JP4017476B2 - 誘電体導波管及びその製造方法 - Google Patents
誘電体導波管及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4017476B2 JP4017476B2 JP2002255644A JP2002255644A JP4017476B2 JP 4017476 B2 JP4017476 B2 JP 4017476B2 JP 2002255644 A JP2002255644 A JP 2002255644A JP 2002255644 A JP2002255644 A JP 2002255644A JP 4017476 B2 JP4017476 B2 JP 4017476B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- copper oxide
- oxide superconductor
- dielectric waveguide
- film
- superconductor film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/02—Bends; Corners; Twists
- H01P1/022—Bends; Corners; Twists in waveguides of polygonal cross-section
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
- H01P3/12—Hollow waveguides
Landscapes
- Waveguides (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波、準ミリ波、ミリ波、サブミリ波等の高周波電気信号を伝送するための誘電体導波管及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ミリ波を中心とした周波数帯では、導波管による回路、いわゆる立体回路がしばしば使用される。この導波管の断面寸法は周波数が上がるほど、1/2波長を基準に考えて、一般に小型の寸法にできる。また導波管内の空洞の空間を、誘電体物質で埋めた構造にすることで、導波管内の寸法はεr -1/2倍の大きさにでき小型化できることが知られており、誘電体導波管回路と呼ばれている（小西良弘著、マイクロ波回路の基礎とその応用、p239、総合電子出版社、1990．）。ここで、εrは該誘電体物質の比誘電率を表わす。
【０００３】
これらの導波管において、伝送路や共振器などの応用では、電磁界の信号エネルギーの損失が問われる。これらの損失は導体、誘電体におけるエネルギー損失が支配的であり、導体による損失は表面抵抗が増加するほど増加し、誘電体による損失は誘電損失（tanδ）が増加するほど増加する。
【０００４】
また、金属超伝導体や酸化物超伝導体を導体として用いた低損失な導波管が研究開発されており、ニオブを用いた導波管型の空洞共振器は粒子加速器で実用になっている。
【０００５】
一方、MgO単結晶の（001）表面上では（立方晶なので、実質的に(001),(010),(100)面は同じ物性）、強いc軸結晶配向した銅酸化物超伝導膜が、スパッタ法、ＰＬＤ(pulse laser deposition)法など、複数の方法で得られることが知られている。これらの成膜として、減圧酸素雰囲気の基板の上に600〜800℃程度の高温環境で堆積する方法があげられる。これらのc軸配向した膜は、a軸配向した膜に比べ、臨界温度Ｔｃ以下の低温下で、膜面方向に超伝導電流を流しやすいことが知られている。該銅酸化物超伝導体の臨界温度Ｔｃは、材料によるが、数十Ｋ以上のものが知られている。
【０００６】
また、導波管回路は、マイクロストリップライン型、コプレーナ型などの平面型回路に比べ、一般に低損失にしやすいが大きくなりやすい。
また、銅酸化物超伝導体膜を形成した基板を用い、超伝導平面型回路の形成が多数の機関で研究開発されている。これらは、準マイクロ波、マイクロ波では、通常の電気良導体である銅、金、銀、アルミニウムなどを回路伝送路の導体として用いた同様形態の回路に比べ、低損失（高無負荷Q）の回路を形成できることが認識されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、小型でより低損失（高無負荷Q）を得るための誘電体導波管及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、(001)、(100)又は(010)面の表面を有する第１の単結晶酸化マグネシウムブロックと、前記表面のうち４面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向して形成される第１の銅酸化物超伝導体膜と、前記第１の銅酸化物超伝導体膜の表面に形成された銀を含む保護膜とを有し、前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックが固定具で機械的に台座に固定されている誘電体導波管が提供される。
【０００９】
第１の単結晶酸化マグネシウムブロックの表面上に対して垂直にc軸結晶配向する第１の銅酸化物超伝導体膜を形成することにより、小型かつ低損失（高無負荷Q）の誘電体導波管を提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による誘電体導波管を示す。この誘電体導波管は、直線型の伝送路を持つ。この誘電体導波管は、マイクロ波、準ミリ波、ミリ波、サブミリ波等の高周波電気信号を伝送することができる。
【００１１】
単結晶酸化マグネシウム(MgO)ブロック101は、MgO単結晶の直方体ブロックである。MgOブロック101の6面は、（100）、（010）、（001）面のいずれかの結晶方位面を示す。銅酸化物超伝導体膜104は、主成分がGdBa2Cu3Ox（x=6.8〜7.0）のGd-BaCu-O系材料である。銅酸化物超伝導体膜104は、MgOブロック101の６面中のXZ面の2面、及びXY面の2面に約0.8μｍの膜厚で形成される。この際、銅酸化物超伝導体膜104は、MgOブロック101の面に対し垂直にc軸の結晶方向を持つように形成される。この詳細は、後に図２（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら説明する。
【００１２】
MgOブロック101において、YZ面の2面は入力ポート面及び出力ポート面である。入力ポート面に入力電気信号（電磁波）１１１が入力され、出力ポート面から出力電気信号（電磁波）112が出力される。入力ポート面及び出力ポート面には、銅酸化物超伝導体膜104が形成されない。
【００１３】
固定具103及び106は、黄銅製であり、それぞれインジウム102及び107を介して、銅酸化物超伝導体膜104が形成されたMgOブロック101を固定（接着）するためのものである。台座108は、銅酸化物超伝導体膜104が形成されたMgOブロック101を固定するための黄銅製板である。固定具103,106と台座108との間は、それぞれM1.2のネジで2箇所ずつ固定される。これにより、銅酸化物超伝導体膜104が形成されたMgOブロック101は、台座108に機械的に固定される。MgOブロック101と黄銅製の部材（固定具103,106及び台座108）とは、熱膨張率が異なる。それらの間に介在するインジウム102,107は、上記の熱膨張率の違いを吸収するための緩衝材である。
【００１４】
中心周波数が15GHzで帯域が1GHz程度の電磁界信号をＴＥ01モードで通過させる場合、MgOブロック101の入力ポート面及び出力ポート面の寸法を0.4cm角程度にすれば、伝送信号周波数が遮断周波数以上となり使用できる。この場合、Y方向及びZ方向の寸法は同じであっても、同じでなくともよい。上記の周波数領域で、動作温度70K付近、誘電体導波管の長さが5〜7ｃｍの範囲程度の寸法では、誘電損失（tanδ）が10-5以下のMgOブロック101を用いることができる。
【００１５】
以上、本実施形態によれば、動作温度70Kでは、室温動作の銅製または内面を銀めっきした空洞型導波管に比べ、ＴＥ01モードでは伝送損失を1/3〜1/10程度に減らせ、かつ信号伝送方向に対し垂直面の面積を、通常の空洞型の導波管に比べ1/9〜1/10程度に減らせるという効果がある。
【００１６】
図２（Ａ）は、図１の銅酸化物超伝導体膜104が形成されたMgOブロック101の製造方法を示す。
まず、 (001)、(100)又は(010)面の表面を有するMgOブロック101を準備する。図２（Ｃ）に示すように、MgOブロック101の立方晶ユニットセル122は、a軸、b軸及びc軸がすべて約4.2nmの同じ長さであり、この場合、通常、軸長は１種類の軸長で代表される。MgO単結晶の塊を所定の方位でカットして、MgOブロック101を形成する。MgOブロック101の6面は、(001)、(010)又は(100)面のいずれかになる。これら(001)、(010)及び(100)面は実質的に同じ物性である。すなわち、MgOブロックの6面のいずれの面にも、銅酸化物超伝導体膜104が形成可能である。
【００１７】
次に、MgOブロック101の(001)、(010)又は(100)表面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向する銅酸化物超伝導体膜104をスパッタ法又はＰＬＤ(pulse laser deposition)法等により形成する。例えば、減圧酸素雰囲気のMgOブロック101上に600〜800℃程度の高温環境で銅酸化物超伝導体膜104を堆積することができる。
【００１８】
図２（Ｄ）に示すように、例えば、YBa2Cu3Ox(x=6〜7)の銅酸化物超伝導体膜104のユニットセル（単位格子）123は、結晶構造異方性を有する正方晶又は斜方晶であり、a軸及びb軸の長さ（すなわち格子定数ａ，ｂ）が約3.8〜3.9nm、c軸の長さ（すなわち格子定数ｃ）が約11〜12nmを示すことが知られている。正方晶は、ユニットセルにおけるa軸及びb軸の長さが同じである。斜方晶は、a軸及びb軸の長さがわずかに異なる。また、ユニットセル123は、c軸に対して垂直方向に超伝導電流121が流れ易い性質を有することが知られている。
【００１９】
図２（Ｂ）に示すように、MgOブロック101の(001)、(010)又は(100)表面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向する銅酸化物超伝導体膜104のユニットセル123を形成する。MgOブロック101のユニットセル122のa軸及びb軸の長さ（約4.2nm）と銅酸化物超伝導体膜104のユニットセル123のa軸及びb軸の長さ（約3.8〜3.9nm）とは近い値であるので、結晶格子の整合の点ではエピタキシャル成長に有利であり、MgOブロック101の表面上に、その表面に対してc軸配向した銅酸化物超伝導体膜104がエピタキシャル成長し易いことが知られている。銅酸化物超伝導体膜104をc軸配向させることにより、a軸配向の場合に比べ、超伝導電流121を流し易くすることができる。これにより、図２（Ａ）に示すように、銅酸化物超伝導体膜104内に効率的に超伝導電流121を流すことができる。
【００２０】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態による誘電体導波管を示す。以下、第２の実施形態の誘電体導波と第１の実施形態（図１）の誘電体導波管との違いを説明する。その他の点は同じである。図１の誘電体導波管では緩衝材としてインジウム102,107を設けたが、図３の誘電体導波管では緩衝材を用いない。
【００２１】
固定具133及び136は、直接、銅酸化物超伝導体膜104に密着される。台座138も、直接、銅酸化物超伝導体膜104に密着される。固定具133,136及び台座138は、MgOブロック101に対して熱膨張率の近い材料であり、例えば、コバール、インバー、酸化マグネシウム焼結体、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア等である。また、固定具133,136及び台座138は、１００Ｋ以下でも変形可能なPTFE（ポリテトラフルオロエチレン：Polytetrafluoroethylene）、ETFE（エチレンテトラフルオロエチレン：Ethylene Tetrafluoroethylene）等でもよい。
【００２２】
以上のように、固定具133,136及び台座138は、銅酸化物超伝導体膜104が形成されたMgOブロック101を固定するためのものであり、銅酸化物超伝導体膜104に直接密着する部分をコバール、インバー等の金属としては低熱膨張係数の合金、酸化マグネシウム焼結体、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、１００Ｋ以下でも変形可能なPTFE、ETFEの何れか１種類以上で構成したものが好ましい。
【００２３】
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態による45度ベント構造の誘電体導波管を示す。この誘電体導波管は、直角に曲がった部分を有する45度ベント構造の伝送路を持つ。単結晶MgOブロック201は、直角に曲がった直方体ブロックであり、XY面及びYZ面に対して45度、及びXZ面に対して90度の面を有する。以下、この面を45度ベント面と呼ぶ。MgOブロック201表面において、XY面、XZ面及びYZ面のそれぞれの面は、（100）、（010）、（001）のいずれかの結晶方位面である。45度ベント面は、（011）、(101)又は(110)の結晶方位面である。
【００２４】
MgOブロック201表面において、入力ポート面と出力ポート面を除き、XY面、XZ面及びYZ面に銅酸化物超伝導体膜203を形成する。銅酸化物超伝導体膜203は、主成分がYBa2Cu3Ox（x=6.8〜7.0）のY-Ba-Cu-O系材料であり、MgOブロック201の面に対し垂直にc軸の結晶方向を持つように形成される。銅酸化物超伝導体膜203の膜厚は、例えば約0.6μｍである。
【００２５】
台座202は、導波管（銅酸化物超伝導体膜203が形成されたMgOブロック201）を固定するための純度99％以上のMgO焼結基板である。接着膜204は、ガラス成分としてよく用いられるSiO2,PbO,Al2O等を主成分としたガラスフリットを用いない有機物と銀粉末（平均粒径0.5μm〜5μm）からなる銀ペーストを焼結して形成される。MgOブロック201に銅酸化物超伝導体膜203を形成後、銅酸化物超伝導体膜203と台座202との対向面に該銀ペーストを30μm厚程度に塗布する。次に、導波管201,203と台座202を合わせ、乾燥させた後に、800℃以上、酸化雰囲気中（大気、酸素中など）で焼成することで、銀ペーストによる接着膜204を形成する。これにより、導波管201,203は、台座202に固定される。銀ペーストにSiO2,PbO,Al2O等を主成分としたガラスフリットを含んだ場合、上記のガラスフリットは、銅酸化物超伝導体膜203と反応し、超伝導特性を損なわせてしまうことが多いので好ましくない。一方、上記のガラスフリットを含まない銀ペーストは、焼結中、銅酸化物超伝導体膜203と反応しにくく、超伝導特性を維持させることができ、好ましい。
【００２６】
また、銅酸化物超伝導体膜205は、主成分がYBa2Cu3Ox（x=6.8〜7.0）のY-Ba-Cu-O系材料の膜であり、単結晶MgOブロック206上に形成される。MgOブロック206は、(001)、(100)又は(010)面の表面を有する。銅酸化物超伝導体膜205は、MgOブロック206の(001)、(100)又は(010)表面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向して形成される。銅酸化物超伝導体膜205のエリアは、MgOブロック201の45度ベント面のエリアに対応する。以下の方法により、銅酸化物超伝導体膜205は、MgOブロック201の45度ベント面に接触し固定される。
【００２７】
まず、上記と同じ種類の銀ペーストの接着膜208をMgO焼結体ブロック207の下面及び左側面上に30μm厚程度に塗布する。次に、銅酸化物超伝導体膜205が形成されたMgOブロック206を間に挟んで、MgOブロック207とMgOブロック201とを密着させて固定用ジグで固定する。固定した状態で乾燥し、その後、800℃以上、酸化雰囲気中（大気、酸素中など）で焼成することで、銀ペーストによる接着膜208を形成し固定する。接着膜208は、MgOブロック207と台座202との間を接着し、MgOブロック207とMgOブロック206との間を接着する。これにより、銅酸化物超伝導体膜205は、MgOブロック201の45度ベント面に接触固定される。
【００２８】
MgOブロック201は、45度ベント面を有する。この45度ベント面は、（011）、(101)又は(110)の表面を有し、この表面上に銅酸化物超伝導体膜をエピタキシャル成長させることは困難である。そこで、上記のように、45度ベント面に銅酸化物超伝導体膜205を機械的に密着させることにより、45度ベント構造の誘電体導波管を形成する。
【００２９】
中心周波数が40GHzで帯域が1GHz程度の電磁界信号をＴＥ01モードで通過させる場合、及びMgOブロック201の入力ポート面及び出力ポート面の寸法が0.15cm角程度の場合、伝送信号周波数が遮断周波数以上となり使用できる。この場合、Y方向及びZ方向の寸法は同じであっても、同じでなくともよい。上記の周波数領域で、動作温度60K付近、誘電体導波管の長さが5〜7ｃｍの範囲程度の寸法では、該誘電体としてMgO結晶を選べば、誘電損失（tanδ）が10-4〜10-5程度のものを用いることができる。以上、本実施形態によれば、動作温度60Kでは、室温動作の銅製または内面を銀めっきした空洞型導波管に比べ、ＴＥ01モードでは伝送損失を1/2〜1/10程度に減らせ、かつ信号伝送方向に対し垂直面の面積を、通常の空洞型の導波管に比べ1/9〜1/10程度に減らせるという効果がある。
【００３０】
なお、銀ペースト204は、台座202と導波管201,203とを接着するための接着膜として設けたが、図５に示すように、銀ペースト２２１を、MgOブロック201上の銅酸化物超伝導体膜203の表面を覆うように設けてもよい。この銀ペースト221は、接着膜としての機能の他、銅酸化物超伝導体膜203のハンドリング上の保護膜としての機能を持つ。銀ペースト221は、上記の要領で塗布、乾燥、焼成し、保護膜として形成することができる。第１及び第２の実施形態の導波管においても、同様に保護膜を形成してもよい。
【００３１】
上記の第１〜第３の実施形態によれば、MgOブロックの(001)、(100)又は(010)表面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向する銅酸化物超伝導体膜を形成する。この誘電体導波管は、MgOブロックを誘電体とし銅酸化物超伝導体膜を導体膜とした導波管であり、信号伝送方向に対して垂直の断面が長方形又は正方形である。例えば動作温度70Ｋ、準ミリ波の20ＧＨｚ帯の周波数では、室温動作の銅製導波管に比べ、伝送損失を数分１程度に減らせ、かつ信号伝送方向に対し垂直面の面積を、通常の空洞型の導波管に比べ1/9〜1/10程度に減らせる。すなわち、小型かつ低損失（高無負荷Q）の誘電体導波管を提供することができる。
【００３２】
なお、上記の銅酸化物超伝導体膜は、Bin1Srn2Can3Cun4On5 (1.8≦n1≦2.2, 1.8≦n2≦2.2, 0.9≦n3≦1.2, 1.8≦n4≦2.2, 7.8≦n5≦8.4)、Pbk1Bik2Srk3Cak4Cuk5Ok6 (1.8≦k1+k2≦2.2, 0≦k1≦0.6, 1.8≦k3≦2.2, 1.8≦k4≦2.2, 1.8≦k5≦2.2, 9.5≦k6≦10.8)、Ym1Bam2Cum3Om4 (0.5≦m1≦1.2, 1.8≦m2≦2.2, 2.5≦m3≦3.5, 6.6≦m4≦7.0)、REp1Bap2Cup3Op4 (RE: 希土類元素のうちLa,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのいずれかからなる, 0.5≦m1≦1.2, 1.8≦m2≦2.2, 2.5≦m3≦3.5, 6.6≦m4≦7.0)の結晶構造異方性を示す何れか１種類以上の酸化物高温超伝導体であることが好ましい。
【００３３】
上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００３４】
本発明の実施形態は、例えば以下のように種々の適用が可能である。
（付記１）(001)、(100)又は(010)面の表面を有する第１の単結晶酸化マグネシウムブロックと、
前記表面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向して形成される第１の銅酸化物超伝導体膜と
を有する誘電体導波管。
（付記２）さらに、(001)、(100)又は(010)面の表面を有する第２の単結晶酸化マグネシウムブロックと、
前記第２の単結晶酸化マグネシウムブロックの表面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向して形成される第２の銅酸化物超伝導体膜とを有し、
前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックは、４５度ベント構造を形成するための（011）、(101)又は(110)の表面を有し、該表面上に前記第２の銅酸化物超伝導体膜が接触する付記１記載の誘電体導波管。
（付記３）前記第１の銅酸化物超伝導体膜は、Bin1Srn2Can3Cun4On5 (1.8≦n1≦2.2, 1.8≦n2≦2.2, 0.9≦n3≦1.2, 1.8≦n4≦2.2, 7.8≦n5≦8.4)、Pbk1Bik2Srk3Cak4Cuk5Ok6 (1.8≦k1+k2≦2.2, 0≦k1≦0.6, 1.8≦k3≦2.2, 1.8≦k4≦2.2, 1.8≦k5≦2.2, 9.5≦k6≦10.8)、Ym1Bam2Cum3Om4 (0.5≦m1≦1.2, 1.8≦m2≦2.2, 2.5≦m3≦3.5, 6.6≦m4≦7.0)、REp1Bap2Cup3Op4 (RE: 希土類元素のうちLa,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのいずれかからなる, 0.5≦m1≦1.2, 1.8≦m2≦2.2, 2.5≦m3≦3.5, 6.6≦m4≦7.0)の結晶構造異方性を示す何れか１種類以上の酸化物高温超伝導体である付記１記載の誘電体導波管。
（付記４）さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜の表面に形成される銀を含む保護膜を有する付記１記載の誘電体導波管。
（付記５）さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜に他の部材を接着するために形成される、ガラスフリットを含まない有機物及び銀粉末を含む銀ペースト、又はインジウムの接着膜を有する付記１記載の誘電体導波管。
（付記６）さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜が形成された前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックを他の部材に固定するために、前記第１の銅酸化物超伝導体膜に直接密着する部分をコバール、インバー、酸化マグネシウム焼結体、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、１００Ｋ以下でも変形可能なポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンの何れか１種類以上で構成した固定具を有する付記１記載の誘電体導波管。
（付記７）さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜が形成された前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックを固定するための台座を有する付記１記載の誘電体導波管。
（付記８）前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックは、前記台座に機械的に固定される付記７記載の誘電体導波管。
（付記９）前記第１及び第２の銅酸化物超伝導体膜は、Bin1Srn2Can3Cun4On5 (1.8≦n1≦2.2, 1.8≦n2≦2.2, 0.9≦n3≦1.2, 1.8≦n4≦2.2, 7.8≦n5≦8.4)、Pbk1Bik2Srk3Cak4Cuk5Ok6 (1.8≦k1+k2≦2.2, 0≦k1≦0.6, 1.8≦k3≦2.2, 1.8≦k4≦2.2, 1.8≦k5≦2.2, 9.5≦k6≦10.8)、Ym1Bam2Cum3Om4 (0.5≦m1≦1.2, 1.8≦m2≦2.2, 2.5≦m3≦3.5, 6.6≦m4≦7.0)、REp1Bap2Cup3Op4 (RE: 希土類元素のうちLa,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのいずれかからなる, 0.5≦m1≦1.2, 1.8≦m2≦2.2, 2.5≦m3≦3.5, 6.6≦m4≦7.0)の結晶構造異方性を示す何れか１種類以上の酸化物高温超伝導体である付記２記載の誘電体導波管。
（付記１０）さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜が形成された前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックを台座に固定するための固定具を有する付記１記載の誘電体導波管。
（付記１１）前記固定具は黄銅製である付記１０記載の誘電体導波管。
（付記１２）前記台座は黄銅製である付記１１記載の誘電体導波管。
（付記１３）前記固定具は、前記前記第１の銅酸化物超伝導体膜が形成された前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックにインジウムにより接着される付記１２記載の誘電体導波管。
（付記１４）前記固定具は、前記台座に機械的に固定される付記１３記載の誘電体導波管。
（付記１５）さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜が形成された前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックを前記固定具と共に固定するための、前記第１の銅酸化物超伝導体膜に直接密着する部分をコバール、インバー、酸化マグネシウム焼結体、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、１００Ｋ以下でも変形可能なポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンの何れか１種類以上で構成した台座を有する付記６記載の誘電体導波管。
（付記１６）前記固定具は、前記台座に機械的に固定される付記１５記載の誘電体導波管。
（付記１７）さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜が形成された前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックを固定するための台座と、
前記前記第１の銅酸化物超伝導体膜と前記台座とを接着するための接着層と
を有する付記１記載の誘電体導波管。
（付記１８）前記接着層は、ガラスフリットを含まない有機物及び銀粉末を含む銀ペーストである付記１７記載の誘電体導波管。
（付記１９）前記台座は、酸化マグネシウム焼結板である付記１８記載の誘電体導波管。
（付記２０）(001)、(100)又は(010)面の表面を有する第１の単結晶酸化マグネシウムブロックを準備する準備工程と、
前記表面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向する第１の銅酸化物超伝導体膜を形成する形成工程と
を有する誘電体導波管の製造方法。
（付記２１）前記形成工程は、スパッタ法又はＰＬＤ(pulse laser deposition)法により第１の銅酸化物超伝導体膜を形成する付記２０記載の誘電体導波管の製造方法。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の単結晶酸化マグネシウムブロックの表面上に対して垂直にc軸結晶配向する第１の銅酸化物超伝導体膜を形成することにより、小型かつ低損失（高無負荷Q）の誘電体導波管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による誘電体導波管の斜視図である。
【図２】図２（Ａ）〜（Ｄ）はMgOブロック上に形成される銅酸化物超伝導体膜を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による誘電体導波管の斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による45度ベント構造の誘電体導波管の斜視図である。
【図５】導波管の保護膜を示す図である。
【符号の説明】
１０１ MgOブロック
１０２，１０７ インジウム
１０３，１０６ 固定具
１０４ 銅酸化物超伝導体膜
１０８ 台座
１１１ 入力電気信号
１１２ 出力電気信号
１２１ 超伝導電流
１２２ MgOブロックのユニットセル
１２３ 銅酸化物超伝導体膜のユニットセル
１３３，１３６ 固定具
１３８ 台座
２０１，２０６，２０７ MgOブロック
２０２ 台座
２０３，２０５ 銅酸化物超伝導体膜
２０４，２０８ 接着膜
２１１ 入力電気信号
２１２ 出力電気信号
２２１ 保護膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波、準ミリ波、ミリ波、サブミリ波等の高周波電気信号を伝送するための誘電体導波管及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ミリ波を中心とした周波数帯では、導波管による回路、いわゆる立体回路がしばしば使用される。この導波管の断面寸法は周波数が上がるほど、1/2波長を基準に考えて、一般に小型の寸法にできる。また導波管内の空洞の空間を、誘電体物質で埋めた構造にすることで、導波管内の寸法はεr -1/2倍の大きさにでき小型化できることが知られており、誘電体導波管回路と呼ばれている（小西良弘著、マイクロ波回路の基礎とその応用、p239、総合電子出版社、1990．）。ここで、εrは該誘電体物質の比誘電率を表わす。
【０００３】
これらの導波管において、伝送路や共振器などの応用では、電磁界の信号エネルギーの損失が問われる。これらの損失は導体、誘電体におけるエネルギー損失が支配的であり、導体による損失は表面抵抗が増加するほど増加し、誘電体による損失は誘電損失（tanδ）が増加するほど増加する。
【０００４】
また、金属超伝導体や酸化物超伝導体を導体として用いた低損失な導波管が研究開発されており、ニオブを用いた導波管型の空洞共振器は粒子加速器で実用になっている。
【０００５】
一方、MgO単結晶の（001）表面上では（立方晶なので、実質的に(001),(010),(100)面は同じ物性）、強いc軸結晶配向した銅酸化物超伝導膜が、スパッタ法、ＰＬＤ(pulse laser deposition)法など、複数の方法で得られることが知られている。これらの成膜として、減圧酸素雰囲気の基板の上に600〜800℃程度の高温環境で堆積する方法があげられる。これらのc軸配向した膜は、a軸配向した膜に比べ、臨界温度Ｔｃ以下の低温下で、膜面方向に超伝導電流を流しやすいことが知られている。該銅酸化物超伝導体の臨界温度Ｔｃは、材料によるが、数十Ｋ以上のものが知られている。
【０００６】
また、導波管回路は、マイクロストリップライン型、コプレーナ型などの平面型回路に比べ、一般に低損失にしやすいが大きくなりやすい。
また、銅酸化物超伝導体膜を形成した基板を用い、超伝導平面型回路の形成が多数の機関で研究開発されている。これらは、準マイクロ波、マイクロ波では、通常の電気良導体である銅、金、銀、アルミニウムなどを回路伝送路の導体として用いた同様形態の回路に比べ、低損失（高無負荷Q）の回路を形成できることが認識されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、小型でより低損失（高無負荷Q）を得るための誘電体導波管及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、(001)、(100)又は(010)面の表面を有する第１の単結晶酸化マグネシウムブロックと、前記表面のうち４面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向して形成される第１の銅酸化物超伝導体膜と、前記第１の銅酸化物超伝導体膜の表面に形成された銀を含む保護膜とを有し、前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックが固定具で機械的に台座に固定されている誘電体導波管が提供される。
【０００９】
第１の単結晶酸化マグネシウムブロックの表面上に対して垂直にc軸結晶配向する第１の銅酸化物超伝導体膜を形成することにより、小型かつ低損失（高無負荷Q）の誘電体導波管を提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による誘電体導波管を示す。この誘電体導波管は、直線型の伝送路を持つ。この誘電体導波管は、マイクロ波、準ミリ波、ミリ波、サブミリ波等の高周波電気信号を伝送することができる。
【００１１】
単結晶酸化マグネシウム(MgO)ブロック101は、MgO単結晶の直方体ブロックである。MgOブロック101の6面は、（100）、（010）、（001）面のいずれかの結晶方位面を示す。銅酸化物超伝導体膜104は、主成分がGdBa2Cu3Ox（x=6.8〜7.0）のGd-BaCu-O系材料である。銅酸化物超伝導体膜104は、MgOブロック101の６面中のXZ面の2面、及びXY面の2面に約0.8μｍの膜厚で形成される。この際、銅酸化物超伝導体膜104は、MgOブロック101の面に対し垂直にc軸の結晶方向を持つように形成される。この詳細は、後に図２（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら説明する。
【００１２】
MgOブロック101において、YZ面の2面は入力ポート面及び出力ポート面である。入力ポート面に入力電気信号（電磁波）１１１が入力され、出力ポート面から出力電気信号（電磁波）112が出力される。入力ポート面及び出力ポート面には、銅酸化物超伝導体膜104が形成されない。
【００１３】
固定具103及び106は、黄銅製であり、それぞれインジウム102及び107を介して、銅酸化物超伝導体膜104が形成されたMgOブロック101を固定（接着）するためのものである。台座108は、銅酸化物超伝導体膜104が形成されたMgOブロック101を固定するための黄銅製板である。固定具103,106と台座108との間は、それぞれM1.2のネジで2箇所ずつ固定される。これにより、銅酸化物超伝導体膜104が形成されたMgOブロック101は、台座108に機械的に固定される。MgOブロック101と黄銅製の部材（固定具103,106及び台座108）とは、熱膨張率が異なる。それらの間に介在するインジウム102,107は、上記の熱膨張率の違いを吸収するための緩衝材である。
【００１４】
中心周波数が15GHzで帯域が1GHz程度の電磁界信号をＴＥ01モードで通過させる場合、MgOブロック101の入力ポート面及び出力ポート面の寸法を0.4cm角程度にすれば、伝送信号周波数が遮断周波数以上となり使用できる。この場合、Y方向及びZ方向の寸法は同じであっても、同じでなくともよい。上記の周波数領域で、動作温度70K付近、誘電体導波管の長さが5〜7ｃｍの範囲程度の寸法では、誘電損失（tanδ）が10-5以下のMgOブロック101を用いることができる。
【００１５】
以上、本実施形態によれば、動作温度70Kでは、室温動作の銅製または内面を銀めっきした空洞型導波管に比べ、ＴＥ01モードでは伝送損失を1/3〜1/10程度に減らせ、かつ信号伝送方向に対し垂直面の面積を、通常の空洞型の導波管に比べ1/9〜1/10程度に減らせるという効果がある。
【００１６】
図２（Ａ）は、図１の銅酸化物超伝導体膜104が形成されたMgOブロック101の製造方法を示す。
まず、 (001)、(100)又は(010)面の表面を有するMgOブロック101を準備する。図２（Ｃ）に示すように、MgOブロック101の立方晶ユニットセル122は、a軸、b軸及びc軸がすべて約4.2nmの同じ長さであり、この場合、通常、軸長は１種類の軸長で代表される。MgO単結晶の塊を所定の方位でカットして、MgOブロック101を形成する。MgOブロック101の6面は、(001)、(010)又は(100)面のいずれかになる。これら(001)、(010)及び(100)面は実質的に同じ物性である。すなわち、MgOブロックの6面のいずれの面にも、銅酸化物超伝導体膜104が形成可能である。
【００１７】
次に、MgOブロック101の(001)、(010)又は(100)表面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向する銅酸化物超伝導体膜104をスパッタ法又はＰＬＤ(pulse laser deposition)法等により形成する。例えば、減圧酸素雰囲気のMgOブロック101上に600〜800℃程度の高温環境で銅酸化物超伝導体膜104を堆積することができる。
【００１８】
図２（Ｄ）に示すように、例えば、YBa2Cu3Ox(x=6〜7)の銅酸化物超伝導体膜104のユニットセル（単位格子）123は、結晶構造異方性を有する正方晶又は斜方晶であり、a軸及びb軸の長さ（すなわち格子定数ａ，ｂ）が約3.8〜3.9nm、c軸の長さ（すなわち格子定数ｃ）が約11〜12nmを示すことが知られている。正方晶は、ユニットセルにおけるa軸及びb軸の長さが同じである。斜方晶は、a軸及びb軸の長さがわずかに異なる。また、ユニットセル123は、c軸に対して垂直方向に超伝導電流121が流れ易い性質を有することが知られている。
【００１９】
図２（Ｂ）に示すように、MgOブロック101の(001)、(010)又は(100)表面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向する銅酸化物超伝導体膜104のユニットセル123を形成する。MgOブロック101のユニットセル122のa軸及びb軸の長さ（約4.2nm）と銅酸化物超伝導体膜104のユニットセル123のa軸及びb軸の長さ（約3.8〜3.9nm）とは近い値であるので、結晶格子の整合の点ではエピタキシャル成長に有利であり、MgOブロック101の表面上に、その表面に対してc軸配向した銅酸化物超伝導体膜104がエピタキシャル成長し易いことが知られている。銅酸化物超伝導体膜104をc軸配向させることにより、a軸配向の場合に比べ、超伝導電流121を流し易くすることができる。これにより、図２（Ａ）に示すように、銅酸化物超伝導体膜104内に効率的に超伝導電流121を流すことができる。
【００２０】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態による誘電体導波管を示す。以下、第２の実施形態の誘電体導波と第１の実施形態（図１）の誘電体導波管との違いを説明する。その他の点は同じである。図１の誘電体導波管では緩衝材としてインジウム102,107を設けたが、図３の誘電体導波管では緩衝材を用いない。
【００２１】
固定具133及び136は、直接、銅酸化物超伝導体膜104に密着される。台座138も、直接、銅酸化物超伝導体膜104に密着される。固定具133,136及び台座138は、MgOブロック101に対して熱膨張率の近い材料であり、例えば、コバール、インバー、酸化マグネシウム焼結体、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア等である。また、固定具133,136及び台座138は、１００Ｋ以下でも変形可能なPTFE（ポリテトラフルオロエチレン：Polytetrafluoroethylene）、ETFE（エチレンテトラフルオロエチレン：Ethylene Tetrafluoroethylene）等でもよい。
【００２２】
以上のように、固定具133,136及び台座138は、銅酸化物超伝導体膜104が形成されたMgOブロック101を固定するためのものであり、銅酸化物超伝導体膜104に直接密着する部分をコバール、インバー等の金属としては低熱膨張係数の合金、酸化マグネシウム焼結体、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、１００Ｋ以下でも変形可能なPTFE、ETFEの何れか１種類以上で構成したものが好ましい。
【００２３】
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態による45度ベント構造の誘電体導波管を示す。この誘電体導波管は、直角に曲がった部分を有する45度ベント構造の伝送路を持つ。単結晶MgOブロック201は、直角に曲がった直方体ブロックであり、XY面及びYZ面に対して45度、及びXZ面に対して90度の面を有する。以下、この面を45度ベント面と呼ぶ。MgOブロック201表面において、XY面、XZ面及びYZ面のそれぞれの面は、（100）、（010）、（001）のいずれかの結晶方位面である。45度ベント面は、（011）、(101)又は(110)の結晶方位面である。
【００２４】
MgOブロック201表面において、入力ポート面と出力ポート面を除き、XY面、XZ面及びYZ面に銅酸化物超伝導体膜203を形成する。銅酸化物超伝導体膜203は、主成分がYBa2Cu3Ox（x=6.8〜7.0）のY-Ba-Cu-O系材料であり、MgOブロック201の面に対し垂直にc軸の結晶方向を持つように形成される。銅酸化物超伝導体膜203の膜厚は、例えば約0.6μｍである。
【００２５】
台座202は、導波管（銅酸化物超伝導体膜203が形成されたMgOブロック201）を固定するための純度99％以上のMgO焼結基板である。接着膜204は、ガラス成分としてよく用いられるSiO2,PbO,Al2O等を主成分としたガラスフリットを用いない有機物と銀粉末（平均粒径0.5μm〜5μm）からなる銀ペーストを焼結して形成される。MgOブロック201に銅酸化物超伝導体膜203を形成後、銅酸化物超伝導体膜203と台座202との対向面に該銀ペーストを30μm厚程度に塗布する。次に、導波管201,203と台座202を合わせ、乾燥させた後に、800℃以上、酸化雰囲気中（大気、酸素中など）で焼成することで、銀ペーストによる接着膜204を形成する。これにより、導波管201,203は、台座202に固定される。銀ペーストにSiO2,PbO,Al2O等を主成分としたガラスフリットを含んだ場合、上記のガラスフリットは、銅酸化物超伝導体膜203と反応し、超伝導特性を損なわせてしまうことが多いので好ましくない。一方、上記のガラスフリットを含まない銀ペーストは、焼結中、銅酸化物超伝導体膜203と反応しにくく、超伝導特性を維持させることができ、好ましい。
【００２６】
また、銅酸化物超伝導体膜205は、主成分がYBa2Cu3Ox（x=6.8〜7.0）のY-Ba-Cu-O系材料の膜であり、単結晶MgOブロック206上に形成される。MgOブロック206は、(001)、(100)又は(010)面の表面を有する。銅酸化物超伝導体膜205は、MgOブロック206の(001)、(100)又は(010)表面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向して形成される。銅酸化物超伝導体膜205のエリアは、MgOブロック201の45度ベント面のエリアに対応する。以下の方法により、銅酸化物超伝導体膜205は、MgOブロック201の45度ベント面に接触し固定される。
【００２７】
まず、上記と同じ種類の銀ペーストの接着膜208をMgO焼結体ブロック207の下面及び左側面上に30μm厚程度に塗布する。次に、銅酸化物超伝導体膜205が形成されたMgOブロック206を間に挟んで、MgOブロック207とMgOブロック201とを密着させて固定用ジグで固定する。固定した状態で乾燥し、その後、800℃以上、酸化雰囲気中（大気、酸素中など）で焼成することで、銀ペーストによる接着膜208を形成し固定する。接着膜208は、MgOブロック207と台座202との間を接着し、MgOブロック207とMgOブロック206との間を接着する。これにより、銅酸化物超伝導体膜205は、MgOブロック201の45度ベント面に接触固定される。
【００２８】
MgOブロック201は、45度ベント面を有する。この45度ベント面は、（011）、(101)又は(110)の表面を有し、この表面上に銅酸化物超伝導体膜をエピタキシャル成長させることは困難である。そこで、上記のように、45度ベント面に銅酸化物超伝導体膜205を機械的に密着させることにより、45度ベント構造の誘電体導波管を形成する。
【００２９】
中心周波数が40GHzで帯域が1GHz程度の電磁界信号をＴＥ01モードで通過させる場合、及びMgOブロック201の入力ポート面及び出力ポート面の寸法が0.15cm角程度の場合、伝送信号周波数が遮断周波数以上となり使用できる。この場合、Y方向及びZ方向の寸法は同じであっても、同じでなくともよい。上記の周波数領域で、動作温度60K付近、誘電体導波管の長さが5〜7ｃｍの範囲程度の寸法では、該誘電体としてMgO結晶を選べば、誘電損失（tanδ）が10-4〜10-5程度のものを用いることができる。以上、本実施形態によれば、動作温度60Kでは、室温動作の銅製または内面を銀めっきした空洞型導波管に比べ、ＴＥ01モードでは伝送損失を1/2〜1/10程度に減らせ、かつ信号伝送方向に対し垂直面の面積を、通常の空洞型の導波管に比べ1/9〜1/10程度に減らせるという効果がある。
【００３０】
なお、銀ペースト204は、台座202と導波管201,203とを接着するための接着膜として設けたが、図５に示すように、銀ペースト２２１を、MgOブロック201上の銅酸化物超伝導体膜203の表面を覆うように設けてもよい。この銀ペースト221は、接着膜としての機能の他、銅酸化物超伝導体膜203のハンドリング上の保護膜としての機能を持つ。銀ペースト221は、上記の要領で塗布、乾燥、焼成し、保護膜として形成することができる。第１及び第２の実施形態の導波管においても、同様に保護膜を形成してもよい。
【００３１】
上記の第１〜第３の実施形態によれば、MgOブロックの(001)、(100)又は(010)表面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向する銅酸化物超伝導体膜を形成する。この誘電体導波管は、MgOブロックを誘電体とし銅酸化物超伝導体膜を導体膜とした導波管であり、信号伝送方向に対して垂直の断面が長方形又は正方形である。例えば動作温度70Ｋ、準ミリ波の20ＧＨｚ帯の周波数では、室温動作の銅製導波管に比べ、伝送損失を数分１程度に減らせ、かつ信号伝送方向に対し垂直面の面積を、通常の空洞型の導波管に比べ1/9〜1/10程度に減らせる。すなわち、小型かつ低損失（高無負荷Q）の誘電体導波管を提供することができる。
【００３２】
なお、上記の銅酸化物超伝導体膜は、Bin1Srn2Can3Cun4On5 (1.8≦n1≦2.2, 1.8≦n2≦2.2, 0.9≦n3≦1.2, 1.8≦n4≦2.2, 7.8≦n5≦8.4)、Pbk1Bik2Srk3Cak4Cuk5Ok6 (1.8≦k1+k2≦2.2, 0≦k1≦0.6, 1.8≦k3≦2.2, 1.8≦k4≦2.2, 1.8≦k5≦2.2, 9.5≦k6≦10.8)、Ym1Bam2Cum3Om4 (0.5≦m1≦1.2, 1.8≦m2≦2.2, 2.5≦m3≦3.5, 6.6≦m4≦7.0)、REp1Bap2Cup3Op4 (RE: 希土類元素のうちLa,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのいずれかからなる, 0.5≦m1≦1.2, 1.8≦m2≦2.2, 2.5≦m3≦3.5, 6.6≦m4≦7.0)の結晶構造異方性を示す何れか１種類以上の酸化物高温超伝導体であることが好ましい。
【００３３】
上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００３４】
本発明の実施形態は、例えば以下のように種々の適用が可能である。
（付記１）(001)、(100)又は(010)面の表面を有する第１の単結晶酸化マグネシウムブロックと、
前記表面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向して形成される第１の銅酸化物超伝導体膜と
を有する誘電体導波管。
（付記２）さらに、(001)、(100)又は(010)面の表面を有する第２の単結晶酸化マグネシウムブロックと、
前記第２の単結晶酸化マグネシウムブロックの表面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向して形成される第２の銅酸化物超伝導体膜とを有し、
前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックは、４５度ベント構造を形成するための（011）、(101)又は(110)の表面を有し、該表面上に前記第２の銅酸化物超伝導体膜が接触する付記１記載の誘電体導波管。
（付記３）前記第１の銅酸化物超伝導体膜は、Bin1Srn2Can3Cun4On5 (1.8≦n1≦2.2, 1.8≦n2≦2.2, 0.9≦n3≦1.2, 1.8≦n4≦2.2, 7.8≦n5≦8.4)、Pbk1Bik2Srk3Cak4Cuk5Ok6 (1.8≦k1+k2≦2.2, 0≦k1≦0.6, 1.8≦k3≦2.2, 1.8≦k4≦2.2, 1.8≦k5≦2.2, 9.5≦k6≦10.8)、Ym1Bam2Cum3Om4 (0.5≦m1≦1.2, 1.8≦m2≦2.2, 2.5≦m3≦3.5, 6.6≦m4≦7.0)、REp1Bap2Cup3Op4 (RE: 希土類元素のうちLa,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのいずれかからなる, 0.5≦m1≦1.2, 1.8≦m2≦2.2, 2.5≦m3≦3.5, 6.6≦m4≦7.0)の結晶構造異方性を示す何れか１種類以上の酸化物高温超伝導体である付記１記載の誘電体導波管。
（付記４）さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜の表面に形成される銀を含む保護膜を有する付記１記載の誘電体導波管。
（付記５）さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜に他の部材を接着するために形成される、ガラスフリットを含まない有機物及び銀粉末を含む銀ペースト、又はインジウムの接着膜を有する付記１記載の誘電体導波管。
（付記６）さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜が形成された前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックを他の部材に固定するために、前記第１の銅酸化物超伝導体膜に直接密着する部分をコバール、インバー、酸化マグネシウム焼結体、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、１００Ｋ以下でも変形可能なポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンの何れか１種類以上で構成した固定具を有する付記１記載の誘電体導波管。
（付記７）さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜が形成された前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックを固定するための台座を有する付記１記載の誘電体導波管。
（付記８）前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックは、前記台座に機械的に固定される付記７記載の誘電体導波管。
（付記９）前記第１及び第２の銅酸化物超伝導体膜は、Bin1Srn2Can3Cun4On5 (1.8≦n1≦2.2, 1.8≦n2≦2.2, 0.9≦n3≦1.2, 1.8≦n4≦2.2, 7.8≦n5≦8.4)、Pbk1Bik2Srk3Cak4Cuk5Ok6 (1.8≦k1+k2≦2.2, 0≦k1≦0.6, 1.8≦k3≦2.2, 1.8≦k4≦2.2, 1.8≦k5≦2.2, 9.5≦k6≦10.8)、Ym1Bam2Cum3Om4 (0.5≦m1≦1.2, 1.8≦m2≦2.2, 2.5≦m3≦3.5, 6.6≦m4≦7.0)、REp1Bap2Cup3Op4 (RE: 希土類元素のうちLa,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのいずれかからなる, 0.5≦m1≦1.2, 1.8≦m2≦2.2, 2.5≦m3≦3.5, 6.6≦m4≦7.0)の結晶構造異方性を示す何れか１種類以上の酸化物高温超伝導体である付記２記載の誘電体導波管。
（付記１０）さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜が形成された前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックを台座に固定するための固定具を有する付記１記載の誘電体導波管。
（付記１１）前記固定具は黄銅製である付記１０記載の誘電体導波管。
（付記１２）前記台座は黄銅製である付記１１記載の誘電体導波管。
（付記１３）前記固定具は、前記前記第１の銅酸化物超伝導体膜が形成された前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックにインジウムにより接着される付記１２記載の誘電体導波管。
（付記１４）前記固定具は、前記台座に機械的に固定される付記１３記載の誘電体導波管。
（付記１５）さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜が形成された前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックを前記固定具と共に固定するための、前記第１の銅酸化物超伝導体膜に直接密着する部分をコバール、インバー、酸化マグネシウム焼結体、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、１００Ｋ以下でも変形可能なポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンの何れか１種類以上で構成した台座を有する付記６記載の誘電体導波管。
（付記１６）前記固定具は、前記台座に機械的に固定される付記１５記載の誘電体導波管。
（付記１７）さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜が形成された前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックを固定するための台座と、
前記前記第１の銅酸化物超伝導体膜と前記台座とを接着するための接着層と
を有する付記１記載の誘電体導波管。
（付記１８）前記接着層は、ガラスフリットを含まない有機物及び銀粉末を含む銀ペーストである付記１７記載の誘電体導波管。
（付記１９）前記台座は、酸化マグネシウム焼結板である付記１８記載の誘電体導波管。
（付記２０）(001)、(100)又は(010)面の表面を有する第１の単結晶酸化マグネシウムブロックを準備する準備工程と、
前記表面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向する第１の銅酸化物超伝導体膜を形成する形成工程と
を有する誘電体導波管の製造方法。
（付記２１）前記形成工程は、スパッタ法又はＰＬＤ(pulse laser deposition)法により第１の銅酸化物超伝導体膜を形成する付記２０記載の誘電体導波管の製造方法。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の単結晶酸化マグネシウムブロックの表面上に対して垂直にc軸結晶配向する第１の銅酸化物超伝導体膜を形成することにより、小型かつ低損失（高無負荷Q）の誘電体導波管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による誘電体導波管の斜視図である。
【図２】図２（Ａ）〜（Ｄ）はMgOブロック上に形成される銅酸化物超伝導体膜を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による誘電体導波管の斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による45度ベント構造の誘電体導波管の斜視図である。
【図５】導波管の保護膜を示す図である。
【符号の説明】
１０１ MgOブロック
１０２，１０７ インジウム
１０３，１０６ 固定具
１０４ 銅酸化物超伝導体膜
１０８ 台座
１１１ 入力電気信号
１１２ 出力電気信号
１２１ 超伝導電流
１２２ MgOブロックのユニットセル
１２３ 銅酸化物超伝導体膜のユニットセル
１３３，１３６ 固定具
１３８ 台座
２０１，２０６，２０７ MgOブロック
２０２ 台座
２０３，２０５ 銅酸化物超伝導体膜
２０４，２０８ 接着膜
２１１ 入力電気信号
２１２ 出力電気信号
２２１ 保護膜
Claims (8)
- (001)、(100)又は(010)面の表面を有する第１の単結晶酸化マグネシウムブロックと、
前記表面のうち４面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向して形成される第１の銅酸化物超伝導体膜と、
前記第１の銅酸化物超伝導体膜の表面に形成された銀を含む保護膜とを有し、
前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックが固定具で機械的に台座に固定されている誘電体導波管。 - さらに、(001)、(100)又は(010)面の表面を有する第２の単結晶酸化マグネシウムブロックと、
前記第２の単結晶酸化マグネシウムブロックの表面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向して形成される第２の銅酸化物超伝導体膜とを有し、
前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックは、４５度ベント構造を形成するための（011）、(101)又は(110)の表面を有し、該表面上に前記第２の銅酸化物超伝導体膜が接触する請求項１記載の誘電体導波管。 - 前記第１の銅酸化物超伝導体膜は、Bin1Srn2Can3Cun4On5 (1.8≦n1≦2.2, 1.8≦n2≦2.2, 0.9≦n3≦1.2, 1.8≦n4≦2.2, 7.8≦n5≦8.4)、Pbk1Bik2Srk3Cak4Cuk5Ok6 (1.8≦k1+k2≦2.2, 0≦k1≦0.6, 1.8≦k3≦2.2, 1.8≦k4≦2.2, 1.8≦k5≦2.2, 9.5≦k6≦10.8)、Ym1Bam2Cum3Om4 (0.5≦m1≦1.2, 1.8≦m2≦2.2, 2.5≦m3≦3.5, 6.6≦m4≦7.0)、REp1Bap2Cup3Op4 (RE: 希土類元素のうちLa,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのいずれかからなる, 0.5≦m1≦1.2, 1.8≦m2≦2.2, 2.5≦m3≦3.5, 6.6≦m4≦7.0)の結晶構造異方性を示す何れか１種類以上の酸化物高温超伝導体である請求項１記載の誘電体導波管。
- さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜に他の部材を接着するために形成される、ガラスフリットを含まない有機物及び銀粉末を含む銀ペースト、又はインジウムの接着膜を有する請求項１記載の誘電体導波管。
- さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜が形成された前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックを台座に固定するための固定具が、前記第１の銅酸化物超伝導体膜に直接密着する部分をコバール、インバー、酸化マグネシウム焼結体、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、１００Ｋ以下でも変形可能なポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンの何れか１種類以上である請求項１記載の誘電体導波管。
- (001)、(100)又は(010)面の表面を有する第１の単結晶酸化マグネシウムブロックを準備する準備工程と、
前記表面のうち４面上に、該表面に対し垂直にc軸結晶配向する第１の銅酸化物超伝導体膜を形成する第１の形成工程と
を有する誘電体導波管の製造方法。 - 前記第１の形成工程は、スパッタ法又はＰＬＤ(pulse laser deposition)法により第１の銅酸化物超伝導体膜を形成する請求項６記載の誘電体導波管の製造方法。
- さらに、前記第１の銅酸化物超伝導体膜の表面に銀を含む保護膜を形成する第２の形成工程と、
前記第１の単結晶酸化マグネシウムブロックを固定具で機械的に台座に固定する固定工程とを有する請求項６又は７記載の誘電体導波管の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002255644A JP4017476B2 (ja) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | 誘電体導波管及びその製造方法 |
| US10/647,237 US7283855B2 (en) | 2002-08-30 | 2003-08-26 | Dielectric waveguide having a 45° face and method of production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002255644A JP4017476B2 (ja) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | 誘電体導波管及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004096471A JP2004096471A (ja) | 2004-03-25 |
| JP4017476B2 true JP4017476B2 (ja) | 2007-12-05 |
Family
ID=31972903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002255644A Expired - Fee Related JP4017476B2 (ja) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | 誘電体導波管及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7283855B2 (ja) |
| JP (1) | JP4017476B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101914026B1 (ko) * | 2009-09-24 | 2018-11-01 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 산화물 반도체막 및 반도체 장치 |
| KR101691560B1 (ko) * | 2009-11-24 | 2017-01-10 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시기판 및 이의 제조방법 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5220141A (en) | 1975-08-08 | 1977-02-15 | Honda Motor Co Ltd | Golf courses with spare hole |
| JPH01211872A (ja) | 1988-02-18 | 1989-08-25 | Nec Corp | 超伝導接続 |
| DE68925851T2 (de) | 1988-08-31 | 1996-11-07 | Superconductor Tech | Supraleitendes Erzeugnis enthaltend Thallium |
| US5139998A (en) | 1988-08-31 | 1992-08-18 | Superconductor Technologies, Inc. | Controlled thallous oxide evaporation for thallium superconductor films and reactor design |
| US5071830A (en) | 1988-08-31 | 1991-12-10 | Superconductor Technologies, Inc. | Metalorganic deposition method for forming epitaxial thallium-based copper oxide superconducting films |
| JPH05299712A (ja) * | 1992-04-22 | 1993-11-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | マイクロ波部品 |
| JPH07336113A (ja) | 1994-06-03 | 1995-12-22 | Murata Mfg Co Ltd | 高周波電極及び高周波伝送線路 |
| JPH09246803A (ja) * | 1996-03-01 | 1997-09-19 | Murata Mfg Co Ltd | 誘電体一体型ｎｒｄ線路超電導帯域通過フィルタ装置 |
| JPH10139595A (ja) | 1996-11-07 | 1998-05-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Ｙｂｃｏ薄膜の製造方法およびｙｂｃｏ薄膜被覆体 |
| JP3465627B2 (ja) * | 1999-04-28 | 2003-11-10 | 株式会社村田製作所 | 電子部品、誘電体共振器、誘電体フィルタ、デュプレクサ、通信機装置 |
| JP2001127351A (ja) | 1999-10-25 | 2001-05-11 | Fujitsu Ltd | 超伝導回路装置及びその製造方法 |
| JP3880785B2 (ja) | 2000-08-09 | 2007-02-14 | 富士通株式会社 | 超伝導フィルタ |
| JP2002217460A (ja) | 2000-10-27 | 2002-08-02 | Murata Mfg Co Ltd | 超伝導部品、誘電体共振器および超伝導部品の製造方法 |
-
2002
- 2002-08-30 JP JP2002255644A patent/JP4017476B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-08-26 US US10/647,237 patent/US7283855B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20040041656A1 (en) | 2004-03-04 |
| US7283855B2 (en) | 2007-10-16 |
| JP2004096471A (ja) | 2004-03-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cho et al. | Microwave dielectric properties and applications of rare-earth aluminates | |
| TW490869B (en) | Tunable microwave devices | |
| CA2150690A1 (en) | Tuneable microwave devices incorporating high temperature superconducting and ferroelectric films | |
| WO1997045890A2 (en) | Stripline resonator using high-temperature superconductor components | |
| Breeze et al. | Layered Al2O3-TiO2 composite dielectric resonators | |
| JP4017476B2 (ja) | 誘電体導波管及びその製造方法 | |
| Gao et al. | 8-GHz narrowband high-temperature superconducting filter with high selectivity and flat group delay | |
| JP3475779B2 (ja) | 誘電体共振器、誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信機装置 | |
| JP2596400B2 (ja) | 超伝導フィルタ | |
| Pandit et al. | High Tc superconductor re-entrant cavity filter structures | |
| Yamanaka et al. | RF power dependence of microstrip disk resonators with YBCO films for 4 GHz band | |
| Remillard et al. | A closed slot-line resonator filter | |
| Hanzaz | LTCC system for high frequency applications | |
| US20080269062A1 (en) | Bandpass filter and forming method of the same | |
| JP2005223446A (ja) | フィルタ | |
| JPH0964643A (ja) | 超伝導発振器およびその作製方法 | |
| Liu et al. | Fundamental of HTS materials and microwave filter design | |
| JPH0722822A (ja) | マイクロストリップライン共振器及びマイクロストリップライン共振器用シールドの製造方法 | |
| Shen et al. | A Study of Millimeter Wave SIW Bandpass Filter on Alumina Ceramic Substrate | |
| EP0471292B1 (en) | Substrate for superconducting devices | |
| Alford et al. | Temperature compensated high Q and high thermal conductivity dielectrics for Ku and Ka band communications | |
| Sanada et al. | Fabrication of MOD-derived YBCO films on [001] LaAlO/sub 3/and their application to/spl lambda//4 CPW SIR BPFs | |
| JP4125842B2 (ja) | 高周波フィルタ | |
| JP2004064752A (ja) | 誘電体共振器、誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信機装置 | |
| JP4140403B2 (ja) | 誘電体共振器およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050324 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061025 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061107 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070109 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070403 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070601 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070911 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070918 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100928 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100928 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110928 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120928 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120928 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130928 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |