JPH07187614A - Production of superconducting oxide and superconductor device - Google Patents

Production of superconducting oxide and superconductor device

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JPH07187614A
JPH07187614A JP6286860A JP28686094A JPH07187614A JP H07187614 A JPH07187614 A JP H07187614A JP 6286860 A JP6286860 A JP 6286860A JP 28686094 A JP28686094 A JP 28686094A JP H07187614 A JPH07187614 A JP H07187614A
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superconducting
oxide
superconductor
irradiation
superconducting oxide
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JP6286860A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahiko Kato
隆彦 加藤
Yoshihide Wadayama
芳英 和田山
Katsuzo Aihara
勝蔵 相原
Masahiro Ogiwara
正弘 荻原
Jiro Kuniya
治郎 国谷
Yutaka Misawa
豊 三沢
Yuzo Kozono
裕三 小園
Shinpei Matsuda
臣平 松田
Masateru Suwa
正輝 諏訪
Juichi Nishino
壽一 西野
Ushio Kawabe
潮 川辺
Haruhiro Hasegawa
晴弘 長谷川
Kazumasa Takagi
一正 高木
Tokumi Fukazawa
徳海 深沢
Katsumi Miyauchi
克己 宮内
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To convert a nonsuperconductor into a superconductor by irradiation with corpuscular beams or electromagnetic radiation, to increase the Tc and Jc of the superconductor having low characteristics and to produce a superconducting coil or circuit without carrying out working. CONSTITUTION:A multiple oxide having a spinel or perovskite type structure or a structure analogous to it is irradiated with oxygen ions or with electron beams, laser beams or IR in an oxygen atmosphere to form irradiation defects in the resulting superconducting oxide and the critical current density of the superconducting oxide in a magnetic field is increased or minute irradiation defects are introduced by irradiation with electrons or ions having higher energy than energy required to sputter atoms from the superconducting oxide. The wiring layer of a superconductor device with the wiring layer at a prescribed position of the surface of the superconductor element is made of a superconducting oxide layer and a prescribed circuit is formed while interposing a nonsuperconducting oxide layer in a plane shape or a superconducting coil made of a superconducting oxide layer is disposed while interposing a nonsuperconducting oxide layer in a plane shape to obtain a superconducting coil of a spiral circuit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、粒子ビームや電磁放射
線を照射して成る超電導体酸化物及びその製造方法に係
り、特に超電導機器や超電導素子を構成するに好適な超
電導酸化物,超電導体装置及びそれらの製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting oxide formed by irradiating a particle beam or electromagnetic radiation and a method for producing the same, and particularly to a superconducting oxide and a superconductor suitable for constituting a superconducting device or a superconducting element. The present invention relates to devices and manufacturing methods thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来超電導コイル等の超電導機器に実用
化されている超電導物質はNb3Snなど3種類にすぎ
ず、超電導を示す臨界温度も最高で23K(Nb3Ge)
であつた。このため、これらの超電導物質の冷却材とし
て、高価な液体ヘリウムを使用しなければならず冷却効
率も低かつた。冷却効率を高めるためにはできるだけ高
温で超電導特性を示す物質が必要であり、これまでに元
素・合金系化合物,セラミツクス,有機物など千数百種
類の物質について研究が進められてきた。この中で、極
く最近、ペロブスカイト系複合酸化物、特に層状ペロブ
スカイト系酸化物が従来よりも著しく優れた臨界温度T
cを有することが明らかにされた。これらは、La−B
a−Cu−O系,La−Sr−Cu−O系またはY−B
a−Cu−O系等といつた層状ペロブスカイト系複合酸
化物であり、Tcは30K以上、特にY−Ba−Cu−
O系では90K以上を示し、冷却材として安価な液体水
素,液体ネオンあるいは液体窒素(液体ヘリウムの1/
10の価格)が使用できる他、液体窒素使用の場合冷却
効率は液体ヘリウムの20倍も高めることができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, only three kinds of superconducting materials such as Nb 3 Sn have been put into practical use in superconducting devices such as superconducting coils, and the critical temperature at which superconductivity is reached is 23 K (Nb 3 Ge) at the maximum.
It was. For this reason, expensive liquid helium must be used as a coolant for these superconducting substances, and the cooling efficiency was low. In order to improve the cooling efficiency, it is necessary to use a substance that exhibits superconducting properties at as high a temperature as possible, and up to now, research has been conducted on more than one thousand kinds of substances such as element / alloy compounds, ceramics, and organic substances. Of these, most recently, perovskite-based composite oxides, especially layered perovskite-based oxides, have a significantly higher critical temperature T than before.
It was revealed to have c. These are La-B
a-Cu-O system, La-Sr-Cu-O system or Y-B
It is a layered perovskite-based composite oxide that is different from a-Cu-O-based, etc., and has a Tc of 30 K or more, especially Y-Ba-Cu-.
O-type shows 90K or more and is cheap as a coolant, such as liquid hydrogen, liquid neon or liquid nitrogen (1/1 of liquid helium)
(10 price) can be used, and when liquid nitrogen is used, the cooling efficiency can be increased by 20 times that of liquid helium.

【0003】これら高Tcを有する酸化物は、例えば、
フイジカル レビユー レターズ ボリユーム58,ナン
バー4(1987年)第405頁から第407頁(Physical
Review Letters Vol.58,No.4(1987)pp405
−407)においてLa−Ba−Cu−O系物質につい
て、また、フイジカル レビユー レターズ ボリユーム
58,ナンバー4(1987年)第408頁から第410頁
(Physical Review Letters Vol.58,No.4(1987)
pp408−410)においてLa−Sr−Cu−O系
物質について、さらにフイジカル レビユー レターズ
ボリユーム58,(1987年)第908頁(Physical Revie
w Letters Vol.58,(1987)p908)においてY−B
a−Cu−O系物質について論じられている。
These oxides having a high Tc are, for example,
Physical Review Letters Volium 58, Number 4 (1987), pages 405 to 407 (Physical
Review Letters Vol. 58, No. 4 (1987) pp405
-407) for La-Ba-Cu-O-based substances, and Physical Review Letters Vol. 58, No. 4 (1987), pages 408 to 410 (Physical Review Letters Vol. 58, No. 4 (1987)).
pp. 408-410), the La-Sr-Cu-O-based substance is further described in Physical Review Letters.
Volium 58, (1987) pp. 908 (Physical Revie
w Letters Vol. 58, (1987) p908) Y-B
The a-Cu-O based materials are discussed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】これらの酸化物には三
つの問題点がある。第1は、超電導特性、特に臨界温度
Tcが、同じ酸化物系を同じ作製方法で作製してもばら
つくことである。前記の複合酸化物は、種々の焼成法例
えば反応焼結法,無加圧焼結法,ガス圧焼結法,HP,
HIPなどの他、気相法,液相法及び固相法などの粉末
調整法、さらに、真空蒸気法,MBE法,反応蒸着法,
イオンプレーテイング法,クラスターイオンビーム法,
イオンスパツタリング法,溶射法,液体急冷法等の薄膜
法で作製可能であるが、いずれの場合も必ず、粉末,ペ
レツトまたは膜等の最終形状にする前あるいは後に熱処
理を施す必要がある。これらの方法によつて用意された
超電導酸化物は、酸素以外の成分の比(組成)を調整す
ることは比較的容易であるが、酸素の濃度を調整するこ
とは困難であり、前記熱処理が、同温同時間同雰囲気で
なされても、各熱処理チヤージごとまたは同じチヤージ
内でも酸素濃度の大きな差異を生じ、Tcが大きくばら
ついたり、非超電導体のままであつたりする実用上の問
題点がある。
There are three problems with these oxides. First, the superconducting characteristics, especially the critical temperature Tc, vary even if the same oxide system is manufactured by the same manufacturing method. The above-mentioned composite oxide is prepared by various firing methods such as reaction sintering, pressureless sintering, gas pressure sintering, HP,
In addition to HIP, powder preparation methods such as gas phase method, liquid phase method and solid phase method, vacuum vapor method, MBE method, reactive vapor deposition method,
Ion plating method, cluster ion beam method,
It can be produced by a thin film method such as an ion sputtering method, a thermal spraying method, or a liquid quenching method, but in any case, it is necessary to perform heat treatment before or after forming the final shape such as a powder, pellet or film. In the superconducting oxide prepared by these methods, it is relatively easy to adjust the ratio (composition) of components other than oxygen, but it is difficult to adjust the oxygen concentration, and the heat treatment is However, even if it is performed at the same temperature and the same time in the same atmosphere, there is a large difference in oxygen concentration between each heat treatment charge and within the same charge, and there is a problem in practical use that Tc varies widely or remains a non-superconductor. is there.

【0005】第2は、該複合酸化物の加工性が著しく悪
い点である。超電導機器要素のマグネツトや超電導素子
等の要素である回路を作製する場合、必ず加工すること
が要求される。例えばマグネツトを構成する線材はコイ
リングの必要があるが、該複合酸化物は、従来の金属系
のものに比べ著しく脆く加工が困難でコイリングには適
さない。また回路作製の方法として、これまで半導体プ
ロセスで使用されてきた反応性イオンエツチングによる
パターニング加工が挙げられるが、該複合酸化物は組成
が三成分以上の系となるため、反応性イオンエツチング
等による通常の微細加工が極めて困難となる問題があ
る。
Secondly, the workability of the composite oxide is extremely poor. When making a circuit which is an element such as a magnet of a superconducting device element or a superconducting element, it is always required to process it. For example, although the wire material constituting the magnet needs to be coiled, the complex oxide is significantly brittle and difficult to process as compared with the conventional metal-based ones, and is not suitable for coiling. Further, as a method for producing a circuit, there is a patterning process by reactive ion etching which has been used in the semiconductor process so far. However, since the composite oxide has a composition of three or more components, reactive ion etching or the like is used. There is a problem that ordinary fine processing becomes extremely difficult.

【0006】第3は、該複合酸化物の磁場中での臨界電
流密度Jcが著しく低いことである。従来の金属系の超
電導体はコヒーレンス長さがミクロンメートル程度のた
め、結晶粒界や析出物等のミクロンメートルオーダーの
大きさをもつピニングセンターが磁束線をピン止めし
て、磁場中でのJcを保持することができたが、該複合
酸化物のコヒーレンス長さは従来のものの約3ケタ低い
値であるため、従来のピニングセンタでは、磁場中で侵
入してくる磁束線のピン止めを有効に行えず、磁場中で
のJcが低くなるという問題点があつた。
Thirdly, the critical current density Jc of the composite oxide in a magnetic field is extremely low. Since the conventional metal-based superconductor has a coherence length of about micrometer, a pinning center having a size of micrometer order such as grain boundaries and precipitates pin the magnetic flux lines to prevent the Jc in the magnetic field. However, since the coherence length of the composite oxide is about three orders of magnitude lower than that of the conventional one, the conventional pinning center is effective in pinning the magnetic flux lines penetrating in the magnetic field. However, there is a problem that Jc in the magnetic field becomes low.

【0007】本発明の目的は、粒子線または電磁放射線
の照射によつて、非超電導体を超電導体にし、特性の低
い超電導体のTc,Jcを向上させ、さらに超電導コイ
ルや回路を加工によらずに作製する方法を提供するにあ
る。
The object of the present invention is to make a non-superconductor a superconductor by irradiating a particle beam or electromagnetic radiation to improve Tc and Jc of a superconductor having a low characteristic, and further to process a superconducting coil or a circuit. It is to provide a method of manufacturing without.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、非超電導体を
超電導体となし、さらに超電導体のTcの向上を達成す
るためには、非超電導酸化物または超電導酸化物に粒子
ビームまたは電磁放射線を照射し、結晶格子位置の酸素
濃度を富化させる酸素濃度を調整する超電導酸化物の製
造方法にある。
The present invention uses a non-superconductor as a superconductor, and in order to achieve an improvement in Tc of the superconductor, a non-superconducting oxide or a superconducting oxide is subjected to a particle beam or electromagnetic radiation. Is applied to adjust the oxygen concentration for enriching the oxygen concentration at the crystal lattice position.

【0009】更に、本発明は、超電導機器要素のマグネ
ツトや超電導素子等の要素回路を加工プロセスなしで製
造するためには、非超電導酸化物中に、粒子ビームまた
は電磁放射線を照射して、照射した部分を超電導酸化物
とし、平面形状で該超電導酸化物の一部または全部を非
超電導酸化物中に埋込んだ状態で形成させることにより
達成される。また別の製造方法として、超電導酸化物中
に、粒子ビームまたは電磁放射線を照射して、照射した
部分を非超電導酸化物とし、平面形状で該非超電導酸化
物の一部または全部を超電導酸化物中に埋込んだ状態で
形成させることにより達成される。これらの製造方法に
より、超電導マグネツトに使用されるコイルや回路にな
る超電導酸化物は、非超電導酸化物の中で、マグネツト
や回路等の形状を加工なしに、照射により付与できる。
これらの粒子ビームや電磁放射線の照射により超電導酸
化物を非超電導酸化物にする方法は、該照射により結晶
格子位置の酸素濃度を減少させる方法でもよい。
Further, according to the present invention, in order to manufacture an element circuit such as a magnet of a superconducting device element or a superconducting element without a working process, a non-superconducting oxide is irradiated with a particle beam or an electromagnetic radiation to be irradiated. This is achieved by forming the above portion as a superconducting oxide, and forming a part or all of the superconducting oxide in a planar shape in a state of being embedded in a non-superconducting oxide. As another manufacturing method, the superconducting oxide is irradiated with a particle beam or electromagnetic radiation, the irradiated portion is made into a non-superconducting oxide, and a part or all of the non-superconducting oxide in a planar shape is used in the superconducting oxide. It is achieved by being formed in a state of being embedded in the. By these manufacturing methods, the superconducting oxide used for the coil or circuit used in the superconducting magnet can be applied by irradiation without processing the shape of the magnet, the circuit or the like among the non-superconducting oxides.
The method of converting a superconducting oxide into a non-superconducting oxide by irradiating these particle beams or electromagnetic radiation may be a method of reducing the oxygen concentration at the crystal lattice position by the irradiation.

【0010】また、本発明は、超電導複合酸化物の磁界
中での臨界電流密度Jcを向上させることは、該超電導
酸化物の原子のはじき出しエネルギーよりも高いエネル
ギーを与えることのできる電子またはイオンを照射し、
制御されたナノメートルオーダーの大きさをもつ照射欠
陥を導入することにより達成できる。
Further, according to the present invention, the improvement of the critical current density Jc of the superconducting composite oxide in the magnetic field is achieved by the electron or ion which can give higher energy than the ejection energy of the atoms of the superconducting oxide. Irradiate,
This can be achieved by introducing irradiation defects with controlled nanometer order size.

【0011】以上の本発明における粒子ビームまたは電
磁放射線の照射に際しては、照射と同時に他の加熱手段
によつて加熱するかまたは照射後熱処理することができ
る。特に非超電導体を超電導体にしたり、結晶格子位置
の酸素の濃度を富化させる場合により効果的である。そ
の時の温度は、照射した酸化物の完全固溶化温度をT
(k)とするとT(k)以下、T/3(k)以上が好ましい。
しかし、超電導酸化物を非超電導酸化物にする場合には
その熱処理は必要ない。
Upon irradiation with the particle beam or electromagnetic radiation in the present invention as described above, heating can be performed by another heating means at the same time as irradiation, or heat treatment can be performed after irradiation. In particular, it is more effective when the non-superconductor is made to be a superconductor or the oxygen concentration at the crystal lattice position is enriched. The temperature at that time is T, which is the complete solution temperature of the irradiated oxide.
If it is (k), it is preferably T (k) or less and T / 3 (k) or more.
However, when the superconducting oxide is changed to a non-superconducting oxide, the heat treatment is not necessary.

【0012】本発明における粒子ビームまたは電磁放射
線としては、イオン,電子,中性子,レーザー等を挙げ
ることができるが、本発明の各々の目的に沿つて好まし
い粒子ビームあるいは電磁放射線を照射するのがよい。
Examples of the particle beam or electromagnetic radiation in the present invention include ions, electrons, neutrons, lasers, etc., and it is preferable to irradiate a preferable particle beam or electromagnetic radiation according to each purpose of the present invention. .

【0013】非超電導体または超電導体に照射して、非
超電導体を超電導体にしたり、結晶格子位置の酸素濃度
を富化させるに好適な粒子ビームは、酸素イオン及び電
子であり、好適な電磁放射線はレーザー光,赤外光等で
ある。但し、電子,レーザー光,赤外光を照射する場
合、雰囲気は酸素中が好ましい。非超電導酸化物層内
に、粒子ビームまたは電磁放射線を照射して超電導酸化
物を形成させる場合、用いるに好適な粒子ビームあるい
は電磁放射線は上記のものと同じである。
Particle beams suitable for irradiating a non-superconductor or a superconductor to convert the non-superconductor into a superconductor and to enrich the oxygen concentration at the crystal lattice position are oxygen ions and electrons, which are suitable electromagnetic waves. Radiation is laser light, infrared light, or the like. However, in the case of irradiating with electrons, laser light, and infrared light, the atmosphere is preferably oxygen. When the particle beam or the electromagnetic radiation is irradiated into the non-superconducting oxide layer to form the superconducting oxide, the particle beam or the electromagnetic radiation suitable for use is the same as the above.

【0014】超電導体に照射して、結晶格子位置の酸素
濃度を減少させるに好適な粒子ビームは、イオン,電
子,中性子である。但し、これらの粒子ビームのエネル
ギは酸化物の結晶格子位置の酸素をはじき出せるエネル
ギ以上が必要であるが、水素イオンの場合のみこの限り
でない。また超電導体に照射して、非超電導体化する粒
子ビーム,電磁放射線は上記と同様であるが、電磁放射
線を照射する際の雰囲気は、酸素中でない方が好まし
い。超電導酸化物中に粒子ビームあるいは電磁放射線を
照射させて非超電導酸化物を形成させる場合、用いるに
好適な粒子ビームあるいは電磁放射線は上と同様であ
る。
Particle beams suitable for irradiating a superconductor to reduce the oxygen concentration at the crystal lattice position are ions, electrons and neutrons. However, the energy of these particle beams needs to be equal to or higher than the energy that can repel oxygen at the crystal lattice position of the oxide, but this is not the case only for hydrogen ions. The particle beam and electromagnetic radiation for irradiating the superconductor to make it non-superconductor are the same as above, but it is preferable that the atmosphere for irradiating the electromagnetic radiation is not oxygen. When the non-superconducting oxide is formed by irradiating the superconducting oxide with the particle beam or the electromagnetic radiation, the particle beam or the electromagnetic radiation suitable for use is the same as above.

【0015】前記した結晶格子位置の酸素濃度を富化ま
たは減少させることのいずれにも使用できるイオンは酸
素イオンである。従つて酸素イオンの照射を行う場合
は、温度,照射量を適当に選ぶことにより非超電導体を
超電導体にしたりTcを向上できる反面、超電導体を非
超電導体にすることもできる。 水素イオン照射を用い
て、結晶格子位置の酸素濃度を減少させたり、超電導体
を非超電導体にする場合、水素が酸化物中の酸素を還元
する作用を有するため、他のイオンに比べて、照射量が
少なくてすむ等の利点がある。
Ions that can be used to both enrich or reduce the oxygen concentration at the crystal lattice positions described above are oxygen ions. Therefore, in the case of irradiating oxygen ions, the non-superconductor can be made to be a superconductor or Tc can be improved by appropriately selecting the temperature and the irradiation amount, while the superconductor can be made to be a non-superconductor. When hydrogen ion irradiation is used to reduce the oxygen concentration at the crystal lattice position or when the superconductor is changed to a non-superconductor, hydrogen has the action of reducing oxygen in the oxide, so compared to other ions, There are advantages such as a small irradiation dose.

【0016】超電導酸化物中に、微細な照射欠陥を導入
してJcを向上させる際に用いる粒子ビームとして好適
なのは、電子であり次にイオンである。この理由は、中
性子の照射では、酸化物の放射化や照射時間が長くなる
が、電子やイオンでは照射時間は短いこと、さらに導入
される照射欠陥の大きさや分布を精度よくコントロール
できる。照射量は、Tc(オンセツト)が照射で低下し始
める値の60〜200%程度が最も好ましい。
It is electrons and then ions that are suitable as a particle beam for use in introducing fine irradiation defects into the superconducting oxide to improve Jc. The reason for this is that irradiation with neutrons increases activation of oxides and irradiation time, but irradiation times of electrons and ions are short, and the size and distribution of irradiation defects introduced can be controlled accurately. Most preferably, the irradiation dose is about 60 to 200% of the value at which Tc (onset) starts to decrease due to irradiation.

【0017】超電導体に照射して、結晶格子位置の酸素
濃度を減少させたり、非超電導体化させるに好適なイオ
ンは、酸化物の結晶格子位置の酸素をはじき出せるエネ
ルギをもつたイオンであれば何でもよいが、酸素以外に
特にTi,Zr,Hf,C,Si,Ge,Sn,Pb,
V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Zn,N,Al,
Mgのイオンでも可能である。
Ions suitable for irradiating a superconductor to reduce the oxygen concentration at the crystal lattice position or to make it a non-superconductor are those having energy capable of repelling oxygen at the crystal lattice position of the oxide. In addition to oxygen, Ti, Zr, Hf, C, Si, Ge, Sn, Pb,
V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, N, Al,
It is also possible to use Mg ions.

【0018】イオン照射には種々の加速器を用いること
ができる。例えば、コツククロフトーワルトン型加速器
やバンデグラフ型加速器,タンデム型加速器,カウフマ
ン型加速器等である。電子照射には、コツククロフトー
ワルトン加速器などの他、ライナツクやサイクロトロン
加速器等を用いることができる。
Various accelerators can be used for ion irradiation. For example, Kotsk Croft-Walton type accelerator, van de Graaff type accelerator, tandem type accelerator, Kauffman type accelerator and the like. For electron irradiation, in addition to the Kotsk Croft-Walton accelerator or the like, a lineat or a cyclotron accelerator or the like can be used.

【0019】本発明の具体的な応用例は次の通りであ
る。本発明は、半導体素子表面の所定位置に配線層を有
する半導体装置において、前記配線層は超電導酸化物層
からなり、平面形状において非超電導酸化物層を介して
所定の回路が形成されていることを特徴とする半導体装
置にある。
A specific application example of the present invention is as follows. According to the present invention, in a semiconductor device having a wiring layer at a predetermined position on the surface of a semiconductor element, the wiring layer is made of a superconducting oxide layer, and a predetermined circuit is formed in a planar shape via a non-superconducting oxide layer. In a semiconductor device.

【0020】本発明は、超電導酸化物層からなる配線を
有するものにおいて、該配線は平面形状において、非超
電導酸化物層を介して所定の回路が形成されていること
を特徴といる半導体装置にある。
The present invention relates to a semiconductor device having a wiring made of a superconducting oxide layer, wherein the wiring has a planar shape and a predetermined circuit is formed via a non-superconducting oxide layer. is there.

【0021】本発明は、超電導酸化物からなる超電導コ
イルにおいて、該コイルは平面形状において非超電導酸
化物を介してら旋状の回路が形成されていることを特徴
とする超電導コイルにある。
The present invention resides in a superconducting coil made of a superconducting oxide, which is characterized in that a spiral circuit is formed in a planar shape via a non-superconducting oxide.

【0022】[0022]

【作用】非超電導酸化物または超電導酸化物に粒子ビー
ムあるいは電磁放射線を照射して、結晶格子位置の酸素
濃度を富化させ酸素濃度を調整する方法及び非超電導体
を超電導体にする方法について詳述する。
[Function] Details of a method of irradiating a non-superconducting oxide or a superconducting oxide with a particle beam or electromagnetic radiation to enrich the oxygen concentration at the crystal lattice position to adjust the oxygen concentration and a method of converting the non-superconductor into a superconductor I will describe.

【0023】酸素欠損型層状ペロブスカイト酸化物は、
図1に示す様に結晶を構成する格子位置の酸素濃度によ
り、非超電導性を示したり、超電導性を示したりする。
本発明者らは、この様な非超電導酸化物を超電導化体
し、さらに超電導酸化物の臨界温度Tcを上げる方法と
して、酸素イオン照射や酸素雰囲気中での電子,レーザ
ービームまたは赤外光の照射が効果のあることを発見
し、本発明に至つた。
The oxygen-deficient layered perovskite oxide is
As shown in FIG. 1, depending on the oxygen concentration at the lattice position that constitutes the crystal, it exhibits non-superconductivity or superconductivity.
The inventors of the present invention have made such a non-superconducting oxide into a superconducting body and further raising the critical temperature Tc of the superconducting oxide by oxygen ion irradiation or electron, laser beam or infrared light irradiation in an oxygen atmosphere. We discovered that irradiation was effective and reached the present invention.

【0024】図2は酸素イオン照射量とTcとの関係を
示す線図である。酸素が著しく欠損した三重層状ペロブ
スカイトの非超電導領域Aの状態に酸素イオンを照射す
ると、ある照射量以上で超電導状態に転移し、臨界温度
Tcが発現する(図2の領域Bに入る)。さらに酸素イ
オン照射量の増大に伴いTcが上昇する。しかし、酸素
イオン照射を続けるとTcは最大値を示し、その後はイ
オン照射量の増大に伴つてTcは減少し、最後には非超
電導体となる(図2のC領域に入る)。Tcが最大値を
示す酸素イオン照射は照射温度や照射速度に影響され、
一義的には決まらない。照射温度または照射速度が大き
い程、Tcが最大を示す酸素イオン照射量は大きくなる
傾向がある。一方、ある照射量以上でTcが下がり始め
るのは、酸素イオン照射時に照射損傷により結晶格子位
置の酸素原子が優先的にはじき出されて格子位置の酸素
濃度が減少するためである。このことは200KeV電
子顕微鏡にイオン加速器を結合させた装置を用いて、酸
素イオンの照射中に格子像を観察した結果から明らかに
した。従つて図2のTcと酸素イオン照射量の関係を示
す曲線がピークをもつのは、照射により導入された酸素
が格子位置に入る反応と照射時に格子位置の酸素がはじ
き出される反応との競合の結果生じたものであると考え
られる。そこで酸素濃度富化によりTcを向上させるに
は、図2のTcがピークを示す照射量まで酸素イオンを
照射するのが好ましい。また一方、本発明の超電導酸化
物の格子位置の酸素濃度を減少させるには、図2のTc
がピークを示す照射量以上に酸素を照射すれば達成で
き、さらに、本発明の超電導酸化物を非超電導酸化物に
するには、図2の領域Cに相当する照射量まで酸素イオ
ンを照射すれば達成できる。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the oxygen ion dose and Tc. When the state of the non-superconducting region A of the triple-layered perovskite in which oxygen is significantly deficient is irradiated with oxygen ions, the state transitions to the superconducting state at a certain dose or more, and the critical temperature Tc appears (enters the region B in FIG. 2). Further, Tc rises as the dose of oxygen ions increases. However, when oxygen ion irradiation is continued, Tc shows the maximum value, and thereafter, Tc decreases as the ion irradiation amount increases, and finally Tc becomes a non-superconductor (entering the C region in FIG. 2). Oxygen ion irradiation at which Tc shows the maximum value is affected by irradiation temperature and irradiation speed,
It's not uniquely decided. The higher the irradiation temperature or irradiation rate, the larger the oxygen ion irradiation dose at which Tc shows the maximum. On the other hand, the reason why Tc begins to drop above a certain dose is that oxygen atoms at the crystal lattice positions are preferentially ejected due to irradiation damage during oxygen ion irradiation, and the oxygen concentration at the lattice positions decreases. This was clarified from the result of observing a lattice image during irradiation of oxygen ions by using an apparatus in which an ion accelerator is combined with a 200 KeV electron microscope. Therefore, the curve showing the relationship between Tc and oxygen ion irradiation dose in FIG. 2 has a peak because of the competition between the reaction in which oxygen introduced by irradiation enters the lattice position and the reaction in which oxygen at the lattice position is ejected during irradiation. It is considered to be the result. Therefore, in order to improve Tc by enriching oxygen concentration, it is preferable to irradiate oxygen ions up to the irradiation dose at which Tc in FIG. 2 shows a peak. On the other hand, in order to reduce the oxygen concentration at the lattice position of the superconducting oxide of the present invention, Tc of FIG.
Can be achieved by irradiating with oxygen at a dose higher than that at which the peak shows a peak. Further, in order to make the superconducting oxide of the present invention a non-superconducting oxide, irradiation with oxygen ions up to the dose corresponding to the region C in FIG. Can be achieved.

【0025】一方、図2の非超電導領域Aの状態にある
非超電導酸化物を超電導体化し、さらに超電導酸化物の
Tcを上げる方法として、酸素雰囲気中での電子、レー
ザービームまたは赤外光の照射が有効である。図3はレ
ーザ光等のエネルギー密度とTcとの関係を示す線図で
ある。酸素が著しく欠損した三重層状ペロブスカイト
(非超電導領域Dの状態)に電子ビームまたはレーザー
ビームあるいは赤外光を酸素雰囲気で照射すると、ある
エネルギー密度以上で超電導状態に転移し、臨界温度が
発現する(図3の領域Eに相当する)。さらにこのエネ
ルギー密度を上げるとTcは増大するが、Tcを増大さ
せることのできるエネルギー密度の範囲があり、エネル
ギ密度が高すぎるとTcが急激に減少するか、非超電導
体化(図3の領域Fに相当)する。電子ビーム、レーザ
ービームあるいは赤外光等を照射することにより非超電
導体が超電導体化し、さらに超電導体Tcが上昇する機
構は、該照射により非超電導体あるいは超電導体の照射
部の温度が上昇し、雰囲気からの酸素の導入(:酸化)
による結晶格子位置の酸素濃度の富化が達成されるため
と考えられる。一方、照射粒子等のエネルギー密度が高
くなりすぎるとTcが下がり、または非超電導体化(図
3の領域Fの状態)が起こるが、これは照射された部分
の温度の上昇により超電導体の構成元素の蒸発や超電導
体の溶融またはアモルフアス化による構造の変化が原因
と考えられる。
On the other hand, as a method of converting the non-superconducting oxide in the state of the non-superconducting region A in FIG. 2 into a superconductor and further increasing the Tc of the superconducting oxide, the electron, laser beam or infrared light in an oxygen atmosphere is used. Irradiation is effective. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the energy density of laser light and the like and Tc. When a triple-layered perovskite (state of non-superconducting region D) in which oxygen is significantly deficient is irradiated with an electron beam, a laser beam, or infrared light in an oxygen atmosphere, it transitions to a superconducting state at a certain energy density or more, and a critical temperature appears ( This corresponds to the area E in FIG. 3). If this energy density is further increased, Tc increases, but there is a range of energy density in which Tc can be increased. If the energy density is too high, Tc sharply decreases, or Tc becomes non-superconductor (region of FIG. 3). Equivalent to F). The mechanism in which the non-superconductor becomes a superconductor by irradiation with an electron beam, a laser beam, infrared light, or the like, and the superconductor Tc rises is that the irradiation raises the temperature of the irradiated portion of the non-superconductor or the superconductor. , Introduction of oxygen from the atmosphere (: oxidation)
It is considered that this is because enrichment of oxygen concentration at the crystal lattice position is achieved by. On the other hand, when the energy density of irradiated particles becomes too high, Tc decreases or non-superconductor formation (state of region F in FIG. 3) occurs. This is because the temperature of the irradiated portion rises and the superconductor structure is increased. It is considered that the change in structure is caused by the evaporation of elements, the melting of superconductors or the formation of amorphous.

【0026】図4は、YBa2Cu37_xの超電導体にレ
ーザービームを照射したときの超電導体の温度により組
成が変化することを示したICP分析の結果をまとめた
図である。但し、YBa2Cu37_xはMgO基板上に
RFマグネトロンスパツタで作製した薄膜である。レー
ザービーム照射により温度が700℃を越えると組成変
動が著しくなることがわかる。
FIG. 4 is a diagram summarizing the results of the ICP analysis showing that the composition changes depending on the temperature of the YBa 2 Cu 3 O 7 _ x superconductor when the superconductor is irradiated with a laser beam. However, YBa 2 Cu 3 O 7 — x is a thin film formed on the MgO substrate by RF magnetron sputtering. It can be seen that when the temperature exceeds 700 ° C. by laser beam irradiation, the compositional variation becomes remarkable.

【0027】ところで、本発明の超電導酸化物の格子位
置の酸素濃度を減少させるには、図3のTcがピークを
示すエネルギ密度以上の電子やレーザーを照射すれば達
成でき、さらに本発明の超電導酸化物を非超電導酸化物
にするには、図3の領域Fに相当するエネルギー密度の
電子やレーザーを照射すれば達成できる。
By the way, the oxygen concentration at the lattice position of the superconducting oxide of the present invention can be reduced by irradiating with an electron or laser having an energy density higher than the energy density at which Tc in FIG. 3 shows a peak. The oxide can be made into a non-superconducting oxide by irradiating with an electron or laser having an energy density corresponding to the region F in FIG.

【0028】以上のように、図2または図3の非超電導
領域(各々AまたはD)の状態にある非超電導酸化物中
に、本発明の酸素濃度を富化させる方法により超電導体
化させた酸化物を形成させることができる。また、以上
の方法により、非超電導酸化物中に形成させた超電導酸
化物を超電導コイルや超電導回路,超電導配線等、さら
に、半導体素子と結合させて半導体素子上に、超電導回
路や超電導配線を形成させることができる。
As described above, the non-superconducting oxide in the non-superconducting region (A or D) shown in FIG. 2 or 3 is made into a superconductor by the method of enriching the oxygen concentration of the present invention. An oxide can be formed. Also, by the above method, the superconducting oxide formed in the non-superconducting oxide is combined with the superconducting coil, the superconducting circuit, the superconducting wiring, etc., and further, the semiconductor element is formed to form the superconducting circuit or the superconducting wiring. Can be made.

【0029】酸素イオン,各種のイオン,電子,中性子
などの粒子線照射による酸化物結晶格子位置の酸素のは
じき出しによるものであるが、水素イオン照射は、はじ
き出し以外の特別なメカニズムにより結晶格子位置の酸
素濃度を減少させることができる。すなわち、水素イオ
ン照射により酸化物中に導入された水素は、超電導に寄
与していると考えられる銅と酸素の結合の手を優先的に
切つて、超電導酸化物中の酸素を容易に還元する効果が
ある。水素イオン照射により酸化物超電導体の酸素還元
が起つていることを、一例として図5のX線回折パター
ンの変化により説明する。図5は、RFマグネトロンス
パツタで作製したYBa2Cu37_xの薄膜(厚さ10μ
m)に、水素イオン(400KeV)を照射する前(上
図)と、2.3×1017H+/cm2だけ室温で照射した後
(下図)の膜の結晶構造をX線回折(CuKα線使用)
により調べた結果である。その照射前は、単一の斜方晶
のYBa2Cu37_xになつているが、照射後は正方晶の
YBa2Cu37_xに相転移しており、かつY2BaCuO5
と、CuOの相が新たに形成されている。斜方晶から正
方晶への転移はYBa2Cu37_x中の酸素が減つたとき
に起る現象であり、水素イオン照射によつて酸素が減少
したことがわかる。このことを化学反応式で示すと次の
様になる。
Oxygen ions, various ions, electrons, neutrons, etc. are caused by the ejection of oxygen at the oxide crystal lattice position by particle beam irradiation, but hydrogen ion irradiation is caused by a special mechanism other than the ejection of the crystal lattice position. The oxygen concentration can be reduced. That is, the hydrogen introduced into the oxide by hydrogen ion irradiation preferentially cuts off the bond between copper and oxygen, which are considered to contribute to superconductivity, and easily reduces oxygen in the superconducting oxide. effective. The fact that oxygen reduction of the oxide superconductor is caused by the hydrogen ion irradiation will be described by way of example with reference to changes in the X-ray diffraction pattern of FIG. FIG. 5 shows a thin film of YBa 2 Cu 3 O 7 _ x (thickness 10 μm produced by RF magnetron sputtering).
m) before irradiation with hydrogen ions (400 KeV) (upper figure) and after irradiation with 2.3 × 10 17 H + / cm 2 at room temperature (lower figure), the crystal structures of the films were analyzed by X-ray diffraction (CuKα). Line used)
It is the result of examination by. Before the irradiation, a single orthorhombic YBa 2 Cu 3 O 7 _ x was formed, but after the irradiation, a phase transition was made to a tetragonal YBa 2 Cu 3 O 7 _ x , and Y 2 BaCuO 5
And a CuO phase is newly formed. The transition from orthorhombic to tetragonal is a phenomenon that occurs when oxygen in YBa 2 Cu 3 O 7 — x decreases, and it can be seen that hydrogen ion irradiation reduces oxygen. This is shown in the following chemical reaction formula.

【0030】 YBa2Cu37_x(斜方晶)+y(2H) → YBa2Cu37_x(正方晶)+yH2O …(1) すなわち、水素イオン照射で導入された水素は酸素を還
元して斜方晶から正方晶への転移を誘起したのである。
但し、(1)式に従えば、H2Oが生成されるはずであ
る。H2Oの生成は、水素イオン照射により新たにY2
aCuO5とCuOが生成されたことからも合理的に説
明できる。つまりH2OとYBa2Cu37_xの反応は、
便宜的にX=0.5としたとき、 3H2O+2YBa2Cu36.5 → Y2BaCuO5+3Ba(OH)2+5CuO …(2) と表わすことができる。従つて、YBa2Cu37_x
2Oとの反応でY2BaCuO5とCuOが生成された
わけである。ここでBa(OH)2 は結晶化していないた
め、図5の回折ピークに現われていないと考えられる。
この様に、超電導酸化物への水素イオン照射により、容
易に結晶格子位置の酸素濃度を還元作用によつて減少さ
せることができる。図6は、図5で説明したYBa2Cu3
7_xの薄膜を水素イオン照射により超電導体から非超
電導体にできることを示す電気抵抗−温度曲線を測定し
た結果である。
The YBa 2 Cu 3 O 7 _ x ( orthorhombic) + y (2H) → YBa 2 Cu 3 O 7 _ x ( tetragonal) + yH 2 O ... (1 ) i.e., hydrogen was introduced in the hydrogen ion irradiation Reduced oxygen to induce the orthorhombic to tetragonal transition.
However, according to the equation (1), H 2 O should be generated. H 2 O is newly generated by irradiation with hydrogen ions to produce Y 2 B.
It can be rationalized from the fact that aCuO 5 and CuO were produced. That is, the reaction between H 2 O and YBa 2 Cu 3 O 7 _ x is
When the convenience X = 0.5, can be expressed as 3H 2 O + 2YBa 2 Cu 3 O 6. 5 → Y 2 BaCuO 5 + 3Ba (OH) 2 + 5CuO ... (2). Therefore, Y 2 BaCuO 5 and CuO were produced by the reaction between YBa 2 Cu 3 O 7 — x and H 2 O. Since Ba (OH) 2 is not crystallized here, it is considered that it does not appear in the diffraction peak of FIG.
Thus, by irradiating the superconducting oxide with hydrogen ions, the oxygen concentration at the crystal lattice position can be easily reduced by the reducing action. FIG. 6 shows YBa 2 Cu 3 described in FIG.
It is the result of measuring the electric resistance-temperature curve showing that a thin film of O 7 — x can be changed from a superconductor to a non-superconductor by hydrogen ion irradiation.

【0031】図2または図3の超電導領域BまたはEの
状態にある超電導酸化物中に、以上に述べた本発明の酸
素濃度を減少させる方法または超電導酸化物の結晶組成
あるいは結晶性を破壊する方法により非超電導の酸化物
を形成させることができる。またこの製造方法により超
電導酸化物中に、非超電導酸化物を形成させて成る超電
導マグネツトや超電導回路,超電導配線等の超電導体装
置、さらに、半導体素子と結合させて半導体素子上に、
超電導回路や超電導配線を形成させた半導体装置を得る
ことができる。
In the superconducting oxide in the state of the superconducting region B or E of FIG. 2 or 3, the above-described method for reducing the oxygen concentration of the present invention or the crystal composition or crystallinity of the superconducting oxide is destroyed. A non-superconducting oxide can be formed by the method. Also, in this superconducting oxide, a superconducting magnet or superconducting circuit formed by forming a non-superconducting oxide by this manufacturing method, a superconducting device such as a superconducting wiring, or a semiconductor element combined with a semiconductor element,
It is possible to obtain a semiconductor device having a superconducting circuit and superconducting wiring formed therein.

【0032】本発明の非超電導酸化物または超電導酸化
物に粒子ビームあるいは電磁放射線を照射して、結晶格
子位置の酸素濃度を富化させる酸素濃度調整方法を行う
ことに当り、調整中または調整後の温度は、酸化物の完
全固溶化温度をT(k)とすると、T(k)以下、T/
3(k)以上が好ましいが、特に好ましくは、T(k)
以下,4T/5(k)以上の範囲が好ましい。この理由
は、粒子ビームや電磁放射線の照射による結晶性の乱れ
を回復させるに好適な範囲だからである。
When performing the oxygen concentration adjusting method of irradiating the non-superconducting oxide or the superconducting oxide of the present invention with a particle beam or electromagnetic radiation to enrich the oxygen concentration at the crystal lattice position, during or after adjustment. Assuming that the complete solution temperature of the oxide is T (k), the temperature of
3 (k) or more is preferable, but T (k) is particularly preferable.
Hereinafter, the range of 4T / 5 (k) or more is preferable. The reason for this is that the range is suitable for recovering the disorder of crystallinity due to irradiation of a particle beam or electromagnetic radiation.

【0033】図7及び図8は、スパツタで作製したBi
SrCaCu2x の薄膜(厚さ5μm)に2MVの電子を
室温で照射したときの、各々電気抵抗−温度曲線と、磁
場中での臨界電流密度Jcの変化を示す線図である。薄
膜はほぼ単結晶に近いものである。電子照射によりTc
は減少する傾向にある(図7)が、磁場中でのJcは照
射量と共に増大している(図8)。この原因は、電子照
射で導入した微細な照射欠陥が磁束線のピニングセンタ
として働いているためと考えられる。
FIGS. 7 and 8 show Bi produced by a spatter.
FIG. 4 is a diagram showing electric resistance-temperature curves and changes in the critical current density Jc in a magnetic field when a thin film (thickness 5 μm) of SrCaCu 2 O x was irradiated with 2 MV electrons at room temperature. The thin film is almost a single crystal. Tc by electron irradiation
Tends to decrease (FIG. 7), but Jc in the magnetic field increases with the irradiation dose (FIG. 8). It is considered that this is because fine irradiation defects introduced by electron irradiation function as pinning centers of magnetic flux lines.

【0034】本発明の対象となる酸化物は、スピネル型
構造、ペロブスカイト型構造又はこれに類似の構造をも
つ複合酸化物が主である。図9はスピネル型構造AB2
4の模式図を示す。例えば、LiTi24が代表的な
もので、図9のAサイトにLiが入り、BサイトにTi
が入つた酸化物である。図10〜図13は、ペロブスカ
イト系酸化物(ペロブスカイト型構造またはそれに類似
の構造をもつ酸化物)の結晶構造の模式図を示す。図1
0は、ペロブスカイト型構造ABO3 の模式図を示す。
BaPb1_xBix3に代表され、AサイトにBa、Bサイ
トにPb又はBiが入る。図11は層状ペロブスカイト
型構造K2NiF4の模式図である。La2CuO4が代表
的なもので、KサイトにLa、NiサイトにCu、Fサ
イトにOが各々位置する構造である。図12は、酸素欠
損型(三重)層状ペロブスカイト系構造の模式図を示
し、YBa2Cu37_xに代表される。図13は多層ペ
ロブスカイト構造の模式図を示し、例えば、Bi4Sr3
a3Cu416 等に代表される。
The oxide to which the present invention is applied is mainly a composite oxide having a spinel type structure, a perovskite type structure or a structure similar to this. Figure 9 shows the spinel structure AB 2
The schematic diagram of O 4 is shown. For example, LiTi 2 O 4 is typical, and Li enters the A site and Ti enters the B site in FIG.
Is an oxide containing. 10 to 13 are schematic diagrams of crystal structures of perovskite oxides (oxides having a perovskite structure or a structure similar thereto). Figure 1
0 shows a schematic diagram of a perovskite type structure ABO 3 .
Is represented BaPb 1 _ x Bi x O 3 , Ba, Pb-or Bi to B site enters the A site. FIG. 11 is a schematic diagram of the layered perovskite structure K 2 NiF 4 . La 2 CuO 4 is a typical one, and has a structure in which La is located at the K site, Cu is located at the Ni site, and O is located at the F site. FIG. 12 is a schematic diagram of an oxygen-deficient (triple) layered perovskite structure, which is represented by YBa 2 Cu 3 O 7 — x . FIG. 13 shows a schematic view of a multilayer perovskite structure, for example, Bi 4 Sr 3 C
It is represented by a 3 Cu 4 O 16 and the like.

【0035】層状ペロブスカイト型構造をもつ酸化物
は、La2CuO4 以外に、例えばLa2_xxCuO4_y
が挙げられ、La3+の位置にMで示される2価のCa
2+、Sr2+、Ba2+を置換して入れることができ、また
CuをAg,Hgで置換した酸化物も本発明の対象であ
る。また酸素欠損型層状ペロブスカイト構造をもつ酸化
物としては、YBa2Cu37_xの他、例えば、YSr2Cu
37_x,YBa2Cu3_xNix7_y,YBa2Cu3_xAgx7
_y,YBaCaCu37_y,Y0.75Sc0.25、Ba2Cu37
_y,YBa2Cu32y,LnBa2Cu37_x(但し、Ln
は、La,Dy,Md,Sm,Eu,Gd,Ho,E
r,Tm,Yb等である)等が挙げられる。多層ペロブ
スカイト構造をもつ酸化物はBi−Sr−Ca−Cu−
O系の他Tl−Ba−Ca−Cu−O系等も挙げること
ができる。
The oxide having a layered perovskite structure, in addition to La 2 CuO 4, for example, La 2 _ x M x CuO 4 _ y
And divalent Ca represented by M at the La 3 + position.
An oxide in which 2 +, Sr 2 +, and Ba 2 + can be substituted and inserted, and an oxide in which Cu is substituted with Ag or Hg is also an object of the present invention. Examples of oxides having an oxygen-deficient layered perovskite structure include YBa 2 Cu 3 O 7 _ x and YSr 2 Cu.
3 O 7 _ x , YBa 2 Cu 3 _ x Ni x O 7 _ y , YBa 2 Cu 3 _ x Ag x O 7
_ Y, YBaCaCu 3 O 7 _ y, Y 0. 75 Sc 0. 25, Ba 2 Cu 3 O 7
_ y , YBa 2 Cu 3 F 2 O y , LnBa 2 Cu 3 O 7 _ x (however, Ln
Is La, Dy, Md, Sm, Eu, Gd, Ho, E
r, Tm, Yb, etc.) and the like. An oxide having a multi-layer perovskite structure is Bi-Sr-Ca-Cu-
Other than O-based materials, Tl-Ba-Ca-Cu-O-based materials and the like can also be mentioned.

【0036】[0036]

【実施例】【Example】

[実施例1]酸素イオン照射により、非超電導酸化物ま
たは超電導酸化物の結晶格子位置の酸素濃度を富化また
は減少させる一実施例を述べる。表1乃至表3は、供試
材とその作製方法を示す。表中のxの値が0.05,
0.1,0.2,0.3,0.4及び0.5となる様に6種
類の組成比で、計60ケの供試材を準備した。これらの
供試材に、コツククロフトーワルトン型イオン加速装置
を用いて酸素イオンを1×1017ions/cm2注入した、
イオン加速器の運転条件は加速電圧0.4MeV、試料
室である真空槽の真空度は10~6〜10~7torr、温度は
870〜1100Kである。図14は、このイオン加速
器の外観を示した図であり、図15はさらにこの装置の
構造とイオンビームの経路4を示した概念図である。こ
れを詳細に説明すると、イオン注入される酸素は酸素ボ
トル5によりイオン源6に供給され、ここで高電圧が加
えられて酸素イオンとして生成される。イオンビーム
は、イオン源6,質量分析器7,加速管8で構成される
加速器1から四重極レンズ2,偏向器9,スリツト10
を経て真空槽3内の供試材11に照射打込みされる。但
し、酸素ボトルの代りに炭酸ガスボルトを用いても同様
に酸素イオンを発生できる。また電磁石12,加速管電
流13,四重極レンズ電源14,偏向器電流15,スリ
ツト電流計16,ターゲツト電流計17,温度測定制御
系18はマイクロコンピユータ19に接続され、これら
はマイクロコンピユータ19により打込み条件が一定と
なるように制御されている。酸素イオン打込みは表1乃
至表3の分類C,D以外は薄膜試片の両側から同条件で
行つた。
[Example 1] An example of enriching or reducing the oxygen concentration at the crystal lattice position of a non-superconducting oxide or a superconducting oxide by irradiation of oxygen ions will be described. Tables 1 to 3 show the test materials and the manufacturing method thereof. The value of x in the table is 0.05,
A total of 60 test materials were prepared with 6 kinds of composition ratios so as to be 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5. Oxygen ions were injected into these test materials at 1 × 10 17 ions / cm 2 using a Kotsk Croft-Walton ion accelerator.
Operating conditions of the ion accelerator accelerating voltage 0.4MeV, degree of vacuum in the vacuum chamber is a sample chamber 10 ~ 6 ~10 ~ 7 torr, the temperature is 870~1100K. FIG. 14 is a diagram showing the external appearance of this ion accelerator, and FIG. 15 is a conceptual diagram further showing the structure of this device and the path 4 of the ion beam. This will be described in detail. The oxygen to be ion-implanted is supplied to the ion source 6 by the oxygen bottle 5, where a high voltage is applied to generate oxygen ions. The ion beam includes an accelerator 1 composed of an ion source 6, a mass analyzer 7, and an accelerating tube 8, a quadrupole lens 2, a deflector 9, and a slit 10.
After that, the test material 11 in the vacuum chamber 3 is irradiated and driven. However, oxygen ions can be similarly generated by using a carbon dioxide bolt instead of the oxygen bottle. Further, the electromagnet 12, the accelerating tube current 13, the quadrupole lens power source 14, the deflector current 15, the slit ammeter 16, the target ammeter 17, and the temperature measurement control system 18 are connected to a micro computer 19, which are connected by the micro computer 19. The driving conditions are controlled to be constant. Oxygen ion implantation was performed under the same conditions from both sides of the thin film sample except for the classifications C and D in Tables 1 to 3.

【0037】上記の酸素イオン注入の後、試料を液体ヘ
リウム温度まで冷却し、その過程のインダクタンス変化
をインダクタンス法を用いて測定し、臨界温度Tcを調
べた。図16はその一例を示すものである(表1乃至表
3の供試材No.1のx=0.1に相当する試片を測定した
結果)。図16の横軸は絶対温度を、縦軸はインダクタ
ンス変化を示しており、この例ではTcは35Kと読み
とれる。
After the above oxygen ion implantation, the sample was cooled to the liquid helium temperature, and the inductance change in the process was measured by the inductance method to examine the critical temperature Tc. FIG. 16 shows an example thereof (results obtained by measuring a test piece corresponding to x = 0.1 of sample material No. 1 in Tables 1 to 3). The horizontal axis of FIG. 16 represents the absolute temperature and the vertical axis represents the inductance change. In this example, Tc can be read as 35K.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】[0040]

【表3】 [Table 3]

【0041】表4は、以上の工程で処理した供試材のT
cが、酸素イオン注入する前に同様の方法で測定した臨
界温度に比べて増加したか、減少したかを示す結果であ
る。減少したものは、照射後のアニールによりTcが向
上した。
Table 4 shows the T of the test materials treated in the above steps.
It is a result showing whether c increased or decreased as compared with the critical temperature measured by the same method before oxygen ion implantation. In the case of the decreased amount, Tc was improved by annealing after irradiation.

【0042】[0042]

【表4】 [Table 4]

【0043】表5は、上記の酸素イオンを加速器で注入
したとき得られたTcの最大値Tc,maxが、イオン注入
を全く行わなかつたときの臨界温度Tc0よりどれだけ
上昇したかを割合で示したものである。また、この値
(Tc,max−Tc0)/Tc0は各供試材のxの値により
変化しているが、いずれの供試材でも本発明の方法によ
りTcの値を増加させうることがわかる。さらに本発明
の方法を用いて酸素濃度を調整することにより得られた
Tc0よりも高いTcを有する表5の超電導物質は本発
明品である。
Table 5 shows a ratio of how much the maximum value Tc, max of Tc obtained when the above oxygen ions are injected by the accelerator is higher than the critical temperature Tc 0 when no ion injection is performed. It is shown in. Also, this value
Although (Tc, max-Tc 0 ) / Tc 0 varies depending on the value of x of each test material, it can be seen that the value of Tc can be increased by the method of the present invention for any of the test materials. Furthermore, the superconducting substances of Table 5 having Tc higher than Tc 0 obtained by adjusting the oxygen concentration using the method of the present invention are the products of the present invention.

【0044】[0044]

【表5】 [Table 5]

【0045】[実施例2]実施例1と同様の酸素イオン
照射による他の供試材に対する例を示す。供試材は、R
Fマグネトロンスパツタで作製したYBa2Cu36.2
YBa2Cu36.6、ErBa2Cu36.5の薄膜(厚さ1〜
2μm,MgO基板使用)である。酸素イオン照射は図
14及び図15に示すコツククロフトーワルトン型加速
器により75KeVで、1110±30Kで行つた。図
17は、酸素イオン照射量に対する供試材のTc(オフ
セツト)の変化を示す。ただし、酸素イオン照射前にお
いて、YBa2Cu36.2は非超電導体、YBa2Cu36.6
はオフセツト54Kの超電導体、ErBa2Cu36.5はオ
フセツト51Kの超電導体である。酸素イオン照射によ
り、非超電導体は超電導体になり、さらに超電導体のT
cは図に示す様に、ある照射量まで上昇した。さらに照
射量を増大させると、前述した照射損傷により酸素原子
のはじき出しによつてTcが減少し始める。また1
19,O+/cm2の照射を行うと、いずれの供試材も非超
電導体化させることができた。
[Embodiment 2] An example of another test material by oxygen ion irradiation similar to that of Embodiment 1 will be described. The test material is R
YBa 2 Cu was produced by F magnetron spa ivy 3 O 6. 2,
YBa 2 Cu 3 O 6. 6 , ErBa 2 Cu 3 O 6. 5 of the thin film (thickness 1
2 μm, using MgO substrate). Oxygen ion irradiation was carried out at 1110 ± 30K at 75 KeV by means of the Kotsk Croft-Walton accelerator shown in FIGS. FIG. 17 shows the change in Tc (offset) of the test material with respect to the oxygen ion irradiation dose. However, before the oxygen ion irradiation, YBa 2 Cu 3 O 6. 2 is non-superconductor, YBa 2 Cu 3 O 6. 6
The superconductor offset 54K, ErBa 2 Cu 3 O 6 . 5 is a superconductor offset 51K. By irradiation with oxygen ions, the non-superconductor becomes a superconductor, and the superconductor T
As shown in the figure, c increased to a certain dose. When the irradiation amount is further increased, Tc starts to decrease due to the ejection of oxygen atoms due to the irradiation damage described above. Again 1
Irradiation with 0 19 , O + / cm 2 made it possible to make any of the test materials a non-superconductor.

【0046】[実施例3]図18は酸化物混合法で製作
した非超電導体のYBa2Cu36.2(寸法25mm長さ,
巾6mm,厚さ3mm)の供試材を、酸素気流中(5リット
ル/min)で、炭酸ガスレーザーまたは電子ビーム照射
したときの、エネルギ密度に対する臨界温度の変化を示
したものである。但し、電子ビーム照射は50〜100
kV,3〜4mmφのビームを用いた。炭酸ガスレーザー
の場合でも、電子ビーム照射の場合でも、同様の結果を
得た。エネルギ密度が約1×102J/cm2以上の照射で
非超電導から超電導への転移が起こり、エネルギ密度の
増大によりTcを増大させることができた。更にエネル
ギ密度を増大させると、約2×103J/cm2よりTcが
低下し始め、約4.3×103J/cm2で供試材が溶融し
始めて非超電導体とすることができた。
[0046] [Embodiment 3] FIG. 18 Cu 3 O 6 YBa 2 non superconductor fabricated in oxide mixing method. 2 (dimensions 25mm length,
This is a graph showing a change in critical temperature with respect to energy density when a test material having a width of 6 mm and a thickness of 3 mm) is irradiated with a carbon dioxide laser or an electron beam in an oxygen stream (5 l / min). However, electron beam irradiation is 50 to 100
A beam of kV and 3 to 4 mmφ was used. Similar results were obtained with both carbon dioxide laser irradiation and electron beam irradiation. Irradiation with an energy density of about 1 × 10 2 J / cm 2 or more caused a transition from non-superconducting to superconducting, and Tc could be increased by increasing the energy density. When further increasing the energy density of about 2 × 10 3 J / cm 2 than Tc begins to decrease, that is the test material at approximately 4.3 × 10 3 J / cm 2 and begins to melt non-superconductor did it.

【0047】[実施例4]図19は、RFマグネトロン
スパツタで作製したYBa2Cu37_x 薄膜(厚さ5μ
m,MgO基板使用)に400KeVの水素イオンを照
射させたときの電気抵抗_温度曲線に及ぼす水素イオン
照射量の影響を調べた結果である。照射は、コツククロ
フトーワルトン型加速器を用い、室温で行つた。1015
H+/cm2オーダーの照射量でTcオフセツトが減少し始
め、1017H+/cm2オーダーの照射量で非超電導体化さ
せることができる。
[Embodiment 4] FIG. 19 shows a YBa 2 Cu 3 O 7 _ x thin film (thickness: 5 μm) produced by an RF magnetron sputtering device.
m, MgO substrate was used), and the effect of hydrogen ion irradiation dose on the electric resistance-temperature curve when irradiated with 400 KeV hydrogen ions was examined. Irradiation was carried out at room temperature using a Kotsk Croft-Walton accelerator. 10 15
H + / cm 2 order Tc offset begins to decrease at the irradiation amount of, can be non-superconducting embodied in irradiation amount of 10 17 H + / cm 2 order.

【0048】[実施例5]本実施例を図20を用いて説
明する。(100)結晶方位のSi単結晶より成る基板
21上にスパツタリング法によつてBa2YCu35.0
る組成を有する半絶縁層22を形成する。半絶縁層22
の厚さは約200nmである。これを真空中で、100
0℃の温度で約1時間の加熱を行つたのち、冷却する。
次に圧力1気圧の純酸素中で、CO2レーザ25からの
レーザ光24あるいは赤外光を用いて、半絶縁層22の
一部分を800〜500℃に局所的に加熱して、少なく
とも500℃以上の温度とし、加熱部分を酸化して組成
が、Ba2YCuO7なる組成の超電導体23を形成する。
超電導体23の形状は、レーザ光24のビームスポツト
26が移動させることによつて任意の形状にすることが
できる。これは基板21を移動することによつても、レ
ーザ光を光学系を用いて掃引することによつても実現で
きる。本実施例によれば、半絶縁基板が自動的に半絶縁
層22によつて実現されている。また超電導体23は半
絶縁層22の中に埋め込まれており、これを用いた回路
の表面は平坦であるために、段差を発生することがな
く、高集積化が可能となる。さらに超電導体23の最小
寸法は、レーザ光24のビーム・スポツト径によつて主
に決まるが、その寸法は1μm以下まで小さくすること
ができる。
[Embodiment 5] This embodiment will be described with reference to FIG. (100) to form a semi-insulating layer 22 having a Yotsute Ba 2 YCu 3 O 5. 0 becomes composition Supatsutaringu method on the substrate 21 made of Si single crystal in the crystal orientation. Semi-insulating layer 22
Has a thickness of about 200 nm. This in vacuum, 100
After heating at a temperature of 0 ° C. for about 1 hour, it is cooled.
Next, in pure oxygen at a pressure of 1 atm, a part of the semi-insulating layer 22 is locally heated to 800 to 500 ° C. by using laser light 24 or infrared light from a CO 2 laser 25, and at least 500 ° C. At the above temperature, the heated portion is oxidized to form a superconductor 23 having a composition of Ba 2 YCuO 7 .
The shape of the superconductor 23 can be made arbitrary by moving the beam spot 26 of the laser light 24. This can be achieved either by moving the substrate 21 or by sweeping the laser light using an optical system. According to this embodiment, the semi-insulating substrate is automatically realized by the semi-insulating layer 22. Further, since the superconductor 23 is embedded in the semi-insulating layer 22 and the surface of the circuit using the same is flat, no step is generated and high integration is possible. Further, the minimum size of the superconductor 23 is mainly determined by the beam spot diameter of the laser light 24, but the size can be reduced to 1 μm or less.

【0049】本実施例では、半絶縁層22の局所的な酸
化に、酸素中でのレーザ光による加熱を用いたが、レー
ザ光にかえて高周波による800〜500℃の加熱を用
いても良い。また酸素の圧力は1気圧に限定されるもの
ではなく、これより低くても良いが効率良く酸化を進め
るためには、1気圧以上に加圧した状態で800〜50
0℃の局所的な加熱を行うことが望ましい。また、加熱
後の冷却速度はレーザ光のスポツトの掃引速度によつて
変えることができるが、超電導体23中の結晶欠陥を少
なくする観点から、この掃引速度をできる限り遅くして
除冷することが必要であり、その速度は毎分5deg 程度
の冷却状態を500℃程度まで保つことが望ましい。
図20に示した例においては、超電導体23は回路の配
線として使用できる。
In this embodiment, heating by laser light in oxygen was used for local oxidation of the semi-insulating layer 22, but heating at 800 to 500 ° C. by high frequency instead of laser light may be used. . The pressure of oxygen is not limited to 1 atm, and may be lower than this, but in order to promote the oxidation efficiently, the pressure of 800 to 50 at 1 atm or more is applied.
It is desirable to perform local heating at 0 ° C. The cooling rate after heating can be changed according to the sweep speed of the spot of the laser light, but from the viewpoint of reducing the crystal defects in the superconductor 23, the sweep speed should be made as slow as possible for cooling. Is required, and it is desirable to keep the cooling state at about 5 deg / min up to about 500 ° C.
In the example shown in FIG. 20, the superconductor 23 can be used as wiring for a circuit.

【0050】[実施例6]本実施例を図21を用いて説
明する。実施例5において、あらかじめ半絶縁層22を
形成しておいたが、これとは逆に超電導体23をあらか
じめ基板21上に形成しておき、これに水素イオン源2
30からの水素イオンビーム220を注入しビームスポ
ツト210の部分において超電導体23を還元して、こ
の部分を半絶縁層22とすることもできる。本実施例で
は、この方法によつて超電導体23より成る配線を形成
している。水素イオンビーム220を注入する際には、
基板は500℃程度に加熱されていることが望ましい
が、不可欠というわけではない。ここでは超電導体23
を半絶縁層22にするために水素イオンビームを用いた
が、これにかえて、他の還元性を有するイオンビームを
用いても良く、また、真空中でレーザビームあるいは高
周波によつて800℃以上に加熱することによつても酸
素が解離するので本発明の目的を達成することができる
ことは言うまでもない。
[Embodiment 6] This embodiment will be described with reference to FIG. In the fifth embodiment, the semi-insulating layer 22 was formed in advance, but conversely, the superconductor 23 was previously formed on the substrate 21, and the hydrogen ion source 2 was added to this.
It is also possible to inject the hydrogen ion beam 220 from 30 and reduce the superconductor 23 at the portion of the beam spot 210 to form this portion as the semi-insulating layer 22. In this embodiment, the wiring made of the superconductor 23 is formed by this method. When implanting the hydrogen ion beam 220,
The substrate is preferably heated to about 500 ° C., but it is not essential. Here, the superconductor 23
A hydrogen ion beam was used to form the semi-insulating layer 22. However, an ion beam having other reducing properties may be used instead of the hydrogen ion beam, and a laser beam or a high frequency wave at 800 ° C. may be used in vacuum. Needless to say, the object of the present invention can be achieved because oxygen is dissociated even by heating above.

【0051】[実施例7]本実施例を図22を用いて説
明する。本実施例は、本発明の超電導体を用いた超電導
トンネル素子である。Siあるいはサフアイアより成る
基板上に、スパツタリング法によつて、Ba2YCu3
5.0 なる半絶縁層22を形成する。その厚さは約200
nmである。これに実施例5に示したと同じ方法、条件
によつて酸素中での加熱処理を行い、図22(a)に示
したごとくに超電導体23を形成する。超電導体23の
幅は約20μmとしたが、特別な制限があるわけではな
い。次に実施例6と同じ方法と条件によつて水素イオン
を注入しトンネル部31を形成する(図22(b)参
照)。この部分の幅は10〜50nm程度となるように
イオンビームを集束させておく、トンネル部31は水素
イオンの注入量によつて半絶縁物にも、また常伝導体に
もなり得るが、どちらの場合であつても超電導弱結合と
して使用できる。このようにしてフオトリソグラフイあ
るいはエツチングの工程を用いることなしに平坦な構造
の超電導弱結合デバイスを構成することができる。
[Embodiment 7] This embodiment will be described with reference to FIG. The present embodiment is a superconducting tunnel element using the superconductor of the present invention. On the substrate made of Si or sapphire, Ba 2 YCu 3 O was formed by the sputtering method.
A semi-insulating layer 22 of 5.0 is formed. Its thickness is about 200
nm. This is heat-treated in oxygen according to the same method and conditions as shown in Example 5 to form the superconductor 23 as shown in FIG. The width of the superconductor 23 is about 20 μm, but there is no special limitation. Next, hydrogen ions are implanted by the same method and conditions as in Example 6 to form the tunnel portion 31 (see FIG. 22 (b)). The ion beam is focused so that the width of this portion is about 10 to 50 nm. The tunnel portion 31 can be a semi-insulator or a normal conductor depending on the implantation amount of hydrogen ions. Even in the case of, it can be used as a superconducting weak bond. In this way, a superconducting weakly coupled device having a flat structure can be constructed without using a photolithography or etching process.

【0052】[実施例8]図23を用いて本実施例を説
明する。サフアイアより成る基板21に、Ba2YCu3
5.0 なる組成を有する半絶縁層22を形成する。形成の
方法及び条件は実施例5に説明したものと同じで良い。
これに実施例5と同様にして酸素雰囲気中での800〜
500℃の局所加熱を行い、超電導体を形成して第一層
目の超電導体配線41とする。続いてこのうえに、再び
Ba2YCu35.0 を半絶縁層20を形成し、レーザビー
ムによる局所酸化を再び行つて、超電導体を形成して第
二層目の超電導配線42とする。これによつて2層の超
電導体配線を容易に実現できる。また図23から明らか
なように各層は平坦化されているので、2層以上の多層
配線も実現でき、回路の性能向上を図ることができた。
[Embodiment 8] This embodiment will be described with reference to FIG. On the substrate 21 made of sapphire, Ba 2 YCu 3 O
5. To form a semi-insulating layer 22 having a 0 a composition. The forming method and conditions may be the same as those described in the fifth embodiment.
In the same manner as in Example 5, 800 to 800
Local heating at 500 ° C. is performed to form a superconductor to form the superconductor wiring 41 of the first layer. Then this upon, again Ba 2 YCu 3 O 5. 0 to form a semi-insulating layer 20, again means pursuant local oxidation by the laser beam, the superconducting wire 42 of the second layer to form a superconductor . This makes it possible to easily realize a two-layer superconductor wiring. Further, as is clear from FIG. 23, since each layer is flattened, multilayer wiring of two or more layers can be realized and the performance of the circuit can be improved.

【0053】これらの超電導体配線は半導体デバイス、
例えばMOSトランジスタとともに用いても良いことは
言うまでもない。また、超電導体もしくは半絶縁層の材
料にはBa2YCu37−δなる組成の酸化物超電導体材
料を用いたがBaにかえて、Sr又はCa、Yにかえて
Gd,Lu,Eu,Sc,Ce,Sm,Nd,Yb,T
b,Hoを用いても同様の効果を得ることができる。
These superconductor wirings are semiconductor devices,
It goes without saying that it may be used together with a MOS transistor, for example. Further, an oxide superconductor material having a composition of Ba 2 YCu 3 O 7 -δ was used as the material of the superconductor or the semi-insulating layer, but instead of Ba, it is replaced by Sr or Ca, Y, and Gd, Lu, Eu. , Sc, Ce, Sm, Nd, Yb, T
The same effect can be obtained by using b and Ho.

【0054】[実施例9]供試材は、スパツタリング法
(RF、マグネトロン)により作製したY−Ba−Cu
−O系酸化物(但し、ターゲツト材料はBa2Cu33
23、基板はサフイア、SrTiO3 ,石英、基板温
度は700℃以下を用いた。)と、分子線エピタキシー
により作製した単結晶La−Sr−Cu−O系酸化物で
あり、供試材膜厚は約0.5 〜1μmである。図24及
び図25は、各々供試材Y−Ba−Cu−O及びLa−
Sr−Cu−O系酸化物の比抵抗と温度の関係を示す線
図である。
[Example 9] The test material was Y-Ba-Cu produced by the sputtering method (RF, magnetron).
-O-based oxide (however, the target material was Ba 2 Cu 3 O 3 and Y 2 O 3 , the substrate was sapphire, SrTiO 3 , quartz, and the substrate temperature was 700 ° C. or lower) and molecular beam epitaxy. The single-crystal La-Sr-Cu-O-based oxide having a thickness of about 0.5 to 1 [mu] m. 24 and 25 show the test materials Y-Ba-Cu-O and La-, respectively.
It is a diagram which shows the specific resistance of Sr-Cu-O type oxide, and the relationship of temperature.

【0055】表6は、本発明の製造方法に係る非超電導
体化の処理の内容と、非超電導体化の有無及び絶縁体化
の有無を示す。絶縁体にならないものも、イオン種とそ
のドープ量をコントロールすることにより図25に示す
比抵抗値より数ケタ以上高い値を示した。またイオンド
ープにはコツククロフト型イオン加速器とタンデム型加
速器を用い、加速電圧により使いわけた。
Table 6 shows the contents of the non-superconducting treatment according to the manufacturing method of the present invention, the presence or absence of the non-superconductor and the presence or absence of the insulator. Even those that did not become insulators showed values several orders of magnitude higher than the specific resistance values shown in FIG. 25 by controlling the ion species and the doping amount thereof. The Kokcroft type ion accelerator and the tandem type accelerator were used for the ion doping, and they were used according to the acceleration voltage.

【0056】[0056]

【表6】 [Table 6]

【0057】図26は、本発明の各層配線基体を有する
半導体装置の一例を示す断面図である。この基体の作成
工程は本発明の配線製造法による。すなわち半導体素子
50上の絶縁膜60上にスパツタリングにより酸化物超
電導体70を形成させる(この段階では71も70と同
じく超電導体になつている)。その後、配線にする部分
をマスクして、選択的にイオンドープを行い、絶縁体7
1を形成する。この工程を繰返すことにより図26のよ
うに多層配線を製造できる。但し、絶縁体81や82は
後のイオンドープ工程で形成させたものである。またこ
れらの工程には、抵抗体80を作製するイオンドープ工
程も含んである。
FIG. 26 is a sectional view showing an example of a semiconductor device having each layer wiring substrate of the present invention. The manufacturing process of this substrate is based on the wiring manufacturing method of the present invention. That is, the oxide superconductor 70 is formed on the insulating film 60 on the semiconductor element 50 by sputtering (71 is also a superconductor at this stage). After that, a portion to be a wiring is masked, and ion doping is selectively performed to form an insulator 7
1 is formed. By repeating this process, a multilayer wiring can be manufactured as shown in FIG. However, the insulators 81 and 82 are formed in the subsequent ion doping step. In addition, these steps also include an ion doping step of manufacturing the resistor 80.

【0058】[実施例10]図27はスパツタリング
法,真空蒸着法,または化学蒸着法により形成させた酸
化物超電導層90の上にイオンドープにより常電導体ま
たは酸化物絶縁体91を形成させ、これらの工程を繰返
すことにより91を二層はさんだ三層構造に積層した複
合体の断面図である。従つて、図27に示す様な、酸化
物超電導体とこれに同類の酸化物が一体化して成る二層
以上の構造をもつ複合体を製造できる。
[Embodiment 10] FIG. 27 shows that a normal conductor or an oxide insulator 91 is formed by ion doping on an oxide superconducting layer 90 formed by a sputtering method, a vacuum deposition method, or a chemical vapor deposition method. It is sectional drawing of the composite_body | complex which laminated | stacked 91 by 2 layers by repeating these processes to the 3 layer structure. Therefore, as shown in FIG. 27, it is possible to manufacture a composite having a structure of two or more layers in which an oxide superconductor and an oxide of the same kind are integrated.

【0059】[実施例11]照射を用いた超電導コイル
の作製の実施例を図28を用いて説明する。 Y,B
a,Cuの原子比が1:2:3となるようにY23,B
aCO3 ,CuOを秤量・混合し900℃,24時間仮
焼後、粉砕した。仮焼粉をパインオイル,有機バインダ
ーと混練してペースト状にし、非超電導体例えばZrの
円筒管510の外周面に塗布し、酸素雰囲気中で950
℃,1時間熱処理して、超電導層610を形成した(図
28(a))。次に(a)図の超電導層で被覆した円筒
を、(b)図に示す様に回転720を加えると同時に一
方向730に移動させながら、粒子ビーム710を極部
的に照射させた。710は、610に照射損傷を与える
ことのできる粒子ならばどれでもよく、例えばイオンや
電子等が使用できる。710はまたレーザー等の電磁放
射線であつてもよく、特にエネルギ密度の値が103
/cm2 オーダーのものが好ましい。710により照射さ
れた610の部分は、実施例2ないし6及び8ないし1
0のいずれかと同様の作用で非超電導体化され、最終的
に(c)図の左に示すように非超電導体810の部分を
らせん状に作製する。この結果、未照射の部分900
は、コイル状の超電導体とすることができる。(c)図
に示す様に以上と同様の方法で作製した寸法の異なる1
ケ以上の超電導コイル910をコイルの中心軸を合わせ
て900と一体化することにより、超電導マグネツト要
素を作製できる。
[Embodiment 11] An embodiment of manufacturing a superconducting coil using irradiation will be described with reference to FIG. Y, B
Y 2 O 3 , B such that the atomic ratio of a and Cu is 1: 2: 3.
aCO 3 and CuO were weighed and mixed, calcined at 900 ° C. for 24 hours, and then pulverized. The calcined powder is kneaded with pine oil and an organic binder to form a paste, which is applied to the outer peripheral surface of a non-superconductor, for example, a Zr cylindrical tube 510, and 950 in an oxygen atmosphere.
Heat treatment was performed at 1 ° C. for 1 hour to form a superconducting layer 610 (FIG. 28A). Next, the cylinder coated with the superconducting layer shown in FIG. 7A was irradiated with the particle beam 710 locally while moving in one direction 730 at the same time as rotation 720 was applied as shown in FIG. 710 may be any particle that can give radiation damage to 610, for example, ions or electrons can be used. 710 may also be an electromagnetic radiation such as a laser, especially with an energy density value of 10 3 J
/ Cm 2 order is preferable. The portion of 610 illuminated by 710 is shown in Examples 2-6 and 8-1.
The non-superconductor is made into a non-superconductor by the same action as any of 0, and finally, the portion of the non-superconductor 810 is formed in a spiral shape as shown in the left side of FIG. As a result, the unirradiated portion 900
Can be a coiled superconductor. (C) As shown in FIG.
By superimposing the above superconducting coils 910 on the central axes of the coils and integrating them with 900, a superconducting magnet element can be manufactured.

【0060】(a)図に示す超電導層で被覆した円筒は、
もちろん塗布法によつて作製されたことに制限があるわ
けでない。すなわち、610は溶融状態からの凝固によ
り作製されたものでもよく、また実施例1ないし3の様
な照射を用いて、非超電導体510の外表面部を超電導
体化したものでもよい。
The cylinder coated with the superconducting layer shown in FIG.
Of course, there is no limitation that it is produced by the coating method. That is, 610 may be produced by solidification from a molten state, or the outer surface portion of the non-superconductor 510 may be made into a superconductor by using irradiation as in Examples 1 to 3.

【0061】[実施例12]本発明の方法により製作し
た超電導マグネツトを図29を用いて説明する。(a)
に示す中空円板状の超電導酸化物190に、実施例2な
いし6,8ないし11のいずれかと同様の粒子ビームま
たは電磁放射線を、(b)の極所部分100に照射す
る。らせん状の100への照射は、極所部分101をマ
スクすることでも達成でき、または照射するビームを1
00の部分へしぼつて、ビームを掃引させる方法でも達
成できた。この照射により、極所部分100は選択的に
非超電導体となり、従つて残りの部分101は超電導の
コイル191を形成できる。さらに同様の方法で(c)
に示す、(b)とは逆らせん状の超電導コイル192を
作製する。(b)及び(c)は厚さ方向に垂直となるど
の断面でも同様のコイルが形成されている。次に(b)
のコイルの表面部をコイル外周部の先端位置103を除
いて、上と同様の照射を用いて表面部だけを非超電導体
化し(d)のようなコイル193にする。但し(d)の
裏面はコイル内周部の先端位置102を除いて、同様に
表面だけを非超電導体化する。(c)のコイル192
は、(e)に示す様にコイル内周部の先端位置104を
除き、表面部を上記と同様の照射で非超電導体化させ、
その裏面はコイル外周部先端位置105を除く表面を照
射して非超電導体化させたコイル194を作製する。最
終的にコイル193の裏面の102と194の表面の1
04が接する様にコイル193と194をカツプリング
させ、このカツプリングコイルを1つの単位として
(f)に示す様にカツプリングコイルを多層に積層させ
て長い超電導コイルを作製した。但し、コイルのカツプ
リングは、非超電導体が超電導転移しない適当な熱処理
により達成できた。なおカツプリングコイル同士の配置
は(e)の105と(d)の103が接する様に(f)
に示す順序でカツプルさせた。
[Embodiment 12] A superconducting magnet manufactured by the method of the present invention will be described with reference to FIG. (A)
The hollow disk-shaped superconducting oxide 190 shown in (1) is irradiated with the same particle beam or electromagnetic radiation as in any one of Examples 2 to 6, 8 to 11 to the pole portion 100 of (b). Irradiation of the spiral 100 can also be achieved by masking the pole portion 101, or the irradiation beam 1
It was also possible to achieve this by a method of sweeping the beam to the 00 part. By this irradiation, the pole portion 100 selectively becomes a non-superconductor, so that the remaining portion 101 can form the superconducting coil 191. Further, in the same manner (c)
A superconducting coil 192 having a reverse spiral shape to that shown in FIG. In (b) and (c), the same coil is formed in any cross section perpendicular to the thickness direction. Then (b)
Except for the tip position 103 of the outer circumference of the coil, the surface portion of the coil is made non-superconductor by using the same irradiation as above to form the coil 193 as shown in (d). However, in the back surface of (d), only the front surface is made non-superconductor except the tip position 102 of the inner peripheral portion of the coil. The coil 192 of (c)
As shown in (e), except for the tip position 104 of the coil inner peripheral portion, the surface portion is made into a non-superconductor by irradiation similar to the above,
The back surface of the coil 194 is made non-superconducting by irradiating the front surface except the coil outer peripheral tip position 105. Finally 102 on the back of coil 193 and 1 on the front of 194
Coils 193 and 194 were coupled so that 04 was in contact with each other, and the coupling coil was used as one unit to laminate the coupling coils in multiple layers as shown in (f) to produce a long superconducting coil. However, the coil coupling could be achieved by an appropriate heat treatment in which the non-superconductor did not undergo superconducting transition. The coupling coils are arranged so that 105 of (e) and 103 of (d) are in contact with each other (f).
It was made to couple in the order shown in.

【0062】[実施例13]本発明の方法を用いた無誘
動巻きコイルを図30を用いて説明する。図30(a)
は、実施例12で照射を用いて作製した図29(d)と
同じコイル193である。図30(b)は、同様に図2
9(b)のコイル191の内周の先端位置205を除い
て表面を上記の照射により非超電導体化させ、裏面は外
周の先端位置206を除いて照射により非超電導体化さ
せたコイル195である。193の102と195の2
05を実施例12と同様の熱処理により接合し、次に1
95の206と193のコイル外周先端位置103を接
合する順序で、以上の2つのコイルの接合を繰り返すこ
とにより、無誘動の超電導コイルを作製した。この無誘
動コイルを図31に示す永久電流スイツチの超電導コイ
ル211に用いることにより、スイツチ212を切ると
き、211の電気抵抗が大となるのでスイツチの切れが
よい高性能の永久電流スイツチが作製できた。但し、2
13は直流電源を示す。
[Embodiment 13] A non-inductive winding coil using the method of the present invention will be described with reference to FIG. Figure 30 (a)
29D is the same coil 193 as that in FIG. 29D, which is manufactured by irradiation in Example 12. FIG. 30 (b) is similar to FIG.
9 (b), except for the tip position 205 on the inner circumference of the coil 191, the surface is made non-superconductor by the above irradiation, and the back surface is made non-superconductor by irradiation except the tip position 206 on the outer circumference. is there. 102 of 193 and 2 of 195
No. 05 was bonded by the same heat treatment as in Example 12, and then 1
The non-induced superconducting coil was produced by repeating the above-described two coil joinings in the order of joining the coil outer peripheral tip positions 103 of 206 and 193 of 95. By using this non-induction coil for the superconducting coil 211 of the permanent current switch shown in FIG. 31, when the switch 212 is cut, the electrical resistance of the 211 becomes large, so that a high-performance persistent current switch with good cut resistance is produced. did it. However, 2
Reference numeral 13 indicates a DC power source.

【0063】[実施例14]図29(f)のコイルの寸
法または図29のコイル193,194の積層数をかえ
た2ケの長尺コイルを各々1次側及び2次側コイルとし
て変圧器を構成し、超電導変圧器の動作を確認した。
[Embodiment 14] Two long coils having different dimensions of the coil shown in FIG. 29F or the number of laminated coils 193 and 194 shown in FIG. 29 are used as the primary side coil and the secondary side coil, respectively. And confirmed the operation of the superconducting transformer.

【0064】[実施例15]図32は、超電導磁気シー
ルドのシールド効果を本発明の方法により向上させた実
施例を示す。図32(a)の221は超電導酸化物で作
製したYBa2Cu3O7_xの磁気シールド体を示す。22
1に2MeVの電子222を250Kで7×1017e/
cm2照射して、照射欠陥223を導入した(b)のシー
ルド体を作製した。221のJcは800A/cm2から
約1.8倍になり、磁場をかけたときのシールド効果は
向上した。
[Embodiment 15] FIG. 32 shows an embodiment in which the shielding effect of the superconducting magnetic shield is improved by the method of the present invention. Reference numeral 221 in FIG. 32 (a) shows a YBa 2 Cu 3 O 7 — x magnetic shield made of a superconducting oxide. 22
2 MeV electrons 222 at 250K at 7 × 10 17 e /
The shield body of (b) in which the irradiation defect 223 was introduced was produced by irradiation with cm 2 . The Jc of 221 was increased from 800 A / cm 2 by about 1.8 times, and the shield effect when a magnetic field was applied was improved.

【0065】[実施例16]図33は、超電導送電線の
性能を本発明の方法により改善した実施例を示す。図3
3(a)の231は超電導酸化物で作製した(La0.9Sr
0.1)2CuO3 の送電線である。231に2MeVの電
子232を250Kで5×1017e/cm2照射して、照
射欠陥233を導入した(b)の送電線を作製した。
(b)のJcは、(a)280A/cm2の約1.5倍とな
り、送電線の特性が向上できた。尚、冷却媒体Lig.
Heは234で示した。
[Embodiment 16] FIG. 33 shows an embodiment in which the performance of the superconducting power transmission line is improved by the method of the present invention. Figure 3
231. 3 (a) was prepared in the superconducting oxide (La 0. 9 Sr
0.1) a transmission line 2 CuO 3. 231 was irradiated with 2 MeV electrons 232 at 250 K at 5 × 10 17 e / cm 2 to produce a transmission line (b) in which an irradiation defect 233 was introduced.
The Jc of (b) was about 1.5 times that of (a) 280 A / cm 2 , and the characteristics of the transmission line could be improved. The cooling medium Lig.
He is shown at 234.

【0066】[0066]

【発明の効果】本発明によれば、非超電導酸化物を超電
導酸化物にすることができ、また超電導酸化物の臨界温
度Tcや臨界電流密度Jcを安定して向上させる効果が
ある。さらに、本発明によれば、超電導コイルなどの超
電導機器や、超電導回路,配線などの超電導素子を加工
プロセスなしに製造できる効果がある。
According to the present invention, the non-superconducting oxide can be made into a superconducting oxide, and the critical temperature Tc and the critical current density Jc of the superconducting oxide can be stably improved. Further, according to the present invention, there is an effect that superconducting devices such as superconducting coils and superconducting elements such as superconducting circuits and wirings can be manufactured without a working process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】酸化物の結晶格子位置の酸素温度と臨界温度T
cの関係を示す図である。
FIG. 1 is the oxygen temperature at the crystal lattice position of the oxide and the critical temperature T.
It is a figure which shows the relationship of c.

【図2】酸素イオン照射量と臨界温度Tcの関係を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an oxygen ion irradiation dose and a critical temperature Tc.

【図3】電子ビーム,レーザービーム,赤外光のエネル
ギ密度と臨界温度Tcの関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the energy density of an electron beam, a laser beam, and infrared light and the critical temperature Tc.

【図4】レーザービーム照射によるYBa2Cu37_x
上昇温度と組成の関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a rising temperature and composition of YBa 2 Cu 3 O 7 — x by laser beam irradiation.

【図5】水素イオン照射によるYBa2Cu37_x のX線
回折パターンの変化を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing changes in the X-ray diffraction pattern of YBa 2 Cu 3 O 7 — x due to hydrogen ion irradiation.

【図6】YBa2Cu37_x の電気抵抗−温度曲線に及ぼ
す水素イオン照射の効果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the effect of hydrogen ion irradiation on the electric resistance-temperature curve of YBa 2 Cu 3 O 7x .

【図7】BiSrCaCuOxの電気抵抗−温度曲線に及ぼ
す電子照射の効果を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the effect of electron irradiation on the electric resistance-temperature curve of BiSrCaCuO x .

【図8】BiSrCaCu2x の磁界中のJc に及ぼす電
子照射の効果を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the effect of electron irradiation on Jc in a magnetic field of BiSrCaCu 2 O x .

【図9】スピネル型構造の模式図である。FIG. 9 is a schematic view of a spinel structure.

【図10】ペロブスカイト型構造の模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram of a perovskite structure.

【図11】層状ペロブスカイト型構造の模式図である。FIG. 11 is a schematic view of a layered perovskite structure.

【図12】酸素欠損型層状ペロブスカイ構造の模式図で
ある。
FIG. 12 is a schematic view of an oxygen-deficient layered perovskite structure.

【図13】多層ペロブスカイト構造の模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram of a multilayer perovskite structure.

【図14】イオン加速器の外観図である。FIG. 14 is an external view of an ion accelerator.

【図15】イオン加速器の構成とイオンビーム径路を示
す概略図である。
FIG. 15 is a schematic diagram showing a configuration of an ion accelerator and an ion beam path.

【図16】インダクタンス法によるTc の測定結果の
一例を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing an example of a measurement result of Tc by the inductance method.

【図17】酸素イオン照射量と臨界温度Tc の関係を
示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the oxygen ion irradiation dose and the critical temperature Tc.

【図18】粒子または電磁放射線のエネルギ密度と臨界
温度Tc の関係を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the energy density of particles or electromagnetic radiation and the critical temperature Tc.

【図19】電気抵抗−温度曲線を各水素イオン照射量ご
とに示した図である。
FIG. 19 is a diagram showing an electric resistance-temperature curve for each dose of hydrogen ions.

【図20】本発明の第5の実施例である超電導体装置の
製造方法を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a method for manufacturing a superconductor device which is the fifth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第6の実施例である超電導体装置の
製造方法を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a method for manufacturing a superconductor device which is the sixth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第7の実施例を示す図で、(a)は
超電導体を形成した断面図、(b)は更にトンネル部を
形成した断面図である。
22A and 22B are views showing a seventh embodiment of the present invention, in which FIG. 22A is a sectional view in which a superconductor is formed, and FIG. 22B is a sectional view in which a tunnel portion is further formed.

【図23】本発明の第8の実施例を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing an eighth embodiment of the present invention.

【図24】Y−Ba−Cu−O系酸化物の比抵抗と温度
の関係を示す線図である。
FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the specific resistance and the temperature of a Y—Ba—Cu—O-based oxide.

【図25】La−Sr−Cu−O系酸化物の比抵抗と温
度の関係を示す線図である。
FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the specific resistance and temperature of a La—Sr—Cu—O-based oxide.

【図26】本発明の製造方法により作製した多層配線基
体の一例を示す断面図である。
FIG. 26 is a cross-sectional view showing an example of a multilayer wiring substrate manufactured by the manufacturing method of the present invention.

【図27】本発明の複合体の一例を示す断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view showing an example of the composite body of the present invention.

【図28】本発明の超電導コイルの製造方法を示す図
で、(a)乃至(c)は各工程を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing a method for manufacturing a superconducting coil of the present invention, wherein (a) to (c) are diagrams showing respective steps.

【図29】本発明の超電導マグネツトの製造方法を示す
図で、(a)乃至(f)は各工程を示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing a method for manufacturing a superconducting magnet of the present invention, wherein (a) to (f) are diagrams showing respective steps.

【図30】無誘動巻きコイルの製造方法を示す図で、
(a)と(b)はそれぞれ異なる方法で製造されたコイ
ルの図である。
FIG. 30 is a diagram showing a method of manufacturing a non-inductive winding coil,
(A) And (b) is a figure of the coil manufactured by a different method, respectively.

【図31】永久電流スイツチを示す回路図である。FIG. 31 is a circuit diagram showing a persistent current switch.

【図32】本発明の超電導シールドの製造方法を示す模
式図で、(a)乃至(b)は各工程を示す図である。
FIG. 32 is a schematic diagram showing a method for manufacturing a superconducting shield of the present invention, wherein (a) and (b) are diagrams showing respective steps.

【図33】本発明の超電導送電線の製造方法を示す模式
図で、(a)乃至(b)は各工程を示す図である。
FIG. 33 is a schematic view showing the method for manufacturing a superconducting power transmission line of the present invention, in which (a) and (b) are diagrams showing respective steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 イオン加速器 21 基板 22 半絶縁層 23 超電導体 24 レーザー光 25 レーザー 26,210 ビームスポツト 220 水素イオンビーム 230 水素イオン源 41,42 超電導配線 31 トンネル部 50 基体 60 絶縁層 70 超電導体配線 71,81,82 絶縁体 80 抵抗体 90 超電導体層 91 絶縁体層、 510 非超電導円筒管 610 超電導層 710 粒子ビームまたは電磁放射線 810 非超電導体部 900,910 超電導コイル 190 中空超電導円板 191,192,193,194 超電導コイル要素 195 無誘動巻きコイル 211 無誘導巻きコイル 212 永久電流スイツチ 213 直流電源 221,223 超電導磁気シールド 231,233 超電導送電線 222,232 電子ビーム 234 冷却媒体 1 Ion Accelerator 21 Substrate 22 Semi-insulating Layer 23 Superconductor 24 Laser Light 25 Laser 26, 210 Beam Spot 220 Hydrogen Ion Beam 230 Hydrogen Ion Source 41, 42 Superconducting Wiring 31 Tunnel Part 50 Base 60 Insulating Layer 70 Superconducting Wiring 71, 81 , 82 Insulator 80 Resistor 90 Superconducting layer 91 Insulating layer, 510 Non-superconducting cylindrical tube 610 Superconducting layer 710 Particle beam or electromagnetic radiation 810 Non-superconducting part 900,910 Superconducting coil 190 Hollow superconducting disc 191,192,193 , 194 Superconducting coil element 195 Non-inductive winding coil 211 Non-inductive winding coil 212 Permanent current switch 213 DC power source 221,223 Superconducting magnetic shield 231,233 Superconducting power transmission line 222,232 Electron beam 234 Cooling medium

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C01G 3/00 ZAA H01B 13/00 565 D H01L 39/12 ZAA C (31)優先権主張番号 特願昭62−104283 (32)優先日 昭62(1987)4月30日 (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 荻原 正弘 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 国谷 治郎 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 三沢 豊 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 小園 裕三 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 松田 臣平 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 諏訪 正輝 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 西野 壽一 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 川辺 潮 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 長谷川 晴弘 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 高木 一正 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 深沢 徳海 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 宮内 克己 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location // C01G 3/00 ZAA H01B 13/00 565 D H01L 39/12 ZAA C (31) Claiming priority Number Japanese Patent Application Sho 62-104283 (32) Priority Date Sho 62 (1987) April 30 (33) Priority Claim Country Japan (JP) (72) Inventor Masahiro Ogihara 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Japan Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Jiro Kuniya 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitate Manufacturing Co., Ltd. (72) Inventor Yutaka Misawa 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Research Co., Ltd. In-house (72) Yuzo Kozono 4026 Kuji Town, Hitachi City, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inheihei Matsuda 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Masateru Suwa 4026 Kuji Town, Hitachi City, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Toshikazu Nishino 1-280, Higashi Renegoku, Kokubunji, Tokyo Hitachi, Ltd. (72) Inventor, Ushio Kawabe 1-280, Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo Metropolitan Institute, Hitachi, Ltd. (72) Haruhiro Hasegawa 1-280, Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Kazumasa Takagi 1-280, Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo, Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Tokkai Fukasawa 1-280, Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo, Hitachi, Ltd. Central Research Center (72) ) Inventor Katsumi Miyauchi 1-280, Higashi Koigokubo, Kokubunji, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超電導酸化物に、電子又はイオンを照射
し、該超電導酸化物中に該照射による照射欠陥を形成
し、前記超電導酸化物の磁場中での臨界電流密度を高め
ることを特徴とする超電導酸化物の製造方法。
1. A method of irradiating a superconducting oxide with electrons or ions to form irradiation defects in the superconducting oxide by the irradiation, thereby increasing the critical current density of the superconducting oxide in a magnetic field. A method for producing a superconducting oxide.
【請求項2】 超電導酸化物に、該酸化物の原子のはじ
き出しエネルギーよりも高いエネルギーを有する電子ま
たはイオンを照射して、微細な照射欠陥を導入すること
を特徴とする超電導酸化物の製造方法。
2. A method for producing a superconducting oxide, which comprises irradiating a superconducting oxide with electrons or ions having an energy higher than the ejection energy of atoms of the oxide to introduce fine irradiation defects. .
【請求項3】 半導体素子表面の所定位置に配線層を有
する半導体装置において、前記配線層は超電導酸化物層
からなり、平面形状において非超電導酸化物層を介して
所定の回路が形成されていることを特徴とする半導体装
置。
3. A semiconductor device having a wiring layer at a predetermined position on the surface of a semiconductor element, wherein the wiring layer is made of a superconducting oxide layer, and a predetermined circuit is formed in a plan view via a non-superconducting oxide layer. A semiconductor device characterized by the above.
【請求項4】 超電導酸化物層からなる配線を有するも
のにおいて、該配線は平面形状において、非超電導酸化
層を介して所定の回路が形成されていることを特徴とす
る超電導配線。
4. A superconducting wire having a wire made of a superconducting oxide layer, wherein the wire has a planar shape and a predetermined circuit is formed via a non-superconducting oxide layer.
【請求項5】 超電導酸化物からなる超電導コイルにお
いて、該コイルは平面形状において非超電導酸化物を介
してら旋状の回路が形成されていることを特徴とする超
電導コイル。
5. A superconducting coil made of a superconducting oxide, wherein the coil has a spiral circuit formed in a planar shape via a non-superconducting oxide.
【請求項6】 平面形状において、超電導酸化物層と非
超電導層とが交互に形成され、前記超電導酸化物層から
なる所定の回路が形成されていることを特徴とする超電
導体装置。
6. A superconductor device comprising a superconducting oxide layer and a non-superconducting layer which are alternately formed in a plan view, and a predetermined circuit including the superconducting oxide layer is formed.
【請求項7】 請求項6記載の超電導体装置が、絶縁膜
上に形成されている超電導体装置。
7. The superconductor device according to claim 6, wherein the superconductor device is formed on an insulating film.
【請求項8】 請求項6又は7において、超電導酸化物
と非超電導酸化物が交互に二層以上積層されている超電
導体装置。
8. The superconductor device according to claim 6, wherein two or more superconducting oxides and non-superconducting oxides are alternately laminated.
【請求項9】 請求項1又は2のいずれかに記載の製造
方法で作製された超電導酸化物によって超電導マグネッ
ト,超電導送電線,超電導変圧器,超電導シールド,永
久電流スイッチ,弱電素子の少なくとも1つが構成され
ている超電導体装置。
9. At least one of a superconducting magnet, a superconducting power transmission line, a superconducting transformer, a superconducting shield, a persistent current switch, and a weak electric element is formed by the superconducting oxide produced by the manufacturing method according to claim 1. A superconductor device configured.
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