(57)【要約】基板と、基板上に配置される均質な金属−オキシフッ化物中間体膜とを備える物品であって、中間体膜は、希土類金属、アルカリ土類金属、および遷移金属を含有する。中間体膜は、２０パーセント未満の欠陥密度を有し、かつ、熱処理により、１μｍ超で５μｍ以下の化学量論厚さを有する均質な希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物超電導体膜に転化することが可能である。基板と、１μｍ超で５μｍ以下の化学量論厚さを有する均質な超電導体膜とを備える別の物品も開示する。さらに、これら２つの物品を作製する方法を記載する。
2013524434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配置される均質な金属−オキシフッ化物中間体膜の層と
を備える物品であって、前記中間体膜は、希土類金属、アルカリ土類金属、および遷移金属を含有し、
前記中間体膜は、２０パーセント未満の欠陥密度を有し、かつ、熱処理により、１μｍ超で５μｍ以下の化学量論厚さを有する均質な希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物超電導体膜に転化することが可能である、物品。
【請求項２】
前記中間体膜の層は単層である、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記中間体膜は、熱処理により、１．２μｍから３μｍの化学量論厚さを有する希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物超電導体膜に転化することが可能である、請求項１に記載の物品。
【請求項４】
前記中間体膜は、熱処理により、１〜５ＭＡ／ｃｍ２の臨界電流密度を有する希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物超電導体膜に転化することが可能である、請求項１に記載の物品。
【請求項５】
前記中間体膜は、熱処理により、２．５〜５ＭＡ／ｃｍ２の臨界電流密度を有する希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物超電導体膜に転化することが可能である、請求項４に記載の物品。
【請求項６】
前記中間体膜は第２の希土類金属または遷移金属をさらに含有し、前記第２の希土類金属または遷移金属は、前記超電導体膜を形成するための前記中間体膜の熱処理により、前記超電導体膜内に分散される複数のピニング中心を形成することが可能であり、前記ピニング中心は、前記第２の希土類金属から形成されるナノ粒子である、請求項１に記載の物品。
【請求項７】
前記中間体膜は、熱処理により、ＹＢＣＯ膜に転化することが可能である、請求項１に記載の物品。
【請求項８】
前記中間体膜は、１０パーセント未満の欠陥密度を有する、請求項１に記載の物品。
【請求項９】
中間体膜は、５パーセント未満の欠陥密度を有する、請求項１に記載の物品。
【請求項１０】
中間体膜は、５００μｍ未満の欠陥サイズを有する、請求項１に記載の物品。
【請求項１１】
中間体膜は、１００μｍ未満の欠陥サイズを有する、請求項１に記載の物品。
【請求項１２】
前記基板は金属製である、請求項１に記載の物品。
【請求項１３】
前記基板と前記中間体膜の層との間にバッファー層をさらに備える、請求項１に記載の物品。
【請求項１４】
基板と、
前記基板上に配置される均質な膜と
を備える物品であって、
希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物超電導体から形成される前記膜は、層状粒子構造を有し、１μｍ超で５μｍ以下の化学量論厚さを有し、５％から２０％の気孔率を有し、かつ、１〜５ＭＡ／ｃｍ２の臨界電流密度を有する、物品。
【請求項１５】
酸化物膜を作製する方法であって、その方法は、
基板の表面に溶液を配置して前駆体膜を形成する工程であって、前記溶液は、希土類金属の第１の塩、アルカリ土類金属の第２の塩、および遷移金属の第３の塩を含み、前記第１の塩および前記第２の塩の少なくとも一方はフッ素化カルボン酸塩であることと、
前記前駆体膜を、１０〜３０トル（１．３３〜３．９９ｋＰａ）の第１の水蒸気圧を有する第１の環境において、前記第３の塩を分解するのに適した第１の温度で加熱し、次いで、前記第１の水蒸気圧以上である１０〜６０トル（１．３３〜７．９８ｋＰａ）の第２の水蒸気圧を有する第２の環境において、前記第１の塩および前記第２の塩を分解するのに適した第２の温度で加熱し、それによって金属−オキシフッ化物中間体膜の層を形成する工程とを含み、
前記中間体膜の層は２０パーセント未満の欠陥密度を有する、方法。
【請求項１６】
前記第１の温度は１００℃から２５０℃である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の温度は１５０℃から２５０℃である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の温度は２５０℃と３５０〜６００℃との間である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記中間体膜の層は２μｍから１２μｍの厚さを有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記前駆体膜は、前記中間体膜の層を形成するために５時間未満加熱される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記前駆体膜は、前記中間体膜の層を形成するために３時間未満加熱される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記前駆体膜は、前記中間体膜の層を形成するために１時間未満加熱される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記中間体膜の層を、７００〜８５０℃で加熱して希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物膜の層を形成する工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物膜は１μｍ超で５μｍ以下の化学量論厚さを有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記中間体膜の層は、前記希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物膜の層を形成するために５時間未満加熱される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記中間体膜の層は、前記希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物膜の層を形成するために３時間未満加熱される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記中間体膜の層は、前記希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物膜の層を形成するために１時間未満加熱される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物膜の層は単層である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記中間体膜の層は単層である、請求項１５に記載の方法。
【請求項３０】
前記希土類金属はＹであり、前記アルカリ土類金属はＢａであり、前記遷移金属はＣｕである、請求項１５に記載の方法。
【請求項３１】
前記溶液は、第２の希土類金属または遷移金属をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項３２】
前記フッ素化カルボン酸塩はトリフルオロ酢酸塩である、請求項１５に記載の方法。
【請求項３３】
前記中間体膜の層は、５００マイクロメートル未満の欠陥サイズを有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項３４】
前記前駆体膜は、第１の時間にわたって前記第１の温度で加熱され、かつ、第２の時間にわたって前記第２の温度で加熱され、前記第１の時間に対する前記第２の時間の比率は３以下である、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
【背景技術】
【０００２】
背景
薄膜超電導デバイスおよびワイヤを作製するのにイットリウム−バリウム−銅−酸化物（ＹＢＣＯ）などの高温超電導（ＨＴＳ）材料が使用されている。高い通電能力を必要とする用途、例えば、送電および配電線、変圧器、限流器、磁石、モータ、ならびに発電機においては、より高い臨界電流（Ｉｃ）を有する厚い（すなわち１μｍ超の）ＨＴＳ膜が好ましい。従来の溶液ベースの技術では、１μｍ以下の厚さをそれぞれが有する多層のＨＴＳ薄膜から、より厚い超電導膜が形成される。
【０００３】
超電導薄膜は、トリフルオロ酢酸塩系の金属有機前駆体の分解を含んだ様々な技術によって、緩衝化した（buffered）基板または緩衝化していない（unbuffered）基板上に堆積させることができる。前駆体の分解は、ＨＴＳ薄膜の製造において最も遅くかつ最も決定的な工程である。前駆体膜が分解するときには大幅な体積変化が生じ、膜内に応力が生じる。これらの応力は、放置した場合、得られる中間体膜に大きな亀裂を生じさせることがあり、ひいては高ＩｃのＨＴＳコーティングを形成することができなくなる。このため、これらの応力に対応することが重要である。それを成し遂げるための１つの方法は、例えば分解温度、線速度（line-speed）、ガス流量、およびガス組成を慎重に選択することによって、様々な前駆体の分解速度を制御することである。米国特許第６，６６９，７７４号明細書（特許文献１）および米国特許第６，７９７，３１３号明細書（特許文献２）を参照されたい。
【０００４】
多層で形成されるＨＴＳ厚膜を製造するには複数の被覆および分解の工程が必要であるため、例えばＩｃの低下のようなＨＴＳ膜の品質の低下を伴わずに処理時間を大きく短縮することは難しい。したがって、単層のＨＴＳ材料から形成される厚膜を作製するための新規な方法を開発することが必要とされている。
【０００５】
概要
そこで、本発明の一般的な一態様は、単一の被覆工程によって酸化物、特にアルカリ土類−遷移金属酸化物（例えば、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘなどのＹＢＣＯ化合物）の厚膜を作製する溶液ベースの方法に関する。この方法は、希土類金属の第１の塩、アルカリ土類金属の第２の塩、および遷移金属の第３の塩を含んだ溶液を基板の表面に配置して前駆体膜を形成する工程と、前記前駆体膜を、１０〜３０トル（１．３３〜３．９９ｋＰａ）の第１の水蒸気圧を有する第１の環境において、前記第３の塩を分解するのに適した第１の温度で加熱し、次いで、前記第１の水蒸気圧以上である１０〜６０トル（１．３３〜７．９８ｋＰａ）の第２の水蒸気圧を有する第２の環境において、前記第１の塩および前記第２の塩を分解するのに適した第２の温度で加熱し、それによって金属−オキシフッ化物中間体膜の層を形成する工程とを含み、前記第１の塩および前記第２の塩の少なくとも一方はフッ素化カルボン酸塩（例えば、トリフルオロ酢酸塩）である。かくしてこの方法によって形成される中間体膜の層は、２０パーセント未満（例えば、１０パーセント未満、５パーセント未満、または１パーセント未満）の欠陥密度を有する。中間体は、例えば部分的にまたは完全に、１種以上の金属オキシフッ化物化合物から形成され得る。
【０００６】
本明細書において「欠陥」とは、目視検査または光学検査によって検出可能な亀裂または気泡（blister）をいう。「欠陥密度」という用語は、中間体膜の最上面の一定の領域内に含まれる欠陥の面積百分率を意味する。「欠陥サイズ」という用語は、中間体層に現れている欠陥の最大寸法を意味する。本明細書において単数形（“a”または“an”）の用語は一以上であることを意味する。例えば、希土類金属の第１の塩は、Ｙ（ＯＯＣＣＦ３）３、またはＹ（ＯＯＣＣＦ３）３とＹ（ＯＯＣＣＨ３）３との組合せ、またはＹ（ＯＯＣＣＦ３）３とＤｙ（ＯＯＣＣＨ３）３との組合せであり得る。別の例として、「第１の温度」という用語は、温度点および温度範囲の両方を意味する。
【０００７】
この方法の実施形態は、以下の特徴の１つ以上を含んでいてもよい。
前記第１の温度は、１００℃から２５０℃（例えば、１５０℃から２５０℃）であり得る。前記第２の温度は、２５０℃と３５０〜６００℃との間（例えば、２５０℃と４００〜６００℃との間）であり得る。前記前駆体膜は、前記中間体膜の層を形成するために５時間未満（例えば、３時間未満または１時間未満）加熱され得る。前記中間体膜の層は単層であり得る。前記前駆体膜は、第１の時間にわたって前記第１の温度で加熱され、かつ、第２の時間にわたって前記第２の温度で加熱することができ、第１の時間に対する第２の時間の比率は３以下（例えば、２未満または１未満）である。
【０００８】
この方法は、前記中間体膜の層を７００〜８５０℃で（例えば、５時間未満、３時間未満、または１時間未満）加熱して希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物膜の層を形成する工程をさらに含んでいてもよい。希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物膜は１μｍ超で５μｍ以下の化学量論厚さ（stoichiometricthickness）を有し得る。希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物膜は単層であり得る。
【０００９】
前記希土類金属はＹであり得るし、前記アルカリ土類金属はＢａであり得るし、前記遷移金属はＣｕであり得る。前記溶液は、第２の希土類金属または遷移金属をさらに含んでいてもよい。
【００１０】
別の態様において、本発明は、上記の方法によって形成される物品を特徴とするものである。この物品は、基板と、基板上に配置される均質な金属−オキシフッ化物中間体膜の層とを備える。前記中間体膜は、希土類金属（例えばＹ）、アルカリ土類金属（例えばＢａ）、および遷移金属（例えばＣｕ）を含有し、２０パーセント未満（例えば、１０パーセント未満または５パーセント未満）の欠陥密度を有する。前記中間体膜はまた、５００μｍ未満（例えば、２００マイクロメートル未満、１００マイクロメートル未満、または５０マイクロメートル未満）の欠陥サイズを有していてもよい。特に、前記中間体膜は、熱処理により、１μｍ超で５μｍ以下（例えば、１．２μｍから３μｍ）の化学量論厚さを有する均質な希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物超電導体膜に転化することが可能である。
【００１１】
前記金属−オキシフッ化物中間体膜は、典型的には、熱処理によって中間体膜から転化される超電導体膜よりも２〜４倍厚い。例えば、厚さ２μｍの超電導体膜を作製するためには、中間体膜は少なくとも４μｍの厚さを有さなければならない。上述したように、このような厚い中間体膜は、従来、１つの中間体層を別の層の上に繰り返し被覆することによって作製されている。従来の溶液ベースの技術によって製造される多層中間体膜と比較して、本発明の方法によって作製される単層被覆中間体膜は、個々の層の間の中断境界（interruptive interface）を全く含まない。より詳細には、膜の構成要素は、膜の厚さ全体にわたってほぼ同じ濃度または連続的に変化する濃度（すなわち、中間体膜の１つの面から反対側の面へと増加または減少する）を有する。結果として、この均質な中間体膜から転化される超電導体膜は、その厚さ全体にわたってほぼ同じ結晶学的組織および／または臨界電流密度を有する。「均質な」という用語は、本発明の中間体膜が有するこの境界のない（interface-free）特性、ならびに本発明の中間体膜から転化される超電導体膜が有する結晶学的組織／臨界電流密度の一貫性（consistency）を意味する。
【００１２】
本明細書において「熱処理」とは、酸化物膜、例えば酸化物超電導体膜を形成するために金属−オキシフッ化物中間体膜の化学変化に影響を及ぼす高温を使用するプロセスをいう。好ましくは、熱処理は、制御された環境（例えば、制御されたガス圧、制御されたガス環境、および／または制御された温度）において行われる。
【００１３】
「化学量論厚さ」という用語は、理論上完全に緻密でかつ化学量論的な酸化物膜（例えば酸化物超電導体膜）の厚さを意味する。したがって、化学量論厚さは、膜の実際の厚さ、すなわち測定される厚さよりも厚くはなり得ない。例えば、本発明の方法によって製造される超電導体厚膜は、その超電導体膜内に分散されるピニング中心として働く複数のナノ粒子を含有していてもよい。この場合、超電導体膜の実際の厚さ、すなわち測定される厚さは、それの化学量論厚さよりも厚い。酸化物膜の化学量論厚さは、構成要素の量、例えばＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ中のＢａの量、膜の表面積、および純粋な酸化物の密度に基づいて計算することができる。米国特許第６，７９７，３１３号明細書を参照されたい。
【００１４】
この物品の実施形態は、以下の特徴の１つ以上を含んでいてもよい。
前記中間体膜の層は単層であり得る。前記中間体膜は、熱処理により、１〜５ＭＡ／ｃｍ２（例えば２．５〜５ＭＡ／ｃｍ２）の臨界電流密度を有する希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物超電導体膜（例えばＹＢＣＯ膜）に転化することが可能である。前記中間体膜は、第２の希土類金属または遷移金属をさらに含有することができ、その第２の希土類金属または遷移金属は、超電導体膜を形成するための中間体膜の熱処理により、超電導体膜内に分散される複数のピニング中心を形成することが可能であり、ピニング中心は、第２の希土類金属から形成されるナノ粒子である。前記物品の前記基板は金属製であり得る。前記物品は、前記基板と前記中間体膜の層との間にバッファー層を備えることができる。
【００１５】
上記の方法によって作製される厚い酸化物超電導体層を有する物品もまた、本発明の範囲内である。その物品は、基板と、その上に配置される、希土類金属−アルカリ土類金属−遷移金属−酸化物超電導体から形成される均質な膜とを備える。その超電導体膜は、１μｍ超で５μｍ以下の化学量論厚さを有し、５〜２０％（例えば１５〜２０％）の気孔率を有し、かつ、１〜５ＭＡ／ｃｍ２の臨界電流密度を有する。このようにして形成される超電導体膜はまた、パルスレーザ蒸着によって形成される膜に見られる柱状粒子構造とは対照的な層状粒子構造を有する。気孔率は、超電導体膜の細孔または間隙の体積百分率である。「層状粒子構造」という用語は、粒子が基板に対して垂直に成長する柱状粒子構造とは対照的に、粒子が層状構造に成長、すなわち基板にほぼ平行に成長する構造を意味する。
【００１６】
特に定義しない限り、本明細書において使用される全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾がある場合、定義を含んだ本明細書が優先される。
【００１７】
１つ以上の実施形態の詳細が、添付の以下の説明に記載される。他の態様、特徴および利点が以下の図面、実施形態の詳細な説明、また、添付の特許請求の範囲からも明らかであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】米国特許第６，６６９，７７４号明細書
【特許文献２】米国特許第６，７９７，３１３号明細書
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】単層被覆物品の一実施形態の断面図である。
【図２】本発明の方法によって形成される欠陥のない金属−オキシフッ化物中間体膜の光学顕微鏡写真（２５倍の倍率）である。
【図３】本発明の方法によって形成される欠陥のない金属−オキシフッ化物中間体膜のＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図４】図３に示される単層中間体膜の断面のＥＤＳスペクトルを含む。
【図５】従来の溶液方法によって形成される、亀裂を含んだ金属−オキシフッ化物中間体膜の光学顕微鏡写真（２５倍の倍率）である。
【図６】従来の溶液方法によって形成される、気泡を含んだ金属−オキシフッ化物中間体膜の光学顕微鏡写真（２５倍の倍率）である。
【図７】従来の溶液方法によって形成される２層の中間体膜の断面のＳＥＭ顕微鏡写真（左側）およびＥＤＳスペクトル（右側）を含む。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、酸化物超電導体の前駆体膜を中間体膜に転化するプロセスの際に水蒸気圧を変化させると、１μｍを超える化学量論厚さを有する均質な酸化物超電導体膜を比較的短期間で形成することが可能であるという予想外の発見に少なくとも部分的に基づくものである。例えば、本明細書に記載される方法を用いて、５時間未満（例えば、３時間未満または１時間未満）で超電導体中間体（例えば、金属オキシフッ化物）を作製することができる。得られる超電導体膜は、比較的低い欠陥密度または比較的高い臨界電流密度（Ｊｃ）を有する。
【００２１】
前駆体膜は一般に、前駆体溶液を材料の層（例えば基板）の表面上に配置することによって、さらなる処理を伴うかまたは伴わずに形成することができる（例えば、前駆体膜は、前駆体溶液と同じ化学成分から形成され得る）。例えば希土類金属の塩、アルカリ土類金属の塩、および遷移金属の塩を含有する前駆体膜は、例えば浸漬コーティング、スピンコーティング、スロットコーティング、またはウェブコーティングによって、材料の層の表面上に配置させることができる。いくつかの実施形態において、材料の層に前駆体溶液を配置する方法（例えばスピンコーティング）は、例えば前駆体溶液から溶媒を少なくとも部分的に除去することによって、さらなる処理を伴うことなく前駆体溶液を前駆体膜に転化することができる。
【００２２】
好ましくは、本発明の方法を実施するのに使用される前駆体溶液は、希土類金属の第１の塩、アルカリ土類金属の第２の塩、および遷移金属の第３の塩、例えばＣｕ（Ｏ２Ｃ３Ｈ５）２を含み、第１の塩および第２の塩の少なくとも一方は、トリフルオロ酢酸塩である。前駆体溶液の他の例およびそれらの作製方法は、米国特許第７，３２６，４３４号明細書および米国特許第６，６６９，７７４号明細書に記載されている。前駆体溶液はまた、第２の希土類金属の塩、例えばＤｙ（ＯＯＣＣＨ３）３を含んでいてもよく、その結果、得られる超電導体中にピニング中心として働く第２の土類金属を含んだナノ粒子が形成される。第１および第２の希土類金属は同じでも異なってもよい。第２の希土類金属は、超電導体構造中で第１の希土類金属と部分的に置き換わることができる。この場合、超電導体およびナノ粒子ピニング中心の両方において第２および第１の希土類金属の両方が認められる。ナノ粒子の形成についてのさらなる詳細は、米国特許出願公開第２００５／０１５９２９８号明細書に認められる。
【００２３】
希土類金属は、イットリウム、ランタン、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、セリウム、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り得る。希土類金属塩は一般に、前駆体溶液中に含まれる溶媒に溶解可能な任意の希土類金属塩であり得る。一つの例はＹ（ＯＯＣＣＦ３）３である。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り得る。アルカリ土類金属塩は一般に、前駆体溶液中に含まれる溶媒に溶解可能な任意のアルカリ土類金属塩、例えばＢａ（ＯＯＣＣＦ３）２であり得る。遷移金属は銅であり得る。遷移金属塩は、前駆体溶液中に含まれる溶媒に溶解可能であるべきである。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、トリヨード酢酸銅、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が挙げられる。特定の実施形態において、遷移金属塩は、例えば、遷移金属の非ハロゲン化プロピオン酸塩などの遷移金属のプロピオン酸塩のようなカルボン酸塩である。遷移金属の非ハロゲン化プロピオン酸塩の一例はＣｕ（Ｏ２ＣＣ２Ｈ５）２である。
【００２４】
特定の実施形態において、前駆体溶液は、比較的低い全遊離酸濃度を有し得る。いくつかの実施形態において、前駆体溶液は、約１×１０−３モル濃度未満（例えば、約１×１０−５モル濃度未満、約１×１０−７モル濃度未満）の全遊離酸濃度を有する。前駆体溶液中に含まれ得る遊離酸の例としては、トリフルオロ酢酸、カルボン酸、および酢酸が挙げられる。
【００２５】
前駆体溶液は、比較的低い含水量を有し得る。特定の実施形態において、前駆体溶液は、１０体積パーセント未満（例えば、約５体積パーセント未満、１体積パーセント未満、または０．５体積パーセント未満）の含水量を有する。
【００２６】
遷移金属、アルカリ土類金属および希土類金属の量は、前駆体溶液中の（例えば、イオン状態における）これらの元素の各々のモル量の比率がそれぞれ約３：２：１であるように選択され得る。
【００２７】
特定の実施形態において、アルカリ土類金属塩（例えばバリウム塩）は、前駆体溶液を処理して中間体（例えば金属オキシハロゲン化物中間体）を形成するときにアルカリ土類金属ハロゲン化物を形成するのに使用されるハロゲン（例えばフッ素）の主な（例えば唯一の）供給源である。他の実施形態において、希土類金属塩がアルカリ土類金属塩と同時に分解されるときなどには、希土類塩もアルカリ土類金属にハロゲンを供給することができる。前駆体溶液は一般に、希土類金属の塩、遷移金属の塩、およびアルカリ土類金属の塩を、所望の溶媒と任意でカルボン酸および／または水と組み合わせることによって調製することができる。特定の実施形態において、塩は、前駆体溶液中の遷移金属塩：アルカリ土類金属塩：希土類金属塩のモル比が約３：２：１であるように組み合わされる。
【００２８】
前駆体溶液の形成の後、その溶液を下層（例えば、バッファー層、超電導体層、または基板）の表面上に配置して前駆体膜を形成することができる。使用される特定の溶媒、ならびに前駆体溶液中に含まれる溶媒および／または水の量は一般に、前駆体溶液を下層の表面上に配置するのに使用される技術に基づいて選択され得る。例えば、溶液を下部材料層の表面上に浸漬コーティング、スピンコーティングまたはウェブコーティングする場合には、１種以上のアルコール（例えば、メタノール、２−メトキシエタノール、ブタノールおよび／またはイソプロパノール）を使用することができ、所望の粘度および固形分濃度が得られるように溶媒の量を選択することができる。前駆体溶液を下層にウェブコーティングする実施形態において、前駆体溶液は、約１センチストークから約１０センチストーク（約１ｍｍ２／秒から約１０ｍｍ２／秒）の動粘性率を有することが望ましい場合がある。
【００２９】
前駆体溶液の上記の処理により、金属オキシハロゲン化物中間体を得ることができる。好ましくは、金属オキシハロゲン化物中間体は、比較的低い欠陥密度を有する。金属オキシハロゲン化物中間体は、さらに加熱されることにより、所望の超電導体層を形成することができる。この工程は典型的には、約７００℃から約８２５℃の温度まで加熱することによって行われる。この工程において、公称ガス環境は典型的には、約０．１トルから約５０トル（約１３．３Ｐａから約６．６５ｋＰａ）の酸素および約０．１トルから約１５０トル（約１３．３Ｐａから約１９．９５ｋＰａ）（例えば、約１２トル（約１．５９６ｋＰａ））の水蒸気を含有することができ、残りは窒素および／またはアルゴンである。
【００３０】
溶液は、下層の表面上に配置された後に超電導体材料の層を形成するように処理される。この処理は一般に、中間体（例えば金属オキシハロゲン化物中間体）を形成するために前駆体溶液を分解したときに、最少のアルカリ土類炭酸塩（例えばＢａＣＯ３）が形成され、かつ、個々の遷移金属分子（例えば、銅分子）の間に最少の架橋が生じるように、適切な速度でかつ適切なガス環境において加熱することを含む。その後、中間体（例えば金属オキシハロゲン化物中間体）をさらに加熱することにより所望の超電導体材料が形成される。
【００３１】
前駆体膜の分解は、酸化物超電導体薄膜の製造において非常に重要な工程である。特定の超電導体前駆体溶液は、高い体積分率の欠陥の形成を伴うことなく超電導体中間体（例えば金属オキシフッ化物中間体）を形成するためには、比較的長い期間がかかり得る。この期間を短縮しようとすると、場合によっては、超電導体材料を形成するためのさらなる処理により、比較的低い臨界電流密度を有する超電導体材料の層となるような欠陥密度を有した中間体となり得る。例えば、ＹＢＣＯ前駆体溶液の分解の際、異なる温度範囲および時間の長さを必要とする２つの主な事象が起こる。第１の事象は、約２００〜２５０℃におけるＣｕ（Ｏ２Ｃ３Ｈ５）２の分解を含み、これによりＣｕＯが形成が起こる。この事象は通常、欠陥形成の可能性を低下させるためにより遅い分解速度を必要とする。第２の事象は、２５０℃を超える温度におけるＹ（ＯＯＣＣＦ３）３およびＢａ（ＯＯＣＣＦ３）２の分解（Ｄｙ（ＯＯＣＣＨ３）３などの第２の希土類金属前駆体の分解であることもある）を含み、これによりオキシフッ化物相の形成が起こる。第２の事象は通常、第１の事象より速い速度で行われる。
【００３２】
本発明の方法は特に、上記の２つの事象に異なる水蒸気圧を適用することを含む。特に、第２の事象に適用される水蒸気圧は、第１の事象より高い。いくつかの実施形態において、前駆体膜は、約１０トルから約３０トル（約１．３３ｋＰａから約３．９９ｋＰａ）の第１の水蒸気圧（全圧は約７６０トル（約１０１．０８ｋＰａ）であり、残りは酸素）を有する公称ガス環境において、１分間につき少なくとも５℃の速度で初期温度（例えば室温）から約１００℃〜約２５０℃の温度にまで加熱され、次に、第１の水蒸気圧よりも高い第２の水蒸気圧、例えば約１０トルから約６０トル（約１．３３ｋＰａから約７．９８ｋＰａ）（全圧は約７６０トル（約１０１．０８ｋＰａ）であり、残りは酸素）を有する公称ガス環境において、１分間につき少なくとも２℃の速度で２５０℃〜６００℃（例えば２５０〜４００℃）の温度にまで膜を加熱することにより、中間体が形成される。
【００３３】
本発明の方法は特に、上記の２つの事象についての熱処理時間を変更することを含む。特に、第１の熱処理の事象（例えば、１００〜２５０℃の温度範囲における）の時間ｔ１、および第２の熱処理の事象（例えば、２５０℃〜４００℃の温度範囲における）の時間ｔ２を変更することができる。いくつかの実施形態において、比率ｔ２／ｔ１は３以下（例えば、２未満または１未満）に設定される。
【００３４】
超電導体中間体をその後に加熱することにより、所望の超電導体膜の層を形成することができる。この工程は典型的には、約７００℃〜約８２５℃の温度にまで加熱することによって行われる。この工程の際、（約７６０トル（約１０１．０８ｋＰａ）の全圧の）公称ガス環境は典型的には、約０．１トルから約５０トル（約１３．３Ｐａから約６．６５ｋＰａ）の酸素および約０．１トルから約１５０トル（約１３．３Ｐａから約１９．９５ｋＰａ）（例えば、約１２トル（約１．５９６ｋＰａ））の水蒸気を含有し、残りは窒素および／またはアルゴンである。このような方法は、米国特許第６，６６９，７７４号明細書に記載されている。代替の実施形態が、米国特許第５，２３１，０７４号明細書、ＰＣＴ公報の国際公開第９８／５８４１５号パンフレットに記載されている。
【００３５】
特定の実施形態において、前駆体溶液から超電導体材料を調製するときに、必要とされる反応条件が得られるまで酸化物層の形成を抑制することによって、望ましくないａ軸配向の酸化物層粒子の形成を最小限に抑えるような方法を用いることができる。さらなる詳細は、米国特許第６，６７３，３８７号明細書に提供されている。
【００３６】
いくつかの実施形態において、超電導体材料の調製は、（例えば、Ｙ２Ｏ３、ＹＳＺおよびＣｅＯ２などのエピタキシャルバッファーおよび／またはキャップ層が表面に連続的に配置された組織化（textured）ニッケルテープから形成されるテープのようなテープ上に）前駆体溶液をスロット−ダイコーティングすることを含み得る。被覆された前駆体膜は、Ｈ２Ｏ（例えば、約５トル（約６６５Ｐａ）のＨ２Ｏから約１５トル（１．９９５ｋＰａ）のＨ２Ｏ、約９トル（約１．１９７ｋＰａ）のＨ２Ｏから約１３トル（約１．７２９ｋＰａ）のＨ２Ｏ、約１１トル（約１．４６３ｋＰａ）のＨ２Ｏ）を含有した雰囲気において堆積され得る。その雰囲気の残りは不活性ガス（例えば窒素）であり得る。膜の堆積時の全圧は、例えば約７６０トル（約１０１．０８ｋＰａ）であり得る。前駆体膜は、例えば、被覆されたテープを、温度勾配を有する管状炉（例えば約２．５インチ（約６３．５ｍｍ）の直径を有する管状炉）に通過させることによって分解され得る。炉中の勾配の各温度およびガス雰囲気、ならびに各勾配を通る試料の輸送測度は、膜の処理が上記の方法に係るものとほぼ同じであるように選択され得る。
【００３７】
図１は、本発明の一実施形態にしたがって、上記の方法および前駆体溶液を用いて作製される単層被覆超電導体物品１０を示す。物品１０は、表面１３を有する基板層１２および表面１５を有する超電導体材料層１４を備える。層１４は表面１３上に配置される。
【００３８】
層１２は、層１４を支持することが可能な任意の材料から形成され得る。特定の実施形態において、層１２は基板であり得る。好ましくは、基板は、超電導体層を支持する以外の特定の他の特性を示すべきである。例えば、超電導体の適用温度において基板が強磁性でないように、基板は低いキュリー温度を有するべきである。さらに、基板内の化学種は超電導体材料の層に拡散可能であってはならず、基板の熱膨張係数は超電導体材料とほぼ同じであるべきである。さらに、基板材料は、超電導体を形成するための処理条件下で酸化に対して比較的耐性があるべきである。層１２として使用され得る基板材料の例としては、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／またはそれらの合金などの、金属および／または合金が挙げられる。
【００３９】
特定の実施形態において、基板１２は、比較的大きい表面積を有する物体（例えば、テープまたはウエハー）の形態であり得る。これらの実施形態において、基板１２は、比較的可撓性の材料（例えば、変形組織化（deformation textured）ニッケルまたは変形組織化ニッケル合金）から好ましくは形成される。
【００４０】
好ましくは、層１２の表面１３は、比較的明確に画定された結晶方位を有する。例えば、表面１３は、二軸組織化（biaxially textured）表面（例えば、（１１３）［２１１］面）または立方体集合組織化（cube textured）表面（例えば、（１００）［０１１］面または（１００）［００１］面）であり得る。好ましくは、表面１３のＸ線回折極点図におけるピークは、約２０°未満（例えば、約１５°未満、約１０°未満、または約５°から約１０°）のＦＷＨＭを有する。
【００４１】
層１４は、上記の方法を用いて作製され得る。好ましい実施形態において、層１４はよく整列されており（例えば、二軸組織化または立方体集合組織化されており）、ＹＢＣＯなどの希土類金属−バリウム−銅−酸化物（ＲＥＢＣＯ）から形成されており、ピニング中心を含み、および／または、１．２μｍから約５μｍの化学量論厚さを有する。
【００４２】
さらに好ましい実施形態において、層１４は均質であり、１マイクロボルト／センチメートル基準を用いて、自己電磁界（すなわち、印加電磁界がない）中で７７Ｋの輸送測定によって測定したときに比較的高い臨界電流密度、例えば少なくとも約１×１０６アンペア／平方センチメートル（あるいは、少なくとも約２×１０６アンペア／平方センチメートル）を有する。
【００４３】
特定の実施形態において、層１４は、単位幅当たりのアンペアの単位で測定したときに、比較的高い臨界電流を提供し得る。一例として、臨界電流は、センチメートル幅当たりのアンペアの単位で表され得る。当然ながら、層１４は１センチメートル幅である必要はない。むしろ、この値は、様々な幅を有する材料についての電流対幅の比率の値を標準化するために、便宜上使用され得るものである。一例として、１００アンペアの電流を有し、幅が０．５センチメートルである試料は、センチメートル幅当たり２００アンペアの臨界電流を有するであろう。また、２００アンペアの電流を提供し、幅が１センチメートルである試料は、センチメートル幅当たり２００アンペアの臨界電流を有するであろう。好ましい実施形態において、層１４は、センチメートル幅当たり少なくとも約２００アンペア（例えば、センチメートル幅当たり少なくとも約３００アンペア、センチメートル幅当たり少なくとも約５００センチメートル）の臨界電流を有する。
【００４４】
ＹＢＣＯなどのいくつかの超電導体材料の場合、材料がその超電導状態で高い輸送電流を提供する能力は、材料の結晶方位に左右される。例えば、このような材料は、材料の表面が二軸組織化されている場合、比較的高いＪｃを示し得る。
【００４５】
本明細書において「２軸組織化」とは、表面の平面の方向に結晶粒子が密に整列している表面を意味する。二軸組織化表面の１つのタイプが立方体集合組織化表面であり、立方体集合組織化表面では、表面に垂直な方向にも結晶粒子が密に整列している。立方体集合組織化表面の例としては、（１００）［００１］および（１００）［０１１］面が挙げられ、二軸組織化表面の例は、（１１３）［２１１］面である。層１２の表面１３は、例えば、イオンビーム支援蒸着（ＩＢＡＤ）、傾斜基板蒸着、およびランダムに配向された多結晶表面上に二軸組織化表面を形成するための当該技術分野で公知の他の真空技術などの真空プロセスを用いて作製することができる。
【００４６】
超電導体層１４はエピタキシャル層であり得る。本明細書において「エピタキシャル層」とは、結晶方位が、エピタキシャル層が堆積される材料の層の表面の結晶方位と直接関連している（例えば同じである）材料の層を意味する。例えば、基板上に堆積される超電導体材料のエピタキシャル層を有する物品の場合、超電導体材料の層の結晶方位は、基板の結晶方位とほぼ同じである。このため、基板は、基板の上記の特性に加えて、二軸組織化表面または立方体集合組織化表面を有することが望ましいこともある。
【００４７】
二軸組織化表面または立方体集合組織化表面は、例えば、圧延（rolling）およびアニーリングによって作製され得る。表面はまた、例えば、イオンビーム支援蒸着、傾斜基板蒸着、およびランダムに配向された多結晶表面上に二軸組織化表面を形成するための当該技術分野で公知の他の真空技術などの真空プロセスを用いて作製することができる。特定の実施形態において（例えば、イオンビーム支援蒸着が使用される場合）、基板の表面は組織化される必要がない（例えば、表面はランダムに配向した多結晶表面であり得るか、または表面は非結晶質であり得る）。
【００４８】
基板は、バッファー層のスタックおよび／または超電導体材料の層を支持することが可能な任意の材料から形成され得る。基板として使用され得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／またはそれらの合金などの、金属および／または合金が挙げられる。いくつかの実施形態において、基板は超合金から形成され得る。特定の実施形態において、基板は、比較的大きい表面積を有する物体（例えば、テープまたはウエハー）の形態であり得る。これらの実施形態において、基板は、比較的可撓性の材料から好ましくは形成される。
【００４９】
これらの実施形態のいくつかにおいて、基板は、以下の金属：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種を含有する二元合金であり得る。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２０原子パーセント以下のクロム、ニッケルおよび約５〜約１８原子パーセントのクロム、またはニッケルおよび約１０〜約１５原子パーセントのクロム）から形成され得る。別の例として、二元合金は、ニッケルおよび銅（例えば、銅および約５〜約４５原子パーセントのニッケル、銅および約１０〜約４０原子パーセントのニッケル、または銅および約２５〜約３５原子パーセントのニッケル）から形成され得る。さらなる例として、二元合金は、ニッケルおよびタングステン（例えば、約１原子パーセントのタングステンから約２０原子パーセントのタングステン、約２原子パーセントのタングステンから約１０原子パーセントのタングステン、約３原子パーセントのタングステンから約７原子パーセントのタングステン、約５原子パーセントのタングステン）を含有し得る。二元合金は、比較的少量の不純物（例えば、約０．１原子パーセント未満の不純物、約０．０１原子パーセント未満の不純物、または約０．００５原子パーセント未満の不純物）をさらに含み得る。
【００５０】
特定の実施形態において、基板は、３種以上の金属を含有し得る（例えば、三元合金または四元合金）。いくつかの実施形態において、合金は、１種以上の酸化物形成元素（oxide former）（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であり、Ａｌが好ましい酸化物形成元素である）、ならびに以下の金属：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種を含有し得る。これらの実施形態のいくつかにおいて、合金は、以下の金属：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種を含有することができ、上記の酸化物形成元素のいずれも実質的に含まないことがある。
【００５１】
合金が酸化物形成元素を含有する実施形態において、合金は、少なくとも約０．５原子パーセントの酸化物形成元素（例えば、少なくとも約１原子パーセントの酸化物形成元素、または少なくとも約２原子パーセントの酸化物形成元素）および約２５原子パーセント以下の酸化物形成元素（例えば、約１０原子パーセント以下の酸化物形成元素、または約４原子パーセント以下の酸化物形成元素）を含有し得る。例えば、合金は、酸化物形成元素（例えば、少なくとも約０．５のアルミニウム）、約２５原子パーセントから約５５原子パーセントのニッケル（例えば、約３５原子パーセントから約５５原子パーセントのニッケル、または約４０原子パーセントから約５５原子パーセントのニッケル）を含むことができ、残りは銅である。別の例として、合金は、酸化物形成元素（例えば、少なくとも約０．５原子のアルミニウム）、約５原子パーセントから約２０原子パーセントのクロム（例えば、約１０原子パーセントから約１８原子パーセントのクロム、または約１０原子パーセントから約１５原子パーセントのクロム）を含むことができ、残りはニッケルである。合金は、比較的少量のさらなる金属（例えば、約０．１原子パーセント未満のさらなる金属、約０．０１原子パーセント未満のさらなる金属、または約０．００５原子パーセント未満のさらなる金属）を含むことができる。
【００５２】
合金で形成される基板は、例えば、粉末形態の成分を組み合わせて溶融および冷却することによって、または、例えば、粉末成分を固体状態で互いに拡散することによって製造され得る。次に、合金は、変形組織化（例えば、アニーリングおよび圧延、スエージ加工（swaging）、押出し、および／または延伸）によって成形されて、組織化表面（例えば、二軸組織化または立方体集合組織化された）が形成され得る。あるいは、合金成分は、ゼリーロール形状に積み重ねられ、次に変形組織化され得る。いくつかの実施形態において、比較的低い熱膨張係数を有する材料（例えば、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｐｄ、Ｓｂ、ＮｂＴｉ、ＮｉＡｌまたはＮｉ３Ａｌなどの金属間化合物、あるいはそれらの混合物）が棒状に成形され、変形組織化の前に合金に組み込まれ得る。
【００５３】
特定の実施形態において、基板は、二軸組織化表面または立方体集合組織化表面を有する複合構造からなることができ、複合体の芯は、非立方体集合組織（non-cube texture）または立方体集合組織を有する。これらの実施形態のいくつかにおいて、複合構造の二軸組織化表面または立方体集合組織化表面は、以下の金属：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種を含有する二元合金であり得る。これらの実施形態のいくつかにおいて、芯材料は、超合金材料、または以下の材料：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種以上を含有する合金材料を含有し得る。
【００５４】
いくつかの実施形態において、第１のエピタキシャル（例えばバッファー）層が二軸組織化合金表面上に形成されるまで、基板の表面上に配置される中間体層を用いることにより、安定した酸化物が表面に形成されるのを抑制することができる。中間体層は、エピタキシャルバッファー層膜の初期成長に必要なＰＯ２および温度によって設定される条件に曝されたときに表面酸化物を形成しないエピタキシャル金属または合金層を含む。さらに、バッファー層は、基板元素が中間体層の表面に移動してエピタキシャル層の初期成長の際に酸化物を形成するのを防ぐ障壁として働く。このような中間体層が存在しないと、基板における１種以上の元素が、熱力学的に安定な酸化物を基板表面上に形成することが予測され、例えば、この酸化物層が組織化されていないためにエピタキシャル層の堆積を著しく妨げ得る。
【００５５】
これらの実施形態のいくつかにおいて、中間体層は、本質的に一時的なものである。本明細書において「一時的」とは、エピタキシャル膜の初期核形成および成長の後に、完全にまたは部分的に二軸組織化基板に組み込まれるか、あるいは二軸組織化基板と組み合わされる中間体層を意味する。これらの状況下でさえ、中間体層および二軸組織化基板は、堆積された膜のエピタキシャル性が確立されるまでは別個のままである。一時的である中間体層を使用することは、中間体層が何らかの望ましくない特性を有する場合、例えば、中間体層がニッケルなどの磁性体である場合に好ましいことがある。
【００５６】
例示的な中間体金属層は、ニッケル、金、銀、パラジウム、およびそれらの合金を含む。さらなる金属または合金は、ニッケルおよび／または銅の合金を含み得る。中間体層に堆積されるエピタキシャル膜または層は、金属酸化物、カルコゲニド、ハロゲン化物、および窒化物を含み得る。いくつかの実施形態において、中間体金属層は、エピタキシャル膜堆積条件下で酸化しない。
【００５７】
堆積された中間体層は、初期のバッファー層構造の核形成および成長によりエピタキシャル層が確立される前には基板に完全に組み込まれず、また、基板に完全に拡散しないことに留意すべきである。これは、基板合金における拡散定数、実際のエピタキシャルバッファー層成長条件下における酸化に対する熱力学的安定性およびエピタキシャル層との格子整合などの適切な属性のために金属（または合金）を選択した後、堆積された金属層の厚さを、エピタキシャル層堆積条件、特に温度に合わせなければならないことを意味する。
【００５８】
中間体金属層の堆積は、蒸発またはスパッタリングなどの真空プロセスにおいて、または（電極を用いるか用いない）電気めっきなどの電気化学的手段によって行うことができる。これらの堆積された中間体金属層は、（堆積の際の基板温度に応じて）堆積後にエピタキシャルであってもまたはエピタキシャルでなくてもよいが、その後、堆積後の熱処理時にエピタキシャル配向が得られる。
【００５９】
特定の実施形態において、硫黄を中間体層の表面上に形成することができる。例えば、所定の期間（例えば、約１０秒間から約１時間、約１分間から約３０分間、約５分間から約１５分間）にわたって、硫黄源（例えば、Ｈ２Ｓｌ）および水素源（例えば水素、あるいは５％の水素／アルゴンガス混合物などの水素と不活性ガスとの混合物）を含有するガス環境に中間体層を曝すことによって、中間体層の表面上に硫黄が形成され得る。これは、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／不活性ガス混合物）の圧力は比較的低くてもよく（例えば、約１トル（約１３３Ｐａ）未満、約１×１０−３トル（約１３３×１０−３Ｐａ）未満、約１×１０−６トル（約１３３×１０−６Ｐａ）未満）、あるいは比較的高くてもよい（例えば、約１トル（約１３３Ｐａ）超、約１００トル（約１３．３ｋＰａ）超、約７６０トル（約１０１．０８ｋＰａ）超）。
【００６０】
理論によって制約されることを望むものではないが、これらの条件下で、組織化された基板表面を硫黄源に曝すことで、組織化された基板表面上に硫黄の上部構造（例えば、ｃ（２×２）上部構造）が形成され得ると考えられる。上部構造は、中間体層の表面を安定させる（例えば、化学的におよび／または物理的に安定させる）のに有効であり得るとさらに考えられる。
【００６１】
硫黄の上部構造を形成するための一つの手法を記載したが、このような上部構造を形成する他の方法も使用することができる。例えば、硫黄上部構造（例えば、Ｓｃ（２×２））は、適切な有機溶液を中間体層の表面に塗布して適切なガス環境中で適切な温度にまで加熱することによって形成することができる。
【００６２】
また、中間体層の表面に硫黄上部構造を形成することを記載したが、表面を安定させる（例えば、化学的におよび／または物理的に安定させる）のに他の上部構造も有効であり得ると考えられる。例えば、表面上に配置される酸素上部構造、窒素上部構造、炭素上部構造、カリウム上部構造、セシウム上部構造、リチウム上部構造またはセレン上部構造が、表面の安定性を高めるのに有効であり得ると考えられる。
【００６３】
いくつかの基板は、全ての上記の特徴を容易に示さないため、一般的にバッファー層と呼ばれる１つ以上の中間層が、基板と超電導体層との間に配置され得る。バッファー層は、基板よりも酸化に対する耐性が高く、基板と超電導体層との間の化学種の拡散を減少させることができる。さらに、バッファー層は、超電導体材料とよく整合した熱膨張係数を有し得る。
【００６４】
バッファー層はエピタキシャル層であり得るため、その結晶方位は、バッファー層が堆積される表面の結晶方位に直接関連する。例えば、基板、エピタキシャルバッファー層、および超電導体材料のエピタキシャル層を有する多層物品において、バッファー層の表面の結晶方位は、基板の表面の結晶方位に直接関連し、超電導体材料の層の結晶方位は、バッファー層の表面の結晶方位に直接関連する。したがって、バッファー層を有する物品が示す超電導特性は、バッファー層表面の結晶方位に左右され得る。
【００６５】
いくつかの実施形態において、表面１３と同様に、バッファー層はプラズマ蒸着を用いて形成され得る。この技術では、例えば、反応性スパッタリングまたはパルスレーザ蒸着によって基板の二軸組織化または立方体集合組織化表面にバッファー層材料が堆積される。
【００６６】
例えば、バッファー層は、エピタキシャル形成される材料（例えば、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｇｄ２Ｏ３などの材料）をスパッタリングすることによって基板表面上に形成することができる。
【００６７】
バッファー層材料の堆積の際に使用される条件は、例えば、Ｈ２ＯおよびＨ２を含有する雰囲気で約２００℃から約ｌ０００℃（例えば、約５００〜約９００℃）の基板温度であることを含み得る。Ｈ２に対するＨ２Ｏの濃度は、バッファー材料が基板表面上にエピタキシャル層を形成するように設定されるべきである。
【００６８】
いくつかの実施形態において、複数のバッファー層が、第１のバッファー層の表面にエピタキシャル成長させることによって堆積され得る。この技術では、例えば、スパッタリングまたはパルスレーザ蒸着によって第１のバッファー層の二軸組織化または立方体集合組織化表面にバッファー層材料が堆積される。
【００６９】
バッファー層材料の例としては、ＴｂＯｘ、ＧａＯｘ、ＣｅＯ２、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、Ｙ２Ｏ３、ＬａＡｌＯ３、ＳｒＴｉＯ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＬａＮｉＯ３、ＬａＣｕＯ３、ＳｒＲｕＯ３、ＮｄＧａＯ３、ＮｄＡｌＯ３などの金属酸化物および／または当業者に公知のいくつかの窒化物が挙げられる。
【００７０】
バッファー材料は、例えば、S.S. Shoup et al., J. Am. Cer. Soc., vol. 81, 3019、D. Beach et al., Mat. Res. Soc. Symp. Proc., vol. 495, 263 (1988)、M. Paranthaman et al., Superconductor Sci. Tech., vol. 12, 319 (1999)、D.J. Lee et al., Japanese J. Appl. Phys., vol. 38, L178 (1999)、及びM.W. Rupich et al., I.E.E.E. Trans. on Appl. Supercon. vol. 9, 1527に開示されるような有機金属堆積を含む溶液相技術を用いて調製され得る。特定の実施形態において、溶液コーティングプロセスは、組織化された基板上の酸化物層の１つまたはいずれかの組合せの堆積に使用され得るが、組織化された金属基板上の初期（シード）層の堆積に特に利用可能であり得る。シード層の役割は、１）次の酸化物層の堆積の際、基板に対して酸化雰囲気中で行われるときに酸化から基板を保護すること（例えば、酸化対象からのイットリア安定化ジルコニアのマグネトロンスパッタ蒸着）、および２）後続の酸化物層の成長のためのエピタキシャルテンプレートを提供することである。これらの要件を満たすために、シード層は、金属基板の表面全体にわたってエピタキシャル成長し、後続のエピタキシャル酸化物層の堆積を妨げるおそれのあるいかなる汚染物質も含まないようにすべきである。
【００７１】
酸化物バッファー層の形成は、下部の基板層の濡れを促進するように行われ得る。さらに、特定の実施形態において、金属酸化物層の形成は、金属アルコキシド前駆体（例えば「ゾルゲル」前駆体）を用いて行われ得る。
【００７２】
いくつかの実施形態において、表面１３と同様に、バッファー層がＩＢＡＤを用いて形成され得る。この技術では、蒸発したバッファー層材料が堆積される基板の平滑な非晶質表面に向けてイオンビーム（例えば、アルゴンイオンビーム）を指向させた状態で、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を用いてバッファー層材料が堆積される。
【００７３】
例えば、面内および面外の両方においてバッファー層材料がほぼ整列した（例えば、約１３°以下）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オングストローム未満の二乗平均平方根粗さを有する表面）上に、岩塩状の構造を有するバッファー層材料（例えばＭｇＯを含む酸化物、あるいは窒化物などの岩塩構造を有する材料）を堆積することによるイオンビーム支援蒸着によってバッファー層を形成することができる。
【００７４】
バッファー層材料の堆積の際に使用される条件は、例えば、約０℃〜約４００℃（例えば、ほぼ室温から約４００℃）の基板温度、約０．１０ｎｍ／秒〜約０．４４ｎｍ／秒（約１．０オングストローム／秒〜約４．４オングストローム／秒）の堆積速度、約２００ｅＶ〜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〜約１２０マイクロアンペア／平方センチメートルのイオン束を含み得る。
【００７５】
いくつかの実施形態において、ＩＢＡＤを使用するとき、基板は、多結晶であって非晶質でない（non-amorphous）ベース構造（例えば、ニッケル合金などの金属合金）を有する材料から形成され、別の材料（例えば、Ｓｉ３Ｎ４）から形成される平滑な非晶質表面を有する。
【００７６】
特定の実施形態において、元のＩＢＡＤ表面にエピタキシャル成長させることによって複数のバッファー層を堆積させることができる。各バッファー層は、面内および面外の両方においてほぼ整列した（例えば、約１３°以下）表面を有し得る。
【００７７】
これらの方法は、１９９９年５月２７日に公開された“Thin Films Having A Rock-Salt-Like Structure Deposited on Amorphous Surfaces”という発明の名称を有するＰＣＴ公報である国際公開第９９／２５９０８号パンフレットに記載されている。
【００７８】
特定の実施形態において、バッファー材は、調整された表面（conditioned surface）上に層１４が形成されるように調整され得る（例えば、熱的および／または化学的に調整される）。バッファー層の調整された表面は、二軸組織化（例えば、（１１３）［２１１］）または立方体集合組織化（例えば、（１００）［０１１］または（１００）［０１１］）することができ、Ｘ線回折極点図において約２０°未満（例えば、約１５°未満、約１０°未満、または約５°から約１０°）の半値全幅を持ったピークを有し、高解像度走査電子顕微鏡法または原子間力顕微鏡法によって測定した際に調整前より平滑であり、比較的高い密度を有し、不純物の比較的低い密度を有し、他の材料層（例えば、超電導体層またはバッファー層）に対して向上した付着性を示し、および／または、ｘ線回折によって測定した際に比較的小さいロッキングカーブ幅を示す。
【００７９】
本明細書において「化学的調整」とは、バッファー層または超電導体材料層などの材料層の表面に変化を及ぼし、それによって得られる表面が上記の特性の１つ以上を示すように、１種以上の化学種（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いう。
【００８０】
本明細書において「熱的調整」とは、バッファー層または超電導体材料層などの材料層の表面に変化を及ぼし、それによって得られる表面が上記の特性の１つ以上を示すように、化学的調整を伴うかまたは伴わずに、高温を使用するプロセスをいう。熱的調整は、化学的調整の使用を伴うかまたは伴わずに行うことができる。好ましくは、熱的調整は、制御された環境（例えば、制御されたガス圧、制御されたガス環境、および／または制御された温度）で行われる。
【００８１】
熱的調整は、バッファー層の表面を、下層の堆積温度または結晶化温度よりも少なくとも約５℃高い温度（例えば、下層の堆積温度または結晶化温度よりも約１５℃から約５００℃高い温度、下層の堆積温度または結晶化温度よりも約７５℃から約３００℃高い温度、または下層の堆積温度または結晶化温度よりも約１５０℃から約３００℃高い温度）にまで加熱することを含み得る。このような温度の例は、約５００℃から約１２００℃（例えば、約８００℃から約１０５０℃）である。熱的調整は、様々な圧力条件、例えば、大気圧よりも高いか、大気圧よりも低いか、あるいは大気圧で行うことができる。熱的調整は、化学的調整環境（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などの様々なガス環境を用いて行うこともできる。
【００８２】
本明細書において「堆積温度」とは、調整される層が堆積された温度をいう。
本明細書において「結晶化温度」とは、材料の層（例えば、下層）が結晶形態をとる温度をいう。
【００８３】
化学的調整は、真空技術（例えば、反応性イオンエッチング、プラズマエッチングおよび／またはＢＦ３および／またはＣＦ４などのフッ素化合物を用いたエッチング）を含み得る。化学的調整技術は、例えば、Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 1, eds. S. Wolf and R.N. Tanber, pp. 539-574, Lattice Press, Sunset Park, CA, 1986に開示されている。
【００８４】
その代わりにまたはそれに加えて、化学的調整は、Metallurgy and Metallurgical Engineering Series, 3d ed., George L. Kehl, McGraw-Hill, 1949に開示されるような溶液相技術を含み得る。このような技術は、下層の表面を、比較的穏やかな酸溶液（例えば、約１０パーセント未満の酸、約２パーセント未満の酸、または約１パーセント未満の酸を含有する酸溶液）と接触されることを含み得る。穏やかな酸溶液の例としては、過塩素酸、硝酸、フッ化水素酸、塩酸、酢酸および緩衝酸溶液が挙げられる。一実施形態において、穏やかな酸溶液は、約１パーセントの硝酸水溶液である。特定の実施形態において、臭化物含有および／または臭素含有組成物（例えば、液体臭素溶液）を用いて、バッファー層または超電導体層の表面を調整することができる。
【００８５】
これらの方法は、１９９９年１１月１８日に出願された「Multi-Layer Articles and Methods of Making Same」という発明の名称を有する同一出願人が所有する米国仮特許出願第６０／１６６，１４０号明細書および同一出願人が所有する米国特許第６，９７４，５０１号明細書に記載されている。
【００８６】
上記の説明は、超電導体材料の１つの厚い層を有する（すなわち、中間体層がない）物品を記載しているが、本発明はこの意味に限定されない。その代わりに、１つ以上の超電導体層が使用され得る。さらなる詳細は、米国特許第６，５６２，７６１号明細書および米国特許第６，６６９，７７４号明細書に提供されている。
【００８７】
いくつかの実施形態において、超電導体物品は、基板と超電導体材料との間に３つのバッファー層を備える。Ｙ２Ｏ３またはＣｅＯ２の層（例えば、厚さ約５０ナノメートルから約１００ナノメートル）が、（例えば、電子ビーム蒸着を用いて）基板表面上に堆積され、あるいはＧｄ２Ｏ３の層が溶液から堆積される。スパッタリングを用いて（例えば、マグネトロンスパッタリングを用いて）、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２またはＧｄ２Ｏ３層の表面上にＹＳＺの層（例えば、厚さ約７５ナノメートルのような厚さ約５０ナノメートルから約１００ナノメートル）が蒸着される。ＣｅＯ２層（例えば、厚さ約５０ナノメートルから約１００ナノメートル）が（例えば、マグネトロンスパッタリングを用いて）、ＹＳＺ表面上に堆積され、あるいはＧｄ２Ｏ３の層が溶液からＹＳＺ表面上に堆積される。バッファー層のうちの１つ以上は、本明細書に記載されるように化学的および／または熱的に調整され得る。
【００８８】
本発明に係る超電導体物品は、キャップ材料の層を備えることも可能であり、それは、キャップ材料の層を形成するのに使用される反応条件下において、超電導体材料（例えば、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）との反応生成物が熱力学的に不安定である金属または合金で形成することができる。例示的なキャップ材料としては、銀、金、パラジウムおよび白金が挙げられる。
【００８９】
さらに、上記の説明は、特定の構造を有する多層物品を記載しているが、本発明はこの意味に限定されない。例えば、いくつかの実施形態において、第１および第２の高温超電導体被覆要素を含む多層の高温超電導体が提供される。各要素は、基板、基板上に堆積される少なくとも１つのバッファー層、高温超電導体層、および任意にキャップ層を備える。第１および第２の高温超電導体被覆要素は、第１および第２のキャップ層において接合することができ、あるいは、好ましくは金属製の介在層と接合することができる。例示的な結合技術としては、はんだ付けおよび拡散接合が挙げられる。
【００９０】
このような多層構造は、向上した分流（current sharing）、交流電流条件下におけるより低いヒステリシス損失、向上した電気および熱安定性、および向上した機械的特性を提供することができる。十分な電流容量、寸法安定性、および機械的強度を提供するために、互いに積み重ねられ、および／または積層された複数のテープを有する有用な導体が作製され得る。このような実施形態は、被覆されたテープセグメントを接合するための手段、および被覆されたテープセグメントまたは導体要素を終了するための手段も提供する。
【００９１】
さらに、この構造は、交流電流用途に大きな利益を与えることができると期待される。ＡＣ損失は、導体、より詳細には、電流が流れる断面積内の実効臨界電流密度に反比例することが示されている。マルチフィリメント導体の場合、これは、束の周りのあらゆるシース材料を除いた、超電導フィラメントの「束」の面積であろう。「面−面（face-to-face）」構造の場合、「束」の臨界電流密度は、高温超電導体膜およびキャップ層構造の厚さのみを包含するであろう。キャップ層は、１つ以上の層で形成することができ、好ましくは少なくとも１種の貴金属層を含む。本明細書において「貴金属」とは、その反応生成物が、ＨＴＳテープを作製するのに用いられる反応条件下で熱力学的に不安定である金属をいう。例示的な貴金属としては、例えば、銀、金、パラジウム、および白金が挙げられる。貴金属は、ＨＴＳ層とキャップ層との間の低い界面抵抗を提供する。さらに、キャップ層は、通常の金属（例えば、銅またはアルミニウムあるいは通常の金属の合金）の第２の層を含み得る。直流用途では、さらなる面−面ワイヤが、所与の用途のために必要とされる電流容量および幾何学形状を提供するように束ねられるかまたは積み重ねられるであろう。
【００９２】
さらに、テープの表面上の高温超電導体膜は、局所的な中断部（local break）、すなわち、テープの長さ（電流の流れ方向）にのみ沿う膜の非超電導領域またはストライプを生じさせるように処理され得る。このとき、高温超電導体膜に堆積されるキャップ層は、非超電導領域を、延性の通常の金属の領域と架橋させるように働き得る。狭いストリップまたはフィラメントの縁部の位置揃え（edge justification）をずらすことにより、長手積みのレンガ模様（running bond brick pattern）に類似して、電流がキャップ層を横切って隣接フィラメントへと、いくつかの狭い超電導フィラメントに移動することができ、重複性（redundancy）をさらに高め、安定性を向上させるであろう。
【００９３】
全ての実施形態において、高温超電導体膜を密封し、膜への、および必要に応じて、膜から基板への電流移動をもたらすように、導体の縁部に沿って通常の金属層が含まれ得る。
【００９４】
さらなる詳細は、１９９９年７月２３日に出願された「Enhanced High Temperature Coated Superconductors」という発明の名称を有する同一出願人が所有する米国仮特許出願第６０／１４５，４６８号明細書、および米国特許第６，８２８，５０７号明細書に提供されている。
【００９５】
いくつかの実施形態において、交流電流用途において生じる損失を最小限に抑えるように被覆導体が作製され得る。導体は、複数の導電経路を有するように作製され、そのそれぞれが少なくとも２つの導電層にわたって延在し、これらの層の間にさらに延在する経路セグメントを含む。
【００９６】
各超電導層は、層の幅にわたって、１つの縁部から別の縁部へと延在する複数の導電性経路セグメントを有し、経路セグメントは、超電導層の長さに沿った方向の構成要素も有する。超電導層表面における経路セグメントは、層間接続によって導電的に接続され、それによって、１つの超電導層から別の超電導層へと電流が流れることが可能になる。経路セグメントで構成されている経路は、２層の実施形態において、電流が一般に２つの超電導層の間で交互に流れ、層間接続を介して層を横断するように、また、周期性を有するように設計される。
【００９７】
超電導層は、その幅にわたっておよびその長さに沿って延在する複数の経路セグメントを含むように構成され得る。例えば、超電導層は、複数の経路セグメントのそれぞれの間に高い抵抗率または完全に絶縁性の障壁が得られるようにパターン化され得る。例えば、斜め模様の（diagonal）経路セグメントの規則的で周期的な配列が、テープの全長に沿って層に付与され得る。このような配列を与えるための超電導層のパターン化は、例えば、レーザースクライビング、機械的切断、注入（implantation）、マスクを介した局所的な化学処理、および他の公知の方法を含んだ当業者に公知の様々な手段によって行うことができる。さらに、超電導層は、その表面の導電性経路セグメントを、その縁部でまたは縁部の近くで、層間を通る導電層間接続と電気接続させるように構成される。層間接続は典型的に、通常の導電性（超電導ではない）であるが、特別な形態においては超電導性でもあり得る。層間接続は、超電導層の間に位置決めされる非導電性または高抵抗性の材料によって隔てられる超電導層の間に電気接続を提供する。このような非導電性または高抵抗性の材料は、１つの超電導層に堆積され得る。層間接続を導入できるように絶縁材料の縁部に通路が作製可能であり、その後にさらなる超電導層が堆積される。テープの軸に平行なフィラメントに超電導層をパターン化し、テープを円柱形の周りにらせん状に巻くことによって、被覆された導体を用いて転置された形状（transposed configuration）を実現することができる。
【００９８】
さらなる詳細な説明がなくても、上記の説明が本発明を十分に実現可能にしていると考えられる。したがって、以下の実施例は、単なる例示と解釈され、本開示の残りの部分を限定するものと決して解釈されるものではない。本明細書に引用される刊行物の全ては、全体が参照により本明細書に援用される。
【００９９】
実施例１
前駆体溶液を以下のように調製した。６．０グラムのＹ（ＣＦ３ＣＯ２）３、１０．２グラムのＢａ（ＣＦ３ＣＯ２）２、２．５グラムのＤｙ（Ｏ２ＣＣＨ３）３、および９．５グラムのＣｕ（ＣＨ３ＣＨ２ＣＯ２）２を、４５ミリリットルのＣＨ３ＯＨおよび１．５ミリリットルのＨＯ２ＣＣＨ２ＣＨ３に溶解させた。
【０１００】
前駆体溶液を、スロットダイ被覆装置を用いて、金属テープ基板の連続長さ上に堆積させた。
金属テープ基板は４つの層で形成されていた。第１の層は、約７５マイクロメートルの厚さおよび約４６ミリメートルの幅を有する変形組織化ニッケルタングステン（５％）合金であった。ニッケルタングステンの組織化表面の上に厚さ約７５ナノメートルの、Ｙ２Ｏ３のエピタキシャル層が設けられていた。た。Ｙ２Ｏ３層の上にＹＳＺのエピタキシャル層（厚さ約７５ナノメートル）が設けられていた。ＹＳＺ層の上にＣｅＯ２層のエピタキシャル層（厚さ約７５ナノメートル）が設けられていた。
【０１０１】
約１１トル（約１．４６３ｋＰａ）のＨ２Ｏおよび残りの窒素を含有する雰囲気（約７６０トル（約１０１．０８ｋＰａ）の全圧）中で前駆体膜を堆積させた。コーティング重量は、厚さ約１．２μｍのＹ（１−ｘ）ＤｙｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ（７−ｄ）に等しい。
【０１０２】
温度勾配およびガス環境勾配を有する管状炉に被覆基板を通すことによって、前駆体被覆膜を分解させた。約７６０トル（約１０１．０８ｋＰａ）の全ガス圧（約２５トル（約３．３２５ｋＰａ）の水蒸気圧）を有する公称ガス環境において１００〜２５０Ｃの温度範囲内で１．５時間の滞留時間、および、約７６０トル（約１０１．０８ｋＰａ）の全圧（約３２トル（約４．２５６ｋＰａ）の水蒸気圧）を有する公称ガス環境において２５０Ｃ〜４００Ｃの温度範囲内で０．５時間の滞留時間を提供するように適切な速度で試料を輸送した。中間体膜の厚さは、ＳＥＭ断面分析によって測定した際に約３マイクロメートルであった。図２は、膜の光学顕微鏡写真（２５倍の倍率）であり、膜が目視可能な亀裂または気泡を有さないことを示している。
【０１０３】
ＳＥＭ顕微鏡写真（図３）の矩形のボックスによって示される中間体膜の断面積のエネルギー分散Ｘ線スペクトル（図４）は、膜の中に破壊的組成変化を伴わずに、各構成要素が厚さにわたって均一に分布していることを示す。
【０１０４】
このように得られる中間体膜を、１分間につき約１００℃の速度で約７８５℃にまで加熱し、約４７５ミリトル（約６３．１７５Ｐａ）の公称全ガス圧（約２５０ミリトル（約３３．２５Ｐａ）の水蒸気圧、約２２５ミリトル（約２９．９２５Ｐａ）の酸素ガス圧）を有する環境において約１２分間保持した後、同じガス環境において７８５℃で約１２分間保持してから室温まで冷やした。次に、膜を約５５０℃の温度にまで加熱し、７６０トル（１０１．０８ｋＰａ）の公称全ガス圧（約７６０トル（約１０１．０８ｋＰａ）の酸素）を有するガス環境において同温度で約０．５時間保持した後、室温まで冷やした。
【０１０５】
得られた層は、質量基準で約１．２マイクロメートルの厚さを有する（００１）組織化Ｙ（１−ｘ）ＤｙｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ（７−ｄ）超電導体であった。超電導体膜は、３ＭＡ／ｃｍ２の臨界電流密度を有していた。
【０１０６】
実施例２
単一のガス組成（１５トル（１．９９５ｋＰａ）の水蒸気圧）で処理したことを除いて、中間体の膜を、実施例１に記載されるのと同様の方法で形成した。中間体膜の厚さは、ＳＥＭ断面積分析によって測定した際に約３マイクロメートルであった。図５は、その膜の光学顕微鏡写真（２５倍の倍率）であり、膜が多くの目視可能な亀裂を含んでいたことを示している。
【０１０７】
実施例３
単一のガス組成（２８トル（３．７２４ｋＰａ）の水蒸気圧）で処理したことを除いて、中間体の膜を、実施例１に記載されるのと同様の方法で形成した。図６は、その膜の光学顕微鏡写真（２５倍の倍率）であり、膜が多くの目視可能な気泡を含んでいたことを示している。
【０１０８】
実施例４
実施例１に記載される前駆体溶液を用いて、実施例に記載される基板上に前駆体膜を堆積させた。スロットダイコーティングによって膜を堆積させたところ、０．８μｍのＹ（１−ｘ）ＤｙｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ（７−ｄ）に等しい厚さを有していた。
【０１０９】
温度勾配およびガス環境勾配を有する管状炉に被覆基板を通すことによって、前駆体被覆膜を分解させた。約７６０トル（約１０１．０８ｋＰａ）の全ガス圧（約１８トル（約２．３９４ｋＰａ）の水蒸気圧）を有する公称ガス環境において１００〜２５０℃の温度範囲内で１．６時間の滞留時間、および、約７６０トル（約１０１．０８ｋＰａ）の全圧（約１８トル（約２．３９４ｋＰａ）の水蒸気圧）を有する公称ガス環境において２５０℃〜４００℃の温度範囲内で０．７時間の滞留時間を提供するように適切な速度で試料を輸送した。
【０１１０】
０．６μｍのＹ（１−ｘ）ＤｙｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ（７−ｄ）に等しい前駆体膜の第２の層を、スロットダイコーティングによって中間体膜の上に堆積させた。
温度勾配およびガス環境勾配を有する管状炉に被覆基板を通すことによって、第２の前駆体膜を分解させた。約７６０トル（約１０１．０８ｋＰａ）の全ガス圧（約１３トル（約１．７２９ｋＰａ）の水蒸気圧）を有する公称ガス環境において１００〜２５０℃の温度範囲内で１．６時間の滞留時間、および、約７６０トル（約１０１．０８ｋＰａ）の全圧（約１３トル（約１．７２９ｋＰａ）の水蒸気圧）を有する公称ガス環境において２５０℃〜４００℃の温度範囲内で０．７時間の滞留時間を提供するように適切な速度で試料を輸送した。
【０１１１】
図７（左側：断面のＳＥＭ顕微鏡写真、右側：断面のＥＤＳスペクトル）に示されるように、中間体膜は、膜の中に破壊的な変化を伴い、構成要素が厚さにわたって不均一に分布していた。
【０１１２】
他の実施形態
本明細書に開示される特徴の全ては、任意の組合せで組み合わされてもよい。本明細書に開示される各特徴の代わりに、同じか、同等か、または同様の目的を果たす代わりの特徴を用いてもよい。例えば、ＨＴＳ厚膜は、１種のみの金属塩（トリフルオロ酢酸塩である）を含むかあるいは金属塩を含まない前駆体溶液から作製されてもよい。したがって、特に明記されない限り、開示される各特徴は、一連の一般的な同等または同様の特徴の単なる例である。上記の説明から、当業者は、本発明の趣旨および範囲から逸脱せず、本発明の本質的な特徴を容易に確認することができ、様々な使用法および条件に合わせて本発明の様々な変形および変更を行うことができる。したがって、他の実施形態も、以下の特許請求の範囲内に含まれる。
【図１】
2013524434.tif 000003
【図２】
2013524434.tif 000004
【図３】
2013524434.tif 000005
【図４】
2013524434.tif 000006
【図５】
2013524434.tif 000007
【図６】
2013524434.tif 000008
【図７】
2013524434.tif 000009
【国際調査報告】
2013524434.tif 000010
2013524434.tif 000011
2013524434.tif 000012