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DE4244973C2 - Schichtanordnung aus einem Hochtemperatur-Supraleiter, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung der Anordnung - Google Patents

Schichtanordnung aus einem Hochtemperatur-Supraleiter, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung der Anordnung

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DE4244973C2
DE4244973C2 DE4244973A DE4244973A DE4244973C2 DE 4244973 C2 DE4244973 C2 DE 4244973C2 DE 4244973 A DE4244973 A DE 4244973A DE 4244973 A DE4244973 A DE 4244973A DE 4244973 C2 DE4244973 C2 DE 4244973C2
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Martin Dr Hartweg
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DaimlerChrysler AG
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schichtanordnung aus einem Hochtemperatur- Supraleiter, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung der Anordnung.
Supraleitende Anordnungen auf der Basis von keramischen Hochtemperatur-Supraleitern sind unter anderem als induktive Strombegrenzer für Wechselströme bekannt (EP 0 353 449 A1, DE 38 29 207 A1). Derartige bistabile Reaktanzen enthalten Induktionsspulen, die je­ weils stromdurchflossen sind und einen konzentrisch zur Induktionsspule angeordneten Formkörper aus dem keramischen Hochtemperatur-Supraleiter aufweisen. Der Kern kann hohlzylindrisch sein und im Innern einen Weicheisenkern enthalten. Im Betrieb mit Nenn­ strom ist der Kern supraleitend und hält durch seine Abschirmströme die resultierende Re­ aktanz niedrig. Bei Überschreitung eines Grenzwerts des Stroms wird durch das entspre­ chend hohe Magnetfeld der Spule in einem gewissen Übergangsbereich der Kern in den normalleitenden Zustand versetzt, wodurch die resultierende Reaktanz größer wird. Der Übergang vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand folgt einem S-förmigen Ver­ lauf der Reaktanz, aufgetragen über der magnetischen Feldstärke. Die Reaktanz ist daher bistabil und besitzt zwischen den beiden stabilen Werten einen mehr oder weniger ausge­ prägten Übergangsbereich bzw. eine Hysterese.
Nachteilig beim Sintern für die Gewinnung von supraleitender Keramik ist die Entstehung vieler kleiner Korngrenzen (Korn-Korn-Grenzen, sog. "weak links") in der Keramik, was sich ungünstig auf die erzielbare Stromstärke auswirkt.
Aus dem Aufsatz "Observation of Superconductivity in Nb2O5 Doped YBa2Cu3O7-δ Com­ pound by Rapid Quenching" von K. V. Paulouse, J. Koshy und A. D. Damodaran in der Druckschrift "Japanese Journal of Applied Physics", Vol. 30, No. 3B, März 1991, Seiten L 458 bis L 460 ist eine hochtemperatursupraleitende Keramik bekannt. Aus einem Material auf Y-Ba-Cu-O-Basis wird durch Zusatz von kleinen Mengen an Nb2O5 und anschließendem Sintern eine supraleitende Keramik hergestellt. Der Zusatz beschleunigt die Anlagerung von Sauerstoffatomen an das Y-Ba-Cu-O-Ausgangsmaterial; die Anzahl der Sauerstoffatome ist von herausragender Bedeutung für die Supraleitfähigkeit.
Aus dem Aufsatz "A New Process with the Promise of High Jc in Oxide Superconductors" von Murakami, Morita und Doi in der Zeitschrift "Japanese Journal of Applied Physics", Vol. 28, No. 7, Juli 1989, Seiten 1189 bis 1194, ist es bekannt, mit Hilfe eines Schmelzver­ fahrens supraleitendes Y-Ba-Cu-O-Material zu gewinnen.
Auch aus dem Beitrag "Magnetic Flux Pinning Properties of Oxide Superconductors Produ­ ced by Melt Processes" von M. Matsumoto, H. Kikuchi, N. Uno und Y. Tanaka in der Druckschrift "Cryogenics", Januar 1990, Vol. 30, Seiten 5 bis 10, es bekannt, supralei­ tendes Material zu gewinnen; es wird dort eine Sprungtemperatur von 86 K genannt.
In einem Beitrag "Thermal Conductivity of High Tc YBaCuO Bulk Prepared be Melt Growth Technique" von Y. Yamamoto, M. Sano, S. Ozawa und M. Tanaka aus der Druck­ schrift "Supercond. Science and Technology, Vol. 4, 1991, Seiten S 355 bis S 357, ist eine Sprungtemperatur von 80 K genannt, bei welcher höhere kritische Feldstärken und damit eine höhere Stromdichte zu erwarten sind.
Aus der Druckschrift "Japanese Journal of Applied Physics", Vol. 30, No. 2, 1991, Seiten 246 bis 250, ist weiterhin bekannt, daß eine ZrO2 Dotierung in einer Y-Ba-Cu-O-Keramik durch partielles Aufschmelzen zu sogenannten Pinning-Zentren, d. h. zu feinen Ausschei­ dungen von Y2BaCuO5 und Zirkonat, bei SiC-Zusatz zu feinen Ba2SiO4 Ausscheidungen, und zu einem grobkernigen Gefüge, d. h. zu weniger weak links, führt. Dadurch verbessert sich die kritische Transportstromdichte, Jc ist beispielsweise um einen Faktor 3 höher als ohne Ausscheidungen.
Auch "Japanese Journal of Applied Physics", Vol. 30, No. 7B, 1991, Seiten L 1264 bis L 1267, befaßt sich mit der ZrO2 Dotierung einer Y-Ba-Cu-O-Keramik. Die Dotierung führt zu einer Änderung in der Kornmorphologie und zu einer Erhöhung von Jc. Analoge Ergebnisse werden auch mit Nb2O5-Dotierung in Y-Ba-Cu-O-Keramiken erhalten. Ähnliche Ergebnisse sind auch aus "Japanese Journal of Applied Physics", Vol. 27, No. 8, 1988, Seiten L 1504 bis L 1506 bekannt. Die kritische Transportstromdichte J~ wird durch die Nb2O5-Dotierung verbessert.
In "Applied Physics Letters", Vol. 59, No. 1, Juli 1991, Seiten 120 bis 122, ist offenbart, Y-Ba-Cu-O mit BaSnO3 zu dotieren. Die Dotierung bewirkt eine Vergrößerung der Y-Ba- Cu-O-Partikel und eine Verkleinerung der Y2Ba1Cu1O5-Ausscheidungspartikel, die dann nur noch einen mittleren Duchmesser von 1-5 µm aufweisen. Gleichzeitig wird eine Erhöhung der Transportstromdichte beobachtet.
Vorteilhaft bei der hochtemperatursupraleitenden Keramik ist die hohe kritische Transport­ stromdichte bei 77 K, der Siedetemperatur des flüssigen Stickstoffs.
Sie wird dadurch erzielt, daß zum einen ein Schmelzverfahren angewandt wird und daß zum anderen während der Herstellung ein Anteil beigemengt wird, der die Bildung einer hochtemperatursupraleitenden Phase begünstigt.
Wenn die Keramik durch ein Schmelzverfahren entstanden ist, dann weist sie - im Vergleich zum Sinterverfahren - ein grobkörniges Gefüge mit geringerer Gesamtkorngrenzfläche und damit bessere Eigenschaften für den Stromfluß auf. Vorteilhaft wirkt sich aus, daß aufgrund des Schmelzverfahrens sich feine Ausscheidungen von Y2BaCuO5 bilden, die eine hohe kritische Stromstärke im Magnetfeld begünstigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schichtanordnung mit einem Hochtempe­ ratur-Supraleiter anzugeben, die eine verbesserte Transportstromdichte und einen definierte­ ren Übergang zur Supraleitung aufweist, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung und die Verwendung der Schichtanordnung.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterführende und vorteilhafte Ausgestaltungen sind den weiteren Ansprüchen und der Beschreibung zu entnehmen. Bei der im Anspruch 1 beschriebenen Anordnung ändert sich der magnetische Fluß wesentlich definierter mit einer außen anliegenden Feldstärke als bei den bisher be­ kannten keramischen Hochtemperatur-Supraleitern. Der Übergangsbereich zwischen den beiden stabilen Zuständen ist relativ schmal und kann bezüglich der Auslösefeldstärke oder Sprungfeldstärke HS variiert werden.
Die erfindungsgemäße supraleitende Schichtanordnung weist eine oberste Schicht aus einem Hochtemperatursupraleiter auf der Basis von MBa2Cu3O7-x auf, wobei gilt M = Y, Ln (Ln = Sel­ tenerdmetalle) und 0 < x < 0,5, oder von (Bi,Pb)2 Sr2Can-1CunO4+2n+x, wobei gilt n = 2, 3, wobei die Supraleiterschicht mit einer Dicke von 10 bis 1000 µm auf den Substratzylinder aufge­ bracht und zumindest teilweise schmelztexturiert ist, so daß die schmelztexturierte Schicht Ausscheidungspartikel mit einem Durchmesser von weniger als 10 µm aufweist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die schmelztexturierte Oberflächenschicht etwa 0,01 mm dick.
Wichtig ist, daß durch eine große Zahl von Ausscheidungen die kritische Stromdichte in der schmelztexturierten Oberflächenschicht mindestens um den Faktor zwei höher ist als ohne Ausscheidungen. Dies trifft auf Supraleiter auf der Basis von MBa2Cu3O7-x zu (M = Y und Seltenerdmetalle) und (Bi,Pb)2Sr2Can-1CunO4+2n+x und ähnliche Hochtemperatursupraleiter zu.
Die schmelztexturierte Oberflächenschicht kann besonders dünn gemacht werden, wenn durch eine große Zahl von Ausscheidungen mit mittleren Durchmessern unterhalb von 2 µm die kritische Stromdichte mindestens um den Faktor fünf höher ist als ohne Ausscheidun­ gen.
Sobald die magnetische Feldstärke so groß ist, daß das Magnetfeld in die unter der supralei­ tenden schmelztexturierten Oberflächenschicht liegenden Bereiche hoher magnetischer Sus­ zeptibilität eindringen kann, ist die Änderung der Suszeptibilität sehr groß, was zu verschie­ denen technischen Anwendungen genutzt werden kann. Es ergeben sich als Folge der hohen Stromdichte im Supraleiter hohe kritische Feldstärken und damit hohe Sprunggeschwindig­ keiten, sowie eine relativ kleine Hysterese beim Zurücksetzen.
Eine supraleitende Anordnung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Ver­ hältnis der Sprungfeldstärke HS zur Feldstärke-Differenz HN-HS größer als 4 ist: HS/(HN- HS) < 4; wobei HS die Feldstärke für das Einsetzen der Normalleitung und HN diejenige Feld­ stärke ist, bei der die Vergrößerung der Reaktanz 75% ihres Höchstwertes erreicht hat. Der Supraleiter ermöglicht es, daß bei 77 K beim Überschreiten einer definierten magneti­ schen Flußdichte BS der magnetische Fluß durch die Oberflächenschicht des Hochtempera­ tur-Supraleiters hindurchdringt.
Zum einen bringen hohe Sprunggeschwindigkeiten bei bistabilen Reaktanzen für viele An­ wendungen große Vorteile mit sich. Zum anderen ist wichtig, daß das Verhältnis von Sprungfeldstärke HS zur Feldstärkedifferenz HN-HS möglichst wesentlich größer als 4 ist, um einen definierten Übergang zu bekommen. Diese Vorteile ergeben sich sowohl bei Anwen­ dungen in für die Datenverarbeitung bestimmten Schaltungen als auch bei starkstromtechni­ schen Anwendungen.
Bei der Benutzung der erfindungsgemäßen Reaktanzen in datenverarbeitenden bzw. logische Signale verarbeitenden Schaltungen lassen sich höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten erreichen. Wesentlich für die gute Funktion der schmelztexturierten supraleitenden Schicht ist ihre Stromtragfähigkeit, welche für die Flußverdrängung nach außen sorgt. Diese Schicht kann bei ausreichender Dicke, falls sie das darunterliegende Magnetmaterial vollständig bedeckt, letzteres bis zu einer Feldstärke HS wirksam abschirmen.
Bei starkstromtechnischen Anwendungen, z. B. als Strombegrenzer in Kurzschlußfällen, setzt die strombegrenzende Wirkung definiert und schnell ein, so daß unerwünscht hohe Strom­ spitzen bereits während der Einschwingphase vermieden werden. Dazu wird als Kern einer Drossel ein ferromagnetisches Material hoher Suszeptibilität verwendet.
Die Verluste beim Schalten sind für die schmelztexturierte supraleitende Schicht zu ver­ nachlässigen, da nur der Kern die normalen Erscheinungen der Hysterese zeigt. Das trägt wesentlich zur Energieeinsparung bei. Bisher führt die entstehende Wärme zum Verdampfen von Kühlflüssigkeit. Durch die größere Ausschaltgeschwindigkeit zwischen den beiden bi­ stabilen Reaktanzzuständen ergeben sich ebenfalls geringere Wärmeverluste. Die schmelz­ texturierte supraleitende Schicht geht bei Überschreiten einer Schwellen-Feldstärke HS vom supraleitenden in den nichtsupraleitenden Zustand über.
Bei dem beschriebenen Hochtemperatur-Supraleiter kann die Höhe der für den jeweiligen Flußsprung maßgebenden magnetischen Feldstärke in vorteilhafter Weise durch die Anzahl und Größe der Ausscheidungen (beispielsweise Y2Ba1Cu1O5) vorgegeben werden. Das Ein­ setzen von Flußsprüngen ist so bei einer magnetischen Flußdichte im Bereich von 0,1-100 T wählbar. Damit ist eine relativ große Freizügigkeit bei der Auswahl der Parameter elektri­ scher bzw. elektronischer Schaltungen möglich.
Die Grenze der magnetischen Feldstärke, bei welcher die Abschirmung für das Magnetfeld durchlässig wird, läßt sich auch durch die Abkühlgeschwindigkeit der oxidkeramischen schmelztexturierten Beschichtung während der Ausscheidung von "Pinning-Zentren" und durch die Wärmebehandlung von Y-Ba-Cu-O-Material bei der Beladung mit Sauerstoff vor­ geben.
Besonders günstig ist die Ausbildung einer strombegrenzenden Drosselspule mit einer ge­ mäß der Erfindung konstruierten Reaktanz, bei der bis zu vorgebbaren Flußdichten keine Magnetisierung im Kern auftritt, d. h. unterhalb der jeweiligen Flußdichtegrenzen wird die Drosselspule im Nennstrombereich betrieben. Wird die Grenze des Nennstrombereichs über­ schritten, dann stellt sich die höhere Reaktanz in sehr kurzer Zeit ein, wodurch im Falle ei­ nes Kurzschlusses der Strom in dieser Zeit auf diejenige Höhe begrenzt wird, die dem zwei­ ten stabilen Wert der Reaktanz entspricht.
Strombegrenzende Drosselspulen lassen sich nach dem vorstehend erwähnten Prinzip mit kleinen Abmessungen für hohe Stromstärken auslegen. Das bedeutet ebenfalls Einsparungen bei der Cryotechnik. Aufgrund ihrer geringen Abmessungen können sie auch nachträglich noch relativ einfach in vorhandene Energieversorgungsnetze insbesondere dann eingefügt werden, wenn die Kurzschlußleistungen erhöht werden, ohne daß die Einrichtungen für grö­ ßere Kurzschlußströme ausgelegt werden sollen. Bei datenverarbeitenden Schaltungen wird mit den erfindungsgemäßen Reaktanzen eine Präzisierung der Umschaltschwelle zwischen den beiden binären Zuständen erreicht.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in einer Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 eine Drossel im Querschnitt;
Fig. 2 ein bistabiles Logikelement und
Fig. 3 ein weiteres vorteilhaftes Logikelement.
Wegen der geringen Hysterese treten Wärmeverluste weniger stark in Erscheinung, und da­ her können relativ einfach aufgebaute logische Schaltungen, z. B. UND-, ODER-, NAND-, NOR-Glieder oder Flipflops, für hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten aufgebaut werden. Die bistabilen Reaktanzen haben vorzugsweise Formkörper 15, die als Vollzylinder, Hohlzylinder oder Ton ausgebildet und mit einem schmelztexturierten keramischen Supra­ leiter beschichtet sind. Beim Schalten wird beispielsweise durch Vergrößern des Stroms in der Wicklung 13 (s. Fig. 2 und 3) die kritische Stromdichte in der supraleitenden Schicht 10 (s. Fig. 1) des Formkörpers 15 überschritten. Die Impedanzänderung wird durch eine Spule 14 detektiert.
In der Verallgemeinerung der obengenannten Verbindung ist vorgesehen, daß als Supraleiter in analoger Weise die Verbindung MBa2Cu3O7-x mit M = Y, Ln verwendet ist, wobei Ln Seltenerdmetalle sind und 0 < x < 0,5 ist.
Die supraleitende Schichtanordnung wird vorzugsweise so hergestellt, daß ein Substratzy­ linder 11 aus Keramik oder Metall mit einem Hochtemperatur-Supraleitermaterial (HTSL) beschichtet wird, daß das Formteil dann mit 30-50 K/h auf 300-700°C aufgeheizt und zur Erzielung feiner Ausscheidungen langsam abgekühlt wird. Dabei ist es ratsam, daß auf dem Substratzylinder zuerst eine Zwischenschicht aufgebracht wird, die die Reaktion der HTSL- Materialien mit dem Substratmaterial verhindert. Die HTSL-Materialien können zum leich­ teren Aufschmelzen vor der thermischen Behandlung mit einem Flußmittel beschichtet wer­ den, wobei diese Flußmittel bei der thermischen Behandlucng die Schmelztemperatur um 10 bis 50°C an der Oberfläche herabsetzen.
Eine mit dem obengenannten Verfahren hergestellte Keramik ist verwendbar für Kerne in hochstromtragfähigen Spulen. Solche Spulen werden für Starkstromzwecke eingesetzt, z. B. für strombegrenzende Drosselspulen in Anlagen der Energieerzeugung und Energievertei­ lung. Eine solche Keramik ist auch verwendbar als magnetfeldabsorbierendes Bauteil und als passives Magnetlager.
Das Wesen einer erfindungsgemäßen Drosselspule (Fig. 1) besteht darin, daß der supraleit­ fähige Teil des Kerns eine Schicht 10 aus einem metalloxidkeramischen Supraleiter ist, wel­ che den normalleitenden Teil möglichst vollständig umschließt, daß der Kern eine Wicklung aufweist, in welcher Wechselstrom mit Netzfrequenz fließt und daß der Übergang in den normalleitenden Zustand von einem Schwellenstrom in der Wicklung erzeugt wird.
Mit dieser Vorrichtung läßt sich eine wesentliche Reduzierung des kältetechnischen Auf­ wands und der Materialkosten erreichen. Die strombegrenzende Drossel wird insgesamt, zumindest aber der Formkörper 11 mit der supraleitenden Schicht mit Flüssig-Stickstoff, gekühlt. Eine Kühlung mit Flüssig-Stickstoff reicht aus, um den Formkörper auf der für die Supraleitung notwendigen Temperatur zu halten. Besonders günstig ist es, einen supralei­ tenden Hohlkörper aus supraleitfähigen und ferromagnetischen Elementen zusammenzuset­ zen. Die Verwendung von ferromagnetischem Material in Verbindung mit dem supraleiten­ den Formkörper 11 erhöht den magnetischen Fluß wesentlich, so daß die strombegrenzende Wirkung der Drossel im Kurzschlußfall verbessert wird. Andererseits können die Abmes­ sungen der Drosselspule bei einer für einen bestimmten Einzelfall festgelegten Induktivität entsprechend reduziert werden.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist das ferromagnetische Material gegen die su­ praleitenden Elemente thermisch isoliert und wird auf einer Temperatur gehalten, bei der die Suszeptibilität einen für ferromagnetische Stoffe typischen hohen Wert hat. Bei dieser Aus­ führungsform ist es nicht notwendig, ferromagnetisches Material zu verwenden, das bei tie­ fen Temperaturen eine große Suszeptibilität behält.
Insbesondere kann die Temperatur auf einen Wert geregelt werden, der tiefer als die Raum­ temperatur liegt und bei dem noch eine ausreichend hohe Suszeptibilität vorhanden ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführung ist ein ferromagnetischer Körper mit einer Schicht aus einem metalloxidkeramischen Supraleiter versehen. Eine derartige Ausbildung des Kerns ist sehr einfach. Der ferromagnetische Körper muß bei tiefen Temperaturen seine Suszeptibilität behalten. Wird ein ferromagnetisches Material verwendet, das bei tiefen Temperaturen keine hohe Suszeptibilität hat, dann wird vorzugsweise auf einem ferromagnetischen Körper eine thermisch isolierende Schicht vorgesehen, auf der eine Schicht aus einem metalloxidkerami­ schen Supraleiter angeordnet ist.
Das ferromagnetische Material muß bei tiefen Temperaturen seine Suszeptibilität behalten. Es wird ein ferromagnetisches Material eingesetzt; das bei höheren Temperaturen, z. B. Raumtemperatur, eine hohe Suszeptibilität hat, die im Bereich von 90 K annähernd erhalten bleibt.
Der supraleitende Kern kann auch nachträglich als Schicht auf einen ferromagnetischen, z. B. zylindrischen oder torusförmigen, Körper aufgebracht werden. Wenn der Körper seine hohe Suszeptibilität auch bei tiefen Temperaturen behält, können Kern und Körper miteinander verbunden sein. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß der Kern und der Körper ge­ meinsam gekühlt werden können.
Vielfach vereinfacht sich dadurch der konstruktive Aufwand für die Kühlung. Dies trifft für Vorrichtungen zu, bei denen das ferromagnetische Material seine Suszeptibilität im Bereich der Übergangstemperatur des Kerns beibehält. Fällt die Suszeptibilität im Bereich der Über­ gangstemperatur auf unerwünscht tiefe Werte ab, dann ist zwischen dem ferromagnetischen Körper und dem Kern eine thermisch isolierende Schicht vorzusehen, auf die insbesondere der Kern als Schicht aufgebracht werden kann.
Die oben beschriebene Drosselspule kann bei Netzfrequenzen eine kleine Impedanz gegen­ über der Verbraucherimpedanz aufweisen.

Claims (12)

1. Supraleitende Schichtanordnung mit einem Substratzylinder aus Keramik oder Metall und mit einem auf dem Substratzylinder als oberste Schicht aufgebrachten Hochtempe­ ratursupraleiter auf der Basis
von MBa2Cu3O7-x, wobei gilt M = Y, Ln (Ln = Seltenerdmetalle)und 0 < x < 0,5, oder von (Bi,Pb)2Sr2Can-1CunO4+2n+x, wobei gilt n = 2, 3,
wobei die Supraleiterschicht mit einer Dicke von 10 bis 1000 µm auf dem Substratzy­ linder aufgebracht und zumindest teilweise schmelztexturiert ist, so daß die schmelz­ texturierte Schicht Ausscheidungspartikel mit einem Durchmesser von weniger als 10 µm aufweist.
2. Schichtanordnung nach Anspruch 1, bei dem die Ausscheidungspartikel durch Y2Ba1Cu1O5 gebildet sind.
3. Schichtanordnung nach Anspruch 1, bei dem die Ausscheidungspartikel durch (Sr,Ca)CuO2 gebildet sind.
4. Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die schmelztexturierte Oberflächenschicht Ausscheidungspartikel mit einem Durchmesser von weniger als 2 µm aufweist.
5. Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die schmelztexturierte Schicht eine Dicke von etwa 0,01 mm aufweist.
6. Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Schichtanordnung nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, bei dem ein Substratzylinder aus Keramik oder Metall mit einem Hochtemperatur- Supraleitermaterial (HTSL) beschichtet wird, dann mit 30 bis 50 K/h auf 300 bis 700°C aufgeheizt und zur Erzielung feiner Aus­ scheidungen langsam abgekühlt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem auf dem Substratzylinder zuerst eine Zwischenschicht aufgebracht wird, die die Reakti­ on der HTSL-Materialien mit dem Substratmaterial verhindert oder die Haftung zwi­ schen den beiden Seiten verbessert.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die HTSL-Materialien vor der thermischen Behandlung mit einem Flußmittel beschichtet werden, wobei diese Flußmittel bei der thermischen Behandlung die Schmelztempereatur um 10 bis 50°C an der Oberfläche herabsetzen.
9. Verwendung einer supraleitenden Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auf einem Hohlzylinder in einer strombegrenzenden Drosselspule.
10. Verwendung einer supraleitenden Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Bestandteil eines logischen Schaltelements.
11. Verwendung einer supraleitenden Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Träger eines steuernden Leiters und einer gesteuerten bistabilen Reaktanz.
12. Verwendung einer supraleitenden Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als magnetische Abschirmung.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4420322C2 (de) * 1994-06-13 1997-02-27 Dresden Ev Inst Festkoerper YBa¶2¶Cu¶3¶O¶X¶-Hochtemperatur-Supraleiter und Verfahren zu dessen Herstellung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3720678A1 (de) * 1987-06-23 1989-01-05 Vacuumschmelze Gmbh Verfahren zur erhoehung der kritischen stromdichte in supraleitern auf kupferoxid-basis
DE3743753A1 (de) * 1987-12-23 1989-07-06 Asea Brown Boveri Verfahren zur herstellung eines supraleiters
DE3913397A1 (de) * 1989-04-24 1989-10-19 Asea Brown Boveri Verfahren zur herstellung eines hochtemperatur-supraleiters
EP0353449A1 (de) * 1988-08-02 1990-02-07 Asea Brown Boveri Ag Vorrichtung zur induktiven Strombegrenzung eines Wechselstromes unter Ausnutzungder Supraleitfähigkeit Supraleiters
DE3829207A1 (de) * 1988-08-29 1990-03-08 Licentia Gmbh Strombegrenzende drosselspule
DE4107685A1 (de) * 1991-03-09 1992-09-10 Abb Patent Gmbh Supraleitender strombegrenzer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3720678A1 (de) * 1987-06-23 1989-01-05 Vacuumschmelze Gmbh Verfahren zur erhoehung der kritischen stromdichte in supraleitern auf kupferoxid-basis
DE3743753A1 (de) * 1987-12-23 1989-07-06 Asea Brown Boveri Verfahren zur herstellung eines supraleiters
EP0353449A1 (de) * 1988-08-02 1990-02-07 Asea Brown Boveri Ag Vorrichtung zur induktiven Strombegrenzung eines Wechselstromes unter Ausnutzungder Supraleitfähigkeit Supraleiters
DE3829207A1 (de) * 1988-08-29 1990-03-08 Licentia Gmbh Strombegrenzende drosselspule
DE3913397A1 (de) * 1989-04-24 1989-10-19 Asea Brown Boveri Verfahren zur herstellung eines hochtemperatur-supraleiters
DE4107685A1 (de) * 1991-03-09 1992-09-10 Abb Patent Gmbh Supraleitender strombegrenzer

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP-Z.: Japanese Journal of Applied Physics, Vol.27, No.8 (1988). pp.L1504-L1506 *
JP-Z.: Japanese Journal of Applied Physics, Vol.28, No.7 (1989), pp.1189-1194 *
JP-Z.: Japanese Journal of Applied Physics, Vol.30, No.2 (1991), pp.246-250 *
JP-Z.: Japanese Journal of Applied Physics, Vol.30, No.3B (1991), pp.L458-L460 *
JP-Z.: Japanese Journal of Applied Physics, Vol.30, No.7B (1991), pp.L1264-L1267 *
US-Z.: Applied Physics Letters, 59 (1), 1.July 1991, pp.120-122 *

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