超导薄膜用基材、超导薄膜以及超导薄膜用基材的制造方法.pdf

本发明制作一种临界电流特性优异的超导薄膜。超导薄膜用基材具备基材主体(10A)，该基材主体(10A)具有粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.4以下的主面(10B)。

权利要求书一种超导薄膜用基材，其具备基材主体，该基材主体具有粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.4以下的主面。
如权利要求1所述的超导薄膜用基材，其中，所述主面的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.32以下。
如权利要求2所述的超导薄膜用基材，其中，所述主面的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.12以下。
如权利要求1～3任一项所述的超导薄膜用基材，其中，所述主面的粗糙度曲线的算术平均粗糙度Ra为10nm以下。
一种超导薄膜，其具备权利要求1～4任一项所述的超导薄膜用基材、和形成于所述主面上的含有氧化物超导体作为主要成分的超导层。
如权利要求5所述的超导薄膜，其进一步具备形成于所述超导薄膜用基材和所述超导层之间的中间层。
一种超导薄膜用基材的制造方法，其依次具有：
准备金属基材主体的工序；
对形成有氧化物超导体膜的一侧的所述金属基材主体的主面进行研磨粒研磨的工序；和
通过在放入有所述金属基材主体的电解液中，在电流密度为15A/dm2以上且30A/dm2以下的条件下使电流流通15秒以上且60秒以下，由此来对所述主面进行电解研磨的工序。

说明书超导薄膜用基材、超导薄膜以及超导薄膜用基材的制造方法
技术领域
本发明涉及超导薄膜用基材、超导薄膜以及超导薄膜用基材的制造方法。
背景技术
一直以来，为了利用于超导电缆或超导磁体，提出了众多在基材上进行氧化物超导体的成膜从而形成超导层，进一步在该超导层上形成超导层保护用的稳定化层等，由此来制造超导薄膜的尝试。
其中，使用组成式REBa2Cu3O7‑δ所表示的RE系超导体(RE：稀土元素)作为在液氮温度(77K)以上显示超导的氧化物超导体的1种，在长条形的带状基材上进行成膜而得到的超导线可以得到高电流特性，因此其是目前受到广泛研究开发的超导薄膜之一，并且众多的涉及使用该超导薄膜的电力机器等的试制品已经进入开发制作的阶段。
已知这种超导薄膜的临界电流特性(Ic特性)很大程度依赖于构成其氧化物超导体的晶体的取向性。其理由是，氧化物超导体的晶体中存在电性各向异性，在其晶体的a轴方向和b轴方向上电流容易流通而在c轴方向上电流难以流通。因此，为了得到具有优异临界电流特性的超导薄膜，需要形成超导薄膜的超导体晶体的晶体取向性良好，并且对于其取向性的方向来说，需要使a轴或b轴为通电方向、使c轴为其他方向。
并且，为了得到这样的晶体取向性良好的超导体晶体，需要超导体晶体与其基底的晶格失配度小，并且其基底的表面致密且平滑。因此，基底可以选择其晶体结构与超导体晶体的晶格失配度小的基底，对于基底自身也需要良好的晶体取向性。
以往，为了得到晶体取向性良好的超导体晶体，尝试了各种各样的基底层的构成和基底层的形成方法。例如，作为代表的方法，有表面氧化外延法(Surface‑Oxidation Epitaxy：SOE)、离子束辅助沉积法(Ion Beam Assisted Deposition：IBAD)、RABiTS法(Rolling‑Assisted Biaxially Textured Substrates)等。例如，举出使用了IBAD法的基底层的构成的一个示例，存在有在低磁性的无取向金属基材(例如，作为镍基的耐热·耐腐蚀合金的Hastelloy(注册商标，Hanes公司生产))上，依次层积Gd2Zr2O7层、MgO层、LaMnO3层、CeO2层从而形成基底层。此处，层积MgO时使用了IBAD法。
各层的作用如下所示。Gd2Zr2O7层用于防止金属基材元素的扩散，并抑制金属基材元素与所层积的基底层中的形成于Gd2Zr2O7层之上的上部层(例如MgO层、LaMnO3层、CeO2层)产生反应生成物。MgO层通过IBAD法而强制地进行了取向，其是上部层的取向的基础。LaMnO3层具有缓冲MgO层和CeO2层的晶格失配度的作用。基底最上层的CeO2层与RE系超导体的晶体的晶格失配度小，因此适合作为用于制作具有良好的晶体取向性的RE系超导体的基底。
鉴于以上的基底层的构成和作用，基材的表面特性会对形成于基材上的基底层和RE系超导体的取向性产生影响，这是显而易见的。即，基材的表面粗糙度大的情况时，对于形成于基材上的基底层的全部层，凹凸变大，结果无法得到良好的晶体取向性。
因此，专利文献1(日本特开平5‑250931号公报)中公开了一种超导薄膜，其通过使用表面粗糙度Rmax平滑化为0.05μm以下的长条形基材，从而可以具备晶体取向性优异的氧化物的超导层、并且中间层的厚度薄。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5‑250931号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，本发明人进行了深入研究，结果发现作为使基底层的取向性良好所需的基材的表面特性的管理要点，不仅是由粗糙度曲线表示的起伏的高低差。即，揭示了粗糙度曲线的均方根斜率RΔq也会对基底层以及超导层的晶体取向性产生影响。
本发明是鉴于上述事实而完成的，其目的是提供一种超导薄膜用基材和使用了该超导薄膜用基材的超导薄膜、以及超导薄膜用基材的制造方法，所述超导薄膜用基材适合于制作临界电流特性优异的超导薄膜。
[用于解决课题的方法]
本发明的上述课题是通过下述手段解决的。
<1>一种超导薄膜用基材，其具备基材主体，该基材主体具有粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.4以下的主面。
<2>如上述<1>所述的超导薄膜用基材，其中，所述主面的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.32以下。
<3>如上述<2>所述的超导薄膜用基材，其中，所述主面的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.12以下。
<4>如上述<1>～<3>任一项所述的超导薄膜用基材，其中，所述主面的粗糙度曲线的算术平均粗糙度Ra为10nm以下。
<5>一种超导薄膜，其具备如上述<1>～<4>任一项所述的超导薄膜用基材、和形成于所述主面上的含有氧化物超导体作为主要成分的超导层。
<6>如上述<5>所述的超导薄膜，其进一步具备形成于所述超导薄膜用基材和所述超导层之间的中间层。
<7>一种超导薄膜用基材的制造方法，其依次具有：准备金属基材主体的工序；对形成氧化物超导体膜的一侧的所述金属基材主体的主面进行研磨粒研磨的工序；通过在放入有所述金属基材主体的电解液中，在电流密度为15A/dm2以上且30A/dm2以下的条件使电流流通15秒以上且60秒以下，从而对所述主面进行电解研磨的工序。
发明的效果
根据本发明，能够提供适合于制作临界电流特性优异的超导薄膜的超导薄膜用基材和使用了该基材的超导薄膜、以及超导薄膜用基材的制造方法。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的超导薄膜1的层积结构的图。
图2是用于说明均方根斜率的示意图。
图3是用于说明算术平均粗糙度Ra的图。
图4是示出本发明的实施方式的超导薄膜1的中间层20的详细构成的截面图。
图5是示出对于实施例1～15以及比较例1～4的超导薄膜来说，通过测定得到的RΔq和Ic(A)的关系的图表。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式的超导薄膜用基材、超导薄膜以及超导薄膜用基材的制造方法进行具体地说明。需要说明的是，图中对于具有相同或对应功能的部件(构成要素)标注相同的符号，并适当省略说明。
<超导薄膜的示意性构成>
图1是表示本发明的实施方式的超导薄膜1的层积结构的图。
如图1所示，超导薄膜1具有在长条形的带状超导薄膜用基材10(以下有时也记为基材10)上依次形成了中间层20、超导层30、稳定化层(保护层)40的层积结构。
本发明的实施方式的超导薄膜用基材10具备基材主体10A，该基材主体10A具有形成有薄膜的一面(图1中形成有中间层20的面)的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.4以下的主面10B。
此处，图2是用于说明均方根斜率的示意图。上述的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq是将微小范围内的凹凸的斜率平均化而求得的参数，由以下的式(1)表示。
[式1]