专利名称：：用于超导薄膜条形导体的金属基片的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种高温超导薄膜条形导体，特别是涉及所述条形导体的金属基片。
背景技术：
：在下文中称为HTSL-CC的高温超导薄膜条形导体(简称为涂覆导体)根据现有技术由结构金属条制成。在下文中称为金属基片的条优选地包括面心立方晶格的金属(例如镍、铜、金)。镍是特别合适，特别是含有数个百分数的钨的镍，参见DE10143680C1。织构金属基片用緩冲层涂覆，该緩冲层用于将金属基片的结构传递到然后由已知的方式产生的超导层上。对金属基片以及待结晶的高温超导薄膜都具有较小的晶格失配的材料特别适于緩冲层。不仅使用了在金属基片上旋转45。地生长的材料，例如锆酸锎以及其它具有氟化物或焦氯化物结构(Pyrochlorstruktur)的材料，而且使用了不旋转地生长的并经常具有钾钛矿(型)结构(例如钛酸锶和钬酸钙)或尖晶石结构例如钌酸锶以及镍酸钕的材料。由"Effectofsulphuroncubetextureformationinmicroalloyednickelsubstratetapes"(J.Eickemeyer等)，PhyiscaC418(2005)9-15、"Growthofoxideseedlayersonnickelandothertechnologicallyinterestingmetalsubstrates:issuesrelatedtoformationandcontrolofsulfursuperstructuresfortextureoptimization"(C.Cantoni等)，IEEETransactionsonAppliedSuperconductivity,Vol.13，No.2，2003以及其它文献已知，通常已由金属基片的杂质形成的疏属元素化物的超结构特别是硫超结构促进緩冲层的外延(epitactic)生长，该緩冲层是用物理方法沉积的，特別是通过金属基片在高度真空中的气相沉积。因此，在现有技术中的目的是实现可重复地产生尽可能均匀的具有高度覆盖的超结构。然而，緩冲层的物理沉积是一种成本高的方法，因此该方法不适于制造HTSL-CC或者还有其载体基片。利用化学涂覆方法来制造HTSL-CC是同样已知的而且成本明显更寸氐，参见"Chemicalsolutiondepositionof<100>orientedSrTi03bufferlayersonnickelsubstrates";J.T.Dawley等；J.Mater.Res.，Vol.17,No.7，2002。由包括硫超结构的镍基片实现了良好的结果，在该基片上可生长锆酸镧，参见"DetailedinvestigationsonLa2Zr207bufferlayersforYBCOcoatedconductorspreparedbychemicalsolutiondeposition"(K.Knoth等)，ActaMaterialica55，2007，517-529。然而，利用没有如锆酸镧那样旋转45。生长，而是不旋转地生长的材料例如钛酸锶并不能得到相当的结果，目前已知，即使利用表面粗糙度小的金属基片也不能得到。所施加的钛酸锶层不形成织构或者仅很弱地形成织构。
发明内容本发明的目的在于，提供一种以化学方式产生的具有高度织构的緩冲层的HTSL-CC，特别是作为HTSL-CC的起始材料的金属基片。根据本发明，所述目的通过权利要求l所述的方法来实现，其中在施加緩冲层之前从金属基片表面除去超结构。具体地，令人惊讶地发现，对于用物理方法产生的緩冲层以及用化学方法产生的包括氟化物或焦氯化物的緩冲层所必需的超结构，特别是硫属元素化物的超结构，主要是硫超结构，在利用不旋转地生长的材料(如具有钙钬矿或尖晶石结构的材料)的化学处理的情况下，却相反地阻止实现良好的织构。这种结果既与除去超结构的方式(机械抛光、电解抛光、用喷射体例如干冰颗粒的喷射，或利用低浓度的硝酸选择性地蚀刻)也与化学涂覆技术的类型亦即旋涂、浸渍涂覆、或印刷(狹缝压铸(Slot-die-casting)、喷墨印刷)无关，同样还与以下工艺参数如退火温度、气氛和保持时间无关。当在除去超结构的过程中基片被抛光到表面粗糙度小于10nm时，得到最优的结果。优选地，利用其晶格常数与金属基片晶格常数的偏差小于±15%，优选小于±10%的材料作为緩冲层。另外，本发明涉及具有权利要求9所述特征的双轴织构金属基片的应用。緩冲层特别是可包括其晶格常数与金属基片晶格常数的偏差小于±15%、优选小于±10%的材料，然而也可考虑其晶格常数与金属基片晶格常数的偏差在-5%到+15%之间的材料。因此，本发明提供了一种具有权利要求11的特征的高温超导薄膜条状导体。镍或镍含量为85%、优选为卯％的镍合金特别适于用作金属基片。在这种情况下，适于用作緩冲层材料的主要有钛酸盐、钌酸盐、锰酸盐、镍酸盐和铜酸盐，例如CaTi03，La2M04，Sr2Ru04，NdBa2Cu3Ox，Gd2Cu04，SrTi03，Nd2Cu04，BaTi03，(CaxSi^TiOs和(SigBan國x)Ti03。具体实施例方式应用了Evico公司的两种不同的镍(5%的W洽属基片(条宽度10mm,条厚度80fim)。这两种金属基片均具有半高全宽(FWHM)为5.5°的立方晶体结构(001)。两种基片都经历相同的轧制成形(Walzumformung)并随后在箱式炉退火处理中再结晶。通过在箱式炉退火处理中的慢冷却在两种基片上形成疏超结构。用AFM显微镜测得两种金属基片的粗糙度如下基片1:RMS=40nm基片2:RMS=5nm基片1的一部分被机械抛光。抛光在磨床上(Struers公司)以O.lnm的金刚石悬浮液进行。基片的粗糙度能够通过抛光减小到RMS=5nm。所有的粘附超结构即硫超结构通过抛光除去。因为在涂覆之前不再进行退火处理，所以不会再产生这种结构。基片1(已抛光)RMS=5nm所有基片都在超声波浴中首先用丙酮然后用异丙醇分别清洁5分钟。因此可为下面的实验得到以下基片基片1:RMS=40nm;硫超结构基片2:RMS=5nm;硫超结构基片3:RMS=5nm;无硫超结构，即被抛光的基片1。制造三种涂覆溶液溶液l:纯钛酸锶(STO)溶液2:掺加铌的STO，导电溶液3:掺加钓的STO，与镍基片的晶格匹配更好对于溶液1,将0.15mol的Ti(OCH2CH2CH2CH3)4以1:2的摩尔比溶解在乙酰丙酮中。然后将0.15mo1乙酸锶以1:5的摩尔比溶解在冰醋酸中。将两种溶液合并并用由水醋酸和甲氧基乙醇构成的混合物稀释到500mL,使得冰醋酸与曱氧基乙醇的总比例为1:2。然后过滤该溶液以除去任何可能出现的沉淀。ICP-OES分析(SPECTROGenesis)显示化学计量为0.3M的溶液。对于溶液2,将0.1425mol的Ti(OCH2CH2CH2CH3)4以1:2的摩尔比溶解在乙酰丙酮中，并与溶解于丁醇中的0.0075mol的Nb(OCH2CH3)dl混合。所有其它的步骤如对于溶液1那样执行，从而得到0.3M的钛酸锶涂覆溶液，其中掺加5%的铌。溶液3类似于溶液1那样制造，但不使用0.15mol的乙酸锶，而利用由0.135mol的乙酸锶与0.015mol的乙酸4丐构成的混合物。得到了0.3M的4丐替换的钛酸锶涂覆溶液。所有清洁的基片都被用所有溶液如下所述地进行涂覆5cm长的清洁基片首先在500rpm的旋涂机/勻胶机(Spin-Coater)上涂覆以因子6稀释的涂覆溶液。使用由2:1的冰醋酸与甲氧基乙醇制成的混合物来进行稀释。然后，在含10%的Bb的N2中，在800。C的温度下进行5分钟的温度处理。在第一涂覆步骤中，由于对溶液的稀释而产生所谓的种晶层，即非内聚的层(覆盖在20-80%之间)，该层的岛(Insel)起用于后续层的结晶种的作用。在相同的条件下，但以未稀释的溶液进行另外两种涂覆和温度处理。结果，对于各种情况，在3次涂覆后总的层厚为250nm。该层厚在层边缘上由轮廓测量仪测量。在750。C到900。C之间改变退火温度以及在H2含量在5-15%之间的N2中改变退火环境的实验对实验结果并未显示出明显的影响。当使用浸渍涂覆设备时，在涂覆速度为10m/h的情况下，所有溶液都必须以因子2稀释来实现相同的结果。更高的浸渍速度要求更低的稀释。对于溶液l(STO)从三个基片观察到以下结果利用200(32°)与110U7。)反射的比例I作为织构的量度。良好的织构可假定为从约为5的值开始。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>结果:在表面粗糙度与基片2相同的情况下，除去基片3中的硫超结构使緩冲层的织构改进了3倍。权利要求1.一种用于处理双轴织构金属基片的方法，该金属基片是高温超导薄膜条状导体(HTSL-CC)的起始材料，该导体包括金属基片、化学地产生在该金属基片上并相对于金属基片不旋转地结晶生长的緩沖层以及在该緩冲层上化学地产生的超导涂层，其特征在于，金属基片的超结构在产生緩冲层之前被除去。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，硫属元素化物-超结构被除去。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述金属基片处理成表面粗糙度为RMS〈50nm，优选RMS<20nm，特别优选RMS<10nm。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述超结构通过抛光除去。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，利用其晶格常数与金属基片晶格常数的偏差小于±15%、优选小于±10%的材料作为緩冲层。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在除去超结构之后清洁金属基片。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述金属基片在超声波浴中清洁。8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，使金属基片脱脂，特别是利用丙酮和异丙醇。9.一种双轴织构金属基片的应用，该金属基片没有超结构而表面粗糙度为RMS<50nm、优选为RMS<20nm、特别优选为RMS<10nm,该金属基片作为高温超导薄膜条状导体(HTSL-CC)的起始材料，该导体包括金属基片、化学地产生在该金属基片上并相对于金属基片不旋转地结晶生长的緩冲层以及在该緩冲层上化学地产生的超导涂层。10.根据权利要求9所述的金属基片的应用，其特征在于，所述緩冲层包括晶格常数与金属基片晶格常数的偏差小于±15%、优选小于±10%的材料。11.一种高温超导薄膜条状导体(HTSL-CC),包括金属基片、化学地产生在该金属基片上并相对于金属基片不旋转地结晶生长的緩冲层以及在该緩冲层上化学地产生的超导涂层，其特征在于，金属基片的表面粗糙度为RMS<50nm、优选为RMS<20nm、特别优选为RMS<10nm，緩冲层直接地而没有中间层地、相对于金属基片的结晶结构不旋转结晶地在该金属层的表面上生长。12.—种用于前述权利要求中任一项的金属基片，其特征在于，所述金属基片含有至少85%，优选为90%的镍。全文摘要本发明涉及一种用于超导薄膜条形导体的金属基片，所述导体包括金属基片、化学地产生在该金属基片上并相对于金属基片非旋转地结晶生长的缓冲层以及在该缓冲层上化学地产生的超导涂层，其优点在于，当金属基片的表面粗糙度为RMS＜50nm、优选为RMS＜20nm特别优选为RMS＜10nm，以及缓冲层直接地而没有中间层、相对于金属基片的结晶结构非旋转结晶地在该金属层的表面上生长时，所述缓冲层具有高的织构。文档编号H01L39/24GK101312084SQ20081010906公开日2008年11月26日申请日期2008年5月23日优先权日2007年5月24日发明者M·贝克尔申请人:泽奈基电力公司