を含む組成（例えば、液体臭素溶液）を、バッファ層または超電導体層の表面を調整するために使用することができる。
【０１３９】
バッファ層用に使用することができる材料としては、例えば、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＴｂＯｘ、ＧａＯｘ、ＹＳＺ、ＬａＡｌＯ３、ＳｒＴｉＯ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＬａＮｉＯ３、ＬａＣｕＯ３、ＳｒＴｕＯ３、ＮｄＧａＯ３、ＮｄＡｌＯ３、ＭｇＯ、ＡｌＮ、ＮｂＮ、ＴｉＮ、ＶＮおよびＺｒＮ等がある。
【０１４０】
通常、層５２００の厚さは、必要に応じて変更することができる。いくつかの実施形態の場合には、層２００の厚さは、約０．０１ミクロンから約５ミクロン（例えば、約０．０２ミクロンから約１ミクロン、約０．０２ミクロンから約０．７５ミクロン）である。
【０１４１】
いくつかの実施形態の場合には、複数のバッファ層が使用される。バッファ層材料および／またはバッファ層の厚さの種々の組合せを使用することができる。いくつかの実施形態の場合には、Ｙ２Ｏ３またはＣｅＯ２の層（例えば、約２０ナノメートルの厚さから約５０ナノメートルの厚さ）が、表面１１０上に堆積される（例えば、電子ビーム蒸着により）。ＹＳＺの層（例えば、約０．１ミクロンの厚さから約０．５ミクロンの厚さ）が、スパッタリング（例えば、マグネトロン・スパッタリング）によりＹ２Ｏ３またはＣｅＯ２表面上に堆積される。ＣｅＯ２の層（例えば、約２０ナノメートルの厚さ）が、ＹＳＺ表面上に堆積される（例えば、マグネトロン・スパッタリングにより）。これら層のうちの１つまたは複数の表面は、化学的に調整および／または熱的に調整することができる。
【０１４２】
複数の層の物品用のいくつかのアーキテクチャについて説明してきたが、本発明はこれらに限定されない。他のアーキテクチャを使用することもできる。例えば、図８は、バッファ層５２００と超電導体層５３００との間にキャップ層５４００を含む、物品６０００のある実施形態の断面図である。キャップ層５４００は、層５３００（例えば、ＹＢＣＯのエピタキシャル堆積）の形成（例えば、エピタキシャル堆積）のためのテンプレートを供給する材料（例えば、酸化セラミック）から形成することができる。例示としてのキャップ材料としては、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３およびＳｒＴｉＯ３等がある。
【０１４３】
バッファ層および超電導体材料層の種々の組合せを使用することができる。例えば、複数のバッファ層を、基板と超電導体層との間に配置することができる。もう１つの例を挙げて説明すると、超電導体材料の複数の層を使用することができる。追加の例としては、バッファ層と超電導体層（例えば、交互のバッファ層と超電導体層）の組合せを使用することができる。
【０１４４】
他の配置も使用することができる。
図９は、基板５１００ａおよび５１００ｂ、バッファ層５２００ａおよび５２００ｂ、超電導体層５３００ａおよび５３００ｂ、および結合層５５００を含む、超電導体物品７０００の実施形態の断面図である。
【０１４５】
このような複数の層のアーキテクチャは、電流の共有を改善し、交流に対するヒステリシス損失を低減し、電気的および熱的安定性を改善し、機械的特性を改善することができる。十分なアンペア容量、寸法の安定性、機械的強度を持たせるために、相互にスタックしたおよび／または積層した複数のテープを有する有用な導体を作ることができる。このような実施形態は、また、コーティングしたテープのセグメントをスプライスし、またコーティングしたテープをスタックしたものまたは導体素子を終端処理するための手段を提供する。
【０１４６】
さらに、このアーキテクチャは、交流用の用途用に有意な利点をもたらすことができると期待される。交流損失は導体内の実効臨界電流密度に反比例する。もっと詳細に説明すると、電流を運ぶ断面の面積に反比例する。多重フィラメント導体の場合には、この面積は、「束」の周囲の被覆材料を除く、超電導フィラメントのこの束の面積である。「対面」アーキテクチャの場合には、「束」の臨界電流密度は、高温超電導体膜および結合層構造の厚さだけを含む。結合層５５００は、好適には、少なくとも１つの貴金属の層を含むことが好ましい、１つまたは複数の層から形成することができる。例示としての貴金属としては、例えば、銀、金、パラジウム、およびプラチナ等がある。貴金属のＨＴＳ層と結合層５５００との間の界面抵抗は低い。さらに、結合層５５００は、通常の金属（例えば、銅またはアルミニウム、または通常の金属の合金）の第２の層を含むことができる。いくつかの実施形態の場合には、結合層５５００は、１つまたは複数の貴金属を含む合金からできている。直流の用途の場合、必要なアンペア容量とし、所与の用途用の幾何学的形状にするために、追加の対面ワイヤを束ねたり、スタックしたりする。
【０１４７】
さらに、テープの表面上の高温超電導体膜を、局部的断絶、すなわち、（電流の流れる方向内の）テープの全長沿った方向だけの、膜内の非超電導領域またはストリップを形成するように処理することができる。次に、高温超電導体膜上に堆積されている結合層５５００は、非超電導ゾーンを延性を有する通常の金属領域に結合する働きをする。走行する結合ブリック・パターンに似ている狭いストリップまたはフィラメントの縁部位置調整のずれにより、電流はいくつかの狭い超電導フィラメントに（結合層を横切って隣接するフィラメントに）移動することができ、さらに冗長性を増大し、安定性を改善する。
【０１４８】
すべての実施形態の場合、高温超電導体膜を密封し、電流が膜内に移動し、必要な場合には、膜から基板内に移動するように、導体の縁部に沿って通常の金属層を内蔵させることができる。
【０１４９】
いくつかの実施形態の場合には、コーティングした導体は、交流用途内で発生する損失を最小限度に低減するように作ることができる。導体は、それぞれが少なくとも２つの導電層を横切って延びていて、さらにこれらの層の間を延びる経路セグメントを含む複数の導電経路を含むように作ることができる。
【０１５０】
各超電導層は、一方の縁部から他方の縁部に層の幅を横切って延びる複数の導電経路セグメントを有していて、経路セグメントは、また、超電導層の全長に沿う方向に構成部材を有する。超電導層表面内の経路セグメントは、電流がある超電導層から他の超電導層に流れることができるようにする層間接続で電気的に連絡している。経路セグメントからできている経路は、一般に、２つの層からなる実施形態内の２つの超電導層間を電流が交互に流れ、層間接続を通して層を横切るように周期的に設計されている。
【０１５１】
超電導層は、その幅を横切り、その全長に沿って延びる複数の経路セグメントを含むように作ることができる。例えば、超電導層は、複数の各経路セグメント間に高い比抵抗を有するか、または完全絶縁バリアができるようにパターン形成することができる。例えば、対角線経路セグメントの一定周期のアレイを、テープの全長に沿って層の上に設置することができる。このようなアレイを形成するための超電導層のパターン形成は、例えば、レーザけがき、機械的切断、注入、マスクによる局部的化学処理、および他の周知の方法を含む当業者であれば周知の種々の手段により行うことができる。さらに、超電導層は、その表面内の導電性経路セグメントが、その縁部のところまたはその縁部の近くの層間を通る導電性層間接続と電気的に連絡できるようにすることができる。層間接続は、通常、通常（超電導でなく）導電性であるが、特種な構成の場合には超電導性であってもよい。層間接続により、超電導層間に位置する非導電性または高抵抗の材料により分離されている超電導層間が電気的に連絡する。このような非導電性または高抵抗の材料は、１つの超電導層上に堆積することができる。層間接続を行いその後でもう１つの超電導層を堆積することができるように、絶縁材料の縁部のところに通路を設けることができる。超電導層をテープの軸に平行なフィラメントにパターン形成し、テープを円筒形の周囲に螺旋状に巻くことにより、コーティングした導体で移転した構成とすることができる。
【０１５２】
いくつかの超電導体材料およびその製造方法について説明してきたが、他の超電導体材料（例えば、ＹＢＣＯ）も使用することができる。このような超電導体材料としては、例えば、ＧｄＢＣＯおよびＥｒＢＣＯのようなＹＢＣＯ以外の希土類−バリウム銅酸化物を含むＹＢＣＯ以外の希土類−アルカリ土類金属酸化物等がある。
【０１５３】
さらに、リアクタのいくつかの実施形態について説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。
一例を挙げて説明すると、１つまたは複数の出口は、１つまたは複数のヒータと熱的に連絡することができる。これにより、例えば、超電導体前駆体の表面と接触する前に、１つまたは複数の反応ガスを予熱することができる。これら実施形態の場合には、リアクタの１つまたは複数の壁部も、１つまたは複数のヒータと熱的に接触することができるし、または壁部はヒータと熱的に接触していなくてもよい。いくつかの実施形態の場合には、超電導体前駆体は、反応ガスと接触する前に実質的に予熱しなくてもよい。
【０１５４】
もう１つの例を挙げると、出口内のオリフィスを、異なるノズルが噴出したガスが、（例えば、反応ガスの混合を促進するために）相互に作用することができるように配置することができる。いくつかの実施形態の場合には、超電導体前駆体の表面に接触する前に、ガスを相互に作用させることができる。これにより、例えば、反応ガスの混合および／または反応ガスの流れの均一性を改善することができる。
【０１５５】
もう１つの例を挙げると、いくつかの出口は、それぞれ反応ガス供給源の１つだけと流体で連絡することができ、一方、他の出口は、１つまたは複数の異なる反応ガス供給源と流体で連絡することができる。例えば、いくつか出口は、ガス状の水の１つまたは複数の供給源と流体で連絡することができ、一方、他の出口は、ガス状の酸素の１つまたは複数の供給源と流体で連絡することができる。このような配置の組合せも使用することができる。
【０１５６】
もう１つの例を挙げると、１つまたは複数の出口を、比較的不活性であってもよいガス（例えば、実質的な化学的役割を行わないガス）を噴出するために使用することができる。このようなガスとしては、例えば、窒素、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン等がある。これらガスは、例えば、出口から噴射する前に反応ガスと混合することができる。
【０１５７】
もう１つの例を挙げると、リアクタは、物品（例えば、テープ）を、そこを通して移送できるようにすることもできる。例えば、コンベア・ベルトを使用することができる。別の方法としてはまたは追加的に、リール間装置を使用することもできる。
【０１５８】
さらにもう１つの例を挙げると、リアクタは、リアクタを通過する前にまたは通過中に、物品（例えば、テープ）を加熱するようにすることができる。例えば、抵抗加熱を使用することができる。
【０１５９】
特定の前駆体から超電導体材料を作るいくつかの方法により、リアクタの使用方法について説明してきたが、他の前駆体も使用することができる。通常、リアクタは、超電導体材料（例えば、ＹＢＣＯのような希土類−アルカリ土類−銅酸化物）を形成するために処理することができる任意の前駆体と一緒に使用することができる。このような前駆体は、例えば、化学蒸着、物理蒸着、および／またはスプレー高温加熱により作ることができる。適当な超電導体前駆体を供給するために、当業者であれば周知の他の技術も使用することができる。これらの前駆体は、超電導体材料の形成プロセス中に超電導体中間物を形成するために使用することができる。このような中間物は、例えば、ハロゲン化中間物および／または炭酸塩中間物であってもよい。
【０１６０】
さらに、リアクタを種々の形に作ることができる。いくつかの実施形態の場合には、リアクタは、単一のユニットであってもよい。いくつかの実施形態の場合には、リアクタは、個々のチャンバから形成することができる。
【０１６１】
下記の例は例示としてのものであって、本発明を制限するものではない。
【実施例１】
【０１６２】
エピタキシャルＹＢＣＯ膜を下記のように製造した。
２軸方向にテクスチャを有する９５原子％のニッケル／５原子％のタングステン合金基板を冷間圧延および焼鈍によりテープの形（厚さ７５ミクロン、幅１センチメートル）に作った。基板の表面上に２ミクロンの厚さのニッケル層を形成し、（Ｃ２Ｘ２）硫黄上部構造をニッケル層上に形成した。
【０１６３】
構造基板／Ｙ２Ｏ３／ＹＳＺ／ＣｅＯ２でスタックを形成するために、エピタキシャル酸化物バッファ層を順次堆積した。Ｙ２Ｏ３シード層（５０ナノメートルの厚さ）を電子ビーム蒸着により堆積した。ＹＳＺバリア層（３００ナノメートルの厚さ）およびＣｅＯ２キャップ層（３０ナノメートルの厚さ）両方を、ＲＦスパッタリングにより堆積した。
【０１６４】
プロピオン酸銅、トリフルオロ酢酸バリウム、トリフルオロ酢酸イットリウム系溶液を、ＣｅＯ２キャップ層上にウエブ・コーティングした。湿った空気の中で６０℃で膜を乾燥し、結果として得られた材料を最高４００℃の温度で湿った酸素雰囲気内で、以後のＹＢＣＯ形成のために、化学量論的量の銅およびイットリウムを含むフッ化バリウム系前駆体に分解した。
【０１６５】
１．５メートルのチューブ炉内の湿度の高い低酸素分圧環境内でエピタキシャル超電導ＹＢＣＯを形成するために、前駆体膜を連続的に変換した。炉は３つのゾーンを有していた。各ゾーン内での滞留時間は６０分であった。スロットにより周囲環境から第１および第３のゾーンを分離した。第１および第２のゾーン内のガスを混合することができたが、これらのゾーン内のガスの混合を最小限度に低減するために、スロットにより第２のおよび第３のゾーンを分離した。第１および第２のゾーンは、１センチメートルの間隔を有し、横方向の流れを形成するためにテープ表面から約１センチメートル離して垂直に置かれた狭いスロットからなる入射ノズルをそれぞれ備えていた。
【０１６６】
入射ノズルは、Ｎ２（残り）、Ｏ２（０．０１５容量％）、水（２．６容量％）のガス混合物を供給するために使用した。ガスの流れは、１メートル／秒の速度でスロットから外へ出た。圧力を名目的に大気圧にまたはそれ以上に維持するために、真空により第１および第２のゾーンからガスを除去した。第３のゾーンのガスは、水がＮ２で置換された乾いたガスであった。
【０１６７】
クォーツ・チューブの外側に設置した抵抗加熱素子により、基板が第１の入射ゾーンを通過中に、基板の温度を４００℃から７９０℃に一気に上昇した。クォーツ・チューブの外側に設置した抵抗加熱素子により、基板の温度を第２のゾーン内で７９０℃に保持した。基板の温度を第３のゾーン内で３００℃に一気に冷却した。
【０１６８】
ＳＥＭ断面分析により測定した、結果として得られたＹＢＣＯ膜の厚さは１．０ミクロンであった。ＲＢＳデータは、膜が完全に濃い化学量論的０．９μｍの膜の質量を含んでいることを示した。
【０１６９】
ＹＢＣＯ層の表面上に３ミクロンの厚さの銀のキャップ層を配置した。ＹＢＣＯを酸素化するために、大気圧酸素処理を使用した（３０分間５００℃で熱し、その後で１℃／分の速度で３００℃まで温度を一気に下げ、その後で室温に一気に下げて）。
【実施例２】
【０１７０】
エピタキシャルＹＢＣＯ膜を下記のように作った。
バッファした基板を下記のように作った。厚さ７５ミクロン、幅１センチメートルの２軸方向にテクスチャを有する９５原子％のニッケル／５原子％のタングステン合金基板を冷間圧延および焼鈍によりテープの形に作った。（連続的なＤＣスパッタリングにより）基板の表面上に２ミクロンの厚さのＮｉ層を形成し、（Ｃ２Ｘ２）硫黄上部構造をニッケル層上に形成した。厚さ５０ナノメートルのＹ２Ｏ３層を金属イットリウムから反応性電子ビーム蒸着によりニッケル層上に堆積した。厚さ２８０ナノメートルのＹＳＺ層を、酸化物目標からＲＦスパッタリングにより、Ｙ２Ｏ３上に堆積した。厚さ３０ナノメートルのＣｅＯ２層をＲＦスパッタリングにより、酸化物目標からＹＳＺ層上に堆積した。
【０１７１】
Ｂａ（Ｏ２ＣＣＦ３）２、Ｙ（Ｏ２ＣＣＦ３）２、およびＣｕ（Ｏ２Ｃ２Ｈ５）２を、０．４モルＹの溶液が形成されるように、また溶液のＹ：Ｂａ：Ｃｕの比率が約１：２：３になるように、メタノール内に溶解した。溶液を、４．８グラムのＹＢＣＯ／平方メートルと等価のローディングにより、バッファした基板上にスロット・ダイ・コーティングした。湿った空気の中で６０℃で膜を乾燥し、結果として得られた材料を、以後のＹＢＣＯ形成のために、酸化物の形で化学量論的量の銅およびイットリウムを含むフッ化バリウム系前駆体膜を形成するために、４００℃の温度で酸素および１７トルの水蒸気を含む雰囲気内で分解した。
【０１７２】
膜をリアクタを通過させることにより、フッ化バリウム前駆体膜をＹＢＣＯに変換した。リアクタの構成はほぼ図１に示すようなもので、下記のパラメータおよび構成部材を含んでいた。炉は、その全長に沿って等間隔の９つのヒータを有していた。ヒータの温度および位置を下記の表に示す。
【０１７３】
【表１】
2007525790.tif 000003
炉（Ｌ＆Ｌ  Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｆｕｒｎａｃｅ社製）は、長さ３００センチメートルであり、炉の直径は最大約１５センチメートルの直径を有するレトルトを収容することができる直径のものであった。レトルトはクォーツ製であり、外径は１３５ｍｍであり、内径は１３０ミリメートルであり、長さは３．５メートルであった。ガス抜き孔の外径は６７ミリメートルであり、内径は６３ミリメートルであり、長さは２．６メートルであった。エンドキャップはアルミニウム製であった。右のエンドキャップは真空ポンプに接続するためのＱＦ４０取付具を有していた。ガス抜き孔は、その全長を延びる２列のドリルで開けた孔部を有していた。ガス抜き孔の長さに垂直な方向に見た場合、孔部は相互に直角であった。下記の表は孔部の大きさと配置を示す。第１の３．８ミリメートルの孔部はガス抜き孔の密封端部から５ミリメートル離れていて、孔部の中心距離は１０ミリメートルであった。
【０１７４】
【表２】
2007525790.tif 000004
エンドキャップは、ウエブの横移動のための貫通孔、ガス供給源およびガス抜き孔を有していた。ノズル（図１のノズル６５に対応する）は、インコネル６０１スケジュール４０パイプからできていて、３３．４ミリメートルの外径、２６．６ミリメートルの内径を有し、長さは約１．６メートルであり、約１０ミリメートル間隔で１５９個のスロットを有していて、各スロットの長さは、パイプの内径上で測定した場合１３ミリメートルであり、幅は０．４ミリメートルであった。ガス・ライン（図１のガス・ライン６７に対応する）は、インコネル６０１チューブからできていて、直径は０．５インチであり、長さは２メートルであった。ノズル（図１のノズル７５に対応する）は、長さが４５センチメートルであり、５ミリメートル間隔の８８個のスロットを有していた点を除けば、他のノズルと同じ直径および構成部材を有していた。ノズル内のスロットは、テープの方向に面を下にして配置されていた。
【０１７５】
テープ状の基板は、３つのゾーン（図１参照）を有するリアクタを連続的に通過した。各ノズルは、Ｏ２（０．１５トル）、および水（１．２０トル）のガス混合物を供給した。リアクタの最初の２つのゾーンにおいて、膜表面に隣接するガス混合物は、ポンプに接続していたガス抜き孔によりリアクタから除去された。第３のゾーンは、ほぼ同じガス混合物を含んでいたが、入射はなかった。各ノズル内のスロットは、横方向の流れを形成するために、膜表面から約１センチメートル離れていた。１０標準立方センチメートル／分の各ノズルから出口流れを形成するためにガスの流れを使用した。膜の温度は、第１のゾーン内において４００℃から７８０℃に一気に上昇し、第２のゾーン内において７８０℃に一定に維持した。第３のゾーンの一部においては、温度は７８０℃に一定に維持され、第３のゾーンの残りの部分において３００℃に一気に下げた。ガスはゾーン全体内で混合することができた。テープは約４センチメートル／分の速度で炉から引き出した。
【実施例３】
【０１７６】
エピタキシャルＹＢＣＯ膜を下記のように作った。
２軸方向にテクスチャを有する９５原子％のニッケル／５原子％のタングステン合金基板を例Ｉに記載した方法により作った。Ｙ２Ｏ３／ＹＳＺ／ＣｅＯ２バッファ・コーティングを例Ｉに記載した方法により基板上に形成した。プロピオン酸銅、トリフルオロ酢酸バリウム、トリフルオロ酢酸イットリウム系溶液を、例Ｉに記載した方法でバッファした基板のＣｅＯ２キャップ層上にウエブ・コーティングした。結果として得られたテープを下記のように３つのゾーンを有する炉内で処理した。
【０１７７】
第１のゾーン内には４０個のノズルがあり、第２のゾーン内には１６０個のノズルがあった。各ノズルは酸素および水のガス混合物を供給した。全システムに対する酸素の分圧は０．１５トルであり、各ノズルからの酸素の流れは約０．５ｃｃ／分であった。次に、水蒸気等価の０．０２２５トル／ノズルが第１のゾーン内に導入され、水蒸気等価の０．００７８トル／ノズルが第２のゾーン内に導入された。リアクタの最初の２つのゾーン内においては、膜表面に隣接するガス混合物は、ポンプに接続していたガス抜き孔によりリアクタから除去された。第３のゾーンは、ほぼ同じガス混合物を含んでいたが、入射はなかった。各ノズル内のスロットは、横方向の流れを形成するために膜表面から約１センチメートル離れていた。膜の温度は、第１のゾーン内で４００℃から７８０℃に一気に上昇し、第２のゾーン内において７８０℃に一定に維持した。第３のゾーンの一部内においては、温度は７８０℃に一定に維持され、次に、第３のゾーンの残りの部分内において３００℃に一気に下げた。ガスはゾーン全体内で混合することができた。テープは約４センチメートル／分の速度で炉から引き出した。
【０１７８】
次に、テープは、３μｍの厚さのＡｇの層でコーティングされ、２４分間５５０℃で純粋な酸素内で焼鈍し、冷却された。次に、焼鈍したテープは機械的におよび電気的に安定させるために、７５μｍの厚さの銅で積層された。
【０１７９】
テープをＤＣ電源によりセルフ・フィールド内で７７Ｋで測定した。臨界電流密度は電圧タップ間で１μＶ／ｃｍである。各電圧タップ間の距離は５０ｃｍである。図１０は、１０ｍの長さのテープ沿いの臨界電流を示す。１０ｍの長さ上の平均Ｉｃは２７２Ａであり、各セクションからの標準偏差は５．５Ａである。
【０１８０】
他の実施形態は特許請求の範囲に記載してある。
【図面の簡単な説明】
【０１８１】
【図１】リアクタのある実施形態の断面図。
【図２】（Ａ）から（Ｄ）は基板の表面に対するガス・ビームの角度。
【図３】超電導体物品のある実施形態の平面図。
【図４】リアクタのある実施形態の断面図。
【図５】リアクタのある実施形態の部分平面図。
【図６】使用中のリアクタのある実施形態の断面図。
【図７】超電導体物品のある実施形態の断面図。
【図８】超電導体物品のある実施形態の断面図。
【図９】超電導体物品のある実施形態の断面図。
【図１０】超電導体テープの全長に沿った臨界電流のグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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