特許 7402120 酸化物超電導線材および酸化物超電導線材の製造方法

(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】

(24)【登録日】2023-12-12

(45)【発行日】2023-12-20

(54)【発明の名称】酸化物超電導線材および酸化物超電導線材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01B 12/06 20060101AFI20231213BHJP

   H01B 13/00 20060101ALI20231213BHJP

   C01G 1/00 20060101ALI20231213BHJP

   C01G 3/00 20060101ALI20231213BHJP

   C23C 28/00 20060101ALI20231213BHJP

   C23C 14/08 20060101ALI20231213BHJP

【ＦＩ】

H01B12/06

H01B13/00 565D

C01G1/00 S

C01G3/00

C23C28/00 B

C23C14/08 L

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020093241

(22)【出願日】2020-05-28

(65)【公開番号】P2021190256

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2022-12-26

【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

(73)【特許権者】

【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】柿本 一臣

【審査官】北嶋 賢二

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２３０８６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０６１８１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｂ １２／０６

Ｈ０１Ｂ １３／００

Ｃ０１Ｇ １／００

Ｃ０１Ｇ ３／００

Ｃ２３Ｃ ２８／００

Ｃ２３Ｃ １４／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に積層された中間層と、
前記中間層上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、前記中間層に接して酸化物超電導体により形成された超電導層と、前記保護層に接するバッファ層と、を有し、
前記バッファ層は、銀および前記超電導層と同種の酸化物超電導体を含み、
前記バッファ層の前記超電導体層に対する厚さの比率は６．７～４０．０％であり、
前記バッファ層に含まれる銀の前記酸化物超電導体に対する体積比率は５～５０ｖｏｌ％である、酸化物超電導線材。

【請求項2】

前記バッファ層の厚さが０．２～１．２μｍである、請求項１に記載の酸化物超電導線材。

【請求項3】

臨界電流密度が２．０ＭＡ／ｃｍ^２以上である、請求項１または２に記載の酸化物超電導線材。

【請求項4】

基板上に中間層を積層する工程と、
酸化物超電導体により形成された超電導層をＰＬＤ法によって前記中間層上に積層する工程と、
前記超電導層と同種の酸化物超電導体および銀を含むバッファ層をＰＬＤ法によって前記超電導層上に積層する工程と、
前記バッファ層上に銀の保護層を積層し、積層体を得る工程と、
前記積層体に対して酸素アニール処理を行う工程と、を有し、
前記バッファ層をＰＬＤ法によって形成する際に用いるターゲットには、銀および前記酸化物超電導体が含まれ、
前記ターゲットに含まれる銀の前記酸化物超電導体に対する体積比率が５～５０ｖｏｌ％である、酸化物超電導線材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、酸化物超電導線材および酸化物超電導線材の製造方法に関する。

【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】

【文献】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、超電導層と保護層との間の電気抵抗が大きいため、超電導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。
他方、酸化物超電導線材においては、効率よく臨界電流が流れるために超電導層の臨界電流密度を高く保つことが求められている。

【0005】

本発明はこのような事情を考慮してなされ、超電導層の臨界電流密度を高く保ち、超電導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、本発明の第１態様に係る酸化物超電導線材は、基板と、前記基板上に積層された中間層と、前記中間層上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、前記中間層に接して酸化物超電導体により形成された超電導層と、前記保護層に接するバッファ層と、を有し、前記バッファ層は、銀および前記超電導層と同種の酸化物超電導体を含み、前記バッファ層の前記超電導体層に対する厚さの比率は６．７～４０．０％であり、前記バッファ層に含まれる銀の前記酸化物超電導体に対する体積比率は５～５０ｖｏｌ％である。

【0007】

上記態様によれば、超電導層と保護層との間にバッファ層が介在し、バッファ層には超電導層と同種の酸化物超電導体および保護層と同種の銀が含まれている。このため、超電導層とバッファ層との間では酸化物超電導体同士の同種接合（ホモ接合）となり、バッファ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、超電導層と保護層との間の電気抵抗を低減することができる。さらに、バッファ層の超電導体層に対する厚さの比率が６．７～４０．０％であり、バッファ層に含まれる銀の前記酸化物超電導体に対する体積比率が５～５０ｖｏｌ％であることで、超電導層と保護層との間の電気抵抗および臨界電流密度の両方で良好な性能が得られる。

【0008】

ここで、前記バッファ層の厚さが０．２～１．２μｍであってもよい。

【0009】

この場合、酸化物超電導線材の全体の厚みを従来と同等にしながら、上記の通り、超電導層と保護層との間の電気抵抗および臨界電流密度の両方で良好な性能を得ることができる。

【0010】

本発明の第２態様に係る酸化物超電導線材の製造方法は、基板上に中間層を積層する工程と、酸化物超電導体により形成された超電導層をＰＬＤ法によって前記中間層上に積層する工程と、前記超電導層と同種の酸化物超電導体および銀を含むバッファ層をＰＬＤ法によって前記超電導層上に積層する工程と、前記バッファ層上に銀の保護層を積層し、積層体を得る工程と、前記積層体に対して酸素アニール処理を行う工程と、を有する。

【0011】

このように、バッファ層を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含むバッファ層をより緻密に超電導層上に積層することができる。したがって、超電導層とバッファ層との間、およびバッファ層と保護層との間の電気抵抗をより確実に低減できる。

【0012】

また、前記バッファ層をＰＬＤ法によって形成する際に用いるターゲットには、銀および前記酸化物超電導体が含まれ、前記ターゲットに含まれる銀の前記酸化物超電導体に対する体積比率が５～５０ｖｏｌ％であってもよい。

【0013】

この場合、バッファ層に含まれる銀の酸化物超電導体に対する体積比率を５～５０ｖｏｌ％とし、超電導層と保護層との間の電気抵抗を低減することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明の上記態様によれば、超電導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】

【0015】

【図1】本実施形態の酸化物超電導線材の断面図である。

【図2】ＰＬＤ装置の概略図である。

【図3A】図１の酸化物超電導線材の製造工程を示す図である。

【図3B】図３Ａに続く工程を示す図である。

【図3C】図３Ｂに続く工程を示す図である。

【図3D】図３Ｃに続く工程を示す図である。

【図3E】図３Ｄに続く工程を示す図である。

【図4】表１に基づいて作成したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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、超電導層１３と、バッファ層１４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。超電導層１３およびバッファ層１４は、超電導体層Ｓを構成している。

【0017】

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。

【0018】

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の上に超電導層１３を成膜することにより、配向性に優れた超電導層１３を得ることが容易になる。

【0019】

超電導体層Ｓは、中間層１２上に積層されている。超電導体層Ｓは、中間層１２に接する超電導層１３と、保護層１５に接するバッファ層１４と、を有する。
超電導層１３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、例えば一般式ＲＥＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_ｙ（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。超電導層１３の厚さは、例えば約２μｍである。超電導層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。

【0020】

バッファ層１４は、超電導層１３と同種の酸化物超電導体および銀により形成されている。本明細書において、バッファ層１４および超電導層１３における酸化物超電導体が「同種」であるとは、双方とも銅系の酸化物超電導体（ＲＥ－Ｂａ－Ｃｕ－Ｏ）であることを意味する。バッファ層１４に超電導層１３と同種の酸化物超電導体が含まれることで、バッファ層１４と超電導層１３とが同種の物質同士で接合（ホモ接合）されることになり、超電導層１３とバッファ層１４との間の電気抵抗を低減することができる。さらに、バッファ層１４に、後述する保護層１５の構成物質と同種である銀が含まれることで、バッファ層１４と保護層１５との間の電気抵抗を低減することができる。このように、超電導層１３上に直接保護層１５を形成するのではなく、バッファ層１４を介在させることで、超電導層１３と保護層１５との間の電気抵抗を低減できる。
なお、これ以降、超電導層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。

【0021】

バッファ層１４および超電導層１３における酸化物超電導体は、希土類元素ＲＥが互いに同じであることが好ましい。この場合、層間抵抗Ｒをより低減することができる。
また、バッファ層１４および超電導層１３における酸化物超電導体は、希土類元素ＲＥが互いに同じであり、かつ、ＲＥとＢａとＣｕの含有比率も互いに同じであることがより好ましい。このように、バッファ層１４および超電導層１３における酸化物超電導体の組成を同一にすることで、層間抵抗Ｒをより確実に低減することが可能になる。

【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である。

【0023】

バッファ層１４を介在させることで層間抵抗Ｒを低減できる理由について、さらに詳しく説明する。
バッファ層１４に含まれる超電導層１３と同種の酸化物超電導体は、超電導層１３を構成する酸化物超電導体と同じ結晶配向性を有している。つまり、バッファ層１４に含まれる酸化物超電導体は、結晶のｃ軸が基板１１の表面に対して垂直に配向し、ａ軸またはｂ軸が基板１１の長さ方向に配向している。これにより、バッファ層１４と超電導層１３とのホモ結合が強化され、層間抵抗Ｒをさらに低減することができる。

【0024】

バッファ層１４に含まれる銀は、粒子状であり、バッファ層１４に含まれる酸化物超電導体の結晶粒の表面に沿うように偏在している。バッファ層１４に含まれる酸化物超電導体はｃ軸配向しているため、酸化物超電導体の表面に偏在する銀粒子も基板１１の表面に対して垂直方向に並んでいる。したがって、酸化物超電導体のａ軸またはｂ軸に対して銀粒子が垂直に並ぶ関係となり、酸化物超電導体と銀粒子との電気的結合が容易となる。さらに、銀粒子は基板１１の表面に対して垂直方向に並んでいるため、銀粒子と保護層１５との電気的結合も強化され、バッファ層１４と保護層１５との間の電気抵抗が低減される。
以上の理由により、バッファ層１４を介在させることで、層間抵抗Ｒを低減することができる。

【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Ｓと、超電導体層Ｓ上に積層され、銀により形成された保護層１５と、を備えている。そして、超電導体層Ｓは、中間層１２に接して酸化物超電導体により形成された超電導層１３と、保護層１５に接するバッファ層１４と、を有し、バッファ層１４は、銀および超電導層１３と同種の酸化物超電導体を含んでいる。このため、超電導層１３とバッファ層１４との間では酸化物超電導体同士の同種接合（ホモ接合）となり、バッファ層１４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、層間抵抗Ｒを低減することができる。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。必要に応じて、基板１１の表面をアルミナ粒子等を用いて研磨し、基板１１の表面をアセトン等により脱脂、洗浄する。
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。

【0029】

次に、図３Ｃに示すように、中間層１２上に超電導層１３を積層する。超電導層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、超電導層１３を構成する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。

【0030】

次に、図３Ｄに示すように、超電導層１３上にバッファ層１４を積層する。バッファ層１４は、ＰＬＤ法によって形成する。このとき、中間層１２および超電導層１３が表面に形成された基板１１（図３Ｃ）が、図２における積層対象物２５となる。また、バッファ層１４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。

【0031】

次に、図３Ｅに示すように、バッファ層１４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。

【0032】

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。酸素アニール処理を行うことで、保護層１５に含まれる銀とバッファ層１４に含まれる銀とが、保護層１５とバッファ層１４との界面において結合する。これにより、バッファ層１４と保護層１５との間の電気抵抗を低下させることができる。なお、図１では、酸素アニール処理によって保護層１５とバッファ層１４との間で銀同士が接合していることを模式的に示すため、保護層１５とバッファ層１４との境界を波線で表している。逆に図３Ｅでは、酸素アニール処理の前の状態を模式的に示すため、保護層１５とバッファ層１４との境界を直線で表している。

【0033】

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、中間層１２上に酸化物超電導体の超電導層１３を積層する工程と、超電導層１３と同種の酸化物超電導体および銀を含むバッファ層１４をＰＬＤ法によって超電導層１３上に積層する工程と、バッファ層１４上に銀の保護層１５を積層して積層体１６を得る工程と、積層体１６に対して酸素アニール処理を行う工程と、を有する。このように、バッファ層１４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バッファ層１４として堆積させることができる。したがって、超電導層１３とバッファ層１４との間、およびバッファ層１４と保護層１５との間の電気抵抗をより確実に低減できる。

【0034】

以下、具体的な実験例を用いて、上記実施形態を説明する。表１に示すように、サンプル１～１５の酸化物超電導線材１０を作製し、臨界電流密度Ｊｃ[MA/cm²]を求めた。サンプル１～１５の超電導体層Ｓの厚さは、３．０μｍで一定とした。また、サンプル１～１５の酸化物超電導線材１０を用いて接続構造体を作製して接続抵抗を測定し、後述する接続抵抗比を求めた。サンプル２～１５の酸化物超電導線材１０の構造は、前記実施形態で説明した通りである。

【0035】

表１において、「臨界電流密度Ｊｃ」とは、超電導層１３の単位断面積あたりの臨界電流値Ｉｃである。
表１において、「接続抵抗比」とは、バッファ層なし（サンプル１）の酸化物超電導線材１０を用いて作製した接続構造体の接続抵抗をＲ_Ｃ０［ｎΩ・ｃｍ^２］とし、バッファ層あり（サンプル２～１５）の酸化物超電導線材１０を用いて作製した接続構造体の電気抵抗をＲ_Ｃ１［ｎΩ・ｃｍ^２］としたとき、Ｒ_Ｃ０に対するＲ_Ｃ１の比（Ｒ_Ｃ１／Ｒ_Ｃ０）である。

【0036】

詳述すると、先ず、バッファ層なし（サンプル１）の酸化物超電導線材１０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、一方の酸化物超電導線材１０の超電導層１３と他方の酸化物超電導線材１０の超電導層１３との間の電気抵抗を測定し、その電気抵抗をＲ_Ｃ０とした。測定は、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、バッファ層あり（サンプル２～１５）の酸化物超電導線材１０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Ｒ_Ｃ１［ｎΩ・ｃｍ^２］とした。そして、サンプル２～１５の接続構造体ごとに接続抵抗比（Ｒ_Ｃ１／Ｒ_Ｃ０）の値を求めた。サンプル１の接続抵抗比は１．０００とした。

【0037】

上述した接続構造体の電気抵抗（Ｒ_Ｃ０及びＲ_Ｃ１）は、超電導層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サンプル１～１５によらず同じと考えられるため、接続構造体の接続抵抗の差異は各サンプルの層間抵抗Ｒの差異に起因すると考えられる。したがって、各サンプルで作製した接続構造体の接続抵抗を比較することで、各サンプルの層間抵抗Ｒの大小関係を知ることができる。

【0038】

接続抵抗比（Ｒ_Ｃ１／Ｒ_Ｃ０）は、サンプル１（バッファ層なし）の層間抵抗Ｒを基準にしたときに、サンプル２～１５（バッファ層あり）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、サンプル２の接続抵抗比が０．１８８であり、サンプル３の接続抵抗比が０．１５９であることから、バッファ層１４を設けたことによる層間抵抗Ｒの低減効果は、サンプル２よりもサンプル３の方が大きいことが分かる。

【0039】

【表1】

【0040】

表１における「超電導体層に対する厚さ比率」は、バッファ層１４の、超電導体層Ｓの厚さ全体に占める比率（以下、単に比率Ｐという）を示している。例えばサンプル２では、超電導体層Ｓの厚さ（３．０μｍ）に対して、バッファ層１４の厚さが０．２μｍであるため、比率Ｐ＝０．２÷３．０×１００＝６．７％となる。
表１における「銀の体積比率」は、バッファ層１４における銀の体積比率（１００×（銀の体積／（酸化物超電導体の体積＋銀の体積）））を示している。なお、サンプル１については、バッファ層１４を形成せずに、超電導層１３上に直接保護層１５を形成した。
銀の体積比率は、０～５０％の範囲で変化させた。銀の体積比率は、バッファ層１４をＰＬＤ法で形成する際におけるターゲット２３の組成を変更することで調整できる。すなわち、ターゲット２３の銀の体積比率が、バッファ層１４の銀の体積比率と実質的に一致する。また、バッファ層１４の厚さは、０～１．４μｍの範囲で変化させた。

【0041】

表１の結果をもとに作成したグラフを図４に示す。図４における横軸は先述の比率Ｐであり、第１縦軸は臨界電流密度Ｊｃであり、第２縦軸は接続抵抗比である。○印のプロットは接続抵抗比（すなわち第２縦軸）を示し、×印のプロットは臨界電流密度Ｊｃ（すなわち第１縦軸）を示している。

【0042】

表１に示すように、バッファ層１４の厚さが０．２μｍ以上の範囲（サンプル２～１５）では、接続抵抗比の値を０．１８８以下とすることができた。このように、バッファ層１４を設けることで層間抵抗Ｒが大幅に低減することが確認できた。

【0043】

また、図４に示すように、比率Ｐが６．７％～４０．０％の範囲内では、臨界電流密度Ｊｃを２．０[MA/cm²]以上とすることができた。一方、比率Ｐが４６．７％であるサンプル９については、臨界電流密度Ｊｃが１．５[MA/cm²]と相対的に小さくなった。これは、超電導体層Ｓに占めるバッファ層１４の厚さが大きすぎることで、超電導層１３の断面積が不足し、臨界電流密度Ｊｃに悪影響を及ぼしたためである。

【0044】

また、本実施例では、バッファ層１４における銀の体積比率が５～５０ｖｏｌ％の範囲内で確認を行った。銀の体積比率が５０ｖｏｌ％を超える場合については、データは無いが、バッファ層１４に含まれる酸化物超電導体の割合が小さくなりすぎて、層間抵抗Ｒが増大したり、臨界電流密度Ｊｃが低下したりすることが推測される。

【0045】

以上を総合すると、バッファ層１４の超電導体層Ｓに対する厚さの比率は６．７～４０．０％であり、かつ、バッファ層１４に含まれる銀の体積比率が５～５０ｖｏｌ％であることが好ましい。これにより、２．０ＭＡ／ｃｍ^２以上の臨界電流密度Ｊｃを確保しつつ、接続抵抗比を０．１８８以下に低減することができる。

【0046】

また、バッファ層１４の厚みを０．２～１．２μｍとすることで、酸化物超電導線材１０の全体の厚みを従来と同等にしながら、層間抵抗Ｒおよび臨界電流密度Ｊｃの両方で良好な性能を得ることができる。

【0047】

なお、バッファ層１４の銀の体積比率を５～５０ｖｏｌ％とするには、ＰＬＤ法でバッファ層１４を形成する際に用いるターゲット２３の銀の体積比率を５～５０ｖｏｌ％とすればよい。すなわち、ターゲット２３には銀および酸化物超電導体が含まれ、ターゲット２３に含まれる銀の酸化物超電導体に対する体積比率が５～５０ｖｏｌ％であればよい。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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】

【0051】

１０…酸化物超電導線材 １１…基板 １２…中間層 １３…超電導層 １４…バッファ層 １５…保護層 ２３…ターゲット Ｓ…超電導体層

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図4】