專利名稱：具有用于改進(jìn)的磁通釘扎的預(yù)制納米結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容一般地涉及超導(dǎo)制品，更具體地涉及具有用于改進(jìn)的磁通釘扎(flux pinning)的預(yù)制納米結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)制品。
背景技術(shù)：
技術(shù)界知曉并了解超導(dǎo)材料已有很長(zhǎng)時(shí)間。早在1911年就已知曉在需要使用液氦的溫度(4. 2k)下顯示出超導(dǎo)特性的低溫超導(dǎo)體(低_t?；騃ts)。然而，直到稍近期才發(fā)現(xiàn)基于氧化物的高溫(高_(dá)t。)超導(dǎo)體。1986年前后，發(fā)現(xiàn)了在高于液氮的溫度下(77K)具有超導(dǎo)特性的第一個(gè)高溫超導(dǎo)體(HTS)，即TOa2Cu3CVx(TOCO)，隨后在過去的15年間，開發(fā)了另外的材料，包括Bi2Sr2Ca2Cu3CWy (BSCCO)等。高_(dá)t。超導(dǎo)體的開發(fā)為引入這類材料的超導(dǎo)體組件和其他裝置的經(jīng)濟(jì)可行性開發(fā)提供了可能，這部分歸因于用液氮而非相對(duì)更貴的基于液氦的低溫設(shè)施操作這些超導(dǎo)體的成本。在無數(shù)的潛在應(yīng)用中，在工業(yè)中已尋求開發(fā)了這種材料在電力工業(yè)中的用途，包括用于電力產(chǎn)生、傳送、分配和儲(chǔ)存。對(duì)此，估計(jì)基于銅的商品化電力組件的固有電阻每年造成數(shù)十億美元的電損失，因此，電力工業(yè)準(zhǔn)備基于在電力組件(如傳送電力電纜和分配電力電纜、發(fā)電機(jī)、變壓器和故障電流斷路器/限制器)中采用高溫超導(dǎo)體來獲利。此外， 高溫超導(dǎo)體在電力工業(yè)中的其他益處包括與常規(guī)技術(shù)相比功率處理容量提高3-10倍、電力設(shè)備的尺寸(即占位面積(footprint))和重量顯著降低、對(duì)環(huán)境的影響減小、更高的安全性以及容量增加。盡管高溫超導(dǎo)體的這些潛在益處相當(dāng)吸引人，但在高溫超導(dǎo)體的大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化方面持續(xù)存在許多技術(shù)挑戰(zhàn)。在與高溫超導(dǎo)體商業(yè)化相關(guān)的挑戰(zhàn)中，圍繞可用于形成多種電力組件的超導(dǎo)帶段的制造存在許多挑戰(zhàn)。第一代超導(dǎo)帶段包括上述BSCCO高溫超導(dǎo)體的使用。該材料一般以離散的長(zhǎng)絲形式提供，所述長(zhǎng)絲被包埋在貴金屬(通常是銀)基質(zhì)中。盡管這些導(dǎo)體可被制成用于在能源工業(yè)上實(shí)施所需的延伸長(zhǎng)度(例如在一千米左右)，但由于材料和制造成本，這類帶不代表廣泛的在商業(yè)上可行的產(chǎn)品。因此，對(duì)具有優(yōu)異商業(yè)可行性的所謂第二代HTS帶產(chǎn)生了大量的興趣。這些帶通常依賴于層狀結(jié)構(gòu)，其通常包括提供機(jī)械支撐的柔性基材；至少一個(gè)上覆基材的緩沖層， 所述緩沖層任選地包含多個(gè)膜；上覆緩沖膜的HTS層；上覆超導(dǎo)層的任選的蓋層(capping layer)；和/或上覆蓋層或圍繞整個(gè)結(jié)構(gòu)的任選的電穩(wěn)定層。然而迄今為止，在該第二代帶和引入這種帶的裝置的全面商業(yè)化之前，仍存在多種工程和制造挑戰(zhàn)。重要的是，強(qiáng)磁場(chǎng)的存在可極大地影響HTS帶的臨界電流。而且，磁場(chǎng)與帶之間的角度顯著地影響臨界電流。例如，根據(jù)磁場(chǎng)的角度，與無磁場(chǎng)存在時(shí)的臨界電流相比，臨界電流在1特斯拉(t)和77K下可以下降至七分之一至十分之一。一個(gè)特別的挑戰(zhàn)是減少磁場(chǎng)對(duì)HTS帶的臨界電流的影響。此外，磁場(chǎng)存在時(shí)臨界電流的角度依賴性顯示出顯著的各向異性，其中當(dāng)場(chǎng)的取向與所述帶平行時(shí)臨界電流具有峰值，并且隨著場(chǎng)從該取向移開臨界電流急劇降低。因此，另一挑戰(zhàn)是在不與所述帶平行的場(chǎng)取向上提高臨界電流。因此，仍需要在強(qiáng)磁場(chǎng)中具有改進(jìn)性能的HTS帶。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施方案中，超導(dǎo)制品包括基材；上覆所述基材的緩沖層；和上覆所述緩沖層的高溫超導(dǎo)(HTQ層。HTS層可包含多個(gè)納米棒。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述多個(gè)納米棒各自可以延伸HTS層厚度的至少約50%。在另一實(shí)施方案中，納米棒可以基本相互平行。 在又一實(shí)施方案中，多個(gè)納米棒可形成有序陣列。在另一實(shí)施方案中，形成超導(dǎo)制品的方法包括提供基材帶，形成上覆所述基材帶的緩沖層，形成多個(gè)納米棒，以及在所述多個(gè)納米棒周圍沉積上覆所述緩沖層的高溫超導(dǎo) (HTS)層。在一個(gè)實(shí)施方案中，形成多個(gè)納米棒可包括施加聚合物涂層，形成穿過所述聚合物涂層的納米孔，在所述納米孔內(nèi)電沉積金屬以形成納米棒，以及移除所述聚合物涂層。在另一實(shí)施方案中，形成多個(gè)納米棒可包括形成上覆緩沖層的納米多孔層，將金屬電沉積進(jìn)入在納米多孔層內(nèi)的納米孔陣列中以形成納米棒，以及移除所述納米多孔層。在又一實(shí)施方案中，形成多個(gè)納米棒可包括形成上覆緩沖層的納米點(diǎn)陣列并且沉積通過所述納米點(diǎn)陣列成核的納米棒陣列。在還一實(shí)施方案中，形成多個(gè)納米棒可包括蒸發(fā)納米棒材料以形成材料團(tuán)(material cloud)，和引導(dǎo)電子束穿過所述材料團(tuán)朝向基材帶，從而沉積上覆緩沖層的納米棒陣列。附圖簡(jiǎn)述通過參照附圖可以更好地理解本公開內(nèi)容，而且其多個(gè)特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言變得明了。

圖1圖示了示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的超導(dǎo)制品的一般化結(jié)構(gòu)的透視圖。圖2圖示了在超導(dǎo)制品中預(yù)制納米結(jié)構(gòu)的示例性方法。圖3示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的預(yù)制納米結(jié)構(gòu)的顯微照片。圖4圖示了在超導(dǎo)制品中預(yù)制納米結(jié)構(gòu)的另一示例性方法。圖5示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案使用化學(xué)氣相沉積形成的ZnO納米結(jié)構(gòu)的顯微照片。圖6示出了根據(jù)另一實(shí)施方案的預(yù)制納米結(jié)構(gòu)的顯微照片。圖7示出了 BZO的自組裝納米結(jié)構(gòu)的顯微照片。不同附圖中使用的相同附圖標(biāo)記表示相似或相同的項(xiàng)目。發(fā)明詳述現(xiàn)在參照?qǐng)D1，圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的超導(dǎo)制品100的一般化層狀結(jié)構(gòu)。該超導(dǎo)制品包含基材10 ；上覆基材10的緩沖層12 ；超導(dǎo)層14 ；而后是蓋層16，如貴金屬；和穩(wěn)定層18，例如非貴金屬如銅。緩沖層12可由幾種不同的膜組成。穩(wěn)定層18可圍繞超導(dǎo)制品100的外周延伸，從而將其包封?；?0通?；诮饘?，例如至少兩種金屬元素的合金。適合的基材材料包括不銹鋼合金和基于鎳的金屬合金，如已知的HASTELLOY 或INCONEL 合金系。這些合金傾向于具有期望的蠕變、化學(xué)和機(jī)械特性，包括膨脹系數(shù)、拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。這些金屬通?？梢砸跃肀P帶的形式購得，并且適于超導(dǎo)帶的制造，其中將利用卷盤到卷盤(reel-to-reel)的帶處理。基材10通常呈帶狀構(gòu)造，具有高的尺寸比。本文所用術(shù)語“尺寸比”用來指基材或帶的長(zhǎng)度與第二長(zhǎng)尺寸(基材或帶的寬度)的比值。例如，帶的寬度通常為約0.1至約 IOcm左右，帶的長(zhǎng)度至少為約0. Im ；或者大于約5m。包含基材10的超導(dǎo)帶的長(zhǎng)度可以是 IOOm左右或更長(zhǎng)。因此，基材可具有相當(dāng)高的尺寸比，其為不小于10左右，不小于約102， 或者甚至不小于約103。某些實(shí)施方案更長(zhǎng)，具有IO4以上的尺寸比。在一個(gè)實(shí)施方案中，處理基材以具有期望的表面特性用于隨后沉積超導(dǎo)帶的組成層。例如，可以拋光表面以使其具有期望的平面度和表面粗糙度。另外，盡管本文的實(shí)施方案采用未織構(gòu)的多晶基材(如上述市售的基于鎳的帶)，但可以將基材處理成如本領(lǐng)域所理解的雙軸織構(gòu)，例如通過已知的rabits (軋制輔助雙軸織構(gòu)基材，roll assisted biaxially textured substrate)轉(zhuǎn)到緩沖層12，緩沖層可以是單層，或者更常見的，可以由幾個(gè)膜構(gòu)成。緩沖層包含雙軸織構(gòu)膜，所述雙軸織構(gòu)膜具有通常沿膜平面內(nèi)和平面外兩者的晶軸排列的晶體織構(gòu)。該雙軸織構(gòu)可以通過離子束輔助沉積(IBAD)完成，離子束輔助沉積是可以有利地用來形成用于后續(xù)超導(dǎo)層形成的適當(dāng)織構(gòu)緩沖層的技術(shù)，所述超導(dǎo)層具有用于優(yōu)良超導(dǎo)特性的期望晶體取向。氧化鎂(MgO)是IBAD膜通常的材料選擇，而且可以為約1至約500納米左右，如約5至約50納米。一般地，IBAD膜具有巖鹽狀晶體結(jié)構(gòu)，如在美國(guó)專利6，190，752中所定義和描述的，該專利通過引用并入本文。緩沖層可包含另外的膜，如所提供的放置在IBAD膜和基材之間并與它們直接接觸的阻擋膜。對(duì)此，阻擋膜可有利地由氧化物(如氧化釔)形成，而且用于將基材與IBAD 膜分隔開。阻擋膜還可以由非氧化物(如氮化硅)形成。用于沉積阻擋膜的適合技術(shù)包括化學(xué)氣相沉積和物理氣相沉積(包括濺射)。阻擋膜的典型厚度范圍可以為約1至約200 納米。此外，緩沖層還可包含形成于IBAD膜之上的外延生長(zhǎng)膜。關(guān)于這一點(diǎn)，外延生長(zhǎng)膜有效地增加IBAD膜的厚度，而且可按照期望主要由與IBAD層所用相同的材料(例如MgO) 或由其它相容性材料制成。在利用基于MgO的IBAD膜和/或外延膜的實(shí)施方案中，在MgO材料和超導(dǎo)層材料之間存在晶格失配。因此，緩沖層還可包含另一緩沖膜，所述另一緩沖膜設(shè)置為減少超導(dǎo)層和下方IBAD膜和/或外延膜之間的晶格常數(shù)失配。該緩沖膜可由以下材料形成，如YSZ (氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯)、氧化鎂、二氧化鈰、氧化釓鋯、釕酸鍶、錳酸鑭，通常是鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的陶瓷材料。緩沖膜可以通過多種物理氣相沉積技術(shù)進(jìn)行沉積。盡管以上主要集中于通過織構(gòu)工藝(如IBAD)在緩沖疊堆(層)中施加雙軸織構(gòu)膜，作為替代方式，基材表面本身可以是雙軸織構(gòu)的。在這種情況下，緩沖層通常在織構(gòu)基材上外延生長(zhǎng)以保護(hù)緩沖層中的雙軸織構(gòu)。一個(gè)形成雙軸織構(gòu)基材的方法是本領(lǐng)域中稱為 RABITS(軋制輔助雙軸織構(gòu)基材)的方法，這在本領(lǐng)域中通常是已知的。超導(dǎo)層14通常呈高溫超導(dǎo)(HTS)層的形式。HTS材料任意選自在液氮溫度 (77k)之上顯示出超導(dǎo)特性的任何高溫超導(dǎo)材料。這類材料可包括，例如YBa2Cu307_x、 Bi2Sr2CaCu2Oz^ Bi2Sr2Ca2Cu3010+y> Tl2Ba2Ca2Cu3Oloty 禾口 HgBa2Ca2Cu3O8ty0 一 ^ Ψ 14 1ReBa2Cu3CVx，其中0彡χ > 1并且Re是稀土元素或稀土元素的組合。在上述中，可以使用通常也稱為YBCO的TOa2Cu307_x。TOCO的使用可以添加或不添加摻雜劑，例如稀土材料，例如釤、釓、鏑和鈥。超導(dǎo)層14可以通過包括厚膜形成技術(shù)和薄膜形成技術(shù)在內(nèi)的多種技術(shù)中的任一種來形成。優(yōu)選地，對(duì)于高沉積速率可以使用薄膜物理氣相沉積技術(shù)如脈沖激光沉積(PLD)，或者對(duì)于較低成本和較大的表面積處理可以使用化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)。為了獲得與超導(dǎo)層14相關(guān)的期望安培額定值，超導(dǎo)層的厚度為約0. 1至約30微米左右；或者為約0. 5至約20微米(如約1至約5微米)。在一個(gè)實(shí)施方案中，HTS層可以包含預(yù)制納米結(jié)構(gòu)。所述納米結(jié)構(gòu)可包含多個(gè)納米棒。納米棒可以用來釘扎磁場(chǎng)的磁通線以減少磁場(chǎng)對(duì)超導(dǎo)制品的臨界電流的影響。納米棒可以延伸HTS層厚度的至少約50%，如HTS層厚度的至少約60%，如HTS層厚度的至少約70%，甚至HTS層厚度的至少約80%。在一個(gè)實(shí)施方案中，納米棒可以延伸HTS層厚度的至少約85 %，如HTS層厚度的至少約90 %，如HTS層厚度的至少約95 %，甚至HTS層厚度的至少約99%。納米棒的高度可以為約0. 1微米至約10. 0微米，如約1. 0微米至3. 0微米。此夕卜，納米棒的直徑可以為約0. 5nm至約lOOnm，如不超過約50nm，甚至不超過約10nm。在一個(gè)實(shí)施方案中，納米棒可以排列為相鄰納米棒之間的間距為其直徑的約二分之一至直徑的約100倍。在另一實(shí)施方案中，所述平均間距可以為約5nm至約50nm。此外，HTS層可以包含不多于約30體積％的納米棒。在一個(gè)實(shí)施方案中，多個(gè)納米棒可以基本相互平行，亦即所有所述多個(gè)納米棒可以取向?yàn)橄嗤姆较颉；蛘?，所述多個(gè)納米棒中的至少一部分可以不與其它納米棒平行。例如，多個(gè)納米棒可以包含取向?yàn)榈谝环较虻牡谝徊糠旨{米棒以及取向?yàn)榈诙较虻牡诙糠旨{米棒。在一個(gè)實(shí)施方案中，納米棒可以取向?yàn)榇怪庇诨谋砻?。或者，納米棒可以取向?yàn)榕c垂直于基材不同的方向上，例如成45°角。納米棒可以有效地減小與納米棒平行排列的磁場(chǎng)的影響。在一個(gè)替代實(shí)施方案中，納米棒可以取向?yàn)殡S機(jī)的方向。這樣的結(jié)構(gòu)可以優(yōu)選地在磁場(chǎng)取向的全部角度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的磁通釘扎。在另一實(shí)施方案中，多個(gè)納米棒可以以有序陣列排列。一般地，有序陣列在每對(duì)相鄰納米棒之間具有確定的間距。例如，納米棒可以以正方形陣列排列，其中相鄰納米棒之間具有有基本恒定的間距?；蛘?，相鄰納米棒之間跨經(jīng)帶寬的間距可以與相鄰納米棒之間延長(zhǎng)度方向的間距不同。在一個(gè)替代實(shí)施方案中，多個(gè)納米棒可以隨機(jī)排列。優(yōu)選地，在整個(gè) HTS層中納米棒的密度(每平方毫米中的納米棒的數(shù)量)可以相似，甚至在相鄰納米棒之間間距不恒定的情況下也是如此。納米棒可以由不同于HTS材料的材料組成。納米棒可以包含金屬。所述金屬可以是鐵磁性金屬(如鐵、鎳或鈷)，或者所述金屬可以是非鐵磁性金屬(如鉬或金)。此外，納米棒可以包含陶瓷材料，如Sn02、TiO2, ZrO2, LaMnO3或SiO。在一個(gè)實(shí)施方案中，納米棒可以具有由陶瓷層圍繞的金屬核。超導(dǎo)制品還可以包含蓋層16和穩(wěn)定層18，所述蓋層16和穩(wěn)定層18通常用來提供低電阻界面，并提供電穩(wěn)定性以幫助防止超導(dǎo)體在實(shí)際使用時(shí)燒毀。此外，在冷卻失敗或超出臨界電流密度，以及在超導(dǎo)層移出超導(dǎo)狀態(tài)并變成有電阻的情況下，層16和18幫助電荷沿超導(dǎo)體持續(xù)流動(dòng)。在蓋層16中使用貴金屬來防止穩(wěn)定層和超導(dǎo)層14之間的不希望的相互作用。典型的貴金屬包括金、銀、鉬和鈀。由于銀的成本和通常的可獲得性，所以可以使用銀?？梢詫⑸w層16制得足夠厚以防止在施用穩(wěn)定層18時(shí)使用的組分不需要的擴(kuò)散進(jìn)入超導(dǎo)層14，但由于成本原因(原材料和加工成本)通常將它們制得很薄?？梢允褂枚喾N技術(shù)沉積蓋層16，包括物理氣相沉積，如直流磁控濺射。在圖1所示的實(shí)施方案中，通常引入穩(wěn)定層18以上覆超導(dǎo)層14，而且上覆并直接接觸蓋層16。穩(wěn)定層18起到保護(hù)份流(shunt)層的作用，以增強(qiáng)針對(duì)嚴(yán)酷環(huán)境條件和超導(dǎo)性喪失的穩(wěn)定性。該層通常是致密的并且具有導(dǎo)熱和導(dǎo)電性，而且用來在超導(dǎo)層失效或超出超導(dǎo)層的臨界電流時(shí)分流電流。其可以通過多種厚膜形成技術(shù)和薄膜形成技術(shù)中的任一種來形成，例如通過在超導(dǎo)帶上層壓預(yù)先形成的銅條，通過使用中間結(jié)合材料，例如焊劑。 其它技術(shù)集中于物理氣相沉積、蒸發(fā)或?yàn)R射，以及濕化學(xué)加工如無電鍍和電鍍。對(duì)此，蓋層 16可以起到種子層的作用用于在其上沉積銅。值得注意的是，可以改變或者不使用蓋層16 和穩(wěn)定層18。對(duì)于預(yù)制納米結(jié)構(gòu)的方法，可以使用多種技術(shù)來預(yù)制納米結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用高能粒子來形成多個(gè)隨機(jī)分布的納米孔，所述納米孔可用于形成納米棒。圖2 示出了形成具有多個(gè)隨機(jī)分布的納米棒的HTS層的一種示例性方法。在202處，可以提供帶204。所述帶可以包含基材和緩沖層206以及上覆基材和緩沖層206的導(dǎo)電層208。導(dǎo)電層208可以是薄的鎳層。在210處，例如可以通過旋涂或本領(lǐng)域已知的其他涂敷技術(shù)在導(dǎo)電層208之上沉積聚合物層212，如聚碳酸酯膜。在214處，可以用離子束照射聚合物層 212，在聚合物層212內(nèi)產(chǎn)生受損徑跡216。當(dāng)穿過聚合物層212時(shí)，高能粒子可以沿其路徑產(chǎn)生低分子量材料的核。改變暴露的持續(xù)時(shí)間和/或離子束的強(qiáng)度可以控制每mm2中受損徑跡的數(shù)量。此外，改變離子束轟擊的方向可以在多個(gè)方向上產(chǎn)生納米孔。因此，可以產(chǎn)生以不同取向排列的納米棒，這可以在磁場(chǎng)取向的寬范圍角度中產(chǎn)生改進(jìn)的磁通釘扎。在218處，可以使聚合物層212暴露于紫外輻射來進(jìn)一步發(fā)展聚合物層212內(nèi)的受損徑跡216。在220處，可以蝕刻聚合物層212以形成對(duì)應(yīng)于聚合物層212內(nèi)的受損徑跡 216的納米孔222。蝕刻化學(xué)品可以優(yōu)先攻擊受損徑跡216，以比移除聚合物層212的剩余部分更快地移除低分子量材料。改變蝕刻的持續(xù)時(shí)間可以控制納米孔的直徑。納米孔222 可以延伸穿過聚合物層212到達(dá)導(dǎo)電層208。圖3a示出穿過聚合物層212形成的納米孔的顯微照片?；氐綀D2的224處，可以在納米孔222內(nèi)電鍍金屬(如鎳或金)來形成從導(dǎo)電層 208延伸穿過聚合物層212的納米棒226。在2 處，可以使聚合物層212暴露于另外的蝕刻過程以完全移除剩余的聚合物層212，而留下完整的納米棒226。圖北和圖3c示出納米棒的顯微照片?；氐綀D2的236處，可以沉積HTS材料以形成圍繞納米棒2 的HTS層。可以使用本領(lǐng)域已知的多種技術(shù)之一沉積HTS材料，所述技術(shù)包括PLD、CVD、噴霧熱解等。
在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在沉積HTS材料之前氧化導(dǎo)電層，例如以形成氧化鎳。此夕卜，可以在沉積HTS材料之前在氧化鎳之上沉積LaMnO3層。 在第二實(shí)施方案中，可以使用納米多孔模板形成納米棒。圖4示出使用納米多孔模板形成預(yù)制納米結(jié)構(gòu)與HTS層的一種示例性方法。在402處，提供了基材404和緩沖層 406。此外，在緩沖層406上沉積鋁層408。例如，鋁層408可以通過濺射或熱蒸發(fā)來沉積。 在410處，陽極氧化工藝可以將鋁層408轉(zhuǎn)化成陽極化氧化鋁層412，其包含納米孔414的高度有序陣列。在416處，可以將金屬(例如鎳或金)電沉積到納米孔414中，形成納米棒 418。在420處，通過蝕刻移除氧化鋁層412，留下與緩沖層406連接的納米棒418。在424 處，可以沉積HTS材料以形成圍繞納米棒418的HTS層426?？梢允褂帽绢I(lǐng)域已知的多種技術(shù)之一沉積HTS材料，所述技術(shù)包括PLD、CVD、噴霧熱解等?；蛘?，可以在形成納米棒的過程中使用其它無機(jī)納米模板。例如，可以將鋁和硅濺射到緩沖層上以形成包埋在硅基質(zhì)中的鋁納米棒?？梢詢?yōu)先蝕刻鋁，在硅基質(zhì)中留下納米孔。在第三實(shí)施方案中，可以使用化學(xué)氣相沉積或化學(xué)溶液沉積從而在預(yù)先確定的成核位點(diǎn)形成納米棒。例如，可以在緩沖表面上沉積使用如膠體金顆粒的材料或類似材料的納米點(diǎn)陣列作為納米棒的成核位點(diǎn)?？梢圆捎脷?固-液相生長(zhǎng)來使用納米點(diǎn)作為成核位點(diǎn)形成納米棒。例如，可以將ZnO與石墨混合并蒸發(fā)。可以使蒸發(fā)的材料沉積在納米點(diǎn)模板上。納米棒的間距和密度可以取決于納米點(diǎn)的間距和密度。納米棒的直徑和長(zhǎng)度可以取決于蒸發(fā)溫度和時(shí)間以及沉積溫度和時(shí)間?？梢允褂闷渌牧?如磁性氧化物)來形成能弓丨起鐵磁性釘扎的納米棒。此外，可以在納米棒周圍沉積HTS材料來形成包埋納米棒的HTS 層。由于納米棒的形成無需納米多孔掩?；蚰０?，因而在生長(zhǎng)納米棒后可以不需要蝕刻工藝來從緩沖表面移除掩?；蚰０?。因此，可以在用于沉積HTS層的CVD反應(yīng)器的上游部分進(jìn)行CVD納米棒沉積。圖5a_5c示出通過CVD形成的ZnO納米結(jié)構(gòu)的顯微照片。圖fe和恥示出未使用金納米點(diǎn)形成的有小面的片狀納米結(jié)構(gòu)。圖5c示出使用CVD在柔性金屬基材上在緩沖模板上形成的ZnO納米棒。在又一實(shí)施方案中，可以使用高能聚焦電子束形成納米棒。包括基材和緩沖層的帶可以處于真空腔中?？梢詫⒓{米材料蒸發(fā)進(jìn)基材周圍的氣氛中。電子束可以聚焦在緩沖層的表面上，使任何穿過電子束路徑的納米棒材料被沉積在緩沖層上。電子束可以聚焦在幾納米左右的點(diǎn)上，導(dǎo)致直徑為幾納米的納米棒的沉積。改變電子束的尺寸、電流密度、納米棒材料濃度和暴露時(shí)間可以控制納米棒的長(zhǎng)度和直徑。通過在緩沖層表面上移動(dòng)電子束的焦點(diǎn)可以形成多種納米棒圖案，使得納米棒的密度和間隔易于控制。圖6a_6c示出用聚焦電子束形成的鉬納米棒的顯微照片。圖6a示出納米棒陣列的頂視圖，圖6b示出納米棒陣列的52°傾斜視圖。圖6c示出陣列中的直徑約IOOnm并且長(zhǎng)度約600nm的單個(gè)納米棒。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以用與HTS材料和HTS材料制造相容的氧化物形成納米棒或者用其涂敷納米棒。氧化物(如LaMnO3)可以在高溫處理過程中防止金屬核與HTS材料反應(yīng)，防止HTS材料的轉(zhuǎn)變溫度降低。此外，氧化層可以與HTS層的晶格特性匹配，從而降低晶格失配作用?；蛘?，納米棒可以在HTS層和納米棒交界處引發(fā)應(yīng)變，產(chǎn)生另外的釘扎。例如，可以使用由金屬氧化物納米管圍繞的鐵磁性納米棒完成磁性釘扎。納米管可以防止鐵磁性材料(例如鐵或鎳)與HTS材料相互作用。此外，納米管與HTS材料可以具有晶格失配、結(jié)構(gòu)失配或熱膨脹系數(shù)失配，從而在HTS材料和納米管之間引發(fā)界面應(yīng)變。界面應(yīng)變可以用來進(jìn)一步釘扎磁場(chǎng)線。例如，相比于HTS材料(例如YBC0)的正交鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，可以用具有六方結(jié)構(gòu)的ZnO形成納米管。在另一實(shí)施方案中，納米棒的間距可以選擇為對(duì)應(yīng)于所施加磁場(chǎng)的強(qiáng)度?？梢詫⒓{米棒的密度選擇為匹配磁通線的密度。例如，用于1特斯拉(t)場(chǎng)的超導(dǎo)制品可以在相鄰納米棒之間具有約40nm的間距，用于5t磁場(chǎng)的超導(dǎo)制品可以在相鄰納米棒之間具有約 20nm的間距，用于15t場(chǎng)的超導(dǎo)制品可以在相鄰納米棒之間具有約IOnm的間距。在另一實(shí)施方案中，多個(gè)納米棒可以包含第一納米棒亞組和第二納米棒亞組。第二納米棒亞組可以散布在第一納米棒亞組中。此外，與第一納米棒亞組相比，第二納米棒亞組可以具有不同的取向、不同的間距、不同的直徑、不同的高度、不同的材料或其任意組合。 例如第一納米棒亞組可以取向?yàn)閺木彌_層的表面垂直延伸，而第二納米棒亞組可以取向?yàn)榕c緩沖層的表面成45°角。形成納米結(jié)構(gòu)后，可以在緩沖層之上并且圍繞納米棒沉積HTS材料?？梢允褂帽绢I(lǐng)域已知的多種技術(shù)沉積HTS材料，包括PLD、CVD、MOCVD (金屬有機(jī)CVD)和噴霧熱解。如 PLD和MOCVD的沉積技術(shù)可以以相對(duì)高的速率沉積超導(dǎo)體層。例如，可以使用MOCVD以每小時(shí)至少約5微米，如每小時(shí)至少約10微米，甚至每小時(shí)至少約30微米的速率來沉積HTS 材料。由于納米棒的預(yù)制，可以將沉積過程的變化最小化，其包括將沉積保持在相對(duì)高的速率。此外，在HTS層的沉積中，可以以每小時(shí)至少約10米(如每小時(shí)至少約30米，甚至每小時(shí)至少約50米)的速率將具有長(zhǎng)的長(zhǎng)度的基材轉(zhuǎn)移穿過沉積區(qū)。之前釘扎磁場(chǎng)的嘗試包括使用重離子輻射在HTS材料中產(chǎn)生缺陷。但是，在大規(guī)模制造中重離子輻射可能是不實(shí)用的。更近以來，已經(jīng)嘗試用Ba&03 (BZO)或BaSn03(BS0) 摻雜HTS材料。如圖7所示，BZO或BSO的包含可以在HTS層的沉積過程中自組裝以形成納米級(jí)的柱。從圖7可以看到，單獨(dú)的自組裝的納米級(jí)柱通常不是基本上在HTS層的整個(gè)厚度中延伸，并且也不與緩沖層相連。相反，自組裝的納米柱在明顯隨機(jī)的深度處成核并且延伸的長(zhǎng)度不同。已發(fā)現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)的自組裝可能對(duì)沉積速率敏感，并且需要以顯著較低的速率沉積HTS層。公開了至少一個(gè)實(shí)施方案，并且本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)實(shí)施方案和/或?qū)嵤┓桨傅奶卣鬟M(jìn)行的變化、組合和/或改變?cè)诒竟_內(nèi)容的范圍內(nèi)。由組合、整合和/或省略實(shí)施方案的特征所得的替代實(shí)施方案也在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。當(dāng)明確表示數(shù)值范圍或限值時(shí)，應(yīng)理解這些表示的范圍或限值包括落入所明確表示的范圍或限值內(nèi)的類似量級(jí)的迭代范圍或限值(例如，約1至約10包括2、3、4等；大于0. 10包括0. 11,0. 12,0. 13 等)。例如，當(dāng)公開的數(shù)值范圍具有下限巧和上限r(nóng)u時(shí)，任何落入該范圍的數(shù)值均被具體公開。特別地，該范圍內(nèi)的以下數(shù)值被具體公開r = ri+k* (ru-ri)，其中k是從百分之一至百分之百的變量，增量為百分之一，即k是百分之一、百分之二、百分之三、百分之四、百
分之五，......，百分之五十、百分之五十一、百分之五十二，......百分之九十五、百分之
九十六、百分之九十七、百分之九十八、百分之九十九或百分之百。此外，如上定義的由兩個(gè)r數(shù)值限定的任何數(shù)值范圍也被具體公開。對(duì)權(quán)利要求中的任何要素使用的術(shù)語“任選地”是指該要素是需要的或者該要素是不需要的，兩種變化方案均在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。應(yīng)
理解開放式術(shù)語(例如包含、包括和具有)的使用為封閉式術(shù)語(如由......組成，基本
由......組成，基本由......構(gòu)成)提供支持。因此，保護(hù)范圍不限于以上給出的說明，
而是由以下權(quán)利要求限定，該范圍包括權(quán)利要求的主題的所有等同方案。將每項(xiàng)權(quán)利要求引入說明書中作為進(jìn)一步的公開內(nèi)容，并且權(quán)利要求是本發(fā)明的實(shí)施方案。在公開內(nèi)容中對(duì)參考文獻(xiàn)的討論不是承認(rèn)其是現(xiàn)有技術(shù)，尤其是
公開日在本申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)日之后的任何參考文獻(xiàn)。在公開內(nèi)容中引用的所有專利、專利申請(qǐng)和出版物的公開內(nèi)容通過引用并入本文，并入程度是它們對(duì)本公開內(nèi)容提供示例性、程序性或其他細(xì)節(jié)的補(bǔ)充。
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)制品，其包括基材；上覆所述基材的緩沖層；和上覆所述緩沖層的高溫超導(dǎo)(HTQ層，所述HTS層包含多個(gè)納米棒，所述多個(gè)納米棒各自延伸所述HTS層厚度的至少約50%。
2.權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)制品，其中每個(gè)所述納米棒延伸所述HTS層厚度的至少約 60%。
3.權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)制品，其中每個(gè)所述納米棒延伸所述HTS層厚度的至少約 70%。
4.權(quán)利要求3所述的超導(dǎo)制品，其中每個(gè)所述納米棒延伸所述HTS層厚度的至少約 80%。
5.權(quán)利要求4所述的超導(dǎo)制品，其中每個(gè)所述納米棒延伸所述HTS層厚度的至少約 85%。
6.權(quán)利要求5所述的超導(dǎo)制品，其中每個(gè)所述納米棒延伸所述HTS層厚度的至少約 90%。
7.權(quán)利要求6所述的超導(dǎo)制品，其中每個(gè)所述納米棒延伸所述HTS層厚度的至少約 95%。
8.權(quán)利要求7所述的超導(dǎo)制品，其中每個(gè)所述納米棒延伸所述HTS層厚度的至少約 99%。
9.權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)制品，其中所述HTS層還包含HTS材料，所述多個(gè)納米棒包含與所述HTS材料不同的材料。
10.權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)制品，其中所述HTS層還包含HTS材料，所述多個(gè)納米棒包含與所述HTS材料不同的材料。
11.權(quán)利要求10所述的超導(dǎo)制品，其中所述HTS材料包括ReBa2Cu3CVx,其中0彡χ> 1并且Re是稀土元素或稀土元素的組合。
12.權(quán)利要求11所述的超導(dǎo)制品，其中所述HTS材料包括TOa2Cu307_x。
13.權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)制品，其中所述納米棒包含金屬、金屬氧化物或它們的任意組合。
14.權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)制品，其中所述多個(gè)納米棒各自被固定到所述緩沖層。
15.權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)制品，其中所述多個(gè)納米棒主要垂直于緩沖表面排列。
16.權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)制品，其中所述多個(gè)納米棒相對(duì)于緩沖表面隨機(jī)取向。
17.權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)制品，其中所述多個(gè)納米棒主要以不同于與緩沖表面垂直的角度排列。
18.權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)制品，其中每個(gè)納米棒的直徑為約0.5nm至約lOOnm。
19.權(quán)利要求18所述的超導(dǎo)制品，其中所述直徑不大于約50nm。
20.權(quán)利要求19所述的超導(dǎo)制品，其中所述直徑不大于約lOnm。
21.權(quán)利要求18所述的超導(dǎo)制品，其中相鄰的一對(duì)納米棒之間的間距為所述納米棒直徑的約二分之一至所述納米棒直徑的約100倍。
22.權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)制品，其中相鄰的一對(duì)納米棒之間的間距為約5nm至約50nmo
23.權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)制品，其中每個(gè)納米棒的高度為約0.1微米至約10.0微米。
24.權(quán)利要求23所述的超導(dǎo)制品，其中所述高度為約1.0微米至約3. 0微米。
25.權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)制品，其中所述HTS層包含不多于約30體積％的納米棒。
26.權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)制品，其中所述多個(gè)納米棒包含第一組納米棒和第二組納米棒。
27.權(quán)利要求沈所述的超導(dǎo)制品，其中所述第一組納米棒基本相互平行取向，并且所述第二組納米棒基本相互平行取向。
28.權(quán)利要求沈所述的超導(dǎo)制品，其中所述第一組納米棒與所述第二組納米棒取向?yàn)檠仫@著不同的方向。
29.權(quán)利要求沈所述的超導(dǎo)制品，其中所述第一組納米棒具有第一直徑，并且所述第二組納米棒具有第二直徑。
30.權(quán)利要求沈所述的超導(dǎo)制品，其中所述第一組納米棒具有第一間距，并且所述第二組納米棒具有第二間距。
31.一種超導(dǎo)制品，其包括 基材；上覆所述基材的緩沖層；和上覆所述緩沖層的高溫超導(dǎo)(HTQ層，所述HTS層包含多個(gè)納米棒，所述納米棒被固定到所述緩沖層。
32.權(quán)利要求31所述的超導(dǎo)制品，其中所述HTS層還包含HTS材料，所述多個(gè)納米棒包含與所述HTS材料不同的材料。
33.權(quán)利要求31所述的超導(dǎo)制品，其中所述納米棒包含金屬、金屬氧化物或其任意組I=I ο
34.權(quán)利要求31所述的超導(dǎo)制品，其中納米棒基本相互平行。
35.權(quán)利要求34所述的超導(dǎo)制品，其中所述多個(gè)納米棒主要垂直于緩沖表面排列。
36.權(quán)利要求34所述的超導(dǎo)制品，其中所述多個(gè)納米棒主要以不同于與緩沖表面垂直的角度排列。
37.權(quán)利要求31所述的超導(dǎo)制品，其中所述多個(gè)納米棒相對(duì)于緩沖表面隨機(jī)取向。
38.權(quán)利要求31所述的超導(dǎo)制品，其中每個(gè)納米棒的直徑為約0.5nm至約lOOnm。
39.權(quán)利要求38所述的超導(dǎo)制品，其中相鄰的一對(duì)納米棒之間的間距為所述納米棒直徑的約二分之一至所述納米棒直徑的約100倍。
40.權(quán)利要求31所述的超導(dǎo)制品，其中相鄰的一對(duì)納米棒之間的間距為約5nm至約 50nmo
41.權(quán)利要求31所述的超導(dǎo)制品，其中每個(gè)納米棒的高度為約0.1微米至約10. 0微米。
42.權(quán)利要求31所述的超導(dǎo)制品，其中所述HTS層包含不多于約30體積％的納米棒。
43.一種超導(dǎo)制品，其包括 基材；上覆所述基材的緩沖層；和上覆所述緩沖層的高溫超導(dǎo)(HTQ層，所述HTS層包含多個(gè)納米棒，所述多個(gè)納米棒形成有序陣列。
44.權(quán)利要求43所述的超導(dǎo)制品，其中所述HTS層還包含HTS材料，所述多個(gè)納米棒包含與所述HTS材料不同的材料。
45.權(quán)利要求43所述的超導(dǎo)制品，其中所述納米棒包含金屬、金屬氧化物或其任意組I=I O
46.權(quán)利要求43所述的超導(dǎo)制品，其中每個(gè)納米棒被固定到所述緩沖層。
47.權(quán)利要求43所述的超導(dǎo)制品，其中所述多個(gè)納米棒主要垂直于緩沖表面排列。
48.權(quán)利要求43所述的超導(dǎo)制品，其中所述多個(gè)納米棒主要以不同于與緩沖表面垂直的角度排列。
49.權(quán)利要求43所述的超導(dǎo)制品，其中所述多個(gè)納米棒相對(duì)于緩沖表面隨機(jī)取向。
50.權(quán)利要求43所述的超導(dǎo)制品，其中每個(gè)納米棒的直徑為約0.5nm至約lOOnm。
51.權(quán)利要求50所述的超導(dǎo)制品，其中相鄰的一對(duì)納米棒之間的間距為所述納米棒直徑的約二分之一至所述納米棒直徑的約100倍。
52.權(quán)利要求43所述的超導(dǎo)制品，其中相鄰的一對(duì)納米棒之間的間距為約5nm至約 50nmo
53.權(quán)利要求43所述的超導(dǎo)制品，其中每個(gè)納米棒的高度為約0.1微米至約10. 0微米。
54.權(quán)利要求43所述的超導(dǎo)制品，其中所述HTS層包含不多于約30體積％的納米棒。
55.一種形成超導(dǎo)制品的方法，其包括 提供基材帶；形成上覆所述基材帶的緩沖層； 形成多個(gè)納米棒；和在所述多個(gè)納米棒周圍沉積上覆所述緩沖層的高溫超導(dǎo)(HTQ層。
56.權(quán)利要求55所述的方法，其中沉積進(jìn)行的速率為每小時(shí)至少約5微米。
57.權(quán)利要求56所述的方法，其中沉積進(jìn)行的速率為每小時(shí)至少約10微米。
58.權(quán)利要求57所述的方法，其中沉積進(jìn)行的速率為每小時(shí)至少約30微米。
59.權(quán)利要求55所述的方法，還包括在沉積所述高溫超導(dǎo)(HTQ層期間將所述基材帶轉(zhuǎn)移穿過沉積區(qū)。
60.權(quán)利要求59所述的方法，其中轉(zhuǎn)移進(jìn)行的速率為每小時(shí)至少約10米。
61.權(quán)利要求60所述的方法，其中轉(zhuǎn)移進(jìn)行的速率為每小時(shí)至少約30米。
62.權(quán)利要求61所述的方法，其中轉(zhuǎn)移進(jìn)行的速率為每小時(shí)至少約50米。
63.權(quán)利要求55所述的方法，其中所述HTS層包含HTS材料，所述多個(gè)納米棒包含與所述HTS材料不同的材料。
64.權(quán)利要求63所述的方法，其中所述HTS材料包括ReBa2Cu3CVx，其中0彡χ> 1并且Re是稀土元素或稀土元素的組合。
65.權(quán)利要求64所述的方法，其中所述HTS材料包括YBa2Cu307_x。
66.權(quán)利要求55所述的方法，其中所述多個(gè)納米棒各自包含金屬、金屬氧化物或其任思組合。
67.權(quán)利要求55所述的方法，其中每個(gè)納米棒被固定到所述緩沖層。
68.權(quán)利要求55所述的方法，其中所述多個(gè)納米棒主要垂直于緩沖表面排列。
69.權(quán)利要求55所述的方法，其中所述多個(gè)納米棒主要以不同于與緩沖表面垂直的角度排列。
70.權(quán)利要求55所述的方法，其中所述多個(gè)納米棒相對(duì)于緩沖表面隨機(jī)取向。
71.權(quán)利要求55所述的方法，其中每個(gè)納米棒的直徑為約0.5nm至約lOOnm。
72.權(quán)利要求71所述的方法，其中相鄰的一對(duì)納米棒之間的間距為所述納米棒直徑的約二分之一至所述納米棒直徑的約100倍。
73.權(quán)利要求55所述的方法，其中相鄰的一對(duì)納米棒之間的間距為約5nm至約50nm。
74.權(quán)利要求55所述的方法，其中每個(gè)納米棒的高度為約0.1微米至約10. 0微米。
75.權(quán)利要求55所述的方法，其中所述HTS層包含不多于約30體積％的納米棒。
76.一種形成超導(dǎo)制品的方法，其包括 提供基材帶；形成上覆所述基材帶的緩沖層； 施加聚合物涂層；形成穿過所述聚合物涂層的納米孔；將金屬電沉積入所述納米孔中以形成多個(gè)納米棒；移除所述聚合物涂層；和在所述多個(gè)納米棒周圍沉積上覆所述緩沖層的高溫超導(dǎo)(HTQ層。
77.權(quán)利要求76所述的方法，其中沉積進(jìn)行的速率為每小時(shí)至少約5微米。
78.權(quán)利要求76所述的方法，還包括在沉積所述高溫超導(dǎo)(HTQ層期間將所述基材帶轉(zhuǎn)移穿過沉積區(qū)。
79.權(quán)利要求78所述的方法，其中轉(zhuǎn)移進(jìn)行的速率為每小時(shí)至少約10米。
80.權(quán)利要求76所述的方法，其中所述HTS層包含HTS材料，所述多個(gè)納米棒包含與所述HTS材料不同的材料。
81.權(quán)利要求76所述的方法，其中所述納米棒包含金屬、金屬氧化物或其任意組合。
82.權(quán)利要求76所述的方法，其中每個(gè)納米棒被固定到所述緩沖層。
83.權(quán)利要求76所述的方法，其中所述多個(gè)納米棒主要垂直于緩沖表面排列。
84.權(quán)利要求76所述的方法，其中所述多個(gè)納米棒主要以不同于與緩沖表面垂直的角度排列。
85.權(quán)利要求76所述的方法，其中所述多個(gè)納米棒相對(duì)于緩沖表面隨機(jī)取向。
86.權(quán)利要求76所述的方法，其中每個(gè)納米棒的直徑為約0.5nm至約lOOnm。
87.權(quán)利要求86所述的方法，其中相鄰的一對(duì)納米棒之間的間距為所述納米棒直徑的約二分之一至所述納米棒直徑的約100倍。
88.權(quán)利要求76所述的方法，其中相鄰的一對(duì)納米棒之間的間距為約5nm至約50nm。
89.權(quán)利要求76所述的方法，其中每個(gè)納米棒的高度為約0.1微米至約10. 0微米。
90.權(quán)利要求76所述的方法，其中所述HTS層包含不多于約30體積％的納米棒。
91.一種形成超導(dǎo)制品的方法，其包括 提供基材帶；沉積上覆所述基材帶的緩沖層；形成上覆所述緩沖層的納米多孔層，所述納米多孔層具有納米孔陣列； 將金屬電沉積入所述納米孔陣列中以形成納米棒陣列； 移除所述納米多孔層；和在所述納米棒陣列周圍沉積上覆所述緩沖層的高溫超導(dǎo)(HTQ層。
92.權(quán)利要求91所述的方法，其中沉積進(jìn)行的速率為每小時(shí)至少約5微米。
93.權(quán)利要求91所述的方法，還包括在沉積所述高溫超導(dǎo)(HTQ層期間將所述基材帶轉(zhuǎn)移穿過沉積區(qū)。
94.權(quán)利要求93所述的方法，其中轉(zhuǎn)移進(jìn)行的速率為每小時(shí)至少約10米。
95.權(quán)利要求91所述的方法，其中所述HTS層包含HTS材料，所述多個(gè)納米棒包含與所述HTS材料不同的材料。
96.權(quán)利要求91所述的方法，其中所述納米棒包含金屬、金屬氧化物或其任意組合。
97.權(quán)利要求91所述的方法，其中每個(gè)納米棒被固定到所述緩沖層。
98.權(quán)利要求91所述的方法，其中所述多個(gè)納米棒主要垂直于緩沖表面排列。
99.權(quán)利要求91所述的方法，其中所述多個(gè)納米棒主要以不同于與緩沖表面垂直的角度排列。
100.權(quán)利要求91所述的方法，其中所述多個(gè)納米棒相對(duì)于緩沖表面隨機(jī)取向。
101.權(quán)利要求91所述的方法，其中每個(gè)納米棒的直徑為約0.5nm至約lOOnm。
102.權(quán)利要求101所述的方法，其中相鄰的一對(duì)納米棒之間的間距為所述納米棒直徑的約二分之一至所述納米棒直徑的約100倍。
103.權(quán)利要求91所述的方法，其中相鄰的一對(duì)納米棒之間的間距為約5nm至約50nm。
104.權(quán)利要求91所述的方法，其中每個(gè)納米棒的高度為約0.1微米至約10. 0微米。
105.權(quán)利要求91所述的方法，其中所述HTS層包含不多于約30體積％的納米棒。
106.一種形成超導(dǎo)制品的方法，其包括 提供基材帶；沉積上覆所述基材帶的緩沖層；形成上覆所述緩沖層的納米點(diǎn)陣列；沉積在所述納米點(diǎn)陣列上成核的納米棒陣列；和在所述納米棒陣列周圍沉積上覆所述緩沖層的高溫超導(dǎo)(HTQ層。
107.權(quán)利要求106所述的方法，其中沉積所述HTS層進(jìn)行的速率為每小時(shí)至少約5微米。
108.權(quán)利要求106所述的方法，還包括在沉積所述高溫超導(dǎo)(HTQ層期間將所述基材帶轉(zhuǎn)移穿過沉積區(qū)。
109.權(quán)利要求108所述的方法，其中轉(zhuǎn)移進(jìn)行的速率為每小時(shí)至少約10米。
110.權(quán)利要求106所述的方法，其中所述HTS層包含HTS材料，所述多個(gè)納米棒包含與所述HTS材料不同的材料。
111.權(quán)利要求106所述的方法，其中所述納米棒包含金屬、金屬氧化物或其任意組合。
112.權(quán)利要求106所述的方法，其中每個(gè)納米棒被固定到所述緩沖層。
113.權(quán)利要求106所述的方法，其中所述多個(gè)納米棒主要垂直于緩沖表面排列。
114.權(quán)利要求106所述的方法，其中每個(gè)納米棒的直徑為約0.5nm至約lOOnm。
115.權(quán)利要求114所述的方法，其中相鄰的一對(duì)納米棒之間的間距為所述納米棒直徑的約二分之一至所述納米棒直徑的約100倍。
116.權(quán)利要求106所述的方法，其中相鄰的一對(duì)納米棒之間的間距為約5nm至約 50nmo
117.權(quán)利要求106所述的方法，其中每個(gè)納米棒的高度為約0.1微米至約10. 0微米。
118.權(quán)利要求106所述的方法，其中所述HTS層包含不多于約30體積％的納米棒。
119.一種形成超導(dǎo)制品的方法，其包括提供基材帶；沉積上覆所述基材帶的緩沖層；蒸發(fā)納米棒材料以形成材料團(tuán)；引導(dǎo)電子束穿過所述材料團(tuán)朝向所述基材帶，從而沉積上覆所述緩沖層的納米棒陣列；和在所述納米棒陣列周圍沉積上覆所述緩沖層的高溫超導(dǎo)(HTQ層。
120.權(quán)利要求119所述的方法，其中沉積進(jìn)行的速率為每小時(shí)至少約5微米。
121.權(quán)利要求119所述的方法，還包括在沉積所述高溫超導(dǎo)(HTQ層期間將所述基材帶轉(zhuǎn)移穿過沉積區(qū)。
122.權(quán)利要求121所述的方法，其中轉(zhuǎn)移進(jìn)行的速率為每小時(shí)至少約10米。
123.權(quán)利要求119所述的方法，其中所述HTS層包含HTS材料，所述多個(gè)納米棒包含與所述HTS材料不同的材料。
124.權(quán)利要求119所述的方法，其中所述納米棒包含金屬、金屬氧化物或其任意組合。
125.權(quán)利要求119所述的方法，其中每個(gè)納米棒被固定到所述緩沖層。
126.權(quán)利要求119所述的方法，其中所述多個(gè)納米棒主要垂直于緩沖表面排列。
127.權(quán)利要求119所述的方法，其中所述多個(gè)納米棒主要以不同于與緩沖表面垂直的角度排列。
128.權(quán)利要求119所述的方法，其中所述多個(gè)納米棒相對(duì)于緩沖表面隨機(jī)取向。
129.權(quán)利要求119所述的方法，其中每個(gè)納米棒的直徑為約0.5nm至約lOOnm。
130.權(quán)利要求1 所述的方法，其中相鄰的一對(duì)納米棒之間的間距為所述納米棒直徑的約二分之一至所述納米棒直徑的約100倍。
131.權(quán)利要求119所述的方法，其中相鄰的一對(duì)納米棒之間的間距為約5nm至約 50nmo
132.權(quán)利要求119所述的方法，其中每個(gè)納米棒的高度為約0.1微米至約10. 0微米。
133.權(quán)利要求119所述的方法，其中所述HTS層包含不多于約30體積％的納米棒。
全文摘要
公開了一種超導(dǎo)制品，其包括基材、上覆所述基材的緩沖層和上覆所述緩沖層的高溫超導(dǎo)(HTS)層。HTS層包含多個(gè)納米棒。還公開了一種形成超導(dǎo)制品的方法，其包括提供基材；沉積上覆所述基材的緩沖層；形成上覆所述緩沖層的納米點(diǎn)陣列；沉積在所述納米點(diǎn)陣列上成核的納米棒陣列；和在所述納米棒陣列周圍沉積上覆所述緩沖層的高溫超導(dǎo)(HTS)層。
文檔編號(hào)H01L39/02GK102484197SQ201080038345
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者戈蘭·邁基奇, 文卡特·塞爾瓦馬尼坎, 馬克西姆·馬爾切夫斯基 申請(qǐng)人:休斯敦大學(xué)體系