特許 5764492 超電導線材用テープ基材及び超電導線材

(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】5764492

(24)【登録日】2015年6月19日

(45)【発行日】2015年8月19日

(54)【発明の名称】超電導線材用テープ基材及び超電導線材

(51)【国際特許分類】

   C01G 1/00 20060101AFI20150730BHJP

   H01B 12/06 20060101ALI20150730BHJP

   H01B 13/00 20060101ALI20150730BHJP

【ＦＩ】

   C01G1/00 S

   H01B12/06ZAA

   H01B13/00 565D

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2011-529969(P2011-529969)

(86)(22)【出願日】2010年9月6日

(86)【国際出願番号】JP2010065241

(87)【国際公開番号】WO2011027886

(87)【国際公開日】20110310

【審査請求日】2013年8月1日

(31)【優先権主張番号】特願2009-205584(P2009-205584)

(32)【優先日】2009年9月7日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】福島 弘之

【審査官】 森坂 英昭

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００９−５２２７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３３１７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５３２７７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０１Ｇ １／００ − １／１４

Ｈ０１Ｂ １２／０６

Ｈ０１Ｂ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属基板上に中間層が形成されてなる超電導線材用テープ基材であって、
前記中間層は、ＩＢＡＤ法によって蒸着源からの蒸着粒子を成膜面に堆積させて形成される岩塩型構造の一酸化ニオブからなる２軸配向層を有していることを特徴とする超電導線材用テープ基材。

【請求項2】

前記２軸配向層の厚さは、平均膜厚で０．４〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の超電導線材用テープ基材。

【請求項3】

前記中間層は、前記金属基板表面に形成される拡散防止層を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の超電導線材用テープ基材。

【請求項4】

前記拡散防止層が、Ａｌ₂Ｏ₃又はＣｒ₂Ｏ₃からなることを特徴とする請求項３に記載の超電導線材用テープ基材。

【請求項5】

前記２軸配向層は、イオンビームを成膜面に対して斜め方向から照射しながら、蒸着源からの蒸着粒子を成膜面に堆積させて形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の超電導線材用テープ基材。

【請求項6】

前記中間層は、前記２軸配向層表面に形成されるキャップ層を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導線材用テープ基材。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載の超電導線材用テープ基材の表面に、超電導層を形成してなることを特徴とする超電導線材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超電導ケーブルや超電導マグネットなどの超電導機器に用いられる超電導線材用のテープ基材に関し、特に、金属基板上に形成される中間層の構成に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、液体窒素温度(７７Ｋ)以上で超電導を示す高温超電導体の一種として、ＲＥ系超電導体（ＲＥ：希土類元素）が知られている。特に、化学式ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-yで表されるイットリウム系超電導体（以下、Ｙ系超電導体又はＹＢＣＯ）が代表的である。
ＲＥ系超電導体を用いた超電導線材（以下、ＲＥ系超電導線材）は、一般に、テープ状の金属基板上に中間層、ＲＥ系超電導体からなる層（以下、ＲＥ系超電導層）、安定化層が順に形成された積層構造を有している。
このＲＥ系超電導線材は、例えば、低磁性の無配向金属基板（例えば、ハステロイ（登録商標））上に２軸配向した中間層を成膜し、この２軸配向中間層上に、パルスレーザ蒸着法（ＰＬＤ：Pulsed Laser Deposition）や有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）等により、ＲＥ系超電導層を成膜することにより製造される。

【0003】

このような高温超電導線材における通電特性は、その超電導体の結晶方位、特に２軸配向性に大きく依存することが知られている。したがって、高い２軸配向性を有する超電導層を得るためには、下地となる中間層の結晶性を向上させる必要がある。その方法の一つとして、特許文献１、２に開示されているイオンビームアシスト蒸着法（ＩＢＡＤ：Ion Beam Assisted Deposition）がある。ＩＢＡＤ法とは、成膜面に対して斜め方向からアシストイオンビームを照射しながら、蒸着源からの蒸着粒子を堆積させて成膜する方法である。
特許文献１では、ＩＢＡＤ法に適用し得る蒸着源として、イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ₃）が挙げられている。また、特許文献２では、ＩＢＡＤ法に適用し得る蒸着源として、蛍石型材料（ＣｅＯ₂、ＹＳＺ等）、パイロクア型材料（ＧＺＯ（Ｇｄ₂Ｚｒ₂Ｏ₇）等）、希土Ｃ型材料（Ｙ₂Ｏ₃等）、岩塩型材料（ＭｇＯ等）、ＲｅＯ₃型材料（ＷＯ₃等）、ペロブスカイト型材料（ＬａＡｌＯ₃等）が挙げられている。特に、岩塩型であるＭｇＯによる薄膜は、高い２軸配向性が得られることから、開発の主流となっている。

【0004】

従来の超電導線材では、金属基板からのカチオン（Ｎｉ、Ｍｏ、Ｍｎ等）の拡散が超電導層へ及ばないようにするために、金属基板上に、拡散防止層（以下、バリア層という）を有し、さらに、拡散防止層とＭｇＯの反応を抑制する反応抑制層（以下、ベッド層という）が形成されている。また、大気と反応しやすいＭｇＯからなる２軸配向層を保護するとともに、超電導層（例えばＹＢＣＯ）との格子整合性を高めるために、２軸配向層上には、ＣｅＯ_２等からなるキャップ層が形成される。

【0005】

したがって、図４に示すように、従来の超電導線材での中間層５０は、バリア層５１、ベッド層５２、２軸配向層５３、５４、キャップ層５５で構成されている。なお、図４において、２軸配向層５３はＩＢＡＤ法により成膜したＭｇＯ層であり、２軸配向層５４はＩＢＡＤ−ＭｇＯ層５３上にＰＬＤ法などで成膜したＭｇＯ層である。
以下において、金属基板と中間層で構成される長尺のテープ基材を、超電導線材用テープ基材と呼ぶこととする。この超電導線材用テープ基材の上（図４ではキャップ層５５の上）にＹＢＣＯ等の超電導層が成膜される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平４−３３１７９５号公報

【特許文献2】特表２００７−５３２７７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述したように、中間層における２軸配向層をＭｇＯで構成する場合、ＭｇＯは大気と反応しやすく、大気暴露下で不安定であるため、超電導線材の耐食性や剥離強度に問題が生じる可能性がある。

【0008】

本発明は、中間層の簡略化により超電導線材の低コスト化を図ることができるとともに、超電導線材の特性（通電特性やハンドリング性）を向上しうる超電導線材用テープ基材及び超電導線材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたもので、金属基板上に中間層が形成されてなる超電導線材用テープ基材であって、
前記中間層は、ＩＢＡＤ法によって蒸着源からの蒸着粒子を成膜面に堆積させて形成される岩塩型構造の一酸化ニオブ（ＮｂＯ）からなる２軸配向層を有していることを特徴とする。

【0010】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超電導線材用テープ基材において、前記２軸配向層の厚さが、平均膜厚で０．４〜５００ｎｍであることを特徴とする。

【0011】

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の超電導線材用テープ基材において、前記中間層は、前記金属基板表面に形成される拡散防止層を有することを特徴とする。
ここで、「拡散防止層」とは、金属基板からのカチオン（Ｎｉ、Ｍｏ、Ｍｎ等）の拡散が超電導層へ及ばないようにする機能を有する層を意味するが、拡散防止機能とともに例えば２軸配向性を向上させるなど他の機能を有している場合も含まれる。

【0012】

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の超電導線材用テープ基材において、前記拡散防止層が、Ａｌ₂Ｏ₃又はＣｒ₂Ｏ₃からなることを特徴とする。

【0013】

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の超電導線材用テープ基材において、前記２軸配向層は、イオンビームを成膜面に対して斜め方向から照射しながら、蒸着源からの蒸着粒子を成膜面に堆積させて成膜することを特徴とする。

【0014】

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導線材用テープ基材において、前記中間層は、前記２軸配向層表面に形成されるキャップ層を有することを特徴とする。

【0015】

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の超電導線材用テープ基材の表面に、超電導層を形成してなることを特徴とする超電導線材である。

【0016】

以下、本発明を完成するに至った経緯について説明する。
本発明者は、超電導線材の２軸配向層として開発主流となっているＭｇＯの代替物質を模索し、公知例のないＮｂ酸化物に着目した。そして、一酸化ニオブ（ＮｂＯ）は大気暴露下で安定であるため、超電導線材の耐食性や剥離強度の向上を期待できることから、ＭｇＯの代替物質として適しているとの知見を得た。また、岩塩型ＮｂＯは、格子定数ａがＭｇＯとほぼ同一（ａ_MgO＝０．４２１１ｎｍ、ａ_NbO＝０．４２１０ｎｍ）であり、超電導層との格子整合性の面からも適用可能であるとの知見を得た。
しかしながら、Ｎｂ酸化物はＮｂＯ、ＮｂＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₃、Ｎｂ₂Ｏ₅等、様々な酸化状態を採りうるため、成膜ウィンドウが狭く、成膜条件がシビアになる。また、ＮｂＯは岩塩型以外にも密度の低いＣｓＣｌ型構造をとることが報告されている。これより、岩塩型ＮｂＯを２軸配向層として実用化できるかが懸念された。

【0017】

かかる懸念事項について検討したところ、従来、２軸配向層の成膜に利用されているＩＢＡＤ法によれば、供給酸素量が少ない側でより良好な２軸配向膜が得られている。したがって、高品質の２軸配向層を成膜すべく元来追求されている低酸素供給によりＮｂＯからなる２軸配向層を成膜可能と考えた。
また、ＩＢＡＤ法は、２軸配向層の成膜の他、アモルファス層を高密度形成する際にも用いられている。実際、超電導線材のＡｌ₂Ｏ₃バリア層を成膜する際にＩＢＡＤ法が使用されている。このことから、ＩＢＡＤ法によりＮｂＯを成膜させると、低密度のＣｓＣｌ型構造のＮｂＯではなく、高密度な岩塩型構造のＮｂＯとなるのではないかと考えた。

【0018】

そして、２軸配向層をＮｂＯで構成したときの中間層の積層構造について検討を重ね、超電導線材としたときに、例えば臨界電流値で評価される通電特性等の超電導特性が高いことを実験的に確認し、本発明を完成した。

【発明の効果】

【0019】

本発明に係る超電導線材用テープ基材によれば、２軸配向層を大気と反応しにくいＮｂＯにより構成しているので、２軸配向層の配向性は崩れにくく、耐食性や剥離強度が向上するので、通電特性やハンドリング性等の超電導線材の特性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態に係る超電導線材の積層構造を示す図である。

【図2】実施形態に係る超電導線材用テープ基材の断面構造を示す図である。

【図3】ＩＢＡＤ法を使用する際に用いるスパッタ装置の概略構成を示す図である。

【図4】従来の超電導線材用テープ基材の構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る超電導線材の積層構造を示す図である。また、図２は、本実施形態に係る超電導線材用テープ基材の断面構造を示す図である。
図１に示すように、Ｙ系超電導線材１は、テープ状の金属基板１０上に中間層２０、超電導層３０、安定化層４０が順に形成された積層構造を有している。図１におけるテープ状の金属基板１０と中間層２０が、本発明に係る超電導線材用テープ基材２を構成する。
本実施形態において、金属基板１０は、低磁性の無配向金属基板（例えばハステロイ（登録商標）、オーステナイト系ステンレス鋼等）である。図２に示すように、中間層２０は、バリア層２１、２軸配向層２２、キャップ層２３を備えて構成されている。超電導層３０は、ＲＥ系超電導体からなるＲＥ系超電導層であり、例えばＭＯＣＶＤ法により成膜されたＹＢＣＯ超電導層である。超電導層３０の上面には、例えばスパッタ法により銀からなる安定化層４０が成膜されている。

【0022】

中間層２０を構成するバリア層２１は、金属基板１０の構成元素が拡散するのを防止するための層で、例えばスパッタ法により成膜される。バリア層２１の材料としては、ＧＺＯ、ＹＡｌＯ、ＹＳＺ、Ｙ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃、Ｓｃ₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＲＥＺｒＯ及びＲＥ2Ｏ3等を用いることができる。ここで、ＲＥは少なくとも１つの希土類元素からなる、およびその組み合わせからなるグループから選択された材料からなればよい。なお、バリア層２１は、拡散防止機能とともに例えば２軸配向性を向上させるなど他の機能を有していてもよい。なお、２軸配向性を向上させる機能を持たせるためには、ＧＺＯをバリア層２１の材料として用いることが好ましい。２軸配向層２２は、超電導層３０の結晶を一定の方向に配向させるためのＮｂＯからなる多結晶薄膜であり、後述するＩＢＡＤ法により成膜される。キャップ層２３は、２軸配向層２２を保護するとともに超電導層３０との格子整合性を高めるための層で、例えばスパッタ法により成膜される。キャップ層２３の材料としては、ＣｅＯ₂、ＬａＭｎＯ₃（ＬＭＯ）、ＳｒＴｉＯ₃（ＳＴＯ）のいずれか１種又は２種の組合せで構成することができる。ただし、ＭｇＯと比してＮｂＯは大気と反応しにくいため、２軸配向層２２をＮｂＯとした場合には、キャップ層２３は必ずしも必要ではない。

【0023】

図３は、ＩＢＡＤ法を使用する際に用いるスパッタ装置の概略構成を示す図である。図３に示すように、スパッタ装置１００は、スパッタイオン源１０１、アシストイオン源１０２、ターゲット（蒸着源）１０３、基材搬送部１０４を備えて構成されている。このスパッタ装置１００は真空容器（図示略）に収容され、真空中で蒸着粒子を成膜面ＤＡに堆積できるようになっている。また、スパッタ装置１００は図示しない加熱ヒータを有し、成膜面ＤＡを所望の温度に加熱できるようになっている。
２軸配向層２２を成膜する際には、テープ状の金属基板１０にバリア層２１を形成したものが基材１１０となり、これが基材搬送部１０４によってスパッタ装置内に搬送されることとなる。

【0024】

スパッタイオン源１０１及びアシストイオン源１０２は、それぞれイオン発生器で発生させたイオンを加速して放出するイオン銃を備え、所望のイオンをターゲット１０３又は成膜面ＤＡに照射できるようになっている。
スパッタイオン源１０１からターゲット１０３に向けてイオンビームを照射すると、ターゲット１０３の構成粒子がはじき出される。このはじき出された粒子（蒸着粒子）が、対向する基材１１０の成膜面ＤＡに堆積して、多結晶薄膜を形成する。このとき、アシストイオン源１０２により、基材１１０の成膜面に対して斜め方向（例えば成膜面の法線方向に対して４５°）からアシストイオンビームを照射する。そうすると、基材１１０の成膜面ＤＡに形成される多結晶薄膜のａ軸とｂ軸とが配向し、２軸配向層が成膜される。基材搬送部１０４によって基材１１０を移動させながら成膜することで、長尺の基材１１０に一様に２軸配向層が形成される。

【0025】

図２に示す２軸配向層２２は、図３に示すスパッタ装置１００を用いて成膜できる。本実施形態では、２軸配向層２２を岩塩型ＮｂＯで構成するため、ターゲット１０３にはＮｂＯが用いられる。
なお、２軸配向層２２の厚さは、平均膜厚で０．４〜５００ｎｍである。膜厚が０．４ｎｍ未満では厚さ方向に１格子分確保できないため２軸配向層の形成が困難となる。また、膜厚が５００ｎｍを越えると上下の層間で剥離を生じる恐れがある。そのため、前記した数値範囲とするのが望ましい。より好ましくは、２軸配向層２２の厚さは、平均膜厚で５〜５０ｎｍである。この範囲では、キャップ層２３など２軸配向層２２の上に形成される層の面内配向度が向上するので望ましい。中間層２０は、全体として厚さ１００ｎｍとなっており、２軸配向層をＭｇＯで構成した場合（図４参照）に比較して、格段に薄膜化されている。

【0026】

［実施例］
表１に実施例及び比較例を示す。

【0027】

【表1】

【0028】

実施例（表１のサンプル１〜１５）では、テープ状のハステロイ（登録商標）Ｃ２７６からなる基板１０に、表１に示す材料を用いてバリア層２１を厚さ５０ｎｍで成膜した。このバリア層２１上にＮｂＯからなる２軸配向層（ＩＢＡＤ−ＮｂＯ層）２２を厚さ０．４〜６００ｎｍの範囲で成膜し、さらにその上にＣｅＯ₂からなるキャップ層２３を厚さ５０ｎｍで成膜した。
比較例（表１のサンプル１６〜２０）では、テープ状のハステロイ（登録商標）Ｃ２７６からなる基板に、表１に示す材料を用いてバリア層を厚さ５０ｎｍで成膜した。また、サンプル１６、１８では、このバリア層上にＹ₂Ｏ₃からなるベッド層を厚さ５ｎｍで成膜した。そして、バリア層又はベッド層上にＭｇＯからなる２軸配向層（ＩＢＡＤ−ＭｇＯ層）を厚さ５ｎｍで成膜し、さらにその上にＣｅＯ₂からなるキャップ層を厚さ５０ｎｍで成膜した。

【0029】

実施例及び比較例に対して、次の評価を行った。
（１）キャップ層の配向性（面内配向度）
キャップ層の配向性は、Ｘ線回折法によるΔΦ（ＦＷＨＭ：半値全幅）を測定することにより評価した。ここで、ΔΦは、キャップ層の面内配向度の指標となるものであり、この値が小さいほど、面内配向度が高いことを意味する。表１では、ΔΦが８°以下の場合を“◎”、ΔΦが８°より大きく２０°以下の場合を“○”、ΔΦが２０°より大きく３５°以下の場合を“△”、ΔΦが３５°より大きい場合を“×”で示している。

【0030】

（２）層間剥離の確認
層間剥離の確認は、オージェ電子分光分析によって、得られた酸化物超電導線材の表面を観察することによって行った。オージェ電子分光分析は、PHISICAL ELECTRONICS社製のＰＨＩ−６６０型走査型オージェ電子分光装置を用いて行った。電子銃の加速電圧は１０ｋＶとし、電流が５００ｎＡの条件で測定した。表１では、剥離が全く無いという状態を“○”、剥離が一部に見られる状態を“△”、剥離が大部分に生じている状態を“×”で示している。

【0031】

（３）通電特性
通電特性は、得られた酸化物超電導線材（線幅１０ｍｍ）の臨界電流Ｉｃを測定することにより評価した。臨界電流Ｉｃは、酸化物超電導線材の２００ｍ分を液体窒素に浸漬した状態で四端子法を用いて測定した。測定は１ｍピッチとし、電圧端子は１．２ｍ、電界基準は１μＶ／ｃｍとした。表１では、臨界電流Ｉｃが２００Ａ以上の場合を“◎”、臨界電流Ｉｃが１５０Ａ以上２００Ａ未満の場合を“○”、臨界電流Ｉｃが１５０Ａ未満の場合を“△”で示している。

【0032】

比較例のサンプル１７、１９では、バリア層の直上にＭｇＯからなる２軸配向層を形成しているために、バリア層のＡｌやＣｒとＭｇＯが反応してしまい、Ｍｇ−Ａｌ−Ｏ化合物やＭｇ−Ｃｒ−Ｏ化合物が形成される。そのため、ＭｇＯからなる２軸配向層の形成が妨げられてしまい、２軸配向層上に形成したキャップ層の配向性が悪く、超電導線材として電流を流すことができなかった。そこで、一般には、バリア層と２軸配向層の間にイットリア（Ｙ₂Ｏ₃）等からなる反応抑制層（ベッド層）が挿入される（サンプル１６、１８）。このため、ＭｇＯを２軸配向層に用いた場合には、中間層が多層構造となってしまう。

【0033】

一方、サンプル１〜１４では、バリア層の直上にＮｂＯからなる２軸配向層を形成しているが、ＮｂＯはバリア層のＡｌやＣｒとの反応性が低い。そのため、２軸配向層が問題なく機能しており、キャップ層の配向性が良く、超電導線材としても電流を流すことができた。また、ＮｂＯからなる２軸配向層を用いることで、ベッド層フリーが実現可能となり、中間層の薄膜化・簡略化を図ることができた。

【0034】

サンプル１〜１３において、２軸配向層の厚さを０．４〜６００ｎｍと変化させたところ、２軸配向層の厚さが１ｎｍ以上の場合にキャップ層の配向性が良好であり、５ｎｍ以上３００ｎｍ未満がさらに好ましい結果となった。ただし、２軸配向層の厚さが５００ｎｍ以上となった場合には、２軸配向層が厚くなりすぎたために、例えば、金属基板とバリア層の間において剥離が生じていた。配向性と剥離の影響によって、得られた超電導線材の通電特性は、２軸配向層の膜厚が５ｎｍ以上の場合に良好な結果となった。さらに、通電特性は、２軸配向層の膜厚が５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の場合に最適な結果となった。また、２軸配向層の膜厚が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の場合には、キャップ層の配向性が最適状態となり、最も好ましい。

【0035】

実施例のサンプル１５、比較例のサンプル２０では、バリア層にＧＺＯを用いた。サンプル１５のように、バリア層をＧＺＯで構成し、２軸配向層をＮｂＯで構成した場合には、キャップ層の配向性が良好で、層間剥離も生じなかった。一方、サンプル２０のように、バリア層をＧＺＯで構成し、２軸配向層をＭｇＯで構成した場合には、大気との反応性が高いため、製造過程において水分や二酸化炭素との反応によりＭｇ(ＯＨ)₂やＭｇＣＯ₃が生じ、キャップ層の配向性が低下した。また、水分や二酸化炭素との反応によって出来た生成物によって、ＭｇＯからなる２軸配向層と、２軸配向層と接する層において層間剥離が生じ、結果的に通電特性が落ちてしまった。

【0036】

以上より、実施例に係る超電導線材用テープ基材２において、キャップ層２３は高い２軸配向性を有していることが確認できた。また、キャップ層２３と２軸配向層２２との界面では良好な接合性が確保されていることが確認できた。

【0037】

このように、実施形態に係る超電導線材用テープ基材（２）は、金属基板(１０)上に中間層(２０)が形成されてなる。そして、中間層（２０）は、ターゲット（１０３）からはじき出された蒸着粒子を成膜面（ＤＡ）に堆積させて形成される一酸化ニオブ（ＮｂＯ）からなる２軸配向層(２２)を有している。この２軸配向層（２２）の厚さは、平均膜厚で０．４〜５００ｎｍとなっていることが望ましい。
２軸配向層をＮｂＯにより構成しているので、２軸配向層をＭｇＯで構成したときに必要であったベッド層を省略することが可能である。したがって、２軸配向層をＭｇＯで構成した場合に比較して、中間層の薄膜化・簡略化を図ることができる。そして、このような超電導線材用テープ基材を用いることで、超電導線材の低コスト化を図ることができる。
また、２軸配向層の耐食性や剥離強度が向上するので、超電導線材としたときの特性（通電特性やハンドリング性）を向上できる。

【0038】

本実施形態では、ＮｂＯからなる２軸配向層２２を、イオンビームを成膜面に対して斜め方向から照射しながら、すなわちＩＢＡＤ法により形成する。これにより、高密度の岩塩型ＮｂＯからなる２軸配向層を成膜することができる。

【0039】

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、ＩＢＡＤ−ＮｂＯ層を含む中間層の構造としては、実施例で示した構造の他に以下の構造が考えられる。
（１）ＣｅＯ₂／Ｅｐｉ−ＮｂＯ／ＩＢＡＤ−ＮｂＯ／バリア層／基板
（２）ＣｅＯ₂／ＬＭＯ／ＩＢＡＤ−ＮｂＯ／バリア層／基板
（３）ＣｅＯ₂／ＬＭＯ／Ｅｐｉ−ＮｂＯ／ＩＢＡＤ−ＮｂＯ／バリア層／基板
（４）ＬＭＯ／Ｅｐｉ−ＮｂＯ／ＩＢＡＤ−ＮｂＯ／バリア層／基板
（５）ＳＴＯ／Ｅｐｉ−ＮｂＯ／ＩＢＡＤ−ＮｂＯ／バリア層／基板
（６）Ｅｐｉ−ＮｂＯ／ＩＢＡＤ−ＮｂＯ／バリア層／基板
（７）ＬＭＯ／ＩＢＡＤ−ＮｂＯ／バリア層／基板
（８）ＳＴＯ／ＩＢＡＤ−ＮｂＯ／バリア層／基板
（９）ＩＢＡＤ−ＮｂＯ／バリア層／基板
なお、（１）〜（９）におけるＧＺＯ、ＬＭＯ、ＳＴＯは、それぞれＧｄ−Ｚｒ−Ｏ（Ｇｄ₂Ｚｒ₂Ｏ_7-x、−１＜ｘ＜１）、Ｌａ−Ｍｎ−Ｏ（ＬａＭｎＯ_3-x、−１＜ｘ＜１）、Ｓｒ−Ｔｉ−Ｏ（ＳｒＴｉＯ_3-x、−１＜ｘ＜１）の略称である。また、ＩＢＡＤ−ＮｂＯはＩＢＡＤ法により成膜したＮｂＯ層であり、Ｅｐｉ−ＮｂＯはＩＢＡＤ−ＮｂＯ層上にＰＬＤ法などでエピタキシャル成長させた自己配向のＮｂＯ層である。

【0040】

すなわち、図２に示す超電導線材用テープ基材２において、キャップ層２３は、ＣｅＯ₂、ＬＭＯ、ＳＴＯのいずれか１種又は２種の組合せで構成することができ、又はキャップ層２３を形成しない構造としてもよい。２軸配向層２２は、ＩＢＡＤ−ＮｂＯの単層、又はＥｐｉ−ＮｂＯとＩＢＡＤ−ＮｂＯの複合層で構成することができる。
また、上記実施形態では、バリア層２１をＡｌ₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃及びＧＺＯで構成した場合について示したが、これらの代わりに、ＹＡｌＯ、ＹＳＺ、Ｙ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃、Ｓｃ₂Ｏ₃等で構成することができる。金属基板１０には、ハステロイ以外の無配向の金属基板、例えば、ＳＵＳ３０４を適用することができる。
なお、キャップ層２３は省略することができるが、バリア層２１は金属基板１０の構成元素（例えばＮｉ）が拡散するのを防止するために設けるのが望ましい。

【0041】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0042】

１０ 金属基板
２０ 中間層
２１ バリア層
２２ ２軸配向層（ＩＢＡＤ−ＮｂＯ）
２３ キャップ層（ＣｅＯ₂）
３０ 超電導層（ＹＢＣＯ）
４０ 安定化層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】