WO2022219857A1 - 接合体及び接合体の製造方法 - Google Patents

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康太郎 大木
竜起 永石
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住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a joined body and a method for manufacturing the joined body.
  • This application claims priority from Japanese Patent Application No. 2021-067673 filed on April 13, 2021. All the contents described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-652266 describes a joined body.
  • the joined body described in Patent Document 1 has a first superconducting layer, a non-superconducting layer, and a second superconducting layer.
  • a non-superconducting layer is disposed on the first superconducting layer.
  • a second superconducting layer is disposed on the non-superconducting layer.
  • the first superconducting layer and the second superconducting layer are made of YBa2Cu3Ox .
  • the non - superconducting layer is made of PrBa2Cu3Ox .
  • a joined body of the present disclosure includes a first superconducting layer, a barrier layer arranged on the first superconducting layer, and a second superconducting layer arranged on the barrier layer.
  • the first superconducting layer, the barrier layer and the second superconducting layer are made of REBCO. Leakage current from one of the first superconducting layer and the second superconducting layer to the other of the first superconducting layer and the second superconducting layer is blocked by the barrier layer.
  • a method for manufacturing a joined body includes the steps of forming a first superconducting layer on a first substrate, forming a second superconducting layer on a second substrate, forming the first superconducting layer and the second forming a microcrystalline layer on any one of the superconducting layers; holding the first substrate and the second substrate such that the microcrystalline layer is sandwiched between the first superconducting layer and the second superconducting layer; and heating the first substrate and the second substrate.
  • the first superconducting layer and the second superconducting layer are made of REBCO.
  • the microcrystalline layer is formed of polycrystalline REBCO.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a joined body 100.
  • FIG. 2A to 2D are process diagrams showing a manufacturing method of the joined body 100.
  • FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the second substrate 30 after the microcrystalline layer forming step S3 is performed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the joined body 200.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a bonded body 100 according to a modification.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the joined body 300. As shown in FIG.
  • the yttrium diffused in the non-superconducting layer makes the non-superconducting layer at least partially a superconductor, and a path through which a superconducting current flows in the non-superconducting layer. is formed, leakage current flows between the first superconducting layer and the second superconducting layer. That is, in the joined body described in Patent Document 1, a leak current flows between the first superconducting layer and the second superconducting layer due to the formation of pinholes in the non-superconducting layer. If leakage current flows between the first superconducting layer and the second superconducting layer, the Josephson effect will not occur.
  • the present disclosure has been made in view of the problems of the prior art as described above. More specifically, the present disclosure provides a bonded body and a manufacturing method of the bonded body capable of blocking leakage current between the first superconducting layer and the second superconducting layer. [Effect of the present disclosure] According to the bonded body and the manufacturing method of the bonded body of the present disclosure, it is possible to block leakage current between the first superconducting layer and the second superconducting layer.
  • a joined body includes a first superconducting layer, a barrier layer arranged on the first superconducting layer, and a second superconducting layer arranged on the barrier layer.
  • the first superconducting layer, the barrier layer and the second superconducting layer are made of REBCO. Leakage current from one of the first superconducting layer and the second superconducting layer to the other of the first superconducting layer and the second superconducting layer is blocked by the barrier layer.
  • the rare earth element in REBCO constituting the first superconducting layer and the second superconducting layer causes the first superconducting layer and the second superconducting layer to have superconducting properties.
  • the rare earth elements in the REBCO that make up the barrier layer may be selected such that the barrier layer does not exhibit superconducting properties.
  • leakage current is cut off between the first superconducting layer and the second superconducting layer by changing the rare earth element component in REBCO constituting the barrier layer. It is possible.
  • the rare earth elements in REBCO constituting the first superconducting layer and the second superconducting layer are yttrium, lanthanum, neodymium, samarium, europium, gadolinium, dysprosium, and holmium. , erbium, thulium, lutetium and ytterbium.
  • the rare earth element in REBCO that constitutes the barrier layer may be praseodymium.
  • leakage current is cut off between the first superconducting layer and the second superconducting layer by changing the rare earth element component in REBCO constituting the barrier layer. It is possible.
  • the barrier layer may be epitaxially grown from the first superconducting layer and the second superconducting layer.
  • leakage current is cut off between the first superconducting layer and the second superconducting layer by changing the rare earth element component in REBCO constituting the barrier layer. It is possible.
  • the barrier layer may have a first layer arranged on the first superconducting layer and a second layer arranged on the first layer.
  • the c-axis direction of REBCO forming the first layer may be along the c-axis direction of REBCO forming the second layer.
  • the a-axis direction of REBCO forming the first layer may be different from the a-axis direction of REBCO forming the second layer.
  • the joined body of (5) above by making the a-axis direction of REBCO constituting the first layer and the a-axis direction of REBCO constituting the second layer different, the first superconducting layer and the second superconducting layer It is possible to block leakage current between the two superconducting layers.
  • the first layer may be epitaxially grown from the first superconducting layer
  • the second layer may be epitaxially grown from the second superconducting layer.
  • the c-axis direction of REBCO forming the first superconducting layer may be along the c-axis direction of REBCO forming the second superconducting layer.
  • the a-axis direction of REBCO forming the first superconducting layer may be different from the a-axis direction of REBCO forming the second superconducting layer.
  • the a-axis direction of REBCO constituting the first superconducting layer and the a-axis direction of REBCO constituting the second superconducting layer are made different to form the first layer. Since the a-axis direction of the REBCO constituting the second layer can be made different from the a-axis direction of the REBCO constituting the second layer, leakage current is cut off between the first superconducting layer and the second superconducting layer. It is possible to
  • the REBCO constituting the first superconducting layer, the second superconducting layer, and the barrier layer contains yttrium, lanthanum, neodymium, and samarium. , europium, gadolinium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, lutetium and ytterbium.
  • the rare earth element in REBCO constituting the first superconducting layer and the second superconducting layer and the rare earth element in REBCO constituting the barrier layer are not different. , it is possible to block the leakage current between the first superconducting layer and the second superconducting layer.
  • the bonded bodies of (1) to (7) above may further include a substrate.
  • a first superconducting layer may be disposed on the substrate.
  • the substrate may be made of at least one oxide selected from cerium oxide, yttria-stabilized zirconia, lanthanum manganate, sapphire, and strontium titanate.
  • the bonded body of (8) above by increasing the oxygen permeability of the substrate, it becomes easier to supply oxygen to the first superconducting layer through the substrate.
  • the joined bodies of (1) to (7) above may further include a metal substrate and an intermediate layer disposed on the metal substrate.
  • a first superconducting layer may be disposed on the intermediate layer.
  • the intermediate layer may be made of at least one oxide selected from cerium oxide, yttria-stabilized zirconia, lanthanum manganate, sapphire, and strontium titanate.
  • the bonded bodies of (1) to (7) above may further include a substrate.
  • a first superconducting layer may be disposed on the substrate.
  • the c-axis direction of REBCO forming the first superconducting layer may be along either the direction of the main surface of the substrate on the side of the first superconducting layer or the normal direction of the main surface.
  • both an a-axis oriented film and a c-axis oriented film can be used as the substrate on which the first superconducting layer is formed.
  • a method for manufacturing a joined body includes the steps of forming a first superconducting layer on a first substrate, forming a second superconducting layer on a second substrate, forming a microcrystalline layer on either the conductive layer or the second superconducting layer; and heating the first substrate and the second substrate while holding the substrates.
  • the first superconducting layer and the second superconducting layer are made of REBCO.
  • the microcrystalline layer is formed of polycrystalline REBCO.
  • At least part of the microcrystalline layer may be in a liquid phase in the step of heating the first substrate and the second substrate.
  • FIG. 1 A joined body according to the first embodiment will be described.
  • the joined body according to the first embodiment is referred to as a joined body 100.
  • FIG. 1 A joined body according to the first embodiment will be described.
  • the joined body according to the first embodiment is referred to as a joined body 100.
  • FIG. 1 A joined body according to the first embodiment will be described.
  • the joined body according to the first embodiment is referred to as a joined body 100.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the joined body 100.
  • the joined body 100 has a first substrate 10, a first superconducting layer 20, a second substrate 30, a second superconducting layer 40, and a barrier layer 50.
  • the bonded body 100 may not have the second substrate 30 .
  • the first substrate 10 has a first major surface 10a.
  • the first substrate 10 is preferably made of, for example, at least one oxide selected from the group consisting of cerium oxide, yttria-stabilized zirconia, lanthanum manganate, sapphire, and strontium titanate. That is, it is preferable that the first substrate 10 be made of a material that is permeable to oxygen.
  • the first superconducting layer 20 is arranged on the first major surface 10a.
  • the first superconducting layer 20 is made of REBCO.
  • REBCO is an oxide superconductor denoted by REBa2Cu3Ox .
  • RE is a rare earth element.
  • the rare earth element in REBCO constituting the first superconducting layer 20 is at least one selected from the group consisting of yttrium, lanthanum, neodymium, samarium, europium, gadolinium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, lutetium and ytterbium. It is an element that is more than a species. That is, the rare earth element in REBCO forming first superconducting layer 20 is selected so that first superconducting layer 20 exhibits superconducting properties.
  • the direction of the c-axis of REBCO forming the first superconducting layer 20 is, for example, along the normal direction of the first main surface 10a.
  • the direction of the c-axis of REBCO may be referred to as the c-axis direction.
  • the c-axis direction of REBCO forming the first superconducting layer 20 may be along the direction of the first main surface 10a.
  • the second substrate 30 has a second main surface 30a.
  • the second main surface 30a faces the first main surface 10a side.
  • the second substrate 30 is preferably made of, for example, at least one oxide selected from the group consisting of cerium oxide, yttria-stabilized zirconia, lanthanum manganate, sapphire, and strontium titanate. That is, it is preferable that the second substrate 30 be made of a material that is permeable to oxygen.
  • the second superconducting layer 40 is arranged on the second main surface 30a.
  • the second superconducting layer 40 is made of REBCO.
  • the rare earth element in REBCO constituting the second superconducting layer 40 is at least one selected from the group consisting of yttrium, lanthanum, neodymium, samarium, europium, gadolinium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, lutetium and ytterbium. It is an element that is more than a species. That is, the rare earth element in REBCO forming the second superconducting layer 40 is selected so that the second superconducting layer 40 exhibits superconducting properties.
  • the c-axis direction of REBCO forming the second superconducting layer 40 is, for example, along the normal direction of the second main surface 30a.
  • the c-axis direction of REBCO forming the second superconducting layer 40 may be along the direction of the second main surface 30a.
  • the c-axis direction of REBCO forming the second superconducting layer 40 is along the c-axis direction of REBCO forming the first superconducting layer 20 .
  • the a-axis direction of REBCO forming the second superconducting layer 40 is along the a-axis direction of REBCO forming the first superconducting layer 20 .
  • the direction of the a-axis of REBCO may be referred to as the a-axis direction.
  • the barrier layer 50 is sandwiched between the first superconducting layer 20 and the second superconducting layer 40 . Another way of looking at this is that the barrier layer 50 is on the first superconducting layer 20 and the second superconducting layer 40 is on the barrier layer 50 .
  • the barrier layer 50 is made of REBCO.
  • the rare earth element in REBCO forming the barrier layer 50 is, for example, praseodymium. That is, the rare earth elements in REBCO forming the barrier layer 50 are selected so that the barrier layer 50 does not exhibit superconducting properties.
  • the content of rare earth elements other than praseodymium in REBCO constituting the barrier layer 50 is, for example, 1 atomic percent or less.
  • the density of pinholes in the barrier layer 50 is, for example, 5% or less.
  • the first superconducting layer 20, the second superconducting layer 40 and the barrier layer 50 form a Josephson junction. Another way of looking at this is that the conjugate 100 is a Josephson conjugate.
  • the a-axis direction of REBCO forming the barrier layer 50 is along the a-axis direction of REBCO forming the first superconducting layer 20 .
  • the c-axis direction of REBCO forming the barrier layer 50 is along the c-axis direction of REBCO forming the first superconducting layer 20 .
  • the a-axis direction of REBCO forming the barrier layer 50 is along the a-axis direction of REBCO forming the second superconducting layer 40 .
  • the c-axis direction of REBCO forming the barrier layer 50 is along the c-axis direction of REBCO forming the second superconducting layer 40 . That is, the barrier layer 50 is epitaxially grown from the first superconducting layer 20 and the second superconducting layer 40 .
  • the thickness of the barrier layer 50 is smaller than the thickness of the first superconducting layer 20 and the thickness of the second superconducting layer 40 .
  • the barrier layer 50 is, for example, 100 nm or less.
  • FIG. 2 is a process drawing showing a manufacturing method of the joined body 100.
  • the method for manufacturing the joined body 100 includes a first substrate preparation step S1, a second substrate preparation step S2, a microcrystalline layer formation step S3, and a heat treatment step S4.
  • the first substrate 10 is prepared.
  • the first superconducting layer 20 is formed on the first main surface 10a.
  • the first superconducting layer 20 is formed by, for example, a MOD (Metal Organic Deposition) method.
  • the rare earth elements in REBCO forming the first superconducting layer 20 are selected so that the first superconducting layer 20 exhibits superconducting properties, as described above.
  • the temperature at which the first superconducting layer 20 is formed is, for example, 750° C. or higher and 840° C. or lower.
  • the c-axis direction of REBCO forming the first superconducting layer 20 is, for example, along the direction of the first main surface 10a or the normal direction of the first main surface 10a.
  • the second substrate 30 is prepared.
  • the second superconducting layer 40 is formed on the second major surface 30a.
  • the second superconducting layer 40 is formed by, for example, the MOD method.
  • the rare earth elements in REBCO forming the second superconducting layer 40 are selected so that the second superconducting layer 40 exhibits superconducting properties, as described above.
  • the temperature at which the second superconducting layer 40 is formed is, for example, 750° C. or higher and 840° C. or lower.
  • the c-axis direction of REBCO forming the second superconducting layer 40 is, for example, along the direction of the second principal surface 30a or the normal direction of the second principal surface 30a.
  • the first substrate 10 and the second substrate 30 are arranged such that the c-axis direction and the a-axis direction of the first superconducting layer 20 correspond to the c-axis direction and the a-axis direction of the second superconducting layer 40, respectively. It is held along the axial direction.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the second substrate 30 after the microcrystalline layer forming step S3 has been performed.
  • a microcrystalline layer 60 is formed in the microcrystalline layer forming step S3.
  • a microcrystalline layer 60 is formed on the second superconducting layer 40 .
  • the microcrystalline layer 60 is formed of REBCO polycrystalline. Note that the microcrystalline layer 60 may be formed on the first superconducting layer 20 . That is, the microcrystalline layer 60 may be formed on either the first superconducting layer 20 or the second superconducting layer 40 .
  • an organic compound film is formed on the second superconducting layer 40 by, for example, spin coating.
  • This organic compound film contains constituent elements of REBCO.
  • calcination is performed on the organic compound film.
  • the organic compound film becomes a precursor of REBCO.
  • the organic compound film that has undergone calcination is referred to as a calcined film.
  • heat treatment is performed on the calcined film after the calcination. As a result, carbide contained in the calcined film is decomposed to form a microcrystalline layer 60 containing microcrystals of REBCO.
  • a barrier layer 50 is formed in the heat treatment step S4.
  • the first substrate 10 and the second substrate 30 are held while the microcrystalline layer 60 is sandwiched between the first superconducting layer 20 and the second superconducting layer 40. 2.
  • Heat the substrate 30 Thereby, REBCO contained in the microcrystalline layer 60 is epitaxially grown from the first superconducting layer 20 and the second superconducting layer 40 to form the barrier layer 50 .
  • Heating in the heat treatment step S4 is performed in an atmosphere containing oxygen.
  • At least part of the microcrystalline layer 60 may be in the liquid phase while the heat treatment step S4 is being performed.
  • the melting point of REBCO forming the microcrystalline layer 60 is lowered by lowering the oxygen concentration in the atmosphere in which the heating is performed. Therefore, by adjusting the oxygen concentration in the atmosphere in which the heating is being performed, at least part of the microcrystalline layer 60 can be brought into the liquid phase while the heat treatment step S4 is being performed.
  • the heating temperature in the heat treatment step S4 is, for example, 800°C.
  • the oxygen concentration in the atmosphere in which the heating is performed in the heat treatment step S4 is, for example, 60 ppm when at least part of the microcrystalline layer 60 is in the liquid phase.
  • the oxygen concentration in the atmosphere in which the heating is performed in the heat treatment step S4 is, for example, 150 ppm when the microcrystalline layer 60 is not in the liquid phase.
  • the heating time in the heat treatment step S4 is, for example, 1 minute when at least part of the microcrystalline layer 60 is in the liquid phase.
  • the heating time in the heat treatment step S4 is, for example, 10 minutes when the microcrystalline layer 60 is not in the liquid phase.
  • the second substrate 30 may be removed after the heat treatment step S4 is performed. As described above, the joined body 100 having the structure shown in FIG. 1 is manufactured.
  • a joined body according to a comparative example is referred to as a joined body 200.
  • FIG. 1 a joined body according to a comparative example is referred to as a joined body 200.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the joined body 200.
  • the joined body 200 has a first substrate 10, a first superconducting layer 20, a second superconducting layer 40, and a barrier layer 50, like the joined body 100. .
  • the barrier layer 50 is epitaxially grown on the first substrate 10 , and second, the second superconducting layer 40 is formed on the barrier layer 50 .
  • the thickness of the second superconducting layer 40 is greater than the thickness of the barrier layer 50, in the manufacturing process of the joined body 200, it takes a long time to heat for forming the second superconducting layer 40.
  • the rare earth element in conductive layer 20 and the rare earth element in second superconducting layer 40 diffuse into barrier layer 50 .
  • REBCO forming the barrier layer 50 is partially superconducting, and a leak current flows between the first superconducting layer 20 and the second superconducting layer 40 . That is, in the joined body 200 , a leak current flows between the first superconducting layer 20 and the second superconducting layer 40 due to the formation of pinholes in the barrier layer 50 .
  • the barrier layer 50 can block leakage current between the first superconducting layer 20 and the second superconducting layer 40 .
  • the time required to form the barrier layer 50 is further shortened. Therefore, in this case, the rare earth element in the first superconducting layer 20 and the rare earth element in the second superconducting layer 40 diffuse into the barrier layer 50, and the REBCO constituting the barrier layer 50 becomes superconducting. Being embodied is further reliably prevented.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a bonded body 100 according to a modification.
  • the bonded body 100 may further include a first metal substrate 70a and a second metal substrate 70b.
  • the first metal substrate 70a and the second metal substrate 70b are, for example, a clad material in which stainless steel, copper and nickel are laminated.
  • the first substrate 10 and the second substrate 30 function as the first intermediate layer 80a and the second intermediate layer 80b.
  • the first intermediate layer 80a and the second intermediate layer 80b are arranged on the first metal substrate 70a and the second metal substrate 70b, respectively.
  • the joined body 100 may not have the second metal substrate 70b and the second intermediate layer 80b.
  • a joined body according to the second embodiment will be described. Here, points different from the joined body 100 will be mainly described, and redundant description will not be repeated.
  • the joined body according to the second embodiment is referred to as a joined body 300 below.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the joined body 300.
  • the joint 300 has a first substrate 10, a first superconducting layer 20, a second substrate 30, a second superconducting layer 40, and a barrier layer 50.
  • the configuration of the joined body 300 is common to the configuration of the joined body 100 .
  • the structure of the joint 300 differs from the structure of the joint 100 with respect to the details of the first superconducting layer 20, the second superconducting layer 40 and the barrier layer 50.
  • the c-axis direction of REBCO forming the second superconducting layer 40 is along the c-axis direction of REBCO forming the first superconducting layer 20.
  • the a-axis direction of REBCO forming the second superconducting layer 40 is different from the a-axis direction of REBCO forming the first superconducting layer 20 .
  • the barrier layer 50 has a first layer 51 and a second layer 52 .
  • the first layer 51 is epitaxially grown from the first superconducting layer 20 .
  • a second layer 52 is epitaxially grown from the second superconducting layer 40 .
  • the first The a-axis direction of REBCO forming the layer 51 is different from the a-axis direction of REBCO forming the second layer 52 . That is, in the joined body 300 , lattice matching is not achieved at the interface between the first layer 51 and the second layer 52 .
  • the rare earth element in the REBCO forming the barrier layer 50 may be selected so that the barrier layer 50 exhibits superconducting properties. That is, in the joined body 300, the rare earth elements in REBCO constituting the first superconducting layer 20, the second superconducting layer 40, and the barrier layer 50 are yttrium, lanthanum, neodymium, samarium, europium, gadolinium, dysprosium, It may be at least one element selected from the group consisting of holmium, erbium, thulium, lutetium and ytterbium. In the joint body 300, the rare earth element in REBCO forming the barrier layer 50 may be praseodymium.
  • the manufacturing method of the joined body 300 includes a first substrate preparation step S1, a second substrate preparation step S2, a microcrystalline layer formation step S3, and a heat treatment step S4.
  • the manufacturing method of the joined body 300 is common to the manufacturing method of the joined body 100 .
  • the second superconducting layer 40 is formed so that the a-axis direction of the second superconducting layer 40 is different from the a-axis direction of the first superconducting layer 20. It is formed.
  • the first layer 51 is epitaxially grown from the first superconducting layer 20 and the second layer 52 is epitaxially grown from the second superconducting layer 40, whereby the barrier layer 50 and the Become. Regarding these points, the manufacturing method of the joined body 300 is different from the manufacturing method of the joined body 100 .
  • the a-axis direction of REBCO forming the first layer 51 is different from the a-axis direction of REBCO forming the second layer 52 .
  • a supercurrent cannot pass between the first layer 51 and the second layer 52 .
  • supercurrent flowing through second superconducting layer 40 cannot pass between first layer 51 and second layer 52 . Therefore, the barrier layer 50 can also block leakage current between the first superconducting layer 20 and the second superconducting layer 40 in the joint 300 .

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Abstract

接合体は、第１超伝導層と、第１超伝導層上に配置されているバリア層と、バリア層上に配置されている第２超伝導層とを備えている。第１超伝導層、バリア層及び第２超伝導層は、ＲＥＢＣＯにより形成されている。第１超伝導層及び第２超伝導層の一方から第１超伝導層及び第２超伝導層の他方へのリーク電流は、バリア層により遮断されている。

Description

接合体及び接合体の製造方法
　本開示は、接合体及び接合体の製造方法に関する。本出願は、２０２１年４月１３日に出願した日本特許出願である特願２０２１－０６７６７３号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
　例えば特許文献１（特開平１０－６５２２６号公報）には、接合体が記載されている。特許文献１に記載の接合体は、第１超伝導層と、非超伝導層と、第２超伝導層とを有している。非超伝導層は、第１超伝導層上に配置されている。第２超伝導層は、非超伝導層上に配置されている。
　第１超伝導層及び第２超伝導層は、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘにより形成されている。非超伝導層は、ＰｒＢａ２Ｃｕ３Ｏｘにより形成されている。これにより、第１超伝導層、第２超伝導層及び非超伝導層は、ジョセフソン接合を構成している。
特開平１０－６５２２６号公報
　本開示の接合体は、第１超伝導層と、第１超伝導層上に配置されているバリア層と、バリア層上に配置されている第２超伝導層とを備えている。第１超伝導層、バリア層及び第２超伝導層は、ＲＥＢＣＯにより形成されている。第１超伝導層及び第２超伝導層の一方から第１超伝導層及び第２超伝導層の他方へのリーク電流は、バリア層により遮断されている。
　本開示の接合体の製造方法は、第１基板上に第１超伝導層を形成する工程と、第２基板上に第２超伝導層を形成する工程と、第１超伝導層及び第２超伝導層のいずれかの上に微結晶層を形成する工程と、微結晶層が第１超伝導層と第２超伝導層とに挟み込まれるように第１基板及び第２基板を保持した状態で、第１基板及び第２基板を加熱する工程とを備えている。第１超伝導層及び第２超伝導層は、ＲＥＢＣＯにより形成されている。微結晶層は、ＲＥＢＣＯの多結晶体により形成されている。
図１は、接合体１００の断面図である。 図２は、接合体１００の製造方法を示す工程図である。 図３は、微結晶層形成工程Ｓ３が行われた後における第２基板３０の断面図である。 図４は、接合体２００の断面図である。 図５は、変形例に係る接合体１００の断面図である。 図６は、接合体３００の断面図である。
　［本開示が解決しようとする課題］
　特許文献１に記載の接合体の製造工程では、第１超伝導層上に、非超伝導層がエピタキシャル成長される。特許文献１に記載の接合体の製造方法では、その後に、非超伝導層上に第２超伝導層がエピタキシャル成長される。そのため、第２超伝導層をエピタキシャル成長させる際に、第１超伝導層中のイットリウム及び第２超伝導層中のイットリウムが非超伝導層中へと拡散する。
　そのため、特許文献１に記載の接合体では、非超伝導層中に拡散されたイットリウムにより非超伝導層が少なくとも部分的に超伝導体となって非超伝導層中に超伝導電流が流れるパスが形成されてしまうことにより、第１超伝導層と第２超伝導層との間でリーク電流が流れてしまう。すなわち、特許文献１に記載の接合体では、非超伝導層中にピンホールが形成されることにより、第１超伝導層と第２超伝導層との間にリーク電流が流れてしまう。第１超伝導層と第２超伝導層との間でリーク電流が流れてしまうと、ジョセフソン効果が生じない。
　本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、第１超伝導層と第２超伝導層との間でリーク電流を遮断することが可能な接合体及び接合体の製造方法を提供するものである。
[本開示の効果]
　本開示の接合体及び接合体の製造方法によると、第１超伝導層と第２超伝導層との間でリーク電流を遮断することが可能である。
　［本開示の実施形態の説明］
　まず、本開示の実施形態を列記して説明する。
　（１）一実施形態に係る接合体は、第１超伝導層と、第１超伝導層上に配置されているバリア層と、バリア層上に配置されている第２超伝導層とを備える。第１超伝導層、バリア層及び第２超伝導層は、ＲＥＢＣＯにより形成されている。第１超伝導層及び第２超伝導層の一方から第１超伝導層及び第２超伝導層の他方へのリーク電流は、バリア層により遮断されている。
　上記（１）の接合体によると、第１超伝導層と第２超伝導層との間でリーク電流を遮断することが可能である。
　（２）上記（１）の接合体では、第１超伝導層及び第２超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素が、第１超伝導層及び第２超伝導層が超伝導特性を示すように選択されていてもよい。バリア層を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素は、バリア層が超伝導特性を示さないように選択されていてもよい。
　上記（２）の接合体によると、バリア層を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素の成分を変更することにより、第１超伝導層と第２超伝導層との間でリーク電流を遮断することが可能である。
　（３）上記（２）の接合体では、第１超伝導層及び第２超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素が、イットリウム、ランタン、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、ルテチウム及びイッテルビウムからなる群から選択された少なくとも１種以上の元素であってもよい。バリア層を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素は、プラセオジムであってもよい。
　上記（３）の接合体によると、バリア層を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素の成分を変更することにより、第１超伝導層と第２超伝導層との間でリーク電流を遮断することが可能である。
　（４）上記（２）又は上記（３）の接合体では、バリア層が、第１超伝導層及び第２超伝導層からエピタキシャル成長していてもよい。
　上記（４）の接合体によると、バリア層を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素の成分を変更することにより、第１超伝導層と第２超伝導層との間でリーク電流を遮断することが可能である。
　（５）上記（１）の接合体では、バリア層が、第１超伝導層に配置されている第１層と第１層上に配置されている第２層とを有していてもよい。第１層を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向は、第２層を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向に沿っていてもよい。第１層を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向は、第２層を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向と異なっていてもよい。
　上記（５）の接合体によると、第１層を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向と第２層を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向を異ならせることにより、第１超伝導層と第２超伝導層との間でリーク電流を遮断することが可能である。
　（６）上記（５）の接合体では、第１層が第１超伝導層からエピタキシャル成長していてもよく、第２層が第２超伝導層からエピタキシャル成長していてもよい。第１超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向は、第２超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向に沿っていてもよい。第１超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向は、第２超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向と異なっていてもよい。
　上記（６）の接合体によると、第１超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向と第２超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向を異ならせることにより第１層を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向と第２層を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向を異ならせることができるため、第１超伝導層と第２超伝導層との間でリーク電流を遮断することが可能である。
　（７）上記（５）又は上記（６）の接合体では、第１超伝導層、第２超伝導層及びバリア層を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素が、イットリウム、ランタン、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、ルテチウム及びイッテルビウムからなる群から選択された少なくとも１種以上の元素であってもよい。
　上記（７）の接合体によると、第１超伝導層及び第２超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素とバリア層を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素とを異ならせることなく、第１超伝導層と第２超伝導層との間でリーク電流を遮断することが可能である。
　（８）上記（１）から上記（７）の接合体は、さらに、基板を備えていてもよい。第１超伝導層は、基板上に配置されていてもよい。基板は、酸化セリウム、イットリア安定化ジルコニア、マンガン酸ランタン、サファイア又はチタン酸ストロンチウムから選択された少なくとも１種以上の酸化物により形成されていてもよい。
　上記（８）の接合体によると、基板の酸素透過性を高めることにより、基板を介して第１超伝導層に酸素を供給しやすくなる。
　（９）上記（１）から（７）の接合体は、金属基板と、金属基板上に配置されている中間層とをさらに備えていてもよい。第１超伝導層は、中間層上に配置されていてもよい。中間層は、酸化セリウム、イットリア安定化ジルコニア、マンガン酸ランタン、サファイア又はチタン酸ストロンチウムから選択された少なくとも１種以上の酸化物により形成されていてもよい。
　上記（９）の接合体によると、中間層の酸素透過性を高めることにより、中間層を介して第１超伝導層に酸素を供給しやすくなる。
　（１０）上記（１）から（７）の接合体は、基板をさらに備えていてもよい。第１超伝導層は、基板上に配置されていてもよい。第１超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向は、基板の第１超伝導層側の主面の方向及び当該主面の法線方向のいずれかに沿っていてもよい。
　上記（１０）の接合体によると、第１超伝導層が形成されている基板として、ａ軸配向膜及びｃ軸配向膜のいずれも用いることができる。
　（１１）一実施形態に係る接合体の製造方法は、第１基板上に第１超伝導層を形成する工程と、第２基板上に第２超伝導層を形成する工程と、第１超伝導層及び第２超伝導層のいずれかの上に微結晶層を形成する工程と、微結晶層が第１超伝導層と第２超伝導層とに挟み込まれるように第１基板及び第２基板を保持した状態で、第１基板及び第２基板を加熱する工程とを備える。第１超伝導層及び第２超伝導層は、ＲＥＢＣＯにより形成されている。微結晶層は、ＲＥＢＣＯの多結晶体により形成されている。
　上記（１１）の接合体の製造方法によると、第１超伝導層と第２超伝導層との間でリーク電流を遮断することが可能である。
　（１２）上記（１０）の接合体の製造方法では、第１基板及び第２基板を加熱する工程において、微結晶層の少なくとも一部が液相になっていてもよい。
　上記（１２）の接合体の製造方法によると、熱処理の短時間化により、第１超伝導層と第２超伝導層との間でリーク電流をより確実に遮断することが可能である。
　［本開示の実施形態の詳細］
　次に、本開示の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面では、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。
　（第１実施形態）
　第１実施形態に係る接合体を説明する。以下においては、第１実施形態に係る接合体を、接合体１００とする。
　＜接合体１００の構成＞
　以下に、接合体１００の構成を説明する。
　図１は、接合体１００の断面図である。図１に示されるように、接合体１００は、第１基板１０と、第１超伝導層２０と、第２基板３０と、第２超伝導層４０と、バリア層５０とを有している。接合体１００は、第２基板３０を有していなくてもよい。
　第１基板１０は、第１主面１０ａを有している。第１基板１０は、例えば、酸化セリウム、イットリア安定化ジルコニア、マンガン酸ランタン、サファイア又はチタン酸ストロンチウムからなる群から選択された少なくとも１種の酸化物により形成されていることが好ましい。すなわち、第１基板１０は、酸素透過性のある材料により形成されていることが好ましい。
　第１超伝導層２０は、第１主面１０ａ上に配置されている。第１超伝導層２０は、ＲＥＢＣＯにより形成されている。ＲＥＢＣＯは、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｘにより示される酸化物超伝導体である。ここで、ＲＥは、希土類元素である。第１超伝導層２０を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素は、イットリウム、ランタン、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、ルテチウム及びイッテルビウムからなる群から選択された少なくとも１種以上の元素である。すなわち、第１超伝導層２０を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素は、第１超伝導層２０が超伝導特性を示すように選択されている。
　第１超伝導層２０を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸の方向は、例えば第１主面１０ａの法線方向に沿っている。以下においては、ＲＥＢＣＯのｃ軸の方向を、ｃ軸方向ということがある。第１超伝導層２０を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向は、第１主面１０ａの方向に沿っていてもよい。
　第２基板３０は、第２主面３０ａを有している。第２主面３０ａは、第１主面１０ａ側を向いている。第２基板３０は、例えば、酸化セリウム、イットリア安定化ジルコニア、マンガン酸ランタン、サファイア又はチタン酸ストロンチウムからなる群から選択された少なくとも１種の酸化物により形成されていることが好ましい。すなわち、第２基板３０は、酸素透過性のある材料により形成されていることが好ましい。
　第２超伝導層４０は、第２主面３０ａ上に配置されている。第２超伝導層４０は、ＲＥＢＣＯにより形成されている。第２超伝導層４０を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素は、イットリウム、ランタン、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、ルテチウム及びイッテルビウムからなる群から選択された少なくとも１種以上の元素である。すなわち、第２超伝導層４０を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素は、第２超伝導層４０が超伝導特性を示すように選択されている。
　第２超伝導層４０を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向は、例えば第２主面３０ａの法線方向に沿っている。第２超伝導層４０を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向は、第２主面３０ａの方向に沿っていてもよい。第２超伝導層４０を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向は、第１超伝導層２０を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向に沿っている。第２超伝導層４０を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸の方向は、第１超伝導層２０を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向に沿っている。以下においては、ＲＥＢＣＯのａ軸の方向を、ａ軸方向ということがある。
　バリア層５０は、第１超伝導層２０と第２超伝導層４０とにより挟み込まれている。このことを別の観点から言えば、バリア層５０は第１超伝導層２０上にあり、第２超伝導層４０はバリア層５０上にある。
　バリア層５０は、ＲＥＢＣＯにより形成されている。バリア層５０を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素は、例えば、プラセオジムである。すなわち、バリア層５０を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素は、バリア層５０が超伝導特性を示さないように選択されている。なお、バリア層５０を構成しているＲＥＢＣＯ中におけるプラセオジム以外の希土類元素の含有量は、例えば１原子パーセント以下である。また、バリア層５０中におけるピンホールの密度は、例えば５パーセント以下である。第１超伝導層２０、第２超伝導層４０及びバリア層５０は、ジョセフソン接合を構成している。このことを別の観点から言えば、接合体１００は、ジョセフソン接合体である。
　バリア層５０を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向は、第１超伝導層２０を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向に沿っている。バリア層５０を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向は、第１超伝導層２０を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向に沿っている。バリア層５０を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向は、第２超伝導層４０を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向に沿っている。バリア層５０を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向は、第２超伝導層４０を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向に沿っている。すなわち、バリア層５０は、第１超伝導層２０及び第２超伝導層４０からエピタキシャル成長している。
　バリア層５０の厚さは、第１超伝導層２０の厚さ及び第２超伝導層４０の厚さよりも小さい。バリア層５０は、例えば、１００ｎｍ以下である。
　＜接合体１００の製造方法＞
　以下に、接合体１００の製造方法を説明する。
　図２は、接合体１００の製造方法を示す工程図である。接合体１００の製造方法は、図２に示されるように、第１基板準備工程Ｓ１と、第２基板準備工程Ｓ２と、微結晶層形成工程Ｓ３と、熱処理工程Ｓ４とを有している。
　第１基板準備工程Ｓ１では、第１に、第１基板１０が準備される。第１基板準備工程Ｓ１では、第２に、第１主面１０ａ上に第１超伝導層２０が形成される。第１超伝導層２０は、例えばＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成される。第１超伝導層２０を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素は、上記のとおり、第１超伝導層２０が超伝導特性を示すように選択されている。第１超伝導層２０の形成が行われる際の温度は、例えば、７５０℃以上８４０℃以下である。第１超伝導層２０を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向は、例えば第１主面１０ａの方向又は第１主面１０ａの法線方向に沿っている。
　第２基板準備工程Ｓ２では、第１に、第２基板３０が準備される。第２基板準備工程Ｓ２では、第２に、第２主面３０ａ上に第２超伝導層４０が形成される。第２超伝導層４０は、例えばＭＯＤ法により形成される。第２超伝導層４０を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素は、上記のとおり、第２超伝導層４０が超伝導特性を示すように選択されている。第２超伝導層４０の形成が行われる際の温度は、例えば、７５０℃以上８４０℃以下である。第２超伝導層４０を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向は、例えば第２主面３０ａの方向又は第２主面３０ａの法線方向に沿っている。なお、後述する熱処理工程Ｓ４では、第１基板１０及び第２基板３０は、例えば、第１超伝導層２０のｃ軸方向及びａ軸方向がそれぞれ第２超伝導層４０のｃ軸方向及びａ軸方向に沿うように保持される。
　図３は、微結晶層形成工程Ｓ３が行われた後における第２基板３０の断面図である。図３に示されるように、微結晶層形成工程Ｓ３では、微結晶層６０が形成される。微結晶層６０は、第２超伝導層４０上に形成される。微結晶層６０は、ＲＥＢＣＯの多結晶体により形成されている。なお、微結晶層６０は、第１超伝導層２０上に形成されてもよい。すなわち、微結晶層６０は、第１超伝導層２０上及び第２超伝導層４０上のいずれか一方に形成されていればよい。
　微結晶層６０の形成に際しては、第１に、例えばスピンコート法により、第２超伝導層４０上に有機化合物膜が形成される。この有機化合物膜は、ＲＥＢＣＯの構成元素を含有している。第２に、有機化合物膜に対する仮焼成が行われる。この仮焼成により、有機化合物膜は、ＲＥＢＣＯの前駆体となる。以下においては、仮焼成が行われた有機化合物膜を、仮焼膜という。第３に、仮焼成の後に、仮焼膜に対する熱処理が行われる。これにより、仮焼膜に含まれる炭化物が分解されて、ＲＥＢＣＯの微結晶を含む微結晶層６０が形成される。
　熱処理工程Ｓ４では、バリア層５０が形成される。熱処理工程Ｓ４では、微結晶層６０が第１超伝導層２０と第２超伝導層４０とに挟み込まれるように第１基板１０及び第２基板３０を保持した状態で、第１基板１０及び第２基板３０を加熱する。これにより、微結晶層６０に含まれているＲＥＢＣＯが第１超伝導層２０及び第２超伝導層４０からエピタキシャル成長し、バリア層５０となる。熱処理工程Ｓ４での加熱は、酸素を含む雰囲気中において行われる。
　熱処理工程Ｓ４が行われている間、微結晶層６０の少なくとも一部は、液相になっていてもよい。微結晶層６０を構成しているＲＥＢＣＯの融点は、加熱が行われる雰囲気中の酸素濃度を低下させることにより低下する。そのため、加熱が行われている雰囲気中の酸素濃度を調整することにより、熱処理工程Ｓ４が行われている間に微結晶層６０の少なくとも一部を液相にすることができる。
　熱処理工程Ｓ４での加熱温度は、例えば、８００℃である。熱処理工程Ｓ４での加熱が行われる雰囲気中の酸素濃度は、微結晶層６０の少なくとも一部を液相にする場合、例えば６０ｐｐｍである。熱処理工程Ｓ４での加熱が行われる雰囲気中の酸素濃度は、微結晶層６０を液相にしない場合、例えば１５０ｐｐｍである。熱処理工程Ｓ４での加熱時間は、微結晶層６０の少なくとも一部を液相にする場合、例えば１分間である。熱処理工程Ｓ４での加熱時間は、微結晶層６０を液相にしない場合、例えば１０分間である。
　第２基板３０は、熱処理工程Ｓ４が行われた後に、除去されてもよい。以上により、図１に示される構造の接合体１００が製造される。
　＜接合体１００の効果＞
　以下に、接合体１００の効果を比較例に係る接合体と対比しながら説明する。以下においては、比較例に係る接合体を、接合体２００とする。
　図４は、接合体２００の断面図である。図４に示されるように、接合体２００は、接合体１００と同様に、第１基板１０と、第１超伝導層２０と、第２超伝導層４０と、バリア層５０を有している。
　しかしながら、接合体２００の製造工程では、第１に、第１基板１０上にバリア層５０がエピタキシャル成長され、第２に、バリア層５０上に第２超伝導層４０が形成される。
　第２超伝導層４０の厚さはバリア層５０の厚さよりも大きいため、接合体２００の製造工程では、第２超伝導層４０を形成するための加熱に長時間を要し、第１超伝導層２０中の希土類元素及び第２超伝導層４０中の希土類元素が、バリア層５０中へと拡散する。その結果、バリア層５０を構成しているＲＥＢＣＯが部分的に超伝導体化され、第１超伝導層２０と第２超伝導層４０との間でリーク電流が流れてしまう。すなわち、接合体２００では、バリア層５０中にピンホールが形成されることにより、第１超伝導層２０と第２超伝導層４０との間でリーク電流が流れてしまう。
　他方で、接合体１００の製造工程では、バリア層５０が形成された後に第２超伝導層４０を形成するための加熱が行われない。そのため、第２超伝導層４０が形成される際の加熱により第１超伝導層２０中の希土類元素及び第２超伝導層４０中の希土類元素がバリア層５０中へと拡散してバリア層５０中にピンホールが形成されることが防止される。そのため、接合体１００によると、バリア層５０により、第１超伝導層２０と第２超伝導層４０との間でリーク電流を遮断することが可能である。
　熱処理工程Ｓ４が行われている間に微結晶層６０の少なくとも一部が液相になっている場合、バリア層５０の形成に要する時間がさらに短くなる。そのため、この場合には、第１超伝導層２０中の希土類元素及び第２超伝導層４０中の希土類元素がバリア層５０中へと拡散してバリア層５０を構成しているＲＥＢＣＯが超伝導体化されることがさらに確実に防止される。
　＜変形例＞
　図５は、変形例に係る接合体１００の断面図である。図５に示されるように、接合体１００は、第１金属基板７０ａと、第２金属基板７０ｂとをさらに有していてもよい。第１金属基板７０ａ及び第２金属基板７０ｂは、例えば、ステンレス鋼、銅及びニッケルを積層したクラッド材である。この例では、第１基板１０及び第２基板３０が、第１中間層８０ａ及び第２中間層８０ｂとして機能する。第１中間層８０ａ及び第２中間層８０ｂは、それぞれ、第１金属基板７０ａ上及び第２金属基板７０ｂ上に配置されている。なお、接合体１００は、第２金属基板７０ｂ及び第２中間層８０ｂを有していなくてもよい。
　（第２実施形態）
　第２実施形態に係る接合体を説明する。ここでは、接合体１００と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。以下においては、第２実施形態に係る接合体を、接合体３００とする。
　＜接合体３００の構成＞
　以下に、接合体３００の構成を説明する。
　図６は、接合体３００の断面図である。図６に示されるように、接合体３００は、第１基板１０と、第１超伝導層２０と、第２基板３０と、第２超伝導層４０と、バリア層５０とを有している。この点に関して、接合体３００の構成は、接合体１００の構成と共通している。
　しかしながら、接合体３００の構成は、第１超伝導層２０、第２超伝導層４０及びバリア層５０の詳細に関して、接合体１００の構成と異なっている。
　接合体３００では、接合体１００と同様に、第２超伝導層４０を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向が、第１超伝導層２０を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向に沿っている。しかしながら、接合体３００では、第２超伝導層４０を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向が、第１超伝導層２０を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向と異なっている。
　接合体３００では、バリア層５０が、第１層５１と、第２層５２とを有している。第１層５１は、第１超伝導層２０からエピタキシャル成長している。第２層５２は、第２超伝導層４０からエピタキシャル成長している。上記のとおり、接合体３００では、第２超伝導層４０を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向が第１超伝導層２０を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向と異なっているため、第１層５１を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向は、第２層５２を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向と異なっている。すなわち、接合体３００では、第１層５１と第２層５２との界面において、格子整合がなされていない。
　なお、接合体３００では、バリア層５０が超伝導特性を示すように、バリア層５０を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素が選択されていてもよい。すなわち、接合体３００では、第１超伝導層２０、第２超伝導層４０及びバリア層５０を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素が、イットリウム、ランタン、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、ルテチウム及びイッテルビウムからなる群から選択された少なくとも１種以上の元素であってもよい。接合体３００では、バリア層５０を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素がプラセオジムであってもよい。
　＜接合体３００の製造方法＞
　以下に、接合体３００の製造方法を説明する。
　接合体３００の製造方法は、第１基板準備工程Ｓ１と、第２基板準備工程Ｓ２と、微結晶層形成工程Ｓ３と、熱処理工程Ｓ４とを有している。この点に関し、接合体３００の製造方法は、接合体１００の製造方法と共通している。
　しかしながら、接合体３００の製造方法の第２基板準備工程Ｓ２では、第２超伝導層４０が、第２超伝導層４０のａ軸方向が第１超伝導層２０のａ軸方向と異なるように形成される。また、接合体３００の製造方法の熱処理工程Ｓ４では、第１層５１が第１超伝導層２０からエピタキシャル成長するとともに第２層５２が第２超伝導層４０からエピタキシャル成長することにより、バリア層５０となる。これらの点に関して、接合体３００の製造方法は、接合体１００の製造方法と異なっている。
　＜接合体３００の効果＞
　接合体３００では、第１層５１を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向と第２層５２を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向とが異なっているため、第１超伝導層２０を流れている超伝導電流は、第１層５１と第２層５２との間を通過することができない。同様に、第２超伝導層４０を流れている超伝導電流も、第１層５１と第２層５２との間を通過することができない。そのため、接合体３００によっても、バリア層５０により、第１超伝導層２０と第２超伝導層４０との間でリーク電流を遮断することが可能である。
　今回開示された実施形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記の実施形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
１０　第１基板、１０ａ　第１主面、２０　第１超伝導層、３０　第２基板、３０ａ　第２主面、４０　第２超伝導層、５０　バリア層、５１　第１層、５２　第２層、６０　微結晶層、７０ａ　第１金属基板、７０ｂ　第２金属基板、８０ａ　第１中間層、８０ｂ　第２中間層、１００，２００，３００　接合体、Ｓ１　第１基板準備工程、Ｓ２　第２基板準備工程、Ｓ３　微結晶層形成工程、Ｓ４　熱処理工程。

Claims (12)

  1. 　第１超伝導層と、
    　前記第１超伝導層上に配置されているバリア層と、
    　前記バリア層上に配置されている第２超伝導層とを備え、
    　前記第１超伝導層、前記バリア層及び前記第２超伝導層は、ＲＥＢＣＯにより形成されており、
    　前記第１超伝導層及び前記第２超伝導層の一方から前記第１超伝導層及び前記第２超伝導層の他方へのリーク電流は、前記バリア層により遮断されている、接合体。
  2. 　前記第１超伝導層及び前記第２超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素は、前記第１超伝導層及び前記第２超伝導層が超伝導特性を示すように選択されており、
    　前記バリア層を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素は、前記バリア層が超伝導特性を示さないように選択されている、請求項１に記載の接合体。
  3. 　前記第１超伝導層及び前記第２超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素は、イットリウム、ランタン、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、ルテチウム及びイッテルビウムからなる群から選択された少なくとも１種以上の元素であり、
    　前記バリア層を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素は、プラセオジムである、請求項２に記載の接合体。
  4. 　前記バリア層は、前記第１超伝導層及び前記第２超伝導層からエピタキシャル成長している、請求項２又は請求項３に記載の接合体。
  5. 　前記バリア層は、前記第１超伝導層に配置されている第１層と、前記第１層上に配置されている第２層とを有し、
    　前記第１層を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向は、前記第２層を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向に沿っており、
    　前記第１層を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向は、前記第２層を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向と異なる、請求項１に記載の接合体。
  6. 　前記第１層は、前記第１超伝導層からエピタキシャル成長しており、
    　前記第２層は、前記第２超伝導層からエピタキシャル成長しており、
    　前記第１超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向は、前記第２超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向に沿っており、
    　前記第１超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向は、前記第２超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯのａ軸方向と異なる、請求項５に記載の接合体。
  7. 　前記第１超伝導層、前記第２超伝導層及び前記バリア層を構成しているＲＥＢＣＯ中の希土類元素は、イットリウム、ランタン、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、ルテチウム及びイッテルビウムからなる群から選択された少なくとも１種以上の元素である、請求項５又は請求項６に記載の接合体。
  8. 　基板をさらに備え、
    　前記第１超伝導層は、前記基板上に配置されており、
    　前記基板は、酸化セリウム、イットリア安定化ジルコニア、マンガン酸ランタン、サファイア又はチタン酸ストロンチウムからなる群から選択された少なくとも１種以上の酸化物により形成されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の接合体。
  9. 　金属基板と、
    　前記金属基板上に配置されている中間層とをさらに備え、
    　前記第１超伝導層は、前記中間層上に配置されており、
    　前記中間層は、酸化セリウム、イットリア安定化ジルコニア、マンガン酸ランタン、サファイア又はチタン酸ストロンチウムからなる群から選択された少なくとも１種以上の酸化物により形成されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の接合体。
  10. 　基板をさらに備え、
    　前記第１超伝導層は、前記基板上に配置されており、
    　前記第１超伝導層を構成しているＲＥＢＣＯのｃ軸方向は、前記基板の前記第１超伝導層側の主面の方向又は前記主面の法線方向に沿っている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の接合体。
  11. 　第１基板上に第１超伝導層を形成する工程と、
    　第２基板上に第２超伝導層を形成する工程と、
    　前記第１超伝導層及び前記第２超伝導層のいずれかの上に微結晶層を形成する工程と、
    　前記微結晶層が前記第１超伝導層と前記第２超伝導層とに挟み込まれるように前記第１基板及び前記第２基板を保持した状態で、前記第１基板及び前記第２基板を加熱する工程とを備え、
    　前記第１超伝導層及び前記第２超伝導層は、ＲＥＢＣＯにより形成され、
    　前記微結晶層は、ＲＥＢＣＯの多結晶体により形成されている、接合体の製造方法。
  12. 　前記第１基板及び前記第２基板を加熱する工程において、前記微結晶層の少なくとも一部は、液相になっている、請求項１１に記載の接合体の製造方法。
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