磁場中泳動電着法による配向制御超伝導コーティング

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高温超伝導同軸型ピックアップコイルの実現を目的として、泳動電着法を用いた超伝導膜の製膜プロセスに関する研究を行った。泳動電着法を用いた超伝導膜の作製法の特徴は任意形状基材上への製膜が可能であることである。しかし、従来、配向性を有した超伝導膜が得られなかった。そこで本研究では、強磁場を用いたMFEDプロセスを新しく考案し、配向性のYBCO超伝導膜を泳動電着法によって作製することに成功した。詳細は以下の通りである。ボア径100mmの超伝導マグネットの中に、電着浴を挿入し、ゼロ磁場から5Tまでの磁場を電着方向に対して平行に印加しながら、40Vの電着電圧を電極間に印加し電着プロセスを行った。その超伝導膜のX線回折測定の結果、印加磁場を増加するに従って、c軸配向性を示すピークが増大し、明らかに配向性YBCO超伝導膜が作製することに成功した。更に、円筒基材上にc軸配向膜を製膜するため、電着浴の底部に対極(陽極)を設置し、円筒形状の電極(陰極)を電着浴の液面に接するように設置し、その電極を回転し、磁場を液面に対して垂直に印加し、MFEDプロセスを行う。この方法によって配向性の円筒型YBCO超伝導膜の作製が可能となった。次に、泳動電着法を用いた直接描画プロセスの検討を2つの手投で行った。アルミナ製セラミックス基材上に銀蒸着でパターニングを行い超伝導膜を堆積する方法と、セラミックス基材上に銀テープを任意パターンに設置し超伝導膜を堆積する方法である。前者は、セラミックス基材からの相互拡散によって超伝導膜の劣化が生じることが判明し、その対策として泳動電着法によるイットリウム安定化ジルコニアの緩衝層の堆積を試み、その劣化防止に役立つことを示した。後者では、基材からの相互拡散を完全に防止することが可能であり、非常に有望な方法であることがわかった。