JPH03151231A - 多層ひずみ格子銅酸化物ペロブスカイト構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、広義には銅酸化物ペロブスカイト材料に関
する。より詳細には、この発明は、ひずんだ結晶格ｒと
変化した超伝導特性とを有する銅酸化物ペロブスカイト
超伝導材料に関する。

Ｂ、従来技術及びその課題 超伝導銅酸化物ペロブスカイト材料は、これらのうぢの
成るものが、従来知られていた超伝導材材よりも高い超
伝導状態への転移温度を有するので、大きな関心を呼ん
でいる。このような超伝導材料は、多くの応用に十分な
高さの転移温度と臨界電流密度とを有しているが、この
ようなパラメータを変化させ向上さぜることができるこ
とか望ましい。

あるイツトリウム・バリウム・銅酸化物超伝導材料に−
様な静水圧を加えることにより、超伝導転移温度Ｔｃを
上昇させることができることが知られている。

Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、　
Ｖｏｌ。６３　　（１９８９年８月２８日）、第１０１
６頁へ一第１０１９頁に掲載されたＴｒｉｓｃａｎｅ他
による論文は、「超格子］材料として記載されているＹ
ＢａｚＣｕａＯｌとＤＹＢａｚＣ＋１３０ｖとのエビタ
ギシャル成長された材料を開示しており、こわらの材料
ではジスプロシウムの面かイツトリウムの面をＣ軸格子
定数の２倍の超格子「波長」に戻す。

この論文ては、希土類面の変調がＢａ−Ｃｕ−０母材内
に発生し、１：２：３構造はジスプロシウムまたはイツ
トリウムか希土類ザイトを占めるか否かを「問わない」
ことが指摘されている。、二の論文によれば、超格イの
超伝導特性は単層と変わりなく丘好てあり、転移温度Ｔ
ｅａは８５ないし８８にとなる。

Ｃ８課題を解決するための手段 この発明は、ひずんだ結晶格子と変化した超伝導特性と
を有する銅酸化物ペロブスカイト材料から成る多層構造
体に関する。

この発明の多層構造体は、第１の銅酸化物ペロブスカイ
ト材料から成る少なくとも一つの第１の層と、第２の銅
酸化物ペロブスカイト材利から成る少なくとも一つの第
２の層とを含む。第１及び第２の層は、エピタキシャル
格子ひずみ関係で互いに隣接している。第１の銅酸化物
ペロブスカイト材料は、第２の銅酸化物ペロブスカイト
材料と異なる。

応力を受けていないバルク状態の第１の銅酸化物ペロブ
スカイト材料は、第１の比較無ひずみ単位胞寸法（ｅｏ
ｒｎｐａｒｉｓｏｎ　ｎｏｎｄｉｓｔｏｒｔｅｄ　ｕｎ
ｉｔ　ｃｅｌｌｄ　ｉｍｅｎｓ　１ｏｎｓ）を有する第
１の比較無ひずみ結晶格吊構造を形成している。応力を
受けていないバルク状態の第１の銅酸化物ペロブスカイ
ト材料料は、一組の比較常伝導／超伝導転移パラメータ
を規定する常伝導及び超伝導状態を示す。

応力を受（ジていないバルク状態の第２の銅酸化物ペロ
ブスカイト材料は、第２の比較無ひずみ単位胞寸法を有
する第２の比較無ひずみ結晶格子構造を形成している。

第１及び第２の比較無ひずみ単位胞寸法は、少なくとも
一辺で異なっている。

寸法上の相違は、大きさで少なくとも１９６あることか
望ましい。大きさで３％、５％あるいはそれ以上の寸法
上の相違も、ある場合には望ましい。

第１の層の第１の銅酸化物べ「］ブスカイト材料は、第
１の単位胞用法を有する第１の結晶格子構造を有してい
る。この第１の結晶格子構造は、少なくとも一つの第１
の単位胞の辺（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）か対応する第１の
比較無ひずみ単位連と格子ひずみ量だｉ′ｊ異なって、
第１の比較無ひずみ結晶格子構造に対してひずんでいる
。

少なくとも一つの第１の層の第１の銅酸化物ペロブスカ
イト材料は、一組の常伝導／超伝導転移パラメータを規
定する常伝導及び超伝導状態を示す。常伝導／超伝導転
移パラメータのうちの少なくとも一つは、対応する比較
常伝導／超伝導転移パラメータと格子ひずみ量だけ異な
−っている。

第２の層の第２の銅酸化物ペロブスカイト材料は、第２
の単位胞寸法を有する第２の結晶格子構造を有している
。第２の結晶格子構造は、少なくとも一つの第１の単位
胞用か対応する第２の比軸無ひずみ単位胞用ど格子ひず
み量だけ異なって、第２の比較無ひずみ結晶格子構造に
対し２てひずんでいる。

多くの応用例では、超伝導薄膜において高い臨界電流密
度か望まれる。この発明のいくつかの望ましい多層構造
の利点は、臨界電流密度か、との層の材料から成る薄膜
の臨界電流密度に対しても増大することである。複数の
異なる銅酸化物ペロブスカイト材料、すなわち、例えば
ＹＢａｚＣｕ：＋Ｏ□−６とＧｄＢａｚＣｕａＯ□４の
組成の複数の異なる超伝導体を交互に積層したものを用
いることにより、高い電流密度か達成された。特（。二
、上記２種類の材料を交互に積層して得られた。−の発
明の多層＋１４造を用いることにより、約８１にで約４
ＸＩＯ’Ａ／ｃｎｆの電流密度値か達成された。更に、
実質的（異なる複数の銅酸化物ペロブスカイト材♀・１
、ずなわち、電子かドープされた超伝導体であるネオン
ｌ、・セリウム・銅酸化物と、ホールがド・−ブされた
超伝導体であるイツトリウム・バリウム・銅酸化物との
ザンドイッチ層を用いることにより、同様に高い臨界電
流密度が達成された。例えば、各層の厚さが約５０人で
あるＹＢａ２Ｃｕ３０゜−ａ　とＮ（Ｌ、　５ｓｃｅｏ
、　ＩＴＣｕＯａｉアとを交互に積層して得られる厚さ
約１０００人の特に好ましいこの発明の多層構造は、約
８０にで約２　Ｘ　ｌ　Ｏ＠Ａ／ｃＪｌの臨界電流密度
を示した。

高い磁場の存在下でも高い電流密度が認められるものと
思われる。この発明の多層構造は、レーザアブ１ノージ
ヨン堆積法により、（１００）方位の５ｒＴｉＯ，上に
形成するのか好ましい。約２００ｍＴｏｒｒの酸素中で
約７００ないし約７２０℃の範囲の温度で、二つのセラ
ミックターゲットを交互に用いるのか好４．：ｔ、ｔ、
）１゜ 銅酸化物べ費ブスカイト超伝導材料ＹＢａ２ＣｕａＯｔ
−ａの導電性は、７Ｆ、に結晶のａ−ｂ面で生じる。３
ＸのようなｔＡ別から成る薄膜における最高臨界電流も
、一般には、これらの薄膜かそれらの結晶のＣ軸か基板
に対して垂直になるように完全に配向しており、しかも
最小数の結晶粒界を有するときに得られる。垂直Ｃ軸方
位を有する基本的に完全なエピタキシャル単結晶薄膜か
一般には最良であるが、Ｃ軸が基板に対して全体的に垂
直に配向しており、かつ、ａ−ｂ面でランダムな方位を
有する多結晶エビタギシャル薄膜も、十分に高い臨界電
流を流すことができる。

Ｄ。実施例 この発明の多層構造は、全体として円筒形をなし、円筒
軸が垂直方向に延びるステンレス鋼製の堆積室であって
、直径約２００順、高さ約４００順のものの中で形成す
ることができる。この堆積室には、直径約１００ｍｍの
真空気密ジヨイントフランジが五つ取り付けられている
。第１のフランジは、加熱される基板ホルダとして堆積
室の士端に位置している。第２のフランジは、真空ポン
プと圧力ゲージとを連結するために下端に位置している
。他の二つのフランジは、堆積室の中間部を通るほぼ水
平な面内に位置している。これらの三つのフランジを貫
通する軸は、約０°　９０°、１３５°の角度をなす。

９０°のフランジ内には、それぞれ厚さ約３ｍｍ、直径
約２５ｍｍのＹＢａｚＣｕｚＯｔ−６とＮｄ＋、　５ａ
ｃｅｏ、　＋ｔＣｕＯａｔｙとの２個のセラミックベレ
ットを支持する１−とかできる回転式デュアルターゲッ
トホルダが配設されている。他の二つのフランジは、直
径約１００臘の溶最石英窓を有し、その一方は、ターゲ
ット表面に約１３５°の角度で１ノ−ザ光線を入射させ
るためのものであり、他方は、ターゲット材料から溶鼾
した物質を横から観察可能とし、この窓に面するように
基板を９０゜回転させた時にこの基板の観察を可能とす
るものである。

高温計による基板表面温度の判定は、高温の薄膜の表面
か黒いので、赤外線高温計（Ｂａｒｎｅｓ　Ｏｐｔ＋ｔ
ｈｅｒｍ　１２−２０２６）を用いて、各堆積工程の最
後に容易に行うことかできる。この赤外線高温計による
温度測定は、膜表面に取り付けられた小梨の熱電対を利
用して行われる膜表面温度の直接測定によって確認する
ことかできる。９００’Ｃまて加熱されることのある抵
抗加熱ステンレス鋼製試着ホルダの本体内に、もう一つ
の熱電対を埋設することかできる。

基板は約４ｍｍＸ８ｍｍのほぼ長方形とすることができ
る。この基板は、熱接触を良くするために、加熱される
試料ホルダに銀ベーストて接着することかできる。、２
個のターゲットベ１ノットは、回転式ターゲットホルダ
上に載置され、一方または他方のターゲットべ１ノット
を、基板に対し、その面とほぼ平行に、約４５ｍの距離
離れて対面するように回転させることができる。

１ノ−ザアブレーション技術は、（１００）方位のチタ
ン酸ス１〜ロンチウム基板上にＹＢａｔＣＵＪ７−６及
びＮｄｌ、、ａｃｅｏ、　＋ｔＣｕＯＢｒの高品質薄膜
を形成するために用いることかできる。立方晶のチタン
酸ストロンチウムの格子定数（３，９０５人）を有する
正方品のネオジム・セリウム・銅酸化物（３６９５人）
の結晶のａ、ｂ軸に沿った比較的良好な格子整合により
、５ｒＴｉＯａの（１００）カットか酸化物のエピタキ
シャルな薄膜の成長に適したものとなる。

アブ１／−ジョン法には、約２４８ｎｍの波長と約８ｎ
ｓの期間とを任するエキシマ１ノーザのパルスを使用す
ることができる。２個のターゲットを使用し、一方をイ
ツトリウム・バリウム・銅酸化物層用、他方をネオジム
・セリウム・銅酸化物層用とすることができる。

ネオジム・セリウム・銅酸化物ターゲットは、ＣｅＯ□
とＮｄ、０３とＣｕＯとを所望の化学量論組成が得られ
る比率で混合したものから得られるＮｄ＋、　＃３ｃｅ
、１□ＣＩＪＯ４の直径約２５ａｕｎの焼結ベレットと
することができる。粉末はまず約９００°Ｃで約３２時
間、空気中で焼成される。焼成された粉末は次いでベレ
ットに成型され、約１０５０’Ｃで約１６時間、空気中
で焼結され、その後、室温に炉冷される。

イツトリウム・バリウム・銅酸化物ターゲットは、Ｙ２
Ｏ，とＢａＣ（１＋とＣｕＯとを所望の化学量論組成か
得られる比率で混合しｔ−ものから得られるＹＢａ２Ｃ
ｕ３０ｔの直径約２５順の焼結べＬｌットどすることが
できる。上記混合物は、約９２５°Ｃて約８時間、酸素
中で加熱される。その結果得られた材料は再び粉末化さ
れ、ベレットに成型され、約９００°Ｃて約１６時間、
空気中で加熱される。このべ１ノットは次いで、８時間
以上か１プてゆっくりと室温に炉冷される。

レーザパルスの繰り返し速さは、約ＩＨｚないし２　Ｈ
ｚの範囲で可変である。薄い膜、例えば膜厚５０人の場
合、ｍＨｚのパルス繰り返し速さか望ましく、厚い膜、
例えば膜厚２００人の場合、２）（ｚのパルス繰り返し
速さか望ましい。レーザ光線は、約２．ＯＯＪ／ｃｄな
いし約３．５Ｊ／１−ｆｆｌの範囲のフルエンスを発生
させるように、ターグツｌ−表面上の約２．５ｍｍＸ１
．５ｍｍの領域に集光させることができる。約２．５な
いし約３．ＯＪ／１ｆｆｌの範囲のフルエンスが特に望
ましい。膜厚の均一性を得るためには、集光レンズをタ
ーゲットの約６ｍｍ四方の領域上で連続的に走査するこ
とかできる。この集光レンズは、並進移動ステージ上に
取り付げ、レーザ光線をべ１／ツト上てジグザグに並進
移動させるように水平及び垂直に移動可能にプログラム
することかできる。このようにすると、約１５ｍｍ四方
の領域で約±５９６以内の膜厚の均一性か一般に得られ
る。約２００　ｍＴｏｒｒの０２雰囲気中てイ・ソｔ・
リウム・バリウム・銅酸化物ターゲットに対してレーザ
によって生成された物質（ｐｌｕｍｅ）は紫色かかって
おり、また基板上に直径約２０＋ｎｍの断面を有してい
た。

堆積室内は約２００　ｍＴｏｒｒの酸素圧に維持する。

これらの条件下に置かれたネオジム・セリウム・銅酸化
物ターゲラｌ−に対しては、円錐形の青白い物質が生成
された。この物質は、ターゲットから約４５１１ＩＩ［
ｌの距離に配置された基板−Ｌで直径約２０ｍｍの断面
を有することができる。

約２　Ｘ　１０　””Ｔｏｒｒの真空ベース圧力を、各
堆積工程前の幾回かの０２フラツシングサイクルととも
に用いることかできる。堆積中は、基板表面温度を約７
３０℃に、セル中の０２圧を約２００　ｍＴｏｒｒに、
それぞれ保持することかできる。Ｎ（Ｌ、　ｓ：＋ｃｅ
。

、ＣｕＯ，、−とＹＢａ２ＣｕＪｔ−、＜どの交互層は
、回転式ターゲットホルダを用いて１ノーザ光線の経路
中にネオジム・セリウム・銅酸化物ペレットとイツトリ
ウム・バリウム・銅酸化物ベレットとを交互に位置させ
ることにより、基板にに堆積させる、−とかできる。堆
積室内に蓄積した粒子を減少させるために、時々０２フ
ラツシングを行うことかできる。

堆積工程の最後に、同時に基板温度を徐々に約４００°
Ｃまで下げながら、約１気圧までの０２を室内に徐々に
加えることかできる。Ｍ膜は、この温度で３０分間放置
し、その後、徐々に室温に冷却することかできる。

第１図を見るど、透過型電子顕微鏡写真は、チタン酸ス
トロンチウム基板４上のネオジム・セリウム・銅酸化物
／イツトリウム・バリウム・銅酸化物のエピタキシャル
多層構造２を示している。

この多層構造２は、第１図の透過型電子顕微鏡写真中、
黒い帯状に見えるト１（Ｌ、　、、Ｃｅｏ、　ｌ’ｉ白
１０ａｔ＋、の各層６を含んでいる。ネオジノ、・セリ
ウム・銅酸化物の各層６間には、第１図の透過型電子顕
微鏡写真上で明るい帯状に見えるＹＢａ２ＣＵ３０ｔ−
、！の各層がある。ネオジム・セリウム・銅酸化物層６
は、約２００人の厚さを有している。イツトリウム・バ
リウム・銅酸化物層８は、約２５０人の厚さを有してい
る。

第１図中、ネオジム・セリウム・銅酸化物層６及びイツ
トリウム・バリウム・銅酸化物層８の両者にストリエー
ション（ｓｔｒｉａｔ　１ｏｎ）か見える。このストリ
エーションは明らかに、二つの銅酸化物へロブスカイト
材料の各銅酸化物面の像である。

このストリエーションの規則性とこれらの広がりとは、
ネオジム・セリウム・銅酸化物＠６もイツトリウム・バ
リウム・銅酸化物層８も、結晶のＣ軸か図面の面内のス
トリエーションに対して垂直に延びているエピタキシャ
ル構造であることを示している。ネオジム・セリウム・
銅酸化物層６の２００人の１ｖさは、約１６原子面に対
応している。

イツトリウム・バリウム・銅酸化物層８０２５０人の〜
さは、約２１原−を面に対応している。

第２図に、チタソ酸ス１−ロンチウム基板上のこの発明
による多層構造のオージェ電子分光（ＡＥＳ）プロ“ツ
イール図を示す。第２図のＡＥＳプロフィール図は、３
本の原子濃度曲線、すなわち、チタンの原子濃度を表す
チタン濃度曲線１０と、ネオジムの原″：ｆ−濃度を表
すネオジム濃度曲線１２と、バリウムの原子濃度を表す
バリウム濃度曲線１４とを含んでいる。これらの３本の
曲線１Ｏ１１２，１４は、多層構造内の深さに対応する
スパッタリング時間の関数として得られる。第２図から
れかるように、試料中のバリウムの原子濃度は、比較的
低い値と比較的高い値との間でほぼ矩形パルス状に深さ
の関数として変化する。矩形パルスが丸くなるのは、Ａ
ＥＳ分光計によって検出されるオージェ電子の脱出深さ
がゼロでないことによる。ネオジム濃度も、比較的低い
値と比較的高い値との間てほぼ矩形パルス状に深さの関
数として変化する。更に、バリウｌ、及びネオジムの濃
度は基本的に互いに位相か異なっており、一方の濃度か
ら他方の濃度へ比較的鋭い変化を見せている。

このことは、試料かネオジムを含む層とバリウムを含む
層とを交互に積層したものであることを示している。第
２図のプロフィール図も、チタン濃度か、ザンブルとし
た深さまてほぼゼロであったことを示している。

第２図のオージェ電子分光プロフィール図は、試料か基
本的にネオジム・セリウム・銅酸化物とイツトリウム・
バリウム・銅酸化物との交互層がら成っているという解
釈と一致している。

第３図は、イツトリウム、・バリウム・銅酸化物層とネ
オジム・セリウム・銅酸化物層とを交互に積層した多層
構造の二つの試料のＸ線回折パターン図を示している。

下側の回折パターン図の試料ては、各層の厚さが約２０
０人であった。上側の回折パターン図の試料では、各層
の厚さが約４００人であった。上側の回折パターン図の
ピーク数に対して下側の回折パターン図のピーク数が少
ないことは、各回折パターン図毎に、試料の結晶格子か
異なることを示している。特に、」二側の回折パターン
図のピーク数が比較的少ないことから、イツトリウム・
バリウム・銅酸化物材料の格子とネオジム・セリウム・
銅酸化物４Ａ料の格子どが互いにひずんで、互いに非常
に近似した中間格子構造を形成していることかわかる。

２００人の厚さで、両材料の各交互層が整合ひずみ（ｃ
ｏｈｅｒｅｎｃｙｓｔｒａｉｎ）を示している。１−側
の回折パターン図の場合、ピーク数か比較的多いことか
ら、４００人の層厚て画材材か類似の中間構造を形成す
るようにはひずまなかったことがわかる。両材料の層は
、４００人の１７さでは明らかにミスフィツト転位を発
生し、不整合ひずみ構造に緩和した。第４図に、チタン
酸ストロンチウム基板上に堆積された銅酸化物材料から
成る４種の薄膜の比抵抗対温度のグラフを示す。これら
の４種の薄膜はそれぞれ、おおよそ１０００人の膜厚を
有している。こねらの薄膜は、ＮＣｌ１．　ｏ：１ｃｅ
ｏ、　＋、ＣＩＪＯ４ｔｙとＹＢａ２Ｃｕ３０□−ａと
を、単独で、或いは交互に積層した多層として、種々に
形成される。ネオジム・セリウム・銅酸化物相別とイツ
トリウム・バリウ１、・銅酸化物材料とは１、はぼ同一
の条件下で、レーザアブレージランによって堆積された
。

第４図の曲線２０は、はぼ純粋なＹＢａ２Ｃｕ３０□−
ａの試料の比抵抗対温度のグラフを示している。第４図
かられかるように、この試料の比抵抗は約９３にの転移
温度まで、絶対温度に対してほぼ直線的に減少し、ここ
から急激にゼロまで低下する。

イツトリウム・バリウム・銅酸化物の薄膜は、転移温度
以下では超伝導状態になる。ひずんでいないバルク状の
ＹＢａ２Ｃｕ＊Ｏｔ−、＋は斜方晶の結晶構造を有し、
δかゼロに近い場合は、ｒａＪ及び「ｂ」の単位胞寸法
かそれぞれ約３．８３人及び３．　８８人となる。

第４図の曲線２２は、ネオジム・セリウム・銅酸化物の
薄膜の比抵抗対温度のグラフを示す。比抵抗は約１００
にで最小値に減少し、その後、温度か更に低下するにつ
れて徐々に増加する。この実験の堆積条件の下では、ネ
オジム・セリウム・銅酸化物薄膜は、少なくとも約５Ｋ
までは超伝導状態にならない。ひずんていないバルク状
のＮｄ。

＊２Ｃｃ＠、　＋７ｆ″：＋１０４ｔｙは正方品の結晶
構造を有し、ｒａｌ及び「ｂ」の単位胞寸法は両者とも
３４９５人にほぼ等しい。

第４図の曲線２４は、（１００）方位のチタン酸ストロ
ンヂウム基ｉ反」二のＮａｐ、　１１３ｅｅＯ，＋ｔＣ
ＩＪＯ４ｔｙとＹＢａ２Ｃｕ３０□、ｓとの交互積層に
よる多層構造の比抵抗対温度のグラフである。この多層
構造は、各材料について３層、合計６層を含む。各層の
厚さは約２００人である。第４図かられかるように、比
抵抗は約３００Ｋから約８９にの転移温度まではほぼ直
線的に減少し、ここから急激にゼロまで低下する。ネオ
ジム・セリウム・銅酸化物層とイツトリウム・バリウム
・銅酸化物層の結晶格子とは両者とも、バルク結晶構造
に対してひずんでいる。

両ひずみ結晶格子内のｆａＪ及び［ｂ１１層胞寸法は３
．８８人にほぼ等しい。

第４図の曲線２６は、（１００）方位のチタン酸ストロ
ンチウム基板」二のＮｄ１．　ｅａｃｅｏ、　＋ｔＣ［
ＩＬｉｙとＹＢａｚＣＩＪ＋＋０ｔ−ａとの交互積層に
よる多層構造の比抵仇討温度のグラフである。この多層
構造は、各銅酸化物につき１０層、合計２０層を含む。

各層の厚さは約５０人である。比抵抗は曲線２０．２４
の薄膜よりも大きいことかわかる。比抵抗は約３００Ｋ
から約８９にの転移温度までは温度の関数としてほぼ直
線的（ご減少し、その後ゼロまで低下する。ネオジム・
セリウム・銅酸化物層とイツトリウム・バリウム・銅酸
化物層との結晶格沿は両者ともひずんており、ｒａｌ及
びしｂ」単位胞寸法は３．８８人にほぼ等しい。

第４図から、曲線２４．２６の多層構造か、ＹＢａ２ｃ
ｕＪ７−ａ層の超伝導転移温度を約４にたけ減少させる
、二とがわかる。Ｎｄ＋、　ｎｚｃｅｏ、　＋ｔＣｕ０
４ｔｙ層は、少なくとも５Ｋまでは超伝導状態にならな
いと考えられる。

第５図は、チタン酸ス１〜ロンチウＩ、基板上に堆積さ
れた銅酸化物ｉＪ利の五つの薄膜の比抵抗ｔｌ温度のグ
ラフを示している。これらの薄膜は、ＹＢａ　２ＣｕＪ
□−、ｉ単独て、あるいはＮｄ１．５３ｃｅｏ、　ｌ　
ｌＣｕ０４ｔｙとの交互積層による多層構造として、種
々に形成されている。ネオジム・セリウム・銅酸化物材
料とイツトリウム０□バリウム・銅酸化物材ネ１−どは
、はぼ同一条件下で、１ノーザアブレーシヨンによって
堆積された。比較対照のために、第４図の曲線２０．２
２．２４を第５図に重ねである。

第５図の曲線２８は、（１００）方位のチタン酸ストロ
ンチウム基板上のＮ（Ｌ、　５３ｃｅｏ、　＋ｖＣＬＩ
ＬｔｙとＹＩ３ａｚＣｕ３０□−６との交互積層による
多層構造の比抵抗対温度のグラフである。この多層構造
は、各材料につき５層、合計１０層を含んでいる。イツ
トリウム・バリウム・銅酸化物材料の各層の厚さは１０
０人である。第５図かられかるように、比抵抗は約２７
５Ｋから約８３にの転移温度までは減少し、そこからゼ
ロまで低下する。この超伝導転移は、例えば曲線２４の
ものに則してブロードである。ネオジム・セリウム・銅
酸化物層とイツトリウム・バリウム・銅酸化物層との結
晶格子は両者とも、その各バルク結晶構造に対してひず
んでいる。曲線２８の銅酸化物の両ひずみ結晶格子にお
けるｒａＪ及び「ｌ）］単単位胞法は３．９０人にほぼ
等しい。

第５図の曲線３０は、（１００）力位のチタン酸ストロ
ンチウム基板上、のＮｄ＋１１ｔｃｅｏ、　＋、Ｃ１Ｊ
ＯＡ＋＋、とＹＢａ、Ｃｕ、０□−６との交互積層によ
る多層構造の比抵抗対温度のグラフである。この多層構
造は、各銅酸化物につき５層、合計１０層を含ん′て、
゛いる１、老オジム・セリウ１２・銅酸化物材料の各層
の厚さは約２００人である。イツトリウム・バリウム・
銅酸化物の各層の厚さは約５０人である。縦軸の１１盛
りは、わかりやす（するために、曲線３０に対して３倍
引き伸ばしである。第５図かられかるように、比抵抗は
約２７５Ｋから約１４５　Ｎ（におけるブロードな最大
値まで徐々に増大し、その後ゼロまて低下する。曲線３
０の多層構造の超伝導転移は第５図に示した材料の中で
最もブロードである。ネオジム・セリウム・銅酸化物層
とイツトリウム・バリウム・銅酸化物層どの結晶格子は
両者とも、それぞれのバルク結晶構造に対してひずんで
いる。第５図の曲線３０の銅酸化物の両ひずみ結晶格子
におけるｒａＪ及び「ｂ１１層胞寸法は３．９２人に１
まぽ等しくハ。

１＞、発明の効ψ この発明によれば、高い臨界電流密度の超伝導材料か得
られろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は所定方位のチタン酸ストロンチウム基板−１−
６にネオジム・セリウＩ、・銅酸化物層とイツトリウム
・バリウム・銅酸化物層とを交互に積層して成る実質的
（ごエピタキシャルな好ましい多層構造を、各層を横断
する方向に切断して得られた薄片の透過型電子ｗ４微鏡
写真からおこした概略図、第２図はネオジム・セリウム
・銅酸化物とイツトリウム・バリウム・銅酸化物とを交
互に積層して成る実質的にエピタキシャルな多層構造を
各層にほぼ垂直な方向から見た、オージェ電子分光深さ
プロフィール図、第３図はネオジム・セリウム・銅酸化
物とイツトリウム・バリウム・銅酸化物とを交互に積層
して成る第１及び第２の多層構造“Ｃあって各層の厚さ
が異なるものの二つのＸ線回折パターン図、第４図及び
第５図はネオジム・セリラム・銅酸化物とイツトリウム
・バリウム・銅酸化物とこれらの２種の銅酸化物の交互
積層による多層構造とを用いた各種薄膜の比抵抗Ｕ温度
のグラフである。 図面にお１」る主要な符号の説明 ２：ネオジム・セリウム・銅酸化物／イツトリウム・バ
リウム・銅酸化物の多層構造、 ４：チタン酸ストロンチウム基板、 ６：ネオジム・セリウム・銅酸化物層、８：イツトリウ
ム・バリウＩ、・銅酸化物層。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の銅酸化物ペロブスカイト材料から成る少な
   くとも一つの第１の層と、第２の銅酸化物ペロブスカイ
   ト材料から成り、エピタキシャル格子ひずみ関係で上記
   第１の層と隣接している少なくとも一つの第２の層とを
   含み、 上記第１の銅酸化物ペロブスカイト材料が上記第２の銅
   酸化物ペロブスカイト材料と異なっており、 応力を受けていないバルク状態の上記第１の銅酸化物ペ
   ロブスカイト材料が、第１の比較無ひずみ単位胞寸法を
   有する第１の比較無ひずみ結晶格子構造を形成しており
   、 応力を受けていないバルク状態の上記第１の銅酸化物ペ
   ロブスカイト材料が、一組の比較常伝導／超伝導転移パ
   ラメータを規定する常伝導及び超伝導状態を示し、 応力を受けていないバルク状態の上記第２の銅酸化物ペ
   ロブスカイト材料が、第２の比較無ひずみ単位胞寸法を
   有する第２の比較無ひずみ結晶格子構造を形成し、 上記第２の比較無ひずみ単位胞寸法が少なくとも一辺で
   上記第１の比較無ひずみ単位胞寸法と異なっており、 上記少なくとも一つの第１の層の上記第１の銅酸化物ペ
   ロブスカイト材料が、第１の単位胞寸法を有する第１の
   結晶格子構造を有し、 上記第１の結晶格子構造が、少なくとも一つの第１の単
   位胞辺が対応する第１の比較無ひずみ単位胞辺と格子ひ
   ずみ量だけ異なって、上記第１の比較無ひずみ結晶格子
   構造に対してひずんでおり、上記少なくとも一つの第１
   の層の上記第１の銅酸化物ペロブスカイト材料が、一組
   の常伝導／超伝導転移パラメータを規定する常伝導及び
   超伝導状態を示し、 少なくとも一つの上記常伝導／超伝導転移パラメータが
   、対応する比較常伝導／超伝導転移パラメータと格子ひ
   ずみ量だけ異なっており、 上記少なくとも一つの第２の層の上記第２の銅酸化物ペ
   ロブスカイト材料が、第２の単位胞寸法を有する第２の
   結晶格子構造を有し、 上記第２の結晶格子構造が、少なくとも一つの第１の単
   位胞辺が対応する第２の比較無ひずみ単位胞辺と格子ひ
   ずみ量だけ異なって、上記第２の比較無ひずみ結晶格子
   構造に対してひずんでいることを特徴とする多層構造体
   。
2. （２）上記第１及び第２の比較無ひずみ結晶格子構造の
   うちの少なくとも一方が斜方晶構造であり、上記第１及
   び第２の比較無ひずみ結晶格子構造の他方が正方晶構造
   である請求項（１）記載の多層構造体。
3. （３）上記第１及び第２の結晶格子構造が両者とも基本
   的に正方晶構造である請求項（２）記載の多層構造体。
4. （４）上記第１の銅酸化物ペロブスカイト材料がイット
   リウム・バリウム・銅酸化物であり、上記第２の銅酸化
   物ペロブスカイト材料がネオジム・セリウム・銅酸化物
   である請求項（２）記載の多層構造体。
5. （５）上記第１の銅酸化物ペロブスカイト材料がＹＢａ
   ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７＿−＿δであり、上記第２の銅酸化
   物ペロブスカイト材料がネオジム・セリウム・銅酸化物
   であり、上記第１の層の厚さが約２００Åまたはそれ以
   下であって、上記第２の層の厚さが約２００Åまたはそ
   れ以下である請求項（２）記載の多層構造体。
6. （６）上記第１の銅酸化物ペロブスカイト材料から成る
   第１の層を複数層含み、上記第２の銅酸化物ペロブスカ
   イト材料から成る第２の層を複数層含み、これらの第１
   及び第２の層が交互に積層配置されている請求項（２）
   記載の多層構造体。