用于生產(chǎn)用于超導(dǎo)層的基板的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板(600)的方法，其中，使用變形處理，以便于在分層固體元件中形成分裂條帶，并且其中蝕刻用于在所述分層固體元件的上層(316)和下層(303)之間形成底切容積(330,332)。由于底切容積(330,332)可以用于分離材料層，所以這種相對(duì)簡(jiǎn)單步驟能夠提供一種基板，該基板可以轉(zhuǎn)化成具有減少AC損耗的超導(dǎo)結(jié)構(gòu)例如超導(dǎo)帶材。在又一個(gè)實(shí)施例中，在上層(316)和/或下層(303)的頂部放置超導(dǎo)層，以提供具有減少AC損耗的超導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
【專利說明】用于生產(chǎn)用于超導(dǎo)層的基板的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)基板的方法，且具體地涉及適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的 基板，以及用于生產(chǎn)且使用這種基板的對(duì)應(yīng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于超導(dǎo)結(jié)構(gòu)能夠在沒有電阻損耗的情況下傳導(dǎo)電流，所以超導(dǎo)結(jié)構(gòu)可能視作有 利的。因此超導(dǎo)結(jié)構(gòu)例如超導(dǎo)帶材用于大量應(yīng)用，例如發(fā)生器和變壓器。然而，雖然超導(dǎo)結(jié) 構(gòu)在傳送直流時(shí)具有卓越性能，但是該超導(dǎo)結(jié)構(gòu)在用于交流（AC)應(yīng)用時(shí)可能呈現(xiàn)較高損 耗。
[0003] 當(dāng)前可用的減少AC損耗的裝置可能不適合于以直接方式處理較長(zhǎng)長(zhǎng)度的超導(dǎo)帶 材。
[0004] 在申請(qǐng)US 7, 593, 758 B2中，提出了具有被分割的高溫超導(dǎo)體層的帶材。在帶材 基板、緩沖層以及超導(dǎo)層中的一個(gè)中形成的分裂條帶創(chuàng)建了超導(dǎo)層中的平行間斷點(diǎn)，這些 間斷點(diǎn)將超導(dǎo)層的載流元件分成條帶或者長(zhǎng)絲狀結(jié)構(gòu)。載流元件的分割具有減少AC損耗 的效應(yīng)。還公開了用于制造這種超導(dǎo)帶材且在這種帶材中減少AC損耗的方法。
[0005] 在申請(qǐng)US 4, 101,731中，提出了復(fù)合復(fù)絲超導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括細(xì)長(zhǎng)載基板 的、縱向引導(dǎo)的、噴濺離散細(xì)絲的A-15型金屬鍵超導(dǎo)體。在優(yōu)選程序中，多個(gè)間隔的、大體 縱向槽被形成在細(xì)長(zhǎng)細(xì)絲基板優(yōu)選金屬絲的表面上。槽在基板表面上的壁被成形為底切位 于兩個(gè)相鄰槽之間的基板的曲線表面，使得槽的壁部分中的至少一些在其中超導(dǎo)體被噴濺 到基板上的隨后噴濺步驟期間被幾何遮蔽。具體地，一層具有A-15晶體結(jié)構(gòu)的適當(dāng)超導(dǎo)金 屬間化合物例如Nb 3Ge隨即被噴射到帶槽的基板上，并且沉積在槽的底部處以及槽之間的 基板的表面部分處。遮擋的壁部分基本上保持無沉積物的，使得合成的間隔沉積物沿著基 板隨著不同線或者帶延伸，由此構(gòu)建超導(dǎo)細(xì)絲。若需要的話，則多個(gè)這種基板可以通過捆綁 所述基板并且使其通過熔態(tài)金屬來固定成又一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)。然后，合成結(jié)構(gòu)作為一個(gè)頂級(jí) 產(chǎn)品可以被設(shè)計(jì)為生產(chǎn)在周圍金屬矩陣中忍受超導(dǎo)細(xì)絲的基板的合成物。
[0006] 可以看見現(xiàn)有技術(shù)的方法存在的問題在于：現(xiàn)有技術(shù)的方法不適合于有效且便宜 地連續(xù)處理這種較長(zhǎng)長(zhǎng)度的帶材、使能低材料消耗并且/或者為超導(dǎo)帶材提供好的基板。 具有用于制造用于具有減少AC損耗的超導(dǎo)帶材的基板的方法將是有利的，其中，與現(xiàn)有技 術(shù)相比，該方法適合于連續(xù)處理這種較長(zhǎng)長(zhǎng)度的帶材，并且該方法將使有效的、便宜的，并 且/或者提供用于超導(dǎo)帶材的改進(jìn)基板的方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明又一個(gè)目的在于提供對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的可替換。
[0008] 具體地，可以看見本發(fā)明的目的在于提供用于制造用于具有減少AC損耗的超導(dǎo) 帶材的基板的方法，該方法適合于連續(xù)處理這種較長(zhǎng)長(zhǎng)度的帶材，并且該方法將使有效的、 便宜的，并且/或者提供用于超導(dǎo)帶材的改進(jìn)基板的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。
[0009] 因此，上述目的和幾個(gè)其它目的可以在本發(fā)明的第一方面中通過提供用于生產(chǎn)適 合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件（例如具有減少AC損耗的超導(dǎo)帶材）的基板的方法來獲得，所述方 法包括例如包括以下步驟：
[0010]-提供分層固體元件，所述分層固體元件包括：
[0011] 〇下層,例如鎳基合金,例如哈氏合金,例如不銹鋼，以及
[0012] 〇上層，例如氣體硬化層，例如變形硬化層，例如氧化層，例如氮化層，例如 Kapton ?膜，例如錯(cuò)，例如漆，
[0013] 其中，所述上層與所述下層相鄰放置并且至少部分覆蓋所述下層，
[0014] -在所述上層中形成（例如在變形處理中形成）多個(gè)分裂條帶（disruptive strip)，由此形成所述下層的多個(gè)暴露區(qū)域，其中每個(gè)暴露區(qū)域沿著分裂條帶形成，
[0015] -蝕刻所述暴露區(qū)域，以在所述上層和所述下層之間形成底切容積，其中，每個(gè)底 切容積沿著分裂條帶形成，其中，蝕刻劑被使用以使得下層的蝕刻速率高于上層的蝕刻速 率。
[0016] 本發(fā)明特別地但不排外地有利獲得用于產(chǎn)生適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的 方法，由于不需要非均質(zhì)蝕刻速度來獲得底切，所以該方法能夠使用較大數(shù)量的下層材料 即該方法能夠在用于下層的多種不同材料之間進(jìn)行選擇。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于：該方法能夠在 用于上層的多種不同材料之間進(jìn)行選擇。例如，上層可以為緩沖層，例如浸涂（dip-coated) 緩沖層，這可能是有利的，因?yàn)楫?dāng)形成分裂條帶時(shí)，上層的剩余部分可以立即準(zhǔn)備超導(dǎo)層的 沉積。而且，由該方法生成的基板能夠有效地分離超導(dǎo)材料的密集間距線。
[0017] 可以看見本發(fā)明的要點(diǎn)在于提供一種方法，該方法以幾個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單步驟能夠提供 可以轉(zhuǎn)變成具有減少AC損耗的超導(dǎo)結(jié)構(gòu)（例如超導(dǎo)帶材）的基板。根據(jù)本發(fā)明的基本洞 察可以描述為以下洞察：底切容積（例如結(jié)構(gòu)例如分層固體元件中的底切容積）可能用于 分離在包括底切容積的結(jié)構(gòu)的頂部上定位的材料層，并且底切容積可以通過在其中由該分 層結(jié)構(gòu)（也可以稱為"夾層結(jié)構(gòu)"）引入了各向異性的分層固體元件中蝕刻來形成，其中各 個(gè)層的蝕刻速率彼此不同，并且分裂條帶可以在變形處理、磨損處理、磨削處理或者拋光處 理或者能夠沿著線移除或者移位上層而由此暴露沿著條帶的下層區(qū)域的類似處理中形成。 因此相對(duì)簡(jiǎn)單步驟例如硬化（由此在分層固體元件中提供上層）、變形（由此形成分裂條 帶）以及蝕刻（由此形成底切）可以被結(jié)合使用，使得可以實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)問題"提供一種以幾 個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單步驟能夠提供可以轉(zhuǎn)變成超導(dǎo)結(jié)構(gòu)的基板的方法"的解決方案。在另一組相對(duì) 步驟中，氧化物/氮化物層可以形成為上層，然后可以在該氧化物/氮化物層中形成分裂條 帶并且可以經(jīng)由蝕刻來形成底切。超導(dǎo)元件或者超導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以通過例如在其中沿著分裂條 帶形成了底切的分層固體元件的頂部上沉積一層超導(dǎo)材料來實(shí)現(xiàn)。底切用于物理分離在每 個(gè)分裂條帶的任一側(cè)上的超導(dǎo)材料以及分裂條帶之內(nèi)的超導(dǎo)材料，由此有效形成橫紋超導(dǎo) 層。
[0018] 而且，本方法可用于例如非常適合于大規(guī)模制造，因?yàn)樵摲椒ㄉ踔猎诖笠?guī)模中為 相對(duì)簡(jiǎn)單的處理，例如硬化表面，并且執(zhí)行例如硬化表面中的變形，或者在硬化表面中磨損 或者磨削硬化表面的一部分。這與例如使用光刻技術(shù)來仿形切削（profling)和蝕刻形成 對(duì)照，其中該光刻技術(shù)不適用于大規(guī)模制造，因?yàn)楸仨毻扛补饪棠z且暴露給例如UV光且隨 后發(fā)展為生產(chǎn)在隨后蝕刻處理中未被蝕刻的保護(hù)條帶。而且，移除的材料是不可再用的。
[0019] 因此，使用本發(fā)明的實(shí)施例，大規(guī)模制造是可能的，并且而且這在減少材料成本的 同時(shí)是可能的。
[0020] 而且與被認(rèn)為不劃算的激光剝離相比，本發(fā)明的實(shí)施例可以視作是劃算的。可以 視作超過激光剝離的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于：本發(fā)明的實(shí)施例可能不遭受被剝離材料的再沉積。
[0021] 可以理解為這些步驟未必按這些步驟將被實(shí)施的順序被布置。例如，在一個(gè)實(shí)施 例中，可以在提供包括下層和上層的分層元件的步驟之前來實(shí)施在上層中形成多個(gè)分裂條 帶的步驟。例如，可以借助于多個(gè)Kapton _?脫的條帶來提供橫紋上層，該多個(gè)條帶與下層 相鄰放置且至少部分覆蓋下層，使彳lJ. Kapton ?膜的條帶之間的區(qū)域形成引起了暴露區(qū)域 的分裂條帶。然而，在另一個(gè)實(shí)施例中，可以在上層中形成多個(gè)分裂條帶之前（例如通過氧 化或者氣體硬化初級(jí)固體元件的初級(jí)上層的上部）來實(shí)施提供分層固體元件的步驟。
[0022] 貫穿該申請(qǐng)，應(yīng)當(dāng)理解的是，"Kapton ? "膜指的是為聚（4, 4' -氧乙烯-均苯四 酰亞胺）（poly (4,4,-oxydiphenylene-pyromellitimide))的膜的來自 DuPont? 的已知產(chǎn) 品。
[0023] 在又一個(gè)實(shí)施例中，這些步驟以它們將被實(shí)施的次序被布置。
[0024] "適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板"應(yīng)當(dāng)理解為超導(dǎo)材料可以在其上放置（例如沉 積）的固體元件，使得基板和超導(dǎo)元件可以一起形成細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件。細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件應(yīng)當(dāng)理 解為能夠在一個(gè)方向傳導(dǎo)電流一段距離的超導(dǎo)元件，其中，該距離是較長(zhǎng)的，例如顯著較長(zhǎng) 的，例如比在與電流被傳導(dǎo)的方向正交的方向的導(dǎo)體寬度長(zhǎng)2倍、5倍、10倍、100倍、1，000 倍、10, 000倍或者100, 000倍。
[0025] 在特定實(shí)施例中，基板為"帶材"，即以下元件，其厚度（沿著第一方向的長(zhǎng)度）顯 著較小，例如比其寬度（沿著第二方向的長(zhǎng)度）小例如10倍、100倍或者1000倍，并且其中 其寬度為顯著較小，例如比其長(zhǎng)度（沿著第三方向的長(zhǎng)度）小例如10倍、100倍或者1，〇〇〇 倍。
[0026] 提供分層固體元件可以理解為以下任一個(gè)：獲得（預(yù)先制造的）分層固體元件并 且制造分層固體元件。在特定實(shí)施例中，制造分層固體元件可以包括：在下層（材料）的頂 部放置上層（材料），或者改變材料的上部的屬性，以有效實(shí)現(xiàn)上層和下層（材料，該材料為 先前的同質(zhì)材料）。在下層的頂部放置上層材料的步驟可以通過在下層的頂部放置膜例如 Kapton ?膜、蠟或者漆來體現(xiàn)。在不同實(shí)施例中，上層中的分裂條帶可以在其被放置在下 層上之前和/或之后形成。
[0027] "下層"和"上層"應(yīng)當(dāng)理解為以平行方向彼此相鄰放置的且沿著與每個(gè)層的平面 正交的方向關(guān)于彼此移位。
[0028] 應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)上層與下層相鄰放置且至少部分覆蓋下層時(shí)，上層可以遮蔽下 層，使得在頂層上放置的蝕刻劑可以不接近下層，例如至少不接觸由上層覆蓋的下層的部 分。
[0029] "分裂條帶"應(yīng)當(dāng)理解為以下一種沒有上層材料的線，其將上層材料分離成位于分 裂條帶的兩側(cè)的上層材料分裂條帶可以視作為在另外一致材料中的缺口。如果一致材料 (例如一致材料層）由分裂條帶穿過，則連續(xù)性的一致材料因此被分裂成兩個(gè)分離的材料 (層）。
[0030] "下層的暴露區(qū)域"應(yīng)當(dāng)理解為：可能先前由上層覆蓋了的下部材料（即下層）的 部分可以被暴露，使得暴露區(qū)域可以在沒有移除上層的另一部分的情況下易受蝕刻影響。
[0031] "蝕刻暴露區(qū)域"應(yīng)當(dāng)理解為下部材料的暴露區(qū)域使用蝕刻劑來蝕刻。在特定實(shí)施 例中，蝕刻劑可以為下列物質(zhì)狀態(tài)：電漿、液體以及氣體中的任一個(gè)。在特定實(shí)施例中，使用 反應(yīng)性離子蝕刻（RIE)。
[0032] 就方向而言，應(yīng)當(dāng)理解為當(dāng)引用"上"時(shí)，上下軸線被限定為與上層和下層之間的 界面的平面正交的方向，并且"上"為從下層到上層的方向，并且反過來用于方向"下"。應(yīng) 當(dāng)理解的是，上下軸線平行于如圖中指示的y軸，并且"上"為正y方向。該方向定義也應(yīng) 用于當(dāng)使用術(shù)語"在……之上"和"在……之下"時(shí)，這給出了它們的通常含義。
[0033] "底切容積"應(yīng)當(dāng)理解為在下層中蝕刻的容積，該容積可以處于下層和/或上層的 剩余部分之下。因此，底切容積可以通過懸伸上層和/或下層的部分來遮蔽。因此，當(dāng)使用 從包括上層和下層（或者下層）的夾層之上的位置處在遵從上下軸線的方向上沉積材料的 瞄準(zhǔn)線（Iight-Of-Sight)處理來將材料沉積在包括上層和下層（或者下層例如在移除上 層之后的僅僅下層）夾層上、并且在下層中已經(jīng)形成底切部分時(shí)，則該材料不被沉積在接 近底切容積的上層和下層（或者下層）的部分上。
[0034] "蝕刻劑用于下層的蝕刻速率高于上層的蝕刻速率"應(yīng)當(dāng)理解為以下一種蝕刻劑， 其在下層的材料中比在上層的材料中蝕刻更多底切容積材料（即每時(shí)間單位蝕刻更多長(zhǎng) 度單位）。
[0035] "哈氏合金（hastelloy)"應(yīng)當(dāng)理解為其中主要合金原料為鎳以及其中其它合金 原料被增加的合金，例如包括下列元素中的一個(gè)或多個(gè)例如所有的不同百分比的合金：鑰、 鉻、鈷、鐵、銅、猛、鈦、锫、錯(cuò)、碳以及鶴。在特定實(shí)施例中，哈氏合金為包括元素 Ni、Cr、Mo、 (：0、1以及(：的合金。在更特定實(shí)施例中，合金也包括附、(：1^6^0、(：0、1、(：以及元素此、 Si、Cu、Ti、Zr、Al和B中的一個(gè)或者多個(gè)。在更特定實(shí)施例中，合金應(yīng)當(dāng)理解為包括大約 47 %重量的Ni, 22 %重量的Cr, 18 %重量的Fe, 9 %重量的Mo, 1. 5 %重量的Co, 0. 6 %重量的 W，0. 10%重量的C，小于1 %重量的Mn,小于1 %重量的Si以及小于0.008%重量的B。哈 氏合金可以在本領(lǐng)域內(nèi)稱為"超合金"或者"高性能合金"。
[0036] "不銹鋼"通常為本領(lǐng)域已知的。在特定實(shí)施例中，提供了具有鎳和/或鉻的不銹 鋼，例如提供一種不銹鋼，該不銹鋼在超導(dǎo)層的工作溫度下是抗腐蝕和/或抗氧化的、機(jī)械 穩(wěn)定的以及非磁性的。
[0037] 在特定實(shí)施例中，本發(fā)明可以包括：在上層和下層之間插入的一個(gè)或者多個(gè)材料 中間層，例如分離上層和下層的一個(gè)或者多個(gè)中間層，例如位于上層和下層之間的用作阻 礙高溫、電流和原子、離子和/或分子的擴(kuò)散中的任一個(gè)的一個(gè)或者多個(gè)中間層。具有一個(gè) 或者多個(gè)中間層的優(yōu)勢(shì)可能在于提高機(jī)械性能，例如使分層固體元件更強(qiáng)或者更硬。因此 理解：詞匯"與……相鄰"未必暗示上層和下層直接物理接觸。然而，在具體實(shí)施例中，上層 和下層為直接物理接觸。
[0038] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方 法，其中，底切容積處于下層的剩余部分之下，例如通過懸伸下層的部分來遮擋底切容積。 因此可以理解為：底切容積被定位為使得下層的一部分處于底切容積之下且下層的另一部 分處于底切容積之上。該實(shí)施例的可能優(yōu)勢(shì)可能在于即使移除上層，底切容積仍然可能存 在。該實(shí)施例的可能優(yōu)勢(shì)可能在于上層可能不被認(rèn)為有益于進(jìn)一步處理和/或最終細(xì)長(zhǎng)超 導(dǎo)元件的性能。
[0039] 在特定實(shí)施例中，提供一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方法，其 中，所述在所述上層中形成多個(gè)分裂條帶由此形成所述下層的多個(gè)暴露區(qū)域而其中每個(gè)暴 露區(qū)域沿著分裂條帶形成的步驟包括變形處理。在特定實(shí)施例中，變形處理包括：變形（例 如壓縮）分裂條帶的位置之下的下層的一部分，以減少在上層的平面的原始位置之下的上 層一部分，以便于暴露下層的區(qū)域。
[0040] "變形處理"應(yīng)當(dāng)理解為其中材料被變形的處理例如其中材料（例如上層和/或下 層的材料）被變形的處理。變形處理可以理解為涉及接觸力的處理。
[0041] 在可替換的實(shí)施例中，可以以切割處理、磨擦處理、磨削處理以及拋光處理中的任 一個(gè)來替換變形處理。
[0042] "磨擦處理"應(yīng)當(dāng)理解為上層的一部分以及可能下層的一部分被刮掉例如擦去。
[0043] "磨削處理"應(yīng)當(dāng)理解為通過磨削處理或者拋光處理例如重復(fù)擦去待移除的材料 的次要部分來移除上層的一部分以及可能下層的一部分。"拋光處理"應(yīng)當(dāng)理解為類似于本 內(nèi)容中的"磨削處理"。
[0044] "切割處理"應(yīng)當(dāng)理解為其中材料被移位例如被置換而不是移除的處理。這可以使 用相當(dāng)鋒利工具來實(shí)現(xiàn)。
[0045] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方 法，其中所述提供分層固體元件的步驟包括：
[0046]-提供初級(jí)固體元件，其具有基本上均勻的初級(jí)上層，
[0047] -通過下面中的任一個(gè)來形成分層固體元件的上層：
[0048] i.硬化初級(jí)上層的上部，例如在氣體硬化處理中硬化，
[0049] ii.對(duì)初級(jí)上層的上部進(jìn)行摻雜，
[0050] iii.在初級(jí)上層的上部之內(nèi)制備氧化物或者氮化物層。
[0051] 應(yīng)當(dāng)理解的是，初級(jí)固體元件的初級(jí)上層可以因此變成上層（與初級(jí)上層的上部 對(duì)應(yīng)）以及下層（與不是初級(jí)上層的初級(jí)上層部分的至少一部分對(duì)應(yīng)，例如與不是初級(jí)上 層的上部的初級(jí)上層的部分對(duì)應(yīng)）。
[0052] 示例性氣體硬化處理可以包括以下步驟：在火爐內(nèi)將基板加熱到高溫，例如至少 500攝氏度，例如至少800攝氏度，例如至少1000攝氏度；并且火爐填充可控氣體（例如氮、 碳、硼或者氧氣，可以以至少99. 9%的純度來提供），以產(chǎn)生硬化層的期望厚度。硬化層的 厚度可以通過改變可控氣體處于火爐內(nèi)的時(shí)間量、處于火爐內(nèi)的溫度和/或可控氣體的成 分來控制。用于摻雜的示例性摻雜劑可以為氮、碳、氧。使用氣體硬化的可能優(yōu)勢(shì)可能在于 能夠提供非常均勻硬化。
[0053] 用于形成氧化層或者氮化層的示例性處理將包括以下步驟：在火爐內(nèi)將基板加熱 到高溫，例如至少500攝氏度，例如至少800攝氏度，例如至少1000攝氏度，并且火爐填充 可控氣體（例如氮?dú)饣蛘哐鯕?，可以以至?9. 9 %的純度來提供），以產(chǎn)生氮化層/氧化層 的期望厚度。硬化層的厚度可以通過改變可控氣體處于火爐內(nèi)的時(shí)間量、處于火爐內(nèi)的溫 度和/或可控氣體的成分來控制。
[0054] 本發(fā)明也可以包括：上層可以通過使用基于固體擴(kuò)散、電漿以及鹽浴的方法的處 理來形成。
[0055] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方 法，其中，所述在變形處理中在所述上層中形成多個(gè)分裂條帶的步驟包括：例如在軋步驟 中、例如在冷軋步驟中、例如當(dāng)將帶材基板從一個(gè)軋輥轉(zhuǎn)移到另一個(gè)時(shí)、例如在回火處理 中，將上層的一部分按壓到下層中。
[0056] "按壓"應(yīng)當(dāng)理解為按壓步驟，該按壓步驟應(yīng)當(dāng)理解為其中使用經(jīng)由另一個(gè)元件 (例如軋輥）施加的壓縮接觸力來移位材料的步驟。使用按壓步驟的優(yōu)勢(shì)可能在于能夠使 材料變形，例如以簡(jiǎn)單、便宜和/或有效方式形成多個(gè)分裂條帶。在特定實(shí)施例中，沒有材 料被移除。這是可能的，因?yàn)椴牧媳灰莆焕绫粔嚎s。使用按壓步驟的另一種可能優(yōu)勢(shì)可 能在于可以導(dǎo)致硬化，例如變形硬化，這可以增加基板的整個(gè)屈服強(qiáng)度和/或硬度，例如下 層的硬度。
[0057] "回火處理"應(yīng)當(dāng)理解為其中至少上層和下層的一部分以塑性變形方式例如以不 可逆變形方式例如通過將其回火通過模具以改變輪廓的形狀而被變形。"輪廓"應(yīng)當(dāng)理解為 上層和下層的一部分在平面中的形狀，例如與回火的方向正交的橫截面。
[0058] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方 法,其中，分層固體元件的上層的厚度處于Inm至100微米內(nèi)，例如IOnm至IOOOnm內(nèi)，例 如0· Inm至10_內(nèi)，例如Inm至1_內(nèi)，例如Inm至0· Imm內(nèi)，例如Inm至IOOOOnm內(nèi)，例 如lOOOnm，例如Inm至IOOOnm內(nèi)，例如Inm至IOOnm內(nèi)，例如IOnm至Imm內(nèi)，例如IOnm 至0· Imm內(nèi)，例如IOnm至IOOOOnm內(nèi)，例如IOnm至IOOOnm內(nèi)，例如IOOnm至Imm內(nèi)，例如 IOOnm至0· Imm內(nèi)，例如IOOnm至IOOOOnm內(nèi)，例如IOOnm至IOOOnm內(nèi)，例如小于10nm，例 如小于100nm，例如小于lOOOnm，例如小于lOOOOnm，例如小于0· 1mm，例如小于I. Omm，例如 小于10_。具有相對(duì)較薄厚度的優(yōu)勢(shì)可能在于減少用于提供上層的時(shí)間，例如用于成長(zhǎng)或 者沉積上層的材料的時(shí)間。不具有太薄上層的優(yōu)勢(shì)可能在于太薄層可能不是足夠強(qiáng)健。
[0059] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方法， 其中，多個(gè)分裂條帶之內(nèi)的相鄰分裂條帶之間的距離處于1微米至1毫米內(nèi)，例如10微米 至100微米內(nèi)，例如0· Inm至IOmm內(nèi)，例如Inm至1000微米內(nèi)，例如Inm至100微米內(nèi)，例 如Inm至10微米內(nèi)，例如IOnm至1000微米內(nèi)，例如IOnm至100微米內(nèi)，例如IOnm至10微 米內(nèi)，例如IOOnm至1000微米內(nèi)，例如IOOnm至100微米內(nèi)，例如IOOnm至10微米內(nèi)，例如 1微米至1000微米內(nèi)，例如1微米至100微米內(nèi)，例如1微米至10微米內(nèi)，例如10微米至 1000微米內(nèi)，例如20微米至200微米內(nèi)，例如100微米至1000微米內(nèi)，例如小于10微米， 例如小于100微米，例如小于200微米，例如小于1000微米，例如小于10_。相鄰分裂條帶 之間具有處于該范圍內(nèi)的距離的優(yōu)勢(shì)可能在于能夠減少AC損耗。應(yīng)當(dāng)理解的是，在與上層 和下層之間的界面的平面平行且與分裂條帶的方向垂直的方向測(cè)量分裂條帶之間的距離。 在特定實(shí)施例中，分裂條帶可能基本上平行例如平行。
[0060] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方 法，其中，分裂條帶的寬度可以為1微米，例如2微米，例如5微米，例如10微米，例如30微 米，例如100微米，例如1mm，例如4mm，例如5mm，例如IOmm,例如1微米至Imm內(nèi)，例如1微 米至IOmm內(nèi)，例如Imm至IOmm內(nèi)。具有處于該范圍內(nèi)的寬度的優(yōu)勢(shì)可能在于能夠物理分 離在基板沉積的層。應(yīng)當(dāng)理解的是，在與上層和下層之間的界面的平面平行且與分裂條帶 的方向垂直的方向測(cè)量該寬度。
[0061] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì) 長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方法，其中，在與下層的上表面或者上層的上表面平行的平面和與多 個(gè)分裂條帶的底部相切的平面之間的距離足夠大，使得在基板上放置的超導(dǎo)材料將具有分 裂條帶中的部分以及物理分離的分裂條帶之間的部分。在特定實(shí)施例中，所述距離處于 50nm至10微米內(nèi)。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)談及"在基板上"時(shí)，所述超導(dǎo)材料可以被沉積在上層 上（處于分裂條帶的外部）以及分裂條帶內(nèi)，但是也應(yīng)當(dāng)理解的是，在特定實(shí)施例中，該方 法可以包括：在所述超導(dǎo)材料可以被沉積在下層上（處于分裂條帶的外部）以及分裂條帶 內(nèi)的實(shí)施例中移除上層。
[0062] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方法， 其中，與下層的上表面平行的平面和與多個(gè)分裂條帶的底部相切的平面之間的距離處于 50nm至10微米內(nèi)，例如1微米至100微米內(nèi)，例如0· Inm至IOmm內(nèi)，例如Inm至1000微米 內(nèi)，例如Inm至100微米內(nèi)，例如Inm至10微米內(nèi)，例如IOnm至1000微米內(nèi)，例如IOnm至 100微米內(nèi)，例如IOnm至10微米內(nèi)，例如0. 1微米至1000微米內(nèi)，例如0. 1微米至100微 米內(nèi)，例如〇. 1微米至10微米內(nèi)，例如1微米至1000微米內(nèi)，例如1微米至10微米內(nèi)，例 如10微米至1000微米內(nèi)，例如10微米至100微米內(nèi)，例如小于10微米，例如小于100微 米，例如小于200微米，例如小于1000微米，例如小于10_。
[0063] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方法， 其中，與上層的上表面平行的平面和與多個(gè)分裂條帶的底部相切的平面之間的距離處于 50nm至10微米內(nèi)，例如1微米至100微米內(nèi)，例如0· Inm至IOmm內(nèi)，例如Inm至1000微米 內(nèi)，例如Inm至100微米內(nèi)，例如Inm至10微米內(nèi)，例如IOnm至1000微米內(nèi)，例如IOnm至 100微米內(nèi)，例如IOnm至10微米內(nèi)，例如0. 1微米至1000微米內(nèi)，例如0. 1微米至100微 米內(nèi)，例如〇. 1微米至10微米內(nèi)，例如1微米至1000微米內(nèi)，例如1微米至10微米內(nèi)，例 如10微米至1000微米內(nèi)，例如10微米至100微米內(nèi)，例如小于10微米，例如小于100微 米，例如小于200微米，例如小于1000微米，例如小于10_。
[0064] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方法， 例如，用于生產(chǎn)細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的方法，其中，該方法還包括：將超導(dǎo)材料層放置（例如沉積） 在分層固體元件的上層和/或下層上，使得底切容積用于物理分離超導(dǎo)材料的單獨(dú)的線。 用于將超導(dǎo)材料層放置在分層固體元件的上層和/或下層上的優(yōu)勢(shì)可能在于能夠提供超 導(dǎo)結(jié)構(gòu)。用于將超導(dǎo)材料層放置在分層固體元件的上層和/或下層上使得底切容積用于物 理分離超導(dǎo)材料的單獨(dú)的線的優(yōu)勢(shì)可能在于能夠提供物理分離的多個(gè)超導(dǎo)材料的線，并且 因此有效減少了 AC損耗?？赡艿膬?yōu)勢(shì)在于能夠低材料消耗，這是因?yàn)闉榱藢?shí)現(xiàn)物理分離不 需要移除超導(dǎo)材料。
[0065] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方法， 例如用于生產(chǎn)細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的方法，其中該方法還包括：
[0066]-將緩沖材料層放置（例如沉積）在分層固體元件的上層和/或下層上，并且 [0067]-將超導(dǎo)材料層放置（例如沉積）在緩沖材料上，
[0068] 使得底切容積用于物理分離超導(dǎo)材料和/或緩沖材料的單獨(dú)的線。
[0069] 用于將緩沖材料層放置（例如沉積）在分層固體元件的上層和/或下層上的可能 優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)⒊瑢?dǎo)材料層放置在緩沖層的頂部上，其中，與直接放置在上層和/或下層 上截然相反，通過放置在緩沖層上來提高并且/或者保護(hù)超導(dǎo)層的超導(dǎo)性能。更具體而言， 就提高超導(dǎo)材料的超導(dǎo)性能而言，由于緩沖材料可以提供有利的紋理，所以可以改善超導(dǎo) 材料。例如，如果基板具有相對(duì)粗糙的基板，則將緩沖層放置在這種基板上可以能夠?qū)崿F(xiàn)例 如0. Inmffls至IOnmffls的（緩沖，且因此要在其上放置超導(dǎo)層的表面的）粗糙度。更具體而 言，由于緩沖材料可以提供障礙物預(yù)防將從上層和/或下層擴(kuò)散到超導(dǎo)材料中而由此惡化 超導(dǎo)性能的潛在有害元件（就超導(dǎo)性能而言）例如原子、離子和/或分子，所以可以保護(hù)超 導(dǎo)材料。將超導(dǎo)材料層放置在緩沖材料上的優(yōu)勢(shì)可能在于能夠提供超導(dǎo)結(jié)構(gòu)。這樣做使得 底切容積用于物理分離超導(dǎo)材料和/或緩沖材料的單獨(dú)的線的優(yōu)勢(shì)可能在于能夠提供物 理分離的超導(dǎo)材料的多個(gè)線且因此有效減少AC損耗。超導(dǎo)材料層（在與上層和下層的平面 正交的方向）的厚度可以為lOOnm，例如lOOOnm，例如3微米，例如5微米，例如處于IOOnm 至3微米的范圍內(nèi)，例如處于IOOnm至5微米的范圍內(nèi)。注意，具有相對(duì)薄超導(dǎo)層的優(yōu)勢(shì)可 能在于太厚層變得易碎的并且可以在彎曲/繞成例如線圈之后破裂。與較薄層相比，非常 厚的超導(dǎo)層（由具有分子式Y(jié)Ba 2Cu3O7-X(YBCO)的釔鋇銅氧化物-晶體化合物制成）已知 具有較低臨界電流密度。具有中間緩沖層的多層YBCO為用于生產(chǎn)具有整體較高臨界電流 的有效厚的超導(dǎo)體堆疊的一種方法。
[0070] 應(yīng)當(dāng)理解的是，為了獲得具有電去耦相鄰線的優(yōu)勢(shì)，可能不需要將當(dāng)放置在緩沖 材料上的超導(dǎo)的材料層的線自身與相鄰線物理分離?？赡艹渥惴蛛x緩沖材料的線，使得超 導(dǎo)材料層僅沿著緩沖材料的線（以及在緩沖材料的線之上）是超導(dǎo)的，而其間的對(duì)應(yīng)材料 線不是超導(dǎo)的。
[0071] 在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于產(chǎn)生適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方法，例 如用于生產(chǎn)細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的方法，其中，所述方法還包括：將超導(dǎo)材料層放置（例如沉積） 在分層固體元件的上層和/或下層使得底切容積用于物理分離超導(dǎo)材料的單獨(dú)的線，并且 該方法還包括：
[0072] -將緩沖材料層放置（例如沉積）在超導(dǎo)材料上例如超導(dǎo)材料的頂部上例如遠(yuǎn)離 下層的超導(dǎo)材料的側(cè)面上。
[0073] 例如超導(dǎo)YBCO的牢固紋理和外延生長(zhǎng)可能難以獲得非常厚（例如500nm至5 μ m 厚度）的層。注意，紋理和外延生長(zhǎng)在高超導(dǎo)YBCO層上衰變厚度。將（額外的）緩沖材料 層放置在超導(dǎo)材料上的可能優(yōu)勢(shì)可能在于可以提高（在額外的緩沖層的頂部上沉積的）額 外的超導(dǎo)層的超導(dǎo)性能，這是因?yàn)椋~外的）緩沖層再次增加了一部分紋理以及外延生長(zhǎng) 的水平。因此，將緩沖材料層放置在超導(dǎo)材料上的可能優(yōu)勢(shì)可能在于能夠形成高質(zhì)量超導(dǎo) 膜的"堆疊"。
[0074] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方法， 例如用于生產(chǎn)細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的方法，其中，所述放置（例如沉積）超導(dǎo)材料層和/或緩沖材 料層的步驟為瞄準(zhǔn)線處理例如物理氣相沉積處理例如脈沖激光沉積處理例如RF濺射，例 如電子束蒸鍍，例如離子束輔助沉積（IBAD)。
[0075] "瞄準(zhǔn)線"處理應(yīng)當(dāng)理解為能夠?qū)⒉牧蟽H沉積在從另一個(gè)位置（例如基板上的位 置）沿著直線可以看見的基板的位置上。"瞄準(zhǔn)線"處理因此被廣泛解釋為包括其中沉積的 材料在沉積之前遵循直線的處理以及具有相似效果的沉積的處理。在特定實(shí)施例中，瞄準(zhǔn) 線處理為沖模涂層、氣泡噴墨涂層和噴墨涂層中任一個(gè)。
[0076] 使用瞄準(zhǔn)線處理的可能優(yōu)勢(shì)在于能夠僅在底切容積之外沉積材料，并且因此能夠 以簡(jiǎn)單步驟同時(shí)在底切容積之外實(shí)現(xiàn)材料的沉積并且實(shí)現(xiàn)在底切容積之內(nèi)沒有材料的沉 積。
[0077] 在特定實(shí)施例中，"瞄準(zhǔn)線"應(yīng)當(dāng)理解為其中沉積的材料具有來自源的原點(diǎn)并且從 其以直線行進(jìn)到該材料被沉積的位置。換言之，僅能夠在從能夠畫直線的地方到?jīng)]有穿過 任何障礙物的源的位置上存在沉積的材料。在一個(gè)特定實(shí)施例中，該源位于底切容積之上。 在另一個(gè)實(shí)施例中，該源目前位于下層之上，使得從源到底切容積之內(nèi)的不同位置的虛線 基本上是平行的。
[0078] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方法， 例如用于生產(chǎn)細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的方法，其中，該方法還包括：將分流層放置在超導(dǎo)材料層上。 [0079] "分流層"應(yīng)當(dāng)理解為在超導(dǎo)材料層上放置的材料層，其具有高熱傳導(dǎo)性以及高導(dǎo) 電性。具有分流層的優(yōu)勢(shì)可能在于：如果基本超導(dǎo)體在某點(diǎn)處沒有很好傳導(dǎo)，則電流可以經(jīng) 由（高傳導(dǎo)性的）分流層通過該（低傳導(dǎo)性的）點(diǎn)，由此避免由于電阻式加熱導(dǎo)致的結(jié)構(gòu) 的失敗。分流層的示例性材料可以包括銀（Ag)和/或銅（Cu)和/或金（Au)。分流層相對(duì) 于超導(dǎo)材料層不是化學(xué)活性的。相對(duì)于分流層，底切容積可能是有利的，因?yàn)榕c分裂條帶相 關(guān)聯(lián)的底切容積也可以物理分離分流層，例如物理分離在每個(gè)分裂條帶的任一側(cè)上的分流 層材料以及分裂條帶之內(nèi)的分流層材料，由此有效形成橫紋分流層，例如將分流層變成分 流層材料的條帶。形成橫紋分流層的優(yōu)勢(shì)可能在于能夠移除由底切容積也分離的超導(dǎo)材料 的線之間的（通過分流層）的高傳導(dǎo)性接觸，同時(shí)仍然能夠熱傳導(dǎo)到外部支撐結(jié)構(gòu)，并且允 許電流通過低傳導(dǎo)性的勢(shì)點(diǎn)（與標(biāo)準(zhǔn)電流方向平行），因此如果淬火發(fā)生，則既能夠能夠正 常冷卻又保護(hù)超導(dǎo)體?？梢允褂帽绢I(lǐng)域已知的方法例如通過沉積、濺射沉積、電化學(xué)沉積、 電偶沉積或者類似方法來將分流層放置在超導(dǎo)材料上。
[0080] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方法， 例如用于生產(chǎn)細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的方法，其中，所述方法還包括：在基板、緩沖層和/或超導(dǎo) 材料中引入虛擬橫切（virtual cross-cut)。這種虛擬橫向橫切可能有益于減少AC損 耗。這種虛擬橫向交錯(cuò)在參考文獻(xiàn)〃AC Loss Reduction in Filamentized YBCO Coated Conductors With Virtual Transverse Cross-Cuts"，Zhang et al. , IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 21，NO. 3, JUNE 2011，3301-3306 中被描述，其通過引 用方式并入本文中。
[0081] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于生產(chǎn)適合于支撐具有減少AC損耗的細(xì)長(zhǎng) 超導(dǎo)元件例如超導(dǎo)帶材的基板的方法，所述基板包括：
[0082] 分層固體元件，所述分層固體元件包括：
[0083] 〇下層，例如鎳基合金，以及
[0084] 〇上層，例如氣體硬化層，例如變形硬化層，例如氧化層，
[0085] 其中，所述上層的線與所述下層相鄰放置并且部分覆蓋所述下層，
[0086] 其中，上層的線之間的多個(gè)分裂條帶分離上層的線，
[0087] 并且其中，底切容積存在于上層的線和下層之間，其中，每個(gè)底切容積沿著分裂條 帶形成。
[0088] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板，其中，所述基板為 帶材。
[0089] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件，包括：
[0090]-根據(jù)第二方面的基板，
[0091]-超導(dǎo)層，其被放置例如沉積在基板上，使得底切容積物理分離超導(dǎo)材料的單獨(dú)的 線。
[0092] 根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供性能電磁線圈、變壓器、發(fā)生器、磁振蕩掃描器、低溫 槽磁鐵、大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)、AC功率電力網(wǎng)絡(luò)、智能電網(wǎng)中的任一個(gè)之內(nèi)的根據(jù)第三方面的細(xì) 長(zhǎng)超導(dǎo)元件的使用。
[0093] 根據(jù)第五方面，提供了用于例如被布置為用于實(shí)施根據(jù)第一方面的方法的設(shè)備。
[0094] 本發(fā)明的第一方面、第二方面、第三方面、第四方面以及第五方面中的每一個(gè)可以 與其它方面中的任何一個(gè)結(jié)合。本發(fā)明的這些方面和其它方面將參考下文描述的實(shí)施例而 變得顯而易見并且參考下文描述的實(shí)施例來說明本發(fā)明的這些方面和其它方面。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0095] 現(xiàn)在將考慮附圖來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的第一方面、第二方面、第三方面以及第 四方面。附圖示出了用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種方式，并且不被解釋為限制于落入所附權(quán)利要 求集合的范圍之內(nèi)的其它可能實(shí)施例。
[0096] 圖1示出典型超導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，
[0097] 圖2示出無橫紋（a)和橫紋（b)超導(dǎo)體，
[0098] 圖3示出制造處理的步驟，
[0099] 圖4和圖5示出在標(biāo)準(zhǔn)冷軋期間實(shí)施的變形步驟。
[0100] 圖6示出制造處理的步驟，
[0101] 圖7示出分裂條帶的尺寸，
[0102] 圖8示出超導(dǎo)結(jié)構(gòu)的尺寸，
[0103] 圖9至圖13示出根據(jù)示例A的方法提供的樣品，
[0104] 圖14示出使用示例A的方法來生產(chǎn)的樣品的圖像，
[0105] 圖15是示出上軋輥和下軋輥的示意圖，
[0106] 圖16示出使用來自示例B的涂層和軋部分來生產(chǎn)的樣品的俯視圖的圖像，
[0107] 圖17是使用示例B來生產(chǎn)的樣品的橫截面的圖像，
[0108] 圖18示出示例C中描述的方法的示意圖，
[0109] 圖19示出示例F中描述的方法的示意圖，
[0110] 圖20是示出根據(jù)示例I的方法的示意圖，
[0111] 圖21示出使用"示例A"來生產(chǎn)的樣品的俯視圖的光學(xué)顯微鏡圖像，其中膜在蝕刻 期間用于保護(hù)，
[0112] 圖22示出用于實(shí)施根據(jù)第一方面的方法的設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
[0113] 圖1示出典型超導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該超導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為包括基板106、緩沖層104和超導(dǎo)材料 102的夾層結(jié)構(gòu)。在本圖中，假設(shè)電流在z方向流過超導(dǎo)材料102。
[0114] 當(dāng)超導(dǎo)材料為相對(duì)寬（其中寬度在X方向被測(cè)量）的材料層時(shí)，例如當(dāng)形成為寬 平面基板上的一層時(shí)，超導(dǎo)層呈現(xiàn)相當(dāng)大的AC損耗，這將通過將單個(gè)、寬的超導(dǎo)層變成多 個(gè)相對(duì)窄線（即，在yx平面中具有如下截面的線：在該截面中，在X方向測(cè)量的寬度相比原 始的寬的層而言較?。﹣頊p少。
[0115] 圖2是超導(dǎo)材料的俯視圖，其中，左邊（a)示出了在平面層上形成的無橫紋超導(dǎo)體 208,并且右邊（b)示出橫紋超導(dǎo)體，其中，已經(jīng)形成的超導(dǎo)材料的單獨(dú)的線210通過非超導(dǎo) 線212與超導(dǎo)材料的相鄰線分離。理解為：電流在與線平行的方向運(yùn)行，并且寬度為線在與 電流方向正交的方向的尺寸。
[0116] 由于電磁效應(yīng)，在超導(dǎo)帶材中存在AC損耗，并且該問題與超導(dǎo)體的寬度成比例。 因此，建議以多個(gè)稀疏超導(dǎo)體線（對(duì)應(yīng)于圖2(a)中的分離的、相鄰線）代替寬的超導(dǎo)體層 (對(duì)應(yīng)于圖2(b)中的超導(dǎo)體層）來克服該問題。
[0117] 圖3示出制造處理的步驟，并且因此示出用于生產(chǎn)適合于支撐具有減少AC損耗的 細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)體元件例如超導(dǎo)帶材的基板的方法。
[0118] 圖3A示出初級(jí)固體元件202的透視圖，該初級(jí)固體元件202具有基本均勻的初級(jí) 上層314。
[0119] 通常，可以在保護(hù)氣體或者空氣中在熱處理期間完全地或者部分地退火處于軋制 (或者準(zhǔn)備）狀態(tài)的且例如具有與最終厚度接近的厚度的初級(jí)固體元件材料（帶材/線/ 圓柱體）。
[0120] 圖3B示出其中能夠看見初級(jí)固體元件202的側(cè)面的初級(jí)固體元件的側(cè)視圖。
[0121] 圖3C示出用于制造分層固體元件的方法步驟，該方法步驟包括：通過硬化（例如 在氣體硬化處理中硬化（如擴(kuò)散到初級(jí)上層314中的氣體原子318所示））初級(jí)上層314 的上部來形成分層固體元件的上層316。初級(jí)固體元件202的下部稱為下層303?？商鎿Q 地，對(duì)初級(jí)上層314的上部進(jìn)行摻雜或者制備氧化物或者氮化物層來實(shí)施硬化。
[0122] 因此，該圖示出了制造分層固化元件的方法，該分層固化元件包括：下層303例如 鎳基合金，以及上層316例如氣體硬化層，其中，上層與下層相鄰地放置并且至少部分覆蓋 下層。
[0123] 為了顯著改變上層316和下層303 (例如疏松材料）之間的蝕刻速率，應(yīng)當(dāng)執(zhí)行表 面硬化（或者表面摻雜）。這可以通過在表面區(qū)域（例如，IO-IOOOnm)中使用氮原子的分 解來實(shí)現(xiàn)?？梢允┘硬煌膿诫s原子、持續(xù)時(shí)間、溫度和壓力來優(yōu)化實(shí)際層的厚度。
[0124] 圖3D示出用于變形步驟的準(zhǔn)備，變形步驟為按壓步驟，例如冷軋步驟，其中，按壓 元件320準(zhǔn)備以力322按壓到上層316中、通過上層316且按壓到下層303中。該圖還指 示了下層303的厚度360和上層的厚度362。兩者的厚度在y方向被測(cè)量。
[0125] 圖3E示出了按壓步驟，其中，按壓元件320以力322已經(jīng)按壓到上層316中、通過 上層316且按壓到下層303中。
[0126] 因此，在圖3D至圖3E中，示出了變形處理的示例，其中在上層316中存在多個(gè)分 裂條帶（雖然本圖中僅示出了一個(gè)條帶）。
[0127] 這樣，可以由機(jī)械變形（例如冷軋）來制備具有窄條帶（例如，IO-IOOym寬度和 I-IOOpm深度）的表面輪廓?？梢越?jīng)由前面提及的退火處理針對(duì)邊緣銳度來優(yōu)化產(chǎn)生的輪 廓，以用于在蝕刻不足的情況下生產(chǎn)最合適輪廓。
[0128] 圖3F示出在按壓步驟之后的情況，其中下層303的多個(gè)暴露區(qū)域323被形成，每 個(gè)暴露區(qū)域沿著分裂條帶被形成。上層已經(jīng)分離成上部324、326以及下部317。
[0129] 圖3G示出在蝕刻暴露區(qū)域323之后在上層324, 326和下層303之間形成具有分 裂條帶328和底切容積330, 332 (例如具有當(dāng)從上面觀察時(shí)附有陰影的下層的部分）的腔 的情況，其中，每個(gè)底切容積沿著分裂條帶被形成，蝕刻劑被使用以為了下層303的蝕刻速 率高于上層316 (或者分離的部分324, 326, 317)的蝕刻速率。
[0130] 可以在大約5分鐘例如5分鐘內(nèi)通過在酸溶液（例如，3H20 :2HN03 :HF)中對(duì)基板 材料進(jìn)行摻雜來執(zhí)行蝕刻。此外，電解拋光步驟可以被引入（或者代替摻雜），以控制在實(shí) 驗(yàn)中施加的個(gè)別酸的蝕刻速率，還能夠減少表面粗糙度?？梢允褂昧鲃?dòng)的蒸餾水/乙醇來 移除殘留酸。
[0131] 可以使用用于測(cè)量微觀結(jié)構(gòu)的裝置例如裝備有電子背散射衍射（EBSD)檢 測(cè)器的掃描電子顯微鏡（SEM)來檢查產(chǎn)生的表面輪廓、橫截面輪廓以及表面紋理，并 且在特定實(shí)施例中，該裝置可以使用用于測(cè)量和分析紋理的軟件，例如HKL技術(shù)通道 5 (Technology-Channel 5)軟件。注意紋理測(cè)量可能僅對(duì)有紋理的基板材料有必要。
[0132] 圖3H示出與圖3G中的情況類似的情況，其中，也移除了上層316的被分離部分 324, 326, 317。
[0133] 圖4和圖5示出在冷軋期間實(shí)施的按壓步驟。
[0134] 圖4示出相對(duì)較厚元件414經(jīng)由上軋輥416和下軋輥418被處理，以轉(zhuǎn)變成較薄 元件420。
[0135] 圖5示出軋輥的更具體實(shí)施例，其中，輪廓軋輥516被成形為當(dāng)在方向522中軋時(shí) 能夠僅對(duì)元件514的被選擇部分進(jìn)行按壓，由此形成多個(gè)下陷條帶。
[0136] 乳延輔助雙軸織構(gòu)基板（Rolling Assisted Bi-axially Textured Substrates) (RABiTS)將用作該技術(shù)的一個(gè)示例。
[0137] 機(jī)械軋輥被施加于金屬棒并且被軋而成為帶形狀（參看圖4)。隨后在高溫下執(zhí)行 退火，且兩步式退火序列有利于紋理形成。然后，RABiTS為在例如氣體火爐中硬化的、摻雜 的和/或氧化的表面（參看圖3C)，這也可以充當(dāng)退火處理。在退火熱處理之前/之后在帶 材生產(chǎn)的最后通過使用輪廓軋輥（類似于軋輥516)引入額外軋步驟來形成輪廓（參見圖 3D至圖3E，和/或圖5)。使用盤式蝕刻槽系統(tǒng)來執(zhí)行蝕刻，且隨后使用蒸餾水/乙醇來清 洗。注意，（對(duì)于某些產(chǎn)品而言），由電化學(xué)拋光來優(yōu)化RABiTS表面質(zhì)量。
[0138] 圖6示出用于生產(chǎn)細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的制造處理的步驟。
[0139] 圖6A示出與圖3H的情況類似的情況。
[0140] 圖6B示出將緩沖材料層640放置（例如沉積）在分層固體元件的下層303上。下 層303和緩沖材料640形成適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的示例性基板600。
[0141] 可以使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置通過脈沖激光沉積（PLD)將陶瓷緩沖層堆疊（例如用于紋理基 板的Y 203/YSZ/Ce02)和超導(dǎo)層（例如YBa2Cu 3O7)放置（例如沉積）在分層固體元件的下層 303 上。
[0142] 圖6C示出將超導(dǎo)材料層642, 644, 646放置在緩沖材料上，使得底切容積用于物理 分離超導(dǎo)材料的單獨(dú)的線。理解的是，分裂條帶的底部和基板的材料層之間的距離648是 足夠大的以保證物理分離緩沖材料上的超導(dǎo)材料層的分離部分642, 644, 646。
[0143] 陶瓷緩沖層和超導(dǎo)層的沉積（其中，至少一層由物理氣相技術(shù)/定向沉積來沉積） 將僅在基板的水平表面上沉積材料。經(jīng)由底切部分實(shí)現(xiàn)完整條帶的去耦，并且而且最小化 材料使用。也將去耦在超導(dǎo)體層的頂部上添加的附加層（銀/銅）。
[0144] 與臨界電流密度（J。)、臨界電流（Ie)AC損耗（W)以及頻率相關(guān)性（f d)有關(guān)的超導(dǎo) 材料的性能可以通過在各種施加場(chǎng)和溫度下在小模型樣品（5X5mm2)上振動(dòng)樣品測(cè)量和運(yùn) 輸測(cè)量來進(jìn)行測(cè)量。全尺寸例如超導(dǎo)體帶材可以被繞成線圈并且施加各種磁場(chǎng)和運(yùn)輸電流 在77K下被測(cè)量。
[0145] 注意，本發(fā)明的實(shí)施例的可能優(yōu)勢(shì)在于對(duì)于具有某個(gè)寬度的結(jié)構(gòu)而言可以支持更 大的臨界電流（I。)。這解釋為：與其中超導(dǎo)材料的線之間的材料由非超導(dǎo)制成的現(xiàn)有技術(shù) 方案相比，超導(dǎo)材料層的分離部分642, 644, 646的總寬度為相對(duì)較大，參見圖2不出的實(shí)施 例，其中橫紋超導(dǎo)體（在圖2(b)中）的總寬度大約為無橫紋超導(dǎo)體（在圖2(a)中）的寬 度的一半。相比之下，使用本發(fā)明的實(shí)施例，由于超導(dǎo)材料可以放置在分裂條帶之間以及之 內(nèi)，所以橫紋超導(dǎo)體的總寬度可以比無橫紋超導(dǎo)體的寬度的大〇. 5, 0. 6,0. 7,0. 8,0. 9或者 0. 95或者0. 99倍。
[0146] 圖7示出分裂條帶的尺寸。該圖示出與圖3H或者圖6A類似的情況，雖然本圖示 出了在下層703中形成的附加分裂條帶328。而且指示了 ：在y方向被測(cè)量的且位于下層 中的分裂條帶的深度之內(nèi)的、在與下層的上表面平行的平面和與多個(gè)分裂條帶的底部相切 的平面之間的距離748。而且指示了在X方向測(cè)量的下層中的分裂條帶的寬度750,該寬度 在示例性實(shí)施例中可以為1微米，例如2微米，例如5微米，例如10微米，例如30微米，例 如100微米，例如1mm，例如位于1微米至Imm之間。而且指示了在X方向測(cè)量的位于多個(gè) 分裂條帶之內(nèi)的相鄰分裂條帶之間的距離752。
[0147] 圖8示出了超導(dǎo)結(jié)構(gòu)的尺寸，該超導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有厚度854(處于y軸中的沿著第一尺 寸的長(zhǎng)度），該厚度854比該超導(dǎo)結(jié)構(gòu)的寬度856 (沿著與X軸平行的第二尺寸的長(zhǎng)度）顯 著較小例如小10, 100,或者1000倍，并且其中該寬度856比該超導(dǎo)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度858 (沿著 與z軸平行的第三尺寸的長(zhǎng)度）顯著較小例如小10, 100,或者1000倍。而且，本圖還示出 在下層803的頂部上的兩個(gè)超導(dǎo)材料層842, 844。厚度854在示例性實(shí)施例中可以為10微 米，例如20微米，例如50微米，例如100微米，例如1mm，例如位于10微米至Imm之間。寬 度856在示例性實(shí)施例中可以為1微米，例如10微米，例如100微米，例如1mm，例如10mm， 例如100mm，例如lm，例如位于1微米至Im之間。長(zhǎng)度858在特定實(shí)施例中可以為lm，例如 100m，例如lkm，例如20km，例如100km，例如IOOkm以上,例如位于Im至30km之間，例如位 于Ikm至30km之間。
[0148] 示例
[0149] 示例A- "涂層切割蝕刻"-帶材
[0150] Al.提供h層：表面層/涂層
[0151] 原始材料為來自埃格斯特.韋斯蒂希鋼公司的供應(yīng)退火的且具有明亮表面拋光 的商業(yè)可用的哈氏合金C276帶材。哈氏合金帶材可以被認(rèn)為初級(jí)固體元件。具有典型尺 寸（長(zhǎng)度?100mm，寬度?IOmm以及厚度?〇· Imm)的樣品使用丙酮和乙醇的混合物（10:1) 在超聲波槽中清洗25分鐘，然后浸泡在乙醇中，使用壓縮空氣來干燥。隨后，樣品在裝備有 風(fēng)扇的開管式火爐中在800°C至1000°C下熱處理3小時(shí)，以便于提供足夠量的新空氣同時(shí) 生長(zhǎng)表面層/涂層（氧化物/氮化物）。表面層可以被認(rèn)為上層。基于石英的保持器能夠 直立定位樣品使得沒有帶材側(cè)面即與帶材的平面平行的兩個(gè)側(cè)面與樣品保持器接觸。
[0152] 可能有利的是，避免以一側(cè)向下地放置帶材，因?yàn)檫@通常可以導(dǎo)致不均勻的、粗糙 的且多孔的表面層（氧化層/氮化層）。
[0153] A2.形成分裂備帶：切割分裂線
[0154] 標(biāo)準(zhǔn)解剖刀和塑料尺用于以大約Imm的間隔將平行的分裂線手動(dòng)切割成氧化物/ 氮化物涂層帶材的表面層。通常執(zhí)行一個(gè)或者多個(gè)切開直到在可視檢查期間明線是清晰顯 然的為止。明線指示暴露區(qū)域被形成。使用標(biāo)準(zhǔn)紙剪刀從帶材中切割具有大約20mm長(zhǎng)度 的較短樣品。
[0155] 使用Kapto,膜來保護(hù)由于切割而不再涂有表面層的樣品端。大約Imm的該端 被折疊到具有分裂線的區(qū)域上，并且也被穩(wěn)固施加到樣品的背部，因此也通常覆蓋樣品背 部。
[0156] A3.蝕刻暴露區(qū)域以形成底切：底切蝕刻
[0157] 使用標(biāo)準(zhǔn)塑料涂層電磁攪拌器來攪動(dòng)具有20°C下的50ml的15%硝酸（HNO3)的 玻璃容器。一個(gè)具有（長(zhǎng)度=50mm，寬度=IOmm以及厚度=2mm的）尺寸的不銹鋼電極被 放置在該玻璃容器中且連接到電源的負(fù)輸出。使用與帶材保護(hù)端相對(duì)定位的鱷魚夾將樣品 連接到電源的正端。樣品和不銹鋼電極之間的距離為大約20mm。將安培表插在電源和鱷魚 夾之間。樣品被蠕動(dòng)同時(shí)穩(wěn)固抓住鱷魚夾，以保證鱷魚夾和樣品之間的充分電接觸。
[0158] 大約IOmm的樣品被浸入到該硝酸中，并且電流例如400mA，425mA或者450mA的電 流（使用大約2V的電壓）被施加60秒。隨后使用三個(gè)分離的水浴槽來清洗該樣品，該清 洗包括：在每個(gè)槽中清洗大約2分鐘且最后使用紙帶來干燥樣品的步驟。
[0159] 銀層》冗積（在示侈il A中僅施力口至I丨誅.定樣品）
[0160] 使用粘合劑碳板或者小金屬保持器來安裝用于銀沉積的樣品。使用物理氣相沉積 (電子書蒸鍍，阿爾卡特機(jī)）將使用示例A中描述的方法來生產(chǎn)的樣品涂以銀層。在.7l/s 的沉積速度和6X KT6Iiibar的壓力下生產(chǎn)500nm厚的銀層。
[0161] 結(jié)果
[0162] 圖9至圖13示出了根據(jù)示例A的方法提供的樣品，其中，通過在15%的HNO3中施 加450mA蝕刻1分鐘來制成該輪廓。在圖9至圖13中示出的樣品上沒有沉積銀。
[0163] 圖9示出了使用來自"示例A"的涂層和切割部分來生產(chǎn)的樣品的橫截面的光學(xué)顯 微鏡圖像（該視角類似于圖3F)。注意，在獲得該圖像之前還沒有蝕刻該樣品。上層924中 的清洗開口在上層即上表面層（氧化層）的中間位于已經(jīng)執(zhí)行切割的位置處，使得提供了 暴露區(qū)域923即下層903的暴露區(qū)域。
[0164] 圖10是使用來自"示例A"的涂層和切割部分來生產(chǎn)的樣品的俯視圖的掃描電子 顯微鏡圖像。注意，在獲得該圖像之前還沒有蝕刻該樣品。上層例如表面層（氧化層）被 變形，且從其中執(zhí)行了切割的位置移除并且/或者平移該表面層。明亮的中心條帶為到哈 氏合金金屬帶材中的開口。
[0165] 圖11至圖13為使用"方法A"來生產(chǎn)的樣品的橫截面的光學(xué)顯微鏡圖像（即該視 角對(duì)應(yīng)于圖7)。通過在15%的HN03中施加450mA蝕刻1分鐘來制成該輪廓。
[0166] 底切輪廓在哈氏合金金屬帶材中制成，并且不僅是表面層涂層和金屬帶材之間的 特征，即底切容積為下層的下面剩余部分。
[0167] 圖11示出兩個(gè)底切輪廓，例如蝕刻容積1128a，1128b。底切輪廓在哈氏合金金屬 帶材即下層903中制成。
[0168] 圖12示出來自圖11的左邊的蝕刻容積1128a的放大。箭頭指示底切輪廓邊緣 1229。
[0169] 圖13示出來自圖12的左邊的蝕刻容積1128a的放大。底切容積1330為20 μ m 寬，該寬度足夠物理分離物理蒸汽沉積層（這由圖14中示出的銀層來證明）。本圖也示出 了上層1324的剩余部分。
[0170] 圖14示出使用"示例A"來生產(chǎn)的樣品的橫截面的光學(xué)顯微鏡圖像，其中，通過在 15%的HN03中施加425mA蝕刻1分鐘來制成該輪廓。
[0171] 而且，在銀源之上水平定位的樣品上沉積500nm銀層1464, 1466,即樣品表面的法 線與來自銀源的瞄準(zhǔn)線方向平行。
[0172] 由于在下層1403(為哈氏合金金屬帶材）和上層1424(為氧化物/氮化物表面涂 層）之間的底切特征，銀層被物理分離如在輪廓的左邊處的缺口 1465中指示。重要地，大 約5μπι的底切特征（本附圖中由上層1424的懸伸剩余部分來給出）足夠生產(chǎn)上層1424 頂部的銀層1464和蝕刻容積的底部的銀層1466之間的顯著分離。
[0173] 示例B- "涂層軋蝕刻"-帶材
[0174] BI.表面層/涂層
[0175] 見部分Al。
[0176] B2.亂/分裂線
[0177] 當(dāng)以該方法生產(chǎn)分裂線時(shí)施加輪廓軋的特定集合，并且圖15示出了軋的示意圖。
[0178] 圖15是示出上軋輥1516(為上部輪廓軋輥）和下軋輥1518的示意圖。上部輪廓 軋輥的彎曲部分的內(nèi)部和彎曲部分軋的邊緣之間的高度差1519為ΙΟμπι。注意，本圖不是 按照適當(dāng)?shù)谋壤?br>
[0179] 當(dāng)使用一套活扳手（瑞典形式）來驅(qū)動(dòng)時(shí)，隨著軋輥在沒有潤滑的情況下且以低 軋速度來手動(dòng)軋涂層帶材。PPR(每道次壓下量）為大約1微米至20微米。軋的速度為大 約每秒10mm。明線（指示暴露區(qū)域）在具輪廓的軋的邊界已經(jīng)使帶材變形的位置處是顯而 易見的，并且在隨后的檢查期間是可視的。這些線由垂直于帶材的長(zhǎng)度的逐步輪廓來實(shí)現(xiàn)。
[0180] B3.底切蝕刻
[0181] 除了該樣品被蝕刻120秒之外，見部分A3。
[0182] 結(jié)果
[0183] 圖16示出了使用來自"示例B"的涂層和軋部分來生產(chǎn)的樣品的俯視圖的掃描電 子顯微鏡圖像。其中已經(jīng)破壞了表面層（氧化層）的軋線清晰可視為明條帶1668。多個(gè)軋 線（明線）在該圖像中被看見且由個(gè)別輪廓的表面（即為軋制造處理的結(jié)果的包括許多較 小蹤跡的每個(gè)單獨(dú)彎曲的輪廓部分）所導(dǎo)致。
[0184] 在該圖像沒有軋輪廓與該帶材的上面部分接觸，并且因此這里沒有觀察到條帶。
[0185] 圖17為使用"示例B"來生產(chǎn)的樣品的橫截面的光學(xué)顯微鏡圖像。通過在15%的 HN03中施加450mA蝕刻2分鐘來制成該輪廓。底切輪廓即底切容積1730 (由黑箭頭指示） 清晰存在于哈氏合金金屬帶材即下層1703中。底切容積處于下層的剩余部分之下。氧化 層（表面層）在該樣品即上層1724(見白箭頭）上沒有被移除。
[0186] 可替換實(shí)施例-示例C、D、E、F。
[0187] 通常，如果Kapton 莫放置在沒有輪廓例如分裂條帶或者暴露區(qū)域存在的區(qū) 域上，則該膜可以被施加作為所有制造方法的附加步驟，例如以便于最小化最后拋光。
[0188] 示例C :"軋-涂層-切割/切割-軋-I"
[0189] Cl.輪廓軋
[0190] 類似于圖15中示出的那樣（使用/不使用軋的具有深度1519例如10微米的"切 割邊緣"），在涂層之前使用輪廓軋來軋樣品。
[0191] C2.形成h.層：表面層/涂層
[0192] 在開始（Cl)軋之后，制備表面涂層（見部分Al或者使用例如Kapton ?膜）。該 表面層覆蓋整個(gè)樣品表面。
[0193] C3.形成分裂條帶：切割/切割-軋/研磨
[0194] 在輪廓的底部執(zhí)行隨后的切割或者切割-軋（具有鋒利切割輪廓的軋，見圖15)， 即在輪廓的底部?jī)H移除表面涂層（即上層）的水平部分的一小部分或者在如圖18所示的 輪廓的底部移除整個(gè)表面輪廓（即上層）。
[0195] 圖18示出示例C中描述的方法（"軋-涂層-切割"方法）的示意圖。子圖a至 子圖d示出了 ：（a)被軋樣品，（b)在表面涂層之后，（c)在切割之后以及（d)在蝕刻之后。
[0196] 雖然在本示例C中，乳步驟（Cl)在切割步驟（C3)之前，但是也可以相反即切割在 軋之前的一系列步驟。
[0197] C4.底切-蝕刻
[0198] 見部分A3.
[0199] 示例D :"涂層-軋-切割"
[0200] 類似于示例C但是可以沒有開始的輪廓軋（Cl)，并且在軋/切割-軋以在生產(chǎn)底 切輪廓的位置處更好打開/破壞表面層之后，引入額外的切割步驟。該步驟跟著蝕刻步驟， 見部分A3。
[0201] 示例D的優(yōu)勢(shì)在于：如果在開始軋/切割-軋中沒有破壞上層，則上層可以在額外 的切割步驟中被破壞。
[0202] 雖然在本示例D中，軋/切割-軋步驟在切割步驟之前，但是也可以相反。
[0203] 示例E :"涂層-切割"
[0204] 上層由保護(hù)層例如用于UV光刻的標(biāo)準(zhǔn)光刻膠、Kapton ?膜或者透明膠帶來設(shè) 置。
[0205] 光刻膠（例如使用?？p涂層或者沉浸涂層來生產(chǎn)的）或者Kapton ?膜或者透 明膠帶的保護(hù)層被施加到樣品表面（即到下層）。破壞線通過切割或者軋切割線成為保 護(hù)層且隨后移除例如保護(hù)層的每隔一個(gè)薄條帶來制成，使得樣品表面由平行但分離的例如 Kapton _?膜來覆蓋。該樣品被蝕刻如部分A3中所示。
[0206] 示例F :"粘貼-蝕刻-上蠟-蝕刻"
[0207] 開始材料例如下層（例如哈氏合金帶材）以與金屬帶材的長(zhǎng)度平行的條帶形式 涂覆有Kapton ?膜。條帶應(yīng)當(dāng)為例如Imm寬且以例如Imm的間隔被定位。然后樣品被 蝕刻（見部分A3)、被清洗且隨后干燥。然后在與第一 Kapton?膜條帶相同的位置處定 位額外的Kapton ?膜條帶（或者蠟或者漆），但是這些條帶為例如200 μ m寬，即第二 Kapton?膜寬度=1.2mm，如圖19所示。
[0208] 圖19示出示例F( "粘貼-蝕刻-上蠟-蝕刻"）中描述的方法的示意圖。子圖a 至子圖e示出：(a)以條帶涂覆的樣品，（b)在蝕刻之后，（c)在額外涂覆之后，（d)在第二 蝕刻之后，（e)在移除涂層之后。
[0209] 可替換地，第二涂層（例如參見上面的步驟（C))即第二Kapton ?膜、蠟或者漆 僅被施加在Kapton ?膜和金屬條帶之間的交叉點(diǎn)處。注意，Kapton ?膜可以例如使用 刷子或者橡膠軋輥穩(wěn)固地附接到樣品并且然后再次被蝕刻（見部分A3)。在第二蝕刻處理 期間形成底切輪廓。
[0210] 額外的示例
[0211] 下面的示例包括可以與前述示例中的一個(gè)或者多個(gè)結(jié)合的方法步驟：
[0212] 示例G :用于移除涂層/氧化層的方法
[0213] 該方法步驟例如結(jié)合包括如Al所述的方法步驟的示例而是可應(yīng)用的，其中，以為 氧化物/氮化物層的表面涂層來形成上層。
[0214] 使用脈沖和交流電流的組合來移除該表面涂層，同時(shí)該樣品被放置在酸容器中且 最后使用超聲波乙醇/丙酮/水浴來移除該表面涂層。
[0215] 更具體而言，樣品被浸入到15%濃度的HCI、HN03或者緩沖的HF酸中大約10mm。 電流等級(jí)被設(shè)置在50mA和500mA之間（使用1伏特至20伏特例如2伏特的電壓），并且負(fù) 電源輸出連接到樣品同時(shí)正輸出連接到離樣品大約20mm定位的不銹鋼電極。在層移除的 大約10秒之后顛倒輸出，使得正輸出連接到樣品且不銹鋼電極連接到負(fù)輸出。引導(dǎo)轉(zhuǎn)換電 流方向的處理，直到樣品幾乎擺脫表面涂層為止。持續(xù)時(shí)間通?？缍葟?0秒到5分鐘。在 超聲波清洗處理（在乙醇、丙酮或者水中3分鐘持續(xù)時(shí)間）中移除剩余物。將機(jī)械變形例 如軋步驟引入到表面層（即上層，如果上層為氧化物/氮化物層的話）將有助于涂層移除 處理。
[0216] 示例H :用于電解拋光的方法
[0217] 在移除表面層即上層之后，可能需要額外的電解拋光，以便于獲得光滑表面狀況， 該光滑表面狀況可以特別應(yīng)用于緩沖和/或超導(dǎo)層的進(jìn)一步沉積。例如，電解液可以選自 包括H 3P04、HCI以及H2SO4的組合或者類似電解液。
[0218] 技術(shù)人員將能夠?qū)嵤┰撎幚?，并且?duì)該處理的標(biāo)準(zhǔn)做出參考，該參考為 ''Electropolishing Stainless Steels^, by Alenka Kosmac, Euro Inox, Materials and Applications Series, Volume 11，ISBN:978-2-87997-310-4,其通過引用方式全部并入本 文中。
[0219] 示例I :在電解拋光期間底切輪廓保護(hù)
[0220] 為了保證樣品表面的顯著電解拋光不導(dǎo)致修改的底切-輪廓，可以使用下面的方 法：
[0221] 保護(hù)方法-I.A:
[0222] 具有粘合劑邊的保護(hù)膜例如Kapton ?膜可以被定位在輪廓邊緣處，使得該膜僅 覆蓋應(yīng)當(dāng)拋光的一小部分區(qū)域，如圖20所示。因此，使用可以通過例如施加一套軟刷子在 帶材上來穩(wěn)固附接到表面的平行薄保護(hù)層來覆蓋樣品表面。
[0223] 圖20是示出具有作為蝕刻容積2028的一部分的底切容積的下層2003的示意圖。 使用保護(hù)層2068例如Kapton ?膜、漆或者蠟來覆蓋與底切容積相鄰的下層的部分。
[0224] 圖21示出使用"示例A"來生產(chǎn)的樣品的俯視圖的光學(xué)顯微鏡圖像。通過在15%的 HN03中施加450mA蝕刻1分鐘來制成該輪廓。虛線2169指示在蝕刻期間保護(hù)Kapton ? 膜的位置（該膜僅放置在虛線的左邊）。注意，在銀沉積之前，移除Kapton?膜。圖像的 左手邊示出了沒有蝕刻且具有銀層的切割線，即暴露區(qū)域2123。右手邊示出了在蝕刻之后 且具有銀層的切割線，即蝕刻區(qū)域2128。本圖示出了例如Kapton ?膜可以用于保護(hù)免受 蝕刻。
[0225] 保護(hù)方法-I.B:
[0226] 可以使用槽模涂料器或者可替換標(biāo)準(zhǔn)涂覆處理來以并行線涂覆保護(hù)漆或者蠟。隨 后可以使用例如丙酮或者熱水來移除該漆或者蠟。
[0227] 用于實(shí)施根據(jù)第一方面的方法的設(shè)備：
[0228] 圖22示出用于例如布置用于實(shí)施根據(jù)第一方面的方法的設(shè)備。本圖示出盤式系 統(tǒng)，其中將金屬帶材從第一卷軸2271轉(zhuǎn)移到第二卷軸2287,并且在該處理中通過包括丙酮 和/或乙醇的超聲波清洗浴2272、使用空氣或者氮（N 2)的干燥器2273、使用空氣和/或 者氮（N2)以將上層形成為氧化物/氮化物層的加熱器2274、包括上軋輥2216和下軋輥 2218(例如類似于圖15中的軋輥）以形成分裂條帶和保留區(qū)域（注意，帶材繼續(xù)由虛線指 示）的一套軋輥、其中蝕刻帶材的具有HNO 3的蝕刻浴2277、具有水的第一清洗浴2278、可 以使用超聲波例如HCI和/或乙醇中的超聲波的氧化物移除浴2280、使用空氣或者氮（N 2) (注意，帶材繼續(xù)由虛線指示）的干燥器2281、用于施加輪廓帶材/蠟/漆（如示例I建議 的）的設(shè)備2282、包括H 3PO4的電化學(xué)拋光浴2283、具有水的第三清洗浴2284、具有水的第 三清洗浴2285、使用空氣或者氮（N 2)的干燥器2286以及最后第二軋輥2287,而轉(zhuǎn)變成適 合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板。
[0229] 總之，提供了一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板（600)的方法，其 中，例如變形處理被使用，以便于在分層固體元件中形成分裂條帶，并且蝕刻被使用以在 分層固體元件的上層（316)和下層（303)之間形成底切容積（330, 332)。由于底切容積 (330, 332)可以用于分離材料層，所以這種相對(duì)簡(jiǎn)單步驟能夠提供一種基板，該基板可以轉(zhuǎn) 化成具有減少AC損耗的超導(dǎo)結(jié)構(gòu)例如超導(dǎo)帶材。在又一個(gè)實(shí)施例中，在上層（316)和/或 下層（303)的頂部放置超導(dǎo)層，以提供具有減少AC損耗的超導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
[0230] 在示例性實(shí)施例E1-E15中，本發(fā)明可以涉及：
[0231] EL -種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方法，所述方法包括以下步 驟：
[0232] -提供分層固體元件，所述分層固體元件包括：
[0233] 〇下層（303)，以及
[0234] 〇上層（316)，
[0235] 其中，所述上層與所述下層相鄰放置且至少部分覆蓋所述下層，
[0236] -在所述上層（316)中形成多個(gè)分裂條帶，由此形成所述下層（303)的多個(gè)暴露區(qū) 域（323)，其中每個(gè)暴露區(qū)域沿著分裂條帶形成，
[0237] -蝕刻所述暴露區(qū)域（323)，以在所述上層（316)和所述下層（303)之間形成底 切容積（330, 332)，其中，每個(gè)底切容積沿著分裂條帶形成，其中，蝕刻劑被使用以為了下層 (303)的蝕刻速率高于上層（316)的蝕刻速率。
[0238] E2.用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方法，其中，所述在所述上層中形 成多個(gè)分裂條帶，由此形成所述下層的多個(gè)暴露區(qū)域，其中每個(gè)暴露區(qū)域沿著分裂條帶的 步驟包括變形處理。
[0239] E3.根據(jù)前述實(shí)施例中的任一項(xiàng)的用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板 (600)的方法，其中，所述提供分層固體元件的步驟包括：
[0240] a.提供初級(jí)固體元件（202),初級(jí)固體元件具有基本上均勻的初級(jí)上層（314),
[0241] b.通過下面中的任一個(gè)來形成分層固體元件的上層（316):
[0242] i.硬化初級(jí)上層（314)的上部，例如在氣體硬化處理中硬化，
[0243] ii.對(duì)初級(jí)上層（314)的上部進(jìn)行摻雜，
[0244] iii.在初級(jí)上層的上部之內(nèi)制備氧化物或者氮化物層。
[0245] E4.根據(jù)實(shí)施例E2的用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板（600)的方法，其 中，所述在變形處理中在所述上層（316)中形成多個(gè)分裂條帶的步驟包括：將上層的一部 分壓入到下層（303)中。
[0246] E5.根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)的用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板（600) 的方法，其中，分層固體元件的上層（316)的厚度（362)處于Inm至100微米內(nèi)。
[0247] E6.根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)的用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板（600) 的方法，其中，位于多個(gè)分裂條帶之內(nèi)的相鄰分裂條帶之間的距離（752)處于1微米至1毫 米內(nèi)。
[0248] E7.根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)的用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板（600) 的方法，其中，在與下層（303)的上表面或者上層（326)的上表面平行的平面和與多個(gè)分裂 條帶的底部相切的平面之間的距離（748)足夠大，以使能夠在基板上放置的超導(dǎo)材料將具 有分裂條帶中的部分以及物理分離的分裂條帶之間的部分。
[0249] E8. -種用于生產(chǎn)細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的方法，其中，所述方法還包括：將超導(dǎo)材料層 (642, 644, 646)放置在根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)的分層固體元件的上層（316)和/或下層 (303)上使得底切容積（330, 332)物理分離超導(dǎo)材料的單獨(dú)的線。
[0250] E9.根據(jù)實(shí)施例E8的用于生產(chǎn)細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的方法，其中，所述方法還包括：
[0251] a.將緩沖材料層￠40)放置在根據(jù)實(shí)施例El至E6中任一項(xiàng)的分層固體元件的上 層（316)和/或下層（303)上，并且
[0252] b.將超導(dǎo)材料層（642,644,646)放置在緩沖材料上，
[0253] 使得底切容積（330, 332)物理分離超導(dǎo)材料和/或緩沖材料的單獨(dú)的線。
[0254] E10.根據(jù)實(shí)施例E8至E9中任一項(xiàng)的用于生產(chǎn)細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的方法，其中，所述放 置超導(dǎo)材料層（642, 644, 646)和/或緩沖材料層（640)的步驟為瞄準(zhǔn)線處理。
[0255] ElL根據(jù)實(shí)施例E8至ElO中任一項(xiàng)的用于生產(chǎn)細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的方法，其中，所述 方法還包括：將分流層放置在超導(dǎo)材料層（642, 644, 646)上。
[0256] E12. -種適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板，所述基板包括：
[0257] 分層固體元件，所述分層固體元件包括：
[0258] O 下層（303)，
[0259] 〇上層（316)的線，
[0260] 其中，上層（316)的線與下層（303)相鄰放置且部分覆蓋下層，
[0261] 其中，上層（316)的線之間的多個(gè)分裂條帶分離上層（316)的線，
[0262] 并且其中底切容積（330, 332)存在于上層（316)的線和下層（303)之間，其中，每 個(gè)底切容積沿著分裂條帶形成。
[0263] E13.根據(jù)實(shí)施例E12的適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板（600)，其中，所述基板為 帶材。
[0264] E14. -種細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件，包括：
[0265] -根據(jù)實(shí)施例E12至E13中任一項(xiàng)的基板，
[0266] -超導(dǎo)層，其被放置在基板上，使得底切容積（330, 332)物理分離超導(dǎo)材料的單獨(dú) 的線。
[0267] E15.性能電磁線圈、變壓器、發(fā)生器、磁振蕩掃描器、低溫槽磁鐵、大型強(qiáng)子對(duì)撞 機(jī)、AC功率電力網(wǎng)絡(luò)、智能電網(wǎng)中的任一項(xiàng)之內(nèi)的根據(jù)實(shí)施例E14的細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的使用。
[0268] 雖然結(jié)合特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是它不應(yīng)當(dāng)以任何方式解釋為限制于提出 的示例。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求集合給出。在本權(quán)利要求的內(nèi)容中，術(shù)語"包括"或 者"包含"不排除其它可能的元件或者步驟。此外，提及的參考例如"一"或者"一個(gè)"等不 應(yīng)當(dāng)解釋為排出多個(gè)。關(guān)于附圖中指出的元件的參考符號(hào)在權(quán)利要求中的使用也不應(yīng)當(dāng)解 釋為限制本發(fā)明的范圍。此外，不同權(quán)利要求中體積的個(gè)別特征可以有利地被組合，并且在 不同權(quán)利要求中提及這些特征不排除特征的組合是不可能的且有利的。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方法，所述方法包括： -提供分層固體元件，所述分層固體元件包括： 〇下層（303)，以及 〇上層（316)， 其中，所述上層與所述下層相鄰放置并且至少部分覆蓋所述下層， -在所述上層（316)中形成多個(gè)分裂條帶，由此形成所述下層（303)的多個(gè)暴露區(qū)域 (323)，其中每個(gè)暴露區(qū)域沿著分裂條帶形成， 其特征在于，所述方法還包括： -蝕刻所述暴露區(qū)域（323)，以在所述上層（316)和所述下層（303)之間形成底切容積 (330, 332)，其中，每個(gè)底切容積沿著分裂條帶形成，其中，蝕刻劑被使用以為了下層（303) 的蝕刻速率高于上層（316)的蝕刻速率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方法，其中，所 述底切容積位于所述下層的剩余部分之下。
3. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的方 法，其中，所述在所述上層（316)中形成多個(gè)分裂條帶，由此形成所述下層（303)的多個(gè)暴 露區(qū)域（323)，其中每個(gè)暴露區(qū)域沿著分裂條帶形成的步驟包括變形處理。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板 (600)的方法，其中，所述提供分層固體元件的步驟包括： a. 提供初級(jí)固體元件（202)，初級(jí)固體元件具有基本上均勻的初級(jí)上層（314)， b. 通過下面中的任一個(gè)來形成分層固體元件的上層（316): i. 硬化初級(jí)上層（314)的上部，例如在氣體硬化處理中硬化， ii. 摻雜初級(jí)上層（314)的上部， iii. 在初級(jí)上層的上部之內(nèi)制備氧化物層或者氮化物層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板（600)的方法，其 中，所述在變形處理中在所述上層（316)中形成多個(gè)分裂條帶的步驟包括：將上層的一部 分按壓到下層（303)中。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板 (600)的方法，其中，所述分層固體元件的上層（316)的厚度（362)處于lnm至100微米內(nèi)。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板 (600)的方法，其中，位于多個(gè)分裂條帶之內(nèi)的相鄰分裂條帶之間的距離（752)處于1微米 至1毫米內(nèi)。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板 (600)的方法，其中，在與所述下層（303)的上表面或者所述上層（326)的上表面平行的平 面和與多個(gè)分裂條帶的底部相切的平面之間的距離（748)足夠大，以使得在基板上放置的 超導(dǎo)材料具有所述分裂條帶中的部分以及物理分開的所述分裂條帶之間的部分。
9. 一種用于生產(chǎn)細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的方法，其中，所述方法還包括：超導(dǎo)材料層 (642, 644, 646)放置在根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的分層固體元件的所述上層（316)和/ 或所述下層（303)上，使得所述底切容積（330, 332)用于物理分離超導(dǎo)材料的單獨(dú)的線。
10. -種用于生產(chǎn)細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的方法，其中，所述方法包括根據(jù)權(quán)利要求1至8中任 一項(xiàng)的用于生產(chǎn)適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板的步驟，并且其中，所述方法還包括：將超 導(dǎo)材料層（642, 644, 646)放置在所述分層固體元件的上層（316)和/或下層（303)上使得 所述底切容積（330, 332)用于物理分離超導(dǎo)材料的單獨(dú)的線。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9-10中任一項(xiàng)的用于生產(chǎn)細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的方法，其中，所述方法還 包括： a. 將緩沖材料層（640)放置在根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的分層固體元件的上層 (316)和/或下層（303)上，并且 b. 將超導(dǎo)材料層（642, 644, 646)放置在緩沖材料上， 使得所述底切容積（330, 332)用于物理分離超導(dǎo)材料和/或緩沖材料的單獨(dú)的線。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)的用于生產(chǎn)細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的方法，其中，所述放置超 導(dǎo)材料層（642, 644, 646)和/或緩沖材料層（640)的步驟為瞄準(zhǔn)線處理。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9-12中任一項(xiàng)的用于生產(chǎn)細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的方法，所述方法還包括： 將分流層放置在超導(dǎo)材料層（642, 644, 646)上。
14. 一種適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板， 所述基板包括： 分層固體元件，所述分層固體元件包括： 〇下層（303)， 〇上層（316)的線， 其中，所述上層（316)的線與所述下層（303)相鄰放置且部分覆蓋所述下層， 其中，所述上層（316)的線之間的多個(gè)分裂條帶分離所述上層（316)的線， 其特征在于，底切容積（330, 332)存在于所述上層（316)的線和所述下層（303)之間， 其中，每個(gè)底切容積沿著分裂條帶形成。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的適合于支撐細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的基板￠00)，其中，所述基板為 帶材。
16. -種細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件，包括： -根據(jù)權(quán)利要求14至15中任一項(xiàng)的基板， _超導(dǎo)層，其被放置在所述基板上，使得所述底切容積（330, 332)物理分離超導(dǎo)材料的 單獨(dú)的線。
17. -種設(shè)備，用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法。
18. 在性能電磁線圈、變壓器、發(fā)生器、磁振蕩掃描器、低溫槽磁鐵、大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)、AC 功率電力網(wǎng)絡(luò)、智能電網(wǎng)中的任一個(gè)之內(nèi)的根據(jù)權(quán)利要求16的細(xì)長(zhǎng)超導(dǎo)元件的使用。
【文檔編號(hào)】H01L39/24GK104396038SQ201380026929
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月21日
【發(fā)明者】安德斯·克里斯蒂安·武爾夫 申請(qǐng)人:丹麥技術(shù)大學(xué)