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公開番号2025148177
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-07
出願番号2024048802
出願日2024-03-25
発明の名称超伝導デバイス、超伝導電磁石、及び超伝導デバイスの製造方法
出願人国立大学法人東海国立大学機構
代理人個人
主分類H01B 12/06 20060101AFI20250930BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】超電導デバイスの生産性を向上させる。
【解決手段】超伝導デバイス10は、基板11と、基板11の上に形成され、RE、Ba、Cu、及びOを含むペロブスカイト型銅酸化物(REは、希土類元素)を含む超伝導体層12と、を備える。超伝導体層12は、REの一部がCaに置換されたペロブスカイト型銅酸化物と、ナノロッド又はナノ粒子とを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
前記基板の上に形成され、ＲＥ、Ｂａ、Ｃｕ、及びＯを含むペロブスカイト型銅酸化物（ＲＥは、希土類元素）を含む超伝導体層と、
を備え、
前記超伝導体層は、ＲＥの一部がＣａに置換された前記ペロブスカイト型銅酸化物と、ナノロッド又はナノ粒子とを含む
超伝導デバイス。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記ナノロッド又はナノ粒子は、ＢａＭＯ
３
（Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｓｎ）又はＢａ
２
ＲＥＮｂＯ
６
（ＲＥは、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）を含む
請求項１に記載の超伝導デバイス。
【請求項３】
前記超伝導体層は、
ＲＥの一部がＣａに置換された前記ペロブスカイト型銅酸化物を含む第１層と、
ナノロッド又はナノ粒子が導入された前記ペロブスカイト型銅酸化物を含む第２層と、
を含む
請求項１に記載の超伝導デバイス。
【請求項４】
前記超伝導体層は、
前記第１層及び前記第２層を含む多層構造を有する第１領域と、
前記多層構造を有しない第２領域と、
を含む
請求項３に記載の超伝導デバイス。
【請求項５】
前記第１領域における前記基板又は前記超伝導体層の粒界傾角は、前記第２領域における前記基板又は前記超伝導体層の粒界傾角よりも大きい
請求項４に記載の超伝導デバイス。
【請求項６】
前記超伝導デバイスは、線材である
請求項１から５のいずれか１項に記載の超伝導デバイス。
【請求項７】
コイル状に巻かれた請求項６に記載の超伝導デバイスを備える
超伝導電磁石。
【請求項８】
基板上に、ＲＥ、Ｂａ、Ｃｕ、及びＯを含むペロブスカイト型銅酸化物（ＲＥは、希土類元素）を含む超伝導体層を形成するステップを備え、
前記超伝導体層は、ＲＥの一部がＣａに置換された前記ペロブスカイト型銅酸化物と、ナノロッド又はナノ粒子とを含む
超伝導デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記ナノロッド又はナノ粒子は、ＢａＭＯ
３
（Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｓｎ）又はＢａ
２
ＲＥＮｂＯ
６
（ＲＥは、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）を含む
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記超伝導体層を形成するステップは、
ＲＥの一部がＣａに置換された前記ペロブスカイト型銅酸化物を含む第１層を形成するステップと、
ナノロッド又はナノ粒子が導入された前記ペロブスカイト型銅酸化物を含む第２層を形成するステップと、
を含む
請求項８又は９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、超伝導デバイス、超伝導電磁石、及び超伝導デバイスの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
超伝導線材は、超伝導電磁石のコイルなど、幅広い分野での応用展開が進められている。超伝導線材の性能として、超伝導体に電圧を生じることなく流すことができる超伝導電流の最大値である臨界電流密度（Ｊｃ）が非常に重要であり、Ｊｃ特性の向上が求められている。
【０００３】
超伝導体の中でも、ＹＢａ
２
Ｃｕ
３
Ｏ
７ーｙ
（ＹＢＣＯ）は、Ｔｃが９２Ｋと高く、Ｊｃ特性が優れていることから、超伝導線材の材料として期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許公開２０２３－３０１２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＹＢＣＯの単結晶のＪｃは高いが、ＹＢＣＯのＪｃは粒界傾角に依存して指数関数的に減少し、粒界傾角が５．６°であるＹＢＣＯのＪｃは粒界傾角が２．１°であるＹＢＣＯのＪｃの約１／２０になる。したがって、高いＪｃ特性を実現するためには、傾角の大きな粒界の影響を抑える必要がある。
【０００６】
ＹＢＣＯの結晶粒の配向性を向上させることにより粒界の影響を抑える研究が進められている。しかし、プロセス条件が厳しくなるため、大量生産を実現するためには、製造コストの増大や歩留まりの悪化など、生産性が課題になる。
【０００７】
本開示は、このような課題に鑑みてなされ、その目的は、超伝導デバイスの生産性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本開示のある態様の超伝導デバイスは、基板と、基板の上に形成され、ＲＥ、Ｂａ、Ｃｕ、及びＯを含むペロブスカイト型銅酸化物（ＲＥは、希土類元素）を含む超伝導体層と、を備える。超伝導体層は、ＲＥの一部がＣａに置換されたペロブスカイト型銅酸化物と、ナノロッド又はナノ粒子とを含む。
【０００９】
本開示の別の態様は、超伝導電磁石である。この超伝導電磁石は、コイル状に巻かれた上記の超伝導デバイスを備える。
【００１０】
本開示のさらに別の態様は、超伝導デバイスの製造方法である。この方法は、基板上に、ＲＥ、Ｂａ、Ｃｕ、及びＯを含むペロブスカイト型銅酸化物（ＲＥは、希土類元素）を含む超伝導体層を形成するステップを備える。超伝導体層は、ＲＥの一部がＣａに置換されたペロブスカイト型銅酸化物と、ナノロッド又はナノ粒子とを含む。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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