2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of compact superconducting magnetic energy storage devices for volume demand based on the silicon microfabrication technology
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19H02195
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Research Institution | Nagoya University |
Principal Investigator |
元廣 友美 名古屋大学, 未来社会創造機構, 客員教授 (20394421)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
盧 柱亨 関東学院大学, 総合研究推進機構, 教授 (50313474)
佐々木 実 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70282100)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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Keywords | 超電導コイル / 電力貯蔵 / シリコンウェハ / トレンチ / MOD法 / 銅酸化物高温超電導薄膜 / シリコン微細加工プロセス / 銅めっき |
Outline of Annual Research Achievements |
通常の蓄電法が適応できない誘雷蓄電等大電流パルス蓄電には超電導コイルの小型化が有用である。我々は3”Si基板上に長さ40m級の螺旋溝を形成、溝中にNbN(超電導転移温度Tc=13K)を成膜し超電導平面螺旋コイルを実現した。本研究は2021年度(+2022年度延長)、豊田工大で、より蓄電容量が高く断線率の低い新3段溝を開発、4”Si基板に長さ100m級の螺旋溝を作成した。関東学院大では横浜国大と協力、均熱化による超電導破壊の抑止と万一破壊時の電流バイパス用の高熱伝導・低抵抗Cuめっき膜の、より臨界電流密度が高いYBCO膜(Tc=90K)上への形成法を確立、すなわちAg-Pd触媒導入無電解めっきに加えYBCOと反応しないアルカリ性浴でストライクめっき、0.78μmの完全Cu被覆を達成の上、溝高さを上回る32.9 μmまでの厚膜化に成功した。名大ではSiウェハ上のYSZ/CeO2バッファ層にスパッタ法、MOD法でYBCO膜を成膜、O2分圧PO2のAr流下で720℃処理、次いで500℃でO2処理を実施した。4.5時間の720℃処理と、3時間のO2処理では、PO2<20Paで、膜の導電性が現れ、1Pa以下で電気抵抗R=3kohm/mm、0.035Paで1.7kohm/mmまで低下、PO2=0で再びRが増大した。720℃処理やO2処理時間の延長はRが増加した。PO2=0.035Paで処理したSTO(100)上に形成したYBCOスパッタ膜は冷却とともにRが減少、Tc=90Kの超電導を示した。さらにMOD膜を滴下コートした試料では、冷却とともにRが微増するもTc=90Kの超電導を示した。一方Si基板では、冷却でRは増加、90Kを下回ると、Rの増加速度が低下、またはRが一旦低下した後、再び増加したので膜の一部が超電導転移した可能性もあるが、膜全体では現状未だ超電導転移が見られない。
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Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(4 results)