(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022168627
(43)【公開日】2022-11-08
(54)【発明の名称】酸化物超電導線材
(51)【国際特許分類】
H01B 12/06 20060101AFI20221031BHJP
【ＦＩ】
H01B12/06 ZAA
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021074223
(22)【出願日】2021-04-26
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０１６年度国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、高温超電導実用化促進技術開発／高磁場マグネットシステム開発／高温超電導高安定磁場マグネットシステム技術開発に関する委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000005186
【氏名又は名称】株式会社フジクラ
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100126882
【弁理士】
【氏名又は名称】五十嵐 光永
(74)【代理人】
【識別番号】100160093
【弁理士】
【氏名又は名称】小室 敏雄
(74)【代理人】
【識別番号】100169764
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 雄一郎
(72)【発明者】
【氏名】吉田 朋
(72)【発明者】
【氏名】柿本 一臣
(72)【発明者】
【氏名】飯島 康裕
【テーマコード（参考）】
5G321
【Ｆターム（参考）】
5G321AA02
5G321AA04
5G321CA18
5G321CA21
5G321CA24
5G321CA50
(57)【要約】
【課題】超電導体層と保護層との間の電気抵抗を低減することが可能な酸化物超電導線材、またはそのような酸化物超電導線材の製造方法を提供する。
【解決手段】酸化物超電導線材１０は、基板１１と、超電導体層１３と、保護層１５とを備える。超電導体層１３は、酸化物超電導体により形成されており、保護層１５に接している。超電導体層１３は、銀および酸化物超電導体を含む。超電導体層１３に含まれる銀の含有量は、超電導体層１３の全体に対して、４．０～２７．２ｖｏｌ％の範囲である。
【選択図】図１
【解決手段】酸化物超電導線材１０は、基板１１と、超電導体層１３と、保護層１５とを備える。超電導体層１３は、酸化物超電導体により形成されており、保護層１５に接している。超電導体層１３は、銀および酸化物超電導体を含む。超電導体層１３に含まれる銀の含有量は、超電導体層１３の全体に対して、４．０～２７．２ｖｏｌ％の範囲である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板の上方に積層された超電導体層と、
前記超電導体層上に積層され、銀により形成された保護層と、を備え、
前記超電導体層は、酸化物超電導体により形成されており、かつ、前記保護層に接しており、
前記超電導体層は、銀および酸化物超電導体を含み、
前記超電導体層に含まれる銀の含有量は、前記超電導体層の全体に対して４．０～２７．２ｖｏｌ％の範囲である、酸化物超電導線材。
前記基板の上方に積層された超電導体層と、
前記超電導体層上に積層され、銀により形成された保護層と、を備え、
前記超電導体層は、酸化物超電導体により形成されており、かつ、前記保護層に接しており、
前記超電導体層は、銀および酸化物超電導体を含み、
前記超電導体層に含まれる銀の含有量は、前記超電導体層の全体に対して４．０～２７．２ｖｏｌ％の範囲である、酸化物超電導線材。
【請求項2】
前記超電導体層においては、前記銀が凝集した銀粒子が分散している、
請求項１に記載の酸化物超電導線材。
請求項１に記載の酸化物超電導線材。
【請求項3】
前記銀粒子の径が、０．３～１．０μｍの範囲である、
請求項２に記載の酸化物超電導線材。
請求項２に記載の酸化物超電導線材。
【請求項4】
前記保護層と接する前記超電導体層の面の算術平均粗さＲａは、３９．８～１０３．４ｎｍの範囲である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材。
【請求項5】
前記超電導体層の臨界電流密度は、０．２～１．８ＭＡ／ｃｍ２の範囲である、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、酸化物超電導線材に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、基板と、中間層と、酸化物超電導体により形成された超電導体層と、銀により形成された保護層と、を備えた酸化物超電導線材が開示されている。保護層は超電導体層上に形成されている。保護層は、事故時に発生する過電流をバイパスしたり、超電導体層と保護層の上に設けられる層との間で起こる化学反応を抑制したりする等の機能を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－１０８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の構成では、超電導体層と保護層との間の界面では、互いに異なる種類の材質である酸化物超電導体と銀とが接合されることになる。このように、異種材同士の接合（ヘテロ接合）では、超電導体層と保護層との間の電気抵抗が大きいため、超電導体層から保護層へバイパス電流が流れにくいという問題があった。また、酸化物超電導線材を超電導コイル等の入出力電極に接続したり、酸化物超電導線材同士を接続したりする場合においても、超電導体層と保護層との間の電気抵抗が損失の大小に大きく寄与する。
【0005】
本発明はこのような事情を考慮してなされ、超電導体層と保護層との間の電気抵抗を低減することが可能な酸化物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】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る酸化物超電導線材は、基板と、前記基板の上方に積層された超電導体層と、前記超電導体層上に積層され、銀により形成された保護層と、を備える。前記超電導体層は、酸化物超電導体により形成されており、かつ、前記保護層に接している。前記超電導体層は、銀および酸化物超電導体を含む。前記超電導体層に含まれる銀の含有量は、前記超電導体層の全体に対して４．０～２７．２ｖｏｌ％の範囲である。
【0007】
上記態様によれば、超電導体層には、超電導体層の全体に対して４．０～２７．２ｖｏｌ％の範囲の含有量を有する銀が含まれている。これにより、超電導体層に含まれる銀と、保護層の銀とが結合する。換言すると、超電導体層と保護層との間では銀同士のホモ接合となる。これにより、超電導体層と保護層との間の電気抵抗を低減することができる。
【0008】
本発明の一態様に係る酸化物超電導線材の前記超電導体層においては、前記銀が凝集した銀粒子が分散してもよい。
これにより、銀が凝集した銀粒子が分散するように超電導体層が形成されていることによって、超電導体層と保護層との間の電気抵抗を低減することができる。
これにより、銀が凝集した銀粒子が分散するように超電導体層が形成されていることによって、超電導体層と保護層との間の電気抵抗を低減することができる。
【0009】
本発明の一態様に係る酸化物超電導線材の前記超電導体層においては、前記銀粒子の径が、０．３～１．０μｍの範囲であってもよい。
これにより、超電導体層と保護層との間の電気抵抗を低減することができる。
これにより、超電導体層と保護層との間の電気抵抗を低減することができる。
【0010】
本発明の一態様に係る酸化物超電導線材において、前記保護層と接する前記超電導体層の面の算術平均粗さＲａは、３９．８～１０３．４ｎｍの範囲であってもよい。
ここで、「保護層と接する超電導体層の面」とは、保護層と超電導体層との間に位置する界面となる面である。
これにより、超電導体層と保護層との間の接触面積が増大し、超電導体層と保護層との間の電気抵抗を低減することができる。
ここで、「保護層と接する超電導体層の面」とは、保護層と超電導体層との間に位置する界面となる面である。
これにより、超電導体層と保護層との間の接触面積が増大し、超電導体層と保護層との間の電気抵抗を低減することができる。
【0011】
本発明の一態様に係る酸化物超電導線材において、前記超電導体層の臨界電流密度は、０．２～１．８ＭＡ／ｃｍ２の範囲であってもよい。
これにより、超電導体層の臨界電流密度が０．２～１．８ＭＡ／ｃｍ２の範囲であることによって、高い臨界電流値を有する酸化物超電導線材を実現することができる。
これにより、超電導体層の臨界電流密度が０．２～１．８ＭＡ／ｃｍ２の範囲であることによって、高い臨界電流値を有する酸化物超電導線材を実現することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明の上記態様によれば、超電導体層と保護層との間の電気抵抗を低減することが可能な酸化物超電導線材、またはそのような酸化物超電導線材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本実施形態の酸化物超電導線材について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、酸化物超電導線材１０は、基板１１と、中間層１２と、超電導体層１３と、保護層１５と、がこの順に積層された積層体１６を有している。
図１に示すように、酸化物超電導線材１０は、基板１１と、中間層１２と、超電導体層１３と、保護層１５と、がこの順に積層された積層体１６を有している。
【0015】
本実施形態においては、中間層１２を有する酸化物超電導線材１０について説明する。なお、中間層１２は、酸化物超電導線材１０において必須な構成ではない。基板１１自体が配向性を備えている場合は、中間層１２が基板１１上に形成されずに、基板１１上に超電導体層１３が積層されてもよい。
【0016】
基板１１は、テープ状の金属基板である。金属基板を構成する金属の具体例として、ハステロイ（登録商標）に代表されるニッケル合金、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。基板１１の寸法は、例えば、幅１０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ、長さ１０００ｍｍである。
【0017】
中間層１２は、多層構成でもよく、例えば、基板１１側から超電導体層１３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。中間層１２は、金属酸化物であってもよい。配向性に優れた中間層１２の上に超電導体層１３を成膜することにより、配向性に優れた超電導体層１３を得ることが容易になる。
【0018】
超電導体層１３は、基板１１の上方に積層されている。本実施形態においては、超電導体層１３は、中間層１２上に積層されている。超電導体層１３は、中間層１２及び保護層１５に接している。
超電導体層１３は、銀および酸化物超電導体を含む。
酸化物超電導体としては、例えば、一般式ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ（ＲＥ１２３）等で表されるＲＥ－Ｂａ－Ｃｕ－Ｏ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。ＲＥ１２３の一般式において、ｙは７－ｘ（酸素欠損量）である。超電導体層１３の厚さは、例えば、約２μｍである。超電導体層１３は、電流異方性が発現するように結晶配向性を整えて形成するとよい。具体的には、結晶のｃ軸を基板１１の表面（成膜面）対して垂直に配向させ、電流が流れ易いａ軸またはｂ軸を基板１１の長さ方向に配向するように成膜するとよい。これにより良好な臨界電流特性を得ることができる。
超電導体層１３は、銀および酸化物超電導体を含む。
酸化物超電導体としては、例えば、一般式ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ（ＲＥ１２３）等で表されるＲＥ－Ｂａ－Ｃｕ－Ｏ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。ＲＥ１２３の一般式において、ｙは７－ｘ（酸素欠損量）である。超電導体層１３の厚さは、例えば、約２μｍである。超電導体層１３は、電流異方性が発現するように結晶配向性を整えて形成するとよい。具体的には、結晶のｃ軸を基板１１の表面（成膜面）対して垂直に配向させ、電流が流れ易いａ軸またはｂ軸を基板１１の長さ方向に配向するように成膜するとよい。これにより良好な臨界電流特性を得ることができる。
【0019】
一般的に、酸化物超電導線材１０は、磁場中においては臨界電流特性が低下する性質を持つ。磁場中において臨界電流特性が低下するのを抑制するために、超電導体層１３に磁束線の動きを抑制する人工ピンが導入されてもよい。例えば、超電導体層１３内にＢａＺｒＯ３（ＢＺＯ）、ＢａＳｎＯ３（ＢＳＯ）、ＢａＨｆＯ３（ＢＨＯ）の人工ピンのナノロッドが導入されてもよい。
【0020】
図１において、酸化物超電導線材１０は、超電導体層１３と保護層１５との間に位置する界面１４を有する。界面１４においては、保護層１５の銀と超電導体層１３に含まれる銀とが結合している。
【0021】
超電導体層１３に含まれる銀の含有量は、超電導体層１３の全体に対して４．０～２７．２ｖｏｌ％の範囲である。このように、後述する保護層１５の構成物質と同種である銀が超電導体層１３に含まれることで、超電導体層１３と保護層１５との間の電気抵抗を低減することができる。超電導層１３に含まれる銀の含有量は、例えば、ＩＣＰ発光分光分析法により特定することができる。
なお、これ以降、超電導体層１３と保護層１５との間の電気抵抗を、単に「層間抵抗Ｒ」と言う。
なお、これ以降、超電導体層１３と保護層１５との間の電気抵抗を、単に「層間抵抗Ｒ」と言う。
【0022】
保護層１５は、事故時に発生する過電流をバイパスしたり、超電導体層１３と保護層１５の上に設けられる層との間で起こる化学反応を抑制したりする等の機能を有する。保護層１５は、銀（Ａｇ）により形成されている。保護層１５はスパッタ法等により形成することができる。保護層１５の厚さは、例えば、１～３０μｍの範囲である。
【0023】
超電導体層１３に含まれる銀は、銀が凝集した粒子状の状態で、超電導体層１３内に分散している。銀原子の凝集体である銀粒子の径は、例えば、０．３～１．０μｍの範囲である。超電導体層１３には、複数の銀粒子が凝集している。これにより、超電導体層１３と保護層１５との間において、複数の銀粒子が存在している。
超電導体層１３内に分散している複数の銀粒子の一部は、保護層１５と一体化している。また、超電導体層１３に含まれる複数の銀粒子は、中間層１２と超電導体層１３との界面付近には存在されていない。銀粒子は、中間層１２の表面から保護層１５の方向へ０．２～１．０μｍほど離れた位置に存在している。
超電導体層１３内に分散している複数の銀粒子の一部は、保護層１５と一体化している。また、超電導体層１３に含まれる複数の銀粒子は、中間層１２と超電導体層１３との界面付近には存在されていない。銀粒子は、中間層１２の表面から保護層１５の方向へ０．２～１．０μｍほど離れた位置に存在している。
【0024】
超電導体層１３において、保護層１５と接する超電導体層１３の面の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）は、例えば、３９．８～１０３．４ｎｍの範囲である。
酸化物超電導線材１０の長手方向に流れる臨界電流Ｉｃから求められる超電導体層１３の臨界電流密度は、例えば、０．２～１．８ＭＡ／ｃｍ２の範囲である。
酸化物超電導線材１０の長手方向に流れる臨界電流Ｉｃから求められる超電導体層１３の臨界電流密度は、例えば、０．２～１．８ＭＡ／ｃｍ２の範囲である。
【0025】
以上説明したように、本実施形態の酸化物超電導線材１０は、基板１１と、基板１１上に積層された中間層１２と、中間層１２上に積層された超電導体層１３と、超電導体層１３上に積層されているとともに銀を含む保護層１５と、を備えている。超電導体層１３は、銀および酸化物超電導体を含んでいる。さらに、超電導体層１３に含まれる銀の含有量は、超電導体層１３の全体に対して４．０～２７．２ｖｏｌ％の範囲である。この構成によれば、超電導体層１３の銀と、保護層１５の銀とが結合する。換言すると、超電導体層１３と保護層１５との間では銀同士のホモ接合となる。これにより、超電導体層１３と保護層１５との間の電気抵抗（層間抵抗Ｒ）を低減することができる。
【0026】
超電導体層１３が銀を含むことで、保護層１５と接する超電導体層１３の面の表面粗さ（算術表面粗さＲａ）が増大する。超電導体層１３の表面粗さ（算術表面粗さＲａ）は、３９．８～１０３．４ｎｍの範囲である。これにより、超電導体層１３と保護層１５との間の接触面積が増大し、超電導体層１３と保護層１５との間の電気抵抗が低減する。
【0027】
また、超電導体層１３の臨界電流密度は、０．２～１．８ＭＡ／ｃｍ２の範囲である。これにより、層間抵抗Ｒを大幅に低減することができるだけでなく、高い臨界電流値を有する酸化物超電導線材を実現することができる。
【0028】
次に、以上のように構成された酸化物超電導線材１０の製造方法の一例について説明する。なお、下記製造方法はあくまで一例であり、他の製造方法を採用してもよい。
【0029】
まず、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法について説明する。ＰＬＤ法では、図２に示すようなＰＬＤ装置２０を用いる。ＰＬＤ装置２０は、光源２１および集光レンズ２２を備えている。光源２１は、レーザー光Ｌを出射する。集光レンズ２２は、レーザー光Ｌをターゲット２３の表面２３ａに集光させる。これにより、ターゲット２３の構成粒子を叩き出し、若しくは蒸発させて、プルーム２４を発生させる。プルーム２４に含まれるターゲット２３の構成粒子が、積層対象物２５に堆積することで、積層対象物２５の表面に前記構成粒子の薄膜が形成される。したがって、ターゲット２３の構成粒子の組成を変更することで、積層対象物２５に形成される薄膜の組成を適宜変更可能である。なお、図２では複数の積層対象物２５に同時に薄膜を形成する様子を示しているが、積層対象物２５の数は１つでもよい。
【0030】
酸化物超電導線材１０を製造する際は、図３Ａに示すように、基板１１を用意する。
次に、図３Ｂに示すように、基板１１上に中間層１２を積層する。中間層１２は、ＰＬＤ法によって形成してもよいし、その他の公知の方法により形成してもよい。
次に、図３Ｂに示すように、基板１１上に中間層１２を積層する。中間層１２は、ＰＬＤ法によって形成してもよいし、その他の公知の方法により形成してもよい。
【0031】
次に、図３Ｃに示すように、中間層１２上に超電導体層１３を積層する。超電導体層１３は、ＰＬＤ法によってｃ軸配向（厚さ方向に配向）して形成される。このとき、中間層１２が表面に形成された基板１１（図３Ｂ）が、図２における積層対象物２５となる。また、超電導体層１３を構成する銀を含む酸化物超電導体のブロックが、図２におけるターゲット２３となる。
【0032】
次に、図３Ｄに示すように、超電導体層１３上に保護層１５を積層する。保護層１５は、スパッタ法等によって形成する。これにより、積層体１６が得られる。
【0033】
次に、酸素アニール処理を行う。より詳しくは、積層体１６を酸素雰囲気下で３００～５００℃に加熱する。酸素アニール処理は、超電導体層１３を形成した後（保護層１５を形成する前）に行ってもよい。酸素アニールを行うことで、超電導体層１３に酸素がドープされ、超電導体層１３が超電導性を発現可能となる。
【0034】
このように、本実施形態の酸化物超電導線材１０の製造方法は、基板１１上に中間層１２を積層する工程と、ＰＬＤ法によって銀および酸化物超電導体を含む超電導体層１３を中間層１２上に積層する工程と、超電導体層１３上に積層する工程と、超電導体層１３上に銀の保護層１５を積層して積層体１６を得る工程と、超電導体層１３に酸素をドープする酸素アニール処理を行う工程と、を有する。このように、超電導体層１３をＰＬＤ法によって形成することで、酸化物超電導体および銀をより緻密に超電導体層１３として堆積させることができる。したがって、超電導体層１３と保護層１５との間の電気抵抗をより確実に低減できる。
【実施例0035】
以下、比較例及び実施例を参照し、上記実施形態を説明する。
表１に示すように、比較例１及び実施例１～９の酸化物超電導線材を作製した。
表１は、比較例１及び実施例１～９の酸化物超電導線材の各々に関し、以下の項目を示している。
・超電導体層の構成材料
・超電導体層の膜厚（μｍ）
・超電導体層におけるＥｕ（ユウロピウム）の含有量が１ｍｏｌである場合のＡｇ（銀）の含有量
・超電導体層に含まれるＡｇ（銀）の含有量（ｗｔ％）
・超電導体層に含まれるＡｇ（銀）の含有量（ｖｏｌ％）
・表面粗さＲａ（ｎｍ）
・臨界電流密度Ｊｃ［ＭＡ／ｃｍ２］
・臨界電流Ｉｃ［Ａ］
・接続抵抗比
・評価結果
表１に示すように、比較例１及び実施例１～９の酸化物超電導線材を作製した。
表１は、比較例１及び実施例１～９の酸化物超電導線材の各々に関し、以下の項目を示している。
・超電導体層の構成材料
・超電導体層の膜厚（μｍ）
・超電導体層におけるＥｕ（ユウロピウム）の含有量が１ｍｏｌである場合のＡｇ（銀）の含有量
・超電導体層に含まれるＡｇ（銀）の含有量（ｗｔ％）
・超電導体層に含まれるＡｇ（銀）の含有量（ｖｏｌ％）
・表面粗さＲａ（ｎｍ）
・臨界電流密度Ｊｃ［ＭＡ／ｃｍ２］
・臨界電流Ｉｃ［Ａ］
・接続抵抗比
・評価結果
【0036】
表１の「超電導体層の構成材料」に記載された「ＥｕＢＣＯ＋ＢＨＯ」は、ＥｕＢａ２Ｃｕ３Ｏｙの酸化物超電導材料とＢａＨｆＯ３の人工ピン材料との混合材であることを意味する。
【0037】
「Ａｇ含有量（ｗｔ％）」は、超電導体層の全体（１００ｗｔ％）に対する銀の含有量（ｗｔ％）を意味する。「Ａｇ含有量（ｖｏｌ％）」は、超電導体層の全体（１００ｖｏｌ％）に対する銀の含有量（ｖｏｌ％）を意味する。
つまり、比較例１の超電導体層は、銀を含有していない。実施例１～９の超電導体層は、銀を含有している。実施例１～９において超電導体層に含まれる銀の含有量の範囲は、４．０～２７．２ｖｏｌ％である。
比較例１および実施例１～９において超電導体層に含まれる銀の含有量は、超電導体層を溶解して得た溶液を対象としてＩＣＰ発光分光分析法を用いて測定した。
つまり、比較例１の超電導体層は、銀を含有していない。実施例１～９の超電導体層は、銀を含有している。実施例１～９において超電導体層に含まれる銀の含有量の範囲は、４．０～２７．２ｖｏｌ％である。
比較例１および実施例１～９において超電導体層に含まれる銀の含有量は、超電導体層を溶解して得た溶液を対象としてＩＣＰ発光分光分析法を用いて測定した。
【0038】
表１において、表面粗さＲａは、保護層と接する超電導体層の面の算術平均粗さＲａを意味する。表面粗さＲａは、超電導体層を形成した後であって、超電導体層上に保護層を形成する前に測定された値である。表面粗さＲａの測定には、触針式表面測定装置（ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ社製、Ｄ－１００）を用いた。
【0039】
臨界電流密度Ｊｃ［ＭＡ／ｃｍ２］及び臨界電流Ｉｃ［Ａ］は、７７Ｋの温度条件において測定された結果である。臨界電流密度Ｊｃとは、超電導体層の単位断面積あたりの臨界電流値である。
【0040】
接続抵抗比とは、超電導体層に銀が含有されていない比較例の酸化物超電導線材を用いて作製した接続構造体の接続抵抗をＲＣ０［ｎΩ・ｃｍ２］とし、超電導体層に銀が含有されている実施例１～９の各々の酸化物超電導線材を用いて作製した接続構造体の電気抵抗をＲＣ１［ｎΩ・ｃｍ２］としたとき、ＲＣ０に対するＲＣ１の比（ＲＣ１／ＲＣ０）である。
【0041】
詳述すると、先ず、比較例１（超電導体層が銀を含有しない）の酸化物超電導線材を２本準備し、保護層１５同士を向き合わせて接続長さ２ｃｍで半田接続した接続構造体を作製した。
次に、２本の酸化物超電導線材のうち一方の超電導体層と、２本の酸化物超電導線材のうち他方の超電導体層との間の電気抵抗を測定し、その電気抵抗をＲＣ０とした。電気抵抗の測定においては、測定対象物を超電導状態にしたうえで４端子抵抗測定法により行った。同様に、実施例１～９（超電導体層が銀を含有する）の各々の酸化物超電導線材で接続構造体を作製して各接続構造体の接続抵抗を測定し、その電気抵抗をＲＣ１［ｎΩ・ｃｍ２］とした。そして、実施例１～９の接続構造体ごとに接続抵抗比（ＲＣ１／ＲＣ０）の値を求めた。比較例１の接続抵抗比は１．０とした。
次に、２本の酸化物超電導線材のうち一方の超電導体層と、２本の酸化物超電導線材のうち他方の超電導体層との間の電気抵抗を測定し、その電気抵抗をＲＣ０とした。電気抵抗の測定においては、測定対象物を超電導状態にしたうえで４端子抵抗測定法により行った。同様に、実施例１～９（超電導体層が銀を含有する）の各々の酸化物超電導線材で接続構造体を作製して各接続構造体の接続抵抗を測定し、その電気抵抗をＲＣ１［ｎΩ・ｃｍ２］とした。そして、実施例１～９の接続構造体ごとに接続抵抗比（ＲＣ１／ＲＣ０）の値を求めた。比較例１の接続抵抗比は１．０とした。
【0042】
上述した接続構造体の電気抵抗（ＲＣ０及びＲＣ１）は、超電導体層１３と保護層１５との間の電気抵抗（層間抵抗Ｒ）と、保護層１５と接続用半田との間の電気抵抗との合計と考えることができる。このうち、保護層１５と接続用半田との間の電気抵抗は比較例１及び実施例１～９によらず同じと考えられる。このため、接続構造体の接続抵抗の差異は、比較例１及び実施例１～９の層間抵抗Ｒの差異に起因すると考えられる。したがって、比較例１及び実施例１～９の各々で作製した接続構造体の接続抵抗を比較することで、比較例１及び実施例１～９の各々の層間抵抗Ｒの大小関係を知ることができる。
【0043】
接続抵抗比（ＲＣ１／ＲＣ０）は、比較例１（超電導体層が銀を含有しない）の層間抵抗Ｒを基準にしたときに、実施例１～９（超電導体層が銀を含有する）の層間抵抗Ｒがどの程度低下したのかを知る指標となりうる。例えば、表１において、実施例１の接続抵抗比が０．４であり、実施例２の接続抵抗比が０．５である。このことから、超電導体層が銀を含有することによる層間抵抗Ｒの低減効果に関しては、実施例２よりも実施例１において優れた低減効果が得られることが分かる。
【0044】
表１における「評価結果」においては、接続抵抗比が１以上であれば「不可」であることを示し、接続抵抗比が１未満であれば「良」であることを示している。
【0045】
【表1】
【0046】
表１に示す結果から、以下の点が明らかとなった。
【0047】
（接続抵抗比について）
接続抵抗比が１である比較例１に対して、実施例１～９における接続抵抗比の範囲は、０．３～０．６であった。実施例１～９では、「良」という評価結果が得られた。つまり、実施例１～９に示すように超電導体層が銀を含有することによって、層間抵抗Ｒが大幅に低減することが明らかとなった。
接続抵抗比が１である比較例１に対して、実施例１～９における接続抵抗比の範囲は、０．３～０．６であった。実施例１～９では、「良」という評価結果が得られた。つまり、実施例１～９に示すように超電導体層が銀を含有することによって、層間抵抗Ｒが大幅に低減することが明らかとなった。
【0048】
（臨界電流密度について）
さらに、実施例１～９の中でも、実施例７の臨界電流密度Ｊｃは、０．２ＭＡ／ｃｍ２であり、実施例１の臨界電流密度Ｊｃは、１．８ＭＡ／ｃｍ２であった。実施例２～６、
８、９の臨界電流密度Ｊｃは、０．２～１．８ＭＡ／ｃｍ２の範囲であった。この結果、超電導体層の臨界電流密度Ｊｃが０．２～１．８ＭＡ／ｃｍ２の範囲内であれば、層間抵抗Ｒを大幅に低減することができるだけでなく、高い臨界電流値を有する酸化物超電導線材を実現することができることが明らかとなった。
さらに、実施例１、２、９の臨界電流密度Ｊｃは、その他の実施例の臨界電流密度Ｊｃよりも大きい、１．３～１．８ＭＡ／ｃｍ２の範囲であった。臨界電流密度Ｊｃが１．３～１．８ＭＡ／ｃｍ２の範囲内であれば、より高い臨界電流密度Ｊｃを有する酸化物超電導線材を実現することができる。
さらに、実施例１～９の中でも、実施例７の臨界電流密度Ｊｃは、０．２ＭＡ／ｃｍ２であり、実施例１の臨界電流密度Ｊｃは、１．８ＭＡ／ｃｍ２であった。実施例２～６、
８、９の臨界電流密度Ｊｃは、０．２～１．８ＭＡ／ｃｍ２の範囲であった。この結果、超電導体層の臨界電流密度Ｊｃが０．２～１．８ＭＡ／ｃｍ２の範囲内であれば、層間抵抗Ｒを大幅に低減することができるだけでなく、高い臨界電流値を有する酸化物超電導線材を実現することができることが明らかとなった。
さらに、実施例１、２、９の臨界電流密度Ｊｃは、その他の実施例の臨界電流密度Ｊｃよりも大きい、１．３～１．８ＭＡ／ｃｍ２の範囲であった。臨界電流密度Ｊｃが１．３～１．８ＭＡ／ｃｍ２の範囲内であれば、より高い臨界電流密度Ｊｃを有する酸化物超電導線材を実現することができる。
【0049】
（超電導体層の表面粗さについて）
実施例１における銀の含有量は４．０ｖｏｌ％である。実施例９における銀の含有量は、２７．２ｖｏｌ％である。実施例１から実施例９に向かう順番で、実施例１～９における銀の含有量は順に増加している。表面粗さＲａに関し、実施例１から実施例９に向かう順番で、概ね、表面粗さＲａが増大している傾向があることが分かった。換言すると、実施例１～９において、銀の含有量が増えるにしたがって、表面粗さＲａが増大する傾向があることが明らかとなった。表面粗さＲａが増大するほど、超電導体層と保護層との接触面積が増大する。このため、層間抵抗Ｒを低減する効果が高まると考えられる。
実施例１における銀の含有量は４．０ｖｏｌ％である。実施例９における銀の含有量は、２７．２ｖｏｌ％である。実施例１から実施例９に向かう順番で、実施例１～９における銀の含有量は順に増加している。表面粗さＲａに関し、実施例１から実施例９に向かう順番で、概ね、表面粗さＲａが増大している傾向があることが分かった。換言すると、実施例１～９において、銀の含有量が増えるにしたがって、表面粗さＲａが増大する傾向があることが明らかとなった。表面粗さＲａが増大するほど、超電導体層と保護層との接触面積が増大する。このため、層間抵抗Ｒを低減する効果が高まると考えられる。
【0050】
（超電導体層に含まれる銀の粒子径について）
実施例１～９の各々について、電子顕微鏡を用いて超電導体層１３の断面を観察し、観察された銀の粒子径（銀粒子の径）を測定した。観察条件として、電子顕微鏡の倍率を１００００倍に設定した。基板１１に平行な方向において、測定された銀粒子の最大の幅を銀の粒子径と定義した。その結果、銀の粒子径は、０．３～１．０μｍの範囲であった。
実施例１～９の各々について、電子顕微鏡を用いて超電導体層１３の断面を観察し、観察された銀の粒子径（銀粒子の径）を測定した。観察条件として、電子顕微鏡の倍率を１００００倍に設定した。基板１１に平行な方向において、測定された銀粒子の最大の幅を銀の粒子径と定義した。その結果、銀の粒子径は、０．３～１．０μｍの範囲であった。
【0051】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【0052】
例えば、積層体１６の周囲に、不図示の安定化層を設けてもよい。安定化層を設けた場合、事故時に発生する過電流をバイパスしたり、超電導体層１３及び保護層１５を機械的に補強したりすることができる。安定化層の材質としては、例えば、銅を採用可能である。
【0053】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0054】
１０…酸化物超電導線材 １１…基板 １２…中間層 １３…超電導体層 １４…界面 １５…保護層 ２３…ターゲット
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】