酸化物超電導薄膜
【課題】酸化物超電導材料をより高い臨界電流を持つようにする、すなわち臨界電流特性が向上する酸化物超電導薄膜を提供する。
【解決手段】基板と、基板の一主面上に形成され、一主面に対して垂直方向にｃ軸配向した酸化物超電導体と、酸化物超電導体とは異なる結晶配向を有して平均粒径が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の異相粒と、を含有した超電導層と、を備える。前記異相粒は、Ｃｕ−Ｏ粒子を含む。なお、「Ｃｕ−Ｏ」粒子とは、ＣｕＯやＣｕ２Ｏの少なくとも何れか１つを含む粒子である。
【解決手段】基板と、基板の一主面上に形成され、一主面に対して垂直方向にｃ軸配向した酸化物超電導体と、酸化物超電導体とは異なる結晶配向を有して平均粒径が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の異相粒と、を含有した超電導層と、を備える。前記異相粒は、Ｃｕ−Ｏ粒子を含む。なお、「Ｃｕ−Ｏ」粒子とは、ＣｕＯやＣｕ２Ｏの少なくとも何れか１つを含む粒子である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物超電導薄膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、酸化物超電導材料を実用化するための技術として、基板を用意し、当該基板上に酸化物超電導体を成膜して酸化物超電導薄膜を得る方法がある。この場合、基板として長尺のものを用いると、超電導線材を得ることができる。
【０００３】
成膜する酸化物超電導体としては、例えば、液体窒素温度（７７Ｋ）以上で超電導現象を示すＲＥ系超電導体（ＲＥ：希土類元素）、特にＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δの組成式で表されるイットリウム系超電導体（以下、「ＹＢＣＯ」と記載する）がよく用いられている。
【０００４】
このＹＢＣＯを用いたイットリウム系酸化物超電導薄膜はケーブルやＳＭＥＳ（超電導エネルギー貯蔵装置）への応用が期待されており、高臨界電流を持つイットリウム系酸化物超電導体及びその製法に大いに注目を集めている。
【０００５】
ところが、高臨界電流を持つＹＢＣＯを含め、酸化物超電導材料（特に酸化物超電導薄膜）を実用化するための障害となっている１つの要因として、酸化物超電導材料をより高い臨界電流を持つようにする、すなわち臨界電流特性（以下、Ｉｃ特性という）の向上が容易でないことが挙げられる。
【０００６】
そこで、特許文献１には、基板の一主面上にＹＢＣＯの原液をスピンコーティングし、仮焼成、本焼成、アニールを順に行い超電導層を形成する工程が記載され、仮焼成の際に、前躯体中のＣｕＯ粒の平均粒径が２５ｎｍ以下となるように温度や時間を設定している。そして、本焼成及びアニールを通して、基板の一主面に平行な超電導層のいずれかの断面を観察した場合に、超電導層の断面に対するＣｕＯ粒子断面の面積比が１／１００以下となるようにすることで、Ｉｃ特性を向上させている。
【０００７】
また、特許文献２には、超電導層中にナノオーダーの欠陥を作り、磁界が印加される際に超電導層中に侵入する量子化磁束のピニング点として機能させる点と、ナノオーダーの欠陥は超電導層中を基板に平行に流れる電流を阻害しない点と、が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３-２５７２５９号公報
【特許文献２】特開２００５-１１６４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の構成だけでは、Ｉｃ特性を十分に向上させることができない。また、特許文献２には、Ｉｃ特性を向上させる点は一切記載されていない。
【００１０】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、Ｉｃ特性が向上する酸化物超電導薄膜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】
【００１１】
本発明の上記課題は下記の手段によって解決された。
＜１＞基板と、前記基板の一主面上に形成され、前記一主面に対して垂直方向にｃ軸配向した酸化物超電導体と、前記酸化物超電導体とは異なる結晶配向を有して平均粒径が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の異相粒と、を含有した超電導層と、を備える酸化物超電導薄膜。
【００１２】
＜２＞前記異相粒の平均粒径は、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である、前記＜１＞に記載の酸化物超電導薄膜。
【００１３】
＜３＞前記異相粒の平均粒径は、２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である、前記＜２＞に記載の酸化物超電導薄膜。
【００１４】
＜４＞前記一主面に平行な前記超電導層のいずれかの断面を観察した場合に、前記超電導層の断面に対する異相粒断面の面積率が２０面積％以下である、前記＜１＞〜前記＜３＞の何れか１つに記載の酸化物超電導薄膜。
【００１５】
＜５＞前記一主面に平行な前記超電導層のいずれかの断面を観察した場合に、前記超電導層の断面に対する異相粒断面の面積率が１面積％以上である、前記＜１＞〜前記＜４＞の何れか１つに記載の酸化物超電導薄膜。
【００１６】
＜６＞前記超電導層の表面粗さは、１００ｎｍ以下である、前記＜１＞〜前記＜５＞の何れか１つに記載の酸化物超電導薄膜。
【００１７】
＜７＞前記酸化物超電導体は、組成式ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（ＲＥは単一の希土類元素又は複数の希土類元素であり、前記δは酸素不定比量である）で表される、前記＜１＞〜前記＜６＞の何れか１つに記載の酸化物超電導薄膜。
【００１８】
＜８＞前記異相粒は、Ｃｕ−Ｏ粒子を含む、前記＜１＞〜前記＜７＞の何れか１つに記載の酸化物超電導薄膜。なお、「Ｃｕ−Ｏ」粒子とは、ＣｕＯやＣｕ２Ｏの少なくとも何れか１つを含む粒子である。
【００１９】
＜９＞前記＜１＞〜前記＜８＞の何れか１つに記載の酸化物超電導薄膜を有する、超電導線材。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、Ｉｃ特性が向上する酸化物超電導薄膜を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の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】図２は、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径とＩｃとの関係、及びＣｕ−Ｏ粒子の平均粒径と表面粗さＲａとの関係を示す図である。
【図３】図３は、ＴＥＭやＳＥＭの観察結果に基づいて作成した従来の超電導線材の断面構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る酸化物超電導薄膜について具体的に説明する。なお、図中、同一又は対応する機能を有する部材（構成要素）には同じ符号を付して適宜説明を省略する。
【００２３】
＜超電導線材の構成＞
まず、本発明の実施形態に係る酸化物超電導薄膜について説明する前に、酸化物超電導薄膜を含んだ超電導線材について説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係る超電導線材１の積層構造を示す図である。
図１に示すように、超電導線材１は、テープ状の基板１１上に中間層１２、超電導層１３、安定化層（保護層）１４が順に形成された積層構造を有している。
【００２５】
基板１１は、低磁性の金属基板やセラミックス基板を用いる。基板１１の形状は、主面があることを前提として、上述のテープ状だけでなく、板材、線材、条体等の種々の形状のものを用いることができる。金属基板としては、例えば、強度及び耐熱性に優れた、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｇ等の金属又はこれらの合金を用いることができる。特に好ましいのは、耐食性及び耐熱性の点で優れているステンレス、ハステロイ（登録商標）、その他のニッケル系合金である。また、これら各種金属材料上に各種セラミックスを配してもよい。また、セラミックス基板としては、例えば、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ３、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＬａＡｌＯ２又はイットリウム安定化ジルコニア等を用いることができる。
【００２６】
中間層１２は、超電導層１３において高い面内配向性を実現するために基板１１上に形成される層であり、熱膨張率や格子定数等の物理的な特性値が基板１１と超電導層１３を構成する酸化物超電導体との中間的な値を示す。
【００２７】
超電導層１３は、中間層１２上に形成され、酸化物超電導体、特に銅酸化物超電導体を主成分として含有している。なお、「主成分」とは、超電導層１３に含まれる構成成分中で含有量が最も多いことを示し、好ましくは５０％超であることを示している。また、本発明の実施形態に係る超電導層１３は、不純物（異相粒）も含有しているが、詳細は後述する。
銅酸化物超電導体としては、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（ＲＥ−１２３と称す），Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８＋δ（ＢｉサイトにＰｂドープしたものも含む），Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０＋δ（ＢｉサイトにＰｂドープしたものも含む），（Ｌａ，Ｂａ）２ＣｕＯ４−δ，（Ｃａ，Ｓｒ）ＣｕＯ２−δ［ＣａサイトはＢａであってもよい］，（Ｎｄ，Ｃｅ）２ＣｕＯ４−δ，（Ｃｕ，Ｍｏ）Ｓｒ２（Ｃｅ，Ｙ）ｓＣｕ２Ｏ ［（Ｃｕ，Ｍｏ）−１２ｓ２と称し、ｓ＝１、２、３，４である］，Ｂａ（Ｐｂ，Ｂｉ）Ｏ３又はＴｌ２Ｂａ２Ｃａｎ−１ＣｕｎＯ２ｎ＋４（ｎは２以上の整数である）等の組成式で表される結晶材料を用いることができる。また、銅酸化物超電導体は、これら結晶材料を組み合わせて構成することもできる。
【００２８】
以上の結晶材料の中でも、超電導特性が良くて結晶構造が単純であるという理由から、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δを用いることが好ましい。また、結晶材料は、多結晶材料であっても単結晶材料であってもよい。
【００２９】
なお、上記ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ中のＲＥは、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂやＬｕなどの単一の希土類元素又は複数の希土類元素であり、これらの中でも超電導転移温度Ｔｃが高い等の理由でＹであることが好ましい。また、δは、酸素不定比量であり、例えば０以上１以下であり、超電導転移温度が高いという観点から０に近いほど好ましい。このδは、オートクレーブ等の装置を用いて高圧酸素アニール等を行えば、δは０未満、すなわち、負の値をとることもある。
ここで、ＲＥをＰｒとしたＰｒＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δだけは、現在、超電導現象が確認されていないが、将来酸素不定比量δを制御するなどして超電導現象が確認できた場合には、本発明の実施形態に係わる酸化物超電導体にＰｒＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δも含むものとする。
また、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ以外の結晶材料のδも酸素不定比量を表し、例えば０以上１以下である。
【００３０】
超電導層１３の膜厚は、特に限定されないが、例えば５００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である。
【００３１】
超電導層１３の形成（成膜）方法としては、例えばＴＦＡ−ＭＯＤ法、ＰＬＤ法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、又はスパッタ法などが挙げられる。
【００３２】
以上のような超電導層１３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１４が成膜されている。また、安定化層１４を成膜して超電導線材１を製造した後、超電導線材１に熱処理を施してもよい。
【００３３】
＜酸化物超電導薄膜＞
次に、本発明の実施形態に係る酸化物超電導薄膜について、上述した超電導層１３を一例に挙げて説明する。
【００３４】
まず、本発明の実施形態に係る酸化物超電導薄膜を想到するに当たって、本発明者は、超電導層１３の形成（成膜）において、Ｉｃ特性を向上させるためには、超電導電流が超電導体結晶のｃ軸配向結晶（基板１１に対して垂直方向に超電導相のｃ軸が揃う結晶）に平行に流れるため、ｃ軸配向結晶での成長が必要となることを考えた。
そこでまず、本発明者は、従来の超電導線材、特に超電導層の結晶状態をＴＥＭやＳＥＭにより観察した。図３は、ＴＥＭやＳＥＭの観察結果に基づいて作成した従来の超電導線材５００の断面構造を示す模式図である。
【００３５】
図３に示す、超電導線材５００は、基板１１の一主面上に形成された中間層５０２表面に、ＹＢＣＯからなる超電導層５０４が成膜されている。
【００３６】
図３に示すように、ＴＥＭやＳＥＭの観察の結果、超電導層５０４中には、一主面に対して垂直にｃ軸配向したＹＢＣＯ（所謂ｃ軸配向結晶）５０６の他に、ｃ軸配向結晶とは異なる結晶配向を有した、一主面に対して垂直にａ軸配向したＹＢＣＯ（所謂ａ軸配向結晶）や傾きＹＢＣＯ（以下、異相酸化物超電導体５０８Ａと称す）、異相ＹＣｕＯ２（符号：５０８Ｂ）、ＣｕＯやＣｕ２Ｏの少なくとも何れか１つを含む異相Ｃｕ−Ｏ粒子（符号：５０８Ｃ）等の、所謂、異相粒５０８が混在していることが分かった。そして、これらの異相粒５０８は、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したＩｃ特性を劣化させる要因となることを見出した。
【００３７】
そこで、本発明者らは、異相粒５０８に着目し、異相粒５０８を微細化し、その粒径を適切なサイズとすることで、Ｉｃ特性が劣化しない（向上する）酸化物超電導薄膜を発明した。
【００３８】
すなわち、基板１１と、基板１１の一主面上に（中間層１２を介して）形成され、前記一主面に対して垂直方向にｃ軸配向した酸化物超電導体（ｃ軸配向結晶）５０６と、前記酸化物超電導体５０６とは異なる結晶配向を有して平均粒径が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の異相粒５０８と、を含有した超電導層１３と、を備える酸化物超電導薄膜である。
なお、「異相粒」が単体で存在していればよいが、他の粒等と結合してその範囲を明確にできない場合もあり得る。この場合、「異相粒」は、結晶の配向方向が同じ領域のところを指すものとする。また、「粒径」とは、異相粒５０８の円相当直径である。また、「平均粒径」とは、超電導層１３の表面をＳＥＭにより、 １００００倍率で観察し、その観察写真に写る異相粒５０８全ての粒径を平均したものである。
また、「一主面に対して垂直方向」とは、一主面に対して垂直のみならず、若干垂直でなくてもよいことを意味し、具体的には、一主面に平行な角度を０度として、８５度〜９５度までを意味する。
【００３９】
異相粒５０８の平均粒径を１００ｎｍ以上５００ｎｍとすると、Ｉｃ特性が向上する。 具体的には、１００ｎｍ以上とすると、基板１１の一主面に平行な超電導層１３断面の単位面積あたりの異相粒粒界全長を小さくすることができる。逆に、１００ｎｍ未満だと、基板１１の一主面に平行な超電導層１３のいずれかの断面を観察した場合に、１００ｎｍ未満と１００ｎｍ以上で異相粒５０８が同じ面積含有率だったとしても、単位面積あたりの粒界全長が急激に増大し、電流が流れない範囲が増えてＩｃが低下するものと考えられる。このため、異相粒５０８の平均粒径を１００ｎｍ以上として粒界全長を小さくすることで、Ｉｃ特性が低下しない（向上することができる）。
また、異相粒５０８の平均粒径を５００ｎｍ以下とすると、酸化物超電導体の結晶構造に歪みが生じることを抑制できる。また、異相粒５０８の連鎖的成長を抑制でき、Ｉｃ特性が向上するものと考えられる。また、表面粗さＲａが粗くなることも抑制できる。５００ｎｍ超だと、酸化物超電導体の結晶構造の歪みが大きくなり、また、表面粗さＲａが急激に増大してしまう。なお、連鎖的成長とは、異相粒５０８の上に他の異相粒５０８が成長することを言い、異相粒５０８が５００ｎｍより大きくなると、その連鎖的成長が顕著になる。
【００４０】
また、異相粒５０８の平均粒径は、より高いＩｃ特性を得るという観点から、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下とすることが好ましく、２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることがより好ましい。また、このようなサイズの異相粒５０８は超電導層１３中に均一に入っていることが好ましい。
なお、この異相粒５０８の粒径制御は、例えばＰＬＤ法により適宜成膜条件を選ぶことにより行うことができる。
【００４１】
また、基板１１の一主面に平行な超電導層１３のいずれかの断面を観察した場合に、超電導層１３の断面に対する異相粒５０８断面の面積率が２０面積％以下とすることが好ましい。２０面積％以下とすれば、Ｉｃ特性を向上させることができ、例えば酸化物超電導体がＹＢＣＯであって、超電導層１３の厚みが１μｍの場合、Ｉｃを２００Ａ以上とすることができる。
なお、基板１１の一主面に平行な超電導層１３のいずれかの断面を観察した場合に、超電導層１３の断面に対する異相粒５０８断面の面積率が１面積％以上とすると、異相粒５０８の平均粒径がＩｃ特性により強く影響する。したがって、超電導層１３の断面に対する異相粒５０８断面の面積率が１面積％以上の場合に、異相粒５０８の平均粒径を上述のように制御することが好ましい。
【００４２】
また、超電導層１３の表面粗さは、結晶性を高めるという観点や保護膜（安定化層１４）を後に成膜し易いという観点等から、１００ｎｍ以下とすることが好ましく、９０ｎｍ以下とすることがより好ましい。
【００４３】
＜変形例＞
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであり、例えば上述の複数の実施形態は、適宜、組み合わされて実施可能である。また、以下の変形例を、適宜、組み合わせてもよい。
【００４４】
例えば、中間層１２は、省略することができる。
また、安定化層１４も、省略することができる。
また、酸化物超電導薄膜は、上述した超電導線材１以外にも様々なものに適用ができる。例えば、超電導量子干渉計（ＳＱＵＩＤ）や固有ジョセフソン接合による小型・高性能テラヘルツ発振素子へ適用ができる。
【実施例】
【００４５】
以下に、本発明に係る酸化物超電導薄膜について、実施例により説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
【００４６】
＜酸化物超電導薄膜の作製＞
まず、Ｙ（ＯＣＯＣＨ３）３、Ｂａ（ＯＣＯＣＨ３）２、Ｃｕ（ＯＣＯＣＨ３）２の各水和物の粉末を、それぞれイオン交換水中に溶解した。次に、それぞれのよう液に、反応等モル量のＣＦ３ＣＯＯＨを添加・攪拌した。その後、それらを金属イオンのモル比で１：２：３の割合で混合して混合溶液を得た。この混合溶液をナス型フラスコに入れ、ロータリエバポレータにセットし、減圧下で反応及び精製を１２時間行った。以上のようにして、半透明青色のゲルまたはゾルを得た。
【００４７】
得られたゲルまたはゾルを、その約１００倍の重量のメタノール中に完全に溶解させた。この溶液も、ロータリエバポレータを用いて、減圧下で反応及び精製を１２時間行った。以上のようにして、半透明青色のゲルまたはゾルを得た。このゲルまたはゾルをメタノール中に溶解させ、さらにメスフラスコを用いて希釈することにより、金属イオン換算で１．５２Ｍのコーティング溶液を得た。
【００４８】
次に、このコーティング溶液を、ＬａＡｌＯ３基板の（１００）面上にスピンコートした。なお、このスピンコートに当り、加速時間を０．４秒、回転速度を４，０００ｒｐｍ、回転保持時間を１２０秒とした。
【００４９】
その後、上記スピンコートにより得られた塗膜に対し、大気圧のもとで仮焼成を行った。次に、仮焼成後の塗膜に対し、大気圧のもと本焼成を行い、続いて、アニールを行った。
【００５０】
以上のようにして酸化物超電導薄膜を得ることができる。
ここで、本実施例では、以上の工程を用い、適宜焼成やアニールの条件（酸素流量等）を変えて、酸化物超電導薄膜を複数作製した。
【００５１】
＜平均粒径の評価＞
そして、作製した複数の酸化物超電導薄膜（超電導層）中の異相粒としてのＣｕ−Ｏ粒子の平均粒径をＳＥＭによりそれぞれ測定した。また、酸化物超電導薄膜の断面に対するＣｕ−Ｏ粒子断面の面積率も併せて測定した。なお、平均粒径の評価は、１００００倍率のＳＥＭ写真に写る異相粒全ての粒径を平均したものである。
【００５２】
＜Ｉｃの評価＞
各酸化物超電導薄膜の臨界電流Ｉｃは、酸化物超電導薄膜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。電圧端子は１ｃｍ、電界基準は１μＶ／ｃｍとした。
【００５３】
＜表面粗さの評価＞
各酸化物超電導薄膜における表面粗さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ、Pacific Nanotechnology社製 Nano-R）による各試料の１２．３μｍ×１２．３μｍの四方角のＡＦＭ像を測定し、このＡＦＭ像から算術平均粗さを計算することにより求めた。
【００５４】
＜評価結果＞
図２は、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径とＩｃとの関係、及びＣｕ−Ｏ粒子の平均粒径と表面粗さＲａとの関係を示す図である。
【００５５】
まず、異相粒５０８断面の面積率が１０〜２０面積％の場合には、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲であると、範囲外と比べてＩｃが高いことが分かった。また、２００ｎｍ以上４００ｎｍであると、Ｉｃがほぼ安定し、２００ｎｍ以上３００ｎｍであると、Ｉｃが約２５０（Ａ）となり最大値をとることが分かった。
なお、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径が１００ｎｍ未満となると、Ｉｃが急激に低下することが分かった。さらに、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径が５００ｎｍ超となると、同様にＩｃが急激に低下することが分かった。
【００５６】
また、異相粒５０８断面の面積率が１〜１０面積％の場合も、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲外であると、Ｉｃは、急激ではなくなるものの、低下することが分かった。
【００５７】
また、異相粒５０８断面の面積率が１面積％未満の場合には、他の場合と比較して、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径が変化しても、Ｉｃは変化し難いことが分かった。ただし、この場合でも、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径が５００ｎｍを超えると、徐々にＩｃが低下することが分かる。
【００５８】
また、超電導層１３の断面に対するＣｕ−Ｏ粒子断面の面積率が下がるにつれて、Ｉｃが高くなることが分かった。なお、この事実を考えれば、Ｃｕ−Ｏ粒子断面の面積率のみを小さく（１面積％未満に）すれば、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径は考慮しなくてもよいようにも思われるが、このような面積率を実現することは、成長温度、組成、成長速度などの精密制御が必要であり、製造が困難で実用する際に生産性が低い。したがって、本発明では、高Ｉｃ特性と高生産性を両方追及するために、Ｃｕ−Ｏ粒子断面の面積率でなく、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径を主に着目している。
【００５９】
また、表面粗さＲａは、Ｉｃが低下し始めるＣｕ−Ｏ粒子の平均粒径が５００ｎｍ超となると、増大していくことが分かった。また、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径が１０００ｎｍ未満だと、表面粗さＲａは１００ｎｍ以下となることが分かった。
【００６０】
なお、以上の実施例では、異相粒をＣｕ−Ｏ粒子とした場合に各評価を行っているが、異相粒が他の粒（例えばＹＣｕＯ２等）であっても、同様の結果となることを確認した。
【符号の説明】
【００６１】
１ 超電導線材
１１ 基板
１３ 超電導層
５０８ 異相粒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物超電導薄膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、酸化物超電導材料を実用化するための技術として、基板を用意し、当該基板上に酸化物超電導体を成膜して酸化物超電導薄膜を得る方法がある。この場合、基板として長尺のものを用いると、超電導線材を得ることができる。
【０００３】
成膜する酸化物超電導体としては、例えば、液体窒素温度（７７Ｋ）以上で超電導現象を示すＲＥ系超電導体（ＲＥ：希土類元素）、特にＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δの組成式で表されるイットリウム系超電導体（以下、「ＹＢＣＯ」と記載する）がよく用いられている。
【０００４】
このＹＢＣＯを用いたイットリウム系酸化物超電導薄膜はケーブルやＳＭＥＳ（超電導エネルギー貯蔵装置）への応用が期待されており、高臨界電流を持つイットリウム系酸化物超電導体及びその製法に大いに注目を集めている。
【０００５】
ところが、高臨界電流を持つＹＢＣＯを含め、酸化物超電導材料（特に酸化物超電導薄膜）を実用化するための障害となっている１つの要因として、酸化物超電導材料をより高い臨界電流を持つようにする、すなわち臨界電流特性（以下、Ｉｃ特性という）の向上が容易でないことが挙げられる。
【０００６】
そこで、特許文献１には、基板の一主面上にＹＢＣＯの原液をスピンコーティングし、仮焼成、本焼成、アニールを順に行い超電導層を形成する工程が記載され、仮焼成の際に、前躯体中のＣｕＯ粒の平均粒径が２５ｎｍ以下となるように温度や時間を設定している。そして、本焼成及びアニールを通して、基板の一主面に平行な超電導層のいずれかの断面を観察した場合に、超電導層の断面に対するＣｕＯ粒子断面の面積比が１／１００以下となるようにすることで、Ｉｃ特性を向上させている。
【０００７】
また、特許文献２には、超電導層中にナノオーダーの欠陥を作り、磁界が印加される際に超電導層中に侵入する量子化磁束のピニング点として機能させる点と、ナノオーダーの欠陥は超電導層中を基板に平行に流れる電流を阻害しない点と、が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３-２５７２５９号公報
【特許文献２】特開２００５-１１６４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の構成だけでは、Ｉｃ特性を十分に向上させることができない。また、特許文献２には、Ｉｃ特性を向上させる点は一切記載されていない。
【００１０】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、Ｉｃ特性が向上する酸化物超電導薄膜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】
【００１１】
本発明の上記課題は下記の手段によって解決された。
＜１＞基板と、前記基板の一主面上に形成され、前記一主面に対して垂直方向にｃ軸配向した酸化物超電導体と、前記酸化物超電導体とは異なる結晶配向を有して平均粒径が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の異相粒と、を含有した超電導層と、を備える酸化物超電導薄膜。
【００１２】
＜２＞前記異相粒の平均粒径は、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である、前記＜１＞に記載の酸化物超電導薄膜。
【００１３】
＜３＞前記異相粒の平均粒径は、２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である、前記＜２＞に記載の酸化物超電導薄膜。
【００１４】
＜４＞前記一主面に平行な前記超電導層のいずれかの断面を観察した場合に、前記超電導層の断面に対する異相粒断面の面積率が２０面積％以下である、前記＜１＞〜前記＜３＞の何れか１つに記載の酸化物超電導薄膜。
【００１５】
＜５＞前記一主面に平行な前記超電導層のいずれかの断面を観察した場合に、前記超電導層の断面に対する異相粒断面の面積率が１面積％以上である、前記＜１＞〜前記＜４＞の何れか１つに記載の酸化物超電導薄膜。
【００１６】
＜６＞前記超電導層の表面粗さは、１００ｎｍ以下である、前記＜１＞〜前記＜５＞の何れか１つに記載の酸化物超電導薄膜。
【００１７】
＜７＞前記酸化物超電導体は、組成式ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（ＲＥは単一の希土類元素又は複数の希土類元素であり、前記δは酸素不定比量である）で表される、前記＜１＞〜前記＜６＞の何れか１つに記載の酸化物超電導薄膜。
【００１８】
＜８＞前記異相粒は、Ｃｕ−Ｏ粒子を含む、前記＜１＞〜前記＜７＞の何れか１つに記載の酸化物超電導薄膜。なお、「Ｃｕ−Ｏ」粒子とは、ＣｕＯやＣｕ２Ｏの少なくとも何れか１つを含む粒子である。
【００１９】
＜９＞前記＜１＞〜前記＜８＞の何れか１つに記載の酸化物超電導薄膜を有する、超電導線材。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、Ｉｃ特性が向上する酸化物超電導薄膜を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の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】図２は、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径とＩｃとの関係、及びＣｕ−Ｏ粒子の平均粒径と表面粗さＲａとの関係を示す図である。
【図３】図３は、ＴＥＭやＳＥＭの観察結果に基づいて作成した従来の超電導線材の断面構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る酸化物超電導薄膜について具体的に説明する。なお、図中、同一又は対応する機能を有する部材（構成要素）には同じ符号を付して適宜説明を省略する。
【００２３】
＜超電導線材の構成＞
まず、本発明の実施形態に係る酸化物超電導薄膜について説明する前に、酸化物超電導薄膜を含んだ超電導線材について説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係る超電導線材１の積層構造を示す図である。
図１に示すように、超電導線材１は、テープ状の基板１１上に中間層１２、超電導層１３、安定化層（保護層）１４が順に形成された積層構造を有している。
【００２５】
基板１１は、低磁性の金属基板やセラミックス基板を用いる。基板１１の形状は、主面があることを前提として、上述のテープ状だけでなく、板材、線材、条体等の種々の形状のものを用いることができる。金属基板としては、例えば、強度及び耐熱性に優れた、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｇ等の金属又はこれらの合金を用いることができる。特に好ましいのは、耐食性及び耐熱性の点で優れているステンレス、ハステロイ（登録商標）、その他のニッケル系合金である。また、これら各種金属材料上に各種セラミックスを配してもよい。また、セラミックス基板としては、例えば、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ３、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＬａＡｌＯ２又はイットリウム安定化ジルコニア等を用いることができる。
【００２６】
中間層１２は、超電導層１３において高い面内配向性を実現するために基板１１上に形成される層であり、熱膨張率や格子定数等の物理的な特性値が基板１１と超電導層１３を構成する酸化物超電導体との中間的な値を示す。
【００２７】
超電導層１３は、中間層１２上に形成され、酸化物超電導体、特に銅酸化物超電導体を主成分として含有している。なお、「主成分」とは、超電導層１３に含まれる構成成分中で含有量が最も多いことを示し、好ましくは５０％超であることを示している。また、本発明の実施形態に係る超電導層１３は、不純物（異相粒）も含有しているが、詳細は後述する。
銅酸化物超電導体としては、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（ＲＥ−１２３と称す），Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８＋δ（ＢｉサイトにＰｂドープしたものも含む），Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０＋δ（ＢｉサイトにＰｂドープしたものも含む），（Ｌａ，Ｂａ）２ＣｕＯ４−δ，（Ｃａ，Ｓｒ）ＣｕＯ２−δ［ＣａサイトはＢａであってもよい］，（Ｎｄ，Ｃｅ）２ＣｕＯ４−δ，（Ｃｕ，Ｍｏ）Ｓｒ２（Ｃｅ，Ｙ）ｓＣｕ２Ｏ ［（Ｃｕ，Ｍｏ）−１２ｓ２と称し、ｓ＝１、２、３，４である］，Ｂａ（Ｐｂ，Ｂｉ）Ｏ３又はＴｌ２Ｂａ２Ｃａｎ−１ＣｕｎＯ２ｎ＋４（ｎは２以上の整数である）等の組成式で表される結晶材料を用いることができる。また、銅酸化物超電導体は、これら結晶材料を組み合わせて構成することもできる。
【００２８】
以上の結晶材料の中でも、超電導特性が良くて結晶構造が単純であるという理由から、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δを用いることが好ましい。また、結晶材料は、多結晶材料であっても単結晶材料であってもよい。
【００２９】
なお、上記ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ中のＲＥは、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂやＬｕなどの単一の希土類元素又は複数の希土類元素であり、これらの中でも超電導転移温度Ｔｃが高い等の理由でＹであることが好ましい。また、δは、酸素不定比量であり、例えば０以上１以下であり、超電導転移温度が高いという観点から０に近いほど好ましい。このδは、オートクレーブ等の装置を用いて高圧酸素アニール等を行えば、δは０未満、すなわち、負の値をとることもある。
ここで、ＲＥをＰｒとしたＰｒＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δだけは、現在、超電導現象が確認されていないが、将来酸素不定比量δを制御するなどして超電導現象が確認できた場合には、本発明の実施形態に係わる酸化物超電導体にＰｒＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δも含むものとする。
また、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ以外の結晶材料のδも酸素不定比量を表し、例えば０以上１以下である。
【００３０】
超電導層１３の膜厚は、特に限定されないが、例えば５００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である。
【００３１】
超電導層１３の形成（成膜）方法としては、例えばＴＦＡ−ＭＯＤ法、ＰＬＤ法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、又はスパッタ法などが挙げられる。
【００３２】
以上のような超電導層１３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１４が成膜されている。また、安定化層１４を成膜して超電導線材１を製造した後、超電導線材１に熱処理を施してもよい。
【００３３】
＜酸化物超電導薄膜＞
次に、本発明の実施形態に係る酸化物超電導薄膜について、上述した超電導層１３を一例に挙げて説明する。
【００３４】
まず、本発明の実施形態に係る酸化物超電導薄膜を想到するに当たって、本発明者は、超電導層１３の形成（成膜）において、Ｉｃ特性を向上させるためには、超電導電流が超電導体結晶のｃ軸配向結晶（基板１１に対して垂直方向に超電導相のｃ軸が揃う結晶）に平行に流れるため、ｃ軸配向結晶での成長が必要となることを考えた。
そこでまず、本発明者は、従来の超電導線材、特に超電導層の結晶状態をＴＥＭやＳＥＭにより観察した。図３は、ＴＥＭやＳＥＭの観察結果に基づいて作成した従来の超電導線材５００の断面構造を示す模式図である。
【００３５】
図３に示す、超電導線材５００は、基板１１の一主面上に形成された中間層５０２表面に、ＹＢＣＯからなる超電導層５０４が成膜されている。
【００３６】
図３に示すように、ＴＥＭやＳＥＭの観察の結果、超電導層５０４中には、一主面に対して垂直にｃ軸配向したＹＢＣＯ（所謂ｃ軸配向結晶）５０６の他に、ｃ軸配向結晶とは異なる結晶配向を有した、一主面に対して垂直にａ軸配向したＹＢＣＯ（所謂ａ軸配向結晶）や傾きＹＢＣＯ（以下、異相酸化物超電導体５０８Ａと称す）、異相ＹＣｕＯ２（符号：５０８Ｂ）、ＣｕＯやＣｕ２Ｏの少なくとも何れか１つを含む異相Ｃｕ−Ｏ粒子（符号：５０８Ｃ）等の、所謂、異相粒５０８が混在していることが分かった。そして、これらの異相粒５０８は、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したＩｃ特性を劣化させる要因となることを見出した。
【００３７】
そこで、本発明者らは、異相粒５０８に着目し、異相粒５０８を微細化し、その粒径を適切なサイズとすることで、Ｉｃ特性が劣化しない（向上する）酸化物超電導薄膜を発明した。
【００３８】
すなわち、基板１１と、基板１１の一主面上に（中間層１２を介して）形成され、前記一主面に対して垂直方向にｃ軸配向した酸化物超電導体（ｃ軸配向結晶）５０６と、前記酸化物超電導体５０６とは異なる結晶配向を有して平均粒径が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の異相粒５０８と、を含有した超電導層１３と、を備える酸化物超電導薄膜である。
なお、「異相粒」が単体で存在していればよいが、他の粒等と結合してその範囲を明確にできない場合もあり得る。この場合、「異相粒」は、結晶の配向方向が同じ領域のところを指すものとする。また、「粒径」とは、異相粒５０８の円相当直径である。また、「平均粒径」とは、超電導層１３の表面をＳＥＭにより、 １００００倍率で観察し、その観察写真に写る異相粒５０８全ての粒径を平均したものである。
また、「一主面に対して垂直方向」とは、一主面に対して垂直のみならず、若干垂直でなくてもよいことを意味し、具体的には、一主面に平行な角度を０度として、８５度〜９５度までを意味する。
【００３９】
異相粒５０８の平均粒径を１００ｎｍ以上５００ｎｍとすると、Ｉｃ特性が向上する。 具体的には、１００ｎｍ以上とすると、基板１１の一主面に平行な超電導層１３断面の単位面積あたりの異相粒粒界全長を小さくすることができる。逆に、１００ｎｍ未満だと、基板１１の一主面に平行な超電導層１３のいずれかの断面を観察した場合に、１００ｎｍ未満と１００ｎｍ以上で異相粒５０８が同じ面積含有率だったとしても、単位面積あたりの粒界全長が急激に増大し、電流が流れない範囲が増えてＩｃが低下するものと考えられる。このため、異相粒５０８の平均粒径を１００ｎｍ以上として粒界全長を小さくすることで、Ｉｃ特性が低下しない（向上することができる）。
また、異相粒５０８の平均粒径を５００ｎｍ以下とすると、酸化物超電導体の結晶構造に歪みが生じることを抑制できる。また、異相粒５０８の連鎖的成長を抑制でき、Ｉｃ特性が向上するものと考えられる。また、表面粗さＲａが粗くなることも抑制できる。５００ｎｍ超だと、酸化物超電導体の結晶構造の歪みが大きくなり、また、表面粗さＲａが急激に増大してしまう。なお、連鎖的成長とは、異相粒５０８の上に他の異相粒５０８が成長することを言い、異相粒５０８が５００ｎｍより大きくなると、その連鎖的成長が顕著になる。
【００４０】
また、異相粒５０８の平均粒径は、より高いＩｃ特性を得るという観点から、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下とすることが好ましく、２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることがより好ましい。また、このようなサイズの異相粒５０８は超電導層１３中に均一に入っていることが好ましい。
なお、この異相粒５０８の粒径制御は、例えばＰＬＤ法により適宜成膜条件を選ぶことにより行うことができる。
【００４１】
また、基板１１の一主面に平行な超電導層１３のいずれかの断面を観察した場合に、超電導層１３の断面に対する異相粒５０８断面の面積率が２０面積％以下とすることが好ましい。２０面積％以下とすれば、Ｉｃ特性を向上させることができ、例えば酸化物超電導体がＹＢＣＯであって、超電導層１３の厚みが１μｍの場合、Ｉｃを２００Ａ以上とすることができる。
なお、基板１１の一主面に平行な超電導層１３のいずれかの断面を観察した場合に、超電導層１３の断面に対する異相粒５０８断面の面積率が１面積％以上とすると、異相粒５０８の平均粒径がＩｃ特性により強く影響する。したがって、超電導層１３の断面に対する異相粒５０８断面の面積率が１面積％以上の場合に、異相粒５０８の平均粒径を上述のように制御することが好ましい。
【００４２】
また、超電導層１３の表面粗さは、結晶性を高めるという観点や保護膜（安定化層１４）を後に成膜し易いという観点等から、１００ｎｍ以下とすることが好ましく、９０ｎｍ以下とすることがより好ましい。
【００４３】
＜変形例＞
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであり、例えば上述の複数の実施形態は、適宜、組み合わされて実施可能である。また、以下の変形例を、適宜、組み合わせてもよい。
【００４４】
例えば、中間層１２は、省略することができる。
また、安定化層１４も、省略することができる。
また、酸化物超電導薄膜は、上述した超電導線材１以外にも様々なものに適用ができる。例えば、超電導量子干渉計（ＳＱＵＩＤ）や固有ジョセフソン接合による小型・高性能テラヘルツ発振素子へ適用ができる。
【実施例】
【００４５】
以下に、本発明に係る酸化物超電導薄膜について、実施例により説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
【００４６】
＜酸化物超電導薄膜の作製＞
まず、Ｙ（ＯＣＯＣＨ３）３、Ｂａ（ＯＣＯＣＨ３）２、Ｃｕ（ＯＣＯＣＨ３）２の各水和物の粉末を、それぞれイオン交換水中に溶解した。次に、それぞれのよう液に、反応等モル量のＣＦ３ＣＯＯＨを添加・攪拌した。その後、それらを金属イオンのモル比で１：２：３の割合で混合して混合溶液を得た。この混合溶液をナス型フラスコに入れ、ロータリエバポレータにセットし、減圧下で反応及び精製を１２時間行った。以上のようにして、半透明青色のゲルまたはゾルを得た。
【００４７】
得られたゲルまたはゾルを、その約１００倍の重量のメタノール中に完全に溶解させた。この溶液も、ロータリエバポレータを用いて、減圧下で反応及び精製を１２時間行った。以上のようにして、半透明青色のゲルまたはゾルを得た。このゲルまたはゾルをメタノール中に溶解させ、さらにメスフラスコを用いて希釈することにより、金属イオン換算で１．５２Ｍのコーティング溶液を得た。
【００４８】
次に、このコーティング溶液を、ＬａＡｌＯ３基板の（１００）面上にスピンコートした。なお、このスピンコートに当り、加速時間を０．４秒、回転速度を４，０００ｒｐｍ、回転保持時間を１２０秒とした。
【００４９】
その後、上記スピンコートにより得られた塗膜に対し、大気圧のもとで仮焼成を行った。次に、仮焼成後の塗膜に対し、大気圧のもと本焼成を行い、続いて、アニールを行った。
【００５０】
以上のようにして酸化物超電導薄膜を得ることができる。
ここで、本実施例では、以上の工程を用い、適宜焼成やアニールの条件（酸素流量等）を変えて、酸化物超電導薄膜を複数作製した。
【００５１】
＜平均粒径の評価＞
そして、作製した複数の酸化物超電導薄膜（超電導層）中の異相粒としてのＣｕ−Ｏ粒子の平均粒径をＳＥＭによりそれぞれ測定した。また、酸化物超電導薄膜の断面に対するＣｕ−Ｏ粒子断面の面積率も併せて測定した。なお、平均粒径の評価は、１００００倍率のＳＥＭ写真に写る異相粒全ての粒径を平均したものである。
【００５２】
＜Ｉｃの評価＞
各酸化物超電導薄膜の臨界電流Ｉｃは、酸化物超電導薄膜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。電圧端子は１ｃｍ、電界基準は１μＶ／ｃｍとした。
【００５３】
＜表面粗さの評価＞
各酸化物超電導薄膜における表面粗さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ、Pacific Nanotechnology社製 Nano-R）による各試料の１２．３μｍ×１２．３μｍの四方角のＡＦＭ像を測定し、このＡＦＭ像から算術平均粗さを計算することにより求めた。
【００５４】
＜評価結果＞
図２は、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径とＩｃとの関係、及びＣｕ−Ｏ粒子の平均粒径と表面粗さＲａとの関係を示す図である。
【００５５】
まず、異相粒５０８断面の面積率が１０〜２０面積％の場合には、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲であると、範囲外と比べてＩｃが高いことが分かった。また、２００ｎｍ以上４００ｎｍであると、Ｉｃがほぼ安定し、２００ｎｍ以上３００ｎｍであると、Ｉｃが約２５０（Ａ）となり最大値をとることが分かった。
なお、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径が１００ｎｍ未満となると、Ｉｃが急激に低下することが分かった。さらに、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径が５００ｎｍ超となると、同様にＩｃが急激に低下することが分かった。
【００５６】
また、異相粒５０８断面の面積率が１〜１０面積％の場合も、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲外であると、Ｉｃは、急激ではなくなるものの、低下することが分かった。
【００５７】
また、異相粒５０８断面の面積率が１面積％未満の場合には、他の場合と比較して、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径が変化しても、Ｉｃは変化し難いことが分かった。ただし、この場合でも、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径が５００ｎｍを超えると、徐々にＩｃが低下することが分かる。
【００５８】
また、超電導層１３の断面に対するＣｕ−Ｏ粒子断面の面積率が下がるにつれて、Ｉｃが高くなることが分かった。なお、この事実を考えれば、Ｃｕ−Ｏ粒子断面の面積率のみを小さく（１面積％未満に）すれば、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径は考慮しなくてもよいようにも思われるが、このような面積率を実現することは、成長温度、組成、成長速度などの精密制御が必要であり、製造が困難で実用する際に生産性が低い。したがって、本発明では、高Ｉｃ特性と高生産性を両方追及するために、Ｃｕ−Ｏ粒子断面の面積率でなく、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径を主に着目している。
【００５９】
また、表面粗さＲａは、Ｉｃが低下し始めるＣｕ−Ｏ粒子の平均粒径が５００ｎｍ超となると、増大していくことが分かった。また、Ｃｕ−Ｏ粒子の平均粒径が１０００ｎｍ未満だと、表面粗さＲａは１００ｎｍ以下となることが分かった。
【００６０】
なお、以上の実施例では、異相粒をＣｕ−Ｏ粒子とした場合に各評価を行っているが、異相粒が他の粒（例えばＹＣｕＯ２等）であっても、同様の結果となることを確認した。
【符号の説明】
【００６１】
１ 超電導線材
１１ 基板
１３ 超電導層
５０８ 異相粒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一主面上に形成され、前記一主面に対して垂直方向にｃ軸配向した酸化物超電導体と、前記酸化物超電導体とは異なる結晶配向を有して平均粒径が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の異相粒と、を含有した超電導層と、
を備える酸化物超電導薄膜。
【請求項２】
前記異相粒の平均粒径は、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である、
請求項１に記載の酸化物超電導薄膜。
【請求項３】
前記異相粒の平均粒径は、２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である、
請求項２に記載の酸化物超電導薄膜。
【請求項４】
前記一主面に平行な前記超電導層のいずれかの断面を観察した場合に、前記超電導層の断面に対する異相粒断面の面積率が２０面積％以下である、
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の酸化物超電導薄膜。
【請求項５】
前記一主面に平行な前記超電導層のいずれかの断面を観察した場合に、前記超電導層の断面に対する異相粒断面の面積率が１面積％以上である、
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の酸化物超電導薄膜。
【請求項６】
前記超電導層の表面粗さは、１００ｎｍ以下である、
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の酸化物超電導薄膜。
【請求項７】
前記酸化物超電導体は、組成式ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（ＲＥは単一の希土類元素又は複数の希土類元素であり、前記δは酸素不定比量である）で表される、
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の酸化物超電導薄膜。
【請求項８】
前記異相粒は、Ｃｕ−Ｏ粒子を含む、
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の酸化物超電導薄膜。
【請求項９】
請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の酸化物超電導薄膜を有する、
超電導線材。
【請求項１】
基板と、
前記基板の一主面上に形成され、前記一主面に対して垂直方向にｃ軸配向した酸化物超電導体と、前記酸化物超電導体とは異なる結晶配向を有して平均粒径が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の異相粒と、を含有した超電導層と、
を備える酸化物超電導薄膜。
【請求項２】
前記異相粒の平均粒径は、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である、
請求項１に記載の酸化物超電導薄膜。
【請求項３】
前記異相粒の平均粒径は、２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である、
請求項２に記載の酸化物超電導薄膜。
【請求項４】
前記一主面に平行な前記超電導層のいずれかの断面を観察した場合に、前記超電導層の断面に対する異相粒断面の面積率が２０面積％以下である、
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の酸化物超電導薄膜。
【請求項５】
前記一主面に平行な前記超電導層のいずれかの断面を観察した場合に、前記超電導層の断面に対する異相粒断面の面積率が１面積％以上である、
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の酸化物超電導薄膜。
【請求項６】
前記超電導層の表面粗さは、１００ｎｍ以下である、
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の酸化物超電導薄膜。
【請求項７】
前記酸化物超電導体は、組成式ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（ＲＥは単一の希土類元素又は複数の希土類元素であり、前記δは酸素不定比量である）で表される、
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の酸化物超電導薄膜。
【請求項８】
前記異相粒は、Ｃｕ−Ｏ粒子を含む、
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の酸化物超電導薄膜。
【請求項９】
請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の酸化物超電導薄膜を有する、
超電導線材。
【図２】
【図３】
【図１】
【図３】
【図１】
【公開番号】特開２０１２−２０４１９０（Ｐ２０１２−２０４１９０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６８７０７（Ｐ２０１１−６８７０７）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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