[發明專利]第二代ReBCO高溫超導體的接合方法及其接合體

無效

• 申請號: 201410122847.7
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN104078558A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 吳榮根;安熙成;李明勛
• 申請（專利權）人: K·約恩
• 主分類號: H01L39/24
• 分類號: H01L39/24;H01L39/12
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊生平;鐘錦舜

技術領域

本發明涉及借助包含如ReBCO（ReBa2Cu3O7-x，在此Re為稀土材料，x為0≤x≤0.6）的超導體的及基于供氧退火恢復超導性能的第二代高溫超導體（2GHTSs）的接合方法，更詳細地，涉及分別使兩股第二代ReBCO高溫超導體的高溫超導層直接接觸，并通過被加壓進行固相原子擴散，從而超導性能優秀的第二代ReBCO高溫超導體的接合方法以及通過供氧退火處理來恢復在進行接合中由于氧原子的移動擴散而失去的氧而損失的超導性能。

背景技術

通常，在以下的制造磁鐵的情況下需要對第二代ReBCO高溫超導體涂層（CC）進行接合。

第一，進行纏繞線圈時因超導體的長度短而為了使用為長線材需要相互接合的情況；第二，為了使纏繞了超導體的線圈相連接，需要對超導磁鐵線圈間進行接合的情況；第三，需要并聯連接用于運行恒定電流模式（PCM）的超導恒定電流開關時，需要對超導磁鐵線圈和超導恒定電流開關間進行接合的情況。

尤其，必須要運行恒定電流模式的超導熔融機器中，為了連接并使用超導體，需將相連接的超導體連接成如利用單一的完美地連接并物理、化學及技術上都均勻的超導體的狀態。由此該超導體必須應在結束所有的纏繞操作后無任何超導性能的損失的方式運行。

舉例說，在核磁共振（NMR，Nuclear?Magnetic?Resonance）、磁共振成像（MRI，Magnetic?Resonance?Imaging）、超導磁儲能（SMES，Superconducting?Magnet?Energy?Storage）及磁力懸浮（MAGLEV，Magnetic?Levitation）系統等的超導磁鐵及超導設備中如此。

然而，超導體間的接合區域通常在各個方面比沒有接合的區域特性低，因此在運行恒定電流模式時臨界電流（Ic）大大取決于超導體間的接合區域。

因此，提高超導體間的接合區域的臨界電流特性對恒定電流模式型超導設備中很重要。但是與低溫超導體（LTSs）不同，高溫超導體由陶瓷材料形成，因此接合后很難保持超導性能的連續性及均勻性。

圖1（a）、圖1（b）示出典型的第二代ReBCO高溫超導體涂層。

參照圖1（a）、圖1（b），第二代ReBCO高溫超導體100包含如ReBCO（ReBa₂Cu₃O_7-x，在此Re為稀土材料，x為0≤x≤0.6）等的高溫超導材料，并具有由帶層疊的結構。

如圖1（a）所示，第二代ReBCO高溫超導體100通常至下而上包括銅穩定化層110、銀覆蓋層120、基板130、緩沖層140、高溫ReBCO超導層150、銀覆蓋層120及銅穩定化層110，或如圖1（b）所示，至下而上包括銀覆蓋層120、基板130、緩沖層140、高溫ReBCO超導層150、銀覆蓋層120。

圖2（a）、圖2（b）簡要示出典型的第二代ReBCO高溫超導體的接合方法。

圖2（a）中圖示的接合方法的情況下，示出對第二代ReBCO高溫超導體100進行直接相互接合的搭接（lap?joint）接合方式。另一方面，圖2（b）中圖示的接合方法的情況下，利用第三個高溫超導體塊200來對高溫超導體100進行間接接合的架接（重疊式布置的對接，overlap?joint?with?butt?type?arrangement）接合方式。

參照圖2（a）、圖2（b），通常，為了接合第二代ReBCO高溫超導體，在超導體的超導層的表面A之間填充焊料210或其他常導電層。

但是，采用這種方式在超導體之間進行接合之后，電流必須經過如填料或焊料210及第二代高溫超導體100等的具有高電阻的常導體（不是超導體）材料，因此很難保持第二代ReBCO高溫超導體的超導性能。利用焊料方式時，根據超導體的類型和接合排列方式，接合區域可具有大概20～2800nΩ的高電阻。

發明內容

本發明的目的在于，提供如下的第二代ReBCO高溫超導體的固相接合方法，利用化學濕式刻蝕或等離子體干式刻蝕來去除在第二代ReBCO高溫超導體的頂層的穩定化層和/或覆蓋層，使兩個高溫超導層的表面直接接觸，并在真空狀態下，在接合爐的內部加熱來在高溫超導層的表面進行固相原子擴散，且向超導體施加壓力來提高兩個超導層表面接觸及原子相互擴散，由此接合第二代ReBCO高溫超導體。