[發明專利]用于制造帶狀高溫超導體的前體和方法

在審

• 申請號: 201580052704.6
• 申請日: 2015-07-23
• 公開（公告）號: CN106716659A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: B·沃提尼亞克;V·魏曼;M·貝克爾;M·法爾特
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: H01L39/24
• 分類號: H01L39/24
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 李穎,林柏楠

技術領域

本發明涉及用于制造帶材形式的高溫超導體(HTS)的前體和方法，和可通過這種方法獲得的帶材形式的HTS。

現有技術

帶材形式的高溫超導體，也稱作涂覆導體，包含帶材形式的載體基底(通常由金屬，包括貴金屬、金屬合金或金屬復合材料構成，下文也被稱作“金屬的”)，在其上施加至少一個超導功能層，任選在施加一個或多個中間層或緩沖層后施加。

涂覆導體制造中的一個基本方面是要求超導層必須具有極高紋理(Textur)，即結晶取向。超導層的各個微晶相對于彼此可能僅輕微傾斜，以不損害在宏觀長度上的超導性質(High Temperature Superconductivity 1:Materials,A.V.Narlikar(ed.)Springer-Verlag,2004,115-167)。

為了實現這樣的高紋理度，依循兩種不同的制造方法。在這兩種方法中，都使用金屬基底，因為只有這樣才能實現后續使用所需的強度和同時實現最終產品的撓性。此外，在這兩種方法中，在沉積超導層之前，都制造至少一個紋理化(texturierte)中間層或緩沖層，以在沉積超導層時將其紋理轉移到超導層。

在第一種方法中，使用其結晶取向還不是特別合適的金屬基底作為原材料，并隨后在其上施加具有所需取向的緩沖層。這樣的定向沉積只能借助物理涂布法，例如離子束輔助沉積(IBAD)和傾斜基底沉積(ISD)在高真空下實施。這些方法伴隨著高裝置復雜度。

在第二種方法中，金屬基底本身通過特定方法紋理化(參見例如DE 101 43 680 C1、CN 1 117 879 C、DE 100 05 861 A1)。然后將金屬基底的這種紋理轉移到緩沖層并在后續步驟中從此處轉移到超導層。由于不必使用定向沉積法施加進一步的層，在此可以使用物理方法或特別是化學方法，如化學溶液沉積(CSD)。

JP 2011 113662 A公開了“用于薄膜超導線網的金屬基礎材料、其制造方法和制造薄膜超導線的方法”(摘要的標題)。根據摘要，所述金屬基礎材料具有在超導線網的相反面上的兩個陶瓷層。這兩個陶瓷層通過在薄膜沉積裝置中加熱金屬基底制成。

DE 101 59 646 C1公開了“用高溫超導體材料僅單面涂布平面基底的方法”(標題)。基底已施加到高溫超導體材料的僅一面上。該基底在高溫超導體材料的背面上形成平坦化層(段落[0011]至[0013]、[0020]和圖1)。

DE 10 2013 210 940 B3公開了“用于制造具有高過渡溫度的超導層的工業基底的涂布”(標題)。另外公開了在用于隨后制造高溫超導體帶材導體的帶材基底上施加平滑層的方法，其具有步驟：(a)將包含聚硅氮烷的液體施加到帶材基底的至少一面上；和(b)將包含聚硅氮烷的液體加熱到≥450℃的溫度以沉積層。

在設備方面和在運行成本兩方面，化學方法如CSD法特別經濟可行，因為它們通常在標準壓力下操作并能夠實現高沉積速率。當今的開發研究因此集中于涂覆導體的制造方法，其中經由化學沉積在紋理化金屬基底上首先施加一個或多個緩沖層，然后施加超導層。預先施加并熱解的每層的隨后結晶實現這樣的效果：在每種情況下緊鄰的下方的紋理化層或金屬基底的紋理被轉移。

緩沖層的一個功能是防止金屬基底被氧化腐蝕，所述氧化腐蝕會導致至少在金屬表面的取向損失；其次，必須防止金屬離子如鎳或鐵擴散到超導層中，以不損害其質量。在最糟糕的情況下，該材料的超導性質會喪失。

但是，在用于最后施加的HTS前體層的結晶的HTS前體的最終HTS結晶退火中(或甚至在HTS前體層或緩沖層的熱解中)，該熱處理中的所用高溫和氧氣氛和在一些情況下濕氣氛會對紋理化金屬基底造成破壞，尤其是通過氧化過程。這在正面(第一帶材面)上不一定有害，只要已在其上施加已附著的緩沖層(尤其是非導電緩沖層)并另外仍可經背面電連接。

發明目的

因此本發明的一個目的是保護HTS前體，尤其是帶材背面(第二帶材面)在HTS結晶退火過程中或甚至在熱解過程中免受氧化過程損害。同時，優選不阻礙電連接。

發明主題

根據本發明，這一目的通過根據所附權利要求的前體和通過相應的方法和相應的帶材形式的HTS實現。

本發明(總體上)涉及用于制造帶材形式的高溫超導體(HTS)的前體，其包含

帶材形式的金屬基底，其具有第一帶材面和第二帶材面，其中，

在第一帶材面上，

(a)所述基底具有作為用于緩沖層或HTS層的結晶配向生長的模板的限定紋理，

和