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(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】P2023120873
(43)【公開日】2023-08-30
(54)【発明の名称】酸化物超電導線材及び接続構造体
(51)【国際特許分類】
H01B 12/06 20060101AFI20230823BHJP
H01R 4/68 20060101ALI20230823BHJP
【ＦＩ】
H01B12/06
H01R4/68
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022023987
(22)【出願日】2022-02-18
(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】100141139
【弁理士】
【氏名又は名称】及川 周
(74)【代理人】
【識別番号】100169764
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 雄一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100206081
【弁理士】
【氏名又は名称】片岡 央
(74)【代理人】
【識別番号】100188891
【弁理士】
【氏名又は名称】丹野 拓人
(72)【発明者】
【氏名】栗原 駿
(72)【発明者】
【氏名】羽生 智
【テーマコード（参考）】
5G321
【Ｆターム（参考）】
5G321AA02
5G321AA04
5G321AA05
5G321CA04
5G321CA24
5G321CA27
5G321CA28
5G321CA42
(57)【要約】
【課題】超電導層と保護層との間の界面抵抗を低減することができる酸化物超電導線材と、この酸化物超電導線材を備えた接続構造体とを提供する。
【解決手段】酸化物超電導線材１は、基材１０と、前記基材１０の上方に設けられ、酸化物超電導体によって構成された超電導層１２と、前記超電導層１２上に設けられ、前記超電導層に接する保護層１３と、を備る。前記超電導層１２と前記保護層１３との界面は、前記酸化物超電導体を構成する結晶のｃ軸に沿っている。
【選択図】図１
【解決手段】酸化物超電導線材１は、基材１０と、前記基材１０の上方に設けられ、酸化物超電導体によって構成された超電導層１２と、前記超電導層１２上に設けられ、前記超電導層に接する保護層１３と、を備る。前記超電導層１２と前記保護層１３との界面は、前記酸化物超電導体を構成する結晶のｃ軸に沿っている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材と、
前記基材の上方に設けられ、酸化物超電導体によって構成された超電導層と、
前記超電導層上に設けられ、前記超電導層に接する保護層と、
を備え、
前記超電導層と前記保護層との界面は、前記酸化物超電導体を構成する結晶のｃ軸に沿っている、
酸化物超電導線材。
前記基材の上方に設けられ、酸化物超電導体によって構成された超電導層と、
前記超電導層上に設けられ、前記超電導層に接する保護層と、
を備え、
前記超電導層と前記保護層との界面は、前記酸化物超電導体を構成する結晶のｃ軸に沿っている、
酸化物超電導線材。
【請求項2】
前記超電導層と前記保護層との間において、前記超電導層には、内壁面を有する複数の凹部が形成されており、
前記保護層は、前記複数の凹部内に形成されており、
前記内壁面は、前記ｃ軸に平行である、
請求項１に記載の酸化物超電導線材。
前記保護層は、前記複数の凹部内に形成されており、
前記内壁面は、前記ｃ軸に平行である、
請求項１に記載の酸化物超電導線材。
【請求項3】
前記超電導層と前記保護層との間において、前記超電導層には、内壁面を有する複数の凹部が形成されており、
前記保護層は、前記複数の凹部内に形成されており、
前記内壁面は、前記ｃ軸に対して傾斜している、
請求項１に記載の酸化物超電導線材。
前記保護層は、前記複数の凹部内に形成されており、
前記内壁面は、前記ｃ軸に対して傾斜している、
請求項１に記載の酸化物超電導線材。
【請求項4】
前記酸化物超電導線材が延在する延在方向及び前記酸化物超電導線材の厚さ方向に直交する前記酸化物超電導線材の幅方向において、前記超電導層は、前記超電導層の端部を含む２つの端領域と、前記２つの端領域の間にある中央領域とを有し、
前記端領域において前記超電導層に形成されている前記複数の凹部の単位面積あたりの個数は、前記中央領域において前記超電導層に形成されている前記複数の凹部の単位面積あたりの個数よりも多い、
請求項２又は請求項３に記載の酸化物超電導線材。
前記端領域において前記超電導層に形成されている前記複数の凹部の単位面積あたりの個数は、前記中央領域において前記超電導層に形成されている前記複数の凹部の単位面積あたりの個数よりも多い、
請求項２又は請求項３に記載の酸化物超電導線材。
【請求項5】
前記酸化物超電導線材が延在する延在方向及び前記酸化物超電導線材の厚さ方向に直交する前記酸化物超電導線材の幅方向において、前記超電導層は、前記超電導層の端部を含む２つの端領域と、前記２つの端領域の間にある中央領域とを有し、
前記中央領域において前記超電導層に形成されている前記複数の凹部の単位面積あたりの個数は、前記端領域において前記超電導層に形成されている前記複数の凹部の単位面積あたりの個数よりも多い、
請求項２又は請求項３に記載の酸化物超電導線材。
前記中央領域において前記超電導層に形成されている前記複数の凹部の単位面積あたりの個数は、前記端領域において前記超電導層に形成されている前記複数の凹部の単位面積あたりの個数よりも多い、
請求項２又は請求項３に記載の酸化物超電導線材。
【請求項6】
前記凹部の深さは、前記超電導層の平均厚さよりも小さい、
請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材。
請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材。
【請求項7】
平面視において前記超電導層の面積に対する複数の前記凹部の合計の開口面積の比率は、０．３０％以上０．６０％以下である、
請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材。
請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材。
【請求項8】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材と、接続対象物とを接続する接続構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、酸化物超電導線材及び接続構造体に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、基材上に、中間層、超電導層、及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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－１１０１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来の酸化物超電導線材では、超電導層と保護層との間の界面抵抗が高いという問題がある。超電導層と保護層との間の界面抵抗が高い場合、酸化物超電導線材と、酸化物超電導線材に接続される接続対象との間における接続抵抗が高くなるという問題がある。
【0005】
本発明は、このような事情を考慮してなされ、超電導層と保護層との間の界面抵抗を低減する酸化物超電導線材と、この酸化物超電導線材を備えた接続構造体と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】
本発明者らは、従来の酸化物超電導線材を検討した結果、以下の知見を得た。
従来の酸化物超電導線材においては、銀等の金属で構成された保護層は、基材の厚さ方向に沿って超電導層の表面にそのまま積層されている。このような酸化物超電導線材に電極を接続して電極に電流を流すと、基材の厚さ方向に向けて超電導層から保護層に電流が流れる。
従来の酸化物超電導線材においては、銀等の金属で構成された保護層は、基材の厚さ方向に沿って超電導層の表面にそのまま積層されている。このような酸化物超電導線材に電極を接続して電極に電流を流すと、基材の厚さ方向に向けて超電導層から保護層に電流が流れる。
【0007】
ところで、酸化物超電導線材は特徴的な結晶構造を有しており、ａ軸方向又はｂ軸方向に対しては電流がよく流れるが、ｃ軸方向には電流が流れにくいことが知られている。このため、上述した積層構造を有する従来の酸化物超電導線材は、超電導層と保護層との間においてｃ軸方向に電流が流れる構造を有するため、超電導層と保護層との間の界面抵抗を低減することが困難であった。
本発明者らは、上記の知見に基づいて鋭意検討を行った結果、本発明に想到した。
本発明者らは、上記の知見に基づいて鋭意検討を行った結果、本発明に想到した。
【0008】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る酸化物超電導線材は、基材と、前記基材の上方に設けられ、酸化物超電導体によって構成された超電導層と、前記超電導層上に設けられ、前記超電導層に接する保護層と、を備える。前記超電導層と前記保護層との界面は、前記酸化物超電導体を構成する結晶のｃ軸に沿っている。
【0009】
本発明の一態様に係る酸化物超電導線材と、後述する本発明の一態様に係る接続構造体とにおいて、文言「基材の上方に設けられた超電導層」とは、基材上に超電導層が設けられていることを意味するだけでなく、基材と超電導層との間に中間層等の層膜が配置されている構造において基材の上方に超電導層基材が設けられていることも意味する。
【0010】
本発明の一態様に係る酸化物超電導線材によれば、超電導層と保護層との界面が酸化物超電導体の結晶のｃ軸に沿っていることで、酸化物超電導体を構成する結晶のａ軸方向又はｂ軸方向に沿って、超電導層から保護層に電流が流れやすくなる。この結果、超電導層と保護層との間の界面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は、前記超電導層と前記保護層との間において、前記超電導層には、内壁面を有する複数の凹部が形成されており、前記保護層は、前記複数の凹部内に形成されており、前記内壁面は、前記ｃ軸に平行であってもよい。
【0012】
本発明の一態様に係る酸化物超電導線材によれば、超電導層に形成された複数の凹部の内壁面がｃ軸に平行である構造が得られる。この構造において、酸化物超電導体を構成する結晶のａ軸方向又はｂ軸方向に沿って、超電導層から保護層に電流が流れやすくなる。この結果、超電導層と保護層との間の界面抵抗を低減することができる。さらに、複数の凹部を超電導層に形成することで、超電導層の表面積が増加する。このため、超電導層の酸素熱処理を効率的に実施することができる。
【0013】
本発明の一態様に係る酸化物超電導線材においては、前記超電導層と前記保護層との間において、前記超電導層には、内壁面を有する複数の凹部が形成されており、前記保護層は、前記複数の凹部内に形成されており、前記内壁面は、前記ｃ軸に対して傾斜してもよい。
【0014】
本発明の一態様に係る酸化物超電導線材によれば、超電導層に形成された複数の凹部の内壁面に傾斜部が形成された構造が得られる。この構造において、酸化物超電導体を構成する結晶のａ軸方向又はｂ軸方向に沿って、超電導層から保護層に電流が流れやすくなる。この結果、超電導層と保護層との間の界面抵抗を低減することができる。さらに、複数の凹部を超電導層に形成することで、超電導層の表面積が増加する。このため、超電導層の酸素熱処理を効率的に実施することができる。
【0015】
本発明の一態様に係る酸化物超電導線材においては、前記酸化物超電導線材が延在する延在方向及び前記酸化物超電導線材の厚さ方向に直交する前記酸化物超電導線材の幅方向において、前記超電導層は、前記超電導層の端部を含む２つの端領域と、前記２つの端領域の間にある中央領域とを有し、前記端領域において前記超電導層に形成されている前記複数の凹部の単位面積あたりの個数は、前記中央領域において前記超電導層に形成されている前記複数の凹部の単位面積あたりの個数よりも多くてもよい。
【0016】
一般的な酸化物超電導線材においては、中央領域に比べて端領域では電流が流れにくい。これに対し、本発明の一態様に係る酸化物超電導線材においては、端領域に形成されている複数の凹部の単位面積あたりの個数を中央領域に形成されている複数の凹部の単位面積あたりの個数よりも多くしている。このため、中央領域に流れる電流に比べて、端領域においては電流が流れやすくなる。したがって、端領域における界面抵抗を軽減することができる。さらに、端領域において超電導層の表面積が増加するので、端領域における超電導層の酸素熱処理を効率的に実施することができる。
【0017】
本発明の一態様に係る酸化物超電導線材においては、前記酸化物超電導線材が延在する延在方向及び前記酸化物超電導線材の厚さ方向に直交する前記酸化物超電導線材の幅方向において、前記超電導層は、前記超電導層の端部を含む２つの端領域と、前記２つの端領域の間にある中央領域とを有し、前記中央領域において前記超電導層に形成されている前記複数の凹部の単位面積あたりの個数は、前記端領域において前記超電導層に形成されている前記複数の凹部の単位面積あたりの個数よりも多くてもよい。
【0018】
一般的な酸化物超電導線材においては、端領域に比べて中央領域では電流が流れ易い。これに対し、本発明の一態様に係る酸化物超電導線材においては、中央領域に形成されている複数の凹部の単位面積あたりの個数を端領域に形成されている複数の凹部の単位面積あたりの個数よりも多くしている。このため、中央領域により多くの電流が流れる。したがって、中央領域における界面抵抗をさらに軽減することができる。また、中央領域において超電導層の表面積が増加するので、中央領域における超電導層の酸素熱処理を効率的に実施することができる。
【0019】
本発明の一態様に係る酸化物超電導線材においては、前記凹部の深さは、前記超電導層の平均厚さよりも小さくてもよい。
【0020】
本発明の一態様に係る酸化物超電導線材によれば、超電導層を貫通しないように凹部が超電導層に形成されている。これにより、超電導層の導電性を維持しつつ、超電導層と保護層との間の界面抵抗を低減することができる。
【0021】
本発明の一態様に係る酸化物超電導線材においては、平面視において前記超電導層の面積に対する複数の前記凹部の合計の開口面積の比率は、０．３０％以上０．６０％以下であってもよい。
【0022】
本発明の一態様に係る酸化物超電導線材によれば、超電導層と保護層との間の界面抵抗を低減することができる。
【0023】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る接続構造体は、上述した態様に係る酸化物超電導線材と、接続対象物とを接続する。
【発明の効果】
【0024】
本発明の上記態様によれば、超電導層と保護層との間の界面抵抗を低減することができる酸化物超電導線材と、この酸化物超電導線材を備えた接続構造体とを提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の第１実施形態に係る酸化物超電導線材を模式的に示す拡大断面図である。
【図2】本発明の第１実施形態に係る酸化物超電導線材を構成する超電導層を模式的に示す拡大断面図であって、超電導層に凹部を形成する方法を説明する図である。
【図3】本発明の第１実施形態に係る酸化物超電導線材を構成する超電導層を模式的に示す拡大断面図であって、超電導層に凹部を形成する方法を説明する図である。
【図4】本発明の第１実施形態に係る酸化物超電導線材を構成する超電導層を模式的に示す拡大断面図であって、超電導層に凹部を形成する方法を説明する図である。
【図5】本発明の第１実施形態に係る酸化物超電導線材を構成する超電導層に形成された凹部を模式的に示す拡大断面図である。
【図6】本発明の第１実施形態に係る酸化物超電導線材を構成する超電導層に形成された凹部を模式的に示す拡大断面図である。
【図7】本発明の第１実施形態に係る酸化物超電導線材を構成する超電導層を模式的に示す拡大平面図であって、超電導層において複数の凹部が形成される領域を説明する図である。
【図8】本発明の第２実施形態に係る接続構造体の一部を模式的に示す拡大断面図である。
【図9】本発明の第３実施形態に係る接続構造体の一部を模式的に示す拡大断面図である。
【図10】本発明の実施例を説明する実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の実施形態に係る酸化物超電導線材及び接続構造体について、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。
【0027】
以下の説明において参照される図面においては、３次元直交座標系に相当するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向が示されている（符号Ｘ、Ｙ、Ｚ）。Ｘ方向は、酸化物超電導線材の幅方向に対応している。Ｙ方向は、酸化物超電導線材が延在する延在方向に対応している。Ｚ方向は、酸化物超電導線材の厚さ方向に対応している。以下の説明において、「平面視」とは、酸化物超電導線材をＺ方向から見た図面を示している。
【0028】
（第１実施形態）
（酸化物超電導線材）
第１実施形態に係る酸化物超電導線材について図１を参照して説明する。
本実施形態に係る酸化物超電導線材１は、基材１０と、基材１０上に設けられた中間層１１と、中間層１１上に設けられた超電導層１２と、超電導層１２上に設けられた保護層１３と、保護層１３上に設けられた安定化層１４とを備える。酸化物超電導線材１は、基材１０、中間層１１、超電導層１２、保護層１３、及び安定化層１４を覆う絶縁被覆層を備えてもよい。
（酸化物超電導線材）
第１実施形態に係る酸化物超電導線材について図１を参照して説明する。
本実施形態に係る酸化物超電導線材１は、基材１０と、基材１０上に設けられた中間層１１と、中間層１１上に設けられた超電導層１２と、超電導層１２上に設けられた保護層１３と、保護層１３上に設けられた安定化層１４とを備える。酸化物超電導線材１は、基材１０、中間層１１、超電導層１２、保護層１３、及び安定化層１４を覆う絶縁被覆層を備えてもよい。
【0029】
酸化物超電導線材１の高さ、すなわち、基材１０の下面から保護層１３の上面までの長さ（図１のＺ方向における長さ）は、例えば、８０μｍである。
酸化物超電導線材１の幅、すなわち、酸化物超電導線材１の左端から右端までの長さ（図１のＸ方向における長さ）は、例えば、１２ｍｍである。
酸化物超電導線材１の幅、すなわち、酸化物超電導線材１の左端から右端までの長さ（図１のＸ方向における長さ）は、例えば、１２ｍｍである。
【0030】
（基材１０）
基材１０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。
基材１０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。
【0031】
（中間層１１）
中間層１１は、多層構成を有してよく、例えば、基材１０から超電導層１２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。これら複数の層が中間層１１に設けられている構造において、各層の数は、１つに限定されない。中間層１１を構成するこれら複数の層のうちの一部の層が省略されてもよい。さらに、同種の層が２以上繰り返して積層された構造が採用されてもよい。中間層１１は、金属酸化物であってもよい。配向性に優れた中間層１１の上に超電導層１２を成膜することにより、配向性に優れた超電導層１２を得ることが容易になる。
中間層１１は、多層構成を有してよく、例えば、基材１０から超電導層１２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。これら複数の層が中間層１１に設けられている構造において、各層の数は、１つに限定されない。中間層１１を構成するこれら複数の層のうちの一部の層が省略されてもよい。さらに、同種の層が２以上繰り返して積層された構造が採用されてもよい。中間層１１は、金属酸化物であってもよい。配向性に優れた中間層１１の上に超電導層１２を成膜することにより、配向性に優れた超電導層１２を得ることが容易になる。
【0032】
（保護層１３）
保護層１３は、超電導層１２上に設けられ、超電導層１２に接している。
保護層１３は、酸化物超電導線材１への通電時において、何らかの事故により発生する過電流が流れるバイパス経路として機能する電流路となる。保護層１３は、金属材料により形成されている。このため、保護層１３を金属保護層と称することもできる。保護層１３は、銀（Ａｇ）あるいは少なくとも銀（Ａｇ）を含む材料から形成されることが好ましい。保護層１３は、例えば、銀合金であってもよいし、銀を含む混合物であってもよい。また、保護層１３を形成する材料は、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）などの貴金属と銀（Ａｇ）とを含む混合物もしくは合金であってもよく、これらの複数の材料が用いられてもよい。
保護層１３は、超電導層１２上に設けられ、超電導層１２に接している。
保護層１３は、酸化物超電導線材１への通電時において、何らかの事故により発生する過電流が流れるバイパス経路として機能する電流路となる。保護層１３は、金属材料により形成されている。このため、保護層１３を金属保護層と称することもできる。保護層１３は、銀（Ａｇ）あるいは少なくとも銀（Ａｇ）を含む材料から形成されることが好ましい。保護層１３は、例えば、銀合金であってもよいし、銀を含む混合物であってもよい。また、保護層１３を形成する材料は、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）などの貴金属と銀（Ａｇ）とを含む混合物もしくは合金であってもよく、これらの複数の材料が用いられてもよい。
【0033】
（安定化層１４）
安定化層１４の材料としては、銅、Ｃｕ－Ｚｎ合金（黄銅）、Ｃｕ－Ｎｉ合金等の銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等の材質が選択される。
安定化層１４は、複数の層から構成されてもよい。また、安定化層１４は、金属めっきにより形成されてもよい。安定化層１４は、基材１０と、保護層１３と、基材１０と保護層１３との間にある層を含む積層体の全体がめっき層で覆われた構造を有してもよい。
安定化層１４の材料としては、銅、Ｃｕ－Ｚｎ合金（黄銅）、Ｃｕ－Ｎｉ合金等の銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等の材質が選択される。
安定化層１４は、複数の層から構成されてもよい。また、安定化層１４は、金属めっきにより形成されてもよい。安定化層１４は、基材１０と、保護層１３と、基材１０と保護層１３との間にある層を含む積層体の全体がめっき層で覆われた構造を有してもよい。
【0034】
（超電導層１２）
後述するように、超電導層１２は、表面１２Ｆと、表面１２Ｆに形成された複数の凹部１２Ｇとを有する。言い換えると、超電導層１２と保護層１３との間において、超電導層１２には、内壁面１２Ｉ及び底面１２Ｂを有する複数の凹部１２Ｇが形成されている。
超電導層１２は、超電導状態の時に電流を流す機能を有する。
超電導層１２は、希土類系高温超電導体によって構成されている。
具体的に、超電導層１２に用いられる材料としては、通常知られている組成の酸化物超電導体を広く適用することができ、例えば、Ｙ系超電導体、Ｂｉ系超電導体などの銅酸化物超電導体などが挙げられる。
後述するように、超電導層１２は、表面１２Ｆと、表面１２Ｆに形成された複数の凹部１２Ｇとを有する。言い換えると、超電導層１２と保護層１３との間において、超電導層１２には、内壁面１２Ｉ及び底面１２Ｂを有する複数の凹部１２Ｇが形成されている。
超電導層１２は、超電導状態の時に電流を流す機能を有する。
超電導層１２は、希土類系高温超電導体によって構成されている。
具体的に、超電導層１２に用いられる材料としては、通常知られている組成の酸化物超電導体を広く適用することができ、例えば、Ｙ系超電導体、Ｂｉ系超電導体などの銅酸化物超電導体などが挙げられる。
【0035】
Ｙ系超電導体の組成としては、例えば、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－ｘ（ＲＥは、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｇｄ等の希土類元素を表し、ｘは酸素欠損を表す。）が挙げられる。
Ｙ系超電導体の具体的な組成としては、Ｙ１２３（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－ｘ）、Ｇｄ１２３（ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－ｘ）が挙げられる。
Ｂｉ系超電導体の組成としては、例えば、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ－１ＣｕｎＯ４＋２ｎ＋δ（ｎはＣｕＯ２の層数を表し、δは過剰酸素を表す。）が挙げられる。この酸化物超電導体の母物質は絶縁体であるが、酸素アニール処理により酸化物超電導体が酸素を取り込むことで結晶構造の整った酸化物超電導体となり、超電導特性を示す性質を持つ。
Ｙ系超電導体の具体的な組成としては、Ｙ１２３（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－ｘ）、Ｇｄ１２３（ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－ｘ）が挙げられる。
Ｂｉ系超電導体の組成としては、例えば、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ－１ＣｕｎＯ４＋２ｎ＋δ（ｎはＣｕＯ２の層数を表し、δは過剰酸素を表す。）が挙げられる。この酸化物超電導体の母物質は絶縁体であるが、酸素アニール処理により酸化物超電導体が酸素を取り込むことで結晶構造の整った酸化物超電導体となり、超電導特性を示す性質を持つ。
【0036】
（超電導層１２の凹部１２Ｇの構造）
複数の凹部１２Ｇは、内壁面１２Ｉと底面１２Ｂとを有する。超電導層１２は、表面１２Ｆ、内壁面１２Ｉ、及び底面１２Ｂにおいて、保護層１３と接している。言い換えると、保護層１３は、複数の凹部１２Ｇの内部に形成されている。
図５に示す例では、内壁面１２Ｉと底面１２Ｂとがなす角度が直角であるように、凹部１２Ｇの形状が示されている。凹部１２Ｇの形状は、図５に示す形状に限定されない。内壁面１２Ｉと底面１２Ｂの間の角部がＲ形状（丸みを有する形状）を有してもよい。
さらに、図５に示す例では、底面１２Ｂが平面である。底面１２Ｂは、平面に限定されない。底面１２Ｂの少なくとも一部が曲面であってもよい。底面１２Ｂの全面が曲面を有してもよい。言い換えると、内壁面１２Ｉ及び底面１２Ｂを有する凹部１２Ｇは、略Ｕ字状に形成されてもよい。凹部１２Ｇは、溝と称してもよい。
複数の凹部１２Ｇは、内壁面１２Ｉと底面１２Ｂとを有する。超電導層１２は、表面１２Ｆ、内壁面１２Ｉ、及び底面１２Ｂにおいて、保護層１３と接している。言い換えると、保護層１３は、複数の凹部１２Ｇの内部に形成されている。
図５に示す例では、内壁面１２Ｉと底面１２Ｂとがなす角度が直角であるように、凹部１２Ｇの形状が示されている。凹部１２Ｇの形状は、図５に示す形状に限定されない。内壁面１２Ｉと底面１２Ｂの間の角部がＲ形状（丸みを有する形状）を有してもよい。
さらに、図５に示す例では、底面１２Ｂが平面である。底面１２Ｂは、平面に限定されない。底面１２Ｂの少なくとも一部が曲面であってもよい。底面１２Ｂの全面が曲面を有してもよい。言い換えると、内壁面１２Ｉ及び底面１２Ｂを有する凹部１２Ｇは、略Ｕ字状に形成されてもよい。凹部１２Ｇは、溝と称してもよい。
【0037】
凹部１２Ｇの深さｄは、凹部１２Ｇを形成する前の超電導層１２の平均厚さｔよりも小さい。すなわち、凹部１２Ｇの深さをｄと超電導層１２の平均厚さｔとは、ｄ＜ｔの関係を満たす。本実施形態において、超電導層１２の平均厚さｔは、例えば、約２．１μｍである。凹部１２Ｇの深さｄは、例えば、約０．５μｍである。凹部１２Ｇの直径は、例えば、約５０μｍである。
【0038】
【0039】
次に、図３に示すように、超電導層１２の表面１２Ｆにレーザ光を照射する。これにより、レーザ光が照射された位置に対応するように、超電導層１２の表面１２Ｆが部分的にエッチングされ、凹部１２Ｇが形成される。レーザ光の発光状態（ＯＮ）と非発光状態（ＯＦＦ）とを切り替えながら、レーザ光源と超電導層１２とを相対的な位置を変えることで、複数の凹部１２Ｇを連続的に超電導層１２上に形成することができる。平面視において、複数の凹部１２Ｇを有する凹部の平面パターンは、例えば、ドットパターンである。
【0040】
レーザ光を照射する条件は、特に限定されない。超電導層１２の表面１２Ｆに対するレーザ光の照射時間やレーザ光の強度を調整することで、複数の凹部１２Ｇの各々の深さを調整することができる。
【0041】
平面視において、凹部１２Ｇの形状は、例えば、円形である。変形例として、凹部１２Ｇの形状は、楕円でもよいし、直線状の辺を有する略三角形形状、略矩形形状、略多角形形状、略星型形状等の公知の形状であってもよい。なお、このような公知の形状においては、２つの辺が交差する部分に位置する角部は、面取りされた形状を有してもよい。
【0042】
平面視における凹部１２Ｇの形状は、超電導層１２の表面１２Ｆを照射して凹部１２Ｇを形成する際に用いられるレーザ光の照射形状、すなわち、超電導層１２の表面１２Ｆに投影されるレーザ光の形状に依存する。このようなレーザ光の照射形状の自由度に応じて、平面視における凹部１２Ｇの形状は自由に設定される。
【0043】
次に、超電導層１２の表面１２Ｆに複数の凹部１２Ｇが形成された後、図４に示すように、超電導層１２の表面１２Ｆに保護層１３を形成する。保護層１３は、超電導層１２の表面１２Ｆに形成されるとともに、複数の凹部１２Ｇの内部に入り込むように、複数の凹部１２Ｇの各々に形成される。複数の凹部１２Ｇの内部において、保護層１３は、内壁面１２Ｉと底面１２Ｂとに接する。
【0044】
（凹部１２Ｇの内壁面１２Ｉにおける結晶構造）
次に、図５及び図６を参照し、超電導層１２の凹部１２Ｇの内壁面１２Ｉにおける結晶構造について説明する。
図５及び図６において、符号ｃは、超電導層１２を構成する酸化物超電導体の結晶構造のｃ軸方向を示している。符号ａ、ｂは、超電導層１２を構成する酸化物超電導体の結晶構造のａ軸方向及びｂ軸方向を示している。
次に、図５及び図６を参照し、超電導層１２の凹部１２Ｇの内壁面１２Ｉにおける結晶構造について説明する。
図５及び図６において、符号ｃは、超電導層１２を構成する酸化物超電導体の結晶構造のｃ軸方向を示している。符号ａ、ｂは、超電導層１２を構成する酸化物超電導体の結晶構造のａ軸方向及びｂ軸方向を示している。
【0045】
図５に示すように、超電導層１２と保護層１３との界面ＢＦは、酸化物超電導体の結晶構造のｃ軸に沿っている。言い換えると、超電導層１２と保護層１３との界面ＢＦは、凹部１２Ｇの内壁面１２Ｉは、ｃ軸に平行である。具体的に説明すると、内壁面１２Ｉにおいては、酸化物超電導体を構成する複数の結晶ＣＲが、ｃ軸に平行に並んでいる。このように配列した複数の結晶ＣＲは、界面ＢＦの一部である。
複数の結晶ＣＲの各々は、結晶ＣＲは、ｃ軸に沿う結晶面ＣＦを有している。言い換えると、結晶面ＣＦは、ｃ軸に平行である。このため、界面ＢＦにおいては、ａ軸又はｂ軸に起因する高い導電性が得られている。
複数の結晶ＣＲの各々は、結晶ＣＲは、ｃ軸に沿う結晶面ＣＦを有している。言い換えると、結晶面ＣＦは、ｃ軸に平行である。このため、界面ＢＦにおいては、ａ軸又はｂ軸に起因する高い導電性が得られている。
【0046】
図６は、図５に示す凹部１２Ｇの内壁面１２Ｉをさらに拡大した断面図であって、内壁面１２Ｉに傾斜部１２Ｋが形成された場合を示す図である。
図１及び図３～図５に示すように、凹部１２Ｇの内壁面１２Ｉは、酸化物超電導線材の厚さ方向に向けて延在しており、すなわち、Ｚ方向に平行である。
図１及び図３～図５に示すように、凹部１２Ｇの内壁面１２Ｉは、酸化物超電導線材の厚さ方向に向けて延在しており、すなわち、Ｚ方向に平行である。
【0047】
しかしながら、内壁面１２Ｉを微視的に観察すると、内壁面１２Ｉは、必ずしもＺ方向に平行であるとは限らない。図６に示すように、内壁面１２Ｉに傾斜部１２Ｋが形成されている場合がある。傾斜部１２Ｋは、Ｚ方向に対して傾斜する傾斜方向Ｄに沿っている。
【0048】
傾斜部１２Ｋは、超電導層１２と保護層１３との界面ＢＦの一部を形成している。
傾斜部１２Ｋにおいては、酸化物超電導体を構成する複数の結晶ＣＲは、階段状に並んでいる。階段状に配列した複数の結晶ＣＲは、界面ＢＦの一部である。
複数の結晶ＣＲの各々は、結晶ＣＲは、ｃ軸に沿う結晶面ＣＦを有している。言い換えると、結晶面ＣＦは、ｃ軸に平行である。
傾斜部１２Ｋにおいては、酸化物超電導体を構成する複数の結晶ＣＲは、階段状に並んでいる。階段状に配列した複数の結晶ＣＲは、界面ＢＦの一部である。
複数の結晶ＣＲの各々は、結晶ＣＲは、ｃ軸に沿う結晶面ＣＦを有している。言い換えると、結晶面ＣＦは、ｃ軸に平行である。
【0049】
内壁面１２Ｉが傾斜方向Ｄに沿って延在している状態で、結晶面ＣＦは、符号Ｒに示す領域において保護層１３と接している。つまり、内壁面１２Ｉの全体が傾斜方向Ｄに沿って傾斜しているかＺ方向に沿って延在しているかに拘わらず、超電導層１２と保護層１３との界面ＢＦにおいて、結晶面ＣＦはｃ軸に沿って伸びている。このため、界面ＢＦにおいては、ａ軸又はｂ軸に起因する高い導電性が得られている。
【0050】
（複数の凹部１２Ｇが形成される領域）
図７は、超電導層１２を模式的に示す拡大平面図である。
図７を参照し、超電導層１２において複数の凹部が形成される領域を説明する。
Ｘ方向において、超電導層１２は、超電導層１２の端部１２Ｅを含む２つの端領域１２ＥＲと、２つの端領域１２ＥＲの間にある中央領域１２Ｃとを有する。
本実施形態では、端領域１２ＥＲにおいて超電導層１２に形成されている複数の凹部１２Ｇの単位面積あたりの個数は、中央領域１２Ｃにおいて超電導層１２に形成されている複数の凹部１２Ｇの単位面積あたりの個数よりも多い。
図７は、超電導層１２を模式的に示す拡大平面図である。
図７を参照し、超電導層１２において複数の凹部が形成される領域を説明する。
Ｘ方向において、超電導層１２は、超電導層１２の端部１２Ｅを含む２つの端領域１２ＥＲと、２つの端領域１２ＥＲの間にある中央領域１２Ｃとを有する。
本実施形態では、端領域１２ＥＲにおいて超電導層１２に形成されている複数の凹部１２Ｇの単位面積あたりの個数は、中央領域１２Ｃにおいて超電導層１２に形成されている複数の凹部１２Ｇの単位面積あたりの個数よりも多い。
【0051】
次に、以上のように構成された酸化物超電導線材１の作用及び効果について説明する。
酸化物超電導線材１は、超電導層１２と保護層１３との界面ＢＦは、超電導層１２の酸化物超電導体を構成する結晶ＣＲのｃ軸に沿っている。これにより、酸化物超電導体を構成する結晶ＣＲのａ軸方向又はｂ軸方向に沿って、超電導層１２から保護層１３に電流が流れやすくなる。この結果、超電導層１２と保護層１３との間の界面抵抗を低減することができる。
酸化物超電導線材１は、超電導層１２と保護層１３との界面ＢＦは、超電導層１２の酸化物超電導体を構成する結晶ＣＲのｃ軸に沿っている。これにより、酸化物超電導体を構成する結晶ＣＲのａ軸方向又はｂ軸方向に沿って、超電導層１２から保護層１３に電流が流れやすくなる。この結果、超電導層１２と保護層１３との間の界面抵抗を低減することができる。
【0052】
さらに、超電導層１２と保護層１３との間において、超電導層１２には、内壁面１２Ｉを有する複数の凹部１２Ｇが形成されている。保護層１３は、複数の凹部１２Ｇ内に形成されている。内壁面１２Ｉは、ｃ軸に平行である。これにより、超電導層１２に形成された複数の凹部１２Ｇの内壁面１２Ｉがｃ軸に平行である構造が得られる。この構造において、酸化物超電導体を構成する結晶ＣＲのａ軸方向又はｂ軸方向に沿って、超電導層１２から保護層１３に電流が流れやすくなる。この結果、超電導層１２と保護層１３との間の界面抵抗を低減することができる。複数の凹部１２Ｇを超電導層１２に形成することで、超電導層１２の表面積が増加する。このため、超電導層１２の酸素熱処理を効率的に実施することができる。
【0053】
また、内壁面１２Ｉには、傾斜部１２Ｋが形成されてもよい。この構造において、酸化物超電導体を構成する結晶ＣＲのａ軸方向又はｂ軸方向に沿って、超電導層１２から保護層１３に電流が流れやすくなる。この結果、超電導層１２と保護層１３との間の界面抵抗を低減することができる。
【0054】
また、超電導層１２の平面視において、端領域１２ＥＲにおいて超電導層１２に形成されている複数の凹部１２Ｇの単位面積あたりの個数は、中央領域１２Ｃにおいて超電導層１２に形成されている複数の凹部１２Ｇの単位面積あたりの個数よりも多い。このため、中央領域１２Ｃに流れる電流に比べて、端領域１２ＥＲにおいては電流が流れやすくなる。したがって、端領域１２ＥＲにおける界面抵抗を軽減することができる。端領域１２ＥＲにおいて超電導層１２の表面積が増加するので、端領域１２ＥＲにおける超電導層１２の酸素熱処理を効率的に実施することができる。
【0055】
さらに、凹部１２Ｇの深さｄは、超電導層１２の平均厚さｔよりも小さいので、超電導層１２を貫通しないように凹部１２Ｇが超電導層１２に形成されている。これにより、超電導層１２の導電性を維持しつつ、超電導層１２と保護層１３との間の界面抵抗を低減することができる。
【0056】
また、平面視において超電導層１２の面積に対する複数の凹部１２Ｇの合計の開口面積の比率は、０．３０％以上０．６０％以下である。これにより、超電導層１２と保護層１３との間の界面抵抗を低減することができる。
【0057】
（第１実施形態の変形例）
上述した第１実施形態においては、図７を参照し、端領域１２ＥＲにおいて超電導層１２に形成されている複数の凹部１２Ｇの単位面積あたりの個数が、中央領域１２Ｃにおいて超電導層１２に形成されている複数の凹部１２Ｇの単位面積あたりの個数よりも多い場合を説明した。本発明は、このような構成に限定されない。
上述した第１実施形態においては、図７を参照し、端領域１２ＥＲにおいて超電導層１２に形成されている複数の凹部１２Ｇの単位面積あたりの個数が、中央領域１２Ｃにおいて超電導層１２に形成されている複数の凹部１２Ｇの単位面積あたりの個数よりも多い場合を説明した。本発明は、このような構成に限定されない。
【0058】
第１実施形態の変形例の変形例として、中央領域１２Ｃにおいて超電導層１２に形成されている複数の凹部１２Ｇの単位面積あたりの個数は、端領域１２ＥＲにおいて超電導層１２に形成されている複数の凹部１２Ｇの単位面積あたりの個数よりも多くてもよい。
この場合、端領域１２ＥＲに比べて、中央領域１２Ｃにより多くの電流が流れる。したがって、中央領域１２Ｃにおける界面抵抗をさらに軽減することができる。中央領域１２Ｃにおいて超電導層１２の表面積が増加するので、中央領域１２Ｃにおける超電導層１２の酸素熱処理を効率的に実施することができる。
この場合、端領域１２ＥＲに比べて、中央領域１２Ｃにより多くの電流が流れる。したがって、中央領域１２Ｃにおける界面抵抗をさらに軽減することができる。中央領域１２Ｃにおいて超電導層１２の表面積が増加するので、中央領域１２Ｃにおける超電導層１２の酸素熱処理を効率的に実施することができる。
【0059】
（第２実施形態）
（接続構造体）
第２実施形態に係る接続構造体について図８を参照して説明する。
図８において、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。また、図８においては、安定化層１４の図示が省略されている。
本実施形態に係る接続構造体２０においては、上述した第１実施形態に係る酸化物超電導線材１（第１酸化物超電導線材）と接続対象物とが、はんだ１５を介して接続されている。
（接続構造体）
第２実施形態に係る接続構造体について図８を参照して説明する。
図８において、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。また、図８においては、安定化層１４の図示が省略されている。
本実施形態に係る接続構造体２０においては、上述した第１実施形態に係る酸化物超電導線材１（第１酸化物超電導線材）と接続対象物とが、はんだ１５を介して接続されている。
【0060】
本実施形態においては、接続対象物は、酸化物超電導線材１と同じ構成を有する酸化物超電導線材２（第２酸化物超電導線材）である。つまり、本実施形態においては、接続対象物は、２つの酸化物超電導線材がＺ方向において互いに重なり合うように接続された構造を有する。酸化物超電導線材１を一方の酸化物超電導線材と称し、かつ、酸化物超電導線材２を他方の酸化物超電導線材と称してもよい。「一方の酸化物超電導線材」を第１酸化物超電導線材と称してもよい。
【0061】
酸化物超電導線材２は、図１に示す構造と同様に、基材１０と、基材１０上に設けられた中間層１１と、中間層１１上に設けられた超電導層１２と、超電導層１２上に設けられた保護層１３とを備える。酸化物超電導線材２の超電導層１２の表面１２Ｆには、複数の凹部１２Ｇが形成されている。
【0062】
図８に示すように、酸化物超電導線材１（図８において下方に位置する酸化物超電導線材）の保護層１３の表面と、酸化物超電導線材２（図８において上方に位置する酸化物超電導線材）の保護層１３の表面とが対向している。
この状態で、酸化物超電導線材１の端部に位置する保護層１３と、酸化物超電導線材２の端部に位置する保護層１３とが、はんだ１５を介して電気的に接続されている。さらに、酸化物超電導線材１、２の各々の超電導層１２に形成されている複数の凹部１２Ｇの形成領域１２Ｈは、はんだ１５に対向している。
この状態で、酸化物超電導線材１の端部に位置する保護層１３と、酸化物超電導線材２の端部に位置する保護層１３とが、はんだ１５を介して電気的に接続されている。さらに、酸化物超電導線材１、２の各々の超電導層１２に形成されている複数の凹部１２Ｇの形成領域１２Ｈは、はんだ１５に対向している。
【0063】
なお、図８には示されていないが、２つの酸化物超電導線材の各々の端部には、はんだを介して別の酸化物超電導線材が接続されている。この接続構造においても、図８に示すはんだ１５を用いた電気接続構造が採用されている。つまり、酸化物超電導線材の延在方向に沿って、複数の酸化物超電導線材がはんだ接続された長尺の酸化物超電導線材（接続構造体）が得られる。
【0064】
このような構成を有する接続構造体２０によれば、超電導層１２と保護層１３との間の界面抵抗を低減することができる酸化物超電導線材１、２を用いているので、酸化物超電導線材１、２との接続抵抗を低減することができる。したがって、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。
【0065】
上述したように、複数の凹部１２Ｇは、超電導層１２と保護層１３との間の界面抵抗の低減に寄与する。このため、複数の凹部１２Ｇの形成領域１２Ｈがはんだ１５に対向していることで、接続構造体２０の接続抵抗をさらに低減することができる。
【0066】
なお、図８に示す構造では、酸化物超電導線材１、２の安定化層１４が省略されているが、本発明の実施形態に係る接続構造体２０は、図８に示す構造に限定されない。図１に示すように酸化物超電導線材１、２の各々が安定化層１４を備えてもよい。この場合、酸化物超電導線材１の安定化層１４と、酸化物超電導線材２の安定化層１４とがはんだ１５を介して接続される。この構造においても、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。
【0067】
また、図８に示す構造では、酸化物超電導線材２の超電導層１２に複数の凹部１２Ｇが形成されているが、酸化物超電導線材２の超電導層１２に凹部１２Ｇが形成されていなくてもよい。この構造では、複数の凹部１２Ｇが形成されている超電導層１２を備える酸化物超電導線材１と、複数の凹部１２Ｇが形成されていない超電導層１２を備える酸化物超電導線材２とが接続される。この場合においても、接続構造体２０の接続抵抗を低減させる効果が得られる。
【0068】
（第３実施形態）
（接続構造体）
第３実施形態に係る接続構造体について図９を参照して説明する。
図９において、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。また、図９においては、安定化層１４の図示が省略されている。
本実施形態に係る接続構造体３０においては、上述した第１実施形態に係る酸化物超電導線材１（第１酸化物超電導線材）と接続対象物とが、はんだ１５を介して接続されている。
（接続構造体）
第３実施形態に係る接続構造体について図９を参照して説明する。
図９において、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。また、図９においては、安定化層１４の図示が省略されている。
本実施形態に係る接続構造体３０においては、上述した第１実施形態に係る酸化物超電導線材１（第１酸化物超電導線材）と接続対象物とが、はんだ１５を介して接続されている。
【0069】
本実施形態においては、接続対象物は、電極２５である。図９に示す例では、接続対象物として電極２５のみが示されているが、電極２５は、基板に設けられてもよい。
つまり、本実施形態においては、接続対象物は、Ｚ方向において酸化物超電導線材１と電極２５とが互いに重なり合うように接続された構造を有する。
つまり、本実施形態においては、接続対象物は、Ｚ方向において酸化物超電導線材１と電極２５とが互いに重なり合うように接続された構造を有する。
【0070】
図９に示すように、酸化物超電導線材１（図９において下方に位置する）の保護層１３の表面と、電極２５（図９において上方に位置する）の表面とが対向している。
この状態で、酸化物超電導線材１の端部に位置する保護層１３と、電極２５とが、はんだ１５を介して電気的に接続されている。さらに、酸化物超電導線材１の超電導層１２に形成されている複数の凹部１２Ｇの形成領域１２Ｈは、はんだ１５に対向している。
この状態で、酸化物超電導線材１の端部に位置する保護層１３と、電極２５とが、はんだ１５を介して電気的に接続されている。さらに、酸化物超電導線材１の超電導層１２に形成されている複数の凹部１２Ｇの形成領域１２Ｈは、はんだ１５に対向している。
【0071】
このような構成を有する接続構造体３０によれば、超電導層１２と保護層１３との間の界面抵抗を低減することができる酸化物超電導線材１を用いているので、酸化物超電導線材１と電極２５との接続抵抗を低減することができる。したがって、接続抵抗が低減された接続構造体を製造することができる。
【0072】
上述したように、複数の凹部１２Ｇは、超電導層１２と保護層１３との間の界面抵抗の低減に寄与する。このため、複数の凹部１２Ｇの形成領域１２Ｈがはんだ１５に対向していることで、接続構造体２０の接続抵抗をさらに低減することができる。
【0073】
なお、図９に示す構造では、酸化物超電導線材１の安定化層１４が省略されているが、本発明の実施形態に係る接続構造体３０は、図９に示す構造に限定されない。図１に示すように酸化物超電導線材１が安定化層１４を備えてもよい。この場合、酸化物超電導線材１の安定化層１４と、電極２５の安定化層１４とがはんだ１５を介して接続される。
この構造においても、接続抵抗が低減された接続構造体を製造することができる。
この構造においても、接続抵抗が低減された接続構造体を製造することができる。
【0074】
【0075】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明し、上記で説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。したがって、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、請求の範囲によって制限されている。
【0076】
上述した実施形態では、基材１０と超電導層１２との間に中間層１１が配置されている構造（第１実施形態）について説明した。
本発明においては、基材の上方に超電導層が設けられていればよく、基材上に超電導層が設けられてもよいし、基材上に超電導層が直接的に接触してもよい。
本発明においては、基材の上方に超電導層が設けられていればよく、基材上に超電導層が設けられてもよいし、基材上に超電導層が直接的に接触してもよい。
【実施例0077】
次に、実施例を参照して、本発明を具体的に説明する。
【0078】
（１）超電導層１２と保護層１３との間の界面抵抗の測定結果
表１は、凹部１２Ｇの深さ及び凹部１２Ｇの面積比率を変化させた場合において超電導層１２と保護層１３との間の界面抵抗を測定した結果を示している。
表１は、凹部１２Ｇの深さ及び凹部１２Ｇの面積比率を変化させた場合において超電導層１２と保護層１３との間の界面抵抗を測定した結果を示している。
【表1】
【0079】
表１に示す界面抵抗（超電導層／Ａｇ保護層の界面抵抗）の測定方法について説明する。
まず、図８に示すように、２つの酸化物超電導線材１、２が接合された接続構造体を用意する。２つの酸化物超電導線材１、２の各々は、同じ層構成（同じ仕様）を有している。２つの酸化物超電導線材１、２の各々は、基材１０上に、中間層１１、凹部１２Ｇが形成されている超電導層１２、及び保護層１３が順に積層された層構成を有する。２つの酸化物超電導線材１、２の保護層１３は、はんだ１５を介して接続されている。
まず、図８に示すように、２つの酸化物超電導線材１、２が接合された接続構造体を用意する。２つの酸化物超電導線材１、２の各々は、同じ層構成（同じ仕様）を有している。２つの酸化物超電導線材１、２の各々は、基材１０上に、中間層１１、凹部１２Ｇが形成されている超電導層１２、及び保護層１３が順に積層された層構成を有する。２つの酸化物超電導線材１、２の保護層１３は、はんだ１５を介して接続されている。
【0080】
次に、接続構造体を超電導状態にした状態で、酸化物超電導線材１の保護層１３と酸化物超電導線材２の保護層１３との間の抵抗値を測定する。このときの抵抗値は、酸化物超電導線材１における超電導層１２と保護層１３との界面における界面抵抗Ｒ１と、酸化物超電導線材２における超電導層１２と保護層１３との界面における界面抵抗Ｒ２との合計となる。なお、界面抵抗Ｒ１と界面抵抗Ｒ２とは同じ値である。
【0081】
したがって、１本の酸化物超電導線材における超電導層１２と保護層１３との間の界面抵抗の値は、上述のように測定された抵抗値の１／２となる。なお、保護層１３とはんだ１５との間にも抵抗が存在するが、この抵抗値は、上述の界面抵抗Ｒ１、Ｒ２に比べれば非常に小さい。このため、保護層１３とはんだ１５との間の抵抗値は無視できる。
【0082】
表１において、比較例は、超電導層１２に凹部１２Ｇが形成されていない酸化物超電導線材を示している。実施例１、２は、超電導層１２に複数の凹部１２Ｇが形成されている酸化物超電導線材を示している。
実施例１、２の各々においては、超電導層１２の表面１２Ｆに対してレーザ光を照射し、表面１２Ｆを部分的にエッチングし、複数の凹部１２Ｇを形成した（図３参照）。複数の凹部１２Ｇの各々のサイズに関し、深さは０．５μｍとし、直径は５０μｍとした。超電導層１２の平均厚さは、２．１μｍであった。
実施例１、２の各々においては、超電導層１２の表面１２Ｆに対してレーザ光を照射し、表面１２Ｆを部分的にエッチングし、複数の凹部１２Ｇを形成した（図３参照）。複数の凹部１２Ｇの各々のサイズに関し、深さは０．５μｍとし、直径は５０μｍとした。超電導層１２の平均厚さは、２．１μｍであった。
【0083】
これに対し、表１に示す実施例３は、凹部１２Ｇの深さの点で実施例１とは異なっており、実施例３における凹部１２Ｇの深さは、１．０μｍとした。なお、実施例３においては、互いに隣り合う２つの凹部１２Ｇの間の間隔が０．１６ｍｍとしたため、実施例３の凹部１２Ｇの面積比率は、実施例１と同じである。
【0084】
表１に示す界面抵抗（超電導層１２と保護層１３との間の界面抵抗）の結果から明らかなように、比較例の界面抵抗の値は３０（×１０－９Ω／ｃｍ２）であり、実施例１の界面抵抗の値は２７（×１０－９Ω／ｃｍ２）であり、実施例２の界面抵抗の値は２５（×１０－９Ω／ｃｍ２）であり、実施例３の界面抵抗の値は２４（×１０－９Ω／ｃｍ２）であった。
【0085】
表１に示す結果から、超電導層１２に複数の凹部１２Ｇが形成されていない比較例の界面抵抗よりも、超電導層１２に複数の凹部１２Ｇが形成されている実施例１～３の界面抵抗が低いことが明らかとなった。
実施例１、２を比較すると、凹部１２Ｇの面積比率を高めることで、界面抵抗が低くなることが明らかとなった。
実施例１、３を比較すると、凹部１２Ｇの深さを大きくすることで、界面抵抗が低くなることが明らかとなった。
実施例１、２を比較すると、凹部１２Ｇの面積比率を高めることで、界面抵抗が低くなることが明らかとなった。
実施例１、３を比較すると、凹部１２Ｇの深さを大きくすることで、界面抵抗が低くなることが明らかとなった。
【0086】
（２）酸素熱処理時間の測定結果
図１０は、上述した比較例、実施例１、及び実施例２の酸化物超電導線材に関し、熱処理時間と臨界電流値との関係を調べた結果を示している。
図１０の結果は、以下の条件に基づいて得られている。
図１０は、上述した比較例、実施例１、及び実施例２の酸化物超電導線材に関し、熱処理時間と臨界電流値との関係を調べた結果を示している。
図１０の結果は、以下の条件に基づいて得られている。
【0087】
（熱処理条件１）
熱処理炉の雰囲気を酸素雰囲気とした。酸化物超電導線材を熱処理炉内に配置した。熱処理炉内の温度が２００℃以上に設定された状態を４時間～１２時間保持した。熱処理が終了した後、かつ、熱処理炉の温度が５０℃以下になった後、熱処理炉から酸化物超電導線材を取り出した。
熱処理炉の雰囲気を酸素雰囲気とした。酸化物超電導線材を熱処理炉内に配置した。熱処理炉内の温度が２００℃以上に設定された状態を４時間～１２時間保持した。熱処理が終了した後、かつ、熱処理炉の温度が５０℃以下になった後、熱処理炉から酸化物超電導線材を取り出した。
【0088】
（熱処理条件２）
熱処理炉の雰囲気を酸素雰囲気とした。酸化物超電導線材を熱処理炉内に配置した。熱処理炉内の温度が５００℃以上に設定された状態を１２時間保持した。熱処理が終了した後、かつ、熱処理炉の温度が５０℃以下になった後、熱処理炉から酸化物超電導線材を取り出した。熱処理条件２は、酸素熱処理を十分に行うための熱処理条件である。
熱処理炉の雰囲気を酸素雰囲気とした。酸化物超電導線材を熱処理炉内に配置した。熱処理炉内の温度が５００℃以上に設定された状態を１２時間保持した。熱処理が終了した後、かつ、熱処理炉の温度が５０℃以下になった後、熱処理炉から酸化物超電導線材を取り出した。熱処理条件２は、酸素熱処理を十分に行うための熱処理条件である。
【0089】
（臨界電流（Ｉｃ）の測定）
熱処理条件１により、比較例、実施例１、及び実施例２の酸化物超電導線材に熱処理を施し、その後、比較例、実施例１、及び実施例２の酸化物超電導線材の各々の臨界電流（Ｉｃ）を測定した。
熱処理条件１により、比較例、実施例１、及び実施例２の酸化物超電導線材に熱処理を施し、その後、比較例、実施例１、及び実施例２の酸化物超電導線材の各々の臨界電流（Ｉｃ）を測定した。
【0090】
（基準臨界電流（Ｉｃ０）の測定）
熱処理条件２により、比較例、実施例１、及び実施例２の酸化物超電導線材に熱処理を施し、その後、比較例、実施例１、及び実施例２の酸化物超電導線材の各々の基準臨界電流（Ｉｃ０）を測定した。
熱処理条件２により、比較例、実施例１、及び実施例２の酸化物超電導線材に熱処理を施し、その後、比較例、実施例１、及び実施例２の酸化物超電導線材の各々の基準臨界電流（Ｉｃ０）を測定した。
【0091】
（臨界電流の規格化）
比較例、実施例１、及び実施例２の酸化物超電導線材の各々の臨界電流（Ｉｃ）をＩ０で規格化した。すなわち、Ｉｃ／Ｉｃ０の値を求めた。Ｉｃ／Ｉｃ０の値が０．９７以上となった点を最小酸素熱処理時間と定義した。
比較例、実施例１、及び実施例２の酸化物超電導線材の各々の臨界電流（Ｉｃ）をＩ０で規格化した。すなわち、Ｉｃ／Ｉｃ０の値を求めた。Ｉｃ／Ｉｃ０の値が０．９７以上となった点を最小酸素熱処理時間と定義した。
【0092】
図１０から明らかなように、比較例における最小酸素熱処理時間は１０時間であった。実施例１における最小酸素熱処理時間は９時間であった。実施例２における最小酸素熱処理時間は８時間であった。
つまり、超電導層１２に凹部１２Ｇが形成されている実施例１、２の酸化物超電導線材においては、超電導層１２に凹部１２Ｇが形成されていない比較例の酸化物超電導線材よりも、最小酸素熱処理時間を短縮することができることが明らかとなった。
さらに、複数の凹部１２Ｇの開口面積の比率が０．６％である実施例２においては、複数の凹部１２Ｇの開口面積の比率が０．３％である実施例１よりも、最小酸素熱処理時間を短縮することができることが明らかとなった。
つまり、超電導層１２に凹部１２Ｇが形成されている実施例１、２の酸化物超電導線材においては、超電導層１２に凹部１２Ｇが形成されていない比較例の酸化物超電導線材よりも、最小酸素熱処理時間を短縮することができることが明らかとなった。
さらに、複数の凹部１２Ｇの開口面積の比率が０．６％である実施例２においては、複数の凹部１２Ｇの開口面積の比率が０．３％である実施例１よりも、最小酸素熱処理時間を短縮することができることが明らかとなった。
【符号の説明】
【0093】
１…酸化物超電導線材（第１酸化物超電導線材）、２…酸化物超電導線材（第２酸化物超電導線材）、１０…基材、１１…中間層、１２…超電導層、１２Ｂ…底面、１２Ｃ…中央領域、１２Ｅ…端部、１２ＥＲ…端領域、１２Ｆ…表面、１２Ｇ…凹部、１２Ｈ…形成領域、１２Ｉ…内壁面、１２Ｋ…傾斜部、１３…保護層、１４…安定化層、１５…はんだ、２０…接続構造体、２５…電極、３０…接続構造体、ＢＦ…界面、ＣＦ…結晶面、ＣＲ…結晶
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】