Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7795368B2 - Oxide superconducting laminate, oxide superconducting wire and connection structure - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7795368B2 - Oxide superconducting laminate, oxide superconducting wire and connection structure - Google Patents

Oxide superconducting laminate, oxide superconducting wire and connection structure

Info

Publication number
JP7795368B2
JP7795368B2 JP2022025391A JP2022025391A JP7795368B2 JP 7795368 B2 JP7795368 B2 JP 7795368B2 JP 2022025391 A JP2022025391 A JP 2022025391A JP 2022025391 A JP2022025391 A JP 2022025391A JP 7795368 B2 JP7795368 B2 JP 7795368B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
oxide superconducting
interface
protective layer
oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022025391A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023121990A (en
Inventor
正樹 大杉
一臣 柿本
康裕 飯島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP2022025391A priority Critical patent/JP7795368B2/en
Publication of JP2023121990A publication Critical patent/JP2023121990A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7795368B2 publication Critical patent/JP7795368B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Description

本発明は、酸化物超電導積層体、酸化物超電導線材および接続構造体に関する。 The present invention relates to an oxide superconducting laminate, an oxide superconducting wire, and a connection structure.

特許文献1には、基材上に、中間層、超電導層、および保護層が順に積層された構造を有する酸化物超電導線材が開示されている。酸化物超電導線材は、はんだ接続などによって接続対象物(他の超電導線材、電極など)に接続して使用することができる。 Patent Document 1 discloses an oxide superconducting wire having a structure in which an intermediate layer, a superconducting layer, and a protective layer are layered in this order on a substrate. The oxide superconducting wire can be used by connecting it to an object to be connected (such as another superconducting wire or an electrode) by soldering or the like.

特開2014-89954号公報JP 2014-89954 A

酸化物超電導線材は、接続対象物との接続部における接続抵抗が高くなることがある。 Oxide superconducting wire can sometimes have high connection resistance at the connection point with the object to be connected.

本発明の一態様は、接続部における接続抵抗を低くできる酸化物超電導積層体、酸化物超電導線材および接続構造体を提供することを目的とする。 One aspect of the present invention aims to provide an oxide superconducting laminate, an oxide superconducting wire, and a connection structure that can reduce connection resistance at the connection.

本発明の一態様は、基板と、前記基板上に設けられ、酸化物超電導体により形成された超電導層と、前記超電導層上に、前記超電導層に接して設けられた保護層と、を備え、前記保護層の内部には空隙が形成されており、前記保護層に形成された前記空隙のうち、前記超電導層との界面と接する前記空隙の数は、前記保護層の厚さ方向に沿う断面において、前記界面の長さ1μmあたり12個未満である、酸化物超電導積層体を提供する。 One aspect of the present invention provides an oxide superconductor laminate comprising a substrate, a superconducting layer formed on the substrate and made of an oxide superconductor, and a protective layer formed on the superconducting layer in contact with the superconducting layer, wherein voids are formed inside the protective layer, and the number of voids formed in the protective layer that contact the interface with the superconducting layer is less than 12 per 1 μm of length of the interface in a cross section along the thickness direction of the protective layer.

前記界面と接する前記空隙の数は、前記界面の長さ1μmあたり0個であることが好ましい。 It is preferable that the number of voids in contact with the interface is 0 per 1 μm of the length of the interface.

前記界面と接する前記空隙の数は、前記界面の長さ1μmあたり3個以上であることが好ましい。 It is preferable that the number of voids in contact with the interface be three or more per 1 μm of the length of the interface.

前記界面と接する前記空隙の、前記界面の長さ方向のサイズは、11.0nm~70.2nmであることが好ましい。 It is preferable that the size of the voids in contact with the interface in the longitudinal direction of the interface be 11.0 nm to 70.2 nm.

前記超電導層と前記保護層との間に、前記保護層の部分領域と前記超電導層の部分領域とが混在する混在領域が形成されていることが好ましい。 It is preferable that a mixed region is formed between the superconducting layer and the protective layer, in which a partial region of the protective layer and a partial region of the superconducting layer are mixed.

前記混在領域の断面視において、酸化物超電導線材の幅方向又は長手方向の長さ(L)に対する前記超電導層と前記保護層との界面長さ(Li)の比率(Li/L)は.03~1.56の範囲であることが好ましい。 In a cross-sectional view of the mixed region, the ratio (Li/L) of the interface length (Li) between the superconducting layer and the protective layer to the length (L) of the oxide superconducting wire in the width or longitudinal direction is preferably in the range of 0.03 to 1.56.

前記混在領域における前記超電導層と前記保護層との前記界面の少なくとも一部は、前記超電導層の酸化物超電導体の結晶のab面に沿う方向と交差することが好ましい。 It is preferable that at least a portion of the interface between the superconducting layer and the protective layer in the mixed region intersects with a direction along the ab plane of the crystal of the oxide superconductor in the superconducting layer.

本発明の一態様は、前記酸化物超電導積層体の外周に安定化層が形成されている酸化物超電導線材を提供する。 One aspect of the present invention provides an oxide superconducting wire in which a stabilizing layer is formed on the outer periphery of the oxide superconducting laminate.

本発明の一態様は、前記酸化物超電導線材を有する接続構造体を提供する。 One aspect of the present invention provides a connection structure having the oxide superconducting wire.

本発明の一態様によれば、接続部における接続抵抗を低減できる酸化物超電導積層体、酸化物超電導線材および接続構造体を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide an oxide superconducting laminate, an oxide superconducting wire, and a connection structure that can reduce connection resistance at the connection.

実施形態に係る酸化物超電導線材の断面図である。1 is a cross-sectional view of an oxide superconducting wire according to an embodiment. 酸化物超電導層および保護層の断面の一部を示す模式図である。2 is a schematic diagram showing a part of a cross section of an oxide superconducting layer and a protective layer. FIG. 酸化物超電導層および保護層の断面の一部を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a part of a cross section of an oxide superconducting layer and a protective layer. 実施形態に係る酸化物超電導線材を用いた接続構造体を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a connection structure using an oxide superconducting wire according to an embodiment. (A)比較例の酸化物超電導層および保護層の断面の画像である。(B)(A)を拡大した画像である。1A is an image of a cross section of an oxide superconducting layer and a protective layer of a comparative example, and FIG. 1B is an enlarged image of FIG.

以下、本発明の実施形態に係る酸化物超電導積層体および酸化物超電導線材について、図面を参照して詳細に説明する。説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするため、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。 The oxide superconducting laminate and oxide superconducting wire according to embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. For the sake of clarity, the drawings used in the description may show enlarged essential parts, and the dimensional proportions of the components may not necessarily be the same as in reality.

[酸化物超電導積層体および酸化物超電導線材]
実施形態に係る酸化物超電導積層体および酸化物超電導線材について、図1を参照して説明する。
図1は、実施形態に係る酸化物超電導積層体5および酸化物超電導線材10を示す断面図である。図1は、酸化物超電導積層体5および酸化物超電導線材10の長さ方向に直交する断面を示す図である。
[Oxide superconducting laminates and oxide superconducting wires]
An oxide superconducting laminate and an oxide superconducting wire according to an embodiment will be described with reference to FIG.
Fig. 1 is a cross-sectional view showing an oxide superconductor laminate 5 and an oxide superconducting wire 10 according to an embodiment. Fig. 1 is a view showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconductor laminate 5 and the oxide superconducting wire 10.

酸化物超電導線材10は、酸化物超電導積層体5と、安定化層6とを備えている。
酸化物超電導積層体5は、金属基板1と、中間層2と、酸化物超電導層3と、保護層4とを備える。酸化物超電導積層体5は、金属基板1上に中間層2を介して酸化物超電導層3および保護層4が形成された構造を有する。すなわち、酸化物超電導積層体5は、金属基板1の一方の面に、中間層2、酸化物超電導層3、および保護層4がこの順に積層された構成を有する。酸化物超電導積層体5は「積層体」の一例である。
The oxide superconducting wire 10 includes an oxide superconducting laminate 5 and a stabilization layer 6 .
The oxide superconductor laminate 5 includes a metal substrate 1, an intermediate layer 2, an oxide superconductor layer 3, and a protective layer 4. The oxide superconductor laminate 5 has a structure in which the oxide superconductor layer 3 and the protective layer 4 are formed on the metal substrate 1 via the intermediate layer 2. That is, the oxide superconductor laminate 5 has a configuration in which the intermediate layer 2, the oxide superconductor layer 3, and the protective layer 4 are laminated in this order on one surface of the metal substrate 1. The oxide superconductor laminate 5 is an example of a "laminate."

酸化物超電導積層体5は、テープ状に形成されている。Y方向は、酸化物超電導積層体5の厚さ方向であり、金属基板1、中間層2、酸化物超電導層3、保護層4が積層される方向である。X方向は、酸化物超電導積層体5の幅方向であり、酸化物超電導積層体5の長さ方向および厚さ方向に直交する方向である。 The oxide superconductor laminate 5 is formed in a tape shape. The Y direction is the thickness direction of the oxide superconductor laminate 5, and is the direction in which the metal substrate 1, intermediate layer 2, oxide superconductor layer 3, and protective layer 4 are stacked. The X direction is the width direction of the oxide superconductor laminate 5, and is a direction perpendicular to the length and thickness directions of the oxide superconductor laminate 5.

金属基板1は、金属で形成されている。金属基板1を構成する金属の具体例として、ハステロイ(登録商標)などのニッケル合金;ステンレス鋼;ニッケル合金に集合組織を導入した配向Ni-W合金などが挙げられる。金属基板1の厚さは、目的に応じて適宜調整すればよく、例えば10~500μmの範囲である。金属基板1の一方の面(中間層2が形成された面)を第1主面1aといい、第1主面1aと反対の面を第2主面1bという。金属基板1は「基板」の一例である。第1主面1aは「主面」の一例である。 Metal substrate 1 is made of metal. Specific examples of metals that make up metal substrate 1 include nickel alloys such as Hastelloy (registered trademark); stainless steel; and oriented Ni-W alloys, which are nickel alloys with textured structures. The thickness of metal substrate 1 can be adjusted appropriately depending on the purpose, and is, for example, in the range of 10 to 500 μm. One surface of metal substrate 1 (the surface on which intermediate layer 2 is formed) is referred to as the first main surface 1a, and the surface opposite first main surface 1a is referred to as the second main surface 1b. Metal substrate 1 is an example of a "substrate." First main surface 1a is an example of a "main surface."

中間層2は、金属基板1と酸化物超電導層3との間に設けられる。中間層2は、金属基板1の第1主面1aに形成される。中間層2は、多層構成でもよく、例えば金属基板1側から酸化物超電導層3側に向かう順で、拡散防止層、ベッド層、配向層、キャップ層等を有してもよい。これらの層は必ずしも1層ずつ設けられるとは限らず、一部の層を省略する場合や、同種の層を2以上繰り返し積層する場合もある。なお、中間層2は、酸化物超電導線材10において必須な構成ではなく、金属基板1自体が配向性を備えている場合は中間層2が形成されていなくてもよい。 The intermediate layer 2 is provided between the metal substrate 1 and the oxide superconducting layer 3. The intermediate layer 2 is formed on the first main surface 1a of the metal substrate 1. The intermediate layer 2 may have a multi-layer structure, and may have, for example, a diffusion prevention layer, a bed layer, an orientation layer, a cap layer, etc., in that order from the metal substrate 1 side to the oxide superconducting layer 3 side. These layers are not necessarily provided one by one; some layers may be omitted, or two or more layers of the same type may be repeatedly stacked. Note that the intermediate layer 2 is not an essential component of the oxide superconducting wire 10, and if the metal substrate 1 itself has orientation, the intermediate layer 2 may not be formed.

拡散防止層は、金属基板1の成分の一部が拡散し、不純物として酸化物超電導層3側に混入することを抑制する機能を有する。拡散防止層は、例えば、Si、Al、GZO(GdZr)等から構成される。拡散防止層の厚さは、例えば10~400nmである。 The diffusion prevention layer has the function of preventing some of the components of the metal substrate 1 from diffusing and mixing as impurities into the oxide superconducting layer 3. The diffusion prevention layer is made of, for example, Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , GZO (Gd 2 Zr 2 O 7 ), etc. The thickness of the diffusion prevention layer is, for example, 10 to 400 nm.

拡散防止層の上には、金属基板1と酸化物超電導層3との界面における反応を低減し、その上に形成される層の配向性を向上するためにベッド層を形成してもよい。ベッド層の材質としては、例えばY、Er、CeO、Dy、Eu、Ho、La等が挙げられる。ベッド層の厚さは、例えば10~100nmである。 A bed layer may be formed on the diffusion prevention layer to reduce the reaction at the interface between the metal substrate 1 and the oxide superconducting layer 3 and to improve the orientation of the layer formed thereon. Examples of materials for the bed layer include Y 2 O 3 , Er 2 O 3 , CeO 2 , Dy 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Ho 2 O 3 , and La 2 O 3. The thickness of the bed layer is, for example, 10 to 100 nm.

配向層は、その上のキャップ層の結晶配向性を制御するために2軸配向する物質から形成される。配向層の材質としては、例えば、GdZr、MgO、ZrO-Y(YSZ)、SrTiO、CeO、Y、Al、Gd、Zr、Ho、Nd等の金属酸化物を例示することができる。配向層はIBAD(Ion-Beam-Assisted Deposition)法で形成することが好ましい。 The alignment layer is formed from a biaxially oriented material to control the crystal orientation of the cap layer thereon. Examples of materials for the alignment layer include metal oxides such as Gd2Zr2O7 , MgO , ZrO2 - Y2O3 ( YSZ ), SrTiO3 , CeO2 , Y2O3 , Al2O3 , Gd2O3 , Zr2O3 , Ho2O3 , and Nd2O3 . The alignment layer is preferably formed by IBAD ( Ion - Beam-Assisted Deposition).

キャップ層は、上述の配向層の表面に成膜されて、結晶粒が面内方向に自己配向し得る材料からなる。キャップ層の材質としては、例えば、CeO、Y、Al、Gd、ZrO、YSZ、Ho、Nd、LaMnO等が挙げられる。キャップ層の厚さは、50~5000nmの範囲が挙げられる。 The cap layer is formed on the surface of the orientation layer and is made of a material that allows crystal grains to self-orient in the in-plane direction. Examples of materials for the cap layer include CeO2 , Y2O3 , Al2O3 , Gd2O3 , ZrO2 , YSZ , Ho2O3 , Nd2O3 , and LaMnO3 . The thickness of the cap layer is typically in the range of 50 to 5000 nm .

酸化物超電導層3は、酸化物超電導体から構成される。酸化物超電導体としては、特に限定されないが、例えば一般式REBaCu(RE123)で表されるRE-Ba-Cu-O系酸化物超電導体(REBCO系酸化物超電導体)が挙げられる。希土類元素REとしては、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luのうちの1種又は2種以上が挙げられる。中でも、Y、Gd、Eu、Smの1種か、又はこれら元素の2種以上の組み合わせが好ましい。一般に、Xは、7-x(酸素欠損量x:約0~1程度)である。酸化物超電導層3の厚さは、例えば0.5~5μm程度である。この厚さは、長手方向に均一であることが好ましい。酸化物超電導層3は、中間層2の主面2a(金属基板1側とは反対の面)に形成されている。
酸化物超電導層3は「超電導層」の一例である。酸化物超電導層3は、中間層2を介して金属基板1の第1主面1a上に設けられる。
The oxide superconducting layer 3 is composed of an oxide superconductor. The oxide superconductor is not particularly limited, but examples include RE-Ba-Cu-O-based oxide superconductors (REBCO-based oxide superconductors) represented by the general formula REBa 2 Cu 3 O x (RE123). Examples of rare earth elements include one or more of Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. Among these, one of Y, Gd, Eu, and Sm, or a combination of two or more of these elements, is preferred. Generally, X is 7-x (oxygen deficiency amount x: approximately 0 to 1). The thickness of the oxide superconducting layer 3 is, for example, approximately 0.5 to 5 μm. It is preferable that this thickness be uniform in the longitudinal direction. The oxide superconducting layer 3 is formed on a main surface 2 a of the intermediate layer 2 (the surface opposite to the metal substrate 1 side).
The oxide superconducting layer 3 is an example of a “superconducting layer.” The oxide superconducting layer 3 is provided on the first main surface 1 a of the metal substrate 1 via the intermediate layer 2 .

保護層4は、事故時に発生する過電流をバイパスしたり、酸化物超電導層3と保護層4の上に設けられる層との間で起こる化学反応を抑制する等の機能を有する。保護層4の材質としては、例えば銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、金と銀との合金、その他の銀合金、銅合金、金合金などが挙げられる。保護層4は、少なくとも酸化物超電導層3の主面3a(中間層2側とは反対の面)を覆っている。保護層4は、酸化物超電導層3の主面3aに接している。保護層4の厚さは、特に限定されないが、例えば1~100μm程度が挙げられる。 Protective layer 4 has functions such as bypassing overcurrents that occur in the event of an accident and suppressing chemical reactions that occur between oxide superconducting layer 3 and layers disposed above it. Examples of materials for protective layer 4 include silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), gold-silver alloys, other silver alloys, copper alloys, and gold alloys. Protective layer 4 covers at least the main surface 3a of oxide superconducting layer 3 (the surface opposite to the intermediate layer 2). Protective layer 4 is in contact with main surface 3a of oxide superconducting layer 3. There are no particular limitations on the thickness of protective layer 4, but examples include approximately 1 to 100 μm.

5aは酸化物超電導積層体5の第1主面(保護層4の主面4a)である。第1主面5aは、酸化物超電導積層体5の、酸化物超電導層3が形成された側の面である。5bは酸化物超電導積層体5の側面(金属基板1の側面、中間層2の側面、酸化物超電導層3の側面、および保護層4の側面)である。5cは、第1主面5aとは反対の面であって、酸化物超電導積層体5の第2主面(金属基板1の第2主面1b)である。第2主面5cは、酸化物超電導積層体5の、金属基板1が形成された側の面である。 5a is the first main surface of the oxide superconductor laminate 5 (main surface 4a of the protective layer 4). The first main surface 5a is the surface of the oxide superconductor laminate 5 on which the oxide superconductor layer 3 is formed. 5b is the side surface of the oxide superconductor laminate 5 (the side surface of the metal substrate 1, the side surface of the intermediate layer 2, the side surface of the oxide superconductor layer 3, and the side surface of the protective layer 4). 5c is the surface opposite the first main surface 5a and is the second main surface of the oxide superconductor laminate 5 (second main surface 1b of the metal substrate 1). The second main surface 5c is the surface of the oxide superconductor laminate 5 on which the metal substrate 1 is formed.

安定化層6は、酸化物超電導積層体5の第1主面5a、側面5b,5bおよび第2主面5cを覆う。安定化層6は、酸化物超電導積層体5の外周を囲んで形成されている。安定化層6は、酸化物超電導層3が常電導状態に転移した時に発生する過電流を転流させるバイパス部としての機能を有する。 The stabilization layer 6 covers the first main surface 5a, side surfaces 5b, 5b, and second main surface 5c of the oxide superconductor laminate 5. The stabilization layer 6 is formed to surround the outer periphery of the oxide superconductor laminate 5. The stabilization layer 6 functions as a bypass section that diverts overcurrent that occurs when the oxide superconductor layer 3 transitions to a normal conducting state.

安定化層6の構成材料としては、銅、銅合金(例えばCu-Zn合金、Cu-Ni合金等)、アルミニウム、アルミニウム合金、銀等の金属が挙げられる。安定化層6の厚さは、例えば10~300μm程度である。安定化層6は、めっき法(例えば電解めっき法)によって形成することができる。 The stabilization layer 6 can be made of metals such as copper, copper alloys (e.g., Cu-Zn alloys, Cu-Ni alloys, etc.), aluminum, aluminum alloys, and silver. The thickness of the stabilization layer 6 is, for example, approximately 10 to 300 μm. The stabilization layer 6 can be formed by plating (e.g., electrolytic plating).

図2は、酸化物超電導積層体5の酸化物超電導層3および保護層4の断面の一部を示す模式図である。図2は、保護層4の厚さ方向に沿う断面(酸化物超電導線材10の長さ方向に直交する断面)を示す。図2に示すように、「7」は酸化物超電導層3と保護層4との界面である。図2の模式図に示すように、酸化物超電導層3と保護層4との界面7は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察することができる。酸化物超電導線材10の断面をTEMで観察するときには、任意の倍率に拡大して観察することができる。例えば、図2に示される酸化物超電導層3と保護層4との断面図は、描画領域の幅が1μmであり、直線状の界面7の全長も1μmである。 Figure 2 is a schematic diagram showing a portion of a cross section of the oxide superconducting layer 3 and protective layer 4 of the oxide superconducting laminate 5. Figure 2 shows a cross section along the thickness direction of the protective layer 4 (a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire 10). As shown in Figure 2, "7" denotes the interface between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4. As shown in the schematic diagram of Figure 2, the interface 7 between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 can be observed using a transmission electron microscope (TEM). When observing the cross section of the oxide superconducting wire 10 with a TEM, it can be magnified to any desired magnification. For example, the cross section of the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 shown in Figure 2 has a width of 1 μm in the depicted area, and the total length of the linear interface 7 is also 1 μm.

保護層4の内部には、1または複数の空隙が形成されている。空隙は、界面7と接していてもよいし、界面7と接していなくてもよい。空隙内には、空気、酸素、有機化合物ガスなどの気体が存在していてもよい。 One or more voids are formed inside the protective layer 4. The voids may or may not be in contact with the interface 7. Gases such as air, oxygen, or organic compound gases may be present within the voids.

保護層4の内部に、界面7と接する空隙がある場合、その数は、界面7の長さ1μmあたり12個未満である。これにより、酸化物超電導層3と保護層4との接触面積の低下を抑制できる。そのため、酸化物超電導層3と保護層4との間の界面抵抗を小さくできる。界面7と接する空隙がある場合、その空隙においては、酸化物超電導層3と保護層4とは電気的に非接触である。そのため、界面7と接する空隙の数は少ないほど界面抵抗を小さくすることができる。界面7と接する空隙の数は、界面7の長さ1μmあたり0個、または3個以上12個未満が好ましい。界面7と接する空隙の数が界面7の長さ1μmあたり0個、または3個以上12個未満であると、酸化物超電導層3と保護層4との間の界面抵抗を小さくできる。界面7と接する空隙が0個である場合は、図2において、界面7の全長が酸化物超電導層3に接する。 If there are voids in contact with the interface 7 inside the protective layer 4, the number of voids is less than 12 per 1 μm of the length of the interface 7. This prevents a decrease in the contact area between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4. This reduces the interfacial resistance between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4. If there are voids in contact with the interface 7, the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 are not in electrical contact at the voids. Therefore, the fewer the number of voids in contact with the interface 7, the lower the interfacial resistance. The number of voids in contact with the interface 7 is preferably zero, or three to less than 12, per 1 μm of the length of the interface 7. If the number of voids in contact with the interface 7 is zero, or three to less than 12, per 1 μm of the length of the interface 7, the lower the interfacial resistance between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4. If there are no voids in contact with the interface 7, the entire length of the interface 7 is in contact with the oxide superconducting layer 3 in Figure 2.

図2において、保護層4は、次に示す(i)と(ii)のうちいずれかの形態をとる。(i)界面7と接する空隙が0個である(すなわち、界面7の全長が酸化物超電導層3に接している)。(ii)界面7と接する空隙が、界面7の長さ1μmあたり0個を越え、12個未満である。 In Figure 2, the protective layer 4 takes one of the following forms (i) and (ii): (i) There are zero voids in contact with the interface 7 (i.e., the entire length of the interface 7 is in contact with the oxide superconducting layer 3). (ii) There are more than zero and fewer than 12 voids in contact with the interface 7 per 1 μm of the length of the interface 7.

界面7と接する空隙の数は、酸化物超電導層3と保護層4との界面を視野に含む断面の複数の観察像(例えば、数μm四方の視野範囲のTEM画像)における空隙数の平均値であってよい。界面7と接する空隙の数は、例えば、3以上の観察像における空隙数の平均値であってよい。界面7と接する空隙の数は、例えば、3μm以上の長さの界面7について、界面7の長さ1μmあたりの平均数であってもよい。 The number of voids in contact with the interface 7 may be the average number of voids in multiple observation images (e.g., TEM images with a field of view of several micrometers square) of a cross section that includes the interface between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4. The number of voids in contact with the interface 7 may be, for example, the average number of voids in three or more observation images. The number of voids in contact with the interface 7 may be, for example, the average number per micrometer of length of the interface 7 for an interface 7 that is 3 micrometers or longer.

図2に示す例では、保護層4の内部に形成された空隙V1~V8は、界面7と接している。そのため、界面7と接する空隙の数は、界面7の長さ1μmあたり8個である。なお、空隙V9~V16は界面7に接していないため、「界面7と接する空隙の数」には算入されない。 In the example shown in Figure 2, voids V1 to V8 formed inside protective layer 4 are in contact with interface 7. Therefore, the number of voids in contact with interface 7 is 8 per 1 μm of length of interface 7. Note that voids V9 to V16 are not in contact with interface 7, and therefore are not included in the "number of voids in contact with interface 7."

界面7と接する空隙のサイズ(界面7の長さ方向の寸法)は、特に限定されない。酸化物超電導層3と保護層4との間の界面抵抗に影響を与え得る空隙のサイズは、例えば、0.1nm以上である。空隙のサイズは、例えば、100nm以下である。空隙のサイズとしては、11.0nm~70.2nmを例示できる。界面7の長さ方向は、保護層4の厚さ方向に直交する方向(図2において左右方向)である。 The size of the voids in contact with the interface 7 (the dimension in the longitudinal direction of the interface 7) is not particularly limited. The size of the voids that can affect the interfacial resistance between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 is, for example, 0.1 nm or larger. The size of the voids is, for example, 100 nm or smaller. Examples of void sizes are 11.0 nm to 70.2 nm. The longitudinal direction of the interface 7 is perpendicular to the thickness direction of the protective layer 4 (the left-right direction in Figure 2).

図2では、空隙V1~V8の形状は半円形状であるが、界面7と接する空隙の形状は特に限定されない。保護層4の断面における空隙の形状は、弓形状、円形状、楕円形状などでもよい。空隙の立体形状は、例えば、半球状である。 In Figure 2, the shapes of the voids V1 to V8 are semicircular, but the shape of the voids in contact with the interface 7 is not particularly limited. The shape of the voids in the cross section of the protective layer 4 may be arched, circular, elliptical, or the like. The three-dimensional shape of the voids is, for example, hemispherical.

図3は、酸化物超電導積層体5の酸化物超電導層3および保護層4の断面の一部を示す図である。図3において、図中に示した破線は、酸化物超電導層3と保護層4との界面7を示す。図3において、図中に示した破線の長さは、界面7の長さである。
図3に示すように、酸化物超電導層3と保護層4との間には、混在領域8が形成されていてもよい。混在領域8は、酸化物超電導層3の部分領域3Aと、保護層4の部分領域4Aと、が混在する領域である。
Fig. 3 is a diagram showing a part of a cross section of the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 of the oxide superconducting laminate 5. In Fig. 3, the dashed line shown in the diagram indicates the interface 7 between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4. In Fig. 3, the length of the dashed line shown in the diagram is the length of the interface 7.
3, a mixed region 8 may be formed between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4. The mixed region 8 is a region where a partial region 3A of the oxide superconducting layer 3 and a partial region 4A of the protective layer 4 are mixed.

部分領域3Aは、酸化物超電導層3から保護層4内に突出する凸状部分であってもよいし、独立した島状であってもよい。部分領域4Aは、保護層4から酸化物超電導層3内に突出する凸状部分であってもよいし、独立した島状であってもよい。 The partial region 3A may be a convex portion that protrudes from the oxide superconducting layer 3 into the protective layer 4, or may be an independent island. The partial region 4A may be a convex portion that protrudes from the protective layer 4 into the oxide superconducting layer 3, or may be an independent island.

図3に示されるように、混在領域8が形成されていると、酸化物超電導層3と保護層4との界面7は平坦面とはならない。界面7は、層3,4が上下に入り組んで形成されている。図3に示された界面7の長さ(破線の長さ)は、同図内のスケールバーから換算すると約5.6μmとなる。界面7の長さは、図3の画像の幅(約3.6μm)よりも長い。そのため、混在領域8が形成されていると、混在領域8が形成されていない平坦な界面の場合よりも酸化物超電導層3と保護層4との接触面積が大きくなる。したがって、酸化物超電導層3と保護層4との間の界面抵抗は低くなる。酸化物超電導層3と保護層4との接触面積は、酸化物超電導層3および保護層4の断面観察によって得られる界面7の長さと相関関係があると言える。たとえば、酸化物超電導層3および保護層4の断面を観察したとき、界面7が直線状である場合と、界面7が層3,4の厚さ方向に湾曲して観察される場合とを比較すると、後者(界面7が厚さ方向に湾曲して観察される場合)のほうが、接触面積が大きい。 As shown in Figure 3, when the mixed region 8 is formed, the interface 7 between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 is not flat. The interface 7 is formed by layers 3 and 4 intertwining vertically. The length of the interface 7 shown in Figure 3 (the length of the dashed line) is approximately 5.6 μm, calculated using the scale bar in the figure. The length of the interface 7 is longer than the width of the image in Figure 3 (approximately 3.6 μm). Therefore, when the mixed region 8 is formed, the contact area between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 is larger than in the case of a flat interface without the mixed region 8. Therefore, the interfacial resistance between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 is lower. It can be said that the contact area between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 is correlated with the length of the interface 7 obtained by cross-sectional observation of the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4. For example, when observing the cross section of the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4, if the interface 7 is observed to be linear and the interface 7 is observed to be curved in the thickness direction of the layers 3 and 4, the contact area is larger in the latter case (when the interface 7 is observed to be curved in the thickness direction).

また、酸化物超電導体を構成する結晶は電気的異方性をもつことから、混在領域8が形成されていると界面抵抗が低くなる理由として、次の推測が可能である。
酸化物超電導層3に含まれる酸化物超電導体は結晶性を有している。結晶のa軸とb軸は酸化物超電導層3の面方向に沿う。結晶のc軸は酸化物超電導層3の面方向に対して垂直な方向に沿う。a軸とb軸から構成される面(ab面)は、酸化物超電導層3の面方向(図3の左右方向)と一致する。酸化物超電導体は、ab面に沿う方向には電気が流れ易く、c軸方向には電気が流れにくいという性質をもつ。そのため、酸化物超電導層3と保護層4との界面7がab面に対して垂直であれば、酸化物超電導3と保護層4との間の界面抵抗は低くなると考えられる。酸化物超電導層3と保護層4との界面7がab面に対して平行であれば、酸化物超電導層3と保護層4との間の界面抵抗は高くなると考えられる。
混在領域8においては、酸化物超電導層3と保護層4とが互いに入り組んでいるため、混在領域8における酸化物超電導層3と保護層4との界面7の少なくとも一部は、酸化物超電導層3の酸化物超電導体の結晶のab面に沿う方向と交差する。よって、この界面においては界面抵抗を低くすることができる。
混在領域8における酸化物超電導層3と保護層4との界面7の少なくとも一部は、酸化物超電導体の結晶のab面に沿う方向と直交していてもよい。
Furthermore, since the crystals that make up the oxide superconductor have electrical anisotropy, the following can be speculated as the reason why the interface resistance is lowered when the mixed region 8 is formed.
The oxide superconductor contained in the oxide superconducting layer 3 is crystalline. The a-axis and b-axis of the crystal are aligned along the plane of the oxide superconducting layer 3. The c-axis of the crystal is aligned perpendicular to the plane of the oxide superconducting layer 3. The plane formed by the a-axis and b-axis (the ab-plane) coincides with the plane of the oxide superconducting layer 3 (the left-right direction in Figure 3). Oxide superconductors have the property that electricity flows easily along the ab-plane and does not flow easily along the c-axis. Therefore, if the interface 7 between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 is perpendicular to the ab-plane, it is thought that the interfacial resistance between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 will be low. If the interface 7 between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 is parallel to the ab-plane, it is thought that the interfacial resistance between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 will be high.
In the mixed region 8, the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 are intertwined with each other, so that at least a part of the interface 7 between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 in the mixed region 8 intersects with the direction along the ab plane of the crystal of the oxide superconductor in the oxide superconducting layer 3. Therefore, the interface resistance can be reduced at this interface.
At least a part of the interface 7 between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 in the mixed region 8 may be perpendicular to the direction along the ab plane of the crystal of the oxide superconductor.

混在領域8における酸化物超電導層3と保護層4との界面とは、例えば、部分領域3Aと保護層4との界面と、部分領域4Aと酸化物超電導層3との界面と、部分領域3Aと部分領域4Aとの界面とのうち、少なくとも一つである。 The interface between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 in the mixed region 8 is, for example, at least one of the interface between the partial region 3A and the protective layer 4, the interface between the partial region 4A and the oxide superconducting layer 3, and the interface between the partial region 3A and the partial region 4A.

[酸化物超電導積層体および酸化物超電導線材の製造方法]
次に、酸化物超電導積層体および酸化物超電導線材10の製造方法の一例について説明する。なお、以下で説明する製造方法は一例であり、他の製造方法を採用してもよい。
[Method for producing oxide superconducting laminate and oxide superconducting wire]
Next, a description will be given of an example of a method for manufacturing the oxide superconducting laminate and the oxide superconducting wire 10. Note that the manufacturing method described below is just an example, and other manufacturing methods may also be adopted.

図1に示すように、金属基板1上に中間層2を形成する。中間層2は、例えば、公知のIBAD法を用いて形成できる。 As shown in Figure 1, an intermediate layer 2 is formed on a metal substrate 1. The intermediate layer 2 can be formed, for example, using the well-known IBAD method.

次に、中間層2上に酸化物超電導層3を形成する。酸化物超電導層3は、PLD法、MOCVD法などの蒸着法を用いて形成できる。
例えば、酸化物超電導層3は、第1工程と、第2工程とによって形成することができる。第1工程では、例えば、REBCO系材料で構成されたターゲットを用いたPLD法によって成膜を行う。第2工程では、例えば、REBCO系材料およびAgで形成されたターゲットを用いたPLD法によって成膜を行う。第2工程は、酸化物超電導体と、保護層4の材料とを含むターゲットを用いて蒸着を行う工程である。第2工程で用いるターゲットにおいてはAgの含有量は10~50vol%である。
Next, the oxide superconducting layer 3 is formed on the intermediate layer 2. The oxide superconducting layer 3 can be formed by a vapor deposition method such as a PLD method or an MOCVD method.
For example, the oxide superconducting layer 3 can be formed by a first step and a second step. In the first step, for example, film formation is performed by a PLD method using a target made of a REBCO-based material. In the second step, for example, film formation is performed by a PLD method using a target made of a REBCO-based material and Ag. The second step is a step of performing vapor deposition using a target containing an oxide superconductor and the material of the protective layer 4. The target used in the second step has an Ag content of 10 to 50 vol %.

PLD法における材料の蒸着速度は、例えば、PLD装置のレーザのパルス周波数、成膜時の雰囲気圧力などを調整することで適宜設定可能である。
第2工程のPLD法における蒸着速度を変更することで、保護層4、または超電導層3と保護層4との界面に含まれる空隙の数を調整できる。例えば、蒸着速度を大きくすれば、保護層4、または超電導層3と保護層4との界面に含まれる空隙の数が減少する傾向となる。逆に、蒸着速度を小さくすれば、保護層4、または超電導層3と保護層4との界面に含まれる空隙の数は増大する傾向となる。空隙のサイズは蒸着速度によらず概ね同程度である。
The deposition rate of the material in the PLD method can be appropriately set by adjusting, for example, the pulse frequency of the laser of the PLD device, the atmospheric pressure during film formation, and the like.
By changing the deposition rate in the PLD method in the second step, it is possible to adjust the number of voids contained in the protective layer 4 or in the interface between the superconducting layer 3 and the protective layer 4. For example, if the deposition rate is increased, the number of voids contained in the protective layer 4 or in the interface between the superconducting layer 3 and the protective layer 4 tends to decrease. Conversely, if the deposition rate is decreased, the number of voids contained in the protective layer 4 or in the interface between the superconducting layer 3 and the protective layer 4 tends to increase. The size of the voids is roughly the same regardless of the deposition rate.

次に、酸化物超電導層3上に保護層4を形成する。保護層4は、スパッタ法等によって形成できる。これにより、酸化物超電導積層体5が得られる。この保護層4を形成することによって、上述した混在領域8が形成される。 Next, a protective layer 4 is formed on the oxide superconducting layer 3. The protective layer 4 can be formed by a method such as sputtering. This results in an oxide superconducting laminate 5. By forming this protective layer 4, the mixed region 8 described above is formed.

次に、酸素アニール処理を行う。詳しくは、酸化物超電導積層体5を酸素雰囲気下(酸素含有ガスの存在下)で、例えば300~1000℃に加熱する。酸素含有ガスは、例えば、酸素ガス、空気などである。この酸素アニール処理は、保護層4を形成したあとに行ってもよいし、保護層4を形成する前(酸化物超電導層3を形成した後)に行ってもよい。
以上の工程によって、図1に示す酸化物超電導積層体5が得られる。
Next, oxygen annealing is performed. Specifically, the oxide superconducting laminate 5 is heated to, for example, 300 to 1000°C in an oxygen atmosphere (in the presence of an oxygen-containing gas). The oxygen-containing gas is, for example, oxygen gas or air. This oxygen annealing may be performed after the protective layer 4 is formed, or may be performed before the protective layer 4 is formed (after the oxide superconducting layer 3 is formed).
Through the above steps, the oxide superconductor laminate 5 shown in FIG. 1 is obtained.

次に、酸化物超電導積層体5を得たあと、酸化物超電導積層体5の外周に安定化層6を形成する。安定化層6は、めっき法等により形成できる。
以上の工程によって、図1に示す酸化物超電導線材10を得る。
Next, after obtaining the oxide superconductor laminate 5, a stabilization layer 6 is formed on the outer periphery of the oxide superconductor laminate 5. The stabilization layer 6 can be formed by plating or the like.
Through the above steps, the oxide superconducting wire 10 shown in FIG. 1 is obtained.

[接続構造体]
図4は、酸化物超電導線材10を用いた接続構造体20を示す断面図である。
図4に示すように、接続構造体20は、2つの酸化物超電導線材10が互いに接続されて構成されている。一方の酸化物超電導線材10の安定化層6と、他方の酸化物超電導線材10の安定化層6とは、はんだ層9を介して電気的に接続されている。
接続構造体20によれば、接続抵抗が低減された長尺の酸化物超電導線材を製造することができる。
[Connection structure]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a connection structure 20 using the oxide superconducting wire 10. As shown in FIG.
4, the connection structure 20 is configured by connecting two oxide superconducting wires 10. The stabilization layer 6 of one oxide superconducting wire 10 and the stabilization layer 6 of the other oxide superconducting wire 10 are electrically connected via a solder layer 9.
The connection structure 20 makes it possible to manufacture a long oxide superconducting wire with reduced connection resistance.

図4に示された接続構造体20は、一方の酸化物超電導線材10の安定化層6と他方の酸化物超電導線材10の安定化層6とが、はんだ層9を介して接続された構造であるが、一方の酸化物超電導線材10の保護層4と、他方の酸化物超電導線材10の保護層4とが、はんだ層9を介して接続されていてもよい。または、一方の酸化物超電導線材10の保護層4と、他方の酸化物超電導線材10の安定化層6とが、はんだ層9を介して接続されていてもよい。一方の酸化物超電導線材10の安定化層6を部分的に除去して保護層4を露出させ、露出させた保護層4に対して他方の酸化物超電導線材10の保護層4または安定化層6をはんだ層9を介して接続することもできる。 The connection structure 20 shown in FIG. 4 has a structure in which the stabilization layer 6 of one oxide superconducting wire 10 and the stabilization layer 6 of the other oxide superconducting wire 10 are connected via a solder layer 9, but the protective layer 4 of one oxide superconducting wire 10 and the protective layer 4 of the other oxide superconducting wire 10 may also be connected via a solder layer 9. Alternatively, the protective layer 4 of one oxide superconducting wire 10 and the stabilization layer 6 of the other oxide superconducting wire 10 may also be connected via a solder layer 9. It is also possible to partially remove the stabilization layer 6 of one oxide superconducting wire 10 to expose the protective layer 4, and then connect the protective layer 4 or stabilization layer 6 of the other oxide superconducting wire 10 to the exposed protective layer 4 via a solder layer 9.

図4に示す接続構造体20では、2つの酸化物超電導線材10が互いに接続されているが、接続構造体は、2つの酸化物超電導線材と、これらを中継する中継接続体である酸化物超電導線材とを備えた構造であってもよい。中継接続体のみに本実施形態の構成を採用した場合でも、接続抵抗を低くすることができる。 In the connection structure 20 shown in Figure 4, two oxide superconducting wires 10 are connected to each other, but the connection structure may also have a structure including two oxide superconducting wires and an oxide superconducting wire that serves as an intermediate connector that connects them. Even if the configuration of this embodiment is adopted only for the intermediate connector, the connection resistance can be reduced.

酸化物超電導線材10は、他の超電導線材に限らず、電極などの接続対象物に電気的に接続することもできる。その場合でも、酸化物超電導線材10と前記接続対象物との接続部において、接続抵抗を低くすることができる。 Oxide superconducting wire 10 can be electrically connected to objects to be connected, such as electrodes, in addition to other superconducting wires. Even in this case, the connection resistance can be reduced at the connection point between oxide superconducting wire 10 and the object to be connected.

[実施形態の酸化物超電導積層体および酸化物超電導線材が奏する効果]
酸化物超電導積層体5および酸化物超電導線材10は、保護層4において界面7と接する空隙の数が少ないため、酸化物超電導層3と保護層4との接触面積を大きくできる。そのため、酸化物超電導層3と保護層4との間の界面抵抗を小さくできる。したがって、酸化物超電導積層体または酸化物超電導線材10を接続対象物(他の超電導線材、電極など)と接続したときに、接続部における電気抵抗を低くできる。
酸化物超電導積層体および酸化物超電導線材10では、接続部における電気抵抗が低いため、接続部で発生するジュール熱を小さくできる。酸化物超電導層3と保護層4との間の界面抵抗が小さいため、クエンチ時に酸化物超電導層3から保護層4へバイパス電流が流れやすくなる。
[Effects of the oxide superconducting laminate and oxide superconducting wire according to the embodiment]
The oxide superconductor laminate 5 and the oxide superconducting wire 10 have a small number of voids in contact with the interface 7 in the protective layer 4, so that the contact area between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 can be increased. This reduces the interfacial resistance between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4. Therefore, when the oxide superconducting laminate or the oxide superconducting wire 10 is connected to an object to be connected (another superconducting wire, an electrode, etc.), the electrical resistance at the connection can be reduced.
In the oxide superconducting laminate and the oxide superconducting wire 10, the electrical resistance at the joints is low, which reduces Joule heat generated at the joints. Since the interface resistance between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 is low, a bypass current easily flows from the oxide superconducting layer 3 to the protective layer 4 during a quench.

以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、酸化物超電導積層体の構造は、図1に示す構造に限定されない。酸化物超電導積層体には、金属基板、中間層、酸化物超電導層、および保護層以外の層が含まれていてもよい。 The present invention has been described above based on preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. For example, the structure of the oxide superconductor laminate is not limited to the structure shown in Figure 1. The oxide superconductor laminate may include layers other than the metal substrate, intermediate layer, oxide superconductor layer, and protective layer.

以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。
(実施例1)
図1に示す酸化物超電導線材10のサンプルを次のようにして作製した。
ハステロイ(登録商標)で構成されるテープ状の金属基板1の一方の面(第1主面1a)に、IBAD法等を用いて中間層2を形成した。
The present invention will be specifically described below with reference to examples.
Example 1
A sample of the oxide superconducting wire 10 shown in FIG. 1 was produced as follows.
An intermediate layer 2 was formed on one surface (first main surface 1a) of a tape-shaped metal substrate 1 made of Hastelloy (registered trademark) by the IBAD method or the like.

中間層2の上に、第1工程と、第2工程とによって酸化物超電導層3を形成した。第1工程では、REBCO系材料(EuBaCu)で形成されたターゲットを用いたPLD法によって成膜を行った。第2工程では、REBCO系材料(EuBaCu)およびAgで形成されたターゲットを用いたPLD法によって成膜を行った。第2工程においては0.1Å/secの蒸着速度で成膜を行った。 An oxide superconducting layer 3 was formed on the intermediate layer 2 through a first step and a second step. In the first step, film formation was performed by a PLD method using a target formed of a REBCO-based material ( EuBa2Cu3Oy ). In the second step, film formation was performed by a PLD method using a target formed of a REBCO -based material ( EuBa2Cu3Oy ) and Ag. In the second step , film formation was performed at a deposition rate of 0.1 Å /sec.

酸化物超電導層3の上に、Agで構成される保護層4をスパッタ法により形成した。これにより酸化物超電導積層体5を得た。
酸化物超電導積層体5を酸素雰囲気下で500℃に加熱することによって、酸素アニール処理を行った。
酸化物超電導積層体5の外周に、銅めっきにより安定化層6を形成した。これにより酸化物超電導線材10を得た。
A protective layer 4 made of Ag was formed by sputtering on the oxide superconducting layer 3. In this way, an oxide superconducting laminate 5 was obtained.
The oxide superconducting laminate 5 was subjected to oxygen annealing by heating it to 500° C. in an oxygen atmosphere.
A stabilizing layer 6 was formed by copper plating on the outer periphery of the oxide superconducting laminate 5. In this way, an oxide superconducting wire 10 was obtained.

保護層4の厚さ方向に沿う断面のTEM観察を行い、断面のTEM画像から界面7と接する空隙の有無を確認した。空隙がある場合には、界面7の長さ1μmあたりの個数、および空隙のサイズ(界面7の長さ方向のサイズ)を調べた。実施例1においては、界面7の長さ1μmあたりの空隙の個数は7個であった。また、空隙のサイズは11.0nm~70.2nmの範囲であった。また、酸化物超電導層3と保護層4との接触面積の大小(大きさ)を定量的に評価するために、酸化物超電導線材10の幅方向または長手方向の長さ(L)に対する酸化物超電導層3と保護層4との界面長さ(L)の比率(L/L)を調べた。比率Li/Lの値が大きいほど、酸化物超電導層3と保護層4との接触面積が大きいと考えられる。界面長さLの測定方法は、酸化物超電導線材10の断面のTEM画像を画像処理ソフト「ImageJ」に取り込み、この画像処理ソフトの描画ツール、測長ツールを用いて、TEM画像に写った界面7の長さを計測した。L/Lの値は、酸化物超電導層3と保護層4との接触面積の大小(大きさ)を知るための代用指標となりうる。実施例1においては、比率Li/Lの値は1.03であった。 A cross section of the protective layer 4 along the thickness direction was observed with a TEM, and the presence or absence of voids in contact with the interface 7 was confirmed from the TEM image of the cross section. If voids were present, the number of voids per 1 μm in length of the interface 7 and the size of the voids (the size of the interface 7 in the longitudinal direction) were investigated. In Example 1, the number of voids per 1 μm in length of the interface 7 was 7. The size of the voids ranged from 11.0 nm to 70.2 nm. In addition, to quantitatively evaluate the size (size) of the contact area between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4, the ratio (Li/L) of the interface length (Li) between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4 to the length ( L ) in the width direction or longitudinal direction of the oxide superconducting wire 10 was investigated. It is considered that the larger the value of the ratio Li /L, the larger the contact area between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4. The interface length Li was measured by importing a TEM image of the cross section of the oxide superconducting wire 10 into the image processing software "ImageJ" and measuring the length of the interface 7 shown in the TEM image using the drawing tool and length measurement tool of this image processing software. The value of Li /L can be a substitute index for knowing the size (dimension) of the contact area between the oxide superconducting layer 3 and the protective layer 4. In Example 1, the value of the ratio Li/L was 1.03.

次に、接続抵抗率の評価にあたっては、2つの酸化物超電導積層体5を用意し、双方の保護層4同士をはんだ層9を介して電気的に接続し、77Kおよび4Kにおける接続抵抗率を求めた。結果を表1に示す。接続抵抗率は、測定によって得られた接続抵抗を接続面積で除することで求められる。接続抵抗の測定方法としては、4端子抵抗測定法を用いて測定することができる。その他、既知のインダクタンスLと求める回路抵抗Rを有する閉回路を構成し、減衰する電流の時間変化を測定することで接続抵抗を求める手法(減衰法)がある。表1に示した実施例・比較例サンプルでは、77kにおける接続抵抗率は4端子抵抗測定法を用いて測定した。4Kにおける接続抵抗率は減衰法を用いて測定した。 Next, to evaluate the connection resistivity, two oxide superconductor laminates 5 were prepared, and the protective layers 4 of both were electrically connected via a solder layer 9, and the connection resistivity at 77 K and 4 K was determined. The results are shown in Table 1. The connection resistivity is determined by dividing the connection resistance obtained by measurement by the connection area. The connection resistance can be measured using the four-terminal resistance measurement method. Another method (attenuation method) involves constructing a closed circuit with a known inductance L and the desired circuit resistance R, and measuring the change in the decaying current over time to determine the connection resistance. For the example and comparative example samples shown in Table 1, the connection resistivity at 77 K was measured using the four-terminal resistance measurement method. The connection resistivity at 4 K was measured using the attenuation method.

(実施例2)
酸化物超電導層3の形成の第2工程において、蒸着速度を0.2Å/secとしたこと以外は実施例1と同様にして酸化物超電導線材10を作製した。界面7の長さ1μmあたりの空隙の個数は3個であった。空隙のサイズは、20.1nm~65.4nmであった。比率Li/Lの値は1.12であった。結果を表1に示す。
Example 2
Oxide superconducting wire 10 was produced in the same manner as in Example 1, except that in the second step of forming oxide superconducting layer 3, the deposition rate was set to 0.2 Å/sec. The number of voids per 1 μm length of interface 7 was 3. The void sizes were 20.1 nm to 65.4 nm. The value of the ratio Li/L was 1.12. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
酸化物超電導層3の形成の第2工程において、蒸着速度を0.4Å/secとしたこと以外は実施例1と同様にして酸化物超電導線材10を作製した。界面7と接する空隙の数はゼロ個であった。比率Li/Lの値は1.56であった。結果を表1に示す。
Example 3
Oxide superconducting wire 10 was produced in the same manner as in Example 1, except that in the second step of forming oxide superconducting layer 3, the deposition rate was set to 0.4 Å/sec. The number of voids in contact with interface 7 was zero. The value of the ratio Li/L was 1.56. The results are shown in Table 1.

(比較例)
第1工程のみで酸化物超電導層3を形成すること以外は実施例1と同様にして酸化物超電導線材10を作製した。
断面のTEM画像を図6(A)および図6(B)に示す。図6(B)は図6(A)を拡大した画像である。図6(B)に示すように、保護層4内に多数の空隙Vが確認された。界面7と接する空隙の数は、界面7の長さ1μmあたり12個であった。比率Li/Lの値は1.03であった。結果を表1に示す。
(Comparative Example)
An oxide superconducting wire 10 was produced in the same manner as in Example 1, except that the oxide superconducting layer 3 was formed only in the first step.
TEM images of the cross section are shown in Figures 6(A) and 6(B). Figure 6(B) is an enlarged image of Figure 6(A). As shown in Figure 6(B), numerous voids V were confirmed in the protective layer 4. The number of voids in contact with the interface 7 was 12 per 1 µm of the length of the interface 7. The value of the ratio Li/L was 1.03. The results are shown in Table 1.

表1に示すように、実施例1~3では、界面7と接する空隙は見られなかった。実施例1~3では、77Kおよび4Kにおける接続抵抗率が低く抑えられた。
これに対し、比較例では、界面7と接する空隙が観察された。比較例では、77Kおよび4Kにおける接続抵抗率が高かった。
As shown in Table 1, in Examples 1 to 3, no voids were observed in contact with the interface 7. In Examples 1 to 3, the connection resistivity at 77K and 4K was kept low.
In contrast to this, in the comparative example, voids were observed in contact with the interface 7. In the comparative example, the connection resistivity at 77K and 4K was high.

1…金属基板(基板)、3…酸化物超電導層(超電導層)、3A…部分領域、4…保護層、4A…部分領域、5…酸化物超電導積層体、7…界面、8…混在領域、10…酸化物超電導線材、20…接続構造体、V,V1~V16…空隙。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Metal substrate (substrate), 3... Oxide superconducting layer (superconducting layer), 3A... Partial region, 4... Protective layer, 4A... Partial region, 5... Oxide superconducting laminate, 7... Interface, 8... Mixed region, 10... Oxide superconducting wire, 20... Connection structure, V, V1 to V16... Void.

Claims (9)

基板と、
前記基板上に設けられ、酸化物超電導体により形成された超電導層と、
前記超電導層上に、前記超電導層に接して設けられた保護層と、を備え、
前記保護層の内部には空隙が形成されており、
前記保護層に形成された前記空隙のうち、前記超電導層との界面と接する前記空隙の数は、前記保護層の厚さ方向に沿う断面において、前記界面の長さ1μmあたり12個未満である、
酸化物超電導積層体。
A substrate;
a superconducting layer formed on the substrate and made of an oxide superconductor;
a protective layer provided on the superconducting layer in contact with the superconducting layer,
A void is formed inside the protective layer,
Among the voids formed in the protective layer, the number of the voids in contact with the interface with the superconducting layer is less than 12 per 1 μm of length of the interface in a cross section along the thickness direction of the protective layer.
Oxide superconducting laminate.
前記界面と接する前記空隙の数は、前記界面の長さ1μmあたり0個である、
請求項1記載の酸化物超電導積層体。
The number of the voids in contact with the interface is 0 per 1 μm of the length of the interface.
The oxide superconducting laminate according to claim 1.
前記界面と接する前記空隙の数は、前記界面の長さ1μmあたり3個以上である、
請求項1記載の酸化物超電導積層体。
the number of the voids in contact with the interface is 3 or more per 1 μm of the length of the interface;
The oxide superconducting laminate according to claim 1.
前記界面と接する前記空隙の、前記界面の長さ方向のサイズは、11.0nm~70.2nmである、
請求項3に記載の 酸化物超電導積層体。
The size of the void in contact with the interface in the length direction of the interface is 11.0 nm to 70.2 nm.
The oxide superconducting laminate according to claim 3 .
前記超電導層と前記保護層との間に、前記保護層の部分領域と前記超電導層の部分領域とが混在する混在領域が形成されている、
請求項1~4のうちいずれか1項に記載の酸化物超電導積層体。
a mixed region in which a partial region of the protective layer and a partial region of the superconducting layer are mixed is formed between the superconducting layer and the protective layer;
The oxide superconducting laminate according to any one of claims 1 to 4.
前記混在領域の断面視において、酸化物超電導線材の幅方向又は長手方向の長さ(L)に対する前記超電導層と前記保護層との界面長さ(Li)の比率(Li/L)が1.03~1.56の範囲である、
請求項5に記載の酸化物超電導積層体。
In a cross-sectional view of the mixed region, a ratio (Li/L) of the interface length (Li) between the superconducting layer and the protective layer to the length (L) of the oxide superconducting wire in the width direction or longitudinal direction is in the range of 1.03 to 1.56.
The oxide superconducting laminate according to claim 5 .
前記混在領域における前記超電導層と前記保護層との前記界面の少なくとも一部は、前記超電導層の酸化物超電導体の結晶のab面に沿う方向と交差する、
請求項5または6に記載の酸化物超電導積層体。
at least a part of the interface between the superconducting layer and the protective layer in the mixed region intersects with a direction along the a-b plane of the crystal of the oxide superconductor of the superconducting layer;
7. The oxide superconducting laminate according to claim 5 or 6.
請求項1~7のうちいずれか1項に記載の酸化物超電導積層体の外周に安定化層が形成されている、
酸化物超電導線材。
A stabilization layer is formed on the outer periphery of the oxide superconducting laminate according to any one of claims 1 to 7.
Oxide superconducting wire.
請求項8に記載の酸化物超電導線材を有する、
接続構造体。
The oxide superconducting wire according to claim 8,
Connection structure.
JP2022025391A 2022-02-22 2022-02-22 Oxide superconducting laminate, oxide superconducting wire and connection structure Active JP7795368B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022025391A JP7795368B2 (en) 2022-02-22 2022-02-22 Oxide superconducting laminate, oxide superconducting wire and connection structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022025391A JP7795368B2 (en) 2022-02-22 2022-02-22 Oxide superconducting laminate, oxide superconducting wire and connection structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023121990A JP2023121990A (en) 2023-09-01
JP7795368B2 true JP7795368B2 (en) 2026-01-07

Family

ID=87799121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022025391A Active JP7795368B2 (en) 2022-02-22 2022-02-22 Oxide superconducting laminate, oxide superconducting wire and connection structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7795368B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014002848A (en) 2012-06-15 2014-01-09 Fujikura Ltd Oxide superconductive wire material and method for manufacturing the same
JP2019175637A (en) 2018-03-28 2019-10-10 株式会社フジクラ Connection structure and connection method of oxide superconductive wire rod
JP2021190256A (en) 2020-05-28 2021-12-13 株式会社フジクラ Oxide superconducting wire material and method for manufacturing the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08116098A (en) * 1994-10-12 1996-05-07 Hitachi Chem Co Ltd Oxide superconducting composite and its manufacture

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014002848A (en) 2012-06-15 2014-01-09 Fujikura Ltd Oxide superconductive wire material and method for manufacturing the same
JP2019175637A (en) 2018-03-28 2019-10-10 株式会社フジクラ Connection structure and connection method of oxide superconductive wire rod
JP2021190256A (en) 2020-05-28 2021-12-13 株式会社フジクラ Oxide superconducting wire material and method for manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023121990A (en) 2023-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6178779B2 (en) Superconducting wire connection structure and manufacturing method of superconducting wire connection structure
JP6743233B1 (en) Oxide superconducting wire
JP2014220194A (en) Oxide superconductive wire material and production method thereof
JP6788152B1 (en) Oxide superconducting wire and its manufacturing method
JP7402120B2 (en) Oxide superconducting wire and method for producing oxide superconducting wire
JP7795368B2 (en) Oxide superconducting laminate, oxide superconducting wire and connection structure
CN103069509A (en) Base material for superconducting thin film, superconducting thin film, and method for manufacturing superconducting thin film
JP2022168627A (en) Oxide superconducting wire
JP2013008556A (en) Superconductive wire material
JP2010044969A (en) Tape-shaped oxide superconductor, and board used for the same
JP7844183B2 (en) Oxide superconducting laminate and method for manufacturing the same
EP3951805B1 (en) Oxide superconducting wire
JP2023172285A (en) connection structure
CN116194408B (en) Oxide superconducting wire
JP6461776B2 (en) Superconducting wire and method of manufacturing superconducting wire
JP7847445B2 (en) Oxide superconducting wires and connecting structures
JP6404556B2 (en) Oxide superconducting conductor and manufacturing method thereof
JP2021166166A (en) Oxide superconducting wire and method for manufacturing oxide superconducting wire
JP2020135988A (en) Oxide superconducting wire and method for producing the same
JP5986871B2 (en) Oxide superconducting conductor and manufacturing method thereof
JP2019128989A (en) Superconducting wire rod and method for producing superconducting wire rod
JP2014022228A (en) Oxide superconductive conductor and production method of oxide superconductive conductor, and superconduction device using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20241223

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20251126

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20251209

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20251219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7795368

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150