JPH0577313B2 - - Google Patents
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- JPH0577313B2 JPH0577313B2 JP62095856A JP9585687A JPH0577313B2 JP H0577313 B2 JPH0577313 B2 JP H0577313B2 JP 62095856 A JP62095856 A JP 62095856A JP 9585687 A JP9585687 A JP 9585687A JP H0577313 B2 JPH0577313 B2 JP H0577313B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description
【発明の詳細な説明】
「発明の利用分野」
本発明はセラミツクス系超電導材料である酸化
物超電導材料の作製方法に関するものである。
物超電導材料の作製方法に関するものである。
特に本発明は、酸化物超電導材料の表面および
表面近傍の物性の改良を施し、酸化物超電導材料
の表面を用いた固体電子デイバイスの高信頼性化
を図らんとするものである。
表面近傍の物性の改良を施し、酸化物超電導材料
の表面を用いた固体電子デイバイスの高信頼性化
を図らんとするものである。
「従来の技術」
最近、セラミツクス系超電導材料が注目されて
いる。これはIBMチユーリツヒ研究所において
なされたBa−La−Cu−O系の酸化物超電導材料
の開発にその端を発している。これに加えて、イ
ツトリユーム系の超電導セラミツクスも知られ、
液体窒素温度での固体電子デイバイスの応用の可
能性が明らかになつた。
いる。これはIBMチユーリツヒ研究所において
なされたBa−La−Cu−O系の酸化物超電導材料
の開発にその端を発している。これに加えて、イ
ツトリユーム系の超電導セラミツクスも知られ、
液体窒素温度での固体電子デイバイスの応用の可
能性が明らかになつた。
他方、Na3Ge等の金属を用いた超電導材料が
これまでによく知られている。この金属の超電導
材料においては、材料のすべてが金属であるた
め、その材料の成分を表面においても、また内部
(バルク)においてもまつたく均一に作ることが
できる。
これまでによく知られている。この金属の超電導
材料においては、材料のすべてが金属であるた
め、その材料の成分を表面においても、また内部
(バルク)においてもまつたく均一に作ることが
できる。
「従来の問題点」
しかし、最近注目されている酸化物セラミツク
スの超電導材料は、その特性を調べていくと、表
面およびその近傍(表面より概略200Åまでの深
さ)が内部(バルク)に比べて特性の劣化(信頼
性の低下)がおきることがわかつた。
スの超電導材料は、その特性を調べていくと、表
面およびその近傍(表面より概略200Åまでの深
さ)が内部(バルク)に比べて特性の劣化(信頼
性の低下)がおきることがわかつた。
その原因として、酸化物セラミツクスにおける
酸素が表面近傍においてはきわめて容易に脱気し
てしまうことが実験的に確かめることができた。
この酸素が理想状態にあるかまたは不足状態にあ
るかは、その材料にとつて、超電導特性を有する
かまたは単に常電導特性を有するにすぎない、と
の根本的な問題を提供することが判明した。
酸素が表面近傍においてはきわめて容易に脱気し
てしまうことが実験的に確かめることができた。
この酸素が理想状態にあるかまたは不足状態にあ
るかは、その材料にとつて、超電導特性を有する
かまたは単に常電導特性を有するにすぎない、と
の根本的な問題を提供することが判明した。
本発明はこのため、この酸化物セラミツクスの
表面または表面近傍においても、超電導特性を有
せしめるべく、その表面にブロツキング用の被膜
(パツシベイシヨン用被膜)を形成するとともに、
その内側の酸素欠乏型になりやすいセラミツクス
中に酸素を添加し、表面近傍においても内部と同
様に超電導特性を有せしめんとする方法を提供せ
んとするものである。
表面または表面近傍においても、超電導特性を有
せしめるべく、その表面にブロツキング用の被膜
(パツシベイシヨン用被膜)を形成するとともに、
その内側の酸素欠乏型になりやすいセラミツクス
中に酸素を添加し、表面近傍においても内部と同
様に超電導特性を有せしめんとする方法を提供せ
んとするものである。
「問題を解決する手段」
本発明は、超電導性セラミツクスの表面に被膜
を形成し、これをより完全なブロツキング層とす
るとともに、この被膜を金属または半導体におい
ては酸化し、絶縁膜に変成する。さらにこの被膜
の酸素を固相−固相拡散(固体の被膜から他の固
体であるセラミツクス中への酸素の拡散)を行わ
しめることにより、表面またはその近傍、一般に
は約200Åの深さまでの領域の酸素濃度を適性に
せんとするものである。
を形成し、これをより完全なブロツキング層とす
るとともに、この被膜を金属または半導体におい
ては酸化し、絶縁膜に変成する。さらにこの被膜
の酸素を固相−固相拡散(固体の被膜から他の固
体であるセラミツクス中への酸素の拡散)を行わ
しめることにより、表面またはその近傍、一般に
は約200Åの深さまでの領域の酸素濃度を適性に
せんとするものである。
このために用いる被膜は、酸化アルミニユー
ム、酸化タンタル、酸化チタン等の酸化物絶縁膜
であつてもよい。
ム、酸化タンタル、酸化チタン等の酸化物絶縁膜
であつてもよい。
またこの被膜としては、酸化処理後、酸化物絶
縁膜になる金属または半導体をも用い得る。即ち
金属にあつては、アルミニユーム、チタン、タン
タル、銅、バリユーム、イツトリユーム、また半
導体にあつてはシリコンまたはゲルマニユームで
ある。これらは酸化により酸化アルミニユーム、
酸化チタン、酸化タンタル、酸化銅、酸化バリユ
ーム、酸化イツトリユームとすることができる。
またシリコンは酸化珪素に、ゲルマニユームは酸
化ゲルマニユームとし得る。
縁膜になる金属または半導体をも用い得る。即ち
金属にあつては、アルミニユーム、チタン、タン
タル、銅、バリユーム、イツトリユーム、また半
導体にあつてはシリコンまたはゲルマニユームで
ある。これらは酸化により酸化アルミニユーム、
酸化チタン、酸化タンタル、酸化銅、酸化バリユ
ーム、酸化イツトリユームとすることができる。
またシリコンは酸化珪素に、ゲルマニユームは酸
化ゲルマニユームとし得る。
本発明では、スクリーン印刷法、スパツタ法、
MBE(モレキユラ・ビーム・エピタキシヤル)
法、CVD(気相反応)法等を用いて超電導材料を
形成させる。この1例として、(A1-xBX)
yCuzOw、x=0〜1、y=2.0〜4.0好ましくは
2.5〜3.5、z=1〜4好ましくは1.5〜3.5、W=
4〜10好ましくは6〜8を有する。AはY(イツ
トリユーム)、Gu(ガドリニユーム)、Yb(イツテ
ルビユーム)、Eu(ユーロピユーム)、Tb(テルビ
ユーム)、Dy(ジスプロシユーム)、Ho(ホルミウ
ム)、Er(エルビウム)、Tm(ツリウム)、Lu(ル
テチウム)、Sc(スカンジウム)またはその他の
元素周期表a族の1つまたは複数種類より選ば
れる。BはRa(ラジユーム)、Ba(バリユーム)、
Sr(ストロンチユーム)、Ca(カルシユーム)、Mg
(マグネシユーム)、Be(ベリリユーム)の元素周
期表a族より選ばれる。特にその具体例として
(YBa2)Cu3O6〜8を用いた。またAとして元素
周期表における前記した元素以外のランタニド元
素またはアクチニド元素を用い得る。本発明にお
いては、この酸化熱処理により形成された絶縁膜
を5〜50Åのトンネル電流を流し得る厚さとする
と、この絶縁膜の上面に他の超電導材料を配設し
てジヨフセソン素子を構成せしめ得る。
MBE(モレキユラ・ビーム・エピタキシヤル)
法、CVD(気相反応)法等を用いて超電導材料を
形成させる。この1例として、(A1-xBX)
yCuzOw、x=0〜1、y=2.0〜4.0好ましくは
2.5〜3.5、z=1〜4好ましくは1.5〜3.5、W=
4〜10好ましくは6〜8を有する。AはY(イツ
トリユーム)、Gu(ガドリニユーム)、Yb(イツテ
ルビユーム)、Eu(ユーロピユーム)、Tb(テルビ
ユーム)、Dy(ジスプロシユーム)、Ho(ホルミウ
ム)、Er(エルビウム)、Tm(ツリウム)、Lu(ル
テチウム)、Sc(スカンジウム)またはその他の
元素周期表a族の1つまたは複数種類より選ば
れる。BはRa(ラジユーム)、Ba(バリユーム)、
Sr(ストロンチユーム)、Ca(カルシユーム)、Mg
(マグネシユーム)、Be(ベリリユーム)の元素周
期表a族より選ばれる。特にその具体例として
(YBa2)Cu3O6〜8を用いた。またAとして元素
周期表における前記した元素以外のランタニド元
素またはアクチニド元素を用い得る。本発明にお
いては、この酸化熱処理により形成された絶縁膜
を5〜50Åのトンネル電流を流し得る厚さとする
と、この絶縁膜の上面に他の超電導材料を配設し
てジヨフセソン素子を構成せしめ得る。
またパツシベイシヨン用被膜として100〜3000
Åの厚さとして、劣化防止用被膜ともし得る。
Åの厚さとして、劣化防止用被膜ともし得る。
即ち、被膜を超電導セラミツクス上に形成した
後、これらを空気または酸素中に400〜1000℃例
えば600℃に加熱処理を1〜100時間例えば5時間
施すことにより、この被膜を完全な絶縁膜とし得
る。さらにかかる高温においては、この絶縁膜の
酸素がセラミツクス中に拡散(固相−固相拡散)
し、この表面またはその近傍の酸素欠乏状態に対
し酸素を供給し、この表面またはその近傍におい
ても超電導特性を十分保持し得る。その結果、液
体窒素温度に保持した際、この表面の酸素濃度も
理想状態を保持し得る。即ちパツシベイシヨンフ
イルムを作り得る。
後、これらを空気または酸素中に400〜1000℃例
えば600℃に加熱処理を1〜100時間例えば5時間
施すことにより、この被膜を完全な絶縁膜とし得
る。さらにかかる高温においては、この絶縁膜の
酸素がセラミツクス中に拡散(固相−固相拡散)
し、この表面またはその近傍の酸素欠乏状態に対
し酸素を供給し、この表面またはその近傍におい
ても超電導特性を十分保持し得る。その結果、液
体窒素温度に保持した際、この表面の酸素濃度も
理想状態を保持し得る。即ちパツシベイシヨンフ
イルムを作り得る。
「作用」
かくすることにより、これまで酸化物超電導セ
ラミツクスの表面近傍で原因不明で超電導状態が
消えてしまうという信頼性低下問題がなくなり、
長期間安定に表面の超電導状態を有効利用するこ
とができるようになつた。
ラミツクスの表面近傍で原因不明で超電導状態が
消えてしまうという信頼性低下問題がなくなり、
長期間安定に表面の超電導状態を有効利用するこ
とができるようになつた。
その結果、この表面を用いた固体電子デイバイ
ス(例えばジヨセフソン素子を挙げることができ
る)を長期間安定して高信頼性を有して動作させ
ることができるようになつた。
ス(例えばジヨセフソン素子を挙げることができ
る)を長期間安定して高信頼性を有して動作させ
ることができるようになつた。
以下に図面に従つて本発明を説明する。
実施例 1
第1図は本発明の実施例の製造工程およびそれ
に関する酸素濃度分布の相対特性を示す。
に関する酸素濃度分布の相対特性を示す。
第1図Aは超電導セラミツクス、例えば
YBa2Cu3O6〜8である。銅の成分は3またはそれ
以下になり得る。かかる超電導性セラミツクスを
タブレツトまたは薄膜上に単結晶または多結晶構
造を有して形成し、出発材料(第1図A,1)と
した。
YBa2Cu3O6〜8である。銅の成分は3またはそれ
以下になり得る。かかる超電導性セラミツクスを
タブレツトまたは薄膜上に単結晶または多結晶構
造を有して形成し、出発材料(第1図A,1)と
した。
これを真空装置に保持し、雰囲気を真空引きす
ると、その表面近傍1′の酸素が脱気し、概略200
Åまでの範囲の電気特性に劣化がおきてしまう。
即ち、第1図Aと対応した酸素濃度を第1図Dに
示す。図面において、領域1は正常の酸素濃度を
有する。また領域1′は不足の領域を示す。この
深さは超電導材料の種類、構造、緻密さにもよる
が、50〜1000Å、一般には約200Å程度である。
ると、その表面近傍1′の酸素が脱気し、概略200
Åまでの範囲の電気特性に劣化がおきてしまう。
即ち、第1図Aと対応した酸素濃度を第1図Dに
示す。図面において、領域1は正常の酸素濃度を
有する。また領域1′は不足の領域を示す。この
深さは超電導材料の種類、構造、緻密さにもよる
が、50〜1000Å、一般には約200Å程度である。
これらの上面にアルミニユーム2を真空蒸着法
で30Åの厚さに形成した。
で30Åの厚さに形成した。
さらにこれら全体を酸素中で400〜1000℃、例
えば600℃で加熱処理を1〜100時間例えば5時間
行つた。この加熱処理は減圧状態ではなく、大気
圧または加圧状態が好ましい。
えば600℃で加熱処理を1〜100時間例えば5時間
行つた。この加熱処理は減圧状態ではなく、大気
圧または加圧状態が好ましい。
かかる酸化雰囲気での加熱処理を長時間行うこ
とにより、この金属2は酸化され、酸化アルミニ
ユーム3に変成する。さらに酸化アルミニユーム
中より酸素が超電導材料中に拡散する。その結
果、第1図Eに示す如く、内部と酸素の濃度が同
じとすることができた。
とにより、この金属2は酸化され、酸化アルミニ
ユーム3に変成する。さらに酸化アルミニユーム
中より酸素が超電導材料中に拡散する。その結
果、第1図Eに示す如く、内部と酸素の濃度が同
じとすることができた。
この実施例で作られた試料を加熱状態より取り
出し、再び真空中に保存してみた。するとこのブ
ロツキンク層3により超電導材料の表面または近
傍において、酸素が欠乏することがなく、高信頼
性の酸素を作ることができた。
出し、再び真空中に保存してみた。するとこのブ
ロツキンク層3により超電導材料の表面または近
傍において、酸素が欠乏することがなく、高信頼
性の酸素を作ることができた。
この絶縁膜はパツシベイシヨン膜としてきわめ
て有効であつた。
て有効であつた。
「効果」
本発明に示す如く、酸化物超電導体を作製し、
その表面にパツシベイシヨン膜を形成し、さらに
それを緻密化または酸素絶縁化することにより、
この膜をより完全な状態にすると同時に、それに
密接した超電導材料の改質を行う方法は、その製
造工程をより簡単にできるため、きわめて有効で
あつた。
その表面にパツシベイシヨン膜を形成し、さらに
それを緻密化または酸素絶縁化することにより、
この膜をより完全な状態にすると同時に、それに
密接した超電導材料の改質を行う方法は、その製
造工程をより簡単にできるため、きわめて有効で
あつた。
本発明において、超電導性セラミツクスという
言葉を用いた。しかしこれは超電導材料が酸化物
であることによる。その結晶構造は多結晶であつ
ても、また単結晶であつてもよいことは、本発明
の技術思想において明らかである。特に単結晶構
造の場合には、超電導材料を用いるに際し、基板
上にエピタキシアル成長をさせればよい。
言葉を用いた。しかしこれは超電導材料が酸化物
であることによる。その結晶構造は多結晶であつ
ても、また単結晶であつてもよいことは、本発明
の技術思想において明らかである。特に単結晶構
造の場合には、超電導材料を用いるに際し、基板
上にエピタキシアル成長をさせればよい。
第1図は本発明の作製方法および不純物濃度を
示す。
示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 酸化物超電導材料の表面およびその近傍にお
ける酸素欠乏状態を改質する方法であつて、酸化
物超電導材料表面にブロツキング層となる被膜を
形成する工程と、これら全体を酸化性雰囲気で熱
処理し、前記酸化物超電導材料の表面およびその
近傍に酸素を供給する工程とを有することを特徴
とする酸化物超電導材料の作製方法。 2 特許請求の範囲第1項において、被膜として
絶縁膜を形成することを特徴とする酸化物超電導
材料の作製方法。 3 特許請求の範囲第1項において、被膜として
酸化後絶縁物となる金属または半導体を形成する
ことを特徴とする酸化物超電導材料の作製方法。 4 特許請求の範囲第2項において、絶縁膜は酸
化アルミニユーム、酸化珪素、酸化チタンまたは
酸化タンタルよりなることを特徴とする酸化物超
電導材料の作製方法。 5 特許請求の範囲第3項において、金属または
半導体としてアルミニユーム、チタン、タンタ
ル、銅、バリユーム、イツトリユームまたはシリ
コンを形成することを特徴とする酸化物超電導材
料の作製方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62095856A JPS63261769A (ja) | 1987-04-18 | 1987-04-18 | 酸化物超電導材料の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62095856A JPS63261769A (ja) | 1987-04-18 | 1987-04-18 | 酸化物超電導材料の作製方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63261769A JPS63261769A (ja) | 1988-10-28 |
JPH0577313B2 true JPH0577313B2 (ja) | 1993-10-26 |
Family
ID=14149010
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62095856A Granted JPS63261769A (ja) | 1987-04-18 | 1987-04-18 | 酸化物超電導材料の作製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63261769A (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07106895B2 (ja) * | 1987-07-01 | 1995-11-15 | 松下電器産業株式会社 | 超電導体構造物 |
EP0449947A4 (en) * | 1988-12-05 | 1992-04-01 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods for processing superconducting materials |
US5166131A (en) * | 1988-12-05 | 1992-11-24 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods for processing superconducting materials |
US5114910A (en) * | 1990-11-01 | 1992-05-19 | Hughes Aircraft Company | Passivation of thin film oxide superconductors |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6047478A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-14 | Hitachi Ltd | ジヨセフソン接合素子 |
JPS60250682A (ja) * | 1984-05-28 | 1985-12-11 | Hitachi Ltd | 超電導素子 |
JPS61181178A (ja) * | 1985-02-06 | 1986-08-13 | Rikagaku Kenkyusho | ジヨセフソン接合素子とその製造方法 |
JPS61206279A (ja) * | 1985-03-11 | 1986-09-12 | Hitachi Ltd | 超電導素子 |
-
1987
- 1987-04-18 JP JP62095856A patent/JPS63261769A/ja active Granted
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6047478A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-14 | Hitachi Ltd | ジヨセフソン接合素子 |
JPS60250682A (ja) * | 1984-05-28 | 1985-12-11 | Hitachi Ltd | 超電導素子 |
JPS61181178A (ja) * | 1985-02-06 | 1986-08-13 | Rikagaku Kenkyusho | ジヨセフソン接合素子とその製造方法 |
JPS61206279A (ja) * | 1985-03-11 | 1986-09-12 | Hitachi Ltd | 超電導素子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63261769A (ja) | 1988-10-28 |
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Legal Events
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