特許 5663312 ＨＴＳ物品を形成する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5663312

(24)【登録日】2014年12月12日

(45)【発行日】2015年2月4日

(54)【発明の名称】ＨＴＳ物品を形成する方法

(51)【国際特許分類】

   H01B 13/00 20060101AFI20150115BHJP

   H01B 12/06 20060101ALI20150115BHJP

   C01G 1/00 20060101ALI20150115BHJP

   H01L 39/24 20060101ALI20150115BHJP

【ＦＩ】

   H01B13/00 565D

   H01B12/06ZAA

   H01B13/00 561D

   C01G1/00 S

   H01L39/24 B

【請求項の数】20

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2010-547710(P2010-547710)

(86)(22)【出願日】2009年2月17日

(65)【公表番号】特表2011-512640(P2011-512640A)

(43)【公表日】2011年4月21日

(86)【国際出願番号】US2009034291

(87)【国際公開番号】WO2009105426

(87)【国際公開日】20090827

【審査請求日】2012年2月9日

(31)【優先権主張番号】12/033,660

(32)【優先日】2008年2月19日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】505448796

【氏名又は名称】スーパーパワー インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100088616

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 一平

(74)【代理人】

【識別番号】100089347

【弁理士】

【氏名又は名称】木川 幸治

(74)【代理人】

【識別番号】100154379

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 博幸

(74)【代理人】

【識別番号】100154829

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 成

(74)【代理人】

【識別番号】100081813

【弁理士】

【氏名又は名称】早瀬 憲一

(72)【発明者】

【氏名】バタチャルヤ ラグー エヌ．

(72)【発明者】

【氏名】チャン シュン

(72)【発明者】

【氏名】セルバマニカム ベンカト

【審査官】 井原 純

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００７−５２６５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０３７４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１４９９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０８０７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３３５０５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６００７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｂ １３／００

Ｃ０１Ｇ １／００

Ｈ０１Ｂ １２／０６

Ｈ０１Ｌ ３９／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

以下のことよりなる、超電導物品を形成する方法：
基板テープを設けること；
前記基板テープの上に横たわる超電導体層を形成すること、該超電導体層は形成時の臨界電流Ｉ_{Ｃ（ＡＦ）}を持つ；
前記超電導体層の上に横たわる１．０ミクロンより大きくない厚さを持つキャップ層を堆積すること、該キャップ層は貴金属よりなる； および、
前記超電導体層に反応しない溶液を使用して、前記キャップ層の上に横たわる安定化層を電着することであって前記基板テープをジメチルスルホキシド、銅塩、および硫黄添加物を含む銅電着溶液に接触させることを含むこと、前記超電導体層は安定化後の臨界電流Ｉ_{Ｃ（ＰＳ）}を持ち、これは前記Ｉ_{Ｃ（ＡＦ）}の少なくとも９５％である。

【請求項2】

以下のことよりなる、超電導物品を形成する方法：
基板テープを設けること；
前記基板テープの上に超電導体層を形成すること、該超電導体層は形成時の臨界電流Ｉ_{Ｃ（ＡＦ）}を持つ； および
前記超電導体層の上に横たわる安定化層を電着することであって前記基板テープをジメチルスルホキシド、銅塩、および硫黄添加物を含む銅電着溶液に接触させることを含むこと、前記超電導体層は、少なくとも前記Ｉ_{Ｃ（ＡＦ）}の９５％である安定化後の臨界電流Ｉ_{Ｃ（ＰＳ）}を持つ。

【請求項3】

以下のことよりなる、超電導物品を形成する方法：
第１の電着システム、および第２の電着システムを通って超電導体層を持つ基板テープを移送させること、該第１の電着システムは銀電着溶液を含むものであり、該銀電着溶液は、ジメチルスルホキシド、銀塩、および硫黄添加物を含むものである；
前記第１の電着システムを通って移送させる間にキャップ層を堆積させること、該キャップ層は貴金属よりなる； かつ、
前記第２の電着システムを通って移送させる間に安定化層を堆積させること、ここで、前記超電導体層は、前記安定化層を堆積する前に形成時の臨界電流Ｉ_{Ｃ（ＡＦ）}を、および前記安定化層を堆積した後に安定化後の臨界電流Ｉ_{Ｃ（ＰＳ）}を持ち、該Ｉ_{Ｃ（ＰＳ）}は前記Ｉ_{Ｃ（ＡＦ）}
の少なくとも９５％である。

【請求項4】

請求項１、２、または３に記載の方法において、前記Ｉ_{Ｃ（ＰＳ）}は前記Ｉ_{Ｃ（ＡＦ）}の少なくとも９７％である。

【請求項5】

請求項４に記載の方法において、前記Ｉ_{Ｃ（ＰＳ）}は前記Ｉ_{Ｃ（ＡＦ）}の少なくとも９９％である。

【請求項6】

請求項１に記載の方法において、前記キャップ層を堆積することは、前記基板テープを銀電着溶液に接触させることを含む。

【請求項7】

請求項３または６に記載の方法において、前記銀電着溶液は、リチウム塩、銀塩、硫黄添加物、およびアセトニトリルを含む。

【請求項8】

請求項１、２、または３に記載の方法において、前記超電導体層は一般式ＲＥＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−Ｘ、ここで
０≧ｘ＞１
を持つ希土類酸化物を含む。

【請求項9】

請求項１、２、または３に記載の方法において、前記安定化層は少なくとも２０ミクロンの厚さを持つ。

【請求項10】

請求項１、２、または３に記載の方法において、前記安定化層は基板テープおよび超電導体層をすっぽり包む。

【請求項11】

請求項１、２、または３に記載の方法において、前記安定化層は非貴金属よりなる。

【請求項12】

請求項１または２に記載の方法において、前記安定化層を電着させることは、２００ｍＡ／ｃｍ^２より大きくない電流密度でなされる。

【請求項13】

請求項１２に記載の方法において、前記電流密度は１ｍＡ／ｃｍ^２と１５０ｍＡ／ｃｍ^２の間である。

【請求項14】

請求項２に記載の方法において、さらに、前記安定化層を電着する前に、前記超電導体層上にキャップ層を堆積することよりなり、該キャップ層は貴金属よりなり、かつ１．０ミクロンより大きくない厚さをもつ。

【請求項15】

請求項１４に記載の方法において、前記キャップ層を堆積することは、前記キャップ層を電着することを含む。

【請求項16】

請求項１５に記載の方法において、前記電着は、前記基板テープを銀電着溶液に接触させることを含む。

【請求項17】

請求項３に記載の方法において、前記キャップ層は、１．０ミクロンより大きくない厚さを持つ。

【請求項18】

請求項３に記載の方法において、前記第２の電着システムは第２電着溶液を含み、該第２電着溶液は非貴金属を含む。

【請求項19】

請求項１８に記載の方法において、前記非貴金属は銅またはアルミニウムである。

【請求項20】

請求項１９に記載の方法において、前記第２電着溶液は、ジメチルスルホキシド、銅塩、および硫黄添加物を含む。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

超電導導体の材料は技術社会において永く知られ、理解されてきた。液体ヘリウムの使用を要求する温度(４.２Ｋ)で超電導特性を示す低温超電導体（低−Ｔ_C又はＬＴＳ）は１９９１年以来知られてきた。しかしながら、酸化物ベースの高温（高−Ｔ_C）超電導体が発見されたのは幾分最近になってからである。１９８６年あたりに液体窒素温度(７７Ｋ)以上の温度で超電導特性を有する最初の高温超電導体(ＨＴＳ)、すなわちＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-X（ＹＢＣＯ）が発見され、これにつづいて過去１５年にわたってＢｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_10+y（ＢＳＣＣＯ）及びその他、を含む付加的な材料が開発されてきた。高温超電導体（高−Ｔｃ超電導体）の開発は、このような超電導体を比較的高価な液体ヘリウムに基づく極低温基板で動作させるよりむしろ、液体窒素で動作させるとコストを低下できることに部分的に依存して、このような材料を含む超電導体および他の装置の経済的に実現可能な発展の可能性を、創り出してきた。

【0002】

非常に多くの可能な応用の中で産業はこのような材料の発電、送電、配電、および貯蔵を含む電力産業における使用を展開させることを求めてきた。この点に関し、銅ベースの商用電力要素の本質的な抵抗は、毎年１０億ドルの電力の損失の責任があると評価されており、したがって、電力産業は送電および配電電力ケーブル、発電機、変圧器及び故障電流妨害器／制限器等の電力要素における高温超電導体の利用に基づき、利益を得る立場にある。さらに、電力産業における高温超電導体の他の利点は、従来技術に対する、電力処理能力の３−１０％の増加、電力設備の大きさ（すなわち、接地面積）および重量の実質的な低減、環境衝撃の低減、より大きい安定性、および増大した容量を含む。このような高温超電導体の利点が極めて強力なものであり続けている間にも、さらなる多くの技術的挑戦が、高温超電導体の製造及び商業化において大規模に存在しつづけている。

【0003】

高温超電導体の商業化に関連した挑戦の多くは、種々の電力要素の形成に用いることのできる超電導テープセグメントの製造の回りに存在する。超電導体テープセグメントの第１世代は上述のＢＳＣＣＯ高温超電導体の使用を含む。この材料は一般に、貴金属、代表的には銀、のマトリックス内に埋め込まれた分離したフィラメントの形で設けられる。このような導体は電力産業で実施するに必要な長い長さ（キロメートルのオーダー）に作ることができるが、材料及び製造コストのためにこのようなテープは広く商業的に実現可能な製品を代表するものではない。

【0004】

したがって、多くの興味は優秀な商業的な実行可能性を持つ、いわゆる第２世代ＨＴＳテープで生じてきた。これらのテープは代表的に層構造に依拠し、これは一般に機械的サポートを与えるフレキシブル基板、基板上に横たわる少なくとも１つのバッファ層、バッファ層は任意に複数の膜を含む、バッファ膜の上に横たわるＨＴＳ層、および超電導体層の上に横たわる任意のキャップ層、および／またはキャップ層の上に、および／または全体構造の周りに横たわる任意の電気的安定化層を含む。しかしながら今日まで、このような第２世代テープ、およびこのようなテープを組み込んでいる装置の十分な商業化に先立って、数多くの工学的および製造上の挑戦が続いている。特定の挑戦のひとつは、超電導体層の上に横たわるキャップ層の厚さを低減し、あるいは削除することである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許第６,１９０,７５２号明細書

【発明の概要】

【0006】

ある好ましい実施形態において、超電導物品を形成する方法は、基板テープを設けること、および基板の上に横たわる超電導体層を形成することを含む。該超電導体層は形成時の臨界電流Ｉ_C(AF)を持つ。− 該方法はさらに、前記超電導体層の上に横たわるキャップ層を堆積すること、および前記キャップ層の上に横たわる安定化層を電着することを含む。前記キャップ層は、約１．０ミクロンより大きくない厚さを持ち、かつ貴金属を含む。電着は超電導体層に反応しない溶液を使用して行われる。超電導体層は安定化後の臨界電流Ｉ_C(PS)を持つ。該Ｉ_C(PS)は、少なくとも最初のＩ_C(AF)の約９５％である。

【0007】

もう１つの実施形態において、超電導物品を形成する方法は、基板テープを設けること、および基板の上に横たわる超電導体層を形成することを含む。該超電導体層は、形成時の臨界電流Ｉ_C(AF)を持つ。− 該方法はさらに、超電導体層の上に横たわる安定化層を電着することを含む。該超電導体層は安定化後の臨界電流Ｉ_C(PS)を持つ。該Ｉ_C(PS)は前記Ｉ_C(AF)の約９５％である。

【0008】

さらなる実施形態において、超電導物品を形成する方法は、超電導体層を持つ基板テープを第１の電着システム、及び第２の電着システムを通って移送させることを含む。該方法はさらに、前記第１の電着システムを通って移送させる間にキャップ層を堆積することを含む。該キャップ層は貴金属を含む。該方法はさらに、前記第２の電着システムを通って移送させる間に前記安定化層を堆積することを含む。

【0009】

以下の図面を参照することにより、本開示はよりよく理解され、その数多くの特徴および利点は、当業者にとって明らかとされるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は１つの実施形態による超電導物品の一般化された構造を示す斜視図である。

【0011】

異なる図面における同じ参照符号の使用は、同様の、又は同じ項目を示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

ひとつの実施形態において、超電導物品を形成する方法は、基板テープを設けること、基板の上に横たわるＨＴＳ層を形成すること、および超電導体層の上に横たわる安定化層を電着することを含む。該超電導体層の臨界電流は、形成時の臨界電流Ｉ_C(AF)を決定するために形成後に測定される。さらに、超電導体層の臨界電流は、安定化後の臨界電流Ｉ_C(PS)を決定するために、安定化層を電着後に測定することができる。該Ｉ_C(PS)は、Ｉ_C(AF)の少なくとも約９５％である。

【0013】

図１に戻って、本発明の１つの実施形態による超電導物品１００の一般化された層化構造が描かれている。超電導物品は、基板１０、基板１０の上に横たわるバッファ層１２、超電導層１４、それにつづく代表的には貴金属よりなるキャップ層１６、および代表的には銅等の非貴金属よりなる安定化層１８を含む。バッファ層１２はいくつかの異なる膜より構成される。安定化層１８は超電導物品１００の周囲の周りに伸び、これによりそれを完全にすっぽり包む。

【0014】

基板１０は一般に金属に基づくものであり、かつ代表的に少なくとも２つの金属元素の合金である。特に、適切な基板材料は、ステンレススチール合金、および公知のＨａｓｔｅｌｌｏｙ(登録商標)またはＩｎｃｏｎｅｌ(登録商標)グループの合金等のニッケルベースの合金を含む。これらの合金は、膨張係数、引っ張り強度、降伏強度、および伸長を含む所望のクリープな化学的および機械的特性を持つ傾向がある。これらの金属は、一般にスプールドテープの形で商業的に利用可能であり、代表的にリールツーリールテープ処理を利用する超電導テープの製造に特に適している。

【0015】

基板１０は、代表的に高い寸法比を持つテープ状の形状をしている。ここで用いられるように、用語“寸法比”は、基板又はテープの長さの、次の長さ寸法、すなわち基板又はテープの幅、に対する比を記すのに用いられる。例えば、テープの幅は、一般に約０．１から約１０．０ｃｍのオーダーであり、かつテープの長さは、代表的に少なくとも約０．１ｍであり、最も代表的には約５．０ｍより大きい。実際、基板１０を含む超電導体テープは、１００ｍ又はそれ以上のオーダーの長さをもつであろう。したがって、基板は、１０より小さくない、１０²より小さくない、あるいは１０³よりさえ小さくないオーダーの、かなり高い寸法比を持ち得る。ある実施形態は、１０⁴およびそれより高い寸法比を持ち、より長い。

【0016】

１つの実施形態において、基板は、超電導テープの構成層の続いて起こる堆積のために望ましい表面特性を持つように処理される。例えば、表面は所望の平坦さ、および表面粗さを持つように研磨される。さらに、基板は、公知のＲＡＢｉＴＳ(ｒｏｌｌ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｂｉａｘｉａｌｌｙ ｔｅｘｔｕｒｅｄ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ)技術等により、技術において理解されるように２軸テキスチャーされるように取り扱うことができる、ただし、ここでの実施形態は代表的に、上記した商業的に利用可能なニッケルベースのテープのように、テキスチャーされていない多結晶基板を利用する。

【0017】

バッファ層１２に戻って、バッファ層は単一層であってよく、あるいはより共通に数枚の膜よりなっていてもよい。最も代表的に、バッファ層は、一般に膜の面内および面外の両方の結晶軸に沿って整列された結晶性テキスチャーを持つ２軸テキスチャー膜を含む。このような２軸テキスチャーはＩＢＡＤで達成することができる。技術において理解されるように、ＩＢＡＤは、優れた超電導特性のための望ましい結晶学的方位を持つ超電導層のつづいての形成のために適切にテキスチャーされたバッファ層を形成するのに有利に用いられる技術である、イオンビームアシスティッドデポジションの頭字語である。酸化マグネシウムはＩＢＡＤ膜のための選択の代表的な材料であり、かつ約５から約５０ナノメーター等、約１から約５００ナノメーターのオーダーであり得る。一般に、ＩＢＡＤ膜は、米国特許第６,１９０,７５２号明細書、参照によりここに組み入れられる、で定義され、記述された岩塩状結晶構造を持つ。

【0018】

バッファ層は、ＩＢＡＤ膜および基板に直接接触し、かつ両者間に置かれるよう設けられるバリア膜等の付加的な膜を含むことができる。この点に関し、バリヤ膜はイットリア等の酸化物により有利に形成することができ、かつ基板をＩＢＡＤ膜から絶縁するように機能する。バリア膜はまた、窒化シリコン等の非酸化物により形成することもできる。バリア膜の堆積のための適切な技術は、化学気相成長、及びスパッタリングを含む物理気相成長を含む。バリア膜の代表的な厚さは、約１から約２００ナノメーターの範囲内にある。またさらに、バリヤ層はまた、ＩＢＡＤ膜上に形成されたエピタキシャル成長膜をも含むことができる。この文脈において、エピタキシャル成長膜は、ＩＢＡＤ膜の厚さを増大するのに有効であり、かつＭｇＯまたは他の交換可能な材料等のＩＢＡＤ層に用いられたのと原則的に同じ材料よりなるのが望ましい。

【0019】

ＭｇＯベースのＩＢＡＤ膜および／またはエピタキシャル膜を用いる実施形態において、ＭｇＯ材料と超電導層の材料との間には格子不整合が存在する。したがって、バッファ層はもう１つのバッファ膜を含むことができ、これは特に、前記超電導層とその下にあるＩＢＡＤ膜及び／またはエピタキシャル膜との間の格子定数の不整合を低減するように用いられる。このバッファ膜は、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、マグネシア、セリア、ガドリニウム酸化ジリコニウム、ストロンチウムルテネート、ランタン（ランタナム）マンガネート、かつ一般にぺロブスカイト構造セラミック材料等の材料により形成することができる。 バッファ膜は、種々の物理気相堆積技術により堆積することができる。

【0020】

上記は原則的に、ＩＢＡＤ等のテキスチャープロセスによりバッファスタック（層）内の２軸テキスチャーされた膜の実行に焦点を置いたものであるが、代替的に、基板表面自体を２軸テキスチャーすることができる。この場合、該バッファ層は一般に、テキスチャーされた基板上に、該バッファ層内での２軸テキスチャーを維持するようにエピタキシャル成長される。２軸テキスチャーされた基板を形成するための１つのプロセスは、技術においてＲＡＢｉＴＳ(ｒｏｌｌ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｂｉａｘｉａｌｌｙ ｔｅｘｔｕｒｅｄ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ)として知られている公知の技術であり、一般に技術において理解されている。

【0021】

超電導層１４は一般に高温超電導体（ＨＴＳ）層の形をしている。ＨＴＳ材料は代表的に液体窒素の温度、７７Ｋ以上で超電導特性を示す高温超電導材料のいずれかから選択される。このような材料は、たとえば、ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-x，Ｂｉ₂Ｓｒ₂ＣａＣｕ₂Ｏ_z，Ｂｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_10+y，Ｔｌ₂Ｂａ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_10+y，およびＨｇＢａ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_8+yを含み得る。１つのクラスの材料は、ＲＥＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-xを含み、ここで、

であり、かつ、ＲＥは希土類元素、または希土類元素の結合である。上記の中で、ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-x、これはまたＹＢＣＯとも言われる、が有利に用いられる。ＹＢＣＯは、希土類材料、たとえばサマリウム、等のドーパントの付加をもって、あるいはその付加無しで使用し得る。超電導層１４は、厚膜及び薄膜形成技術を含む、種々の技術の任意の１つにより形成することができる。好ましくは、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ）等の薄膜物理気相成長技術を高堆積率のために用い得、あるいは化学気相成長技術を低コスト、およびより大きい表面領域処理のために用い得る。代表的に超電導性層は、該超電導性層１４と関連した所望のアンペアレートを得るために、約０．１から約３０ミクロンの、最も代表的には、約１から約５ミクロン等の、約０．５から約２０ミクロンのオーダーの厚さを持つ。

【0022】

前記超電導物品はまた、キャップ層１６および安定化層１８を含み、これらは一般に、低抵抗インタフェースを与えるために、かつ実際の使用における超電導体のバーンアウトの防止を助ける電気的安定化のために、含まれている。より特定的には、層１６および１８は、冷却が失敗したとき、あるいは臨界電流密度を超えたときに、該超電導体に沿っての電荷の連続した流れを助け、かつ超電導層は超電導状態から移行し、抵抗性になる。代表的に、貴金属は安定化層と超電導層１４との間の不要な相互作用を防止するために、キャップ層１６に用いられる。代表的な貴金属は、金、銀、プラチナ、およびパラジウムを含む。銀は代表的にそのコスト、および一般的なアクセスのしやすさのために用いられる。キャップ層１６は代表的に、安定化層１８の塗布時に用いられる構成要素の超電導層１４への不所望の拡散を防ぐに十分な厚さに形成されるが、しかしこれは、コスト（生の材料および処理コスト）面より一般に薄く形成される。ＤＣマグネトロンスパッタリング等の物理気相成長を含む種々の技術を、キャップ層１６の堆積に用いることができる。

【0023】

１つの実施形態において、キャップ層１６は貴金属の電着によって形成される。電着溶液は非反応性溶液であってよく、超電導体層と反応しない溶液であり得る。特に、電着溶液は、Ｉ_C(PS)が少なくともＩ_C(AF)の約９５％であるよう、超電導体層の臨界電流を維持することができる。

【0024】

１つの好ましい実施形態において、たとえば、電着溶液は硝酸銀のような銀塩、およびジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）溶液内のチオ尿素のような硫黄添加物を含む。該電着溶液は、約０．１Ｍと約０．８Ｍの間、特には約０．６２Ｍのような、約１．０Ｍより大きくない量の硝酸銀を含むことができる。チオ尿素は、約２５ｍＭと約７５ｍＭの間、特には約５０ｍＭのような、約１０ｍＭと約１００ｍＭとの間の量であり得る。めっき電流密度は、約１ｍＡ／ｃｍ²と１３０ｍＡ／ｃｍ²との間、特には約１４ｍＡ／ｃｍ²のような、約２００ｍＡ／ｃｍ²より大きくない値であることができる。

【0025】

１つの代替的な実施形態において、電着溶液は、過塩素酸リチウム、過塩素酸銀、およびアセトニトリル溶液内のチオ尿素を含み得る。過塩素酸リチウムは、少なくとも約０．０５Ｍの量であり得るが、しかし約０．１Ｍと約０．３Ｍの間、特には約０．２Ｍのように、約０．５Ｍより大きくはない。過塩素酸銀は、少なくとも約０．０５Ｍの量であり得るが、しかし約０．１Ｍと約０．３Ｍの間、特には約０．２Ｍのように、約０．５Ｍより大きくはない。全体の過塩素酸塩濃度は、約０．５Ｍより大きくない、のように、約０．７Ｍより大きくない。チオ尿素は、約２５ｍＭと約７５ｍＭの間、特には５０ｍＭのような、約１０ｍＭと約１００ｍＭの間の量であり得る。めっき電流密度は、約１ｍＡ／ｃｍ²と１３０ｍＡ／ｃｍ²との間、特には約１４ｍＡ／ｃｍ²のような、約２００ｍＡ／ｃｍ²より大きくない値であることができる。

【0026】

安定化層１８は、一般に、超電導層１４の上に横たわるように、かつ特に、図１に示される特定の実施形態においては、キャップ層１６の上に横たわり、かつ直接接触するように、組み入れられる。安定化層１８は、厳格な環境条件および超電導性クェンチに対する安定性を向上する保護／分路層として機能する。この層は一般に稠密であり、かつ熱的におよび電気的に伝導性であり、かつ超電導層の失敗の場合には、あるいはもし超電導層の臨界電流を超えたときは、電流をバイパスするように機能する。それは、プリフォームされた銅ストリップを超電導テープ上に積層することによる、半田のような中間のボンディング材料を用いることによる等、種々の厚膜および薄膜形成技術の任意の１つにより形成することができる。他の技術は代表的に、蒸着またはスパッタリングである物理気相成長ばかりでなく、無電解めっき、等のウェットケミカルプロセス、および電気めっきに焦点を当ててきた。この点に関し、キャップ層１６はその上に銅を堆積するためのシード層として機能することができる。顕著には、キャップ層１６および安定化層１８は、種々の実施形態に従って以下に記述されるように順序を変えてもよく、あるいは使用しなくてもよい。

【0027】

安定化層１８は、銅やアルミニウムなどの非貴金属の電着によって形成されることができる。安定化層１８は少なくとも、約２０ミクロンの厚さに形成されることができる。さらに、安定化層１８は超電導物品の周囲の周りに伸び、これによりそれを完全にすっぽり包む。電着溶液は、超電導体層と反応しない溶液であり得る。具体的には、超電導体層の臨界電流は、Ｉ_C(PS)が、特にはＩ_C(AF)の少なくとも９９％である、のように、Ｉ_C(AF)の少なくとも約９７％である等、ＩＣ_(AF)の少なくとも９５％であるように電着溶液によっては影響されない。

【0028】

１つの好ましい実施形態において、安定化層１８は、特定的には約０．３ミクロンより大きくない、のような、約０．５ミクロンより大きくない等、約１．０ミクロンより大きくない厚さを持つキャップ層１６の上に堆積することができる。キャップ層１６は、スパッタリングおよび電着を含む種々の方法によって形成することができる。代替的な実施形態では、安定化層１８は超電導体層の上に直接堆積することができる。

【0029】

１つの好ましい実施形態において、電着溶液は、硝酸銅のような銅塩、およびジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）溶液内のチオ尿素のような硫黄添加物を含む。該電着溶液は、少なくとも約０．１Ｍの量の、しかるに約１．０Ｍと約２．０Ｍの間、特には約１．４Ｍのような、約３．０Ｍより大きくない量の硝酸銅を含むことができる。チオ尿素は、約１０ｍＭと約７５ｍＭの間、特には約２６ｍＭのような、約１００ｍＭより大きくない量であり得る。めっき電流密度は、約１ｍＡ／ｃｍ²と１５０ｍＡ／ｃｍ²の間、特には約５０ｍＡ／ｃｍ²のような、約２００ｍＡ／ｃｍ²より大きくない値であることができる。

【0030】

従来技術のアプローチによれば、十分な厚さのキャップ層が、安定化層の塗布時に使用される構成要素の超電導体層との反応を防ぐよう必要とされる。特に、安定化層を電着するのに用いられる銅のような従来の溶液は、超電導体層に非常に反応しやすいもので、このため、超電導体層の臨界電流能力を破壊してしまう。少なくとも厚さ１ミクロンのキャップ層が、超電導体層と安定化層との間に、このような反応を回避し、超電導体層の臨界電流能力の低減を回避するために必要であることが発見された。また、超電導体層に一片の安定化層をボンディングするのに用いられる半田は、もし十分な厚さのキャップ層が使用されていなければ、超電導体の品質を劣化させることが発見された。対照的に、ここでの実施形態によれば、安定化層の電気メッキに使用される溶液はＨＴＳ層とは反応せず、キャップ層がその厚みが低減される、あるいは削減されることを可能とする。

【0031】

発明は、特定の実施形態の文脈において図示され、記述されてきたが、種々の変形および置換が本発明の範囲から何らかの方法で離れることなく可能であるので、示された詳細に限定されることが意図されているものではない。たとえば、付加的な、または等価な置換物が、与えられることができ、かつ付加的な、または等価な製造ステップを用いることができる。このように、ここで開示された発明の、さらなる修正および等価物は、通常の実験以上のものを用いることなく、当業者に起こることであり、すべてのこのような修正および等価物は、以下のクレームで定義されるような発明の範囲内にあると信じられる。

【図1】