專(zhuān)利名稱(chēng)：制造雙軸結(jié)構(gòu)緩沖層的方法及相關(guān)產(chǎn)品、裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙軸結(jié)構(gòu)緩沖層(biaxially textured buffer layers)及由其制造的產(chǎn)品、裝置和系統(tǒng)，包括超導(dǎo)體線(xiàn)和帶。
背景技術(shù)：
開(kāi)發(fā)高溫超導(dǎo)(HTS)線(xiàn)或帶的大多數(shù)成果集中在涂層導(dǎo)體上，所述涂層導(dǎo)體基于高溫超導(dǎo)(HTS)膜在具有雙軸結(jié)構(gòu)面的帶上的外延生長(zhǎng)。已經(jīng)獲得在77K和自場(chǎng)(self-field)處超過(guò)1MA/cm2的臨界電流密度的超導(dǎo)膜，用于雙軸結(jié)構(gòu)帶上的外延YBa2Cu3O7膜，通過(guò)離子束輔助沉積(IBAD)或熱機(jī)械結(jié)構(gòu)(thermomechanically-textured)金屬來(lái)制造。
在包括IBAD的前面工作中，雙軸結(jié)構(gòu)緩沖層的合成使用離子輔助處理以制造既有面內(nèi)又有面外的結(jié)構(gòu)，所述雙軸結(jié)構(gòu)緩沖層適用于能夠傳送高臨界電流密度的HST膜。為了在雙軸結(jié)構(gòu)襯底上實(shí)現(xiàn)處理高臨界電流的HST膜，緩沖層結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足嚴(yán)格要求。最上部緩沖層結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒理想地提供共同的面內(nèi)和面外結(jié)晶結(jié)構(gòu)，所述面內(nèi)和面外結(jié)晶結(jié)構(gòu)具有通常小于20度的鑲嵌擴(kuò)散(mosaic spread)，使用譬如小于10度的鑲嵌擴(kuò)散提供更好的超導(dǎo)產(chǎn)品。
所述頂層通常應(yīng)當(dāng)與超導(dǎo)體化學(xué)相容，以使在超導(dǎo)體沉積期間不發(fā)生反應(yīng)，以及還應(yīng)當(dāng)是機(jī)械穩(wěn)固的，以防止在HST/緩沖層界面處產(chǎn)生微裂紋結(jié)構(gòu)。迄今為止，在確定面內(nèi)和面外結(jié)構(gòu)中，符合這些目的的雙軸結(jié)構(gòu)緩沖層通常依賴(lài)離子輔助(IBAD)處理的使用。例如，雙軸結(jié)構(gòu)氧化釔安定化氧化鋯(YSZ)緩沖層可使用具有(100)面內(nèi)和(001)面外結(jié)構(gòu)的IBAD形成，通過(guò)直接將Ar+定位為與曲面法線(xiàn)成55度，這對(duì)應(yīng)于(001)定位的立方體材料的[111]方向。
盡管上述IBAD處理具有想要的要求相當(dāng)高厚度(＞1μm)的雙軸結(jié)構(gòu)，譬如使用沉積在Ar+束中的YSZ膜，但是處理是相當(dāng)慢的且因而是昂貴的。這種處理的速度和價(jià)錢(qián)在超導(dǎo)體帶的大規(guī)模生產(chǎn)中是極其重要的問(wèn)題。因?yàn)樗鼘⒂绊懙缴a(chǎn)低成本HTS帶的能力。第二種方法包括要求低于10nm晶核處理的控制的MgO的IBAD沉積，典型地使用現(xiàn)場(chǎng)(in-situ)監(jiān)控技術(shù)，譬如反射高能電子衍射，用于控制結(jié)晶結(jié)構(gòu)。這種方法難于用于大規(guī)模生產(chǎn)。同樣，使用IBAD沉積的MgO膜的質(zhì)量被發(fā)現(xiàn)對(duì)處理中和使用材料的結(jié)構(gòu)中微小變化極其敏感。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中需要改良的超導(dǎo)體部件，包括涂層HTS導(dǎo)體、形成同樣產(chǎn)品的處理和結(jié)合同樣產(chǎn)品的物品。具體地，需要商業(yè)上可行的HTS導(dǎo)體，所述導(dǎo)體具有提高的大規(guī)模生產(chǎn)的特征且具有用于形成同樣產(chǎn)品的處理方法。
因此，現(xiàn)有技術(shù)中還存在用于可替換技術(shù)的需要，所述可替換技術(shù)將要求比YSZ的IBAD要求的更小的厚度，但更堅(jiān)固且比用于MgO的IBAD處理要求更低的敏感度。

發(fā)明內(nèi)容
一種超導(dǎo)體產(chǎn)品，包括襯底和設(shè)置在所述襯底上的第一緩沖膜。第一緩沖膜具有單軸晶體結(jié)構(gòu)，特征在于(i)在第一緩沖膜的平面外延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)，或者(ii)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面外延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)。第二緩沖膜被設(shè)置在第一緩沖膜上，第二緩沖膜具有雙軸晶體結(jié)構(gòu)?？梢栽谒龅诙彌_膜上設(shè)置超導(dǎo)體層。如這里使用的，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置在……之上”被用于指代在產(chǎn)品中的相關(guān)位置，不必要求在所述部件或元件之間的直接接觸(如果沒(méi)有其它說(shuō)明)，并且可包含中間層或膜。因此，術(shù)語(yǔ)通常意義上被用于相關(guān)的定位或位置，如通常說(shuō)明在圖中的一樣。例如，保護(hù)層可被設(shè)置在襯底和第一緩沖膜之間。
第一緩沖膜的單軸結(jié)構(gòu)結(jié)晶方向可在平面內(nèi)或平面外。在平面外結(jié)構(gòu)的情況中，平面外晶體結(jié)構(gòu)通常沿
晶向排列。平面外結(jié)構(gòu)可具有不超過(guò)大約30度的鑲嵌擴(kuò)散，優(yōu)選不超過(guò)大約20度，或者更優(yōu)選不超過(guò)大約10度。
第一緩沖膜可具有類(lèi)似巖鹽的晶體結(jié)構(gòu)或可顯示為各向異性的生長(zhǎng)習(xí)性。第一緩沖膜可包括REBa2Cu3O7、Bi4Ti3O12、MgO或NiO。所述襯底可是金屬合金，譬如鎳基合金。
所述雙軸結(jié)構(gòu)的第二緩沖膜排列在沿
晶向的第一軸和沿具有從由[111]、[101]、[113]、[100]和
構(gòu)成的組中選擇的晶向的第二軸。第二緩沖膜可具有類(lèi)似巖鹽的晶體結(jié)構(gòu)。在這個(gè)實(shí)施例中，所述第二緩沖膜可以是MgO、NiO、YSZ、CeO2、Y2O3、TiO2、SnO2、Mn3O4、Fe3O4、Cu2O或RE2O3，其中RE是稀土元素。
所述超導(dǎo)體產(chǎn)品具有77K和自場(chǎng)處的至少0.5MA/cm2的Jc，并且優(yōu)選77K和自場(chǎng)處的至少1MA/cm2。所述超導(dǎo)體層可包括REBa2Cu3O7，其中RE是稀土元素。RE可包括Y(釔)。所述超導(dǎo)體產(chǎn)品包括超導(dǎo)體帶。
一種電力電纜，包括多個(gè)超導(dǎo)體帶，各個(gè)帶包括襯底，設(shè)置在所述襯底上的第一緩沖膜，所述第一緩沖膜具有單軸晶體結(jié)構(gòu)，特征在于(i)在第一緩沖膜的平面外延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)，或者(ii)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面外延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)。第二緩沖膜設(shè)置在所述第一緩沖膜上，所述第二緩沖膜具有雙軸晶體結(jié)構(gòu)。超導(dǎo)體層被設(shè)置在所述第二緩沖膜上。管道可被用于作為冷卻劑液體通過(guò)電纜的通道。所述超導(dǎo)體帶可被纏繞在管道上。所述電力電纜可包括輸電電纜或配電電纜。
一種電力變壓器，包括初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，其中所述初級(jí)繞組和次級(jí)繞組中的至少一個(gè)包括如上述的超導(dǎo)體帶的纏繞線(xiàn)圈。所述次級(jí)繞組與所述初級(jí)繞組相比可具有更少或更多的繞組。
一種發(fā)電機(jī)，包括結(jié)合至轉(zhuǎn)子和定子的軸，所述轉(zhuǎn)子包括包括轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈的電磁鐵，所述定子包括圍繞所述轉(zhuǎn)子的導(dǎo)電繞組，其中所述繞組和所述轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈的至少一個(gè)包括如上述的超導(dǎo)體帶。所述轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈中至少一個(gè)可包括所述超導(dǎo)體帶。
一種包括發(fā)電站的電網(wǎng)，包括發(fā)電機(jī)；輸電變電所，所述輸電變電所包括用于從發(fā)電站接收電能進(jìn)而逐級(jí)升高傳輸電壓的多個(gè)電力變壓器，用于傳遞來(lái)自傳輸站的電能的多個(gè)輸電電纜；和用于接收來(lái)自輸電電纜的電能的變電所。變電所包括用于逐級(jí)降低分配電壓的多個(gè)電力變壓器。多個(gè)配電電纜用于將電能分配給終端用戶(hù)，其中配電電纜、輸電電纜、變電所的變壓器、輸電變電所的變壓器和發(fā)電機(jī)中至少一個(gè)包括如上述的多個(gè)超導(dǎo)體帶。
一種電子活性產(chǎn)品，包括襯底、設(shè)置在所述襯底上的第一緩沖膜，所述第一緩沖膜具有單軸晶體結(jié)構(gòu)，特征在于(i)在第一緩沖膜的平面外延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)，或者(ii)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面外延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)。第二緩沖膜被設(shè)置在所述第一緩沖膜上，所述第二緩沖膜具有雙軸晶體結(jié)構(gòu)。電子活性層被設(shè)置在所述第二緩沖膜上。所述電子活性層可以是半導(dǎo)體、光致電壓的、鐵電的或光電的層。
一種制造雙軸結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的方法，包括步驟提供襯底，在所述襯底上形成第一緩沖膜，所述第一緩沖膜具有單軸晶體結(jié)構(gòu)，特征在于(i)在第一緩沖膜的平面外延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)，或者(ii)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面外延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)；和使用離子輔助在所述第一緩沖膜上沉積一第二緩沖膜，其中得到的第二緩沖膜具有雙軸晶體結(jié)構(gòu)。所述方法可包括在所述第二緩沖膜上沉積超導(dǎo)體層的步驟。離子束輔助沉積(IBAD)可被用于沉積所述第二緩沖膜。


在參考附圖閱讀下面詳細(xì)的說(shuō)明書(shū)時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在附圖中，同樣附圖標(biāo)記在整個(gè)附圖中表示相同的部分，其中圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的超導(dǎo)體帶產(chǎn)品；圖2說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電力電纜；圖3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的單個(gè)示范性超導(dǎo)電纜的細(xì)節(jié)；圖4說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的電力變壓器；圖5說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)電機(jī)；和圖6說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的電網(wǎng)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種新的HTS產(chǎn)品、制造該產(chǎn)品的方法和結(jié)合該產(chǎn)品的設(shè)備及系統(tǒng)。根據(jù)一個(gè)特征，提供一種用于使用兩步驟及相關(guān)產(chǎn)品、設(shè)備和系統(tǒng)制造雙軸結(jié)構(gòu)緩沖層產(chǎn)品的方法。第一步提供具有單軸結(jié)構(gòu)的第一緩沖膜，具體特征在于(i)在第一緩沖膜的平面外延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)，或者(ii)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面外延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)。單個(gè)結(jié)晶方向可以是平面內(nèi)方向或平面外方向中的一個(gè)，其中其余結(jié)晶方向沒(méi)有明顯的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。因此，單軸結(jié)構(gòu)的第一緩沖膜沒(méi)有提供雙軸結(jié)構(gòu)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，單軸晶體結(jié)構(gòu)在平面外延伸，在平面內(nèi)沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)。典型地，認(rèn)為“平面內(nèi)”由在緩沖膜的平面內(nèi)的兩個(gè)互相垂直方向來(lái)定義。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，單軸晶體結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)方向中的之一上延伸，在平面外沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)，以及在相互垂直平面內(nèi)方向上沒(méi)有結(jié)構(gòu)。如這里使用的，術(shù)語(yǔ)“結(jié)構(gòu)”，不管是否涉及面內(nèi)或面外結(jié)構(gòu)，涉及各個(gè)層的微粒與微粒的結(jié)晶取向誤差的“鑲嵌擴(kuò)散”。典型地，用于有結(jié)構(gòu)層的鑲嵌擴(kuò)散小于大約30度，譬如小于大約20度、15度、10度或5度，但是典型地略大于大約1°。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，術(shù)語(yǔ)“沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)”一般涉及各個(gè)層的微粒與微粒的取向誤差的“鑲嵌擴(kuò)散”，所述各個(gè)層大于大約30度且一般包含隨機(jī)多晶排列。
關(guān)于平面外結(jié)晶結(jié)構(gòu)，鑲嵌擴(kuò)散一般由x射線(xiàn)衍射峰的半幅全寬值(full widthat half maximum)來(lái)表示，譬如通過(guò)(001)極象圖測(cè)量來(lái)獲得。在這種情況中，微粒的(001)結(jié)晶面被排列，從而在小于大約30度的角展開(kāi)內(nèi)垂直于薄膜法線(xiàn)的方向上有結(jié)構(gòu)。
第二緩沖膜被設(shè)置在第一緩沖膜上，所述第二緩沖膜具有雙軸晶體結(jié)構(gòu)，限定的雙軸有結(jié)構(gòu)的第二緩沖膜具有面內(nèi)和面外晶體結(jié)構(gòu)。雙軸有結(jié)構(gòu)層在這里被限定為多晶材料，在所述多晶材料中最上層的結(jié)晶面內(nèi)和面外微粒與微粒的取向誤差小于大約30度，譬如小于大約20度、15度、10度或5度，但是一般典型地比大約1°略大。通過(guò)詳細(xì)說(shuō)明如由x射線(xiàn)擴(kuò)散確定的微粒在面內(nèi)和面外定位的分布，可說(shuō)明雙軸結(jié)構(gòu)的度數(shù)。面外(Δθ)和面內(nèi)(Δφ)反射的搖擺曲線(xiàn)的半幅全寬(FWHW)可以被確定。因此，雙軸結(jié)構(gòu)的度數(shù)可以由對(duì)用于給定樣本的Δθ和Δφ范圍的詳細(xì)說(shuō)明來(lái)限定。
一般不使用離子束形成第一緩沖膜，而形成第二緩沖膜的第二步驟使用離子束輔助沉積(IBAD)處理，以在第一緩沖層部分上面產(chǎn)生雙軸結(jié)構(gòu)層部分。使用IBAD獲得雙軸結(jié)構(gòu)緩沖表面相對(duì)于對(duì)整個(gè)緩沖層使用IBAD沒(méi)有相關(guān)的制造工藝的問(wèn)題，相比于常規(guī)IBAD處理更有效率和效益，這種技術(shù)可以制造高性能產(chǎn)品。因此，本發(fā)明的實(shí)施例減少I(mǎi)BAD處理的一般使用，以在全部緩沖層厚度上產(chǎn)生雙軸結(jié)構(gòu)，另外，由于較低加工精度可被接收，降低了高度控制的IBAD處理?xiàng)l件的要求，這些在制造業(yè)中是優(yōu)選的?？梢韵嘈牛驈木w成核和生長(zhǎng)角度它是極其有益的，對(duì)于沉積材料以在沉積期間沿單軸結(jié)晶方向排列，在IBAD膜處理中產(chǎn)生更多的機(jī)動(dòng)性。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，形成的雙軸結(jié)構(gòu)電子活性層可被設(shè)置在雙軸結(jié)構(gòu)緩沖層上。所述電子活性層可是超導(dǎo)體、半導(dǎo)體、光致電壓的、鐵電的或光電的、或者任意其它電磁鐵，其中晶界控制是重要的。在這點(diǎn)上，本發(fā)明的多個(gè)方面具體適用于提供高溫度超導(dǎo)體部件，在其中電子活性層主要由超導(dǎo)材料形成。本發(fā)明的多個(gè)方面具體更適用于電子活性線(xiàn)的和帶(此后為“帶”)產(chǎn)品的形成，所述產(chǎn)品具有雙軸結(jié)構(gòu)。如這里使用的，術(shù)語(yǔ)“帶”涉及不低于大約1000的長(zhǎng)寬比，所述長(zhǎng)寬比表示最長(zhǎng)尺寸(長(zhǎng)度)與下一個(gè)最長(zhǎng)尺寸(寬度)的比。所述長(zhǎng)寬比大于大約104，甚至大于大約105。
雙軸結(jié)構(gòu)緩沖層適于構(gòu)造高溫超導(dǎo)產(chǎn)品，所述高溫超導(dǎo)產(chǎn)品具有在大約77K和自場(chǎng)(self-field)處超過(guò)大約0.5MA/cm2的臨界電流密度，優(yōu)選超過(guò)大約1MA/cm2。本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例還被用于多個(gè)其它電子設(shè)備，在其中重要的是突出的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有多層組成的帶產(chǎn)品10，所述帶產(chǎn)品10包括具有沿其整個(gè)長(zhǎng)度的雙軸結(jié)構(gòu)的有結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)體帶18。所述帶產(chǎn)品10被期望具體用于增加輸電線(xiàn)的電流傳送能力且減少輸電線(xiàn)的AC阻抗損耗。超導(dǎo)產(chǎn)品10包括襯底12。所述襯底12可是金屬或多晶陶瓷。在金屬的情況下，襯底12可是合金，譬如鎳基合金。襯底12中的結(jié)構(gòu)一般是不要求的。因此，襯底12可是多晶體的或非晶體的。多晶體襯底可被用于某些裝置，所述裝置需要由這種材料提供的一定熱量的、機(jī)械的和電的性能，譬如市場(chǎng)上可以買(mǎi)到的鎳基合金，譬如高性能襯底材料的Hastelloy(耐鹽酸鎳基合金)組。襯底12提供用于超導(dǎo)產(chǎn)品10的支撐，且可使用本發(fā)明的方面在長(zhǎng)長(zhǎng)度和大區(qū)域上制造。在所述超導(dǎo)體帶為長(zhǎng)度(譬如，1km)時(shí)，使用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換過(guò)程，譬如卷到卷(reel-to-reel)的轉(zhuǎn)換，第一緩沖層14和第二緩沖層16可沉積在雙軸結(jié)構(gòu)襯底表面12。
光保護(hù)層13一般是多晶體的且被設(shè)置在襯底12的上表面。在緩沖層14與襯底12是化學(xué)不相容的時(shí)，保護(hù)層13優(yōu)選被使用。多晶保護(hù)層優(yōu)選是氧化物，譬如鈰氧化物或氧化釔安定化氧化鋯(yttria stabilized zirconia，YSZ)。
第二緩沖層16被設(shè)置在第一緩沖層14上。第一緩沖層14提供第一結(jié)晶方向中的結(jié)構(gòu)，(i)在第一緩沖膜的平面外延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)，或者(ii)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面外延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)，而第二緩沖層16提供雙軸結(jié)構(gòu)。外延生長(zhǎng)的超導(dǎo)體層18被設(shè)置在雙軸結(jié)構(gòu)緩沖層16上。
盡管沒(méi)有示出在圖1中，至少一個(gè)外延膜可被設(shè)置在第二緩沖層16和超導(dǎo)體層18之間。此外，譬如銀的貴金屬層可覆蓋在超導(dǎo)體層18上。
通二過(guò)選擇的材料的各相異性生長(zhǎng)習(xí)性，或通過(guò)選擇的材料的極其有利的生長(zhǎng)定位的優(yōu)先選擇，可獲得第一緩沖層14中平面外結(jié)構(gòu)的高度。在這種應(yīng)用中，產(chǎn)生譬如平面外結(jié)構(gòu)的單軸結(jié)構(gòu)的所述膜，沒(méi)有使用離子輔助的必要，并且被稱(chēng)為層1。例如，層1可是多晶材料，在那里極其有利的生長(zhǎng)方向是沿所述膜法線(xiàn)的<100>。多個(gè)例子是譬如MgO和NiO的巖鹽結(jié)構(gòu)，這有擇優(yōu)在極其有利的方向<100>排列的趨勢(shì)，不考慮下面的襯底定位。Do等的美國(guó)專(zhuān)利第6190752號(hào)、題目為“Thin films having rock-salt-like structure deposited on amorphous surfaces”(具有沉積在非晶表面上類(lèi)似巖鹽結(jié)構(gòu)的薄膜)提供了關(guān)于巖鹽結(jié)構(gòu)和可利用的種類(lèi)的詳細(xì)信息。
包括各種氧化物的幾種多晶薄膜材料具有各相異性的生長(zhǎng)習(xí)性，如它們傾向于沿用于某種沉積狀況的襯底的表面法線(xiàn)的特定晶軸排列。在各相異性生長(zhǎng)方面，可使用幾個(gè)多陽(yáng)離子氧化物。例如使用REBa2Cu3O7，其中RE是稀土元素，譬如Yba2Cu3O7和Bi4Ti3O12，并且其中兩者顯示在平面外(c軸)，所述平面定位薄膜生長(zhǎng)在隨機(jī)定位的襯底上。單軸結(jié)構(gòu)膜可被使用為緩沖器層14，所述緩沖器層14可起到用于外延生長(zhǎng)的初始模板的作用(包括IBAD膜)，以構(gòu)成雙軸有結(jié)構(gòu)的緩沖層16。緩沖層14一般具有在大約100至大約3000埃范圍內(nèi)的厚度。緩沖層14優(yōu)選沿[100]方向?qū)R，并且可被通過(guò)噴濺、脈沖激光沉積或蒸發(fā)來(lái)沉積。
第二緩沖層16是這樣一層，在所述層中平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)一般由離子束感應(yīng)，且在這里所述層還被稱(chēng)為層2。在外延生長(zhǎng)期間沒(méi)有任何離子束，在單軸平面外結(jié)構(gòu)緩沖層14上的緩沖層16的外延生長(zhǎng)被復(fù)制在緩沖層14中獲得的單軸結(jié)構(gòu)。在緩沖層16的外延生長(zhǎng)期間沿緩沖層16的高對(duì)稱(chēng)方向施加離子束(譬如，氬)，在這些具有其他定向的那些顆粒上，使用沿離子束方向排列的優(yōu)選軸定向的微粒生長(zhǎng)一般是優(yōu)選的。這隨后的IBAD生長(zhǎng)感應(yīng)了在緩沖層16內(nèi)的平面內(nèi)結(jié)構(gòu)元件，所述緩沖層16不在緩沖層14中，而仍然保持平面外結(jié)構(gòu)。
第二緩沖層16一般有在大約100至大約5000埃范圍內(nèi)的厚度。超導(dǎo)體層18的厚度一般形成為大約500至大約10000nm。雙軸結(jié)構(gòu)第二緩沖層16優(yōu)選被排列沿具有沿[100]晶向的第一軸和沿具有從包括[111]、[101]、[113]、[100]和
的組中選擇的晶向的第二軸排列。所述第二緩沖層16可具有類(lèi)似巖鹽的晶體結(jié)構(gòu)且包括MgO、NiO或者從YSZ、CeO2、Y2O3、TiO2、SnO2、Mn3O4、Fe3O4、Cu2O或RE2O3中選擇，其中RE是稀土元素。通過(guò)噴濺或蒸發(fā)可沉積緩沖層16。
超導(dǎo)體層18優(yōu)選是氧化物超導(dǎo)體。氧化物超導(dǎo)體優(yōu)選從REBa2Cu3O7和相關(guān)成份中選擇，其中RE是稀土元素，譬如Y(釔)。超導(dǎo)產(chǎn)品10可具有在大約77K和自場(chǎng)處至少大約0.5MA/cm2的Jc，優(yōu)選至少大約1MA/cm2。
盡管一般使用c軸結(jié)構(gòu)第一緩沖層14說(shuō)明本發(fā)明的多個(gè)方面，但本發(fā)明決不限制于這個(gè)實(shí)施例。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，第一緩沖膜14中的單軸晶體結(jié)構(gòu)還可沿在所述膜的平面內(nèi)的一個(gè)方向(a軸或b軸)。在這個(gè)實(shí)施例中，在垂直于所述軸的平面中沒(méi)有優(yōu)先的結(jié)構(gòu)，沿所述軸晶體在薄膜平面內(nèi)被結(jié)構(gòu)化(c軸)。這個(gè)實(shí)施例的一個(gè)例子是纖維結(jié)構(gòu)，其中優(yōu)先選擇的單軸結(jié)構(gòu)位于于沿帶或線(xiàn)的長(zhǎng)方向，而在垂直于這個(gè)方向的平面內(nèi)沒(méi)有優(yōu)先選擇的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的具體實(shí)施例包括用于薄膜生長(zhǎng)的襯底。所述襯底使用溶劑清理，譬如丙酮、甲醇和三氯乙烯。所述襯底被安裝在適用于薄膜沉積的沉積腔中。然后，多晶保護(hù)層被隨意沉積在所述襯底上。多晶層阻止在層1和所述襯底之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。
在適于各相異性膜或極其有利的生長(zhǎng)方向?yàn)?amp;lt;100>的薄膜(層1)的沉積的周?chē)h(huán)境中，加熱保護(hù)層涂覆的襯底。然后，層1被沉積且不需要離子輔助而提供平面外的結(jié)構(gòu)。然后，所述層1涂覆的襯底被轉(zhuǎn)移至薄膜沉積系統(tǒng)，所述薄膜沉積系統(tǒng)裝備有離子槍。襯底被加熱至適于在層1上外延生長(zhǎng)層2的溫度。真空沉積適用于在層1上在離子束面前沉積層2，所述沉積沿著構(gòu)成層2的材料的優(yōu)選結(jié)晶方向直接進(jìn)行，以在外沿生長(zhǎng)期間產(chǎn)生面內(nèi)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明用于大量各種應(yīng)用，尤其是超導(dǎo)體應(yīng)用。對(duì)于超導(dǎo)應(yīng)用，本發(fā)明可被用于形成高溫超導(dǎo)線(xiàn)或帶，所述高溫超導(dǎo)線(xiàn)或帶可被用于傳輸線(xiàn)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)或高磁場(chǎng)磁裝置。
圖2說(shuō)明了電力電纜200，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。示出的電力電纜200包括以三葉形布置設(shè)置的三個(gè)超導(dǎo)電纜220，其中所有三相被容納在同一熱絕緣管路230中。還示出了接地平面240。所述相盡實(shí)際可能地被靠近在一起定位。盡管沒(méi)有顯示，其它布置是可能的，包括3個(gè)電纜被環(huán)層定位的同中心布置。
圖3示出單個(gè)示例性超導(dǎo)電纜220的細(xì)節(jié)。從電纜220外向電纜內(nèi)進(jìn)行，電纜220包括外殼366、滑線(xiàn)364、波紋鋼362和熱絕緣體360。LN2管358給的電纜220提供冷卻劑且設(shè)置在中心線(xiàn)356上。銅屏蔽354被使用且被設(shè)置在超導(dǎo)體帶層352上。絕緣帶350被設(shè)置在銅屏蔽348的下面。骨架/管344提供了譬如液氮(LN2)冷卻劑的冷卻劑流體的通道，所述液氮(LN2)冷卻劑允許在氮的凝固點(diǎn)之上的溫度(其是大約63.3K)的低廉冷卻。電力電纜200可被用作輸電電纜或配電電纜。
圖4說(shuō)明電力變壓器400，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例。電力變壓器400包括初級(jí)繞組472、次級(jí)繞組474和芯體476。至少一個(gè)初級(jí)繞組472和次級(jí)繞組474包括如上所述的超導(dǎo)體帶的纏繞線(xiàn)圈，所述超導(dǎo)體帶嵌入在譬如環(huán)氧樹(shù)脂的絕緣材料中。與初級(jí)繞組472相比較，次級(jí)繞組474可具有或少或多線(xiàn)圈。
圖5說(shuō)明了發(fā)電機(jī)500，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例。發(fā)電機(jī)500包括渦輪582和耦接至轉(zhuǎn)子586的軸584，轉(zhuǎn)子586包括具有轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈的電磁鐵，和包括圍繞所述轉(zhuǎn)子的導(dǎo)電線(xiàn)圈的定子588，其中至少一個(gè)線(xiàn)圈和轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈包括如上所述的超導(dǎo)體帶。
圖6說(shuō)明了電網(wǎng)600，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例。電網(wǎng)600包含包括發(fā)電廠(chǎng)690的發(fā)電站和將電能傳輸至輸電變電所694的傳輸線(xiàn)692。輸電變電所694包括變壓器695。輸電電纜696從輸電變電所694輸出。輸電電纜696將電能從輸電變電所694傳送至變電所698，所述變電所698包括多個(gè)電力變壓器697用于逐步降壓以分配。配電電纜610從變電所698向終端用戶(hù)602傳輸電能。至少一個(gè)配電電纜610、輸電電纜696、變電所698的變壓器697、輸電變電所6的變壓器695和發(fā)電廠(chǎng)690包括多個(gè)如上所述的超導(dǎo)體帶。
實(shí)例應(yīng)當(dāng)理解，這里說(shuō)明的例子和實(shí)施例是僅僅用于說(shuō)明目的的，以及其中考慮的各種改變或變化被推薦給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員且被包含在本申請(qǐng)的宗旨和范圍內(nèi)。本發(fā)明不脫離其中的所述宗旨或?qū)嵸|(zhì)性特征，可采用其它具體形式。
實(shí)例1
鎳基合金襯底被用于薄膜生長(zhǎng)。所述襯底使用譬如丙酮、甲醇和三氯乙烯的溶劑清理。所述襯底被安裝在脈沖激光沉積腔中，用于薄膜沉積。氧化釔安定化氧化鋯(YSZ)保護(hù)層被沉積在所述襯底上，在真空下于大約25℃處使用脈沖激光沉積。這個(gè)保護(hù)層阻止在層1和所述襯底之間的化學(xué)反應(yīng)。
涂層襯底在真空中被加熱至大約700℃，用于YBa2Cu3O7薄膜(層1)的沉積。在大約200毫托的氧氣中以大約700℃沉積厚約300nm的YBa2Cu3O7膜。所述膜是c軸取向的，但在平面內(nèi)是任意取向的。然后，所述襯底被轉(zhuǎn)移至薄膜沉積系統(tǒng)，所述薄膜沉積系統(tǒng)裝備有離子槍。所述襯底被加熱至適于MgO在層1的YBa2Cu3O7上外延生長(zhǎng)的溫度。脈沖激光沉積被采用以在YBa2Cu3O7板上沉積外沿生長(zhǎng)的MgO。MgO層將是(001)結(jié)構(gòu)的。這跟隨在氬離子束前的CeO2生長(zhǎng)之后，它們沿CeO2的[111]或[110]結(jié)晶方向。
實(shí)例2鎳基合金襯底被用于薄膜生長(zhǎng)。所述襯底使用譬如丙酮、甲醇和三氯乙烯的溶劑清理。所述襯底被安裝在脈沖激光沉積腔中。厚約100nm(層1)的MgO膜在真空中以大約25℃沉積。MgO層將是(001)結(jié)構(gòu)的。然后，涂層基底被轉(zhuǎn)移至薄膜沉積系統(tǒng)，所述薄膜沉積系統(tǒng)裝備有離子槍。在氬離子束前生長(zhǎng)MgO(層2)的第二層，離子束直接沿MgO的[111]或[110]結(jié)晶方向。
應(yīng)當(dāng)理解，這里說(shuō)明的例子和實(shí)施例僅僅用于說(shuō)明目的，以及不脫離本權(quán)利要求的范圍，其中考慮的各種改變或變化可被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)體產(chǎn)品，包括襯底；設(shè)置在所述襯底上的第一緩沖膜，所述第一緩沖膜具有單軸晶體結(jié)構(gòu)，特征在于(i)在第一緩沖膜的平面外延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)，或者(ii)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面外延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)；第二緩沖膜，其設(shè)置在所述第一緩沖膜上，所述第二緩沖膜具有雙軸晶體結(jié)構(gòu)；和設(shè)置在所述第二緩沖膜上的超導(dǎo)體層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，其中所述第一緩沖膜具有平面外的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，其中所述平面外的晶體結(jié)構(gòu)通常沿
晶向排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，其中所述平面外的結(jié)構(gòu)具有不超過(guò)大約30度的鑲嵌擴(kuò)散。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，其中所述平面外的結(jié)構(gòu)具有不超過(guò)大約20度的鑲嵌擴(kuò)散。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，其中所述平面外的結(jié)構(gòu)具有不超過(guò)大約10度的鑲嵌擴(kuò)散。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，其中所述第一緩沖膜具有類(lèi)似巖鹽的晶體結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，其中第一緩沖膜包括從由REBa2Cu3O7、Bi4Ti3O12、MgO和NiO所構(gòu)成的組中選擇的至少一個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，其中所述襯底包括金屬合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，其中所述金屬合金包括Ni-基合金。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，其中所述雙軸結(jié)構(gòu)的第二緩沖膜排列在沿
晶向的第一軸和沿從[111]、[101]、[113]、[100]和
構(gòu)成的組中選擇的晶向的第二軸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，其中所述第二緩沖膜具有類(lèi)似巖鹽的晶體結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，其中所述第二緩沖膜包含由MgO、NiO、YSZ、CeO2、Y2O3、TiO2、SnO2、Mn3O4、Fe3O4、Cu2O、和RE2O3所構(gòu)成的組中的至少一種材料，其中RE是稀土元素。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，其中所述超導(dǎo)體產(chǎn)品具有在77K和自場(chǎng)處的至少0.5MA/cm2的Jc。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，其中所述超導(dǎo)體層包括REBa2Cu3O7，其中RE是稀土元素。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，其中RE包括Y(釔)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，其中所述產(chǎn)品包括超導(dǎo)體帶。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述超導(dǎo)體產(chǎn)品，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述襯底和所述第一緩沖膜之間的保護(hù)層。
19.一種電力電纜，包括多個(gè)超導(dǎo)體帶，各個(gè)帶包括襯底，設(shè)置在所述襯底上的第一緩沖膜，所述第一緩沖膜具有單軸晶體結(jié)構(gòu)，特征在于(i)在第一緩沖膜的平面外延伸的第一結(jié)晶方向上上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)，或者(ii)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面外延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)；設(shè)置在所述第一緩沖膜上的第二緩沖膜，所述第二緩沖膜具有雙軸晶體結(jié)構(gòu)；和設(shè)置在所述第二緩沖膜上的超導(dǎo)體層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述電力電纜，進(jìn)一步包括用于作為冷卻劑液體通道的管道。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述電力電纜，其中所述超導(dǎo)體帶纏繞所述管道。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述電力電纜，其中所述電力電纜包括輸電電纜或配電電纜。
23.一種電力變壓器，包括初級(jí)繞組；和次級(jí)繞組，其中所述初級(jí)繞組和次級(jí)繞組中的至少一個(gè)包括超導(dǎo)體帶的纏繞線(xiàn)圈，所述超導(dǎo)體帶包括襯底，設(shè)置在所述襯底上的第一緩沖膜，所述第一緩沖膜具有單軸晶體結(jié)構(gòu)，特征在于(i)在第一緩沖膜的平面外延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)，或者(ii)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面外延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)；設(shè)置在所述第一緩沖膜上的第二緩沖膜，所述第二緩沖膜具有雙軸晶體結(jié)構(gòu)；和設(shè)置在所述第二緩沖膜上的超導(dǎo)體層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述電力電纜，其中所述次級(jí)繞組與所述初級(jí)繞組相比具有更少的繞組。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述電力電纜，其中所述次級(jí)繞組與所述初級(jí)繞組相比具有更多的繞組。
26.一種發(fā)電機(jī)，包括結(jié)合至轉(zhuǎn)子的軸，所述轉(zhuǎn)子包括含有轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈的電磁鐵，和定子，其包括圍繞所述轉(zhuǎn)子的導(dǎo)電繞組，其中所述繞組和所述轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈的至少一個(gè)包括超導(dǎo)體帶，所述超導(dǎo)體帶包括襯底，設(shè)置在所述襯底上的第一緩沖膜，所述第一緩沖膜具有單軸晶體結(jié)構(gòu)，特征在于(i)在第一緩沖膜的平面外延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)，或者(ii)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面外延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)；設(shè)置在所述第一緩沖膜上的第二緩沖膜，所述第二緩沖膜具有雙軸晶體結(jié)構(gòu)；和設(shè)置在所述第二緩沖膜上的一超導(dǎo)體層。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述發(fā)電機(jī)，其中所述轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈中的至少一個(gè)包含所述超導(dǎo)體帶。
28.一種電網(wǎng)，包括發(fā)電站，其包括發(fā)電機(jī)；輸電變電所，其包括用于從發(fā)電站接收電能進(jìn)而逐級(jí)升高傳輸電壓的多個(gè)電力變壓器；多個(gè)輸電電纜，用于傳遞來(lái)自傳輸站的電能；變電所，用于接收來(lái)自輸電電纜的電能，所述變電站包括用于逐級(jí)降低分配電壓的多個(gè)電力變壓器；和多個(gè)配電電纜，用于將電能分配給終端用戶(hù)，其中配電電纜、輸電電纜、變電所的變壓器、輸電變電分所的變壓器和發(fā)電機(jī)中至少一個(gè)包括多個(gè)超導(dǎo)體帶，各個(gè)超導(dǎo)體帶包括襯底，設(shè)置在所述襯底上的第一緩沖膜，所述第一緩沖膜具有單軸晶體結(jié)構(gòu)，特征在于(i)在第一緩沖膜的平面外延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)，或者(ii)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面外延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)；設(shè)置在所述第一緩沖膜上的第二緩沖膜，所述第二緩沖膜具有雙軸晶體結(jié)構(gòu)；和設(shè)置在所述第二緩沖膜上的超導(dǎo)體層。
29.一種電子活性產(chǎn)品，包括襯底；第一緩沖膜，其設(shè)置在所述襯底上，所述第一緩沖膜具有單軸晶體結(jié)構(gòu)，特征在于(i)在第一緩沖膜的平面外延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)，或者(ii)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面外延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)；第二緩沖膜，其設(shè)置在所述第一緩沖膜上，所述第二緩沖膜具有雙軸晶體結(jié)構(gòu)；和電子活性層，其設(shè)置在所述第二緩沖膜上。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述產(chǎn)品，其中所述電子活性層為從包含半導(dǎo)體、光致電壓的、鐵電的或光電的組中選擇。
31.一種制造雙軸結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的方法，包括步驟提供襯底；在所述襯底上形成第一緩沖膜，所述第一緩沖膜具有單軸晶體結(jié)構(gòu)，特征在于(i)在第一緩沖膜的平面外延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)，或者(ii)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面外延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)；和使用離子輔助在所述第一緩沖膜上沉積第二緩沖膜，所述第二緩沖膜具有雙軸晶體結(jié)構(gòu)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述方法，進(jìn)一步包括在所述第二緩沖膜上沉積超導(dǎo)體層的步驟。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述方法，其中所述超導(dǎo)體層具有在77K和自場(chǎng)處的至少0.5MA/cm2的Jc。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述方法，其中所述產(chǎn)品包括帶。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述方法，其中包括離子束輔助沉積(IBAD)的處理被用于沉積所述第二緩沖膜。
36.一種超導(dǎo)體產(chǎn)品，包括襯底；第一緩沖膜，其設(shè)置在所述襯底上，所述第一緩沖膜包括多晶氧化物薄膜材料；第二緩沖膜，其設(shè)置在所述第一緩沖膜上，所述第二緩沖膜包括由IBAD MgO、IBAD CeO2或IBAD RE2O3所構(gòu)成的組中的材料，其中RE是稀土元素，以及具有雙軸晶體結(jié)構(gòu)；和超導(dǎo)體層，其設(shè)置在所述第二緩沖膜上。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述產(chǎn)品，其中所述第二緩沖膜包括IBAD MgO。
38.一種超導(dǎo)體產(chǎn)品，包括襯底；第一緩沖膜，其設(shè)置在所述襯底上，所述第一緩沖膜包括具有類(lèi)似巖鹽的晶體結(jié)構(gòu)的多晶材料；第二緩沖膜，其設(shè)置在所述第一緩沖膜上，所述第二緩沖膜包含由IBAD MgO、IBAD CeO2或IBAD RE2O3構(gòu)成的組中的材料，其中RE是稀土元素，以及具有雙軸晶體結(jié)構(gòu)；和超導(dǎo)體層，其設(shè)置在所述第二緩沖膜上。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述產(chǎn)品，其中所述多晶材料具有類(lèi)似巖鹽的晶體結(jié)構(gòu)。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述產(chǎn)品，其中所述第二緩沖膜包括IBAD MgO。
全文摘要
一種超導(dǎo)體產(chǎn)品，包括襯底和設(shè)置在所述襯底上的第一緩沖膜。第一緩沖膜具有單軸晶體結(jié)構(gòu)，特征在于(i)在第一緩沖膜的平面外延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)，或者(ii)在第一緩沖膜的平面內(nèi)延伸的第一結(jié)晶方向上的結(jié)構(gòu)在第一緩沖膜的平面外延伸的第二方向上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)。第二緩沖膜被設(shè)置在第一緩沖膜上，第二緩沖膜具有雙軸晶體結(jié)構(gòu)?？梢栽谒龅诙彌_膜上設(shè)置超導(dǎo)體層。離子輔助沉積(IBAD)可被用于沉積第二緩沖膜。
文檔編號(hào)H01F6/00GK1833294SQ200480022814
公開(kāi)日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2004年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月9日
發(fā)明者大衛(wèi)·P·諾頓, 文卡特·塞爾瓦馬尼卡姆 申請(qǐng)人:佛羅里達(dá)大學(xué)研究基金會(huì)公司