(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テープ状の金属母材と、該金属母材の少なくとも一面側に形成された圧延集合組織を有するＡｇ層とを備えた酸化物超電導導体用基材のＡｇ層の表層部にＣｕが拡散された拡散層を形成する工程と、該拡散層上に酸化物超電導体の原料ガスを化学反応させることにより酸化物超電導層を成膜する工程とを含むことを特徴とする酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項２】
移動中のテープ状の基材の少なくとも一面側に酸化物超電導導体の原料ガスを化学反応させて酸化物超電導薄膜を成膜するＣＶＤ反応を行うリアクタと、前記リアクタに酸化物超電導導体原料ガスを供給する酸化物超電導導体の原料ガス供給手段と、前記リアクタ内のガスを排気するガス排気手段とが備えられ、
前記酸化物超電導導体の原料ガス供給手段に、酸化物超電導導体の原料ガス供給源と、酸化物超電導導体の原料ガス導入管と、酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段とが備えられ、
前記リアクタに、基材導入部と反応生成室と基材導出部とがそれぞれ隔壁を介して区画され、前記反応生成室がテープ状の基材の移動方向に直列に複数設けられ、前記各隔壁に基材通過孔が形成され、前記リアクタの内部に基材導入部と複数の反応生成室と基材導出部とを通過する基材搬送領域が形成され、前記複数設けられた反応生成室にそれぞれガス拡散部が設けられ、
前記複数設けられた反応生成室が成膜領域とされ、該反応生成室に前記ガス拡散部を介して前記酸化物超電導体の原料ガス導入管が接続されてなる成膜装置を用いて成膜することを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項３】
前記基材のＡｇ層の膜厚が、１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲とされたことを特徴とする請求項１または２に記載の酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項４】
前記基材の前記Ａｇ層と、金属母材との間に、バリア層が備えられたことを特徴とする請求項１または２に記載の酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項５】
前記基材の前記Ａｇ層の膜厚が、５μｍ以上１０μｍ以下とされたことを特徴とする請求項４に記載の酸化物超電導導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導電力ケーブル、超電導マグネット、超電導エネルギー貯蔵、超電導発電装置、医療用ＭＲＩ装置、超電導電流リード等の分野において利用できる酸化物超電導導体とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の酸化物超電導導体の製造方法として、酸化物超電導粉末または熱処理によって酸化物超電導体となり得る組成の混合粉末を円柱状にプレスし、これを銀管中に挿入し、伸線加工あるいは圧延工程と熱処理工程を行って線材化するパウダーインチューブ法（ＰＩＴ法）などの固相法の他に、レーザー蒸着法、スパッタ法などの気相法により金属テープなどの長尺の基材上に連続的に酸化物系超電導層を形成する成膜法が知られている。
【０００３】
レーザー蒸着法やＣＶＤ法等の気相法により製造された酸化物超電導導体の構造としては、図７に示すように、Ａｇ等の金属からなる基材１９１の上面にＹＢａＣｕＯ系の酸化物超電導層１９３が形成され、更にこの酸化物超電導層１９３上にＡｇからなる表面保護層１９５が形成されたものが広く知られている。
このようなレーザー蒸着法やＣＶＤ法等の気相法により作製した酸化物超電導導体において、優れた超電導特性を得るためには、基材上１９１上に作製した酸化物超電導層１９３の２軸配向（面内配向）を実現することが重要である。そのためには、基材１９１の格子定数を、酸化物超伝導層１９３の格子定数に近づけることと、基材１９１の表面を構成する結晶粒が、疑似単結晶的に揃っていることが好ましい。
【０００４】
そこで、この問題を解決するために、図８に示すようにハステロイテープなどの金属製の基材１９１の上面に、スパッタ装置を用いてＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニウム）などの多結晶中間層１９２を形成し、この多結晶中間層１９２上にＹＢａＣｕＯ系などの酸化物超電導層１９３を形成し、更にこの上にＡｇの安定化層１９４を形成することにより、超電導性の優れた酸化物超電導導体を製造する試みなどが種々行われている。あるいは、圧延、熱処理により集合組織を形成したＡｇ基材や、圧延、熱処理により集合組織を形成し、さらに酸化物中間層を形成したＮｉ基材なども検討されている。
【０００５】
これらの中でも、Ａｇは酸化物超電導層１９３との反応性が小さく、基材１９１上に直接酸化物超電導層１９３を形成することができる唯一の金属材料であり、さらには非磁性、低抵抗であるという特徴も有していることから、基材１９１自身が安定化層としても機能する線材構造を実現することができる。
【０００６】
この圧延、熱処理により集合組織を形成したテープ状のＡｇ基材としては、基材表面に（１００）面を、長手方向に＜００１＞を優先的に配向させた立方体集合組織を有するＡｇ｛１００｝＜００１＞、あるいは、基材表面に（１１０）面を、長手方向に＜１１０＞を優先的に配向させた立方体集合組織を有するＡｇ｛１１０｝＜１１０＞などが開発されており、これらのうちでも、ＹＢａＣｕＯ系の酸化物超電導層との格子のマッチングを考慮すると、Ａｇ｛１１０｝＜１１０＞の配向Ａｇ基材が有望である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示すような多結晶中間層１９２上に酸化物超電導層１９３を形成した酸化物超電導導体では、この多結晶中間層１９２の作用により、酸化物超電導層１９３が形成される表面の平滑性や面内配向性が優れており、良好に面内配向した酸化物超電導層１９３を得ることができ、最近では１００万Ａ／ｃｍ2以上の高Ｊｃが得られることが確認されている。また、金属テープとしてハステロイを用いているため、十分な強度を備えた線材を製造することができる。しかしながら、この多結晶中間層１９２を備えた基材は、その成膜にイオンビームスパッタ法という高度で高価な技術を用いる必要があり、今のところ、１ｍ／ｈ程度までの基材の生産速度しか得られておらず、製造コストが極めて高いという問題点を有している。
【０００８】
一方、Ａｇの圧延集合組織を用いた配向Ａｇ基材では、基材の生産性を高くでき、製造コストも比較的安価であり、有望であるが、この配向Ａｇ基材を用いて１０万Ａ／ｃｍ2以上の高Ｊｃを得られたという報告はほとんど成されておらず、超電導特性の不足が問題とされていた。これは、Ａｇ基材の結晶粒界における凹凸によって、酸化物超電導層の連続性が損なわれるためであると考えられている。また、Ａｇ基材を用いる場合には、Ａｇ自体が非常に柔らかい金属である上、酸化物超電導層の成膜時に高温に加熱されることでさらに軟化するため、Ａｇ基材を用いた酸化物超電導導体を線材などへ応用するためには、強度の問題を解決することが必要である。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであって、Ａｇを主体とする基材を用い、優れた強度と超電導特性を具備した酸化物超電導導体及びその製造方法、並びに酸化物超電導導体用基材を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の酸化物超電導導体は、テープ状の金属母材と、該金属母材の少なくとも一面側に形成された圧延集合組織を有するＡｇ層とを備えた酸化物超電導導体用基材と、前記基材のＡｇ層の表層部にＣｕが拡散されて形成された拡散層と、前記拡散層上に形成された酸化物超電導層とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
すなわち、本発明の酸化物超電導導体は、金属母材上に圧延集合組織を有するＡｇ層を備えた２重構造の基材を用いることで、従来のＡｇ基材よりも大幅に強度を向上させたものである。また、Ａｇ層の表層部にＣｕが拡散された拡散層が形成されていることで、酸化物超電導層からＡｇ基材へのＣｕの拡散を効果的に抑制することができるので、酸化物超電導層のこれによりＡｇ基材表面での粒界成長を抑制することができるので、酸化物超電導層の組成が乱れたり、結晶の連続性が損なわれることが無く、超電導特性に優れた酸化物超電導導体とすることができる。
【００１２】
次に、本発明の酸化物超電導導体においては、前記Ａｇ層の膜厚が、１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲とされた構成とすることが好ましい。Ａｇ層の膜厚が、１０μｍ未満であると、金属母材の構成元素がＡｇ層を通して超電導層へ拡散するため好ましくない。また、１００μｍを越える場合には、Ａｇの使用量が多く、基材のコストが高くなるため好ましくない。
【００１３】
次に、本発明の酸化物超電導導体においては、前記Ａｇ層と、金属母材との間に、バリア層が備えられた構成とすることもできる。このような構成とすることで、金属母材を構成する元素が、Ａｇ層や酸化物超電導層へ拡散するのを抑制することができるので、Ａｇ層の集合組織や酸化物超電導層の結晶組織を良好に保つことができ、Ａｇ層上に形成される酸化物超電導層の結晶配向性や結晶連続性を良好なものとすることが可能である。
【００１４】
また、上記バリア層を備えた酸化物超電導導体においては、前記Ａｇ層の膜厚が、５μｍ以上１０μｍ以下とされた構成とすることができる。すなわち、上記バリア層により金属母材を構成する元素がＡｇ層やこのＡｇ層上に形成される酸化物超電導層に拡散するのを防止することができる。従って本構成によれば、Ａｇ層を薄くしても良好な結晶連続性を備えた酸化物超電導層を形成することができ、超電導特性に優れた酸化物超電導導体を提供することができる。また、このバリア層を備えた酸化物超電導導体において、Ａｇ層の膜厚が、５μｍ未満であると、バリア層へＡｇ層（Ａｇ箔）を貼り合わせるのが困難であり実用的でない。また、１０μｍを越える場合には、基材コストの増加につながるため好ましくない。
【００１５】
次に、本発明の酸化物超電導導体用基材は、少なくとも一面側において酸化物超電導体の原料ガスを化学反応させることにより酸化物超電導層を形成して酸化物超電導導体を構成するためのテープ状の基材であって、テープ状の金属母材と、該金属母材の少なくとも一面側に形成された圧延集合組織を有するＡｇからなるＡｇ層とを備え、前記Ａｇ層の膜厚が１０μｍ以上１００μｍ以下とされたことを特徴とする。
【００１６】
すなわち、本発明の酸化物超電導導体用基材は、金属母材上にＡｇからなる層を形成した２重構造としたことで、従来のＡｇ基材の問題点であった強度の問題を解決したものである。また、金属母材上にＡｇを成膜または貼合わせる技術は、従来のクラッド材の製造に用いられている技術を応用することができるので、安価に高強度の基材を得ることができ、Ａｇ基材の利点を損なうことなく酸化物超電導体を製造することができる。
【００１７】
次に、本発明の酸化物超電導導体用基材は、少なくとも一面側において酸化物超電導体の原料ガスを化学反応させることにより酸化物超電導層を形成して酸化物超電導導体を構成するためのテープ状の基材であって、テープ状の金属母材と、該金属母材の少なくとも一面側に形成された圧延集合組織を有するＡｇからなるＡｇ層と、前記金属母材とＡｇ層との間に形成されたバリア層とを備え、前記Ａｇ層の膜厚が５μｍ以上１０μｍ以下とされたことを特徴とする。
【００１８】
前記基材の金属母材と、Ａｇ層との間に、バリア層を備えた構成とすれば、金属母材の構成元素が、Ａｇ層に圧延集合組織を導入するための熱処理や酸化物超電導層を形成するための加熱により、Ａｇ層側へ拡散するのを抑えることができる。従って、本構成の酸化物超電導導体用基材を用いるならば、このような拡散により酸化物超電導層の結晶配向性や結晶連続性が損なわれるのを防止できるので、優れた超電導特性を備えた酸化物超電導導体を実現することができる。
【００１９】
次に、本発明の酸化物超電導導体の製造方法は、テープ状の金属母材と、該金属母材の少なくとも一面側に形成された圧延集合組織を有するＡｇ層とを備えた酸化物超電導導体用基材のＡｇ層の表層部にＣｕが拡散された拡散層を形成する工程と、該拡散層上に酸化物超電導体の原料ガスを化学反応させることにより酸化物超電導層を成膜する工程とを含むことを特徴とする。
【００２０】
このような構成とすることで、前記拡散層の作用により、酸化物超電導層からＡｇ基材へのＣｕの拡散が抑制され、超電導特性に優れた酸化物超電導導体を容易に製造することができる。また、Ｃｕが拡散された拡散層は、ＹＳＺ等の多結晶中間層のように、その成膜に高度で高価な成膜技術を用いる必要が無く、通常のスパッタや蒸着、ＣＶＤ法などにより容易に形成することができる。従って、本構成によれば、安価に超電導特性に優れた酸化物超電導導体を製造することができる。
【００２１】
次に、本発明の酸化物超電導導体の製造方法においては、移動中のテープ状の基材の少なくとも一面側に酸化物超電導導体の原料ガスを化学反応させて酸化物超電導薄膜を成膜するＣＶＤ反応を行うリアクタと、前記リアクタに酸化物超電導導体原料ガスを供給する酸化物超電導導体の原料ガス供給手段と、前記リアクタ内のガスを排気するガス排気手段とが備えられ、前記酸化物超電導導体の原料ガス供給手段に、酸化物超電導導体の原料ガス供給源と、酸化物超電導導体の原料ガス導入管と、酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段とが備えられ、前記リアクタに、基材導入部と反応生成室と基材導出部とがそれぞれ隔壁を介して区画され、前記反応生成室がテープ状の基材の移動方向に直列に複数設けられ、前記各隔壁に基材通過孔が形成され、前記リアクタの内部に基材導入部と複数の反応生成室と基材導出部とを通過する基材搬送領域が形成され、前記複数設けられた反応生成室にそれぞれガス拡散部が設けられ、前記複数設けられた反応生成室が成膜領域とされ、該反応生成室に前記ガス拡散部を介して前記酸化物超電導体の原料ガス導入管が接続されてなる成膜装置を用いて成膜することを特徴とする。
【００２２】
このような構成とすることで、複数設けられた反応生成室により前記拡散層と、酸化物超電導層を連続的に成膜することができるので、酸化物超電導導体の製造を効率的に行うことができる。従って、製品の歩留まりの向上や、製造コストの低減を図ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る酸化物超電導導体用基材と、酸化物超電導導体及びその製造方法、並びにこの製造方法を実施する場合に用いる装置について図面を参照して説明する。
【００２４】
（酸化物超電導導体用基材）
図１（Ａ）は、本発明の酸化物超電導導体用基材の一実施の形態の断面構造を示す図であり、図１（Ｂ）は、本発明の酸化物超電導導体用基材の他の実施の形態を示す図である。図１（Ａ）に示す酸化物超電導導体用基材１０は、高強度の金属材料からなる金属母材１と、この金属母材１上に貼り合わされたＡｇ箔（Ａｇ層）２とから構成されている。図１（Ｂ）に示す酸化物超電導導体用基材２０は、金属母材１１と、この金属母材１１上に形成されたバリア層１３と、このバリア層１３上に貼り合わされたＡｇ箔（Ａｇ層）１２とから構成されている。尚、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）には、酸化物超電導導体の断面構造のみを示したが、実際は紙面に垂直な方向に延びるテープ状である。
【００２５】
前記金属母材１，１１は、ハステロイ（ＮｉＣｒＭｏ合金）、Ｎｉ、インコネル、ステンレス鋼などの高温強度に優れる材料から構成されることが好ましい。金属母材としてこれらの金属材料を用いることで、Ａｇ層を集合組織化するための熱処理や、酸化物超電導層を成膜するために高温に加熱された場合に、金属母材の軟化や、金属母材の構成元素の拡散が起こりにくくなる。従って、Ａｇ層にあっては良好な集合組織を形成、維持することができ、酸化物超電導層にあっては良好な結晶配向性、結晶連続性を実現することができるので、良好な超電導特性を備えた酸化物超電導導体を作製することができる。また、この金属母材１，１１の厚さは、目的に応じて適宜変更すればよいが、５０μｍ〜２００μｍ程度とするのがよい。
【００２６】
Ａｇ箔２，１２は、圧延集合組織を有するＡｇからなるものである。このＡｇ箔２，１２の圧延集合組織としては、基材表面に｛１００｝面を、長手方向に＜００１＞を優先的に配向させた立方体集合組織を有する｛１００｝＜００１＞集合組織、基材表面に｛１１０｝面を、長手方向に＜１１０＞を優先的に配向させた立方体集合組織を有する｛１１０｝＜１１０＞集合組織、基材表面に｛１１０｝面を、長手方向に＜００１＞を優先的に配向させた立方体集合組織を有する｛１１０｝＜００１＞集合組織のいずれかとすることが好ましい。これらの集合組織を有する配向Ａｇ基材を用いることで、特にＹＢａＣｕＯ系の酸化物超電導層を形成する際に、基材表面の結晶の格子定数と、酸化物超電導層の格子定数とを近づけることができるので、形成される酸化物超電導層の結晶性を向上させ、優れた超電導特性を備えたものとすることができる。
【００２７】
また、前記Ａｇ箔２，１２の圧延集合組織は、圧延が施されたＡｇ箔を金属母材１またはバリア層１３に貼り合わせた後に、熱処理を施して集合組織化したものであっても良く、圧延を施したＡｇ箔に予め熱処理を施して圧延集合組織をＡｇ箔中に形成し、この圧延集合組織を有するＡｇ箔を金属母材１またはバリア層１３に貼り合わせて形成しても良い。
【００２８】
バリア層を備えていない基材１０におけるＡｇ箔２の膜厚は、１０μｍ〜１００μｍの範囲とされる。Ａｇ箔２の膜厚が１０μｍ未満であると、金属母材１の構成元素がＡｇ箔２を通過して、Ａｇ箔２上に形成される酸化物超電導層へ拡散するので好ましくない。また、１００μｍを越える場合には、Ａｇの使用量が多くなり、基材としてのコストが高くなり好ましくない。
【００２９】
一方、バリア層１３を備えた基材２０においては、このバリア層１３によって金属母材１１の元素の拡散を抑制することができるので、Ａｇ箔１２の膜厚をより薄く形成することができる。従って、Ａｇ箔１２の膜厚は、５μｍ以上１０μｍ以下とされる。Ａｇ箔１２の膜厚が、５μｍ未満であると、Ａｇ箔１２をバリア層１３に貼り合わせるのが困難であり実用上好ましくない。また、１０μｍを越える場合には、基材コストの増加につながるので好ましくない。
【００３０】
図１（Ｂ）に示すバリア層１３は、金属母材１，１１を構成する元素が、上記圧延集合組織を形成するための熱処理やＡｇ箔を金属母材に貼り合わせるための加熱によってＡｇ箔へ拡散し、Ａｇ箔の結晶配向性を損なうのを防ぐために設けられている。このバリア層１３を構成する材料としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ等の金属や、ＭｇＯ、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＣｅＯ2等の酸化物を用いることができる。
【００３１】
バリア層１３の膜厚は、これを構成する材料により適宜最適な膜厚とすればよいが、金属材料を用いる場合には、０．２〜５μｍ程度が好ましく、酸化物を用いる場合には、０．１〜０．２μｍとすることが好ましい。金属材料で構成されたバリア層１３が、０．２μｍ未満では、金属母材１１の元素の拡散を抑制する効果が十分に得られず、０．５μｍを越える場合には、バリア層の内部応力で剥離しやすくなる。また、酸化物で構成されたバリア層１３においても、膜厚０．１μｍ未満では金属母材１１の元素の拡散を抑制する効果が十分でなく、０．２μｍを越えると、バリア層１３の形成に要する時間が増えてコスト高となるほか、基材を曲げたときの応力でバリア層１３に割れが発生するおそれがある。
【００３２】
以上の構成の酸化物超電導導体用基材１０，２０によれば、ハステロイなどの高強度金属からなる金属母材１，１１上に、Ａｇ箔２，１２がそれぞれ形成されているので、従来のＡｇ基材の問題点であった基材強度を大きく向上させることができ、線材などへの応用を容易にすることができる。また、表層であるＡｇ箔２，１２は、圧延集合組織を有する構造とされているので、このＡｇ箔２，１２上に形成される酸化物超電導層との格子のマッチングが良好なものとなり、優れた超電導特性を備えた酸化物超電導導体を構成することができる。また、本発明に係る基材１０，２０を用いるならば、Ａｇ箔２，１２上に直接酸化物超電導層を成膜することができるので、酸化物超電導導体の構造を簡素なものとし、より製造が容易になるという利点も有している。
【００３３】
（酸化物超電導導体及びその製造方法）
次に、本発明に係る酸化物超電導導体の製造方法について、図２〜図６を参照して以下に説明する。
本発明の酸化物超電導層の製造方法は、図１（Ａ）または図１（Ｂ）に示す酸化物超電導導体用基材１０または２０が用いられる。そして、これらの基材１０，２０のＡｇ箔２，１２の表層部に、Ｃｕが拡散された拡散層を形成し、次いで、この拡散層上において酸化物超電導体の原料ガスを化学反応させて酸化物超電導層を形成するものである。
【００３４】
［酸化物超電導導体］
図２に、本発明に係る酸化物超電導導体の断面構造例を示す。図２（Ａ）に示す酸化物超電導導体ＳAは、図１（Ａ）に示す構成の基材を用いた酸化物超電導導体の例であり、金属母材ａと、この金属母材ａの一面側（図示上面側）に貼り合わされたＡｇ箔（Ａｇ層）ｂとからなる基材ＴAと、この基材Ｔ上に成膜された酸化物超電導層ｄとを備えて構成されており、前記基材ＴAのＡｇ箔ｂの表層部には、ＣｕがＡｇ中に拡散された拡散層ｃが形成され、この拡散層ｃ上に酸化物超電導層ｄが形成されている。
【００３５】
上記構成の酸化物超電導導体ＳAにおいては、Ａｇ箔ｂの膜厚は、１０μｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましい。Ａｇ箔ｂの膜厚が、１０μｍ未満であると、金属母材ａの構成元素がＡｇ箔ｂを通過して酸化物超電導層ｄへ拡散し、超電導特性低下の原因となり好ましくない。また、１００μｍを越える場合には、基材のコストが高くなるので好ましくない。
【００３６】
一方、図２（Ｂ）に示す酸化物超電導導体ＳBは、図１（Ｂ）に示す構成の基材を用いた酸化物超電導導体の例であり、金属母材ａと、この金属母材ａの一面側（図示上面側）に貼り合わされたバリア層ｅと、このバリア層ｅ上に貼り合わされたＡｇ箔（Ａｇ層）ｂとからなる基材ＴBを用いている点で図２（Ａ）に示す酸化物超電導導体ＳAと異なっている。
【００３７】
上記構成の酸化物超電導導体ＳBにおいては、上記バリア層ｅにより金属母材を構成する元素がＡｇ箔ｂやこのＡｇ箔ｂ上の酸化物超電導層ｄに拡散するのを防止することができる。従って本構成によれば、Ａｇ箔ｂを薄くしても良好な結晶連続性を備えた酸化物超電導層ｄを形成することができる。このバリア層ｅを備えた酸化物超電導導体ＳBにおいて、Ａｇ箔ｂの膜厚が、５μｍ未満であると、バリア層ｅへＡｇ箔ｂを貼り合わせるのが困難となり実用的でない。また、１０μｍを越える場合には、基材コストの増加につながるので好ましくない。
【００３８】
前記拡散層ｃに拡散させる元素としては、Ｃｕ元素を拡散させるほか、Ｃｕを主体とした合金を用いても良い。例えば、ＣｕにＰｔ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｂａ，Ｙ等を添加したものを用いることができる。この拡散層ｃは、スパッタ法や蒸着法、ＣＶＤ法など周知の成膜技術を用いて形成することができ、従来中間層として用いられてきたＹＳＺ等のようにイオンビームスパッタ法などの高度で高価な成膜技術を用いる必要がない。また、通常のスパッタ法やＣＶＤ法などを用いることで、形成速度を大幅に向上させることができるので、製造を容易かつ効率的に行うことが可能とされている。
【００３９】
前記拡散層の層厚は、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲とすることが好ましく、拡散層ｃのＣｕ含有量としては、５０μｇ／ｃｍ2以上３００μｇ／ｃｍ2以下の範囲とすることが好ましい。これらの範囲に拡散層ｃを制御すれば、酸化物超電導層ｂの結晶配向性や、結晶連続性を向上させることができ、より超電導特性に優れた酸化物超電導体を提供することができる。前記拡散層の層厚が１００ｎｍ未満、またはＣｕ含有量が５０μｇ／ｃｍ2未満の場合には、拡散層中に含まれるＣｕの量が不十分なために、酸化物超電導層からのＣｕの拡散を防ぐことができないために好ましくなく、層厚が３００ｎｍを越える、またはＣｕ含有量が３００μｇ／ｃｍ2を越える場合には、過剰なＣｕが酸化物超電導層を形成する際に使用される酸素ガスと反応してＣｕＯ等の酸化物として析出するので好ましくない。
【００４０】
以上の構成の本発明の酸化物超電導導体ＳA，ＳBは、基材のＡｇ箔ｂの表層部に、Ｃｕが拡散されて形成された拡散層を備えていることで、酸化物超電導層に含まれるＣｕが、Ａｇ箔ｂへ拡散するのを防止し、Ａｇ箔上に酸化物超電導層を形成した酸化物超電導導体において、１０万Ａ／ｃｍ2以上の高Ｊｃを実現することができる。また、基材ＴA，ＴBが、金属母材ａ上にＡｇ層ｂを形成した２重構造とされていることで、優れた強度を備えた酸化物超電導導体とされている。
【００４１】
［酸化物超電導導体の製造方法］
以下に、この酸化物超電導導体ＳA，ＳBを製造するための製造装置と、この製造装置を用いた酸化物超電導導体の製造方法について、図３〜図６を参照して説明する。図３〜図６は、本発明に係る酸化物超電導導体の製造装置の一例を示すもので、この例の製造装置には、図３に示すように略同等の構造を有する３つのＣＶＤユニットＡ，Ｂ，Ｃが組み込まれ、各ＣＶＤ反応装置３０Ａの反応生成室３５Ａ内においてテープ状の基材Ｔの少なくとも一面に酸化物超電導層を積層形成できるようになっている。
【００４２】
この酸化物超電導導体の製造装置は、横長の両端を閉じた筒型の石英製のリアクタ３１Ａを有している。このリアクタ３１Ａは、図５に示すように隔壁３２Ａ、３３Ａによって図５の左側から順に基材導入部３４Ａと反応生成室３５Ａと、基材導出部３６Ａに区画されており、隔壁３２Ａと隔壁３３Ａの間に設けられた複数の隔壁３７Ａ（図面では４枚の隔壁）によって、上記反応生成室３５Ａが複数に分割（図面では３分割）されて、それぞれが互いに略同等の構造とされるとともに、隣り合う反応生成室３５Ａ，３５Ａの間（隣り合う隔壁３７，３７の間）には、２つの境界室３８Ａが区画されている。従って、このリアクタ３１Ａには、反応生成室３５Ａが後述する基材搬送領域Ｒに送り込まれるテープ状の基材Ｔの移動方向に直列に複数（図面では３つの反応生成室）が設けられていることになる。尚、リアクタ３１Ａを構成する材料は、石英に限らずステンレス鋼などの耐食性に優れた金属であっても良い。
【００４３】
上記隔壁３２Ａ，３７Ａ，３７Ａ，３７Ａ，３７Ａ，３３Ａの下部中央には、図５と図６に示すように、長尺のテープ状の基材Ｔが通過可能な通過孔３９Ａがそれぞれ形成されていて、リアクタ３１Ａの内部には、その中心部を横切る形で基材搬送領域Ｒが形成されている。さらに、基材導入部３４Ａにはテープ状の基材Ｔを導入するための導入孔が形成されるとともに、基材導出部３６Ａには基材Ｔを導出するための導出孔が形成されている。また、導入孔と導出孔の周縁部には、基材Ｔを通過させている状態で各孔の隙間を閉じて基材導入部３４Ａと基材導出部３６Ａを気密状態に保持するための封止機構（図示略）が設けられている。
【００４４】
各反応生成室３５Ａの天井部には、図５に示すように略角錐台型のガス拡散部４０が取り付けられている。これらのガス拡散部４０は、リアクタ３１Ａに取り付けられたガス拡散部材４５と、ガス拡散部材４５の天井壁４４に接続され、拡散層または酸化物超電導体の原料ガスをガス拡散部材４５に供給するガス導入管５３Ａと、ガス導入管５３Ａの先端部に設けられたスリットノズル（図示略）を具備して構成されている。また、ガス拡散部材４５の底面は、細長い長方形状の開口部４６Ａとされ、この開口部４６Ａを介してガス拡散部材４５Ａが反応生成室３５Ａに連通されている。
【００４５】
図３に示すように、境界室３８Ａの天井部には、遮断ガス供給手段３８Ｂが供給管３８Ｃを介して接続され、遮断ガス供給手段３８Ｂは、境界室３８Ａの両側の反応生成室３５Ａ，３５Ａどうしを遮断するための遮断ガスを供給し、供給管３８Ｃは、遮断ガス噴出部を介して境界室３８Ａに接続されている。この遮断ガスとして例えばアルゴンガスが選択される。
【００４６】
一方、各反応生成室３５Ａ及び境界室３８Ａの下方には、図６に示すように基材搬送領域Ｒの長さ方向に沿って各反応生成室３５Ａ及び境界室３８Ａを貫通するように排気室７０Ａが設けられている。この排気室７０Ａの上部には、図５に示すように、基材搬送領域Ｒに通されたテープ状の基材Ｔの長さ方向に沿って細長い長方形状のガス排気孔７０ａ、７０ａが各反応生成室３５Ａ及び境界室３８Ａを貫通するようにそれぞれ基材Ｔの両側に形成されており、このガス排気孔７０ａ、７０ａには、隔壁３２，３３，３７の基材搬送領域Ｒの両側か端部が貫通状態とされている。
また、排気室７０Ａの下部には複数本（図面では７本）の排気管７０ｂがそれぞれ接続されており、これらの排気管７０ｂは、図４に示す真空ポンプ７１を備えた圧力調整装置７２に接続されている。
【００４７】
また、ガス排気孔７０ａ、７０ａが形成された排気室７０Ａと、排気孔７０ｃ，７０ｅを有する複数本の排気管７０ｂ…と、バルブ７０ｄと、真空ポンプ７１と、圧力調整装置７２によってガス排気手段８０Ａが構成されている。このような構成のガス排気手段８０Ａは、ＣＶＤ反応装置３０の内部の原料ガスや酸素ガスや不活性ガス、及び遮断ガスなどのガスを速やかに排気できるようになっている。
【００４８】
リアクタ３１Ａの外部には、図３に示すように加熱ヒータ４７Ａが設けられている。図３に示す例では、３つの反応生成室３５Ａに亘って連続する加熱ヒータ４７Ａとしたが、この加熱ヒータ４７Ａを、各ＣＶＤ反応装置３０の反応生成室３５Ａに対して独立の構造とすることも可能である。更に、リアクタ３１Ａの基材導入部３４Ａが不活性ガス供給源５１Ａに、また、基材導出部３６Ａが酸素ガス供給源５１Ｂにそれぞれ接続されている。
【００４９】
ＣＶＤユニットＡに備えられているガス拡散部４０の天井壁４４に接続された各原料ガス導入管５３Ａは、図３に示すように、後述のガスミキサ４８を介して、後述する拡散層の原料ガス供給手段５０ａの原料ガスの気化器（原料ガスの供給源）に接続されている。また、ＣＶＤユニットＢ，Ｃに備えられている各ガス拡散部４０の天井壁４４に接続された各原料ガス導入管５３Ａは、ガスミキサ４８を介して、酸化物超電導体の原料ガス供給手段５０ｂの原料ガスの気化器（原料ガスの供給源）に接続されている。
【００５０】
前記拡散層の原料ガス供給手段５０ａ及び酸化物超電導体の原料ガス供給手段５０ｂは、図４に示す原液供給装置６５と液体原料供給装置５５と、原料溶液の気化器（原料ガス供給源）６２とを備えて概略構成されている。前記気化器６２には、後述の液体原料供給装置５５の先端部（図示下部）が収納されている。また、気化器６２の外周部にはヒータ６３が付設されていて、このヒータ６３により液体原料供給装置５５から供給された原料溶液６６を所望の温度に加熱して気化させることにより原料ガスが得られるようになっている。
また、気化器６２の内底部には保熱部材６２Ａが設置されている。この保熱部材６２Ａは、熱容量の大きい材料であって液体原料６６と反応しないものであれば、どのような材料であっても良く、特に金属製の厚板が好ましく、その構成材料としては、ステンレス鋼、ハステロイ、インコネルなどが好ましい。
【００５１】
液体原料供給装置５５は、図４に示すように、管状の原料溶液供給部５６と、この供給部５６の外周を取り囲んで設けられた筒状のキャリアガス供給部５７とから概略構成された２重構造のものである。
原料溶液供給部５６は、後述する原液供給装置６５から送り込まれてくる原料溶液６６を気化器６２の内部に供給するものである。キャリアガス供給部５７は、原料溶液供給部５６との隙間に前述の原料溶液６６を噴出するためのキャリアガスを流すためのものである。そして、キャリアガス供給部５７の上部には、キャリアガス用ＭＦＣ（流量調整器）６０ａを介してキャリアガス供給源６０が接続され、キャリアガス供給部５７内（原料溶液供給部５６との隙間）にアルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガスなどのキャリアガスを供給できるように構成されている。
【００５２】
また、気化器６２の内部は仕切板６２ａにより縦方向に２分割されており、分割された領域が仕切板６２ａの下側において連通され、この仕切板６２ａの下側の連通部分を原料ガスが通過して先のガス導入管５３が接続された接続部５３Ａに流動できるように構成されている。
【００５３】
上述の液体原料供給装置５５では、原料溶液６６を原料溶液供給部５６内に一定流量で送り込むとともにキャリアガスをキャリアガス供給部５７に一定流量で送り込むと、原料溶液６６は原料溶液供給部５６の先端部に達するが、この先端部外周側のキャリアガス供給部５７の先端からキャリアガスが流れてくるので、先端部５９から吹き出される際、原料溶液６６は上記キャリアガスとともに気化器６２の内部に導入され、気化器６２の内部をその底部に到るまで移動しながら加熱、気化され、原料ガスとされる。また、気化器６２の底部に設置された保熱部材６２Ａに到り、この保熱部材６２Ａにより更に気化が成されて原料溶液が完全に気化されて原料ガスとされる。尚、本実施形態の構造では、原料溶液を原料溶液供給部５６の先端部から霧化するのではなく、加熱とキャリアガスとの混合のみにより原料ガスとするので、液体原料の気化に関しては、液体原料が原料ガスに気化されるまでの間に気化器６２内部の内壁に衝突しない構成とすることが好ましい。
【００５４】
このような液体原料供給装置５５の原料溶液供給部５６には、原液供給装置６５が加圧式液体ポンプ６７ａを備えた接続管６７を介して接続されている。原液供給装置６５は、収納容器６８と、パージガス源６９を備え、収納容器６８の内部には原料溶液６６が収納されている。原料溶液６６は、加圧式液体ポンプ６７ａにより吸引されて、ＭＦＣ６７ｂによりその流量を調節されて原料溶液供給部５６へ輸送される。
【００５５】
さらに、図３に示すように、リアクタ３１Ａの基材導入部３４Ａの側部側（前段側）には、テープ状の基材ＴをＣＶＤ反応装置３０Ａに供給するためのテンションドラム７６と送出ドラム７７とからなる基材搬送機構７８が設けられている。このテンションドラム７６と送出ドラム７７は正逆回転自在に構成されている。また、リアクタ３１Ａの基材導出部３６Ａの側部側（後段側）には、リアクタ３１Ａ内の基材搬送領域Ｒを通過するテープ状の基材Ｔを巻き取るためのテンションドラム７３と、巻取ドラム７４とからなる基材搬送機構７５が設けられている。このテンションドラム７３と、巻取ドラム７４も正逆回転自在に構成されている。
【００５６】
次に、上記のように構成されたＣＶＤユニットＡ，Ｂ，Ｃを有する酸化物超電導導体の製造装置を用いてテープ状の基材Ｔ上にＣｕが拡散された拡散層を形成し、この拡散層上に酸化物超電導層を形成して酸化物超電導導体を製造する場合について説明する。
【００５７】
図３〜図６に示す製造装置を用いて酸化物超電導導体を製造するには、まず、テープ状の基材Ｔと、拡散層の原料溶液と、酸化物超電導導体の原料溶液を用意する。この基材Ｔとしては、上述した図１に示す構成のものを用いることができる。
【００５８】
拡散層をＣＶＤ反応により生成させるための原料溶液は、拡散層を構成する金属錯体を溶媒中に分散させたものが好ましい。具体的には、Ｃｕからなる拡散層を形成する場合は、Ｃｕ（ｔｈｄ）2や、Ｃｕ（ＤＰＭ）2等を、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）やトルエン、イソプロパノール、ジグリム（2,5,8-トリオキソノナン）等の溶媒に溶解したものを用いることができる。（ｔｈｄ＝2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオン）
【００５９】
また、拡散層ｃに拡散させる元素としては、Ｃｕ元素を拡散させるほか、Ｃｕを主体とした合金を用いても良い。例えば、ＣｕにＰｔ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｂａ，Ｙ等を添加したものを用いることができ、これらを拡散させる場合には、上記の原料溶液に、添加する元素の金属錯体を添加すればよい。この拡散層ｃは、本実施形態の製造方法のようにＣＶＤ法により形成できるほか、スパッタ法や蒸着法など周知の成膜技術を用いても形成することができ、従来中間層として用いられてきたＹＳＺ等のようにイオンビームスパッタ法などの高度で高価な成膜技術を用いる必要がない。また、通常のスパッタ法やＣＶＤ法などを用いることで、形成速度を大幅に向上させることができるので、製造を容易かつ効率的に行うことが可能とされている。
【００６０】
酸化物超電導体をＣＶＤ反応により生成させるための原料溶液は、酸化物超電導体を構成する金属錯体を溶媒中に分散させたものが好ましい。具体的には、Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7-xなる組成のＹ系の酸化物超電導層を形成する場合は、Ｂａ−ビス−2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン−ビス−1,10−フェナントロリン（Ｂａ（ｔｈｄ）2・ｐｈｅｎ2）と、Ｙ（ｔｈｄ）2と、Ｃｕ（ｔｈｄ）2などの金属錯体を使用することができ（ｐｈｅｎ＝フェナントロリン）、他にはＹ-ビス-2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオナート（Ｙ（ＤＰＭ）3）と、Ｂａ（ＤＰＭ）2、Ｃｕ（ＤＰＭ）2などの金属錯体を用いることができる。
【００６１】
尚、酸化物超電導層には、先のＹ系の他に、Ｌａ2-xＢａxＣｕＯ4なる組成式で代表されるＬａ系、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+2（ｎは自然数）なる組成式で代表されるＢｉ系、Ｔｌ2Ｂａ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+2（ｎは自然数）なる組成式で代表されるＴｌ系のものなど、多くの種類の酸化物超電導層が知られているので、目的の組成に応じた金属錯塩を用いて上述のＣＶＤ法を実施すればよい。
ここで例えば、Ｙ系以外の酸化物超電導層を製造する場合には、必要な組成系に応じて、トリフェニルビスマス（III）、ビス（ジピバロイメタナト）ストロンチウム（II）、ビス（ジピバロイメタナト）カルシウム（II）、トリス（ジピバロイメタナト）ランタン（III）等の金属錯塩を適宜用いてそれぞれの系の酸化物超電導層の製造に供することができる。
【００６２】
次に、用意した原料溶液を、図４に示す原液供給装置６５の収納容器６８に原料溶液６６として上記各原料溶液を収納し、液体原料供給装置５５に接続しておく。本例では、ＣＶＤユニットＡに拡散層の原料ガス供給手段５０ａを接続し、ＣＶＤユニットＢ，Ｃに酸化物超電導体の原料ガス供給手段５０ｂをそれぞれ接続した。
【００６３】
そして、テープ状の基材Ｔを用意したならば、これを酸化物超電導導体の製造装置内の基材搬送領域Ｒに基材搬送機構７８により基材導入部３４Ａから所定の移動速度で送り込むとともに基材搬送機構の巻き取りドラム７４で巻き取る。また、反応生成室３５Ａ内の基材Ｔを加熱ヒータ４７Ａで所定の温度に加熱する。次いで、テープ状の基材Ｔをリアクタ３１Ａ内に送り込んだならば、原料ガス供給手段５０ａ、５０ｂに備えられた加圧式液体ポンプ６７ａにより収納容器６８から原料溶液６６を流量０．１〜１０ｃｃｍ程度で原料溶液供給部５６内に送液し、これと同時にキャリアガスをキャリアガス供給部５７に流量２００〜５５０ｃｃｍ程度で送り込む。また、気化器６２は、原料溶液６６の気化温度以上に加熱しておく。
【００６４】
すると、一定流量のミスト上の原料溶液６６が気化器６２内に連続的に供給され、ヒータ６３により加熱、気化されて原料ガスとなり、この原料ガスがガス導入管５３Ａを介してＣＶＤユニットＡ，Ｂ，Ｃの各ガス拡散部４５に連続的に供給される。
次に、反応生成室３５Ａに移動した原料ガスは、反応生成室３５Ａの上方から下方へ移動し、加熱された基材Ｔ上において反応して反応生成物が堆積し、ＣＶＤユニットＡにおいては拡散層が基材Ｔ上に形成さえ、ＣＶＤユニットＢにおいては酸化物超電導層が前記拡散層上に形成され、ＣＶＤユニットＣにおいては酸化物超電導層が前記酸化物超電導層上に形成される。この際、制御手段８２Ａは、ＣＶＤユニットＡ，Ｂ，Ｃごとにガス分圧を独立に制御して、各反応生成室３５Ａ内において所定のガス分圧を維持するように原料ガス供給手段５０ａ、５０ｂ、５０ｂを制御する。この際、制御手段８２Ａは、テープ状の基材Ｔの移動方向の反応生成室３５のガス分圧よりも、テープ状の基材Ｔの移動方向下流側の反応生成室３５のガス分圧が高くなるように原料ガス供給手段５０ａ、５０ｂ、５０ｂを制御することが好ましい。そして、これらの層が成膜された基材Ｔは、巻取ドラム７４に巻き取られる。尚、酸化物超電導層の成膜後は、必要に応じて酸化物超電導薄膜の結晶構造を整えるための熱処理を施しても良い。
【００６５】
最後に、上述のようにして形成された酸化物超電導導体Ｓ上にさらに銀などからなる安定化層をスパッタ法や蒸着法などにより形成すると、安定化層を備えた酸化物超電導導体Ｓと同等の酸化物超電導導体を得ることができる。また、この安定化層は、図３〜図６に示す製造装置の反応生成室３５Ａの一つまたは複数において、ＣＶＤ法により形成することもできる。このような構成とすれば、安定化層を備えた酸化物超電導導体を上記製造装置において連続して製造することができる。
【００６６】
図３〜図６に示す構造の装置を用いて酸化物超電導導体Ｓを製造するならば、金属中間層と、安定化層を備えた酸化物超電導導体を１回の基材Ｔの移動により製造することができる。この例で得られる酸化物超電導導体にあっても、基材Ｔの搬送速度を適切な範囲として適切な厚さの金属中間層と、酸化物超電導層が積層されているので、上述のように優れた超電導特性を備えた酸化物超電導導体とされている。
【００６７】
尚、図３〜図６に示す装置を用いて送出ドラム７７と巻き取りドラム７４との間において基材Ｔを繰り返し往復移動し、４層、あるいは６層などの積層数の酸化物超電導層を積層して酸化物超電導導体を製造しても良い。また、上記の例では、１段目（ＣＶＤユニットＡ）の反応生成室３５Ａにおいて金属中間層を形成し、その後の２，３段目（ＣＶＤユニットＢ，Ｃ）の反応生成室３５Ａにおいて酸化物超電導層を形成する場合について説明したが、本例の製造装置を用いた製造方法は、この方法に限定されるものではない。例えば、３つの反応生成室３５Ａを全て金属中間層の成膜に割り当てた状態で、基材Ｔを移動させながら基材Ｔ上にまず金属中間層を形成し、必要な長さの成膜を終えた後、今度は３つの反応生成室３５Ａを酸化物超電導層の成膜ができるように原料ガスの供給手段を入れ替え、送出ドラム７７と、巻取ドラム７４の回転方向を逆転させて基材Ｔを基材導出部３６Ａ側から基材導入部３４Ａ側へ向かって移動する状態とし、前記基材Ｔ上に形成された金属中間層上に、酸化物超電導層を形成するようにすることもできる。
【００６８】
【実施例】
以下、本発明を実施例及び比較例により、具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
［液体原料及び基材］
本実施例では、テープ状のハステロイを金属母材として用い、この金属母材上に、｛１１０｝＜１１０＞集合組織が形成されたＡｇ箔を貼り合わせた基材を用いて酸化物超電導導体を作製した。また、本例では、W１０ｍｍ×L５０ｍｍ×t０．０９ｍｍの金属母材に、厚さ１０μｍと５０μｍのＡｇ箔を貼り合わせた２種類の基材を用いた。尚、本例ではＡｇ箔として集合組織を形成済みのものを用いたが、Ａｇの圧延泊を金属母材と貼り合わせ、これに熱処理を施して集合組織を形成してもよい。
【００６９】
まず、Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7-xなる組成のＹ系の酸化物超電導層を形成するために、ＣＶＤ用の原料溶液としてＢａ-ビス-2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオン-ビス-1,10-フェナントロリン（Ｂａ（ｔｈｄ）2（ｐｈｅｎ）2）と、Ｙ（ｔｈｄ）2と、Ｃｕ（ｔｈｄ）2を用いた。これらの各々をＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１．０：３．０：２．７のモル比で混合し、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）の溶媒中に７．０重量％になるように添加したものを酸化物超電導層の液体原料（原料溶液）とした。また、拡散層の液体原料として、Ｃｕ（ｔｈｄ）2をＴＨＦの溶媒中に７．０重量％になるように添加したものを用意した。
【００７０】
本例では、酸化物超電導導体の製造に図３〜図６に示す製造装置を用い、製造方法としては、まず上記拡散層用の液体原料を用いて基材の表層部にＣｕが拡散された拡散層を形成し、次に酸化物超電導体の液体原料を用いて、この拡散層上に酸化物超電導導体を成膜して酸化物超電導導体を作製する方法を採用した。
【００７１】
［拡散層の成膜］
先の拡散層の原料溶液を加圧式液体ポンプ（加圧源）により０．２７ｍｌ／分の流速で、液体原料供給装置の原料溶液供給部に連続的に供給した。これと同時にキャリアガスとしてＡｒをキャリアガス供給部に流量３００ｃｃｍ程度で送り込んだ。以上の操作により、一定量のミスト状の液体原料を気化器内に連続的に供給し、更にこの液体原料が気化した原料ガスをガス導入管を経てＣＶＤ反応装置のガス拡散部材に一定量連続的に供給した。この時の気化器及び輸送管の温度は２３０℃とした。
【００７２】
送出ドラム側から巻取ドラム側に移動させる基材のリアクタ内の基材移動速度を６．０ｍ／ｈ、基材加熱温度を７００℃、リアクタ内圧力を５．０Ｔｏｒｒ（５．０×１３３Ｐａ）に設定して、基材表層部に層厚２００ｎｍのＣｕの拡散層を連続的に形成し、所定長さの基材の移動が終了するまで成膜を行った。尚、この拡散層が形成された基材表層部のＣｕ含有量を分析したところ、１ｃｍ2あたり１００〜２００μｇであった。
【００７３】
［酸化物超電導層の成膜］
次に、送出ドラム側から巻取ドラム側に移動させる必要長さの基材の移動を終了した後、上記拡散層の原料溶液を、酸化物超電導層の原料溶液と入れ替えた。そして、この酸化物超電導層の原料溶液を加圧式液体ポンプにより０．２７ｍｌ／分の流速で、液体原料供給装置の原料溶液供給部に連続的に供給し、これと同時にキャリアガスとしてＡｒをキャリアガス供給部に流量３００ｃｃｍ程度で送り込んだ。以上の操作により一定量のミスト状の液体原料を気化器内に連続的に供給し、更にこの液体原料が気化した原料ガスをガス導入管を経てＣＶＤ反応装置のガス拡散部材に一定量連続的に供給した。この時の気化器及び輸送管の温度は２３０℃とした。
【００７４】
そして、送出ドラムと巻取ドラムの回転方向を逆転させて、巻取ドラム側から送出ドラム側に移動させる基材のリアクタ内の基材移動速度を１．０ｍ／ｈ、基材加熱温度を７８０℃、リアクタ内圧力を５．０Ｔｏｒｒ（５．０×１３３Ｐａ）、設定酸素分圧値を１．４３〜１．５３Ｔｏｒｒ（１．４３×１３３〜１．５３×１３３Ｐａ）に設定して、移動する基材上にＹＢａＣｕＯ系の酸化物超電導層を連続的に形成し、所定長さの基材の移動が終了するまで成膜を行った。
以上の工程により拡散層を備えた酸化物超電導導体を得た。この実施例１の酸化物超電導導体の製造条件を以下の表１に示す。
【００７５】
【表１】
0003771143.tif 000002
【００７６】
［分析・評価］
次に、上記にて得られた２種類の酸化物超電導導体について、Ａｇ箔の厚さを１０μｍとしたものを試料Ａ、Ａｇ箔の厚さを５０μｍとしたものを試料Ｂとして超電導特性の評価を行った。その結果を表２に示す。表２に示すように、バリア層を設けず、金属母材上に直接Ａｇ箔を貼り合わせた基材を用いた場合、Ａｇ箔の厚さが５０μｍの試料Ａの酸化物超電導導体は、Ｊｃが１３万Ａ／ｃｍ2であったが、Ａｇ箔の厚さを１０μｍとした試料Ａの酸化物超電導導体は、Ｊｃが３．２万Ａ／ｃｍ2であった。このＪｃの差はＡｇ箔の厚さが１０μｍでは、拡散したハステロイ構成元素（Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ等）がＡｇ箔を通過して酸化物超電導層に達したために、超電導特性が劣化したものと考えられる。
【００７７】
【表２】
0003771143.tif 000003
【００７８】
（実施例２）
次に、テープ状のハステロイを金属母材として用い、この金属母材上にバリア層として厚さ５μｍのＰｔ箔を貼り合わせ、このＰｔ箔上に厚さ１０μｍの｛１１０｝＜１１０＞集合組織を有するＡｇ箔を貼り合わせた構成の基材を用いて、酸化物超電導導体を作製した。基材以外の拡散層及び酸化物超電導層の合成条件は、上記実施例１の試料Ａと同様にして作製した。これらの条件を表３に示す。尚、本例ではバリア層をＰｔ箔を貼り合わせることで形成したが、スパッタ法などによりＰｔからなる層を形成してバリア層とすることもできる。また、Ａｇ箔の集合組織もＡｇ箔を貼り合わせた後に、熱処理を施して形成しても良い。
【００７９】
【表３】
0003771143.tif 000004
【００８０】
［分析・評価］
上記にて作製された酸化物超電導導体を、試料Ｃとして超電導特性の評価を行った。その結果を表４に示す。表４に示すように、金属母材とＡｇ箔との間にバリア層を形成した試料Ｃの酸化物超電導導体は、Ｊｃが１８万Ａ／ｃｍ2であり、上記実施例１の試料Ａと比較して大幅にＪｃが向上していることが確認された。これは、金属母材上に設けられたバリア層により効果的に、ハステロイ構成元素の拡散が抑制され、Ａｇ箔上に良好な結晶配向性を有する酸化物超電導層が形成されたことによると考えられる。
【００８１】
【表４】
0003771143.tif 000005
【００８２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、テープ状の金属母材と、該金属母材の少なくとも一面側に形成された圧延集合組織を有するＡｇ層とを備えた酸化物超電導導体用基材と、前記酸化物超電導導体のＡｇ層の表層部にＣｕが拡散されて形成された拡散層と、前記拡散層上に形成された酸化物超電導層とを備えて構成されたことで、優れた強度と超電導特性を具備した酸化物超電導導体を提供することができる。
【００８３】
次に、本発明の酸化物超電導導体用基材は、テープ状の金属母材と、該金属母材の少なくとも一面側に形成された圧延集合組織を有するＡｇからなるＡｇ層とが備えられた構成とされたことで、従来のＡｇ基材の問題点であった強度の問題を解決したものである。また、金属母材上にＡｇを成膜または貼合わせる技術は、従来のクラッド材の製造に用いられている技術を応用することができるので、安価に高強度の基材を得ることができ、Ａｇ基材の利点を損なうことなく酸化物超電導体を製造することができる。
【００８４】
また、上記金属母材と、Ａｇ層との間に、バリア層を設けた構成とするならば、金属母材を構成する元素が、Ａｇ層や酸化物超電導層へ拡散するのを抑制することができるので、Ａｇ層の集合組織や酸化物超電導層の結晶組織を良好に保つことができ、Ａｇ層上に形成される酸化物超電導層の結晶配向性や結晶連続性を良好なものとすることが可能である。
【００８５】
次に、本発明の酸化物超電導導体の製造方法によれば、上記本発明の基材を用いるとともに、この基材のＡｇ層の表層部にＣｕが拡散された拡散層を形成し、この拡散層上に酸化物超電導層を形成する構成としたので、酸化物超電導層からＡｇ基材へのＣｕの拡散が抑制され、超電導特性に優れた酸化物超電導導体を容易に製造することができる。従って、本発明に係る製造方法によれば、超電導特性に優れ、かつ高強度の酸化物超電導導体を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明に係る酸化物超電導導体用基材の断面構造例を示す図であり、図１（Ａ）は、金属母材とＡｇ箔から構成された基材の例を示し、図１（Ｂ）は、金属母材とＡｇ箔との間にバリア層を有する例を示す。
【図２】  図２は、本発明に係る酸化物超電導導体の製造方法により製造することができる酸化物超電導導体の断面構造の一例を示す図であり、図２（Ａ）は、図１（Ａ）に示す構成の基材を用いた例を示し、図２（Ｂ）は、図１（Ｂ）に示す構成の基材を用いた例を示している。
【図３】  図３は、本発明に係る酸化物超電導導体の製造装置の全体構成を示す図である。
【図４】  図４は、図３に示す製造装置に備えられた原料ガス供給装置の構造例を示す構成図である。
【図５】  図５は、図３に示す製造装置に備えられたリアクタの構造例を示す斜視構成図である。
【図６】  図６は、図３に示す製造装置に備えられたリアクタの構造例を示す断面構成図である。
【図７】  図７は、従来の酸化物超電導導体の一例を示す断面図である。
【図８】  図８は、従来の酸化物超電導導体の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
ＳA、ＳB…酸化物超電導導体、ａ…金属母材、ｂ…Ａｇ箔（Ａｇ層）、ｃ…拡散層、ｅ…バリア層、３８、Ｔ、ＴA、ＴB…基材、ｄ…酸化物超電導層、Ａ，Ｂ，Ｃ…ＣＶＤユニット、３０Ａ…ＣＶＤ反応装置、３１Ａ…リアクタ、３２Ａ，３３Ａ，３７Ａ…隔壁、３４Ａ…基材導入部、３６Ａ…基材導出部、３８Ａ…境界室、３９Ａ…基材通過孔、４０…ガス拡散部、５３Ａ…原料ガス導入管、８０Ａ…ガス排気手段、Ｒ…基材搬送領域
【図１】
0003771143.tif 000006
【図２】
0003771143.tif 000007
【図３】
0003771143.tif 000008
【図４】
0003771143.tif 000009
【図５】
0003771143.tif 000010
【図６】
0003771143.tif 000011
【図７】
0003771143.tif 000012
【図８】
0003771143.tif 000013