JPS63237313A - 超伝導構造体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、高’ｒｅ（転移温度）酸化物超伝導体の膜お
よびその製造方法に関し、さらに詳しくは、４０′Ｘよ
り高温で超伝導性を示す酸化物超伝導体の膜構造および
その製造方法に関する。

Ｂ、従来技術およびその問題点 従来、金属元素および酸化物等の様々なタイプの化合物
の両方を含む多くのタイプの超伝導体が知られている。

　ＢｅｄｎｏｒｚおよびＭｕｅｌｌｅｒによりＺｅｉｔ
ｓｃｈｒｉｆｔ　ｆｉｉｒ　Ｐｈｙｓｉｋ　Ｂ、　Ｃｏ
ｎｄｅｎｓｅｄ　Ｍａｔｔｅｒ６４　、　Ｓｐｒｉｎｇ
ｅｒ　−Ｖｅｒｌａｇ、　”Ｐｏ５ｓｊｂｌｅ　Ｈｉｇ
ｈ　Ｔｃ５ｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ　　ｉｎ
　　ｔｈｅ　　Ｂａ　−Ｌａ　−Ｃｕ　−Ｏ３ｙｓｔｅ
ｍ”　（１，９８６年）において報告された最初の技術
的なブレークスルーは、過去１０年間の超伝導材料研究
における最初の大きな進歩である。

これによって、材料が超伝導状態になる臨界転移温度は
かなり上昇した。

上記論文では、希土類元素または希土類様元素を含む銅
酸化物が記載されている。ここで、希土類元素はＣａ、
Ｂａ、Ｓｒ等のアルカリ土類元素と置換してもよい。

Ｂｅｄｎｏｒｚ、　Ｍｕｅｌｌａｒの仕事がきっかけと
なって、多くの研究所において、さらにＴｃの高い材料
の開発競争が繰り広げられている。これらの高Ｔｃ酸化
物超伝導体のほとんどは、Ｌａ−Ｓｒ、　Ｃｕ、Ｏまた
はＹ、Ｂａ、Ｃｕ、Ｏの化合物である。本出願人に承継
された１９８７年３月１１日出願の米国特許出願２４６
５３号明細書で開示されている高Ｔｃ酸化物超伝導体は
、単−相バルク超伝導体であり、次のような一般式で表
わされる。

Ａ　　　　Ｍ　　　　Ｃｕ　　０ １±ｘ　２±ｘ　　　３ｙ ここで、ＡはＹ（イツトリウム）、もしくはＹ、Ｌａ、
Ｌｕ、Ｓｃまたはｙｂの組み合せである。ＭはＢａ−ｔ
＋　Ｌ　＜はＢａ、ＳｒまたはＣａの組み合せである。

ＸはＯと０．５の間であり、ｙは材料の原子価の要請（
ｖａｌｅｎｒｅ　ｄｅｍａｎｄｓ）を満足するのに十分
な値である。上記出願で開示されている特に好ましい単
−相比合物は、ＹＢａ、Ｃｕ３０ｙである。

多くの応用分野において、超伝導材料を膜状。

つまり薄膜（例えば１０００オングストローム）から厚
膜（例えば、１ミクロンを越す）の範囲にすることが必
要である。今まで、４０’Ｋを越える温度で膜体であっ
ても超伝導体を示すにちがいないこれらの新規な高Ｔｃ
酸化物超伝導体の薄膜化にあたって、満足な結果は得ら
れなかった。

前記のように、本発明は４０′Ｋを越す温度で超伝導性
を示す超伝導相を含む遷移金属酸化物に関し、さらに詳
しくはこのような材料からなる膜体およびその製造プロ
セスに関する。本発明は、特に４０°Ｋを越す温度で超
伝導状態にある膜体を対象としている。ｒ高Ｔ　ｃ　Ｊ
膜体という言葉は、この性質を指示するのに用いる。こ
のように、本発明の膜体は、従来知られている超伝導セ
ラミック膜、例えばＢａ−Ｐｂ−Ｂ１−０膜とかＬｉ−
Ｔｉ−０膜とは明確に区別される。こういった既知の膜
体も酸化物超伝導体であるが、転移温度はきわめて低く
、通常１３′に未満である。Ｂａ−Ｐｂ−Ｂ１−０　（
ＢＰＢ）組成物はペロブスカイト型酸化物超伝導体であ
り、Ｌｉ−Ｔｉ−０（ＬＴＯ）酸化物超伝導体は、スピ
ネル型酸化物である。

ＢＰＢ酸化物膜の生成に関する最初の文献は、Ｌ、Ｈ，
Ｇｌｌｂｅｒｔ等著の、　Ｔｈ１ｎ　５ｏｌｉｄ　Ｆｉ
ｌｍｓ、　５４　。

ｐｐ、　１２９〜１３６、（１９７８年）に掲載された
ものである。この文献による膜体の形成方法では。

焼結によって得た酸化物ターゲットを混合して使い、バ
リウム、ビスマス、および鉛の酸化物粉を一緒に加圧し
たものをスパッタリングする。スパッタされた膜は、非
晶質であり、（はとんどの場合）アニーリングによって
金属性、超伝導性になる。膜のアニーリングは空気中と
酸素中の両方で行われていた。このような膜の超伝導性
について、Ｂａの欠損および等しい数の酸素の欠損に基
づく欠陥モデルが仮定された。

Ｌ、Ｒ，Ｇｌｌｂｅｒｔ等著の後続の論文には、ＢＰＢ
ペロブスカイトにおける再スパツタ効果が記されている
。この論文は、　Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈｎｏｌ
、＋　１７　（１）。

Ｐ、３８９．１９８０年１月７２月に記載されている。

Ｇ１１ｂｅｒｔ等の作業に続いて、Ｍ、５ｕｚｕｋｉと
その協力者がＢＰＢ膜の形成技術を開発した。彼らは、
スパッタ装置の中で高分圧の酸素を用いて超伝導薄膜を
作った。ここで、スパッタリング・ターゲットは、Ｂａ
、　Ｐｂ、およびＢｉ酸化物の濃密な混合物であった。

純粋金属ターゲットからのスパッタは示唆されていなか
った。酸素環境における後アニール（ボストアニール）
ステップの採用によって、ペロブスカイト型構造を持つ
超伝導膜が得られた。冷やした基板と加熱した基板の両
方が使われた。　５ｕｚｕｋｉ等の採用した処理条件は
、下記の文献に記載されている。

１　、　Ｍ、５ｕｚｕｋｉ　ａｔ　ａｌ、　Ｊａｐａｎ
ｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ、　Ｖｏｌ、　１９、Ｈａ　５、ＰＰ、　１２
３１〜１２３４．１９８０年５月 ２　、　Ｍ、５ｕｚｕｋｉ、　Ｊ、Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙ
ｓ、、　５３　（３）、　ｐ、　１６２２．１９８０年
３月 ５ｕｚｕｋｉ等はこれらの酸化物超伝導体膜を生成する
処理技術を開発しただけではない、彼らの研究は、トン
ネル接合等のデバイスにおける超伝導酸化物膜の利用に
も及んでいる。デバイスおよびその特性の一般的な説明
は、下記を参照されたい。

１　、　Ｍ、５ｕｚｕｋｉ　ｅｔ　ａｌ、　Ｊａｐａｎ
ｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ、　Ｖｏｌ、　２１　、　Ｎａ　７、ＰＰ、　
１４３７．１９８２年７月 ２　、　Ｍ、５ｕｚｕｋｉ　ｅｔ　ａｌ、　ｐｒｏｃｅ
ｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　１３ｔｈＣｏｎｆｅｒｅ
ｎｃｅｓ　ｏｎ　５ｏｌｊｄ　５ｔａｔｅ　Ｄｅｖｉｃ
ｅｓ、Ｔｏｋｙ。

１９８１　；　、Ｉａｐａｈｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　
ｏｆ　ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ、　２１
、（Ｌ　９８２　）　Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ２１−１．
ｐｐ、３１３〜３１８ 上記文献２では、ＢＰＢ薄膜およびＬＴＯ薄Ｉ摸の置方
から作成されたジョセフソン・トンネル・デバイスが記
載されている。

したがって、本発明の主な目的は、４０°Ｋを越す温度
で超伝導性を持つ高Ｔｃ酸化物超伝導体の膜体を提供す
ることにある６ 本発明の他の目的は、４０°Ｋを越す温度で超伝導性を
示す銅酸化物超伝導体膜およびその製造方法を提供する
ことにある。

本発明のさらに他の目的は、４０’Ｋを越す温度で超伝
導性を示す遷移金属酸化物超伝導薄膜およびその製造方
法を提供することにある。

本発明はさらに他の目的は、４０’Ｋを越す温度で超伝
導性を示す遷移金属酸化物超伝導体膜であって、連続的
で滑らかであり（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ａｎｄｓｗ＋
ｏｏｔｈ）、かつ使用可能エリア上で組成の均一性２　
　を示す膜、およびその製造方法を提供することにある
。

本発明のさらに他の目的は、４０°Ｋを越す温度で超伝
導性を示す、連続的でかつ滑らかな銅酸化物超伝導体膜
であって、ペロブスカイト型構造をと、る膜、およびそ
の製造方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、希土類元素または希土類様
（ｒａｒｅ　ｅａｒｔｈ　−１ｉｋｅ）元素を含む遷移
金属酸化物超伝導体膜であって、４０°Ｋを越す温度で
超伝導性を示す膜、およびその製造方法を提供すること
にある。

本発明のさらに他の目的は、４０′Ｋを越える温度で超
伝導性を示す、公称組成（ｎｏｍｉｎａｌｃｏｍｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ）　Ａ　Ｂ　Ｏ，−ｙＡ　Ｂ　Ｏｙを持つ膜
体を提供することにある。ここで、Ａは、希土類元素。

または希土類に近い（ｎｅａｒ　ｒａｒｅ　−ｅａｒｔ
ｈ）元素、または希土類元素およびＣａ、Ｂａ、Ｓｒか
らなるグループから選択された元素の組合せを表わす。

Ｂは遷移金属を表わす。ｙは膜組成の原子価要請を満た
すのに十分な値である。

本発明のさらに他の目的は、４０°Ｋを越す温度で超伝
導性を示す、公称組成Ａ　Ｂ　ｚ　ＣＵ　３０、−　ｙ
を持つ超伝導酸化物膜およびその製法を提供することに
ある。ここで、Ａは希土類または希土類様元素、Ｂはア
ルカリ土類元素、ｙは組成の原子価要請を満たすのに十
分な値である。

本発明のさらに他の目的は、ペロブスカイト様結晶構造
を持ち、４０°Ｋを越す温度で超伝導性を示す、滑らか
で、連続的な銅酸化物超伝導膜およびその製法を提供す
ることにある。

挾０問題点を解決するための手段 本発明の膜は、４０°Ｋを越す温度で超伝導性を示す酸
化物超伝導体である。膜は滑らか、連続的であって、か
つ組成は実質的に一様である。特に、膜は、超伝導相を
含む遷移金属酸化物からなり。

通常は希土類元素または希土類様元素を含む、このよう
な希土類様元素には、Ｙ、ＳｃおよびＬａが含まれる。

さらに、希土類または希土類様元素は、Ｃａ、Ｒａ、お
よびＳｒからなるグループがら選ばれたアルカリ上類元
素によって置換可能である。

遷移金属は、Ｃｕ、　ＮＬ　”Ｉ’ｉおよび■からなる
グループから選ばれた、多原子価で磁気を帯びていない
（ｎｏｎ−ｍａｇｎｅｔｉｃ）元素である。このうち、
Ｃｕが好ましく、液化窒素の沸点である７７°Ｋを越す
温度で抵抗が実質的にゼロになるユニークな超伝導膜を
もたらす。本発明による銅酸化物ベースの膜は、超伝導
オンセット温度が格別に高く、非常な高温で超伝導性を
発揮する。それに加えて、連続的かつ滑らかであり、組
成の均一性の点でも優れている。したがって、銅酸化物
膜はこのクラスの膜の例の中でもユニークであると考え
られる。

典型的な膜の特徴として、Ｒｅｖｕｅ　Ｄｄｅ　Ｃｈｉ
ｍｉｅＭｉｎｅｒａｌｅ、２１、ｐ、４０７　（１９８
４）においてペロブスカイト様結晶構造を取り上げるこ
とができる。こういった膜は、多原子価金属を使い、か
つソースの各々から純粋な金属が気化される、気相付着
プロセスによって形成される。純粋金属の蒸気は、酸素
′＃雰囲気さらされている基板へ移動する０表面反応が
起こり、基板上に金属酸化物膜が形成される。この表面
反応を促進するために、基板は通常加熱される。続いて
、酸素環境においてアニール・ステップが実行され、原
子価および化学量論の要請を満足させる。その後、アニ
ールされた材料は除々に冷却され、こうして超伝導膜が
生成される。

特に、９５０℃未満の温度で７三−ルを行い、それから
徐々に冷却することが重要となる。

別個の金属ソースを用いることによってプロセスが制御
される一方、蒸気輸送を酸素雰囲気下で行うことによっ
て成長する膜の安定性が保証される。、酸素環境中でポ
スト・アニールを行うことにより、原子価および化学量
論の要請を満足するのに相を獲得するとともに高Ｔｃ超
伝導性を示す適切な十分なＭ索の存在が保証される。

本発明により得られる膜は、基板に対して水平方向にも
垂直方向にも連続的である。つまり、導電性を損なうこ
とになる裂は目（ヴオイド、ブレイク）がない。しかも
９本発明により得られる膜は滑らかである。つまり、で
こぼこや穴がない。

Ｄ、実施例 本発明のプロセスを説明するために、まず例をいくつか
挙げ、次に様々な処理ステップの説明を行う。

倒づ。

高Ｔｃを持つＹ−Ｂａ銅酸化物が作られた、公称組成が
それぞれＹＢａＣｕ、Ｏ，である組成物とＹＢａ、Ｃｕ
、Ｏｙである組成物が作られた。ｙの値は、組成の原子
価および化学量論の要請を満たすように選ばれる。例え
ば８とすることができる。。

１０ＫＶの電子ビームで加熱される３つのソースを備え
た、真空デポジション（付着）システムが用いられた。

付着速度は、０．１〜ｌｎ園７秒の範囲で制御すること
ができ、基板温度は一１００〜７００℃の範囲で変化さ
せることができた。基板の組成も変えることができるが
、大部分はａ軸とａ軸の配向を持つ市販のサファイア・
ウェハからなっていた。＜１１０＞および＜００１＞配
向性を持つＭｇＯのプレートも基板として用いられた。

一般に、最終的な膜における上記基板による違いはごく
わずかだった。

３つの電子ガンに所望の３つの金属、Ｙ、Ｂａ。

およびＣｕが充填された。蒸着速度は基板面において所
望の公称組成がもたらされるように調整された。まず、
室温、高真空状態で作られた膜は。

室雰囲気へ移すと不安定になることが多く、たいていの
場合超伝導状態を示さないことが発見された、膜の劣化
を避け、電界囲気でも安定な膜を得るために、１０−Ｊ
ｔｏｒｒまでの酸素分圧の存在下で股の付着を行った。

典型的な場合、基板温度を約４５０℃まで上げた。０．
１〜１ミクロンの膜がが成長した。

これらの膜についてのａｅ低抵抗温度の関係のデータが
、四端子圧力接点を使って採られた。一方。

磁化率の測定には５ＱＵＩＤ磁力計が使われた。

抵抗対温度の測定中、加える電流は弱く保たれていた。

普通約１マイクロ・アンペアであったが、これよりさら
に弱い電流も用いられた。これらの膜は、マイスナー効
果を強く示した。付着されたままの膜は黒く、高抵抗で
ある。これらの付着されたままの膜は、普通、超伝導状
態にならない。

酸素中で高温（約９００℃）の下でアニールすると、膜
は金属性になり、普通は超伝導性を示した。

化学分析の結果、膜の組成は、目ざした値から約１５％
以内であることがわかった。高Ｔｃ超伝導を実現する上
で１組成の正確さは必要とされない、事実、結果はこれ
らのタイプのバルク材料についてのものと一致している
。基板面上でのいくつかのバリエーションもＭ祭された
。化学組成を知っておくことは、気相付着速度、基板温
度、およびバックグラウンド圧力を調整する上で大変重
要なことであることがわかった。

Ｙはベースとする膜は高Ｔｃの振舞を示す。例えば１組
成がＹ、、、Ｂａ１ｅ３ｓＣｕ、Ｏ，、、である膜は超
伝導オンセット（ｏｎｓｅｔ）温度が約９７″にであり
約５０′にで超伝導の振舞を示す。これらの膜には第２
の相が存在することが、顕微鏡によって確かめられてい
る。膜はほとんど完全なマイスナー効ンセットであり、
７７°Ｋを越す温度で超伝導の振舞を示すものがある。

これらの膜の公称組成は、Ｙｅａｓｔ　Ｂａｌ＊ｓ３　
Ｃｕ＞　０９−１である。

倒−２一 本発明のプロセスは、他の高Ｔｃ酸化物超伝導体にも適
用可能である。例えば、この方法によって、　Ｌａ、　
Ｓｒ、　Ｃｕ、およびＯを含む膜が得られる。この場合
、３つの電子ガンにはＬａ、ＳｒおよびＣｕが充填され
る。プロセスの大筋は上記例１、に関して述べたものと
同じである。ただし、アニーリングのステップにはいく
つかのバリエーションがある。これらのバリエーション
は、以下で説明を行う。

、　　処理ステップの　１ 本発明のプロセスのキーとなる特徴は、膜の中で使用さ
れることになる金属の蒸気ストリームを使うことにある
。上記５ｕｚｕｋｉ等による論文に見られるような、低
Ｔｃ酸化物超伝導体をスパッタするのに従来用いた酸化
物のソースに代って、実質的にピュアな金属のソースが
用いられる。これら３つの金属のコブポジションが加熱
された基板上へ現れる。その際、酸素が同時に基板に到
達して酸化物膜を形成する表面反応を起こすように、酸
素雰囲気下に置かれる。当業者ならば、他の方法でも必
要な酸素雰囲気を提供できることに気づくであろう、（
例えば、酸素イオン・ビーム、酸素ジェット等）。

出願人の実験において、成長中の膜を安定させるには酸
素を供給する必要のあることがわがった。

酸素雰囲気がなければ、膜は霊界囲気へ移されると不安
定になり、通常は超伝導性を示さなくなる。

見かけにおいても、またＸ線デー・夕で確かめた付着状
況においても、これらは一様でなかった。しかしながら
、膜の中に適切な構造は存在した。結果として、膜の劣
化を避け、霊界囲気で安定な膜を得るために、酸素分圧
が使われた。

普通、超伝導性を獲得するのに必要なペロブスカイト相
を得るには、高温が必要である０例えば。

バルク材料の場合、９００℃を越す焼結ステップが求め
られる。しかしながら、ピュア・メタルを気相付着させ
る場合、このような高温を用いることはできない。なぜ
なら、上記ピュア・メタルの多くが、上記高温より低い
融点を持つからである。

これは特にアルカリ土類元素にあてはまる。したがって
、真空環境では、これらの金属は気化して逃げてしまい
（ボイル・オフ）、成長中の膜の中の金属に過剰な欠陥
をもたらす、通常、適切な相し得るためには、高温が必
要とされる。しかし、膜付着装置でこのような高温は使
えない。したがって、完全なｉｎ　−５ｉｔｕ　（本来
の場所での）酸化が容易には得られず、このため、続く
アニーリング・ステップが行われる。アニーリング・ス
テップは、成長する膜の組成と成長膜シζ取り入れられ
る酸素の量に応じて調整される０通常、アニール・ステ
ップを行うのは、適切な量の酸素の存在を保証するため
、または超伝導を起こす適切な相を得るためである。

例えば、ＬａとＳｒを含む超伝導酸化物については、２
ステツプのアニールが行われる。このような膜に関して
、第１のアニールは純酸素環境において約４００℃の温
度で行われる。このアニールは、約６〜３０分続けられ
る。次に、第２のアニールが、純酸素中で、約７００℃
の温度で、再び約６〜３０分間行われる。第１の低温ア
ニールによって酸素が膜に加えられる一方、第２の高温
アニールによって超伝導を起こす適切な相が作られる。

こういったＬａ−５ｒ膜では、アニール温度が５５０℃
より高いと、膜の酸素が失われ始める。

しかし、超伝導を起こす適切なペロブスカイト相を得る
には、この温度より高温でアニールすることが必要であ
る。したがって、約４ｏｏ℃での第１のアニール・ステ
ップで追加する酸素の取り込みを可能にする一方、酸素
がいくらか失われるけれども、約７００℃の第２のアニ
ール・ステップで適当な超伝導相の形成を可能にすると
いう２ステツプ・アプローチが採用される。

付着されたままのＹ−Ｂａ膜は、絶縁体と金属の中間の
性質を示す、典型的な約４，０００オングストロームの
膜の場合、室温での抵抗はメグオームの範囲にある。し
たがって、これらの膜は十分の酸素を含むから、室温で
の抵抗が約５〜１０オームにすぎない付着されたままの
Ｌａ−８ｒ膜と対照的に、中間のアニーリング・ステッ
プは必要とされない＊Ｙ−Ｂａ膜は、直に酸素＃囲気中
で数分間高温（約９００℃）の下で酸化することができ
る。続いて徐々に（約３時間で）室温まで冷やされる。

他のステップでは、Ｙ−Ｂａ膜が１００％Ｈｅ雰囲気中
でまず約９００℃まで加熱されるａ　Ｈｅが存在すると
、混合が行われて膜中に存在し得る組成の不均一が除去
され、膜がより均一になる。

続いて、９００℃で数分間１００％酸素中で７ニールさ
れる。

上述のように、アニール後の冷却ステップは、室温にな
るまで普通数時間かけて行われる。最初の数百度にわた
って極めてゆっくりと冷やすことが、特に重要であるよ
うだ。このようにして冷やす間、酸素雰囲気を維持して
もよい。

本発明の高Ｔｃ超伝導体における金属の相対量をよく制
御するためには、基板の加熱が重要であるように思われ
る。通常、希土類元素とアルカリ土類元素の比は、はど
よく制御されなければならない。例えば、Ｌａ：Ｓｒの
比は通常１．８　：　０．２である。しかしながら、ア
ルカリ土類元素を蒸気輸送種（ｖａｐｏｒ　ｔｒａｎｓ
ｐｏｒｔｉｎｇ　５ｐｅｃｉｅｓ）として制御すること
は困難である。なぜなら、輸送速度が一定しない傾向に
あるからである。これを補償するため、基板温度を上昇
させる。一般的に言って、基板において付着する金属と
酸素の必要な反応を実現するために、基板温度を制御す
ることができると考えられる。基板温度、金属輸送速度
等を正しく組み合わせると、エピタキシが可能になる。

超伝導酸化物膜を構成する金属のコブポジションの際の
基板温度によって、膜の中のこれらの金属の相対量を決
定できることがわかった。冷却した基板、または室温の
基板に付着させる代りに、高温の基板が使われた。例え
ば、１０−３７の酸素＃囲気圧力において基板温度を６
５０℃としたとき、Ｌａ：Ｓｒの比は１７５：０．０４
であった。

同じ酸素雰囲気で基板温度が５５０℃のときは１゜９　
：　０．３１の比が得られた。したがって、基板温度を
利用して様々な金属の付着速度における変動を滑らかに
し、希土類元素：アルカリ土類元素の比を良好に制御す
ることができる。基板温度は制御するのに便利であり、
きわめて正確に調整可能である。

いくつかの基板に言及したけれども、その他にも多くの
ものが考えられる。通常、基板は、超伝導膜において見
られるタイプのアルカリ土類酸化物に対して反応しない
ことが好ましい。なぜなら、アルカリ土類材料はきわめ
て反応しやすいからである。マグネシウム・アルミニウ
ム・スピネル、サファイア、ＭｇＯのような耐火酸化物
はきわめて好ましい基板になる。基板の特定の配向がク
リティカルであるとは思えない。さらに、基板が平面状
であったり、層状であったりする必要はない。

基板はワイヤまたは任意の不規則な表面幾何形状をとり
うる。

本発明を実施して４高Ｔｃ、特に液体窒素温度を越すＴ
ｃを示す遷移金属超伝導酸化物膜が形成された。こうい
った膜は、遷移金属酸化物、典型的には希土類元素また
は希土類様元素（アルカリ土類元素で置換可能）の存在
によって特徴づけられる。遷移金属元素は多原子価の磁
気を帯びていない元素であり、一方アルカリ土類元素は
Ｃａ、Ｂａ、およびＳｒからなるグループから選択され
る。

希土類様元素は、Ｙ、ＳｃおよびＬａを含む。磁気を帯
びていない遷移金属元素は、Ｃｕ、　Ｎｉ、　Ｔ’ｉ、
およびＶからなるグループから選ばれる。このうち、Ｃ
ｕがもつとも好ましく、ユニークでかつ予期しなかった
膜特性を示す。

さらに１本発明を実施するにあたって、膜という言葉は
、任意の組成、形状の表面上に形成（付着または成長）
される層、コーティング等を含む。

これらの膜は、電気および電子産業で広い応用範囲を持
つ。その中には、伝送および信号線、デバイス電極、敏
感な電磁場検出器、および様々な光電子工学デバイスが
含まれている。特定の直接的な用途としては、高磁界磁
石、電気機械デバイス、ジョセフソン・トンネル・デバ
イス、マイクロエレクトロニクス産業におけるスピード
と重装密度を向上させるための、チップ上およびチップ
間のメタラジが挙げられる。

Ｅ０発明の効果 本発明による酸化物超伝導構造体は、４０°Ｋを越す温
度で超伝導性を示し、かつ霊界囲気中でも劣化すること
のない超伝導膜を備えている。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板と、 上記基板上に形成され、４０°Ｋを越す温度で超伝導性
   を示す遷移金属酸化物の相を持つ、膜を含む、酸化物超
   伝導構造体。
2. （２）４０°Ｋを越す温度で超伝導性を示す相を持つ超
   伝導材料膜を基板上に形成することにより超伝導構造体
   を製造する方法であって、 上記超伝導材料を構成する、少なくとも１種は遷移金属
   である金属原子の蒸気を上記基板へ移動させ、 その際、上記基板を酸素雰囲気にさらすことにより、上
   記金属原子と酸素を反応させて上記基板上に遷移金属酸
   化物膜を形成し、 上記遷移金属酸化物膜を酸素環境中でアニールし、 上記アニールされた膜を室温になるまで徐々に冷却する ことを特徴とする、酸化物超伝導構造体の製造方法。