酸化物超電導導体の製造方法
【課題】超電導特性が良好な酸化物超電導導体を、良好な生産性（製造速度）で製造できる酸化物超電導導体の製造方法の提供。
【解決手段】レーザ光をターゲット２７の表面に照射して、このターゲットの構成粒子を叩き出し若しくは蒸発させ、この構成粒子を基材２５上に堆積させて酸化物超電導層を形成することにより酸化物超電導導体を製造する方法であって、前記基材を、加熱手段３４により加熱しながら前記構成粒子の堆積領域３５を通過させて、前記堆積領域内の前記基材の表面上に前記構成粒子を堆積レート４０〜１００ｎｍ／秒で堆積させた後、前記堆積領域を通過後の前記基材の冷却速度を１０〜１００℃／秒とすることを特徴とする。
【解決手段】レーザ光をターゲット２７の表面に照射して、このターゲットの構成粒子を叩き出し若しくは蒸発させ、この構成粒子を基材２５上に堆積させて酸化物超電導層を形成することにより酸化物超電導導体を製造する方法であって、前記基材を、加熱手段３４により加熱しながら前記構成粒子の堆積領域３５を通過させて、前記堆積領域内の前記基材の表面上に前記構成粒子を堆積レート４０〜１００ｎｍ／秒で堆積させた後、前記堆積領域を通過後の前記基材の冷却速度を１０〜１００℃／秒とすることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物超電導導体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＥ−１２３系酸化物超電導体（ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ：ＲＥはＹ、Ｇｄなどの希土類元素）は、液体窒素温度（７７Ｋ）よりも高い臨界温度を有しており、超電導デバイス、超電導変圧器、超伝導限流器、超電導モータ又はマグネット等の超電導機器への応用が期待されている。
ＲＥ−１２３系酸化物超電導体を導電体として使用するためには、テープ状基材などの長尺基材上に、結晶配向性の良好な酸化物超電導体の薄膜を形成する必要がある。これは、この種の希土類酸化物系超電導体の結晶が、その結晶軸のａ軸方向とｂ軸方向には電気を流しやすいが、ｃ軸方向には電気を流し難いという電気的異方性を有しており、長尺基材上に酸化物超電導層を形成する場合、電気を流す方向にａ軸あるいはｂ軸を配向させ、ｃ軸をその他の方向に配向させる必要があるためである。
ところが、一般には、金属テープ自体が多結晶体でその結晶構造も酸化物超電導体と大きく異なるために、金属テープ上に直接、結晶配向性の良好な酸化物超電導体の薄膜を形成することは難しい。そこで、金属テープからなる基材の上に、結晶配向性の優れた多結晶中間薄膜を形成し、この多結晶中間薄膜上に酸化物超電導体の薄膜を形成する手法が検討されている。
【０００３】
金属テープ上に多結晶中間薄膜が形成された基材上に、ＲＥ１２３系酸化物超電導体を成膜して酸化物超電導層を形成する方法の一つにパルスレーザ蒸着法（ＰＬＤ法）がある。このＰＬＤ法は、高臨界電流特性を有する酸化物超電導層を形成することができることから製造プロセスとして将来有望な手法と考えられている。ＰＬＤ法による酸化物超電導層の形成では、成膜条件によって形成される酸化物超電導層の特性が大きく変化することから、高特性が得られる条件で長時間安定成膜ができ、かつ高速で成膜できることが酸化物超電導線材の量産化への鍵となっている。
【０００４】
ＰＬＤ法により長尺の基材上に酸化物超電導層を形成して、長尺の酸化物超電導線材とする方法として、該基材を成膜領域へと送り出す送出リールと、成膜領域にて成膜された基材を巻き取る巻取リールとの間に長尺の基材を搬送し、送出リールと巻取リールとの間に配されたターゲットからの構成粒子を該基材上に連続的に成膜する技術が知られている。また、本出願人は、レーザ光をターゲットに照射して生じる蒸着粒子の噴流であるプルーム内に、長尺の基材を複数回通過させることにより、この通過毎に長尺の基材上に蒸着粒子を堆積させ、該基材に堆積する蒸着粒子の収率を向上させて成膜工程を短縮する方法を先に提案している（特許文献１参照）。
【０００５】
また、ＰＬＤ法により酸化物超電導層を長時間安定成膜する手法として、レーザ光を走査し、ターゲットの異なる位置にレーザ光を照射して、ターゲットの磨耗を均一にする試みがなされている（特許文献２参照）。磨耗が均一になることで、長時間使用しても安定的にプルームを発生させることができる。
さらに、ＰＬＤ法による酸化物超電導層の成膜において、ターゲットからの蒸着粒子を堆積レート５〜１５ｎｍ／秒で基材上へ成膜を行うことにより、臨界電流密度が約３ＭＡ／ｃｍ２の特性を有する酸化物超電導層が得られることが開示されている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２６３２２７号公報
【特許文献２】特開２００１−３１６８０２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】低温工学、第４３巻、第４号、第１５０頁〜第１５７頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般的に高品質（高い結晶配向性）の結晶を成長させるためには、結晶成長の駆動力を小さくして長時間かけてじっくりと成長させることが必要となる。気相法による結晶成長の場合は、結晶成長の駆動力として過飽和度が重要である。気相法の一種であるＰＬＤ法では、この過飽和度が基材への蒸着粒子の堆積レートに直結するため、高い超電導特性を有する酸化物超電導層を成膜するためには、堆積レートを遅くして過飽和度を低下させる必要があった。そのため、従来のＰＬＤ法による酸化物超電導層の形成時は、基材への蒸着粒子の堆積レートを遅く設定して成膜していた。
しかし、基材への蒸着粒子の堆積レートを遅くするということは必然的に酸化物超電導層の成膜に長時間を要することを意味し、酸化物超電導線材の生産性が低く（製造速度が遅く）なってしまう。非特許文献１に記載の技術では、良好な特性の酸化物超電導層を形成することができるものの、蒸着粒子の堆積レートが５〜１５ｎｍ／秒と遅いため、この技術を酸化物超電導線材の量産化に応用することは困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、超電導特性が良好な酸化物超電導導体を、良好な生産性（製造速度）で製造できる酸化物超電導導体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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導導体の製造方法は、レーザ光をターゲットの表面に照射して、このターゲットの構成粒子を叩き出し若しくは蒸発させ、この構成粒子を基材上に堆積させて酸化物超電導層を形成することにより酸化物超電導導体を製造する方法であって、前記基材を、加熱手段により加熱しながら前記構成粒子の堆積領域を通過させて、前記堆積領域内の前記基材の表面上に前記構成粒子を堆積レート４０〜１００ｎｍ／秒で堆積させた後、前記堆積領域を通過後の前記基材の冷却速度を１０〜１００℃／秒とすることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導導体の製造方法において、前記基材を、前記構成粒子の堆積領域を複数回通過させて、該堆積領域を通過毎に前記基材上に前記構成粒子を堆積させるとともに、該堆積領域を通過毎にこの堆積領域を通過後の前記基材の冷却速度を１０〜１００℃／秒として酸化物超電導層を形成することが好ましい。
本発明の酸化物超電導導体の製造方法において、前記基材を、前記堆積領域を通過直後に前記冷却速度で冷却することも好ましい。
また、本発明の酸化物超電導導体の製造方法において、前記基材の移動方向を転向させる転向部材を少なくとも一対、対向配置するとともに、これらの転向部材間に前記基材が複数の隣接するレーンを構成するように前記基材を巻回し、該転向部材間にて複数のレーンを構成した状態の前記基材の表面に対向するように前記ターゲット配し、前記基材を前記転向部材間を周回させることにより前記ターゲットの構成粒子の堆積領域を複数回通過させることがより好ましい。
本発明の酸化物超電導導体の製造方法において、前記堆積領域内の前記基材表面と、前記ターゲットとの距離を８０〜１１０ｍｍとすることも好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の酸化物超電導導体の製造方法は、堆積領域（成膜領域）を通過後の基材の冷却速度を１０〜１００℃／秒とすることにより、成膜レートを４０〜１００ｎｍ／秒まで高く設定しても、成膜される酸化物超電導層の結晶配向性および超電導特性を高く保ちつつ、高い生産性（速い製造速度）を実現できる。従って、本発明によれば、良好な特性の酸化物超電導導体を高い生産性で製造することができる。
本発明の酸化物超電導導体の製造方法において、前記堆積領域を通過直後に基材を冷却速度１０〜１００℃／秒で冷却することにより、中間層と酸化物超電導層との界面反応を防ぎ、良好な結晶配向性の酸化物超電導層を成膜することができ、良好な超電導特性の酸化物超電導導体を製造することができる。
本発明の酸化物超電導導体の製造方法において、ターゲットの構成粒子の堆積領域（成膜領域）に位置する基材とターゲットとの距離ｄを８０〜１１０ｍｍの範囲に設定することにより、該基材の表面にターゲットの構成粒子の噴流が十分に届き、成膜される酸化物超電導層の膜厚が不均一化しないため、成膜される酸化物超電導層の特性が低下することを抑制することができる。従って、より高い超電導特性の酸化物超電導導体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の酸化物超電導導体の製造方法で使用されるレーザ成膜装置の一例を示す構成説明図である。
【図２】図１に示すレーザ成膜装置の要部を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の製造方法により得られる酸化物超電導導体の一例を示す概略斜視図である。
【図４】実施例における試料Ｎｏ．４およびＮｏ．７の酸化物超電導層のＸ線回折パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の酸化物超電導導体の製造方法で使用されるレーザ蒸着装置の一例を示す構成説明図であり、図２は図１に示すレーザ蒸着装置の要部を示す概略斜視図である。なお、以下に示す本実施形態では、図３に示す構成の酸化物超電導導体１０を製造する場合を例示して説明する。
【００１４】
図３は、本実施形態の酸化物超電導導体の製造方法により得られる酸化物超電導導体１０の一例を示す概略斜視図である。
図３に示す酸化物超電導導体１０は、長尺のテープ基材１１上に、中間層１２及び酸化物超電導層１３がこの順に積層されて構成されている。
【００１５】
長尺のテープ基材１１は、耐熱性の金属や合金からなるものが好ましく、ニッケル（Ｎｉ）合金又は銅（Ｃｕ）合金からなるものがより好ましい。中でも、市販品であればハステロイ（商品名、ヘインズ社製）が好適であり、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）等の成分量が異なる、ハステロイＢ、Ｃ、Ｇ、Ｎ、Ｗ等のいずれの種類も使用できる。
テープ基材１１の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良く、通常は、１０〜５００μｍであることが好ましく、２０〜２００μｍであることがより好ましい。下限値以上とすることで強度が一層向上し、上限値以下とすることでオーバーオールの臨界電流密度を一層向上させることができる。
【００１６】
中間層１２は、酸化物超電導層１３の結晶配向性を制御し、テープ基材１１中の金属元素の酸化物超電導層１３への拡散を防止するものであり、また、テープ基材１１と酸化物超電導層１３との物理的特性（熱膨張率や格子定数等）の差を緩和するバッファー層として機能する。中間層１２の好ましい材質として具体的には、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯ、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３（ＹＳＺ）、ＳｒＴｉＯ３、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等の金属酸化物が例示できる。中間層１２は、単層でも良いし、複数層でも良い。複数層である場合には、最外層（最も酸化物超電導層１３に近い層）が少なくとも結晶配向性を有していることが好ましい。
【００１７】
中間層１２とテープ基材１１との間には、ベッド層が介在されていてもよい。ベッド層は、耐熱性が高い材料からなり、界面反応性を低減し、その上に配される膜の配向性を得るために用いる。このようなベッド層は、必要に応じて配され、例えば、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３、「アルミナ」とも呼ぶ）等から構成される。このベッド層の厚さは例えば１０〜２００ｎｍである。
【００１８】
さらに、テープ基材１１とベッド層との間に、テープ基材１１の構成元素拡散を防止する目的で拡散防止層が介在された構造としても良い。拡散防止層は、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、あるいは希土類金属酸化物等から構成され、その厚さは例えば１０〜４００ｎｍである。
【００１９】
また中間層１２は、前記金属酸化物層の上に、さらにキャップ層が積層された複数層構造でも良い。キャップ層は、酸化物超電導層１３の配向性を制御する機能を有するとともに、酸化物超電導層１３を構成する元素の中間層１２への拡散や、酸化物超電導層１３積層時に使用するガスと中間層１２との反応を抑制する機能等を有するものである。そして、前記金属酸化物層により配向性が制御される。
【００２０】
キャップ層は、前記金属酸化物層の表面に対してエピタキシャル成長し、その後、横方向（面方向）に粒成長（オーバーグロース）して、結晶粒が面内方向に選択成長するという過程を経て形成されたものが好ましい。このようなキャップ層は、前記金属酸化物層よりも高い面内配向度が得られる。
キャップ層の材質は、上記機能を発現し得るものであれば特に限定されないが、好ましいものとして具体的には、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等が例示できる。キャップ層の材質がＣｅＯ２である場合、キャップ層は、Ｃｅの一部が他の金属原子又は金属イオンで置換されたＣｅ−Ｍ−Ｏ系酸化物を含んでいても良い。
【００２１】
中間層１２の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良いが、通常は、０．１〜５μｍである。
中間層１２が、前記金属酸化物層の上にキャップ層が積層された複数層構造である場合には、キャップ層の厚さは、通常は、０．１〜１．５μｍである。
【００２２】
中間層１２は、酸化物薄膜を形成する公知の方法で積層でき、特に、ＩＢＡＤ（イオンビームアシスト蒸着）法で形成された前記金属酸化物層は、結晶配向性が高く、酸化物超電導層１３やキャップ層の結晶配向性を制御する効果が高い点で好ましい。
【００２３】
このように、良好な配向性を有する中間層１２上に酸化物超電導層１３を形成すると、酸化物超電導層１３も中間層１２の配向性に整合するように結晶化する。よって良好な配向性を有する中間層１２上に形成された酸化物超電導層１３は、結晶配向性に乱れが殆どなく、酸化物超電導層１３を構成する結晶粒の１つ１つにおいては、テープ基材１１の厚さ方向に電気を流しにくいｃ軸が配向し、テープ基材１１の長さ方向にａ軸どうしあるいはｂ軸どうしが配向している。従って得られた酸化物超電導層１３は、結晶粒界における量子的結合性に優れ、結晶粒界における超電導特性の劣化が殆どないので、テープ基材１１の長さ方向に電気を流し易くなり、十分に高い臨界電流密度が得られる。
【００２４】
酸化物超電導層１３を構成する超電導体としては、ＲＥ−１２３系酸化物超電導体（ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ：ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ等の希土類元素）が挙げられ、Ｙ１２３（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）又はＧｄ１２３（ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）等が好ましいものとして挙げられるが、その他の酸化物超電導体、例えば、（Ｂｉ，Ｐｂ）２Ｃａ２Ｓｒ２Ｃｕ３Ｏｘなる組成などに代表される臨界温度の高い酸化物超電導体からなるものも適用できる。酸化物超電導層の厚みは０．５〜５μｍ程度で、かつ均一な厚みとなっている。また、酸化物超電導層の膜質は均一となっており、酸化物超電導層の結晶のｃ軸とａ軸とｂ軸も中間層１２またはキャップ層の結晶に整合するようにエピタキシャル成長して結晶化しており、結晶配向性が優れたものとなっている。
【００２５】
本発明の酸化物超電導導体の製造方法の実施に使用されるレーザ蒸着装置２０は、レーザ光Ｌによってターゲット２７から叩き出され若しくは蒸発した構成粒子の噴流（プルーム２９）を基材２５上に堆積させ、この構成粒子による薄膜を基材２５上に形成する、レーザ蒸着法による成膜装置である。なお、以下の説明において、ターゲット２７の構成粒子の堆積領域３５とは、レーザ光Ｌの照射によりターゲット２７から叩き出され若しくは蒸発した構成粒子（蒸着粒子）の噴流であるプルーム２９が形成された領域を意味する。
【００２６】
図１および図２に示すレーザ蒸着装置２０は、テープ状の長尺の基材２５を巻回するリールなどの巻回部材を複数個同軸的に配列してなり、離間して対向配置された基材２５の移動方向を転向する一対の転向部材群２３、２４と、転向部材群２３の外側に配置された基材２５を送り出すための送出リール２１と、転向部材群２４の外側に配置された基材２５を巻き取るための巻取リール２２と、転向部材群２３、２４の巻回により複数列とされた長尺の基材２５を支持する基板ホルダ２６と、基板ホルダ２６に内蔵された基材２５を加熱するための加熱手段３４と、転向部材郡２３、２４間を走行する基材２５と対向配置されたターゲット２７と、ターゲット２７にレーザ光Ｌを照射するレーザ光発光手段２８とを備えて構成されている。転向部材群２３、２４、送出リール２１及び巻取リール２２を駆動装置（図示略）により互いに同期して駆動させることにより、送出リール２１から送り出された長尺の基材２５が転向部材群２３、２４を周回し、巻取リール２２に巻き取られるようになっている。
【００２７】
長尺の基材２５は、成膜面である中間層１２側が外側となるように一対の転向部材群２３、２４に巻回されており、これらの転向部材群２３、２４を周回することにより、ターゲット２７の構成粒子（蒸着粒子）の堆積領域３５にて複数列レーンを構成するように配置されている。そのため、レーザ蒸着装置２０は、レーザ光Ｌをターゲット２７の表面に照射し、ターゲット２７から叩き出され若しくは蒸発した構成粒子の噴流（プルーム２９）を、ターゲット２７に対向する領域（ターゲット２７の構成粒子の堆積領域３５）を走行する基材２５の表面（中間層１２の表面）に向けて、基材２５上に蒸着粒子を堆積させることができる。また、長尺の基材２５が堆積領域３５にて複数列レーンを構成するように配置されていることにより、ターゲット２７からの蒸着粒子を良好な収率で基材２５上に堆積させることができ、ターゲット２７を有効利用することができる。
【００２８】
処理容器３１には、真空排気装置３２が接続され、この真空排気装置３２により処理容器３１内を所定の圧力に減圧するようになっている。
基材２５、基材２５の移動方向を転向させる転向部材群２３、２４、送出リール２１、巻取リール２２、ターゲット２７および基板ホルダ２６は、処理容器３１内に収容され、処理容器３１内の圧力が所定の圧力に減圧されている間は、長尺の基材２５の長手方向の全体が処理容器３１内の減圧下に置かれるようになっている。
【００２９】
ターゲット２７の構成粒子の堆積領域３５を走行する複数の基材２５を支持する基板ホルダ２６内には、加熱手段３４が配されている。そのため、基板ホルダ２６に保持されて堆積領域３５を通過中の基材２５は、その成膜面（中間層１２側）とは反対側の面（テープ基材１１側）から、加熱手段３４からの放熱により所定の温度に加熱された状態でターゲット２７の構成粒子が堆積し、成膜される。堆積領域３５を通過後の基材２５は、加熱手段３４が内蔵された基板ホルダ２６から離れることにより、放熱して冷却される。
加熱手段３４としては、熱を放散して堆積領域３５内の基材２５を加熱することができるものであれば特に限定されず、通電式の加熱ヒーター等が挙げられる。なお、本実施形態においては、基板ホルダ２６内に加熱手段３４を設けているが、本発明はこれに限定されず、堆積領域３５を通過中の基材２５を所定の温度に加熱することができ、基材２５への酸化物超電導層１３の成膜温度を所定の温度に保つことができれば、その設置位置は適宜変更可能である。
【００３０】
ターゲット２７は、形成しようとする酸化物超電導層１３と同等または近似した組成、あるいは、成膜中に逃避しやすい成分を多く含有させた複合酸化物の焼結体あるいは酸化物超電導体などの板材からなっている。従って、酸化物超電導体のターゲットは、ＲＥ−１２３系酸化物超電導体（ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ：ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ等の希土類元素）またはそれらに類似した組成の材料を用いることができる。ＲＥ−１２３系酸化物として好ましいのは、Ｙ１２３（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）又はＧｄ１２３（ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）等であるが、その他の酸化物超電導体、例えば、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ−１ＣｕｎＯ４＋２ｎ＋δなる組成などに代表される臨界温度の高い酸化物超電導層と同一の組成か、近似した組成のものを用いることが好ましい。
【００３１】
ターゲット２７にレーザ光Ｌを照射するレーザ光発光手段２８としては、ターゲット２７から構成粒子（蒸着粒子）を叩き出すことができるレーザ光Ｌを発生するものであれば、Ａｒ−Ｆ（１９３ｎｍ）、Ｋｒ−Ｆ（２４８ｎｍ）、Ｘｅ−Ｃｌ（３０８ｎｍ）などのエキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ2レーザなどのいずれのものを用いても良い。
処理容器３１には、レーザ光発光手段２８のレーザ光Ｌを取り込むための窓３３が設けられている。本実施形態においては、レーザ光発光手段２８は処理容器３１の外側に設置されているが、処理容器３１の内側に配置することも可能である。
また、レーザ光Ｌは、その照射位置を移動させる手段（図示略）により、レーザ光Ｌの照射位置をターゲット２７の表面上で移動可能とされていることが好ましい。このようにレーザ光Ｌの照射位置をターゲット２７の表面上で移動可能とすることにより、ターゲット２７が局所的に削られて、ターゲット２７の寿命が短くなることを防止することがきできる。また、ターゲット２７の表面上でレーザ光Ｌの照射位置を移動可能とすることにより、ターゲット２７からのプルーム２９を複数発生させて、ターゲット２７の構成粒子の堆積領域３５を広くすることができる。
【００３２】
ターゲット２７はターゲットホルダ（図示略）により固定され、ターゲット移動機構（図示略）によって、平行な面に沿って移動可能に設けられている。さらに、ターゲット２７は、ターゲット２７の中心を軸として回転可能に設けられていることが好ましい。このように、ターゲット２７を移動可能及び回転可能に設けるならば、長時間の成膜を継続して実施しても、ターゲット２７の表面がほぼ均一に削られるので、ターゲット２７表面の形状乱れによってプルーム２９の大きさが変わる不具合を防止することができ、基材２５の長手方向に均一な膜厚の酸化物超電導層１３を形成することが可能となる。
【００３３】
図１および図２に示す構成のレーザ蒸着装置２０を用いて基材２５の上（テープ基材１１上の中間層１２の上面）に酸化物超電導層１３を成膜するには、ターゲット２７を所定の位置に設置し、次いで、送出リール２１に巻回されている長尺の基材２５を引き出しながら、転向部材群２３、２４に成膜面（中間層１２側）が外側となるように順次巻回し、その後、長尺の基材２５の先端側を巻取リール２２に巻き取り可能に取り付ける。
これによって、一対の転向部材群２３、２４に巻回された長尺の基材２５が、これらの転向部材群２３、２４を周回し、ターゲット２７に対向する位置に複数列並んで移動するようになる。その後、真空排気装置３２を駆動し、少なくとも転向部材群２３、２４間を走行する基材２５を覆うように設置された処理容器３１内を減圧する。
この際、必要に応じて処理容器３１内に酸素ガスを導入して容器内を酸素雰囲気としても良く、成膜時の処理容器３１内の酸素分圧は７０〜１００Ｐａに設定することが好ましい。成膜時の酸素分圧を前記範囲に設定することにより、成膜される酸化物超電導層１３の結晶配向性が良好となり、超電導特性を向上させることができる。酸素分圧が前記範囲を外れる場合、成膜される酸化物超電導層１３の膜質が不均一化して、超電導特性が低下する場合がある。
【００３４】
ここで、ターゲット２７の構成粒子の堆積領域（成膜領域）３５に位置する基材２５と、ターゲット２７との距離ｄは、特に制限されるものではなく、適宜変更可能であるが、８０〜１１０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。成膜領域３５の基材２５とターゲット２７との距離を前記範囲に設定することにより、成膜される酸化物超電導層１３の結晶配向性が良好となり、超電導特性を向上させることできる。成膜領域３５の基材２５とターゲット２７との距離が１１０ｍｍを超える場合、成膜される酸化物超電導層１３の膜質が不均一化して、超電導特性が低下してしまう場合がある。また、成膜領域３５の基材２５とターゲット２７との距離が８０ｍｍ未満の場合、該基材２５とターゲット２７との距離が近すぎるため、ターゲット２７の構成粒子の堆積領域（成膜領域）３５が狭くなり、成膜される酸化物超電導層１３の膜厚が不均一化したり、超電導特性が低下する場合がある。
【００３５】
次に、ターゲット２７にレーザ光Ｌを照射して成膜を開始するよりも前の適当な時に、加熱手段３４に通電して、基板ホルダ２６に保持されてターゲット２７の構成粒子の堆積領域（成膜領域）３５を走行する基材２５を加熱し、一定温度に保温する。成膜時の基材２５の表面温度は、適宜調整可能であり、例えば、７８０〜８５０℃とすることができる。
【００３６】
続いて、送出リール２１から長尺の基材２５を送り出しつつ、レーザ光発光手段２８からレーザ光Ｌを発生させ、レーザ光Ｌをターゲット２７に照射する。この時、レーザ光Ｌの照射位置をターゲット２７の表面上で移動させる走査を行いながらレーザ光Ｌをターゲット２７に照射することが好ましい。また、ターゲット２７は、ターゲット移動機構（図示略）によって、平行な面に沿って移動させることも好ましい。このように、ターゲット２７におけるレーザ光Ｌの照射位置を移動させることにより、ターゲット２７の表面全域から順次プルーム２９を発生させてターゲット２７の粒子を叩き出し若しくは蒸発させることができ、レーン状に複数配列した長尺の基材２５の個々に可能な限り均一な酸化物超電導層１３を成膜することができる。
【００３７】
本実施形態においては、堆積領域（成膜領域）３５を走行中の基材２５の表面に、ターゲット２７の構成粒子を堆積レート４０〜１００ｎｍ／秒で堆積させて成膜する。ここで、堆積レート（単位：ｎｍ／秒）とは、基材２５の表面上にターゲット２７の構成粒子が堆積する速度、すなわち、単位時間当たりの基材２５表面上への該構成粒子の堆積膜厚を表す。成膜レートが１００ｎｍ／秒を超える場合には、レーザ光Ｌによりターゲット２７の表面から叩き出され若しくは蒸発する構成粒子が不均一になりやすく、基材２５に成膜される酸化物超電導層１３の結晶配向性および超電導特性が低下したり、膜厚が不均一となる場合がある。成膜レート４０ｎｍ／秒未満で成膜する場合は、酸化物超電導層１３の結晶配向性が良好となり、超電導特性も向上するが、成膜レートが低いため、所望の超電導特性を得るために必要な膜厚の酸化物超電導層１３を成膜するには時間を要してしまう。本実施形態においては、成膜レート４０〜１００ｎｍ／秒で堆積させて成膜することにより、結晶配向性が良好な酸化物超電導層１３を高い生産性（速い製造速度）で成膜することができる。従って、良好な超電導特性の酸化物超電導導体１０を優れた生産性で製造することができる。
【００３８】
ターゲット２７の構成粒子の堆積レートの制御は、レーザ光Ｌの出力を調整したり、レーザ光Ｌの出力に合わせて、ターゲット２７の表面におけるレーザ光Ｌの照射位置を移動させる走査速度や走査領域を調整することにより、又はターゲット２７の表面に対して照射するレーザ光Ｌの入射角度を調整して、ターゲット２７に照射されるレーザ光Ｌのスポットサイズおよびエネルギー密度を調整することにより行うことができる。
【００３９】
堆積領域（成膜領域）３５を通過後の基材２５の温度は、冷却速度１０〜１００℃／秒で低下するように設定する。このような冷却速度とすることにより、基材２５を構成するテープ基材１１と中間層１２と成膜された酸化物超電導層１３とが、冷却速度１０〜１００℃／秒で冷却される。
堆積領域３５を通過中の成膜中の基材２５は、加熱手段３４が内蔵された基板ホルダ２６に保持されることにより、前記温度範囲、例えば８００℃程度に加熱、保温されている。堆積領域３５を通過後の基材２５は、加熱手段３５を内蔵した基板ホルダ２６とは接触しない状態となるため、必然的に放熱してその温度が低下する。通常、成膜中の真空容器３１内部及び転向部材群２３、２４の温度は１００〜２００℃程度であり、堆積領域３５を通過後、転向部材群２３を周回し、転向部材群２３、２４間を走行する基材２５の温度は、雰囲気温度近辺である１００〜２００℃程度まで低下する。
【００４０】
堆積領域（成膜領域）３５を通過後の基材２５の温度の低下速度（冷却速度）は、レーザ蒸着装置２０の適所に設置された複数の温度センサ（図示略）等によりモニタリングすることができる。また、堆積領域（成膜領域）３５を通過後の基材２５の冷却速度（温度の低下速度）の制御は、処理容器３１内の堆積領域３５を除く部分の雰囲気の温度調整や、転向部材群２３、２４間の堆積領域３５以外の部分の走行距離の調整、基材２５の搬送速度の調整、及び転向部材群２３、２４の温度調整などにより行うことができるが、その制御方法は特に限定されない。一例として、成膜温度７８０〜８５０℃、真空容器３１内部及び転向部材群２３、２４の温度が１５０℃〜２００℃の場合、基材２５の搬送速度を４０ｍ／ｈとすることにより、冷却速度を２０℃／秒で成膜領域通過後の基材２５を冷却することができ、基材２５の搬送速度を１００ｍ／ｈとすることにより、冷却速度を５０℃／秒で成膜領域通過後の基材２５を冷却することができる。厚さ数十〜数百μｍの基材２５は、堆積領域３５後を通過後に基板ホルダ２６から離れると放熱により素早く冷却される。
【００４１】
成膜領域（堆積領域）３５を通過後の基材２５の温度を低下させることにより、基材２５の表面（中間層１２の表面）に成膜された酸化物超電導層１３の特性を良好にすることができる。すなわち、成膜領域（堆積領域）３５を通過する際の基材２５の温度は、酸化物超電導層１３の成膜に適した温度となっているが、成膜温度は例えば８００℃程度と非常に高い温度とする必要がある。このような温度で成膜することにより、結晶配向性の良好な酸化物超電導層１３が成膜されるが、成膜後も高温で加熱を続けると、基材２５の中間層１２と酸化物超電導層１３との界面反応が進行してしまい、結果的に特性の低い膜になってしまう。本実施形態においては、成膜領域（堆積領域）３５を通過後の基材２５の温度を冷却速度１０℃／秒以上で低下させることにより、中間層１２と酸化物超電導層１３との界面反応を防ぎ、良好な特性の酸化物超電導導体１０とすることができる。また、冷却速度１００℃／秒を超えて堆積領域３５通過後の基材２５を冷却すると、成膜される酸化物超電導層の結晶配向性が所望のｃ軸配向ではなくａ軸配向になる場合がある。そのため、結晶配向性の良好な酸化物超電導層１３を成膜するためには、成膜領域３５を通過後の基材２５を冷却速度１０〜１００℃／秒で冷却する必要がある。
【００４２】
成膜領域３５を通過後の基材２５を冷却する際、成膜温度（例えば、８００℃程度）から真空容器内部温度（雰囲気温度；例えば、１５０〜２００℃）まで、冷却速度１０〜１００℃／秒で冷却してもよいが、基材２５の温度が雰囲気温度に近づくにつれて、冷却速度が遅くなる傾向がある。本発明者の検討の結果、酸化物超電導層１３が成膜された基材２５は、５００℃以下の温度であれば、中間層１２と酸化物超電導層１３との界面反応が起こらないことを確認している。そのため、本実施形態においては、成膜領域３５を通過後の基材２５の温度を、成膜温度から５００℃まで低下する際の冷却速度が１０〜１００℃／秒であれば、結晶配向性が良好な酸化物超電導層１３を成膜することができる。
【００４３】
また、基材２５を、成膜領域３５を通過直後に冷却することが好ましい。後述の実施例に示す如く、成膜領域３５を通過後の基材２５を、８００℃で５秒間保持して成膜したところ、中間層１２と酸化物超電導層１３との界面反応が起こり、酸化物超電導特性が低下した。そのため、成膜領域３５を通過直後に基材２５の冷却が開始されるように加熱手段３４を内蔵した基板ホルダ２６の位置を設定する必要がある。具体的には、成膜領域３５を通過して５秒未満の間に、冷却が開始されるようにすることが好ましい。
【００４４】
堆積領域（成膜領域）３５を通過後の基材２５の温度を１０〜１００℃／秒の速度で低下させることにより、前記のように成膜レートを４０〜１００ｎｍ／秒まで高く設定しても、成膜される酸化物超電導層１３の結晶配向性が良好となり、超電導特性を向上させることができる。
従来、パルスレーザ蒸着法により、長尺の基材上に酸化物超電導層を成膜する場合、良好な超電導特性の酸化物超電導層を得るためには、結晶配向性を向上させる必要があり、基材上への構成粒子の堆積レートを抑え、基材上で酸化物超電導体をじっくりと時間をかけて結晶成長させて成膜する必要があった。従って、基材上への構成粒子の堆積レートを抑えているため成膜速度が遅く、必然的に酸化物超電導層の成膜工程には長時間を要し、酸化物超電導導体の量産化が難しいという問題があった。
本実施形態の酸化物超電導導体の製造方法においては、後述する実施例に示す如く、堆積領域（成膜領域）３５を通過後の基材２５の温度を１０〜１００℃／秒の速度で低下させることにより、堆積レートを４０〜１００ｎｍ／秒に設定した場合に、成膜される酸化物超電導層１３の結晶配向性および超電導特性を高く保ちつつ、高い生産性（速い製造速度）を実現できる。
【００４５】
ターゲット２７から叩き出され若しくは蒸発した蒸着粒子は、その放射方向の断面積が拡大したプルーム２９となり、複数列並んで移動している長尺の基材２５の表面に蒸着粒子を堆積させることができ、長尺の基材２５がこれらの転向部材群２２、２３を周回する間に、堆積領域３５を複数回通過することにより酸化物超電導層１５が繰り返し成膜され、必要な厚さに積層される。本実施形態では、長尺の基材２５が堆積領域３５にて複数列レーンを構成するように配置されていることにより、ターゲット２７からの蒸着粒子を良好な収率で基材２５上に堆積させることができ、ターゲット２７を有効利用することができる。
酸化物超電導層１５の成膜後、得られた酸化物超電導導体１０は巻取リール２１に巻き取られる。
以上の工程により、基材２５（テープ基材１１上の中間層１２の上面）に、酸化物超電導層１３を成膜し、酸化物超電導導体１０を製造することができる。
【００４６】
本発明の酸化物超電導導体の製造方法は、堆積領域（成膜領域）を通過後の基材の温度を１０〜１００℃／秒の速度で低下させることにより、成膜レートを４０〜１００ｎｍ／秒まで高く設定しても、成膜される酸化物超電導層の結晶配向性および超電導特性を高く保ちつつ、高い生産性（速い製造速度；速い基材の搬送速度）を実現できる。従って、本発明によれば、良好な特性の酸化物超電導導体を高い生産性で製造することができる。
また、本発明の酸化物超電導導体の製造方法において、ターゲットの構成粒子の堆積領域（成膜領域）に位置する基材とターゲットとの距離ｄを８０〜１１０ｍｍの範囲に設定することにより、該基材の表面にターゲットの構成粒子の噴流が十分に届き、成膜される酸化物超電導層の膜厚が不均一化しないため、成膜される酸化物超電導層の特性が低下することを抑制することができる。従って、より高い超電導特性の酸化物超電導導体を製造することができる。
【００４７】
以上、本発明の酸化物超電導導体の製造方法の一実施形態について説明したが、上記実施形態において、酸化物超電導導体の各部、酸化物超電導線材の製造方法およびそれに使用される装置は一例であって、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施形態では、基材をターゲットの構成粒子の堆積領域（成膜領域）を複数回通過させて、基材上に酸化物超電導層を成膜する例を示したが、本発明はこれに限定されない。基材を成膜領域を１回のみ通過させる構成としても良く、基材を成膜領域内を１回又は複数回通過させた後、基材の搬送方向を逆にして（送出リールおよび巻取リールの回転方向を逆にして）、基板を成膜領域内に再度通過させて成膜しても良い。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４９】
以下の実施例において、幅５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのハステロイＣ２７６（米国ヘインズ社製商品名）製のテープ基材上に、スパッタ法によりＡｌ２Ｏ３（拡散防止層；膜厚１５０ｎｍ）とＹ２Ｏ３（ベッド層；膜厚２０ｎｍ）を順次成膜した上に、イオンビームアシスト蒸着法（ＩＢＡＤ法）によりＭｇＯ（中間層；膜厚１０ｎｍ）を形成した上に、ＰＬＤ法によりＣｅＯ２（キャップ層：膜厚５００ｎｍ）を成膜したものを長尺の基材として用いた。
【００５０】
（試料Ｎｏ．１〜７）
図１および図２に示すレーザ蒸着装置２０を用いて、パルスレーザ蒸着法（ＰＬＤ法）により長尺の基材上に酸化物超電導層としてＧｄ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ（膜厚１．０μｍ）を、表１記載の堆積レート、レーザ出力、および成膜領域にそれぞれ設定して成膜した。
なお、その他の成膜条件は、以下の通りである。
レーン数５、成膜温度８００℃、成膜領域通過後の基材の冷却速度５０℃／秒、酸素分圧８０Ｐａ、基材−ターゲット間距離９０ｍｍ、処理容器３１内の温度１５０〜２００℃、転向部材群２３、２４の温度１５０〜２００℃。ここで、成膜領域を通過直後の基材は、加熱手段３４が内蔵された基板ホルダ２６より離れることにより、成膜温度８００℃から５００℃まで冷却速度５０℃／秒で冷却されるようにした。また、堆積レートは、レーザ出力及び成膜領域の大きさを調整することにより変更した。
【００５１】
得られた試料Ｎｏ．１〜７の各酸化物超電導導体について、臨界電流密度、酸化物超電導層の結晶配向（Ｘ線回折パターンより決定）、製造速度の評価を行った。結果を表１に併記した。なお、表１において、「実効製造速度」は膜厚１．０μｍ、臨界電流特性Ｉｃが３００Ａ／ｃｍ以上の酸化物超電導導体が得られる実際の製造速度（基材搬送速度÷成膜回数）の最高値を示す。例えば、基材を８０ｍ／ｈで搬送して成膜すると１回当たり膜厚０．５μｍの酸化物超電導層が形成される場合、基材搬送速度８０ｍ／ｈで２回成膜すると膜厚１．０μｍとなり、臨界電流密度Ｊｃが３ＭＡ／ｃｍ２以上であれば臨界電流特性Ｉｃも３００Ａ／ｃｍ以上となるので、実効製造速度は４０ｍ／ｈとなる。また、酸化物超電導層の膜厚を厚くしても膜質が悪く、臨界電流密度Ｊｃが低ければ、臨界電流特性Ｉｃは３００Ａ／ｍに到達しない場合がある。そのような場合は、表１における試料Ｎｏ．７のように、実効製造速度を「−」として示した。
また、生産性は、実効製造速度が４０ｍ／ｈ以上のものを「○」、実効製造速度が４０ｍ／ｈ未満のものを「△」として判定した。さらに、試料Ｎｏ．４およびＮｏ．７の酸化物超電導層のＸ線回折パターンを図４に示す。また、表１において、「成膜領域」とは１回の成膜により成膜される領域を基材長手方向の長さとして表したものであり、レーン数５のレーザ蒸着装置２０により成膜された試料Ｎｏ．１〜７において、「成膜領域３０ｃｍ」とは１レーンあたり６ｃｍの長さの領域で成膜されたことを示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
図４に示すように、堆積レート６０ｎｍ／秒で成膜した試料Ｎｏ．４の酸化物超電導層は、結晶配向がｃ軸配向であった。一方、堆積レート１１０ｎｍ／秒で成膜した試料Ｎｏ．６の酸化物超電導層は、結晶配向がｃ軸配向とａ軸配向が混ざっていた。また、堆積レート１２０ｎｍ／秒で成膜した試料Ｎｏ．７の酸化物超電導層は、結晶配向性がａ軸配向となっていた。
表１の結果より、堆積レート４０〜１００ｎｍ／秒で成膜することにより、高い臨界電流特性の酸化物超電導導体を良好な製造速度（生産性）で製造することができることが確認された。
【００５４】
（試料Ｎｏ．８〜２２）
図１および図２に示すレーザ蒸着装置２０を用いて、ＰＬＤ法により長尺の基材上に酸化物超電導層としてＧｄ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙ（膜厚１．０μｍ）を、表２記載の堆積レート、レーザ出力、成膜領域、および基材冷却速度（成膜領域通過直後の基材の５００℃までの冷却速度）にそれぞれ設定して成膜した。
その他の成膜条件は、以下の通りである。
レーン数５、成膜温度８００℃、酸素分圧８０Ｐａ、基材−ターゲット間距離９０ｍｍ、真空容器３１内の温度１５０〜２００℃、転向部材群２３、２４の温度１５０〜２００℃。なお、表２において「成膜領域」および「実効製造速度」は表１と同じ意味を示し、堆積レートはレーザ出力及び成膜領域の大きさを調整することにより変更した。また、基材冷却速度は、基材の搬送速度を変更することにより、加熱手段３４が内蔵された基板ホルダ３５より基材が離れる速度を変更することにより調整した。一例として、基材冷却速度１０℃／秒の試料Ｎｏ．９の基材搬送速度は、基材冷却速度５℃／秒の試料Ｎｏ．８の基材搬送速度の倍に設定した。
【００５５】
【表２】
【００５６】
表２の結果より、成膜領域通過直後の基材を冷却速度５℃／秒で冷却した試料Ｎｏ．８、Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１８では、成膜領域通過後にゆっくりと冷却されるため、酸化物超電導層Ｇｄ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙとキャップ層ＣｅＯ２との界面反応が起こり、ＢａＣｅＯ３が形成されていた。また、成膜領域通過直後の基材を冷却速度１１０℃／秒で冷却した試料Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１７、Ｎｏ．２２の酸化物超電導層は、結晶配向がａ軸配向であった。
この結果より、堆積レート４０〜１００ｎｍ／秒で成膜する場合、成膜領域通過後の基材を冷却速度１０〜１００℃／秒で冷却することにより、高い臨界電流特性の酸化物超電導導体を良好な生産性（実効製造速度）で製造することができることが確認された。
【００５７】
（試料Ｎｏ．２３〜２７）
図１および図２に示すレーザ蒸着装置２０を用いて、ＰＬＤ法により長尺の基材上に酸化物超電導層としてＧｄ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙ（膜厚１．０μｍ）を、表３記載の基材−ターゲット間距離（成膜領域の基材とターゲットとの距離）にそれぞれ設定して成膜した。
なお、その他の成膜条件は、以下の通りである。
レーン数５、成膜温度８００℃、テープ基材冷却速度５０℃／秒、堆積レート６０ｎｍ／秒、レーザ出力３６０Ｗ、成膜領域３０ｃｍ。なお、表３において「実効製造速度」および「成膜領域」は表１と同じ意味を示す。また、堆積レートおよび基材冷却速度の調整方法は、上記試料Ｎｏ．１等と同じである。
【００５８】
【表３】
【００５９】
表３の結果より、基材−ターゲット間距離を８０〜１１０ｍｍとして成膜することにより、高い臨界電流特性の酸化物超電導導体を良好な製造速度（生産性）で製造することができることが確認された。
【００６０】
（試料Ｎｏ．２８〜３２）
図１および図２に示すレーザ蒸着装置２０を用いて、ＰＬＤ法により長尺の基材上に酸化物超電導層としてＧｄ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙ（膜厚１．０μｍ）を、表４記載の酸素分圧にそれぞれ設定して成膜した。
なお、その他の成膜条件は、以下の通りである。
レーン数５、成膜温度８００℃、テープ基材冷却速度５０℃／秒、基材−ターゲット間距離９０ｍｍ、堆積レート６０ｎｍ／秒、レーザ出力３６０Ｗ、成膜領域３０ｃｍ。なお、表４において「実効製造速度」および「成膜領域」は表１と同じ意味を示す。また、堆積レートおよび基材冷却速度の調整方法は、上記試料Ｎｏ．１等と同じである。
【００６１】
【表４】
【００６２】
表４の結果より、酸素分圧を７０〜１００Ｐａとして成膜することにより、高い臨界電流特性の酸化物超電導導体を良好な製造速度（生産性）で製造することができることが確認された。
【００６３】
（検討例）
図１および図２に示すレーザ蒸着装置２０を用いて、レーン数５、成膜温度８００℃、堆積レート６０ｎｍ／秒、酸素分圧８０Ｐａ、レーザ出力３６０Ｗ、成膜領域３０ｃｍとして、ＰＬＤ法により長尺の基材上に酸化物超電導層としてＧｄ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙを成膜した。成膜領域通過後に８００℃で、５秒未満の時間保持し、その後、冷却速度５０℃／秒で基材を冷却して成膜を行ったところ、得られた酸化物超電導導体の臨界電流密度は３．０ＭＡ／ｃｍ２以上であり、良好な超電導特性を示した。また、成膜領域通過後に８００℃で５秒間保持し、その後、冷却速度５０℃／秒で基材を冷却して成膜を行ったところ、キャップ層ＣｅＯ２と酸化物超電導層Ｇｄ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙとの界面反応が起こり、得られた酸化物超電導導体の臨界電流密度は０．１ＭＡ／ｃｍ２であった。
【符号の説明】
【００６４】
１０…酸化物超電導導体、１１…テープ基材、１２…中間層、１３…酸化物超電導層、２０…レーザ蒸着装置、２１…送出リール、２２…巻取リール、２３、２４…巻回部材群、２５…基材、２６…基板ホルダ、２７…ターゲット、２８…レーザ光発光手段、２９…プルーム、３１…処理容器、３２…真空排気装置、３３…窓、３４…加熱手段、３５…ターゲットの構成粒子の堆積領域、Ｌ…レーザ光。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物超電導導体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＥ−１２３系酸化物超電導体（ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ：ＲＥはＹ、Ｇｄなどの希土類元素）は、液体窒素温度（７７Ｋ）よりも高い臨界温度を有しており、超電導デバイス、超電導変圧器、超伝導限流器、超電導モータ又はマグネット等の超電導機器への応用が期待されている。
ＲＥ−１２３系酸化物超電導体を導電体として使用するためには、テープ状基材などの長尺基材上に、結晶配向性の良好な酸化物超電導体の薄膜を形成する必要がある。これは、この種の希土類酸化物系超電導体の結晶が、その結晶軸のａ軸方向とｂ軸方向には電気を流しやすいが、ｃ軸方向には電気を流し難いという電気的異方性を有しており、長尺基材上に酸化物超電導層を形成する場合、電気を流す方向にａ軸あるいはｂ軸を配向させ、ｃ軸をその他の方向に配向させる必要があるためである。
ところが、一般には、金属テープ自体が多結晶体でその結晶構造も酸化物超電導体と大きく異なるために、金属テープ上に直接、結晶配向性の良好な酸化物超電導体の薄膜を形成することは難しい。そこで、金属テープからなる基材の上に、結晶配向性の優れた多結晶中間薄膜を形成し、この多結晶中間薄膜上に酸化物超電導体の薄膜を形成する手法が検討されている。
【０００３】
金属テープ上に多結晶中間薄膜が形成された基材上に、ＲＥ１２３系酸化物超電導体を成膜して酸化物超電導層を形成する方法の一つにパルスレーザ蒸着法（ＰＬＤ法）がある。このＰＬＤ法は、高臨界電流特性を有する酸化物超電導層を形成することができることから製造プロセスとして将来有望な手法と考えられている。ＰＬＤ法による酸化物超電導層の形成では、成膜条件によって形成される酸化物超電導層の特性が大きく変化することから、高特性が得られる条件で長時間安定成膜ができ、かつ高速で成膜できることが酸化物超電導線材の量産化への鍵となっている。
【０００４】
ＰＬＤ法により長尺の基材上に酸化物超電導層を形成して、長尺の酸化物超電導線材とする方法として、該基材を成膜領域へと送り出す送出リールと、成膜領域にて成膜された基材を巻き取る巻取リールとの間に長尺の基材を搬送し、送出リールと巻取リールとの間に配されたターゲットからの構成粒子を該基材上に連続的に成膜する技術が知られている。また、本出願人は、レーザ光をターゲットに照射して生じる蒸着粒子の噴流であるプルーム内に、長尺の基材を複数回通過させることにより、この通過毎に長尺の基材上に蒸着粒子を堆積させ、該基材に堆積する蒸着粒子の収率を向上させて成膜工程を短縮する方法を先に提案している（特許文献１参照）。
【０００５】
また、ＰＬＤ法により酸化物超電導層を長時間安定成膜する手法として、レーザ光を走査し、ターゲットの異なる位置にレーザ光を照射して、ターゲットの磨耗を均一にする試みがなされている（特許文献２参照）。磨耗が均一になることで、長時間使用しても安定的にプルームを発生させることができる。
さらに、ＰＬＤ法による酸化物超電導層の成膜において、ターゲットからの蒸着粒子を堆積レート５〜１５ｎｍ／秒で基材上へ成膜を行うことにより、臨界電流密度が約３ＭＡ／ｃｍ２の特性を有する酸化物超電導層が得られることが開示されている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２６３２２７号公報
【特許文献２】特開２００１−３１６８０２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】低温工学、第４３巻、第４号、第１５０頁〜第１５７頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般的に高品質（高い結晶配向性）の結晶を成長させるためには、結晶成長の駆動力を小さくして長時間かけてじっくりと成長させることが必要となる。気相法による結晶成長の場合は、結晶成長の駆動力として過飽和度が重要である。気相法の一種であるＰＬＤ法では、この過飽和度が基材への蒸着粒子の堆積レートに直結するため、高い超電導特性を有する酸化物超電導層を成膜するためには、堆積レートを遅くして過飽和度を低下させる必要があった。そのため、従来のＰＬＤ法による酸化物超電導層の形成時は、基材への蒸着粒子の堆積レートを遅く設定して成膜していた。
しかし、基材への蒸着粒子の堆積レートを遅くするということは必然的に酸化物超電導層の成膜に長時間を要することを意味し、酸化物超電導線材の生産性が低く（製造速度が遅く）なってしまう。非特許文献１に記載の技術では、良好な特性の酸化物超電導層を形成することができるものの、蒸着粒子の堆積レートが５〜１５ｎｍ／秒と遅いため、この技術を酸化物超電導線材の量産化に応用することは困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、超電導特性が良好な酸化物超電導導体を、良好な生産性（製造速度）で製造できる酸化物超電導導体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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導導体の製造方法は、レーザ光をターゲットの表面に照射して、このターゲットの構成粒子を叩き出し若しくは蒸発させ、この構成粒子を基材上に堆積させて酸化物超電導層を形成することにより酸化物超電導導体を製造する方法であって、前記基材を、加熱手段により加熱しながら前記構成粒子の堆積領域を通過させて、前記堆積領域内の前記基材の表面上に前記構成粒子を堆積レート４０〜１００ｎｍ／秒で堆積させた後、前記堆積領域を通過後の前記基材の冷却速度を１０〜１００℃／秒とすることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導導体の製造方法において、前記基材を、前記構成粒子の堆積領域を複数回通過させて、該堆積領域を通過毎に前記基材上に前記構成粒子を堆積させるとともに、該堆積領域を通過毎にこの堆積領域を通過後の前記基材の冷却速度を１０〜１００℃／秒として酸化物超電導層を形成することが好ましい。
本発明の酸化物超電導導体の製造方法において、前記基材を、前記堆積領域を通過直後に前記冷却速度で冷却することも好ましい。
また、本発明の酸化物超電導導体の製造方法において、前記基材の移動方向を転向させる転向部材を少なくとも一対、対向配置するとともに、これらの転向部材間に前記基材が複数の隣接するレーンを構成するように前記基材を巻回し、該転向部材間にて複数のレーンを構成した状態の前記基材の表面に対向するように前記ターゲット配し、前記基材を前記転向部材間を周回させることにより前記ターゲットの構成粒子の堆積領域を複数回通過させることがより好ましい。
本発明の酸化物超電導導体の製造方法において、前記堆積領域内の前記基材表面と、前記ターゲットとの距離を８０〜１１０ｍｍとすることも好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の酸化物超電導導体の製造方法は、堆積領域（成膜領域）を通過後の基材の冷却速度を１０〜１００℃／秒とすることにより、成膜レートを４０〜１００ｎｍ／秒まで高く設定しても、成膜される酸化物超電導層の結晶配向性および超電導特性を高く保ちつつ、高い生産性（速い製造速度）を実現できる。従って、本発明によれば、良好な特性の酸化物超電導導体を高い生産性で製造することができる。
本発明の酸化物超電導導体の製造方法において、前記堆積領域を通過直後に基材を冷却速度１０〜１００℃／秒で冷却することにより、中間層と酸化物超電導層との界面反応を防ぎ、良好な結晶配向性の酸化物超電導層を成膜することができ、良好な超電導特性の酸化物超電導導体を製造することができる。
本発明の酸化物超電導導体の製造方法において、ターゲットの構成粒子の堆積領域（成膜領域）に位置する基材とターゲットとの距離ｄを８０〜１１０ｍｍの範囲に設定することにより、該基材の表面にターゲットの構成粒子の噴流が十分に届き、成膜される酸化物超電導層の膜厚が不均一化しないため、成膜される酸化物超電導層の特性が低下することを抑制することができる。従って、より高い超電導特性の酸化物超電導導体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の酸化物超電導導体の製造方法で使用されるレーザ成膜装置の一例を示す構成説明図である。
【図２】図１に示すレーザ成膜装置の要部を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の製造方法により得られる酸化物超電導導体の一例を示す概略斜視図である。
【図４】実施例における試料Ｎｏ．４およびＮｏ．７の酸化物超電導層のＸ線回折パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の酸化物超電導導体の製造方法で使用されるレーザ蒸着装置の一例を示す構成説明図であり、図２は図１に示すレーザ蒸着装置の要部を示す概略斜視図である。なお、以下に示す本実施形態では、図３に示す構成の酸化物超電導導体１０を製造する場合を例示して説明する。
【００１４】
図３は、本実施形態の酸化物超電導導体の製造方法により得られる酸化物超電導導体１０の一例を示す概略斜視図である。
図３に示す酸化物超電導導体１０は、長尺のテープ基材１１上に、中間層１２及び酸化物超電導層１３がこの順に積層されて構成されている。
【００１５】
長尺のテープ基材１１は、耐熱性の金属や合金からなるものが好ましく、ニッケル（Ｎｉ）合金又は銅（Ｃｕ）合金からなるものがより好ましい。中でも、市販品であればハステロイ（商品名、ヘインズ社製）が好適であり、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）等の成分量が異なる、ハステロイＢ、Ｃ、Ｇ、Ｎ、Ｗ等のいずれの種類も使用できる。
テープ基材１１の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良く、通常は、１０〜５００μｍであることが好ましく、２０〜２００μｍであることがより好ましい。下限値以上とすることで強度が一層向上し、上限値以下とすることでオーバーオールの臨界電流密度を一層向上させることができる。
【００１６】
中間層１２は、酸化物超電導層１３の結晶配向性を制御し、テープ基材１１中の金属元素の酸化物超電導層１３への拡散を防止するものであり、また、テープ基材１１と酸化物超電導層１３との物理的特性（熱膨張率や格子定数等）の差を緩和するバッファー層として機能する。中間層１２の好ましい材質として具体的には、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯ、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３（ＹＳＺ）、ＳｒＴｉＯ３、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等の金属酸化物が例示できる。中間層１２は、単層でも良いし、複数層でも良い。複数層である場合には、最外層（最も酸化物超電導層１３に近い層）が少なくとも結晶配向性を有していることが好ましい。
【００１７】
中間層１２とテープ基材１１との間には、ベッド層が介在されていてもよい。ベッド層は、耐熱性が高い材料からなり、界面反応性を低減し、その上に配される膜の配向性を得るために用いる。このようなベッド層は、必要に応じて配され、例えば、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３、「アルミナ」とも呼ぶ）等から構成される。このベッド層の厚さは例えば１０〜２００ｎｍである。
【００１８】
さらに、テープ基材１１とベッド層との間に、テープ基材１１の構成元素拡散を防止する目的で拡散防止層が介在された構造としても良い。拡散防止層は、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、あるいは希土類金属酸化物等から構成され、その厚さは例えば１０〜４００ｎｍである。
【００１９】
また中間層１２は、前記金属酸化物層の上に、さらにキャップ層が積層された複数層構造でも良い。キャップ層は、酸化物超電導層１３の配向性を制御する機能を有するとともに、酸化物超電導層１３を構成する元素の中間層１２への拡散や、酸化物超電導層１３積層時に使用するガスと中間層１２との反応を抑制する機能等を有するものである。そして、前記金属酸化物層により配向性が制御される。
【００２０】
キャップ層は、前記金属酸化物層の表面に対してエピタキシャル成長し、その後、横方向（面方向）に粒成長（オーバーグロース）して、結晶粒が面内方向に選択成長するという過程を経て形成されたものが好ましい。このようなキャップ層は、前記金属酸化物層よりも高い面内配向度が得られる。
キャップ層の材質は、上記機能を発現し得るものであれば特に限定されないが、好ましいものとして具体的には、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等が例示できる。キャップ層の材質がＣｅＯ２である場合、キャップ層は、Ｃｅの一部が他の金属原子又は金属イオンで置換されたＣｅ−Ｍ−Ｏ系酸化物を含んでいても良い。
【００２１】
中間層１２の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良いが、通常は、０．１〜５μｍである。
中間層１２が、前記金属酸化物層の上にキャップ層が積層された複数層構造である場合には、キャップ層の厚さは、通常は、０．１〜１．５μｍである。
【００２２】
中間層１２は、酸化物薄膜を形成する公知の方法で積層でき、特に、ＩＢＡＤ（イオンビームアシスト蒸着）法で形成された前記金属酸化物層は、結晶配向性が高く、酸化物超電導層１３やキャップ層の結晶配向性を制御する効果が高い点で好ましい。
【００２３】
このように、良好な配向性を有する中間層１２上に酸化物超電導層１３を形成すると、酸化物超電導層１３も中間層１２の配向性に整合するように結晶化する。よって良好な配向性を有する中間層１２上に形成された酸化物超電導層１３は、結晶配向性に乱れが殆どなく、酸化物超電導層１３を構成する結晶粒の１つ１つにおいては、テープ基材１１の厚さ方向に電気を流しにくいｃ軸が配向し、テープ基材１１の長さ方向にａ軸どうしあるいはｂ軸どうしが配向している。従って得られた酸化物超電導層１３は、結晶粒界における量子的結合性に優れ、結晶粒界における超電導特性の劣化が殆どないので、テープ基材１１の長さ方向に電気を流し易くなり、十分に高い臨界電流密度が得られる。
【００２４】
酸化物超電導層１３を構成する超電導体としては、ＲＥ−１２３系酸化物超電導体（ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ：ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ等の希土類元素）が挙げられ、Ｙ１２３（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）又はＧｄ１２３（ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）等が好ましいものとして挙げられるが、その他の酸化物超電導体、例えば、（Ｂｉ，Ｐｂ）２Ｃａ２Ｓｒ２Ｃｕ３Ｏｘなる組成などに代表される臨界温度の高い酸化物超電導体からなるものも適用できる。酸化物超電導層の厚みは０．５〜５μｍ程度で、かつ均一な厚みとなっている。また、酸化物超電導層の膜質は均一となっており、酸化物超電導層の結晶のｃ軸とａ軸とｂ軸も中間層１２またはキャップ層の結晶に整合するようにエピタキシャル成長して結晶化しており、結晶配向性が優れたものとなっている。
【００２５】
本発明の酸化物超電導導体の製造方法の実施に使用されるレーザ蒸着装置２０は、レーザ光Ｌによってターゲット２７から叩き出され若しくは蒸発した構成粒子の噴流（プルーム２９）を基材２５上に堆積させ、この構成粒子による薄膜を基材２５上に形成する、レーザ蒸着法による成膜装置である。なお、以下の説明において、ターゲット２７の構成粒子の堆積領域３５とは、レーザ光Ｌの照射によりターゲット２７から叩き出され若しくは蒸発した構成粒子（蒸着粒子）の噴流であるプルーム２９が形成された領域を意味する。
【００２６】
図１および図２に示すレーザ蒸着装置２０は、テープ状の長尺の基材２５を巻回するリールなどの巻回部材を複数個同軸的に配列してなり、離間して対向配置された基材２５の移動方向を転向する一対の転向部材群２３、２４と、転向部材群２３の外側に配置された基材２５を送り出すための送出リール２１と、転向部材群２４の外側に配置された基材２５を巻き取るための巻取リール２２と、転向部材群２３、２４の巻回により複数列とされた長尺の基材２５を支持する基板ホルダ２６と、基板ホルダ２６に内蔵された基材２５を加熱するための加熱手段３４と、転向部材郡２３、２４間を走行する基材２５と対向配置されたターゲット２７と、ターゲット２７にレーザ光Ｌを照射するレーザ光発光手段２８とを備えて構成されている。転向部材群２３、２４、送出リール２１及び巻取リール２２を駆動装置（図示略）により互いに同期して駆動させることにより、送出リール２１から送り出された長尺の基材２５が転向部材群２３、２４を周回し、巻取リール２２に巻き取られるようになっている。
【００２７】
長尺の基材２５は、成膜面である中間層１２側が外側となるように一対の転向部材群２３、２４に巻回されており、これらの転向部材群２３、２４を周回することにより、ターゲット２７の構成粒子（蒸着粒子）の堆積領域３５にて複数列レーンを構成するように配置されている。そのため、レーザ蒸着装置２０は、レーザ光Ｌをターゲット２７の表面に照射し、ターゲット２７から叩き出され若しくは蒸発した構成粒子の噴流（プルーム２９）を、ターゲット２７に対向する領域（ターゲット２７の構成粒子の堆積領域３５）を走行する基材２５の表面（中間層１２の表面）に向けて、基材２５上に蒸着粒子を堆積させることができる。また、長尺の基材２５が堆積領域３５にて複数列レーンを構成するように配置されていることにより、ターゲット２７からの蒸着粒子を良好な収率で基材２５上に堆積させることができ、ターゲット２７を有効利用することができる。
【００２８】
処理容器３１には、真空排気装置３２が接続され、この真空排気装置３２により処理容器３１内を所定の圧力に減圧するようになっている。
基材２５、基材２５の移動方向を転向させる転向部材群２３、２４、送出リール２１、巻取リール２２、ターゲット２７および基板ホルダ２６は、処理容器３１内に収容され、処理容器３１内の圧力が所定の圧力に減圧されている間は、長尺の基材２５の長手方向の全体が処理容器３１内の減圧下に置かれるようになっている。
【００２９】
ターゲット２７の構成粒子の堆積領域３５を走行する複数の基材２５を支持する基板ホルダ２６内には、加熱手段３４が配されている。そのため、基板ホルダ２６に保持されて堆積領域３５を通過中の基材２５は、その成膜面（中間層１２側）とは反対側の面（テープ基材１１側）から、加熱手段３４からの放熱により所定の温度に加熱された状態でターゲット２７の構成粒子が堆積し、成膜される。堆積領域３５を通過後の基材２５は、加熱手段３４が内蔵された基板ホルダ２６から離れることにより、放熱して冷却される。
加熱手段３４としては、熱を放散して堆積領域３５内の基材２５を加熱することができるものであれば特に限定されず、通電式の加熱ヒーター等が挙げられる。なお、本実施形態においては、基板ホルダ２６内に加熱手段３４を設けているが、本発明はこれに限定されず、堆積領域３５を通過中の基材２５を所定の温度に加熱することができ、基材２５への酸化物超電導層１３の成膜温度を所定の温度に保つことができれば、その設置位置は適宜変更可能である。
【００３０】
ターゲット２７は、形成しようとする酸化物超電導層１３と同等または近似した組成、あるいは、成膜中に逃避しやすい成分を多く含有させた複合酸化物の焼結体あるいは酸化物超電導体などの板材からなっている。従って、酸化物超電導体のターゲットは、ＲＥ−１２３系酸化物超電導体（ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ：ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ等の希土類元素）またはそれらに類似した組成の材料を用いることができる。ＲＥ−１２３系酸化物として好ましいのは、Ｙ１２３（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）又はＧｄ１２３（ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）等であるが、その他の酸化物超電導体、例えば、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ−１ＣｕｎＯ４＋２ｎ＋δなる組成などに代表される臨界温度の高い酸化物超電導層と同一の組成か、近似した組成のものを用いることが好ましい。
【００３１】
ターゲット２７にレーザ光Ｌを照射するレーザ光発光手段２８としては、ターゲット２７から構成粒子（蒸着粒子）を叩き出すことができるレーザ光Ｌを発生するものであれば、Ａｒ−Ｆ（１９３ｎｍ）、Ｋｒ−Ｆ（２４８ｎｍ）、Ｘｅ−Ｃｌ（３０８ｎｍ）などのエキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ2レーザなどのいずれのものを用いても良い。
処理容器３１には、レーザ光発光手段２８のレーザ光Ｌを取り込むための窓３３が設けられている。本実施形態においては、レーザ光発光手段２８は処理容器３１の外側に設置されているが、処理容器３１の内側に配置することも可能である。
また、レーザ光Ｌは、その照射位置を移動させる手段（図示略）により、レーザ光Ｌの照射位置をターゲット２７の表面上で移動可能とされていることが好ましい。このようにレーザ光Ｌの照射位置をターゲット２７の表面上で移動可能とすることにより、ターゲット２７が局所的に削られて、ターゲット２７の寿命が短くなることを防止することがきできる。また、ターゲット２７の表面上でレーザ光Ｌの照射位置を移動可能とすることにより、ターゲット２７からのプルーム２９を複数発生させて、ターゲット２７の構成粒子の堆積領域３５を広くすることができる。
【００３２】
ターゲット２７はターゲットホルダ（図示略）により固定され、ターゲット移動機構（図示略）によって、平行な面に沿って移動可能に設けられている。さらに、ターゲット２７は、ターゲット２７の中心を軸として回転可能に設けられていることが好ましい。このように、ターゲット２７を移動可能及び回転可能に設けるならば、長時間の成膜を継続して実施しても、ターゲット２７の表面がほぼ均一に削られるので、ターゲット２７表面の形状乱れによってプルーム２９の大きさが変わる不具合を防止することができ、基材２５の長手方向に均一な膜厚の酸化物超電導層１３を形成することが可能となる。
【００３３】
図１および図２に示す構成のレーザ蒸着装置２０を用いて基材２５の上（テープ基材１１上の中間層１２の上面）に酸化物超電導層１３を成膜するには、ターゲット２７を所定の位置に設置し、次いで、送出リール２１に巻回されている長尺の基材２５を引き出しながら、転向部材群２３、２４に成膜面（中間層１２側）が外側となるように順次巻回し、その後、長尺の基材２５の先端側を巻取リール２２に巻き取り可能に取り付ける。
これによって、一対の転向部材群２３、２４に巻回された長尺の基材２５が、これらの転向部材群２３、２４を周回し、ターゲット２７に対向する位置に複数列並んで移動するようになる。その後、真空排気装置３２を駆動し、少なくとも転向部材群２３、２４間を走行する基材２５を覆うように設置された処理容器３１内を減圧する。
この際、必要に応じて処理容器３１内に酸素ガスを導入して容器内を酸素雰囲気としても良く、成膜時の処理容器３１内の酸素分圧は７０〜１００Ｐａに設定することが好ましい。成膜時の酸素分圧を前記範囲に設定することにより、成膜される酸化物超電導層１３の結晶配向性が良好となり、超電導特性を向上させることができる。酸素分圧が前記範囲を外れる場合、成膜される酸化物超電導層１３の膜質が不均一化して、超電導特性が低下する場合がある。
【００３４】
ここで、ターゲット２７の構成粒子の堆積領域（成膜領域）３５に位置する基材２５と、ターゲット２７との距離ｄは、特に制限されるものではなく、適宜変更可能であるが、８０〜１１０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。成膜領域３５の基材２５とターゲット２７との距離を前記範囲に設定することにより、成膜される酸化物超電導層１３の結晶配向性が良好となり、超電導特性を向上させることできる。成膜領域３５の基材２５とターゲット２７との距離が１１０ｍｍを超える場合、成膜される酸化物超電導層１３の膜質が不均一化して、超電導特性が低下してしまう場合がある。また、成膜領域３５の基材２５とターゲット２７との距離が８０ｍｍ未満の場合、該基材２５とターゲット２７との距離が近すぎるため、ターゲット２７の構成粒子の堆積領域（成膜領域）３５が狭くなり、成膜される酸化物超電導層１３の膜厚が不均一化したり、超電導特性が低下する場合がある。
【００３５】
次に、ターゲット２７にレーザ光Ｌを照射して成膜を開始するよりも前の適当な時に、加熱手段３４に通電して、基板ホルダ２６に保持されてターゲット２７の構成粒子の堆積領域（成膜領域）３５を走行する基材２５を加熱し、一定温度に保温する。成膜時の基材２５の表面温度は、適宜調整可能であり、例えば、７８０〜８５０℃とすることができる。
【００３６】
続いて、送出リール２１から長尺の基材２５を送り出しつつ、レーザ光発光手段２８からレーザ光Ｌを発生させ、レーザ光Ｌをターゲット２７に照射する。この時、レーザ光Ｌの照射位置をターゲット２７の表面上で移動させる走査を行いながらレーザ光Ｌをターゲット２７に照射することが好ましい。また、ターゲット２７は、ターゲット移動機構（図示略）によって、平行な面に沿って移動させることも好ましい。このように、ターゲット２７におけるレーザ光Ｌの照射位置を移動させることにより、ターゲット２７の表面全域から順次プルーム２９を発生させてターゲット２７の粒子を叩き出し若しくは蒸発させることができ、レーン状に複数配列した長尺の基材２５の個々に可能な限り均一な酸化物超電導層１３を成膜することができる。
【００３７】
本実施形態においては、堆積領域（成膜領域）３５を走行中の基材２５の表面に、ターゲット２７の構成粒子を堆積レート４０〜１００ｎｍ／秒で堆積させて成膜する。ここで、堆積レート（単位：ｎｍ／秒）とは、基材２５の表面上にターゲット２７の構成粒子が堆積する速度、すなわち、単位時間当たりの基材２５表面上への該構成粒子の堆積膜厚を表す。成膜レートが１００ｎｍ／秒を超える場合には、レーザ光Ｌによりターゲット２７の表面から叩き出され若しくは蒸発する構成粒子が不均一になりやすく、基材２５に成膜される酸化物超電導層１３の結晶配向性および超電導特性が低下したり、膜厚が不均一となる場合がある。成膜レート４０ｎｍ／秒未満で成膜する場合は、酸化物超電導層１３の結晶配向性が良好となり、超電導特性も向上するが、成膜レートが低いため、所望の超電導特性を得るために必要な膜厚の酸化物超電導層１３を成膜するには時間を要してしまう。本実施形態においては、成膜レート４０〜１００ｎｍ／秒で堆積させて成膜することにより、結晶配向性が良好な酸化物超電導層１３を高い生産性（速い製造速度）で成膜することができる。従って、良好な超電導特性の酸化物超電導導体１０を優れた生産性で製造することができる。
【００３８】
ターゲット２７の構成粒子の堆積レートの制御は、レーザ光Ｌの出力を調整したり、レーザ光Ｌの出力に合わせて、ターゲット２７の表面におけるレーザ光Ｌの照射位置を移動させる走査速度や走査領域を調整することにより、又はターゲット２７の表面に対して照射するレーザ光Ｌの入射角度を調整して、ターゲット２７に照射されるレーザ光Ｌのスポットサイズおよびエネルギー密度を調整することにより行うことができる。
【００３９】
堆積領域（成膜領域）３５を通過後の基材２５の温度は、冷却速度１０〜１００℃／秒で低下するように設定する。このような冷却速度とすることにより、基材２５を構成するテープ基材１１と中間層１２と成膜された酸化物超電導層１３とが、冷却速度１０〜１００℃／秒で冷却される。
堆積領域３５を通過中の成膜中の基材２５は、加熱手段３４が内蔵された基板ホルダ２６に保持されることにより、前記温度範囲、例えば８００℃程度に加熱、保温されている。堆積領域３５を通過後の基材２５は、加熱手段３５を内蔵した基板ホルダ２６とは接触しない状態となるため、必然的に放熱してその温度が低下する。通常、成膜中の真空容器３１内部及び転向部材群２３、２４の温度は１００〜２００℃程度であり、堆積領域３５を通過後、転向部材群２３を周回し、転向部材群２３、２４間を走行する基材２５の温度は、雰囲気温度近辺である１００〜２００℃程度まで低下する。
【００４０】
堆積領域（成膜領域）３５を通過後の基材２５の温度の低下速度（冷却速度）は、レーザ蒸着装置２０の適所に設置された複数の温度センサ（図示略）等によりモニタリングすることができる。また、堆積領域（成膜領域）３５を通過後の基材２５の冷却速度（温度の低下速度）の制御は、処理容器３１内の堆積領域３５を除く部分の雰囲気の温度調整や、転向部材群２３、２４間の堆積領域３５以外の部分の走行距離の調整、基材２５の搬送速度の調整、及び転向部材群２３、２４の温度調整などにより行うことができるが、その制御方法は特に限定されない。一例として、成膜温度７８０〜８５０℃、真空容器３１内部及び転向部材群２３、２４の温度が１５０℃〜２００℃の場合、基材２５の搬送速度を４０ｍ／ｈとすることにより、冷却速度を２０℃／秒で成膜領域通過後の基材２５を冷却することができ、基材２５の搬送速度を１００ｍ／ｈとすることにより、冷却速度を５０℃／秒で成膜領域通過後の基材２５を冷却することができる。厚さ数十〜数百μｍの基材２５は、堆積領域３５後を通過後に基板ホルダ２６から離れると放熱により素早く冷却される。
【００４１】
成膜領域（堆積領域）３５を通過後の基材２５の温度を低下させることにより、基材２５の表面（中間層１２の表面）に成膜された酸化物超電導層１３の特性を良好にすることができる。すなわち、成膜領域（堆積領域）３５を通過する際の基材２５の温度は、酸化物超電導層１３の成膜に適した温度となっているが、成膜温度は例えば８００℃程度と非常に高い温度とする必要がある。このような温度で成膜することにより、結晶配向性の良好な酸化物超電導層１３が成膜されるが、成膜後も高温で加熱を続けると、基材２５の中間層１２と酸化物超電導層１３との界面反応が進行してしまい、結果的に特性の低い膜になってしまう。本実施形態においては、成膜領域（堆積領域）３５を通過後の基材２５の温度を冷却速度１０℃／秒以上で低下させることにより、中間層１２と酸化物超電導層１３との界面反応を防ぎ、良好な特性の酸化物超電導導体１０とすることができる。また、冷却速度１００℃／秒を超えて堆積領域３５通過後の基材２５を冷却すると、成膜される酸化物超電導層の結晶配向性が所望のｃ軸配向ではなくａ軸配向になる場合がある。そのため、結晶配向性の良好な酸化物超電導層１３を成膜するためには、成膜領域３５を通過後の基材２５を冷却速度１０〜１００℃／秒で冷却する必要がある。
【００４２】
成膜領域３５を通過後の基材２５を冷却する際、成膜温度（例えば、８００℃程度）から真空容器内部温度（雰囲気温度；例えば、１５０〜２００℃）まで、冷却速度１０〜１００℃／秒で冷却してもよいが、基材２５の温度が雰囲気温度に近づくにつれて、冷却速度が遅くなる傾向がある。本発明者の検討の結果、酸化物超電導層１３が成膜された基材２５は、５００℃以下の温度であれば、中間層１２と酸化物超電導層１３との界面反応が起こらないことを確認している。そのため、本実施形態においては、成膜領域３５を通過後の基材２５の温度を、成膜温度から５００℃まで低下する際の冷却速度が１０〜１００℃／秒であれば、結晶配向性が良好な酸化物超電導層１３を成膜することができる。
【００４３】
また、基材２５を、成膜領域３５を通過直後に冷却することが好ましい。後述の実施例に示す如く、成膜領域３５を通過後の基材２５を、８００℃で５秒間保持して成膜したところ、中間層１２と酸化物超電導層１３との界面反応が起こり、酸化物超電導特性が低下した。そのため、成膜領域３５を通過直後に基材２５の冷却が開始されるように加熱手段３４を内蔵した基板ホルダ２６の位置を設定する必要がある。具体的には、成膜領域３５を通過して５秒未満の間に、冷却が開始されるようにすることが好ましい。
【００４４】
堆積領域（成膜領域）３５を通過後の基材２５の温度を１０〜１００℃／秒の速度で低下させることにより、前記のように成膜レートを４０〜１００ｎｍ／秒まで高く設定しても、成膜される酸化物超電導層１３の結晶配向性が良好となり、超電導特性を向上させることができる。
従来、パルスレーザ蒸着法により、長尺の基材上に酸化物超電導層を成膜する場合、良好な超電導特性の酸化物超電導層を得るためには、結晶配向性を向上させる必要があり、基材上への構成粒子の堆積レートを抑え、基材上で酸化物超電導体をじっくりと時間をかけて結晶成長させて成膜する必要があった。従って、基材上への構成粒子の堆積レートを抑えているため成膜速度が遅く、必然的に酸化物超電導層の成膜工程には長時間を要し、酸化物超電導導体の量産化が難しいという問題があった。
本実施形態の酸化物超電導導体の製造方法においては、後述する実施例に示す如く、堆積領域（成膜領域）３５を通過後の基材２５の温度を１０〜１００℃／秒の速度で低下させることにより、堆積レートを４０〜１００ｎｍ／秒に設定した場合に、成膜される酸化物超電導層１３の結晶配向性および超電導特性を高く保ちつつ、高い生産性（速い製造速度）を実現できる。
【００４５】
ターゲット２７から叩き出され若しくは蒸発した蒸着粒子は、その放射方向の断面積が拡大したプルーム２９となり、複数列並んで移動している長尺の基材２５の表面に蒸着粒子を堆積させることができ、長尺の基材２５がこれらの転向部材群２２、２３を周回する間に、堆積領域３５を複数回通過することにより酸化物超電導層１５が繰り返し成膜され、必要な厚さに積層される。本実施形態では、長尺の基材２５が堆積領域３５にて複数列レーンを構成するように配置されていることにより、ターゲット２７からの蒸着粒子を良好な収率で基材２５上に堆積させることができ、ターゲット２７を有効利用することができる。
酸化物超電導層１５の成膜後、得られた酸化物超電導導体１０は巻取リール２１に巻き取られる。
以上の工程により、基材２５（テープ基材１１上の中間層１２の上面）に、酸化物超電導層１３を成膜し、酸化物超電導導体１０を製造することができる。
【００４６】
本発明の酸化物超電導導体の製造方法は、堆積領域（成膜領域）を通過後の基材の温度を１０〜１００℃／秒の速度で低下させることにより、成膜レートを４０〜１００ｎｍ／秒まで高く設定しても、成膜される酸化物超電導層の結晶配向性および超電導特性を高く保ちつつ、高い生産性（速い製造速度；速い基材の搬送速度）を実現できる。従って、本発明によれば、良好な特性の酸化物超電導導体を高い生産性で製造することができる。
また、本発明の酸化物超電導導体の製造方法において、ターゲットの構成粒子の堆積領域（成膜領域）に位置する基材とターゲットとの距離ｄを８０〜１１０ｍｍの範囲に設定することにより、該基材の表面にターゲットの構成粒子の噴流が十分に届き、成膜される酸化物超電導層の膜厚が不均一化しないため、成膜される酸化物超電導層の特性が低下することを抑制することができる。従って、より高い超電導特性の酸化物超電導導体を製造することができる。
【００４７】
以上、本発明の酸化物超電導導体の製造方法の一実施形態について説明したが、上記実施形態において、酸化物超電導導体の各部、酸化物超電導線材の製造方法およびそれに使用される装置は一例であって、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施形態では、基材をターゲットの構成粒子の堆積領域（成膜領域）を複数回通過させて、基材上に酸化物超電導層を成膜する例を示したが、本発明はこれに限定されない。基材を成膜領域を１回のみ通過させる構成としても良く、基材を成膜領域内を１回又は複数回通過させた後、基材の搬送方向を逆にして（送出リールおよび巻取リールの回転方向を逆にして）、基板を成膜領域内に再度通過させて成膜しても良い。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４９】
以下の実施例において、幅５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのハステロイＣ２７６（米国ヘインズ社製商品名）製のテープ基材上に、スパッタ法によりＡｌ２Ｏ３（拡散防止層；膜厚１５０ｎｍ）とＹ２Ｏ３（ベッド層；膜厚２０ｎｍ）を順次成膜した上に、イオンビームアシスト蒸着法（ＩＢＡＤ法）によりＭｇＯ（中間層；膜厚１０ｎｍ）を形成した上に、ＰＬＤ法によりＣｅＯ２（キャップ層：膜厚５００ｎｍ）を成膜したものを長尺の基材として用いた。
【００５０】
（試料Ｎｏ．１〜７）
図１および図２に示すレーザ蒸着装置２０を用いて、パルスレーザ蒸着法（ＰＬＤ法）により長尺の基材上に酸化物超電導層としてＧｄ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ（膜厚１．０μｍ）を、表１記載の堆積レート、レーザ出力、および成膜領域にそれぞれ設定して成膜した。
なお、その他の成膜条件は、以下の通りである。
レーン数５、成膜温度８００℃、成膜領域通過後の基材の冷却速度５０℃／秒、酸素分圧８０Ｐａ、基材−ターゲット間距離９０ｍｍ、処理容器３１内の温度１５０〜２００℃、転向部材群２３、２４の温度１５０〜２００℃。ここで、成膜領域を通過直後の基材は、加熱手段３４が内蔵された基板ホルダ２６より離れることにより、成膜温度８００℃から５００℃まで冷却速度５０℃／秒で冷却されるようにした。また、堆積レートは、レーザ出力及び成膜領域の大きさを調整することにより変更した。
【００５１】
得られた試料Ｎｏ．１〜７の各酸化物超電導導体について、臨界電流密度、酸化物超電導層の結晶配向（Ｘ線回折パターンより決定）、製造速度の評価を行った。結果を表１に併記した。なお、表１において、「実効製造速度」は膜厚１．０μｍ、臨界電流特性Ｉｃが３００Ａ／ｃｍ以上の酸化物超電導導体が得られる実際の製造速度（基材搬送速度÷成膜回数）の最高値を示す。例えば、基材を８０ｍ／ｈで搬送して成膜すると１回当たり膜厚０．５μｍの酸化物超電導層が形成される場合、基材搬送速度８０ｍ／ｈで２回成膜すると膜厚１．０μｍとなり、臨界電流密度Ｊｃが３ＭＡ／ｃｍ２以上であれば臨界電流特性Ｉｃも３００Ａ／ｃｍ以上となるので、実効製造速度は４０ｍ／ｈとなる。また、酸化物超電導層の膜厚を厚くしても膜質が悪く、臨界電流密度Ｊｃが低ければ、臨界電流特性Ｉｃは３００Ａ／ｍに到達しない場合がある。そのような場合は、表１における試料Ｎｏ．７のように、実効製造速度を「−」として示した。
また、生産性は、実効製造速度が４０ｍ／ｈ以上のものを「○」、実効製造速度が４０ｍ／ｈ未満のものを「△」として判定した。さらに、試料Ｎｏ．４およびＮｏ．７の酸化物超電導層のＸ線回折パターンを図４に示す。また、表１において、「成膜領域」とは１回の成膜により成膜される領域を基材長手方向の長さとして表したものであり、レーン数５のレーザ蒸着装置２０により成膜された試料Ｎｏ．１〜７において、「成膜領域３０ｃｍ」とは１レーンあたり６ｃｍの長さの領域で成膜されたことを示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
図４に示すように、堆積レート６０ｎｍ／秒で成膜した試料Ｎｏ．４の酸化物超電導層は、結晶配向がｃ軸配向であった。一方、堆積レート１１０ｎｍ／秒で成膜した試料Ｎｏ．６の酸化物超電導層は、結晶配向がｃ軸配向とａ軸配向が混ざっていた。また、堆積レート１２０ｎｍ／秒で成膜した試料Ｎｏ．７の酸化物超電導層は、結晶配向性がａ軸配向となっていた。
表１の結果より、堆積レート４０〜１００ｎｍ／秒で成膜することにより、高い臨界電流特性の酸化物超電導導体を良好な製造速度（生産性）で製造することができることが確認された。
【００５４】
（試料Ｎｏ．８〜２２）
図１および図２に示すレーザ蒸着装置２０を用いて、ＰＬＤ法により長尺の基材上に酸化物超電導層としてＧｄ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙ（膜厚１．０μｍ）を、表２記載の堆積レート、レーザ出力、成膜領域、および基材冷却速度（成膜領域通過直後の基材の５００℃までの冷却速度）にそれぞれ設定して成膜した。
その他の成膜条件は、以下の通りである。
レーン数５、成膜温度８００℃、酸素分圧８０Ｐａ、基材−ターゲット間距離９０ｍｍ、真空容器３１内の温度１５０〜２００℃、転向部材群２３、２４の温度１５０〜２００℃。なお、表２において「成膜領域」および「実効製造速度」は表１と同じ意味を示し、堆積レートはレーザ出力及び成膜領域の大きさを調整することにより変更した。また、基材冷却速度は、基材の搬送速度を変更することにより、加熱手段３４が内蔵された基板ホルダ３５より基材が離れる速度を変更することにより調整した。一例として、基材冷却速度１０℃／秒の試料Ｎｏ．９の基材搬送速度は、基材冷却速度５℃／秒の試料Ｎｏ．８の基材搬送速度の倍に設定した。
【００５５】
【表２】
【００５６】
表２の結果より、成膜領域通過直後の基材を冷却速度５℃／秒で冷却した試料Ｎｏ．８、Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１８では、成膜領域通過後にゆっくりと冷却されるため、酸化物超電導層Ｇｄ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙとキャップ層ＣｅＯ２との界面反応が起こり、ＢａＣｅＯ３が形成されていた。また、成膜領域通過直後の基材を冷却速度１１０℃／秒で冷却した試料Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１７、Ｎｏ．２２の酸化物超電導層は、結晶配向がａ軸配向であった。
この結果より、堆積レート４０〜１００ｎｍ／秒で成膜する場合、成膜領域通過後の基材を冷却速度１０〜１００℃／秒で冷却することにより、高い臨界電流特性の酸化物超電導導体を良好な生産性（実効製造速度）で製造することができることが確認された。
【００５７】
（試料Ｎｏ．２３〜２７）
図１および図２に示すレーザ蒸着装置２０を用いて、ＰＬＤ法により長尺の基材上に酸化物超電導層としてＧｄ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙ（膜厚１．０μｍ）を、表３記載の基材−ターゲット間距離（成膜領域の基材とターゲットとの距離）にそれぞれ設定して成膜した。
なお、その他の成膜条件は、以下の通りである。
レーン数５、成膜温度８００℃、テープ基材冷却速度５０℃／秒、堆積レート６０ｎｍ／秒、レーザ出力３６０Ｗ、成膜領域３０ｃｍ。なお、表３において「実効製造速度」および「成膜領域」は表１と同じ意味を示す。また、堆積レートおよび基材冷却速度の調整方法は、上記試料Ｎｏ．１等と同じである。
【００５８】
【表３】
【００５９】
表３の結果より、基材−ターゲット間距離を８０〜１１０ｍｍとして成膜することにより、高い臨界電流特性の酸化物超電導導体を良好な製造速度（生産性）で製造することができることが確認された。
【００６０】
（試料Ｎｏ．２８〜３２）
図１および図２に示すレーザ蒸着装置２０を用いて、ＰＬＤ法により長尺の基材上に酸化物超電導層としてＧｄ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙ（膜厚１．０μｍ）を、表４記載の酸素分圧にそれぞれ設定して成膜した。
なお、その他の成膜条件は、以下の通りである。
レーン数５、成膜温度８００℃、テープ基材冷却速度５０℃／秒、基材−ターゲット間距離９０ｍｍ、堆積レート６０ｎｍ／秒、レーザ出力３６０Ｗ、成膜領域３０ｃｍ。なお、表４において「実効製造速度」および「成膜領域」は表１と同じ意味を示す。また、堆積レートおよび基材冷却速度の調整方法は、上記試料Ｎｏ．１等と同じである。
【００６１】
【表４】
【００６２】
表４の結果より、酸素分圧を７０〜１００Ｐａとして成膜することにより、高い臨界電流特性の酸化物超電導導体を良好な製造速度（生産性）で製造することができることが確認された。
【００６３】
（検討例）
図１および図２に示すレーザ蒸着装置２０を用いて、レーン数５、成膜温度８００℃、堆積レート６０ｎｍ／秒、酸素分圧８０Ｐａ、レーザ出力３６０Ｗ、成膜領域３０ｃｍとして、ＰＬＤ法により長尺の基材上に酸化物超電導層としてＧｄ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙを成膜した。成膜領域通過後に８００℃で、５秒未満の時間保持し、その後、冷却速度５０℃／秒で基材を冷却して成膜を行ったところ、得られた酸化物超電導導体の臨界電流密度は３．０ＭＡ／ｃｍ２以上であり、良好な超電導特性を示した。また、成膜領域通過後に８００℃で５秒間保持し、その後、冷却速度５０℃／秒で基材を冷却して成膜を行ったところ、キャップ層ＣｅＯ２と酸化物超電導層Ｇｄ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｙとの界面反応が起こり、得られた酸化物超電導導体の臨界電流密度は０．１ＭＡ／ｃｍ２であった。
【符号の説明】
【００６４】
１０…酸化物超電導導体、１１…テープ基材、１２…中間層、１３…酸化物超電導層、２０…レーザ蒸着装置、２１…送出リール、２２…巻取リール、２３、２４…巻回部材群、２５…基材、２６…基板ホルダ、２７…ターゲット、２８…レーザ光発光手段、２９…プルーム、３１…処理容器、３２…真空排気装置、３３…窓、３４…加熱手段、３５…ターゲットの構成粒子の堆積領域、Ｌ…レーザ光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光をターゲットの表面に照射して、このターゲットの構成粒子を叩き出し若しくは蒸発させ、この構成粒子を基材上に堆積させて酸化物超電導層を形成することにより酸化物超電導導体を製造する方法であって、
前記基材を、加熱手段により加熱しながら前記構成粒子の堆積領域を通過させて、
前記堆積領域内の前記基材の表面上に前記構成粒子を堆積レート４０〜１００ｎｍ／秒で堆積させた後、
前記堆積領域を通過後の前記基材の冷却速度を１０〜１００℃／秒とすることを特徴とする酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項２】
前記基材を、前記構成粒子の堆積領域を複数回通過させて、該堆積領域を通過毎に前記基材上に前記構成粒子を堆積させるとともに、該堆積領域を通過毎にこの堆積領域を通過後の前記基材の冷却速度を１０〜１００℃／秒として酸化物超電導層を形成することを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項３】
前記基材を、前記堆積領域を通過直後に前記冷却速度で冷却することを特徴とする請求項１または２に記載の酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項４】
前記基材の移動方向を転向させる転向部材を少なくとも一対、対向配置するとともに、
これらの転向部材間に前記基材が複数の隣接するレーンを構成するように前記基材を巻回し、
該転向部材間にて複数のレーンを構成した状態の前記基材の表面に対向するように前記ターゲット配し、
前記基材を前記転向部材間を周回させることにより前記ターゲットの構成粒子の堆積領域を複数回通過させることを特徴とする請求項２または３に記載の酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項５】
前記堆積領域内の前記基材表面と、前記ターゲットとの距離を８０〜１１０ｍｍとすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項１】
レーザ光をターゲットの表面に照射して、このターゲットの構成粒子を叩き出し若しくは蒸発させ、この構成粒子を基材上に堆積させて酸化物超電導層を形成することにより酸化物超電導導体を製造する方法であって、
前記基材を、加熱手段により加熱しながら前記構成粒子の堆積領域を通過させて、
前記堆積領域内の前記基材の表面上に前記構成粒子を堆積レート４０〜１００ｎｍ／秒で堆積させた後、
前記堆積領域を通過後の前記基材の冷却速度を１０〜１００℃／秒とすることを特徴とする酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項２】
前記基材を、前記構成粒子の堆積領域を複数回通過させて、該堆積領域を通過毎に前記基材上に前記構成粒子を堆積させるとともに、該堆積領域を通過毎にこの堆積領域を通過後の前記基材の冷却速度を１０〜１００℃／秒として酸化物超電導層を形成することを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項３】
前記基材を、前記堆積領域を通過直後に前記冷却速度で冷却することを特徴とする請求項１または２に記載の酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項４】
前記基材の移動方向を転向させる転向部材を少なくとも一対、対向配置するとともに、
これらの転向部材間に前記基材が複数の隣接するレーンを構成するように前記基材を巻回し、
該転向部材間にて複数のレーンを構成した状態の前記基材の表面に対向するように前記ターゲット配し、
前記基材を前記転向部材間を周回させることにより前記ターゲットの構成粒子の堆積領域を複数回通過させることを特徴とする請求項２または３に記載の酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項５】
前記堆積領域内の前記基材表面と、前記ターゲットとの距離を８０〜１１０ｍｍとすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の酸化物超電導導体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−７４２９２（Ｐ２０１２−７４２９２Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１９０８３（Ｐ２０１０−２１９０８３）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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