JPH05183208A - 超電導素子及びその製造方法 - Google Patents
超電導素子及びその製造方法Info
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- JPH05183208A JPH05183208A JP3336896A JP33689691A JPH05183208A JP H05183208 A JPH05183208 A JP H05183208A JP 3336896 A JP3336896 A JP 3336896A JP 33689691 A JP33689691 A JP 33689691A JP H05183208 A JPH05183208 A JP H05183208A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、希土類酸化物超電導体のその粒子
界面に高抵抗材料を介在させることにより、超高周波帯
の電磁波を検出するセンサーとして好適な高い粒子間抵
抗値を示す超電導素子及びその製造方法、あるいは、粒
界における酸素欠損等による素子の劣化を防止する超電
導素子及びその製造方法を提供する。 【構成】 超電導素子を形成する希土類元素系酸化物超
電導体粒子５間に、次の条件１）、２）、３）を満たす
材料を含む粒界層６を介在させたこと、あるいは、薄膜
素子の劣化の原因となる個所を次の条件１）、３）を満
たす材料からなる高抵抗膜で覆うこと、を特徴とする超
電導素子及びその製造方法である。１）超電導体粒子に
酸素を供給するか、若しくは超電導体粒子から酸素を奪
取しないこと、２）融点が上記希土類元素系酸化物超電
導体のそれより低いこと、３）電気伝導度が上記希土類
元素系酸化物超電導体のそれより低いこと。
界面に高抵抗材料を介在させることにより、超高周波帯
の電磁波を検出するセンサーとして好適な高い粒子間抵
抗値を示す超電導素子及びその製造方法、あるいは、粒
界における酸素欠損等による素子の劣化を防止する超電
導素子及びその製造方法を提供する。 【構成】 超電導素子を形成する希土類元素系酸化物超
電導体粒子５間に、次の条件１）、２）、３）を満たす
材料を含む粒界層６を介在させたこと、あるいは、薄膜
素子の劣化の原因となる個所を次の条件１）、３）を満
たす材料からなる高抵抗膜で覆うこと、を特徴とする超
電導素子及びその製造方法である。１）超電導体粒子に
酸素を供給するか、若しくは超電導体粒子から酸素を奪
取しないこと、２）融点が上記希土類元素系酸化物超電
導体のそれより低いこと、３）電気伝導度が上記希土類
元素系酸化物超電導体のそれより低いこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電磁波センサー、ＳＱＵ
ＩＤなどのジョセフソン素子、ボロメータなどに用いら
れる超電導素子並びにその製造方法に関する。
ＩＤなどのジョセフソン素子、ボロメータなどに用いら
れる超電導素子並びにその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電磁波センサー、特に数十ＧＨｚオーダ
の超高周波帯の電磁波を検出するセンサーとして、超電
導体を用いたものが極めて高い感度を示すことから注目
されている。特に数年前に発見されたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ
7-x（以下ＹＢａＣｕＯと略す）などで代表される酸化
物超電導体は液体窒素が示す７７Ｋ程度の比較的高い温
度で超電導状態となるので、応用範囲が広がるものとし
て期待が寄せられている。
の超高周波帯の電磁波を検出するセンサーとして、超電
導体を用いたものが極めて高い感度を示すことから注目
されている。特に数年前に発見されたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ
7-x（以下ＹＢａＣｕＯと略す）などで代表される酸化
物超電導体は液体窒素が示す７７Ｋ程度の比較的高い温
度で超電導状態となるので、応用範囲が広がるものとし
て期待が寄せられている。
【０００３】この超電導体を用いたジョセフソン素子
は、例えば特開平３−７９０９１号公報に示されてい
る。ところで、一般に数十ＧＨｚオーダから数ＴＨｚオ
ーダの超高周波帯の電磁波を検出する電磁波センサーと
しては、素子端子間の常伝導抵抗値が高い方が検出感度
が良いとされているが、特開平３−７９０９１号公報に
示されているようなジョセフソン素子では素子の抵抗値
が低く、電磁波センサーとしては余り高感度を期待する
ことはできなかった。また、ＳＱＵＩＤやボロメータ等
の他の超電導素子においても同様の問題があった。
は、例えば特開平３−７９０９１号公報に示されてい
る。ところで、一般に数十ＧＨｚオーダから数ＴＨｚオ
ーダの超高周波帯の電磁波を検出する電磁波センサーと
しては、素子端子間の常伝導抵抗値が高い方が検出感度
が良いとされているが、特開平３−７９０９１号公報に
示されているようなジョセフソン素子では素子の抵抗値
が低く、電磁波センサーとしては余り高感度を期待する
ことはできなかった。また、ＳＱＵＩＤやボロメータ等
の他の超電導素子においても同様の問題があった。
【０００４】また、ブリッジ型ジョセフソン薄膜素子に
おいて、基板のステップエッジを利用したジョセフソン
接合（ＳＥＪＪ；Step Edge Josephson Junction）や結
晶方位の異なる結晶面を接合したバイクリスタルのジョ
セフソン接合（バイクリスタルＪＪ；Bicrystal Joseph
son Junction）、あるいは、多粒界における粒界ジョセ
フソン接合（ＧＢＪＪ；Grain Boudary Josephson Junc
tion）などのブリッジ部や結晶面接合部及び粒界部にお
ける酸素欠損による素子劣化が問題となっていた。
おいて、基板のステップエッジを利用したジョセフソン
接合（ＳＥＪＪ；Step Edge Josephson Junction）や結
晶方位の異なる結晶面を接合したバイクリスタルのジョ
セフソン接合（バイクリスタルＪＪ；Bicrystal Joseph
son Junction）、あるいは、多粒界における粒界ジョセ
フソン接合（ＧＢＪＪ；Grain Boudary Josephson Junc
tion）などのブリッジ部や結晶面接合部及び粒界部にお
ける酸素欠損による素子劣化が問題となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、斯る問題を
鑑み、薄膜形成又は厚膜形成、あるいはバルク加工され
た希土類酸化物超電導体のその粒子界面に高抵抗材料が
介在する高インピーダンスの超電導素子及びその製造方
法、また、ブリッジ型ジョセフソン薄膜素子等のブリッ
ジ部における酸素欠損による素子劣化を防ぐことができ
る超電導素子及びその製造方法を提供するものである。
鑑み、薄膜形成又は厚膜形成、あるいはバルク加工され
た希土類酸化物超電導体のその粒子界面に高抵抗材料が
介在する高インピーダンスの超電導素子及びその製造方
法、また、ブリッジ型ジョセフソン薄膜素子等のブリッ
ジ部における酸素欠損による素子劣化を防ぐことができ
る超電導素子及びその製造方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、希土類元素系
酸化物超電導体粒子間の粒界に高抵抗材料からなる粒界
層を介在させた超電導素子及びその製造方法であって、
該高抵抗材料のうち少なくとも一つが下記条件を満たす
材料にて構成されたことを特徴とする、１）超電導体粒
子に酸素を供給するか、若しくは超電導体粒子から酸素
を奪取しないこと、２）融点が上記希土類元素系酸化物
超電導体のそれより低いこと、３）電気伝導度が上記希
土類元素系酸化物超電導体のそれより低いこと。
酸化物超電導体粒子間の粒界に高抵抗材料からなる粒界
層を介在させた超電導素子及びその製造方法であって、
該高抵抗材料のうち少なくとも一つが下記条件を満たす
材料にて構成されたことを特徴とする、１）超電導体粒
子に酸素を供給するか、若しくは超電導体粒子から酸素
を奪取しないこと、２）融点が上記希土類元素系酸化物
超電導体のそれより低いこと、３）電気伝導度が上記希
土類元素系酸化物超電導体のそれより低いこと。
【０００７】また、本発明は、希土類元素系酸化物超電
導体からなる基体上の所望の領域に高抵抗膜を積層形成
した超電導素子及びその製造方法であって、該高抵抗膜
を構成する材料が下記条件を満たす材料にて構成された
ことを特徴とする、１）超電導体粒子に酸素を供給する
か、若しくは超電導体粒子から酸素を奪取しないこと、
２）電気伝導度が上記希土類元素系酸化物超電導体のそ
れより低いこと。
導体からなる基体上の所望の領域に高抵抗膜を積層形成
した超電導素子及びその製造方法であって、該高抵抗膜
を構成する材料が下記条件を満たす材料にて構成された
ことを特徴とする、１）超電導体粒子に酸素を供給する
か、若しくは超電導体粒子から酸素を奪取しないこと、
２）電気伝導度が上記希土類元素系酸化物超電導体のそ
れより低いこと。
【０００８】
【作用】本発明によれば、希土類元素系酸化物超電導体
と高抵抗材料とを希土類元素系酸化物超電導体が溶融し
ない温度下で同時に熱処理することで高抵抗材料のみが
溶融又は蒸発し、希土類元素系酸化物超電導体粒子間の
粒界に高抵抗材料からなる粒界層を介在させることがで
き、素子の抵抗値が高い超電導素子が得られ、数十ＧＨ
ｚから数ＴＨｚの超高周波帯の電磁波を検出するセンサ
ーとして好適な高い端子間抵抗値を示す超電導素子が提
供される。
と高抵抗材料とを希土類元素系酸化物超電導体が溶融し
ない温度下で同時に熱処理することで高抵抗材料のみが
溶融又は蒸発し、希土類元素系酸化物超電導体粒子間の
粒界に高抵抗材料からなる粒界層を介在させることがで
き、素子の抵抗値が高い超電導素子が得られ、数十ＧＨ
ｚから数ＴＨｚの超高周波帯の電磁波を検出するセンサ
ーとして好適な高い端子間抵抗値を示す超電導素子が提
供される。
【０００９】また、希土類元素系酸化物超電導体からな
る基体上の所望の領域に、超電導体粒子に酸素を供給す
るか、若しくは超電導体粒子から酸素を奪取しない高抵
抗材料からなる保護膜をブリッジ型ジョセフソン薄膜素
子等のブリッジ部に熱処理なしに積層形成することで、
特に熱処理時に生じるこのブリッジ部の粒界領域におけ
る酸素欠損による素子劣化を防ぐことができる。
る基体上の所望の領域に、超電導体粒子に酸素を供給す
るか、若しくは超電導体粒子から酸素を奪取しない高抵
抗材料からなる保護膜をブリッジ型ジョセフソン薄膜素
子等のブリッジ部に熱処理なしに積層形成することで、
特に熱処理時に生じるこのブリッジ部の粒界領域におけ
る酸素欠損による素子劣化を防ぐことができる。
【００１０】
【実施例】［第１実施例］はじめに、本発明の超電導素
子の構造について説明する。
子の構造について説明する。
【００１１】図１は本発明超電導素子からなるジョセフ
ソン素子を用いた電磁波センサーの一例を示す斜視図で
あり、１はＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3、結晶化ガラスなどの
結晶系絶縁性基板、２はこの基板１表面に設けられた超
電導膜で、例えばＹＢａＣｕＯ系の希土類元素系酸化物
超電導材料を主構成要素として構成されている。この超
電導膜２の中央部の幅を狭くして電磁波センサーとして
機能する幅１０〜５０μｍ、長さ２００〜３００μｍ、
厚み５０μｍ程度のサイズをもつセンサー部３が、また
幅広くなっているその両端部は０．１〜１μｍ厚程度の
金等からなる出力用電極（内側）４ａ、４ａ、バイアス
電流用電極（外側）４ｂ、４ｂがそれぞれ構成されてい
る。
ソン素子を用いた電磁波センサーの一例を示す斜視図で
あり、１はＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3、結晶化ガラスなどの
結晶系絶縁性基板、２はこの基板１表面に設けられた超
電導膜で、例えばＹＢａＣｕＯ系の希土類元素系酸化物
超電導材料を主構成要素として構成されている。この超
電導膜２の中央部の幅を狭くして電磁波センサーとして
機能する幅１０〜５０μｍ、長さ２００〜３００μｍ、
厚み５０μｍ程度のサイズをもつセンサー部３が、また
幅広くなっているその両端部は０．１〜１μｍ厚程度の
金等からなる出力用電極（内側）４ａ、４ａ、バイアス
電流用電極（外側）４ｂ、４ｂがそれぞれ構成されてい
る。
【００１２】ここでこの超電導膜２の具体的な構成につ
いて説明しておく。この膜２は図２に拡大して示すよう
に、ＹＢａＣｕＯ系の希土類元素系酸化物超電導材料を
素材とする平均粒径数μｍの超電導体粒子５、５・・・
を主材とし、その粒子５、５・・・間隙の粒界には、膜
厚約１０００Å、若しくはそれより薄い層厚の粒界層６
を介在している。この粒界層６は、主にＹＢａＣｕＯの
ＢａとＢｉ2Ｏ3が結合したＢｉ−Ｂａ−Ｏ系酸化物（高
抵抗材料）、続いて一部のＢａが抜けたＹＢａＣｕＯ、
そしてＢｉ2Ｏ3（高抵抗材料）とが含まれて成る。これ
らの高抵抗材料からなる粒界層６は超電導膜２の超電導
体粒子５、５・・・の界面の抵抗を大きくして素子特性
を向上させるためのものである。
いて説明しておく。この膜２は図２に拡大して示すよう
に、ＹＢａＣｕＯ系の希土類元素系酸化物超電導材料を
素材とする平均粒径数μｍの超電導体粒子５、５・・・
を主材とし、その粒子５、５・・・間隙の粒界には、膜
厚約１０００Å、若しくはそれより薄い層厚の粒界層６
を介在している。この粒界層６は、主にＹＢａＣｕＯの
ＢａとＢｉ2Ｏ3が結合したＢｉ−Ｂａ−Ｏ系酸化物（高
抵抗材料）、続いて一部のＢａが抜けたＹＢａＣｕＯ、
そしてＢｉ2Ｏ3（高抵抗材料）とが含まれて成る。これ
らの高抵抗材料からなる粒界層６は超電導膜２の超電導
体粒子５、５・・・の界面の抵抗を大きくして素子特性
を向上させるためのものである。
【００１３】次に、第１実施例の超電導素子及びその製
造方法について詳細に説明する。
造方法について詳細に説明する。
【００１４】先ず、本実施例で用いた希土類元素系酸化
物超電導材料の製造方法について説明する。
物超電導材料の製造方法について説明する。
【００１５】従来周知の共沈法及びその生成物の焼成に
よりＹＢａＣｕＯからなる超電導体粒子の焼結体を形成
する。即ち、硝酸イットリウムＹ（ＮＯ3）3・３．５Ｈ
2Ｏ、硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2、硝酸銅Ｃｕ（Ｎ
Ｏ3）2・２Ｈ2Ｏをそれぞれ水に溶解し、Ｙ、Ｂａ、Ｃ
ｕがモル比で１：２：３になるように混合する。つい
で、蓚酸Ｈ2Ｃ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏの水溶液をＢａ元素２モル
に対し７モル加えて反応させる。尚、この際アンモニア
水ＮＨ4ＯＨを滴下してｐＨ調整してｐＨ＝４〜７、具
体的にはｐＨ＝４．６とし、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕの組成比が
１：２：３になるようにする。この反応により生ずる沈
殿物をろ過した後、十分乾燥して超電導素体の粉末を得
る。
よりＹＢａＣｕＯからなる超電導体粒子の焼結体を形成
する。即ち、硝酸イットリウムＹ（ＮＯ3）3・３．５Ｈ
2Ｏ、硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2、硝酸銅Ｃｕ（Ｎ
Ｏ3）2・２Ｈ2Ｏをそれぞれ水に溶解し、Ｙ、Ｂａ、Ｃ
ｕがモル比で１：２：３になるように混合する。つい
で、蓚酸Ｈ2Ｃ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏの水溶液をＢａ元素２モル
に対し７モル加えて反応させる。尚、この際アンモニア
水ＮＨ4ＯＨを滴下してｐＨ調整してｐＨ＝４〜７、具
体的にはｐＨ＝４．６とし、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕの組成比が
１：２：３になるようにする。この反応により生ずる沈
殿物をろ過した後、十分乾燥して超電導素体の粉末を得
る。
【００１６】このようにして得られる粉末を、１次焼成
として、大気中において８３０〜８８０℃で９時間焼成
する。この実施例では８７０℃で９時間焼成した。この
焼成により粒径１μｍ以下の粉末粒子を得る。この粉末
粒子を約２トン／ｃｍ2の圧力で、所望の大きさの成形
体に形成する。
として、大気中において８３０〜８８０℃で９時間焼成
する。この実施例では８７０℃で９時間焼成した。この
焼成により粒径１μｍ以下の粉末粒子を得る。この粉末
粒子を約２トン／ｃｍ2の圧力で、所望の大きさの成形
体に形成する。
【００１７】この成形体を、２次焼成として、ＹＢａＣ
ｕＯの結晶粒が成長する９００〜１０００℃、本実施例
では酸素雰囲気下において温度９２５℃で８時間焼成し
て、粒径１μｍ以下のＹＢａＣｕＯ超電導体粒子からな
る焼結体（超電導相率９８％）を形成する。
ｕＯの結晶粒が成長する９００〜１０００℃、本実施例
では酸素雰囲気下において温度９２５℃で８時間焼成し
て、粒径１μｍ以下のＹＢａＣｕＯ超電導体粒子からな
る焼結体（超電導相率９８％）を形成する。
【００１８】図１に示すジョセフソン素子における超電
導膜２は、溶融状態にある酸化ビスマス溶液（融点８１
７℃）にＹＢａＣｕＯの上述の方法により作製した超電
導体粒子を浸漬し、９００℃で４８時間、Ｏ2雰囲気中
でアニール処理した後、室温まで徐冷して得られたバル
クを所定の形状に切断、研摩して形成される。この時、
超電導体ＹＢａＣｕＯは、融点１０００℃以上をもつた
め溶融せず、溶融状態にある酸化ビスマス溶液が超電導
体粒子の粒界層に浸透し、超電導膜２は図２に示す構造
を形成する。
導膜２は、溶融状態にある酸化ビスマス溶液（融点８１
７℃）にＹＢａＣｕＯの上述の方法により作製した超電
導体粒子を浸漬し、９００℃で４８時間、Ｏ2雰囲気中
でアニール処理した後、室温まで徐冷して得られたバル
クを所定の形状に切断、研摩して形成される。この時、
超電導体ＹＢａＣｕＯは、融点１０００℃以上をもつた
め溶融せず、溶融状態にある酸化ビスマス溶液が超電導
体粒子の粒界層に浸透し、超電導膜２は図２に示す構造
を形成する。
【００１９】ここで粒界層６を形成する原材料に要求さ
れる条件としては、１）ＹＢａＣｕＯを素材とする超電
導体粒子５、５・・・に酸素を供給するか、若しくは超
電導体粒子５、５・・・から酸素を奪取しないこと、
２）融点が上記ＹＢａＣｕＯを素材とする超電導体粒子
５、５・・・のそれより低いこと、３）電気伝導度が上
記ＹＢａＣｕＯを素材とする超電導体粒子５、５・・・
のそれより低いこと、の３点が挙げられる。
れる条件としては、１）ＹＢａＣｕＯを素材とする超電
導体粒子５、５・・・に酸素を供給するか、若しくは超
電導体粒子５、５・・・から酸素を奪取しないこと、
２）融点が上記ＹＢａＣｕＯを素材とする超電導体粒子
５、５・・・のそれより低いこと、３）電気伝導度が上
記ＹＢａＣｕＯを素材とする超電導体粒子５、５・・・
のそれより低いこと、の３点が挙げられる。
【００２０】特に、１）は、原材料が溶融されて作成さ
れる溶融液が少なくとも超電導体界面で反応する時以外
は酸素を奪取しない、即ち酸化物超電導体は酸素を奪わ
れないため超電導特性は保持される。
れる溶融液が少なくとも超電導体界面で反応する時以外
は酸素を奪取しない、即ち酸化物超電導体は酸素を奪わ
れないため超電導特性は保持される。
【００２１】又、２）は、超電導特性を破壊せずに粒界
層を形成するために必要である。
層を形成するために必要である。
【００２２】更に３）は、この原材料が粒界層を構成す
る材料となるために不可欠である。
る材料となるために不可欠である。
【００２３】この粒界層６を形成する原材料として、上
記したＢｉ2Ｏ3は、下記する表１に示すように、温度が
低下するに従って酸素含有量が減少し、即ち酸素を外部
に供給する性質を有しており、１）の条件を満たす。ま
た融点は上記したように８１７℃であり、また３）の条
件である電気伝導度は、ＹＢａＣｕＯが臨界温度オンセ
ットにおいて１００〜１０００Ｓ／ｃｍ（比抵抗：１０
-3〜１０-2Ω・ｃｍ）に比べて、１．６×１０-4Ｓ／ｃ
ｍ（比抵抗：６２５０Ω・ｃｍ）と低く、要求条件を全
て満たしている。
記したＢｉ2Ｏ3は、下記する表１に示すように、温度が
低下するに従って酸素含有量が減少し、即ち酸素を外部
に供給する性質を有しており、１）の条件を満たす。ま
た融点は上記したように８１７℃であり、また３）の条
件である電気伝導度は、ＹＢａＣｕＯが臨界温度オンセ
ットにおいて１００〜１０００Ｓ／ｃｍ（比抵抗：１０
-3〜１０-2Ω・ｃｍ）に比べて、１．６×１０-4Ｓ／ｃ
ｍ（比抵抗：６２５０Ω・ｃｍ）と低く、要求条件を全
て満たしている。
【００２４】
【表１】
【００２５】このようにして形成された超電導膜２は、
図２に示すように粒径数μｍのＹＢａＣｕＯを素材とす
る超電導体粒子５、５・・・の間隙に厚み約１０００Å
以下の粒界層６中に高抵抗材料であるＢｉ2Ｏ3のほか、
更にＢｉＢａＯ2.77等からなる高抵抗材料のＢｉ−Ｂａ
−Ｏ系酸化物が主に介在された構成であり、このような
構成の超電導膜２は、超電導の近接効果により、恰も粒
界層をトンネル現象のように電子が流れる状態となり、
ジョセフソン接合を有するジョセフソン素子としての特
性を示し、電磁波センサーのセンサー部３として要求さ
れる特性を全て満たしている。
図２に示すように粒径数μｍのＹＢａＣｕＯを素材とす
る超電導体粒子５、５・・・の間隙に厚み約１０００Å
以下の粒界層６中に高抵抗材料であるＢｉ2Ｏ3のほか、
更にＢｉＢａＯ2.77等からなる高抵抗材料のＢｉ−Ｂａ
−Ｏ系酸化物が主に介在された構成であり、このような
構成の超電導膜２は、超電導の近接効果により、恰も粒
界層をトンネル現象のように電子が流れる状態となり、
ジョセフソン接合を有するジョセフソン素子としての特
性を示し、電磁波センサーのセンサー部３として要求さ
れる特性を全て満たしている。
【００２６】［第２実施例］次に、第２実施例の超電導
素子及びその製造方法について詳細に説明する。
素子及びその製造方法について詳細に説明する。
【００２７】第１実施例と同様の方法により作製した酸
化物超電導体の焼結体を乳鉢にてすり潰して１〜５μｍ
程度の粉末状にした後、この粉末状焼結体に粒径１μｍ
以下の粉末状のＢｉ2Ｏ3（総量に対して１５ｗｔ％以下
の混合比）を添加し、更に乳鉢にてすり潰して均一に混
合した粒径１〜２μｍ程度の混合粉末（混合物）を作製
する。その後、この混合粉末を約２トン／ｃｍ2の圧力
で、ＹＢａＣｕＯ超電導体からなる超電導体粒子とＢｉ
2Ｏ3粒子が均一に混合した約１０ｍｍ×５ｍｍ×１ｍｍ
の成形体（混合物）を形成する。図３に、この成形体の
要部概要を示す拡大断面図を示す。５はＹＢａＣｕＯ超
電導体からなる超電導体粒子を、７はＢｉ2Ｏ3からなる
高抵抗材料の粒子を示す。
化物超電導体の焼結体を乳鉢にてすり潰して１〜５μｍ
程度の粉末状にした後、この粉末状焼結体に粒径１μｍ
以下の粉末状のＢｉ2Ｏ3（総量に対して１５ｗｔ％以下
の混合比）を添加し、更に乳鉢にてすり潰して均一に混
合した粒径１〜２μｍ程度の混合粉末（混合物）を作製
する。その後、この混合粉末を約２トン／ｃｍ2の圧力
で、ＹＢａＣｕＯ超電導体からなる超電導体粒子とＢｉ
2Ｏ3粒子が均一に混合した約１０ｍｍ×５ｍｍ×１ｍｍ
の成形体（混合物）を形成する。図３に、この成形体の
要部概要を示す拡大断面図を示す。５はＹＢａＣｕＯ超
電導体からなる超電導体粒子を、７はＢｉ2Ｏ3からなる
高抵抗材料の粒子を示す。
【００２８】尚、ＹＢａＣｕＯ超電導体粒子５、５・・
・からなる粉末焼結体は、共沈法以外の従来周知の方法
で形成してもよく、適宜変更可能である。
・からなる粉末焼結体は、共沈法以外の従来周知の方法
で形成してもよく、適宜変更可能である。
【００２９】続いて、電気炉内において、この成形体を
直径１ｍｍのジルコニアからなる粒子を敷き詰めた上に
載置した状態で、酸素雰囲気中、例えば室温から９００
〜９４０℃まで約３時間で昇温し、９００〜９４０℃で
約３〜４８時間保持した後、約１００℃／ｈｒで室温迄
徐冷して熱処理を行って熱処理成形体を得るのである。
即ち、この熱処理によって、成形体中のＢｉ2Ｏ3粒子が
溶融されて酸化ビスマス溶融液になるので、結果的に、
ＹＢａＣｕＯ超電導体からなる超電導体粒子がこの酸化
ビスマス溶液に浸漬されることになり、図２に示す構造
となる。
直径１ｍｍのジルコニアからなる粒子を敷き詰めた上に
載置した状態で、酸素雰囲気中、例えば室温から９００
〜９４０℃まで約３時間で昇温し、９００〜９４０℃で
約３〜４８時間保持した後、約１００℃／ｈｒで室温迄
徐冷して熱処理を行って熱処理成形体を得るのである。
即ち、この熱処理によって、成形体中のＢｉ2Ｏ3粒子が
溶融されて酸化ビスマス溶融液になるので、結果的に、
ＹＢａＣｕＯ超電導体からなる超電導体粒子がこの酸化
ビスマス溶液に浸漬されることになり、図２に示す構造
となる。
【００３０】図４に混合比１５ｗｔ％の示差熱分析、並
びその際の重量変化の測定結果を示す。この時の測定条
件は、温度の変化速度は１０℃／ｍｉｎ、試料重量は７
２．３３６ｍｇ、酸素ガス雰囲気（８０ｍｌ／ｍｉｎ）
である。
びその際の重量変化の測定結果を示す。この時の測定条
件は、温度の変化速度は１０℃／ｍｉｎ、試料重量は７
２．３３６ｍｇ、酸素ガス雰囲気（８０ｍｌ／ｍｉｎ）
である。
【００３１】この図から９３０℃で熱量変化（ａ）及び
重量変化（ｂ）が起こっており、化学変化が顕著に起こ
っていることが判る。尚、この測定では熱電対の設定
上、試料温度は十数℃低くなるので、実際は９４０℃よ
り若干高い温度で化学反応が起こっているのである。こ
の結果、成形体を９５０℃（３時間保持）で熱処理を行
う場合、この成形体に超電導特性が出現しないのであ
る。又、成形体を９００℃以下（４８時間保持）で熱処
理を行う場合、この成形体は脆くなってしまい素子とし
て不都合となる。
重量変化（ｂ）が起こっており、化学変化が顕著に起こ
っていることが判る。尚、この測定では熱電対の設定
上、試料温度は十数℃低くなるので、実際は９４０℃よ
り若干高い温度で化学反応が起こっているのである。こ
の結果、成形体を９５０℃（３時間保持）で熱処理を行
う場合、この成形体に超電導特性が出現しないのであ
る。又、成形体を９００℃以下（４８時間保持）で熱処
理を行う場合、この成形体は脆くなってしまい素子とし
て不都合となる。
【００３２】従って、ＹＢａＣｕＯ超電導体からなる超
電導体粒子を酸化ビスマス溶液に浸漬するための熱処理
保持温度は、９００℃より高い方が望ましく、且つ９４
０℃以下の温度範囲で行う必要があることが判る。
電導体粒子を酸化ビスマス溶液に浸漬するための熱処理
保持温度は、９００℃より高い方が望ましく、且つ９４
０℃以下の温度範囲で行う必要があることが判る。
【００３３】図５〜図９に、混合粉末中のＢｉ2Ｏ3の混
合比（Ｂｉ2Ｏ3／混合粉末の重量百分率）がそれぞれ
０、５、１０、１５、２０ｗｔ％である該混合粉末から
作成された熱処理成形体（９４０℃で３時間保持）の抵
抗−温度特性を示す。
合比（Ｂｉ2Ｏ3／混合粉末の重量百分率）がそれぞれ
０、５、１０、１５、２０ｗｔ％である該混合粉末から
作成された熱処理成形体（９４０℃で３時間保持）の抵
抗−温度特性を示す。
【００３４】これらの図から、混合比０〜１０ｗｔ％か
らの熱処理成形体は良好な超電導特性が得られ、更に混
合比１５ｗｔ％でも臨界温度近傍で若干裾を引いている
ものの超電導特性に実用上問題がないことが判る。一
方、混合比２０ｗｔ％からの熱処理成形体は明確な臨界
温度が見られず、良好な超電導特性が得られないことが
判る。従って、混合粉末中のＢｉ2Ｏ3の混合比は、１５
ｗｔ％以下でなければならない。
らの熱処理成形体は良好な超電導特性が得られ、更に混
合比１５ｗｔ％でも臨界温度近傍で若干裾を引いている
ものの超電導特性に実用上問題がないことが判る。一
方、混合比２０ｗｔ％からの熱処理成形体は明確な臨界
温度が見られず、良好な超電導特性が得られないことが
判る。従って、混合粉末中のＢｉ2Ｏ3の混合比は、１５
ｗｔ％以下でなければならない。
【００３５】また、図１０に異なる混合比から作製され
る超電導膜とオンセット時での比抵抗ρの関係を示す。
る超電導膜とオンセット時での比抵抗ρの関係を示す。
【００３６】この図から混合比が大きくなるほど比抵抗
ρ、即ち素子にした際の素子抵抗Ｒｎが大きくなること
が判る。従って、実用可能な超電導特性を示す混合比が
１５ｗｔ％以下のうち、大きい混合比のものから作製さ
れるジョセフソン素子の特性がより良好になるのであ
る。
ρ、即ち素子にした際の素子抵抗Ｒｎが大きくなること
が判る。従って、実用可能な超電導特性を示す混合比が
１５ｗｔ％以下のうち、大きい混合比のものから作製さ
れるジョセフソン素子の特性がより良好になるのであ
る。
【００３７】次に、上述のようにして得られた熱処理成
形体（熱処理保持温度：９００℃より高く９４０℃以
下）を用いて第１実施例と同じ電磁波センサーを作成し
た。即ち、ＭｇＯ、結晶化ガラス等の絶縁基板１上に前
記熱処理成形体を例えば融点４００℃程度のＰｂ系低融
点ガラスで溶融固化して、または樹脂等で接合した後、
該熱処理成形体を研摩し、所望の形状に加工して図１に
示す電磁波センサーが得られるのである。
形体（熱処理保持温度：９００℃より高く９４０℃以
下）を用いて第１実施例と同じ電磁波センサーを作成し
た。即ち、ＭｇＯ、結晶化ガラス等の絶縁基板１上に前
記熱処理成形体を例えば融点４００℃程度のＰｂ系低融
点ガラスで溶融固化して、または樹脂等で接合した後、
該熱処理成形体を研摩し、所望の形状に加工して図１に
示す電磁波センサーが得られるのである。
【００３８】図１１（ａ）と（ｂ）にそれぞれ超電導膜
２（混合比１５ｗｔ％）と比較例（混合比０ｗｔ％）の
ＳＥＭ分析の結果を示す断面図を示す。
２（混合比１５ｗｔ％）と比較例（混合比０ｗｔ％）の
ＳＥＭ分析の結果を示す断面図を示す。
【００３９】このようにして形成された超電導膜は、図
１１（ａ）に示す如く粒径数μｍのＹＢａＣｕＯを素材
とする超電導体粒子の間隙に厚み約１０００Å以下の粒
界層が介在した形状になっている。
１１（ａ）に示す如く粒径数μｍのＹＢａＣｕＯを素材
とする超電導体粒子の間隙に厚み約１０００Å以下の粒
界層が介在した形状になっている。
【００４０】この粒界層６には、超電導体粒子ＹＢａＣ
ｕＯからのＢａとＢｉ2Ｏ3とが結合した高抵抗材料であ
るＢｉＢａＯ2.77等のＢｉ−Ｂａ−Ｏ系酸化物が主に含
まれ、続いて、その超電導体粒子の存在する内側に一部
のＢａの抜けたＹＢａＣｕＯ等（Ｙ2Ｂａ1Ｃｕ1ＯX、Ｃ
ｕＯ及びＹ2Ｏ3）が、外側には高抵抗材料であるＢｉ 2
Ｏ3が順に多く構成していることが、Ｘ線分析より判明
した。
ｕＯからのＢａとＢｉ2Ｏ3とが結合した高抵抗材料であ
るＢｉＢａＯ2.77等のＢｉ−Ｂａ−Ｏ系酸化物が主に含
まれ、続いて、その超電導体粒子の存在する内側に一部
のＢａの抜けたＹＢａＣｕＯ等（Ｙ2Ｂａ1Ｃｕ1ＯX、Ｃ
ｕＯ及びＹ2Ｏ3）が、外側には高抵抗材料であるＢｉ 2
Ｏ3が順に多く構成していることが、Ｘ線分析より判明
した。
【００４１】このような構成の超電導膜２は、超電導の
近接効果により、恰も粒界層をトンネル現象のように電
子が流れる状態となり、ジョセフソン接合を有するジョ
セフソン素子としての特性を示し、電磁波センサーのセ
ンサー部３として要求される特性を全て満たしている。
例えば、高抵抗材料からなる界面層を有しない従来の電
磁波センサーの素子抵抗Ｒｎ（５０Ｋ）は０．１Ω程度
であるのに比べて、本実施例の電磁波センサーのＲｎ
（５０Ｋ）は混合比５ｗｔ％で０．２〜０．３Ωと改善
される。更に混合比１０ｗｔ％ではＲｎ（５０Ｋ）が３
Ω程度と非常に高くなるので、素子と空間伝搬電磁波と
のインピーダンス損失の減少又は素子自体の電磁波検出
感度の向上により素子感度Ｒｖが１００Ｖ／Ｗと大きく
なり、ＧａＡｓショットキーからなる半導体センサ（３
００Ｋ）より特性が良好となるのである。更に、混合比
が大きい１５ｗｔ％では、Ｒｎが５〜１３Ωと混合比１
０ｗｔ％よりＲｖが大きくなる。
近接効果により、恰も粒界層をトンネル現象のように電
子が流れる状態となり、ジョセフソン接合を有するジョ
セフソン素子としての特性を示し、電磁波センサーのセ
ンサー部３として要求される特性を全て満たしている。
例えば、高抵抗材料からなる界面層を有しない従来の電
磁波センサーの素子抵抗Ｒｎ（５０Ｋ）は０．１Ω程度
であるのに比べて、本実施例の電磁波センサーのＲｎ
（５０Ｋ）は混合比５ｗｔ％で０．２〜０．３Ωと改善
される。更に混合比１０ｗｔ％ではＲｎ（５０Ｋ）が３
Ω程度と非常に高くなるので、素子と空間伝搬電磁波と
のインピーダンス損失の減少又は素子自体の電磁波検出
感度の向上により素子感度Ｒｖが１００Ｖ／Ｗと大きく
なり、ＧａＡｓショットキーからなる半導体センサ（３
００Ｋ）より特性が良好となるのである。更に、混合比
が大きい１５ｗｔ％では、Ｒｎが５〜１３Ωと混合比１
０ｗｔ％よりＲｖが大きくなる。
【００４２】又、本実施例の超電導膜は熱処理保持温度
が９００℃より高く９４０℃以下で熱処理を行っている
ので、第１実施例の超電導膜に比べて脆弱でないのでよ
り望ましい。
が９００℃より高く９４０℃以下で熱処理を行っている
ので、第１実施例の超電導膜に比べて脆弱でないのでよ
り望ましい。
【００４３】以上の説明においては超電導膜は、ＹＢａ
ＣｕＯの超電導体粒子の溶融酸化ビスマス溶液浸漬工程
及び徐冷工程を経て得られたバルクを所定の形状に切
断、研摩して形成するタイプ、あるいは、ＹＢａＣｕＯ
の超電導体粒子とＢｉ2Ｏ3粉末を混合し、成形工程、熱
処理工程及び徐冷工程を経て得られたバルクを、所定の
形状に切断、研摩して形成するタイプなど、所謂バルク
タイプについて説明したが、薄膜構成のものでも実現で
きる。
ＣｕＯの超電導体粒子の溶融酸化ビスマス溶液浸漬工程
及び徐冷工程を経て得られたバルクを所定の形状に切
断、研摩して形成するタイプ、あるいは、ＹＢａＣｕＯ
の超電導体粒子とＢｉ2Ｏ3粉末を混合し、成形工程、熱
処理工程及び徐冷工程を経て得られたバルクを、所定の
形状に切断、研摩して形成するタイプなど、所謂バルク
タイプについて説明したが、薄膜構成のものでも実現で
きる。
【００４４】具体的には、ＭｇＯ基板にＹＢａＣｕＯ薄
膜をマグネトロンスパッタ、イオンビームスパッタ、レ
ーザビームスパッタなどの方法で２０μｍの厚みで形成
した後、そのＹＢａＣｕＯ薄膜上にＢｉ2Ｏ3の薄膜を種
々のスパッタリング法を用いて１０〜２０μｍの厚みに
被着せしめ、９００℃程度の熱処理を施すことによっ
て、図２に示すように粒径数μｍのＹＢａＣｕＯを素材
とする超電導体粒子５、５・・・の間隙に厚み約１００
０Å、若しくはそれ以下の厚みのＢｉ−Ｂａ−Ｏ系酸化
物、Ｂａの抜けたＹＢａＣｕＯ及びＢｉ2Ｏ3等を主成分
とする高抵抗材料からなる粒界層６が形成された構成を
得ることができる。
膜をマグネトロンスパッタ、イオンビームスパッタ、レ
ーザビームスパッタなどの方法で２０μｍの厚みで形成
した後、そのＹＢａＣｕＯ薄膜上にＢｉ2Ｏ3の薄膜を種
々のスパッタリング法を用いて１０〜２０μｍの厚みに
被着せしめ、９００℃程度の熱処理を施すことによっ
て、図２に示すように粒径数μｍのＹＢａＣｕＯを素材
とする超電導体粒子５、５・・・の間隙に厚み約１００
０Å、若しくはそれ以下の厚みのＢｉ−Ｂａ−Ｏ系酸化
物、Ｂａの抜けたＹＢａＣｕＯ及びＢｉ2Ｏ3等を主成分
とする高抵抗材料からなる粒界層６が形成された構成を
得ることができる。
【００４５】［第３実施例］次に、第３実施例の超電導
素子及びその製造方法について詳細に説明する。
素子及びその製造方法について詳細に説明する。
【００４６】第２実施例において、基板上に希土類酸化
物超電導体からなる超電導薄膜、高抵抗材料からなる高
抵抗膜を順次被着形成した後、熱処理を行って超電導体
粒子の界面に高抵抗材料を介在させてジョセフソン素子
等の超電導素子を形成する場合、熱処理時において高抵
抗材料が蒸発するので、超電導体粒子の界面に所望量の
高抵抗材料を介在させるためには、高抵抗膜の膜厚、熱
処理温度制御等の各種条件の設定が困難であるといった
問題がある。
物超電導体からなる超電導薄膜、高抵抗材料からなる高
抵抗膜を順次被着形成した後、熱処理を行って超電導体
粒子の界面に高抵抗材料を介在させてジョセフソン素子
等の超電導素子を形成する場合、熱処理時において高抵
抗材料が蒸発するので、超電導体粒子の界面に所望量の
高抵抗材料を介在させるためには、高抵抗膜の膜厚、熱
処理温度制御等の各種条件の設定が困難であるといった
問題がある。
【００４７】そこで、第３実施例では、熱処理時におけ
る高抵抗材料の蒸発を防ぎながら、薄膜形成された希土
類酸化物超電導体のその粒子界面に高抵抗材料を容易に
介在させることが可能な超電導素子の製造方法を説明す
る。図１２に第３実施例に係わる超電導素子の製造工程
を示す。
る高抵抗材料の蒸発を防ぎながら、薄膜形成された希土
類酸化物超電導体のその粒子界面に高抵抗材料を容易に
介在させることが可能な超電導素子の製造方法を説明す
る。図１２に第３実施例に係わる超電導素子の製造工程
を示す。
【００４８】最初に、上面が（１００）結晶面となるＭ
ｇＯ基板又は上面が（１１０）結晶面となるＳｒＴｉＯ
3基板等の６ｍｍ×６ｍｍ×１ｍｍ程度の絶縁基板３１
を準備する。
ｇＯ基板又は上面が（１１０）結晶面となるＳｒＴｉＯ
3基板等の６ｍｍ×６ｍｍ×１ｍｍ程度の絶縁基板３１
を準備する。
【００４９】次に、図１２（ａ）に示すように、金属マ
スクを介してイオンビームスパッタ法により前記絶縁基
板２１上面に幅１ｍｍ、長さ５ｍｍ、厚さ３００〜１０
００Åで、例えば５００Å厚程度の高抵抗材料であるＢ
ｉ2Ｏ3からなる高抵抗膜２３を形成する。この成膜は、
所望の酸化ビスマスからなるターゲットを用い、例えば
Ａｒガス圧：２×１０-4Ｔｏｒｒ、基板温度：室温、成
膜速度：２０００Å／ｈｒの条件で行われる。
スクを介してイオンビームスパッタ法により前記絶縁基
板２１上面に幅１ｍｍ、長さ５ｍｍ、厚さ３００〜１０
００Åで、例えば５００Å厚程度の高抵抗材料であるＢ
ｉ2Ｏ3からなる高抵抗膜２３を形成する。この成膜は、
所望の酸化ビスマスからなるターゲットを用い、例えば
Ａｒガス圧：２×１０-4Ｔｏｒｒ、基板温度：室温、成
膜速度：２０００Å／ｈｒの条件で行われる。
【００５０】続いて、図１２（ｂ）に示すように、前記
高抵抗膜２３上にレジストをスピンコート法により塗布
し、直径約１μｍで相互の間隔が約１μｍである点状の
パターンをもつ金属マスクを介して露光・現像して、上
記高抵抗膜２３上に例えば直径約１μｍで相互の間隔が
約１μｍである点状のレジストパターンを作成した後、
イオンビームエッチング法によりエッチングを行って、
高抵抗膜２３を高抵抗材料が直径約１μｍで相互の間隔
約１μｍに分散配置された形状の高抵抗膜２３ｓを形成
する。図１３は、この分散配置された形状の高抵抗膜２
３ｓを示すの拡大図である。
高抵抗膜２３上にレジストをスピンコート法により塗布
し、直径約１μｍで相互の間隔が約１μｍである点状の
パターンをもつ金属マスクを介して露光・現像して、上
記高抵抗膜２３上に例えば直径約１μｍで相互の間隔が
約１μｍである点状のレジストパターンを作成した後、
イオンビームエッチング法によりエッチングを行って、
高抵抗膜２３を高抵抗材料が直径約１μｍで相互の間隔
約１μｍに分散配置された形状の高抵抗膜２３ｓを形成
する。図１３は、この分散配置された形状の高抵抗膜２
３ｓを示すの拡大図である。
【００５１】その後、図１２（ｃ）に示すように、電磁
波センサーの形状に対応したマスクを介してイオンビー
ムスパッタ法により高抵抗膜２３ｓ上にＹＢａＣｕＯか
らなる０．３〜１μｍ厚程度、例えば０．５μｍ厚の超
電導薄膜２２を形成して素子ウエハー２４を形成する。
この成膜は、ＹＢａ2Ｃｕ4.5Ｏ7-xからなるターゲット
を用い、例えば全ガス圧比：２×１０-4Ｔｏｒｒ（流量
比、Ａｒガス：Ｏ2ガス＝２：１） 、基板温度：６７０
〜７００℃、成膜速度：２０００Å／ｈｒの条件で作成
される。尚、上記高抵抗膜と超電導薄膜の膜厚の値等は
超電導特性と素子抵抗が良好であるＹＢａＣｕＯとＢｉ
2Ｏ3との混合比の範囲となるように適宜選択してよい。
波センサーの形状に対応したマスクを介してイオンビー
ムスパッタ法により高抵抗膜２３ｓ上にＹＢａＣｕＯか
らなる０．３〜１μｍ厚程度、例えば０．５μｍ厚の超
電導薄膜２２を形成して素子ウエハー２４を形成する。
この成膜は、ＹＢａ2Ｃｕ4.5Ｏ7-xからなるターゲット
を用い、例えば全ガス圧比：２×１０-4Ｔｏｒｒ（流量
比、Ａｒガス：Ｏ2ガス＝２：１） 、基板温度：６７０
〜７００℃、成膜速度：２０００Å／ｈｒの条件で作成
される。尚、上記高抵抗膜と超電導薄膜の膜厚の値等は
超電導特性と素子抵抗が良好であるＹＢａＣｕＯとＢｉ
2Ｏ3との混合比の範囲となるように適宜選択してよい。
【００５２】上述のように形成された素子ウエハー２４
は、電気炉内において、酸素雰囲気中、例えば室温から
所定の温度まで約３時間で昇温し、この温度で約３〜５
時間保持した後、約１００℃／ｈｒで室温迄徐冷する。
この場合、所定の温度とは、Ｂｉ2Ｏ3の融点（８１７
℃）より高く、反応が起こって超電導特性が失われる温
度より低い温度（９４０℃）である。この熱処理によっ
て、高抵抗膜２３を構成するＢｉ2Ｏ3が溶融されて酸化
ビスマス溶液になるので、ＹＢａＣｕＯ超電導体粒子が
この酸化ビスマス溶液に浸漬されて超電導薄膜２２が得
られるのである。
は、電気炉内において、酸素雰囲気中、例えば室温から
所定の温度まで約３時間で昇温し、この温度で約３〜５
時間保持した後、約１００℃／ｈｒで室温迄徐冷する。
この場合、所定の温度とは、Ｂｉ2Ｏ3の融点（８１７
℃）より高く、反応が起こって超電導特性が失われる温
度より低い温度（９４０℃）である。この熱処理によっ
て、高抵抗膜２３を構成するＢｉ2Ｏ3が溶融されて酸化
ビスマス溶液になるので、ＹＢａＣｕＯ超電導体粒子が
この酸化ビスマス溶液に浸漬されて超電導薄膜２２が得
られるのである。
【００５３】尚、このように薄膜形成法によって超電導
膜を形成する場合、Ｂｉ2Ｏ3の融点から９４０℃までの
範囲で熱処理を行ってもよいが、超電導薄膜が剥離する
惧れがあるので、上限を９４０℃より２０℃程度低い温
度までの範囲で、特に超電導粒子が粒成長して抵抗が小
さくなる惧れのない９００℃以下の温度で熱処理を行う
のが望ましい。
膜を形成する場合、Ｂｉ2Ｏ3の融点から９４０℃までの
範囲で熱処理を行ってもよいが、超電導薄膜が剥離する
惧れがあるので、上限を９４０℃より２０℃程度低い温
度までの範囲で、特に超電導粒子が粒成長して抵抗が小
さくなる惧れのない９００℃以下の温度で熱処理を行う
のが望ましい。
【００５４】続いて、熱処理を行った素子ウエハー２４
を所定の形状に切断して図１に示す電磁波センサーを作
成する。
を所定の形状に切断して図１に示す電磁波センサーを作
成する。
【００５５】ここで、上記高抵抗膜を構成するＢｉ2Ｏ3
は、その溶融液が温度の低下に従って酸素含有量が減少
し、即ち酸素を外部に供給する性質を有しており、また
融点はＹＢａＣｕＯが１０００℃以上であるのに対し８
１７℃であり、また電気伝導度は、ＹＢａＣｕＯが１０
０〜１０００Ｓ／ｃｍ（比抵抗：１０-3〜１０-2Ω・ｃ
ｍ）に比べて、１．６×１０-4Ｓ／ｃｍ（比抵抗：６２
５０Ω・ｃｍ）と低いという特性をもつ。従って、高抵
抗材料が溶融されて作成される溶融液が少なくとも超電
導体界面で反応する時以外は少なくとも酸素を奪取しな
いため、酸化物超電導体の組成は変わらず、又、高抵抗
材料が溶融される際に、超電導体は溶融されないので、
酸化物超電導体の構造も変わらないので、超電導特性は
損なわれない。更に、高抵抗材料は電気伝導度が低く、
超電導素子の粒界層を構成する材料として適しているの
である。
は、その溶融液が温度の低下に従って酸素含有量が減少
し、即ち酸素を外部に供給する性質を有しており、また
融点はＹＢａＣｕＯが１０００℃以上であるのに対し８
１７℃であり、また電気伝導度は、ＹＢａＣｕＯが１０
０〜１０００Ｓ／ｃｍ（比抵抗：１０-3〜１０-2Ω・ｃ
ｍ）に比べて、１．６×１０-4Ｓ／ｃｍ（比抵抗：６２
５０Ω・ｃｍ）と低いという特性をもつ。従って、高抵
抗材料が溶融されて作成される溶融液が少なくとも超電
導体界面で反応する時以外は少なくとも酸素を奪取しな
いため、酸化物超電導体の組成は変わらず、又、高抵抗
材料が溶融される際に、超電導体は溶融されないので、
酸化物超電導体の構造も変わらないので、超電導特性は
損なわれない。更に、高抵抗材料は電気伝導度が低く、
超電導素子の粒界層を構成する材料として適しているの
である。
【００５６】このようにして形成された超電導膜２２
は、図２に示すように粒径数μｍのＹＢａＣｕＯを素材
とする超電導体粒子５、５・・・の間隙に高抵抗材料の
粒界層６としてのＢｉ2Ｏ3、超電導体ＹＢａＣｕＯのＢ
ａとＢｉ2Ｏ3が結合したＢｉＢａＯ2.77等のＢｉ−Ｂａ
−Ｏ系酸化物及びＹＢａＣｕＯのＢａが抜けたＹＢａＣ
ｕＯが主に介在された構成である。このような構成の超
電導膜２は、超電導体と常電導体が多数接合する粒界結
合型のジョセフソン接合を有するジョセフソン素子とし
ての特性を示し、電磁波センサーのセンサー部３として
素子抵抗Ｒｎが１０Ω程度、素子感度Ｒｖが１０００Ｖ
／Ｗ程度の良好な特性になるのである。
は、図２に示すように粒径数μｍのＹＢａＣｕＯを素材
とする超電導体粒子５、５・・・の間隙に高抵抗材料の
粒界層６としてのＢｉ2Ｏ3、超電導体ＹＢａＣｕＯのＢ
ａとＢｉ2Ｏ3が結合したＢｉＢａＯ2.77等のＢｉ−Ｂａ
−Ｏ系酸化物及びＹＢａＣｕＯのＢａが抜けたＹＢａＣ
ｕＯが主に介在された構成である。このような構成の超
電導膜２は、超電導体と常電導体が多数接合する粒界結
合型のジョセフソン接合を有するジョセフソン素子とし
ての特性を示し、電磁波センサーのセンサー部３として
素子抵抗Ｒｎが１０Ω程度、素子感度Ｒｖが１０００Ｖ
／Ｗ程度の良好な特性になるのである。
【００５７】尚、高抵抗材料が分散配置された高抵抗膜
２３ｓは、高抵抗材料が不均一に分散されていても効果
があるが、上記実施例のように均一に分散されている方
が、熱処理時に高抵抗材料の溶融液が超電導薄膜により
均一に拡散されるので望ましい。又、分散された高抵抗
材料は円形点状でなくともよく、適宜変更でき、例えば
メッシュ状でもよい。
２３ｓは、高抵抗材料が不均一に分散されていても効果
があるが、上記実施例のように均一に分散されている方
が、熱処理時に高抵抗材料の溶融液が超電導薄膜により
均一に拡散されるので望ましい。又、分散された高抵抗
材料は円形点状でなくともよく、適宜変更でき、例えば
メッシュ状でもよい。
【００５８】又、高抵抗膜２３に超電導薄膜を直接形成
するようにしてもよいが、上述のように高抵抗膜を高抵
抗材料が分散配置された形状にすると、熱処理時に酸化
ビスマス溶融液が超電導薄膜中に放射状に拡散して超電
導体粒子が均一に浸漬されるので望ましく、又主に基板
の表面に超電導薄膜が形成できるので、超電導特性の劣
化を抑えることができ、更に超電導体と高抵抗材料を所
望の混合比にするのに、高抵抗膜２３に比べて、分散配
置された形状の高抵抗膜２３ｓは膜厚を厚くできるの
で、膜厚制御が容易になるので望ましい。
するようにしてもよいが、上述のように高抵抗膜を高抵
抗材料が分散配置された形状にすると、熱処理時に酸化
ビスマス溶融液が超電導薄膜中に放射状に拡散して超電
導体粒子が均一に浸漬されるので望ましく、又主に基板
の表面に超電導薄膜が形成できるので、超電導特性の劣
化を抑えることができ、更に超電導体と高抵抗材料を所
望の混合比にするのに、高抵抗膜２３に比べて、分散配
置された形状の高抵抗膜２３ｓは膜厚を厚くできるの
で、膜厚制御が容易になるので望ましい。
【００５９】上記実施例では、基板として絶縁基板を用
いたが、超電導体からなる基板上に絶縁膜を形成したも
のを用いてもよく、適宜変更が可能である。
いたが、超電導体からなる基板上に絶縁膜を形成したも
のを用いてもよく、適宜変更が可能である。
【００６０】又、高抵抗膜及び超電導薄膜の成膜方法
は、上記スパッタリング法に限らず、ＭＯＣＶＤ法、Ｃ
ＶＤ法、又は蒸着法等の各種薄膜形成技術を適宜用いる
ことができ、更に、高抵抗材料及び超電導体の粉末をそ
れぞれ分散させたペーストをスクーリン印刷・焼成して
形成してもよく、適宜変更可能である。
は、上記スパッタリング法に限らず、ＭＯＣＶＤ法、Ｃ
ＶＤ法、又は蒸着法等の各種薄膜形成技術を適宜用いる
ことができ、更に、高抵抗材料及び超電導体の粉末をそ
れぞれ分散させたペーストをスクーリン印刷・焼成して
形成してもよく、適宜変更可能である。
【００６１】本発明の超電導素子の製造方法では、高抵
抗材料からなる高抵抗膜上に超電導薄膜を形成するの
で、熱処理時に溶融又は蒸発する高抵抗材料は超電導薄
膜を構成する超電導体粒子の界面に被着され、超電導膜
から高抵抗材料の蒸発等を防止できる。この結果、高抵
抗な界面層を容易に形成できるのである。特に、この高
抵抗膜を高抵抗材料が分散配置された形状にすると高抵
抗材料が超電導薄膜中に均一に拡散されるので望まし
い。
抗材料からなる高抵抗膜上に超電導薄膜を形成するの
で、熱処理時に溶融又は蒸発する高抵抗材料は超電導薄
膜を構成する超電導体粒子の界面に被着され、超電導膜
から高抵抗材料の蒸発等を防止できる。この結果、高抵
抗な界面層を容易に形成できるのである。特に、この高
抵抗膜を高抵抗材料が分散配置された形状にすると高抵
抗材料が超電導薄膜中に均一に拡散されるので望まし
い。
【００６２】［第４実施例］次に、第４実施例の超電導
素子及びその製造方法について詳細に説明する。
素子及びその製造方法について詳細に説明する。
【００６３】第４実施例では、薄膜構成からなる他の具
体的な構造例として、図１４に示す如く、（１）基板の
ステップエッジを利用したＳＥＪＪ（図１４（ａ））、
（２）異なる結晶方位の結晶を接合したバイクリスタル
ＪＪ（図１４（ｂ））、（３）多粒界ＧＢＪＪ（図１４
（ｃ））、などのブリッジ部分の保護膜としての効果を
得るＢｉ2Ｏ3薄膜を使用した構造の超電導素子及びその
製造方法について説明する。
体的な構造例として、図１４に示す如く、（１）基板の
ステップエッジを利用したＳＥＪＪ（図１４（ａ））、
（２）異なる結晶方位の結晶を接合したバイクリスタル
ＪＪ（図１４（ｂ））、（３）多粒界ＧＢＪＪ（図１４
（ｃ））、などのブリッジ部分の保護膜としての効果を
得るＢｉ2Ｏ3薄膜を使用した構造の超電導素子及びその
製造方法について説明する。
【００６４】電磁波センサやＳＱＵＩＤ用の素子に応用
される酸化物超電導体からなるブリッジ型ジョセフソン
薄膜素子の劣化原因として、人工粒界領域等における酸
素欠損、不純物吸着、あるいは、ヒートサイクルによる
クラック発生が考えられる。
される酸化物超電導体からなるブリッジ型ジョセフソン
薄膜素子の劣化原因として、人工粒界領域等における酸
素欠損、不純物吸着、あるいは、ヒートサイクルによる
クラック発生が考えられる。
【００６５】ここで、保護膜として用いるＢｉ2Ｏ3は、
１）超電導体粒子に酸素を供給するか、若しくは超電導
体粒子から酸素を奪取しないこと、２）電気伝導度が上
記希土類元素系酸化物超電導体のそれより低いこと。の
諸条件を満たす材料であるため、クラックの発生しやす
いブリッジ部分を覆うようにこのＢｉ2Ｏ3の薄膜を上述
の手法により形成すると、例えばブリッジ部分における
酸素の膜外放出を阻止でき、Ｉｃ（臨界電流）、Ｔｃ
（臨界温度）、Ｒｎ（素子抵抗）の低下に現れるブリッ
ジ型ジョセフソン薄膜素子の素子特性の劣化を防止する
ことができる。
１）超電導体粒子に酸素を供給するか、若しくは超電導
体粒子から酸素を奪取しないこと、２）電気伝導度が上
記希土類元素系酸化物超電導体のそれより低いこと。の
諸条件を満たす材料であるため、クラックの発生しやす
いブリッジ部分を覆うようにこのＢｉ2Ｏ3の薄膜を上述
の手法により形成すると、例えばブリッジ部分における
酸素の膜外放出を阻止でき、Ｉｃ（臨界電流）、Ｔｃ
（臨界温度）、Ｒｎ（素子抵抗）の低下に現れるブリッ
ジ型ジョセフソン薄膜素子の素子特性の劣化を防止する
ことができる。
【００６６】図１４にブリッジ型ジョセフソン薄膜素子
のブリッジ部における保護膜としての効果を得ることの
できる具体例を示す。
のブリッジ部における保護膜としての効果を得ることの
できる具体例を示す。
【００６７】まず、第１実施例と同様の方法により、Ｙ
ＢａＣｕＯからなる酸化物超電導体を用いて、１５００
〜２０００Åの厚さのブリッジ型ジョセフソン薄膜素子
３２、４２、５２を基板３１、４１、５１上に形成す
る。続いて、この素子のセンサー部となるブリッジ部に
Ｂｉ2Ｏ3膜３３、４３、５３からなる保護膜を形成す
る。Ｂｉ2Ｏ3膜はＲＦマグネトロン又はイオンビームス
パッタリング等により、超電導体ＹＢａＣｕＯ膜上の酸
素欠損、及びクラックの発生しやすいブリッジ部分等所
望の領域に、成膜基板温度を室温で積層形成する。室温
で成膜することで、下地のＹＢａＣｕＯ膜表面からの酸
素欠損を最低限に抑え、又成膜時のＢｉ2Ｏ3の蒸発を防
ぐこともできる。この時、Ｂｉ2Ｏ3膜の膜厚は、５００
Å程度に制御して積層する。この膜厚は、熱膨張係数の
差による応力を無視できる程度のものである。
ＢａＣｕＯからなる酸化物超電導体を用いて、１５００
〜２０００Åの厚さのブリッジ型ジョセフソン薄膜素子
３２、４２、５２を基板３１、４１、５１上に形成す
る。続いて、この素子のセンサー部となるブリッジ部に
Ｂｉ2Ｏ3膜３３、４３、５３からなる保護膜を形成す
る。Ｂｉ2Ｏ3膜はＲＦマグネトロン又はイオンビームス
パッタリング等により、超電導体ＹＢａＣｕＯ膜上の酸
素欠損、及びクラックの発生しやすいブリッジ部分等所
望の領域に、成膜基板温度を室温で積層形成する。室温
で成膜することで、下地のＹＢａＣｕＯ膜表面からの酸
素欠損を最低限に抑え、又成膜時のＢｉ2Ｏ3の蒸発を防
ぐこともできる。この時、Ｂｉ2Ｏ3膜の膜厚は、５００
Å程度に制御して積層する。この膜厚は、熱膨張係数の
差による応力を無視できる程度のものである。
【００６８】図１４（ａ）は、結晶方向（１００）のＭ
ｇＯ等からなるステップ状の基板３１に結晶方向（００
１）のＹＢａＣｕＯからなるジョセフソン素子３２を形
成したの場合（ＳＥＪＪ）であり、その斜視図（ａ１）
とそのII−II’断面図（ａ２）を示す。このステップの
エッジ部分ｅに異なる結晶方位の接合部が形成される。
従来、この接合部の粒界部分ｆに酸素欠損等の欠陥が多
く生じていた。この部分にＢｉ2Ｏ3膜３３を設けると、
この膜は、超電導体粒子に酸素を供給するか、若しくは
超電導体粒子から酸素を奪取しない材料により構成され
ているため、酸化物超電導体の酸素欠損を抑制し、その
結果、ジョセフソン素子の素子特性の劣化を防ぐことが
できる。
ｇＯ等からなるステップ状の基板３１に結晶方向（００
１）のＹＢａＣｕＯからなるジョセフソン素子３２を形
成したの場合（ＳＥＪＪ）であり、その斜視図（ａ１）
とそのII−II’断面図（ａ２）を示す。このステップの
エッジ部分ｅに異なる結晶方位の接合部が形成される。
従来、この接合部の粒界部分ｆに酸素欠損等の欠陥が多
く生じていた。この部分にＢｉ2Ｏ3膜３３を設けると、
この膜は、超電導体粒子に酸素を供給するか、若しくは
超電導体粒子から酸素を奪取しない材料により構成され
ているため、酸化物超電導体の酸素欠損を抑制し、その
結果、ジョセフソン素子の素子特性の劣化を防ぐことが
できる。
【００６９】図１４（ｂ）は、平坦な基板４１上の異な
る結晶方位ｈ，ｌを有するＹＢａＣｕＯ膜４２を接合し
た人工粒界に適用した場合（バイクリスタルＪＪ）であ
り、その断面図を示す。やはりこの場合もこの粒界部分
ｂに酸素欠損等の欠陥が生じやすい。しかし、この部分
にＢｉ2Ｏ3膜４３を設けることで、同様に超電導素子の
劣化を防ぐことができる。
る結晶方位ｈ，ｌを有するＹＢａＣｕＯ膜４２を接合し
た人工粒界に適用した場合（バイクリスタルＪＪ）であ
り、その断面図を示す。やはりこの場合もこの粒界部分
ｂに酸素欠損等の欠陥が生じやすい。しかし、この部分
にＢｉ2Ｏ3膜４３を設けることで、同様に超電導素子の
劣化を防ぐことができる。
【００７０】図１４（ｃ）は、基板５１上のＹＢａＣｕ
Ｏからなるグラニュラ超電導体（多粒界ＧＢＪＪ）によ
り形成された超電導素子５２上にＢｉ2Ｏ3膜５３を保護
膜として形成した場合であり、その平面図を示す。この
場合も、グラニュラ超電導体の粒界における酸素欠損を
防ぎ、同様に超電導素子の劣化を防ぐことができる。
Ｏからなるグラニュラ超電導体（多粒界ＧＢＪＪ）によ
り形成された超電導素子５２上にＢｉ2Ｏ3膜５３を保護
膜として形成した場合であり、その平面図を示す。この
場合も、グラニュラ超電導体の粒界における酸素欠損を
防ぎ、同様に超電導素子の劣化を防ぐことができる。
【００７１】このように、第４実施例においてＢｉ2Ｏ3
膜等の高抵抗膜を超電導素子の酸素欠損による劣化を防
止する保護膜として用いる場合、酸化物超電導体はＹＢ
ａＣｕＯなど希土類元素系酸化物超電導体に限らず、Ｂ
ｉ系（Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2ＯX等）、あるいはＴｌ系
（Ｔｌ2Ｂａ2Ｃａ2Ｃｕ3ＯX等）の場合においても、同
様の超電導素子の劣化を防ぐ効果が得られる。
膜等の高抵抗膜を超電導素子の酸素欠損による劣化を防
止する保護膜として用いる場合、酸化物超電導体はＹＢ
ａＣｕＯなど希土類元素系酸化物超電導体に限らず、Ｂ
ｉ系（Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2ＯX等）、あるいはＴｌ系
（Ｔｌ2Ｂａ2Ｃａ2Ｃｕ3ＯX等）の場合においても、同
様の超電導素子の劣化を防ぐ効果が得られる。
【００７２】以上、第１〜４実施例では、超電導体粒子
としてＹＢａＣｕＯを用いたが、ＹＢａＣｕＯに限るこ
となく、Ｙを他の希土類元素に代えたＥｕＢａＣｕＯ、
ＨｏＢａＣｕＯ、ＥｒＢａＣｕＯなどの種々の希土類元
素系酸化物超電導体を適宜用いることができる。
としてＹＢａＣｕＯを用いたが、ＹＢａＣｕＯに限るこ
となく、Ｙを他の希土類元素に代えたＥｕＢａＣｕＯ、
ＨｏＢａＣｕＯ、ＥｒＢａＣｕＯなどの種々の希土類元
素系酸化物超電導体を適宜用いることができる。
【００７３】又、高抵抗材料として、第１〜４実施例で
用いたＢｉ2Ｏ3以外に、ＭｏＯ3も用いられる。このＭ
ｏＯ3も金属の酸化物であってＹＢａＣｕＯからの酸素
の奪取はなく、融点は７９５℃、又、電気伝導度は約
１．０×１０-4Ｓ／ｃｍであり、高抵抗材料に適してい
る。更に、Ｂｉ2Ｏ3、ＭｏＯ3以外に、ＳｂＯ、Ｐｂ
Ｏ、Ｂ2Ｏ3、ＰｔＯ2等も同様に高抵抗材料として用い
ることができるであろう。
用いたＢｉ2Ｏ3以外に、ＭｏＯ3も用いられる。このＭ
ｏＯ3も金属の酸化物であってＹＢａＣｕＯからの酸素
の奪取はなく、融点は７９５℃、又、電気伝導度は約
１．０×１０-4Ｓ／ｃｍであり、高抵抗材料に適してい
る。更に、Ｂｉ2Ｏ3、ＭｏＯ3以外に、ＳｂＯ、Ｐｂ
Ｏ、Ｂ2Ｏ3、ＰｔＯ2等も同様に高抵抗材料として用い
ることができるであろう。
【００７４】本発明の超電導素子の製造方法は、上記電
磁波センサーに限らず、ＳＱＵＩＤ等の他のジョセフソ
ン素子、更にはボロメータ等の他の超電導素子にも使用
できる。
磁波センサーに限らず、ＳＱＵＩＤ等の他のジョセフソ
ン素子、更にはボロメータ等の他の超電導素子にも使用
できる。
【００７５】
【発明の効果】本発明の超電導素子及びその製造方法に
よれば、希土類元素系酸化物超電導体粒子間の粒界に、
１）超電導体粒子に酸素を供給するか、若しくは超電導
体粒子から酸素を奪取しないこと、２）融点が上記希土
類元素系酸化物超電導体のそれより低いこと、３）電気
伝導度が上記希土類元素系酸化物超電導体のそれより低
いこと。の諸条件を満たす材料を含む粒界層を介在させ
ているので、高い粒子間抵抗値を示すジョセフソン素子
が提供され、数十ＧＨｚから数ＴＨｚの超高周波帯の電
磁波を検出する高感度電磁波センサーを実現することが
できる。
よれば、希土類元素系酸化物超電導体粒子間の粒界に、
１）超電導体粒子に酸素を供給するか、若しくは超電導
体粒子から酸素を奪取しないこと、２）融点が上記希土
類元素系酸化物超電導体のそれより低いこと、３）電気
伝導度が上記希土類元素系酸化物超電導体のそれより低
いこと。の諸条件を満たす材料を含む粒界層を介在させ
ているので、高い粒子間抵抗値を示すジョセフソン素子
が提供され、数十ＧＨｚから数ＴＨｚの超高周波帯の電
磁波を検出する高感度電磁波センサーを実現することが
できる。
【００７６】又、本発明の超電導素子の製造方法によれ
ば、高抵抗材料からなる高抵抗膜上に超電導薄膜を形成
することで、熱処理時に溶融又は蒸発する高抵抗材料は
超電導薄膜を構成する超電導体粒子の界面に被着されて
高抵抗な界面層を容易に形成できる。
ば、高抵抗材料からなる高抵抗膜上に超電導薄膜を形成
することで、熱処理時に溶融又は蒸発する高抵抗材料は
超電導薄膜を構成する超電導体粒子の界面に被着されて
高抵抗な界面層を容易に形成できる。
【００７７】さらに、本発明の超電導素子の製造方法に
よれば、Ｂｉ2Ｏ3の薄膜をブリッジ型ジョセフソン薄膜
素子のブリッジ部分の保護膜として用いることで、素子
の劣化を防ぐことができる。
よれば、Ｂｉ2Ｏ3の薄膜をブリッジ型ジョセフソン薄膜
素子のブリッジ部分の保護膜として用いることで、素子
の劣化を防ぐことができる。
【図１】本発明の実施例の超電導素子のの構造を示す斜
視図である。
視図である。
【図２】本発明の超電導素子の要部概要を示す拡大断面
図である。
図である。
【図３】本発明の第２実施例に係わる超電導素子の製造
工程の要部概要を示す拡大断面図である。
工程の要部概要を示す拡大断面図である。
【図４】本発明に係わる超電導膜の示差熱分析及びその
質量変化を示す図である。
質量変化を示す図である。
【図５】本発明の比較例の超電導膜の抵抗−温度特性の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図６】本発明に係わる超電導膜の抵抗−温度特性の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図７】本発明に係わる超電導膜の抵抗−温度特性の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図８】本発明に係わる超電導膜の抵抗−温度特性の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図９】本発明に係わる超電導膜の抵抗−温度特性の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図１０】本発明に係わる超電導膜の比抵抗とＢｉ2Ｏ3
の添加量の関係を示す図である。
の添加量の関係を示す図である。
【図１１】本発明に係わる超電導膜と比較例の断面を示
す図である。
す図である。
【図１２】本発明の第３実施例に係わる超電導素子の製
造工程を示す工程図である。
造工程を示す工程図である。
【図１３】本発明の第３実施例に係わる高抵抗膜の分散
配置を示す拡大図である。
配置を示す拡大図である。
【図１４】本発明の第４実施例に係わる超電導素子の構
造を示す図である。
造を示す図である。
１ 基板 ２ 超電導膜 ３ センサー部 ５ 超電導体粒子 ６ 粒界層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 14/08 7308−4Ｋ Ｈ０１Ｂ 12/06 ＺＡＡ 8936−5Ｇ Ｈ０１Ｌ 39/22 ＺＡＡ Ｄ 8728−4Ｍ
Claims (14)
- 【請求項１】希土類元素系酸化物超電導体粒子間の粒界
に高抵抗材料からなる粒界層を介在させた超電導素子で
あって、 該高抵抗材料のうち少なくとも一つが下記条件を満たす
材料にて構成されたことを特徴とする超電導素子、 １）超電導体粒子に酸素を供給するか、若しくは超電導
体粒子から酸素を奪取しないこと、 ２）融点が上記希土類元素系酸化物超電導体のそれより
低いこと、 ３）電気伝導度が上記希土類元素系酸化物超電導体のそ
れより低いこと。 - 【請求項２】上記高抵抗材料の少なくとも一つがＢｉ2
Ｏ3であることを特徴とする請求項１記載の超電導素
子。 - 【請求項３】酸化物超電導体からなる基体上の所望の領
域に下記の条件を満たす原材料からなる高抵抗膜を積層
形成したことを特徴とする超電導素子、 １）希土類元素系酸化物超電導体粒子に酸素を供給する
か、若しくは超電導体粒子から酸素を奪取しないこと、 ２）電気伝導度が上記希土類元素系酸化物超電導体のそ
れより低いこと。 - 【請求項４】上記原材料がＢｉ2Ｏ3であることを特徴と
する請求項３記載の超電導素子。 - 【請求項５】希土類元素系酸化物超電導体粒子間の粒界
に高抵抗材料からなる粒界層を介在させる超電導素子の
製造方法であって、 該希土類元素系酸化物超電導体粒子を、それが溶融しな
い温度下において、下記の条件を満たす原材料の溶融液
に浸漬する工程と、 徐冷する工程と、 を順に備えたことを特徴とする超電導素子の製造方法、 １）超電導体粒子に酸素を供給するか、若しくは超電導
体粒子から酸素を奪取しないこと、 ２）融点が上記希土類元素系酸化物超電導体のそれより
低いこと、 ３）電気伝導度が上記希土類元素系酸化物超電導体のそ
れより低いこと。 - 【請求項６】希土類元素系酸化物超電導体粒子間の粒界
に高抵抗材料からなる粒界層を介在させる超電導素子の
製造方法であって、 該希土類元素系酸化物超電導体及び下記の条件を満たす
原材料からなる混合物を形成する工程と、 該希土類元素系酸化物超電導体粒子が溶融しない温度下
において熱処理する工程と、 徐冷する工程と、 を順に備えたことを特徴とする超電導素子の製造方法、 １）超電導体粒子に酸素を供給するか、若しくは超電導
体粒子から酸素を奪取しないこと、 ２）融点が上記希土類元素系酸化物超電導体のそれより
低いこと、 ３）電気伝導度が上記希土類元素系酸化物超電導体のそ
れより低いこと。 - 【請求項７】希土類元素系酸化物超電導体粒子間の粒界
に高抵抗材料からなる粒界層を介在させる超電導素子の
製造方法であって、 該希土類元素系酸化物超電導体からなる基体上の所望の
領域に下記の条件を満たす原材料からなる高抵抗膜を積
層形成する工程と、 該希土類元素系酸化物超電導体粒子が溶融しない温度下
において熱処理する工程と、 徐冷する工程と、 を順に備えたことを特徴とする超電導素子の製造方法、 １）希土類元素系酸化物超電導体粒子に酸素を供給する
か、若しくは超電導体粒子から酸素を奪取しないこと、 ２）融点が上記希土類元素系酸化物超電導体のそれより
低いこと、 ３）電気伝導度が上記希土類元素系酸化物超電導体のそ
れより低いこと。 - 【請求項８】希土類元素系酸化物超電導体粒子間の粒界
に高抵抗材料からなる粒界層を介在させる超電導素子の
製造方法であって、 基板上に下記の条件を満たす原材料からなる高抵抗膜と
該希土類元素系酸化物超電導体からなる超電導薄膜とを
順次積層形成する工程と、 該希土類元素系酸化物超電導体粒子が溶融しない温度下
において熱処理する工程と、 徐冷する工程と、 を順に備えたことを特徴とする超電導素子の製造方法、 １）希土類元素系酸化物超電導体粒子に酸素を供給する
か、若しくは超電導体粒子から酸素を奪取しないこと、 ２）融点が上記希土類元素系酸化物超電導体のそれより
低いこと、 ３）電気伝導度が上記希土類元素系酸化物超電導体のそ
れより低いこと。 - 【請求項９】上記高抵抗膜は上記原材料を分散配置した
形状であることを特徴とする請求項８記載の超電導素子
の製造方法。 - 【請求項１０】上記原材料がＢｉ2Ｏ3であることを特徴
とする請求項５、６、７、８又は９記載の超電導素子の
製造方法。 - 【請求項１１】上記希土類元素系酸化物超電導体粒子が
上記原材料の溶融液に浸漬される温度、及び上記熱処理
の工程において上記原材料が溶融状態となる温度が、９
００℃より高く且つ９４０℃以下であることを特徴とす
る請求項５、６、７、８、９又は１０記載の超電導素子
の製造方法。 - 【請求項１２】酸化物超電導体からなる基体上の所望の
領域に下記の条件を満たす原材料からなる高抵抗膜を積
層形成する超電導素子の製造方法であって、 該高抵抗膜は、前記基体温度が室温で積層形成されるこ
とを特徴とする超電導素子の形成方法、 １）希土類元素系酸化物超電導体粒子に酸素を供給する
か、若しくは超電導体粒子から酸素を奪取しないこと、 ２）電気伝導度が上記希土類元素系酸化物超電導体のそ
れより低いこと。 - 【請求項１３】上記原材料がＢｉ2Ｏ3であることを特徴
とする請求項１２記載の超電導素子の製造方法。 - 【請求項１４】上記原材料と上記希土類元素系酸化物超
電導体の総量に対する上記原材料の混合比が、０ｗｔ％
を含まず、１５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求
項５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は１３記載
の超電導素子の製造方法。
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16980191 | 1991-07-10 | ||
| JP25387391 | 1991-10-01 | ||
| JP28155791 | 1991-10-28 | ||
| JP3-253873 | 1991-10-28 | ||
| JP3-169801 | 1991-10-28 | ||
| JP3-281557 | 1991-10-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05183208A true JPH05183208A (ja) | 1993-07-23 |
| JP3059806B2 JP3059806B2 (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=27323240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03336896A Expired - Lifetime JP3059806B2 (ja) | 1991-07-10 | 1991-12-19 | 超電導素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3059806B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011054974A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Korea Electronics Telecommun | ボロメータ用抵抗材料、それを用いた赤外線検出器用ボロメータ、及びその製造方法 |
| WO2020003613A1 (ja) * | 2018-06-26 | 2020-01-02 | 三菱電機株式会社 | 電磁波検出器および電磁波検出器アレイ |
-
1991
- 1991-12-19 JP JP03336896A patent/JP3059806B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011054974A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Korea Electronics Telecommun | ボロメータ用抵抗材料、それを用いた赤外線検出器用ボロメータ、及びその製造方法 |
| WO2020003613A1 (ja) * | 2018-06-26 | 2020-01-02 | 三菱電機株式会社 | 電磁波検出器および電磁波検出器アレイ |
| JPWO2020003613A1 (ja) * | 2018-06-26 | 2021-02-15 | 三菱電機株式会社 | 電磁波検出器および電磁波検出器アレイ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3059806B2 (ja) | 2000-07-04 |
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