SUPERCONDUCTIVITY COMMUNICATIONS, Vol.11, No.2, April. 2002

5. Agテープ上に10 mのY系超電導線材を作製
＿東芝研究開発センター＿

　東芝は、Agクラッドテープ上に1.1×105 A/cm2 のJcを有する長さ10 mの均一なY系超電導線材を作製したと発表した。超電導工学研究所がコーディネートするNEDOの「応用基盤研究プロジェクト」の中で進めてきた成果で、当初目標の10 mを達成したものである。Ｙ系線材は次世代線材として大きな期待を集め、日米欧で熾烈な開発競争が続いているが、製法は大きく分けるとIBAD法とRABiTS法とに分けられる。特性的にはIBAD法が一歩リードしているが、RABiTS法、中でも結晶配向Agテープに直接成膜する方法は製造方法が簡単、Agテープがそのまま安定化材として使えるなどのメリットがあり有力な方法の一つである。

今回作製した長尺Y系超電導線材は、以下の2つの技術課題を解決することにより達成することができた。

@　高強度結晶配向Agテープの開発

　純Agテープを用いてReel to Reelで長尺の超電導線材を作製しようとすると、成膜温度(約750℃)でのAgテープの強度が弱いため伸びや変形が生じ安定した成膜が行なえなかった。そこで、強度の大きいAg-Ni合金の周囲にAg-Cu合金を張り合わせた高強度Agクラッドテープを開発し、高温での耐力を3倍以上向上させ連続成膜を可能にした。またAgに少量添加したCuには、成膜時にY系超電導膜から構成元素のCuがAgテープへ拡散するのを抑制する効果があるとともに、圧延・熱処理・再結晶後のAgの結晶を特定の集合組織(210)<120>に再現性良く配向させるという特徴がある。その結果成膜されたY系超電導膜の結晶方位がそろい、高いJc値が得られやすくなる。

A　安定連続成膜技術の開発

　Y系超電導膜の成膜には組成制御がしやすいPLD法を用いた。この方法で高いJcを長尺にわたって作製するには、プルームをいかにして長時間安定に保つか、またAgテープを成膜の最適温度にいかにして長時間保つかがポイントになる。今回、ターゲットの駆動を工夫することによりプルームの大きさと向きを常に一定に保つことに成功し、またテープの温度については、ハロゲンランプを用いて成膜部の温度制御性を高め、長時間の温度安定性を達成させた。

　以上の結果、テープ移動速度が1 m/h〜10 m/hの範囲において、1〜2×105 A/cm2 (77 K)のJcを安定して得ることが可能になった。写真は幅20 mm、厚さ0.1 mmのテープに移動速度2.7 m/hで成膜した長さ10 mのY系線材である。液体窒素中、直流４端子法(10 mの両端)で測定したJcは1.1×105 A/cm2と、10 m以上の長さでは初めて105 A/cm2 台のJc値を示した。またテープ上の超電導薄膜の厚みは0.2ミクロン、Icの値は4.5 Aであった。

　開発を担当したのは東芝研究開発センター新機能材料・デバイスラボラトリーのグループで、山崎六月氏、T. D. Thanh氏、芳野久士氏らが研究を担当した。芳野久士研究主幹は「これで長尺作製の技術的メドが得られたと考えている。多層成膜でJc、Icがさらに向上するデータを得ており、近い将来特性をさらに上げられるのではと期待している。またAgテープは熱伝導に優れているため直冷式マグネット応用に向いているのではないか。」とコメントしている。
　　　　　　　　　


図1　Agクラッドテープに成膜した長さ10mのY系線材

　　　　　　　　　　　　　　　

(YBCH)