[发明专利]氧化物超导导体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧化物超导导体及其制造方法。

本申请基于2010年4月26日在日本申请的特愿2010-101362号要求优先权，并在此引用其内容。

背景技术

RE123系氧化物超导体由RE₁Ba₂Cu₃O_y（RE：Y、Gd等稀土类元素，6.5＜y＜7.1）的组成表示，具有比液氮温度（77K）更高的临界温度，被期待应用于超导器件、变压器、限流器、马达、或磁铁等超导设备。

通常，使用RE123系氧化物超导体以具有良好的结晶取向性的方式成膜的超导体在无磁场下显示高临界电流特性。然而，如果对超导状态的超导体外加磁场、通电流，则侵入超导体的量子化磁通产生洛伦兹力。此时，如果通过洛伦兹力使量子化磁通移动，则在电流方向产生电压、产生电阻。由于电流值越增加或磁场越强，该洛伦兹力越大，所以电阻也增大，临界电流特性降低。

作为该解决对策，已知通常有通过在超导层内混入杂质或缺陷等纳米级的异相，钉扎（Pinning）磁通，从而能够改善超导体在磁场中的临界电流特性。

作为这样的方法，例如，提出了通过控制超导材料的RE与Ba的置换量、超导层成膜时的基板温度、以及氧分压，从而控制超导层中生成的层叠缺陷的量，由此在超导层叠体中导入微小的钉扎点的方法（参照专利文献1）。或者，提出了在由RE123系的氧化物超导体构成的超导层中，在超导层的膜厚方向间歇地并列导入BaZrO₃、BaWO₄、BaNb₂O₆、BaSnO₃、BaHfO₃及BaTiO₃等具有钙钛矿结构的Ba氧化物的柱状结晶的方法（参照专利文献2）等。

专利文献1：日本特开2005-116408号公报

专利文献2：日本特开2008-130291号公报

发明内容

然而，在尝试如专利文献1中记载那样、通过导入层叠缺陷改善磁场中的临界电流特性，其方针在于有意地避开用于形成能够具有高临界电流的超导薄膜的最佳条件。本来，在超导层的成膜时必须严格控制成膜条件。因此，如专利文献1中记载那样改变氧分压或基板温度等成膜条件使超导层成膜的方法是脱离最佳成膜条件的成膜方法。因此，存在以下问题：临界电流特性大幅度变差、难以控制缺陷量、难以制作遍及其长度方向具有均匀的临界电流特性的超导线材。

另外，在尝试如专利文献2中记载那样的、通过向超导层导入柱状结晶来改善磁场中的临界电流特性，虽比控制上述层叠缺陷简便，但存在在无磁场或极低磁场区域的临界电流特性降低之类的问题。另外，通过柱状结晶与c轴（超导层的膜厚方向；与超导线材的基材垂直的方法）平行地大幅度过量生长，从而在c轴方向外加磁场的情况下，能够得到抑制量子化磁通的变化的较强效果，但在与c轴成45°的方向等其他角度外加磁场的情况下，抑制量子化磁通变化的效果减弱，所以存在临界电流特性过于降低这种问题。

本发明是鉴于上述这样的现有情况而完成的，其目的在于提供一种抑制磁场中的临界电流密度的降低并具有良好的临界电流特性的氧化物超导导体及其制造方法。

为了解决上述课题，本发明的第1方式的氧化物超导导体具备基材和形成在上述基材上的氧化物超导层，上述氧化物超导层由以RE₁Ba₂Cu₃O_y（式中，RE表示稀土类元素，并满足6.5＜y＜7.1）的组成式表示的氧化物超导体构成。在上述氧化物超导层中分散有常导相(常電導相)和异相，上述常导相含有Ba，上述异相含有离子半径比Ba的离子半径小的碱土类金属。上述常导相为含有选自Zr、Sn、Hf、Ce及Ti中的1种和Ba的氧化物。

本发明的第1方式的氧化物超导导体中，上述碱土类金属优选为Sr或Ca。

本发明的第1方式的氧化物超导导体中，上述常导相优选为含有Ba和Zr的氧化物，上述碱土类金属优选为Sr。

本发明的第1方式的氧化物超导导体中，优选相对于上述RE₁Ba₂Cu₃O_y（式中，RE表示稀土类元素，并满足6.5＜y＜7.1），选自上述Zr、Sn、Hf、Ce和Ti中的1种以0.01质量%～1质量%的范围包含在上述氧化物超导层中。