JPS63222068A - 新超伝導材料を基礎としたデバイス及びシステム - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明詳細な説明 え叩ガ技來公１ 本発明は超伝導材料及びそのような材料を用いた装置及
びシステムに係る。ここての好ましい組成の特性は、装
置設計の利点をもたらず。

そのような特性には臨界温度及び臨界磁界の有用な値か
含まれる。ある種の組成には、従来の材料における放射
損傷の性質がない。

技」痕生背」更 超伝導の分野はその初め、即ちカマ−リン・オンズ（ｋ
ａｍｅｒｌ　ｉｎｇｈ　０ｎｎｅｓ）による１９１１年
の現象の発見以来、広い歴史をもってきた。極めて重要
て実用的な可能性は、最初から明らかであった。研究者
は無損失伝送の考えや、磁気装置及び他の装置の可能性
に、元気（＝ｊけられてきた。

近年より多くの注意をひいている考え、即ち例えば融合
反応のＩ′４′Ｊし込めに有用な極めて高い値の“′永
久”磁石の考えは、見通されていなかった。

改善された特性を有する材料を得る」−ての前進は、連
続的ではなかった。確かに概念を立証してはいたか、最
初の発見に続く実験は、極めて低い温度即ち遷移温度Ｔ
ｃの低い値の必要性を確かなものにした。最初に水銀（
Ｔｃ−４Ｋ）か、そのすぐ後に鉛（Ｔｃ−７Ｋ）か超伝
導であることか発見された。

ＮｂＮか約］６ＨのＴｃの値を生した１９４０年代迄、
初期の期間以後実験的にも理論的にも殆ど得るものはな
かった。概念の進展及び説明は、それかドイツて初った
ことを第二次世界対戦を包む状況下で、広く且つ効果的
に広まることはなかった。調査の重要な期間は、第二次
世界対戦後に始まった。機械的な観点からすると、最も
重要な進展は■型超伝導の同定（ギンズハーク（Ｇｉｎ
ｚｂｕｒｇ）及びランダウ（Ｌ　ａ　ｎ　ｄ　ａ　ｕ　
）、第２１）回、エクスベリム・アイ・テオリ・フィシ
（Ｅｋｓｐｃｒｉｍ。

ｉ　Ｔｅｏｒ、Ｆｉｚ、）＋０５４頁（＋９５（１））
を伴った。

機械的−論理的観点から、１９５７年は超伝導を理解す
る−１−で、最も重要な進展を記録した。ハーディーン
（Ｂａｒｄｅｅｎ）クーパー（Ｃｏｏｐｅｒ）シュリー
ファ（Ｓｃｈｒｉｅｆｆｅｒ）理論（それに対しては後
にノーペル賞が贈られた）（１０８フイジカル・レビ、
：Ｌ−（Ｐｈｙｓ、　Ｒｅｖ、）＋１７５頁（＋９５７
））は現在の全ての研究の下地となった理解を与えた。

集中的な世界的な努力はベル研究所のビー・ティー・マ
シアス（Ｂ、Ｔ、Ｍａｔｔｂｉａｓ）及びウェスチング
ハウス（Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅ）のジェイ・ケイ・
ハルム（Ｊ。

Ｋ、ｔｌｕｌｍ　）かＮｂ：＋Ｓｎを例とする最も重要
なＡＩ５化合物を生み出した仕事により確立された。こ
れに一般的にＮｂを含む合金組成のグループの同定か続
いた。この仕事により液体ヘリウムより有効な冷却て動
作する実際的な用途の粕漬か新たに作られた。この期間
中に進展した材料は勢力的に研究され続け、事実例えば
粒子加速器のような非常に　Ｗな技術的機能に役立った
。

Ｎｂ＋５ｎ（Ｔｃ＝１８Ｋ）より著しく高いＴｃの値を
有する材料を開発する努力は、成果か期待されていなか
った。恐らく頂点はベル研究所のエル・テスターディ（
Ｌ、Ｔｃ５ｔａｒｄｉ）及びウェスチングハウスノシェ
イ・アール・ガハラー（Ｊ、Ｒ，Ｇａｖａｌｅｒ）によ
る１９７３年のＮｂ、Ｇｅの〜２３．２にというＴｃ　
　の値てあった。

その後の十年会Ｔｃについては殆ど進展かなかった。然
し、新しい範昭の材料についての勢力的な研究は、本発
明に非常に重要で決定的な役割を果たした。この研究は
バリウム・ビスマス鉛酸化物（ＢａＰｂｌ−ｆｆＢｉＸ
Ｏ３）の組成を含む。ビー・ハトロク（Ｂ、Ｂａｔｌｏ
ｇｇ）　、　フィシ力（Ｐｈｙｓｉｃａ）、１２６Ｂ、
２７５（１９Ｂ／Ｉ））、最も重要なことはＴｃの値は
僅か］、３Ｋか得られるたけであるか、この範喘の組成
ては、超伝導か金属−酸素結合に依存しているというこ
とである。

本発明の最も最近の源は、アイビーエム・チューリッヒ
のジエイ・シー・ベトノーズ（Ｊ、Ｂ、Ｂｃｄｎｏｒｚ
）及びケイ・エイ・ムラ−（Ｋ、Ａ、Ｍｕｌｌｃｒ）に
より報告された極めて重要な仕事（６４巻、フィシ・ビ
ー（Ｐｈｙｓ、Ｂ）−凝縮版、　１８９頁（＋９８６）
）にたとることがてきる。Ｔｃの値か３０にの範囲に入
ったという報告は、世界的に多数のグループによる勢力
的な活躍を刺激した。その後の開発に関連した幾つかの
ものは、１９８６年１２月３１日水曜［Ｊ、ニューヨー
クタイムズて報告された。そのような報告された任用は
一般にアイビーエムにより報告された模型的な組成系の
精密な測定とともに、作成条件の重要性に関するもので
ある。

完封０．橢戒 本発明はアイビーエムの系の組成を修ＩＦシたものを基
本的な形とする。これらの修正は、超伝導機構はｔｅａ
（Ｐｂ、旧）０３系について勢力的に行なわれた仕事に
大いに基づいているということを認識したことに始まる
。置換は二つの重要性を持つことを特徴とする。１）置
換はよりコンパクトな構造（単位胞は例えは本発明の組
成のように、模型的な材料（ａｏ＝３．８Ａ又はより一
般的１気圧における値からより小さな値へ減少させるよ
うに）を生ずるように選択される。２）Ｃｕ２４に対す
るＧｏ３＋の量を増すため、模型的な組成に対しで、原
子価の考えを含む。両方の考えは重要であることか明ら
かにされ、好ましい範喘を指定するのに役立つ。付は加
えられた好ましい種類のものは、通常超伝導に達する前
のある低温て正方品系から斜方晶系への構造遷移を起す
。

本発明の一部をなす実験には、よりコンパクトな構造を
生成する目的で、バリウムを置換するものとしで、スト
ロンチウム又はカルシウムを導入することか含まれる。

そのような置換は報告されている有効半径（アール・シ
ャノン（Ｒ，５ｈａｎｎｏｎ）及びシー・プレウェット
（Ｃ，Ｐｒｅｗｅｔ、ｔ）ｒ＋ｚｓ、アクタ・クリスト
、！１２５（１！］６Ｑ））を前提としている。所望の
改善を実現するために、コンパクトさを増ずための他の
方式も提案されている。例えば、軸方向の圧力又は静水
圧を印加することで、後者はニューヨークタイムズのレ
ポートでその後実証された。

本発明の改善は本質的に全ての超伝導装置に適用される
。本発明て見出したことは、液体水素温度で現在可能な
長距離電力伝送の再研究を既に刺激している。勿論、例
えば融合反応に含まれる臨界磁界の値をより高めること
から生しる、他のことも含まれる。従来の研究者に周知
の他の目的には、検出器及びジョセフソン接合デバイス
のような１ヘンネル現象に依存するデバイス、弱結合の
超伝導体に依存するデバイス又は超伝導間隙の大きな値
の中で用いるデバイス中に使用することも含まれる。

灸且豊ユ１１ 本発明の組成は模型的な組成１．ｆ１２−　、　Ｒａつ
Ｃ＋＋　０４を参照することにより、記述するのか最も
便利である。ここてＸは少なくとも０　、０５である。

これらの用語においで、本発明の進ルは中イ台胞中のコ
ンパクトさが増すことから実現される改善の形を取る。

好ましい実施例においで、これはバリウムの少なくとも
１０原子％の量を、ストロンチウム又はカルシウムて置
換えて含める形をとる。好ましい組成はＳｒ又はＣａの
量かより多いことに依存し、全部を置換えた場合（即ち
、Ｌａ２−ｘ（Ｓｒ又はＣａ）ＸＣｕＯ−＋）に実現さ
れるＴｃの増加か最も大きい。ここて示す実験により、
（以下で述べる式で表わされるように）酸素の欠乏した
化合物が存在しうることか明らかにされた。

従ッテ、組成の類は１ａ２−ＸＭ、ＣｕＯ４−□と表わ
すのり が適当である。ここてＭ−（ストロンチウム又はカルシ
ウム）である。

実施例から明らかなように、他の異なるＭ１成も有用な
超伝導特性を持続しつる可能性かある。例えば、ランタ
ンの代りにＰｒ又はＹを一部置換すると、これらの置換
物の１つの磁気的性質によらず、Ｔｃは僅かに減少する
にも拘らず、真の超伝導を示す材料を生しる。他の置換
：例えば銅の代りにスズを部分的に置換することも有効
であった。

本発明に従って特定される材料は、意図する用途の性質
に依存する。電力伝送又は他の電流輸送応用の場合、連
続した超伝導路か必要である。トンネルか可能か或は必
要である検出器及び他のデバイス用途（例えばジョセフ
ソン接合デバイス）の場合、そのような用途を満足させ
るのに十分な超伝導か存在することだけか必要である。

抵抗／温度関係と共に磁化／温度関係における著しい異
常さは、幾分異なる特性の超伝導相か発生しＣいること
を暗示している。第３図かられかるように、約７０Ｋに
おける　１つのそのような異常さは、デバイスの明らか
な結果である。幾つかの例において伝導路中にそのよう
な相か存在することは、用いると有利である。Ｔｃ値と
いう点て特に好ましいとわかった一連の組成は、１．ａ
２−、（Ｓｒ又はＣａ）　Ｃ１１０４−と定義されθ る。ここで、　×は０．１乃至０．３である。議論して
きたように、本発明に従う超伝導要素は用途に依存しで
、そのような組成で全体かつくられるか、他の（超伝導
又は非超伝導）材料を含んてもよい。

δの項を導入することは、極めて重要である。それは部
分的に（Ｘと共に）　Ｔｃに影響を与えることが分かっ
ているＣｕ３“とＣｕ２＋の相対的な量（一般的な方式
中のＣｕの置換と共に）を定義する。δの変化は後に述
べるプロセス条件を規定することにより、迅速に実現さ
れる。

本研究の源は通常の正方晶系の対称性を持つ材料に関す
るということに柱意してきた。本発明の一連の材料は、
ある時は温度の低下と共に、然しＴｃ以」二の温度で斜
方晶系の対称性への歪を起すことかわかっている。本発
明の全ての材料か、正方晶系又は正方晶系の対称性か歪
んだと認識される構造を持つというのが適当である。通
常のＸ線技術に基いて測定された歪は１０００分の１と
いうように小さい。そのような大きさは重要であると考
えられる。

多くの目的に対し、超伝導要素の製作に、標準的なセラ
ミックプロセスを用いてよいということは、本発明の利
点である。

適当な出発材料は所望の最終的な組成を得るために、適
当な比で金属酸化物、水酸化物、炭酸塩、水化物、シュ
ウ酸塩又は他の反応性プリカーサを混合したものである
。出発材料は溶液からの材料の共沈による湿式又は乾式
混合又は反応性粒子のよく混ざった混合物を生しる他の
任意の方法により、生成させてよい。

出発材料混合物は、成分間の化学反応を促進し、所望の
相を形成し始めるのに十分な温度においで、空気、酸素
又は他の非還元性雰囲気中て焼結できる。典型的な焼結
温度は約７００乃至１１００℃で、所望の相が全体又は
部分的に生じるまで、数時間乃至数日間行なわれる。次
に°°焼いて石灰状にした”材料が所望の形のセラミッ
ク基体に形成される。それは高温圧縮又は低温圧縮、押
し出し、すべり鋳造又は所望の（未完基体）対照物の形
状に適した他の技術のような標準的なセラミックプロセ
ス技術による。

最終的な形の材料は、もし工程（２）て完了しない場合
及び濃縮のため、成分の化学反応を完了する（“反応性
シンタリンクパ）のに十分な温度で焼結させる。この“
シンタリンク”はセラミック基体の密度が好ましい電気
的及び機械的特性を得るのに十分である点まで、空孔を
減少させるように行なわれる。殆どの好ましい電気的特
性の場合、材料は０２の分圧か空気中（、２ａ　ｔ）よ
り大きい雰囲気中で焼結される。然し、空気中て焼結し
た材料も、多くの目的の為の許容しうる超伝導特性をも
つ。

上で述へたことは多くの目的に対して重要であるか、材
料作成は他の形をとってもよい。別のものとしては、ジ
ョセフソン接合及び他のデバイスの為の薄膜作成かある
。この分野の研究者は多くの薄膜形成プロセスを知って
いる。例えば、マクネトロンスパッタリンク、タイオー
１〜スパツタリング、反応性イオンスパッタリンク、イ
オンビームスバッタリンク及び蒸着を含む他の薄膜堆積
技術である。然し、゛導電体パ構造は連続した線の形を
とってもよい。最初に形成するのは、他の脆いカラス状
の材料に適用される技術を用いてもよい。この方式にお
いで、構造は超伝導に達する前の結晶の構造に戻る。他
の脆い超伝導体に適用されてきた技術の１つは、銅又は
他の搦やかな材料の保護外装中への押し出しを含む。

材料は酸化物であるから、別の方式には指定された金属
の合金を形成した後酸化を行なうことか含まれる。

災差土１１鉱られるーロートな、・−・ここで番号をつ
けた実施例の夫々で行なわれるプロセスについて述べる
。

１）出発材料は水酸化ランタン、炭酸ストロンチウム、
酸化カルシウム、酸化銅、酸化プラセオジウム、酸化イ
ツ１〜リウム、酸化ビスマス及び酸化スズである。多く
の研究は比較的高純度のものを含むが、用いた水酸化ラ
ンタンは除去が困難であることが知られている有限の量
の他の希土類を含んだ。第５例て示されるように、磁性
プラセオジウムを導入しても、超伝導性を妨げなかった
。（それはＴＣをある程度下げたたけてあった。）適当
な材料の作成には、高純度か必要てないことは注目に値
する。

２）出発材料は所望の組成を生しるよう、適当な量か秤
量された。次に、それらは更に乳鉢及び乳棒で粉砕され
た。

３）次に、工程２からの材料は、焼結した。

（比較のため、報告されている例は、　８５０℃の雰囲
気温度、約１６時間を用いた。） ４）材料は乳鉢及び乳棒で再び粉砕され、次に空気又は
酸素中で再焼結させた。（やはり比較のため、温度は〜
１０００℃に固定し、約１６時間の時間を用いた。） ５）工程４のプロセスを繰り返した。

６）材料は粉砕し、５０００乃至１０，０００ｐｉｓの
圧力で実験に適したような形状に乾燥状態て圧力を加え
た。（報告された例においで、形状は直径約Ｌｃｍ、厚
さ　ｌｌｌ１ｍの円盤状であった。）７）円盤は次に、
以下のスケジュールに従って焼結させた。

ａ）　　９［］０℃の温度て酸素中２時間、ｂ）　　Ｉ
］０［１℃の温度で酸素中４時間、ｃ）　　９００℃の
温度て酸素中１６時間、ｄ）　　７００℃の温度て酸素
中１６時間、８）酸素カスを流した中で、材料は室温雰
囲気まて冷却させた。

」二て述べたように、」二の条件は比較のためたけであ
る。他の基本的な研究により、」二で述べた条件の多く
を変えたときの値を得ている。例えば、均一性を確実に
するため工程４を繰り返すことは、省いても尚望ましい
可能性かある。

明らかに、上で述べた温度は厳密てなくてよく、必要な
ことは所望の組成−相か上て述べたように十分な門生ず
るというたけである。」二て述べたことと矛盾なく、純
粋な単−相材料の生成を避けるために、プロセスを意図
的に省略することを指示する他の考えもある可能性かあ
る。

第２図においで、曲線は焼結中の雰囲気の性質による特
性の変化を表わす。最も明らかな効果は、最終的なアユ
−リンク中のこの雰囲気の制御により実現される。

最終的な材料の性質を同定するために用いる技術を述べ
る。最終的にアニールされる円盤の一部を粉砕し、粉末
Ｘ線回折パターンを作る。

用いた具体的な技術は、粉末回折法であるが、デバイ−
シェラ−又はギニエ写真法のような他の技術を用いても
よい。（ヒー・ディー・カリティ（Ｂ、Ｄ、Ｃｕ１ｌｉ
ｔｙ）　、　Ｘ！回折要素、アテイソンーウェスリー出
版、リープインク、マス（１９７８））。

例 報告された例を表の形で示す。指定されていない全ての
条件は」−て概略を述べた一般的なプロセスと同しであ
る。

第１表 出超材料（重量の割合） 組成　　　１．８（ａｌｌ）］　］５ｒ−ｃｏ：＋Ｃｕ
ＯＣａＯＹ２Ｏ３Ｐｒ６０＋＋１、Ｌａ＋、ａ５ｓｒ、
＋ｑ（＃０＜　　　　、７７５６　　．０４８９　．１
７５６２、１ａ（ａｓｒ２ｃｕ０４　　　　．７５８］
　　　、０６５５　．１７６４３、Ｌａ＋７ｓＳｒ２５
ＣＩＩＯｎ　　　　、７４０６　　．０８２３　．１７
７２４．１．ａ＋７Ｊａ、＋５Ｓｒ、＋Ｃ１１Ｏ＋　　
、７６３９　　．０３：１９　．１８２８　．０１９’
１５、Ｌａ＋、＜ｑＰｒ４Ｓｒ、＋５ｃｕ０４　．６０
８４　　．０５５４　．１７５７　　　　　　　．１５
０４６、Ｌａ、、５Ｙ、：＋Ｓｒ；ｚ’ｃｕｏ＋　　　
、６６５９　　．０６９０　．１８５９　　　．０７９
２特−一部 文献中の遷移温度の記述には、曖昧さか無くはなかった
。しばしば測定された結果は、　（１）（始まりのＴｃ
）通常“開始温度′”と呼ばれるもので、それ自身曖昧
である。この用語は超伝導を示す測定された特性におけ
る第１の異常を表わすために用いられる。（その例には
、抵抗対湿度の傾斜の変化、磁化率の減少か含まれる）
。（２）（中間のＴｃ）抵抗の中央の点、即ち始まりの
値と絶対的なセロの局の抵抗値（３）（Ｒ−０のＴｃ）
真の超伝導を直接示すより意味のある測定。即ち電流の
抵抗、電気抵抗のない伝導（ゼロ抵抗）　　（４）　（
ＴｃＭ　）磁気流の反撥を含む（ここで述へるような）
最も厳重な測定、（この技術によると、超伝導か存在す
る可能性のある体積の割合が決められる。） これらの例に従って生成された材料は、Ｔｃの以下のイ
直を持つことかわかっている。（これらの例て作られた
材料の多くは、−１−て述べた技術の　１つ以」−で測
定された。） これらの例て報告された全ての場合においで、生成物は
上で述べたように正方品系又は歪んだ正方品系（斜方晶
系）である。やはり比較のため、試料か本質的に弔−相
である例を選択するのか有用であることかわかった。

第１図はに、、ＮｉＦ、形構造の材料の単位胞の原子配
列を表わす。構造については標準的な文献に詳細に述べ
られている。（７１）と印を伺けた形のシンボルは、模
型材料中の１，８及びＢａの位置を表わす。（７２）と
印を付けた形のシンボルは酸素原子を表わす。（７３）
と印を伺けた形のシンボルば銅原子を表わす。表わされ
た単位胞は正方品系の対称性を持つ。即ち、（７４）及
び（７５）と印された矢印により示された方向における
元素の繰り返し距離は、長さか相互に等しく、（７６）
と印された矢印により表わされた方向における繰り返し
距離とは長さか異なる。この構造における斜方晶系の歪
においで、（７４）及び（７５）と印された矢印の方向
における元素の繰り返し距離は、原子のある程度又は全
ての位置の僅かな変化により、相互に等しくない。正方
品系及び斜方晶系構造の両方においで、矢印（７４）乃
至（７６）て示された方向は相互に直角をなす。

第２表 例としての月利の超伝導遷移温度 ｏｎｓｅｔ　　ｍ１ｄｐｏｉｎｔ　　ＴｃＲ＝ＯＴｏＭ
組成例　　　　　　　　　Ｔｃ　　　　　Ｔｃ第２図及
び第３図は超伝導を測定するだめの抵抗法を示す。両方
の例で、抵抗率測定ρは、標準的な四点ブローンにより
行なった。両方の例で、横軸はケルビンにの即位の温度
である。

第２図においで、縦軸の単位は４０Ｋにおける抵抗率て
規格化されている。第２図の例においで、実線（１）は
第２例に対応する。破線（２）は同一条件下て作成した
回し組成に関連するか、最終的な酸素焼結雰囲気か空気
て置き換えられていることか異なる。傾斜が急になれば
なるほど、（表かられかるように）Ｔｃ　　の値か高く
なると共に、均一性は高くなることか示される。

一般に酸素を置換することはＣｕ”　−Ｃｕ”比を調整
するかのように、Ｔｃを増すように見える。

第３図は第１例に対応し、縦軸の単位は抵抗率で、この
場合１００にて規格化されている。曲線（１０）は第１
の折れ曲かり（１１）がある約７０に迄、温度を減少さ
せると一定の勾配に従う。更に温度を減少させると勾配
が減少する通常の曲線の形を示し、（１２）て著しく変
化し、約３７．２にて横軸と最終的に交差する。点（１
１）は７０Ｋにおる異状を示し、超伝導の始まりと解釈
してもよい。

点（１２）は、ここでの目的としては、より重要な開始
温度という記述と考えられる。なぜならば、基本的な超
伝導相に関係しているからである。点（１３）は表中で
ば°“中央点抵抗′°値と報告されているもので、この
例ては３８にて起る。

第４図及び第５図は磁化測定の結果を示し、横軸のケル
ビン単位の温度に対し、縦軸はミリ−ｅｌｌｌｌｌて磁
化を表わす。具体的な試料は、夫々第２及び第１例のそ
れである。この例及び報告された他の全てに対して行な
ったプロセスは、最初４Ｋに試料を冷却し、次に磁界を
印加し、重版の５ＱＩＩＩＤ磁力計中に用いる磁化を測
定しながら、温度を上昇させることを含んだ。プロット
された具体的な試料の場合、印加された磁界は８、７０
ｅてあり、−１，２のレベルから変化する磁化を生じ、
それは極小値を通り過ぎ、約３５にて鋭く上昇した。

第５図は異なる試料（第１図）の場合の同様の振舞いに
従い、縦軸は任意１」盛りの磁化、横軸はケルビン単位
の温度である。この図の目的は、約７０Ｋ（本質的によ
り明白な開始温度以−１−）の温度における異常な振舞
いを示すことである。

第６図においで、示されている構造は、シー・ボクナー
（Ｇ、Ｂｏｇｎｃｒ）ｍ伝導応用：　　５ＱＵＩＤ及び
機械、ビー・ビー・シュワルツ（Ｂ、Ｒ，Ｓｃｈｗａｒ
ｔｚ）及びニス・ホナー（Ｓ、Ｆｏｎｅｒ）編（プレナ
ン出版、ニューヨーク、１９７７）中の“°超伝導の大
規模応用″“中に詳細に述べられている。簡単にいうと
、描かれている構造は外被（３１）、熱絶縁層（３２ａ
）及び（３２ｂ）　、真空にした環状領域（３３ａ）及
び（３３１）　）　、スペーサ（３４）、窒素て満たし
た環状領域（３５）、熱シールｌζ（３６）、冷却剤領
域（３７ａ）及び（３７ｂ）から成る。（初期の構造に
必要てあった液体ヘリウムとは違っで、冷却剤は液体水
素から成ってもよいことか、本発明の構造の特徴である
。） 第７図は液体水素で満たされ、ここての材料のコイル（
４２）を含んだ環状クライオスタット（４１）を示す。

端子リート（４３）及び（４４）かコイルから現われて
いるように示されている。第８［］の磁気試験構造につ
いては、超伝導材料科学：金属、製作及び応用、ニス・
ホナー（Ｓ、Ｆｏｎｅｒ）及びビー・ビー・シュワルツ
（Ｂ、Ｂ、ＳｃｈｗａｒＬｚ）編（プレナン出版、ニュ
ーヨーク、＋９８１）中のアール・ニー・バイン（Ｒ，
Ａ、１ｌｃｕｎ）及びディー・ニー・クフサー（Ｄ、Ｕ
、Ｇｕｂｓｃｒ）　”米国における応用“中に述べられ
ている。ウィング（５１）とじて示されている超伝導要
素は、ここての材料て作られている。構造は融合反応の
閉し込め用に、広範囲の用途が期待される例である。

第９図及び第１０図は第１０図に概略的に示されたジョ
セフソン接合デバイスの■特性（第９図）を示す。構造
は１−ンネルバリア（６３）により分離された２つの超
伝導層（６１）及び（６２）から成る。（６１）及び（
６４）に本発明の材料（同一である必要はない）を用い
ることにより、従来可能であったより高温て通常ジョセ
フソン動作が可能である。ジョセフソン接合デバイスに
ついては、」二で引用した文献中エム・アール・ビスツ
−（Ｍ、Ｒ，Ｂｅａｓｌｅｙ）及びシー・シェイ・カー
チャ（Ｃ，Ｊ、Ｋｉｒｃｈｅｒ）　　’“ジョセフソン
接合エレクトロニクス：材料創造及び製作技術゛′に述
べられている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に属する組成の一般的な結晶類を表わし
、以下に述べるように斜方晶系対称性への歪を含む誘導
された構造と共に、高温におけるここでの組成を典型的
に表わす正方晶系相の両方の基礎として役立つ図、 第２図及び第３図は実施例に従って作られた材料の特性
を、抵抗率比と温度の軸でプロットし、曲線はＴｃの各
種の値を同定するのに有用である図、 第４図及び第５図は実施例に従って生成した典型的な材
料に対し、磁化及び温度軸に対するプロットで、反磁性
応答の展開（超導電性）を示す図、 第６図は本発明の組成の超伝導要素を導入した電線の設
計を描いた図、 第７図は超伝導性ソレノイドを描いた図、第８図は融合
反応閉じ込めに用いるのに適した超伝導性トーラスを表
わす図、 第９図は第１０図に概略的に示されたジョセフソン素子
の■特性をプロットした図、 第１１）図は超伝導トンネリンクに依存するデバイスの
具体例であるジョセフソン接合を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 ７１　　　・・・・　　Ｌａ及びＢａ原子７２　　　・
・・・　　酸素原子 ７３　　　・・・・　　銅原子 ３１　　　・・・・　　外被 ３２ａ、３２ｂ・・　　　熱絶縁層 ３３ａ　、３３ｂ　・・　　真空環状領域３４　　　　
・・・　　スペーサ ３５　　　　・・・　　窒素環状領域 ３６　　　　・・・　　熱シールド ３７ａ　、３７ｂ　・・　　冷却剤領域ＦＩＧ、１ □ 合◇ひ 「 １ＪＯ ； ｏｌ：１０１ ＦＩＧ、２ 温度（Ｋ） ＦＩＧ、３ 温度　（Ｋ） （ｎｔｕｐＥ−０１）　　Ｓｌ）　ｉ！ｉｌ（学目丑１
表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｍが（ａ＿０＋ｂ＿０）／２＝３．８Ａ、ｃ＿０＝
   １３．２９より少なくとも１３００分の２小さい格子定
   数を有するＢａ、Ｓｒ及びＣａから成るグループから選
   択された少なくとも１つの元素でありｘが０．０５乃至
   １．２で、δが０乃至０．５である式 Ｌａ＿２＿−＿ｘＭ＿ｘＣｕＯ＿４＿−＿δが少なくと
   も１つの組成を含む基体から成る超伝導体要素。 ２、請求項１に記載された超伝導体要素において、前記
   格子定数は２３℃の温度で測定されることを特徴とする
   超伝導体要素。 ３、請求項２に記載された超伝導体要素において、Ｍは
   Ｓｒ及びＣａから成るグループから選択された少なくと
   も１つの元素を含むことを特徴とする超伝導体要素。 ４、請求項３に記載された超伝導体要素において、Ｍは
   本質的にＳｒ及びＣａから成ることを特徴とする超伝導
   体要素。 ５、請求項２に記載された超伝導体要素において、基体
   はｙが０．５迄である式 Ｌａ＿２＿−＿ｘ＿−＿ｙＭ′＿ｙＭ＿ｘＣｕＯ＿４＿
   −＿δの組成から成ることを特徴とする超伝導体要素。 ６、請求項５に記載された超伝導体要素において、Ｍ′
   はＰｒ、Ｙ及びＢｉから成るグループから選択された少
   なくとも１つの元素であることを特徴とする超伝導体要
   素。 ７、請求項６に記載された超伝導体要素において、Ｍ′
   はＰｒ、及びＹから成るグループから選択された少なく
   とも１つの元素で、Ｙは ０．０５乃至０．５であることを特徴とする超伝導体要
   素。 ８、請求項３に記載された超伝導体要素において、前記
   組成の室温の構造は本質的に正方晶系であることを特徴
   とする超伝導体要素。 ９、請求項８に記載された超伝導体要素において、前記
   構造はＴｃ以下て斜方晶系と測定されることを特徴とす
   る超伝導体要素。 １０、請求項３に記載された超伝導体要素において、ｘ
   は０．１乃至０．３であることを特徴とする超伝導体要
   素。 １１、請求項１０に記載された超伝導体要素において、
   δは０．１５の極大値であることを特徴とする超伝導体
   要素。 １２、請求項５に記載された超伝導体要素において、基
   体はｚか少なくとも０．０１でＭ”はＳｎである式Ｌａ
   ＿２＿−＿ｘ＿−＿ｙＭ′＿ｙＭ＿ｘＣｕ＿１＿−＿ｚ
   Ｍ″＿ｚＯ＿４＿−＿δの組成を含むことを特徴とする
   超伝導体要素。 １３、請求項１乃至１２のいずれかに記載された要素を
   含む超伝導性電流にその動作が依存する装置。 １４、請求項１乃至１２のいずれかに記載された要素を
   含む超伝導性電流により、動作中磁界を発生させる磁気
   装置。 １５、請求項１乃至１２のいずれかに記載された要素に
   より電流路が規定される超伝導性電流の通過により、電
   力を運ぶための伝送線。 １６、請求項　１乃至１２いずれかに記載された少なく
   とも１つの要素の超伝導性の状態に起因する電流通過が
   交互になることに動作が依存する装置。