JP3284010B2 - Metal oxide material and superconducting device using the same - Google Patents
Metal oxide material and superconducting device using the sameInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、銅系の金属酸化物材料
及びそれ用いた超伝導接合デバイスに関し、より詳しく
は、基板と超伝導材料の間の優れたバッファー層、ジョ
セフソン接合層となり得る金属酸化物材料、及び該金属
酸化物材料を構成材料とした超伝導デバイスは、ジョセ
フソン接合を用いたジョセフソンコンピューター、ミキ
サー、ＳＱＵＩＤ、センサー、スイッチング素子等に用
いられるのは勿論のこと、これらデバイスを組み込んだ
システムにも利用することが可能である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a copper-based metal oxide material and a superconducting junction device using the same, and more particularly, to an excellent buffer layer and a Josephson junction layer between a substrate and a superconducting material. Obtained metal oxide materials and superconducting devices using the metal oxide materials as constituent materials are used not only in Josephson computers using Josephson junctions, mixers, SQUIDs, sensors, switching elements, etc. It can also be used in systems incorporating these devices.
【０００２】[0002]
【従来技術】近年、超伝導転移温度（Ｔｃ）の極めて高
い、銅を含んだ複合酸化物超伝導体が発明され注目を集
めている。その代表的な材料としては、ＹＢＣＯ系のＹ
Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7、Ｂｉ系のＢｉ2Ｓｒ2ＣａnＣｕn+1Ｏ
y（ｎ＝０，１，２）、Ｔｌ系のＴｌ2Ｂａ2ＣａnＣｕ
n+1Ｏy（ｎ＝０，１，２）が挙げられる。これらの材料
系の出現により、高価な液体ヘリウムを寒剤としなくて
も安価な液体窒素や簡易な冷却器で超伝導状態が得られ
る様になった為、ジョセフソン素子等の応用が民生品に
まで広がる可能性が出てきている。又、ＴｉとＣｕを含
有した酸化物超伝導体としては、Physica C Vol.196
（１９９２）Ｐ１４１〜１５２に記載のＹＳｒ2Ｃｕ3-x
ＴｉxＯy（ｘ＝０．３〜０．３５）が挙げられる。この
材料の超伝導転移温度は２１〜５８Ｋである。2. Description of the Related Art In recent years, copper-containing composite oxide superconductors having a very high superconducting transition temperature (Tc) have been invented and have attracted attention. A typical material is YBCO-based Y
Ba 2 Cu 3 O 7, Bi-based Bi 2 Sr 2 Ca n Cu n + 1 O
y (n = 0,1,2), Tl system Tl 2 Ba 2 Ca n Cu
n + 1 O y (n = 0, 1, 2). With the advent of these materials, superconducting states can be obtained with inexpensive liquid nitrogen or simple coolers without using expensive liquid helium as a cryogen. Possibilities are expanding. As an oxide superconductor containing Ti and Cu, Physica C Vol.
(1992) P141~152 according to YSr 2 Cu 3-x
Ti x O y (x = 0.3 to 0.35). The superconducting transition temperature of this material is 21-58K.
【０００３】又、これら銅を含んだ複合酸化物超伝導体
を利用した超伝導接合デバイスについても各種考案され
てきているが、その中でジョセフソン接合として知られ
ているものは、殆どが結晶粒界を利用した弱結合の接合
である。この粒界ジョセフソン接合は自然に生成した多
数の粒界接合であり、これを用いてＳＱＵＩＤの試作も
行われている。又、積層型の超伝導トンネル型ジョセフ
ソン接合では、上部及び下部電極間にバリア層を有する
接合が一般的であるが、このタイプにも各種の方法が試
みられている。例えば、下部電極層に銅を含んだ複合酸
化物超伝導体を用い、上部電極層に従来から知られてい
た金属系超伝導体を用い、バリア層には上部電極を成膜
する際に下部電極との間に出来る界面の劣化を利用しよ
うとする、酸化物超伝導−劣化膜−金属超伝導のタイプ
がある。Various superconducting junction devices using a copper-containing composite oxide superconductor have been devised. Among them, those known as Josephson junctions are mostly crystalline. This is a weak-coupling junction using grain boundaries. This grain boundary Josephson junction is a large number of naturally generated grain boundary junctions, and SQUIDs have been prototyped using these. In addition, in a stacked superconducting tunnel type Josephson junction, a junction having a barrier layer between an upper electrode and a lower electrode is generally used, and various methods have been tried for this type. For example, a composite oxide superconductor containing copper is used for the lower electrode layer, a conventionally known metal-based superconductor is used for the upper electrode layer, and the lower electrode is used for forming the upper electrode for the barrier layer. There is an oxide superconductivity-deterioration film-metal superconductivity type which attempts to utilize the deterioration of the interface formed between the electrode and the electrode.
【０００４】又、このタイプの上部電極を単なるＡｕ等
の金属とする、酸化物超伝導−劣化膜−金属のＳＩＮタ
イプがある。更に、バリア層に酸化物を用いた、酸化物
超伝導−酸化物バリア層−酸化物超伝導の本格的なＳＩ
Ｓタイプが考案されている。このＳＩＳタイプで試みら
れている材料系としては、超伝導層にＹＢＣＯ系の材料
を利用し、酸化物バリア層にＰｒＢａ2Ｃｕ3Ｏ7を用い
たもの、又、超伝導層にＢｉ系の材料であるＢｉ2Ｓｒ2
ＣａＣｕ2Ｏyを利用し、酸化物バリア層にＢｉ2Ｓｒ2Ｃ
ｕＯyを用いたものがあるが、いずれも良好なトンネル
型ジョセフソン素子にはなっていない。尚、ＴｉとＣｕ
を含有するＴｌ系の酸化物超伝導体材料においては、未
だジョセフソン接合等の素子の作製は行われていない。Further, there is an oxide superconducting-deteriorating film-metal SIN type in which this type of upper electrode is made of a simple metal such as Au. Furthermore, a full-fledged SI of oxide superconductivity-oxide barrier layer-oxide superconductivity using oxide for the barrier layer
The S type has been devised. As a material system that has been tried in this SIS type, a YBCO-based material is used for a superconducting layer, and PrBa 2 Cu 3 O 7 is used for an oxide barrier layer, and a Bi-based material is used for a superconducting layer. Bi 2 Sr 2 material
Using CaCu 2 O y , Bi 2 Sr 2 C
Although there are devices using uO y , none of them are good tunnel type Josephson devices. In addition, Ti and Cu
In the case of a Tl-based oxide superconductor material containing, a device such as a Josephson junction has not been produced yet.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとしている問題点】しかしながら、
上記従来例のうちの超伝導体の結晶粒界を用いたジョセ
フソン接合では、接合の作製が比較的容易ではあるもの
の、接合部の作製に偶然性が伴い応用に適さないという
問題があった。又、粒界を利用するタイプのトンネル型
ジョセフソン接合は、高温超伝導体材料を利用したもの
では、制御されたものとしては作製することが出来てい
ないのが現状である。又、上記従来例のうちの積層タイ
プのトンネル型ジョセフソン接合では、上部電極層に従
来の金属系超伝導体を用いている為、結局は動作温度が
金属系超伝導体の転移温度以下となり、寒剤として液体
ヘリウムが必要であるという問題があった。又、上部電
極層に金属を用いたＳＩＮタイプのものでは、ＳＩＳタ
イプのものに比べ素子特性としては劣悪なものであると
いう問題があった。[Problems to be solved by the invention]
In the Josephson junction using the crystal grain boundary of the superconductor in the above-mentioned conventional example, although the production of the junction is relatively easy, there is a problem that the production of the junction is unsuitable and unsuitable for application. At present, tunnel type Josephson junctions utilizing grain boundaries cannot be manufactured as controlled ones using a high-temperature superconductor material. In the conventional tunnel type Josephson junction of the above-mentioned conventional example, since the conventional metal-based superconductor is used for the upper electrode layer, the operating temperature eventually becomes lower than the transition temperature of the metal-based superconductor. However, there is a problem that liquid helium is required as a cryogen. In addition, the SIN type using a metal for the upper electrode layer has a problem that the device characteristics are inferior to the SIS type.
【０００６】最も好ましいＳＩＳタイプの従来例では、
酸化物バリア層にＰｒＢａ2Ｃｕ3Ｏ7を用いた場合もＢ
ｉ2Ｓｒ2ＣｕＯyを用いた場合も、バリア層が半導体若
しくは金属となり、結果的にＳＮＳタイプの接合になっ
てしまう為、絶縁性のバリア層を有する良好なＳＩＳタ
イプの接合は未だ得られていないのが現状である。又、
バリア層にＭｇＯ等の他の酸化物を利用する方法も検討
されているが、これらのバリア層を用いる場合には、電
極層を構成する銅を含んだ複合酸化物超伝導体材料とバ
リア層を構成する材料との結晶構造の違いや、含有元素
の違い、或いは各層の成膜温度の違いの為に、良好な界
面が得られていないのが現状である。[0006] In the most preferred conventional example of the SIS type,
When PrBa 2 Cu 3 O 7 is used for the oxide barrier layer, B
Even when i 2 Sr 2 CuO y is used, the barrier layer becomes a semiconductor or a metal, resulting in an SNS type junction. Therefore, a good SIS type junction having an insulating barrier layer can still be obtained. It is not at present. or,
Methods using other oxides such as MgO for the barrier layer are also being studied. However, when these barrier layers are used, the composite oxide superconductor material containing copper constituting the electrode layer and the barrier layer At present, a good interface has not been obtained due to a difference in crystal structure from the material constituting, a difference in contained elements, or a difference in film formation temperature of each layer.
【０００７】又、本発明者らは、これまでにＬｎ、Ｍ、
Ｂａ、Ｔｉ、Ｃｕ及びＯを構成元素とし、ＣｕとＯで作
る８面体又はピラミッド型５面体と、ＴｉとＯで作る８
面体の両方を同時に基本構造中に具備し、二次元的に配
列した構造の、超伝導転移温度の高い酸化物材料を発明
しているが、この材料に適合した接合層やバッファー層
の材料開発が必要となっていた。従って、本発明の目的
は、ＴｉとＣｕが含有されている酸化物超伝導体に適合
し得る接合層やバッファー層に最適な金属酸化物材料を
提供することにある。又、本発明の目的は、寒剤として
高価な液体ヘリウムを用いることなく、安価な液体窒素
や簡易な冷却器で利用することの出来る超伝導接合デバ
イスを提供することにある。Further, the present inventors have so far considered Ln, M,
An octahedron or pyramidal pentahedron made of Cu and O, with Ba, Ti, Cu and O as constituent elements, and an octahedron made of Ti and O
We have invented an oxide material with a high superconducting transition temperature that has a two-dimensional array with both facepieces in the basic structure at the same time. Was needed. Accordingly, an object of the present invention is to provide a metal oxide material that is suitable for a bonding layer and a buffer layer that can be adapted to an oxide superconductor containing Ti and Cu. Another object of the present invention is to provide a superconducting junction device that can be used with inexpensive liquid nitrogen or a simple cooler without using expensive liquid helium as a cryogen.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的は、下記の本
発明によって達成される。即ち、本発明は、組成式が下
記式（１）で表わされる銅を含有する複合酸化物であっ
て、 Ｃｅ1±aＬｎ2±bＡＭ3±cＣｕ2+dＴｉ2-dＯ14±e （１） 組成式中、０≦ａ≦０．３、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦
０．３、０≦ｄ≦０．５及び０≦ｅ≦１．０であり、且
つＬｎがＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、
Ｈｏ及びＹからなる群から選ばれた１種類以上の元素又
は原子団であり、且つＡＭ＝Ｂａ1-x-yＳｒxＣａy（こ
こで、０≦ｘ≦０．４、且つ０≦ｙ≦０．４、且つ０．
３≦ｘ＋ｙ≦０．７）であることを特徴とする金属酸化
物材料、及びこれを用いた超伝導デバイス、又は、組成
式が下記式（２）で表わされる銅を含有する複合酸化物
からなる層が、 Ｃｅ 1±a Ｌｎ 2±b ＡＭ 2±c Ｃｕ 2+d Ｔｉ 2-d Ｏ 13±e （２） ［上記組成式中、０≦ａ≦０．３、０≦ｂ≦０．５、０
≦ｃ≦０．３、０≦ｄ≦０．５及び０≦ｅ≦１．０であ
り、且つＬｎがＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｄｙ、Ｈｏ及びＹからなる群から選ばれた１種類以上の
元素又は原子団であり、且つＡＭ＝Ｂａ 1-x Ｓｒ x （ここ
で、０≦ｘ≦０．５）である］ＴｉとＣｕとを含有する
超伝導酸化物材料に隣接されて設けられていることを特
徴とする超伝導デバイス である。The above objects are achieved by the present invention described below. That is, the present invention provides a copper-containing composite oxide having a composition formula represented by the following formula (1) : Ce 1 ± a Ln 2 ± b AM 3 ± c Cu 2 + d Ti 2−d O 14 ± e (1) In the composition formula, 0 ≦ a ≦ 0.3, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦
0.3, 0 ≦ d ≦ 0.5 and 0 ≦ e ≦ 1.0, and Ln is La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy,
One or more kinds of elements or atomic group selected from the group consisting of Ho and Y, and AM = Ba 1-xy Sr x Ca y ( where, 0 ≦ x ≦ 0.4, and 0 ≦ y ≦ 0 .4 and 0.
Metal oxide material, which is a 3 ≦ x + y ≦ 0.7) , superconducting devices using Re child, or the composition
A complex oxide containing copper represented by the following formula (2):
The layer consisting of: Ce 1 ± a Ln 2 ± b AM 2 ± c Cu 2 + d Ti 2-d O 13 ± e (2) [0 ≦ a ≦ 0.3, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0
≦ c ≦ 0.3, 0 ≦ d ≦ 0.5 and 0 ≦ e ≦ 1.0
And Ln is La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd,
At least one selected from the group consisting of Dy, Ho and Y
Element or atomic group, and AM = Ba 1-x Sr x (here
0 ≦ x ≦ 0.5)] containing Ti and Cu
It is characterized in that it is provided adjacent to the superconducting oxide material.
It is a superconducting device .
【０００９】[0009]
【作用】上記構成の本発明によれば、格子定数が一般的
な銅酸化物高温超伝導体とほぼ同じである電気伝抵抗率
の高い銅酸化物材料が得られる為、トンネルバリア層と
して特に好適に利用することの出来る金属酸化物材料が
提供される。又、銅酸化物超伝導体材料と本発明の金属
酸化物材料を構成する元素及び組成がほぼ同じであり、
且つ両者の合成温度がほぼ同じである為に、両者を接合
した場合に、元素の拡散の影響が極めて少なく、優れた
特性を有するジョセフソン素子等の超伝導接合素子の提
供が可能となる。又、本発明の金属酸化物材料を超伝導
素子用基板とのバッファー層として利用すれば、優れた
超伝導特性を有する超伝導素子の提供が可能となる。更
に、安価な液体窒素や簡易な冷却器でも利用することが
可能な高温酸化物超伝導体を用いた超伝導接合デバイス
が提供される。According to the present invention having the above-described structure, a copper oxide material having a high electrical conductivity having a lattice constant substantially equal to that of a general copper oxide high-temperature superconductor can be obtained. A metal oxide material that can be suitably used is provided. Further, the elements and compositions constituting the copper oxide superconductor material and the metal oxide material of the present invention are substantially the same,
In addition, since the synthesis temperatures of the two are almost the same, when they are bonded, the influence of element diffusion is extremely small, and a superconducting junction element such as a Josephson element having excellent characteristics can be provided. Further, when the metal oxide material of the present invention is used as a buffer layer with a substrate for a superconducting element, a superconducting element having excellent superconducting properties can be provided. Further, a superconducting junction device using a high-temperature oxide superconductor that can be used with inexpensive liquid nitrogen or a simple cooler is provided.
【００１０】[0010]
【好ましい実施態様】次に、好ましい実施態様を挙げて
本発明を詳細に説明する。本発明の金属酸化物材料は、
組成式が下記式（１）で表わされる銅を含有する複合酸
化物であって、 Ｃｅ1±aＬｎ2±bＡＭ2±cＣｕ2+dＴｉ2-dＯ13±e （１） 組成式中、０≦ａ≦０．３、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦
０．３、０≦ｄ≦０．５及び０≦ｅ≦１．０であり、且
つＬｎがＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、
Ｈｏ及びＹからなる群から選ばれた１種類以上の元素又
は原子団であり、且つＡＭ＝Ｂａ1-xＳｒx（ここで、０
≦ｘ≦０．５）であることを特徴とする。又は、組成式
が下記式（２）で表わされる銅を含有する複合酸化物で
あって、 Ｃｅ1±aＬｎ2±bＡＭ3±cＣｕ2+dＴｉ2-dＯ14±e （２） 組成式中、０≦ａ≦０．３、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦
０．３、０≦ｄ≦０．５及び０≦ｅ≦１．０であり、且
つＬｎがＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、
Ｈｏ及びＹからなる群から選ばれた１種類以上の元素又
は原子団であり、且つＡＭ＝Ｂａ1-x-yＳｒxＣａy（こ
こで、０≦ｘ≦０．４、且つ０≦ｙ≦０．４、且つ０．
３≦ｘ＋ｙ≦０．７）であることを特徴とする。 Next, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments. The metal oxide material of the present invention,
A composite oxide containing copper represented by the following formula (1) : Ce 1 ± a Ln 2 ± b AM 2 ± c Cu 2 + d Ti 2−d O 13 ± e (1) Composition Where 0 ≦ a ≦ 0.3, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦
0.3, 0 ≦ d ≦ 0.5 and 0 ≦ e ≦ 1.0, and Ln is La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy,
One or more elements or atomic groups selected from the group consisting of Ho and Y, and AM = Ba 1-x Sr x (where 0
≤ x ≤ 0.5). Or a copper-containing composite oxide having a composition formula represented by the following formula (2) : Ce 1 ± a Ln 2 ± b AM 3 ± c Cu 2 + d Ti 2-d O 14 ± e (2 ) In the composition formula, 0 ≦ a ≦ 0.3, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦
0.3, 0 ≦ d ≦ 0.5 and 0 ≦ e ≦ 1.0, and Ln is La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy,
One or more kinds of elements or atomic group selected from the group consisting of Ho and Y, and AM = Ba 1-xy Sr x Ca y ( where, 0 ≦ x ≦ 0.4, and 0 ≦ y ≦ 0 .4 and 0.
3 ≦ x + y ≦ 0.7) .
【００１１】本発明の金属酸化物材料は、上記の組成を
有する限りいずれのものも好ましく使用することが出来
る。即ち、上記の組成を有しない銅酸化物材料では、不
純物が混入し、単相な試料が得られなかったり、或いは
目的の構造のものが得られなかったり、或いは、低温で
十分抵抗率の高い半導体的な特性の材料が得られない
等、特性の悪いものとなる。上記の様な組成の銅酸化物
材料を作成する方法としては、所謂セラミックス材料で
一般に使われている様な、原料粉末からの加熱による反
応及び燒結法をいずれも好ましく使用することが出来
る。この様な方法の例は、Material Research Bulletin
第８巻７７７頁（１９７３年）、Solid State Communic
ation 第１７巻２７頁（１９９５年）、Physical Revie
w Letters 第５８巻第９号９０８頁（１９８７年）等に
示されており、これらの方法は現在では定性的には極め
て一般的な方法として知られている。As the metal oxide material of the present invention, any one can be preferably used as long as it has the above composition. That is, in the copper oxide material that does not have the above composition, impurities are mixed, or not single phase samples can be obtained, or or Tsu Naka those object of the structure is obtained, or of sufficient resistivity at low temperature Poor characteristics such as a material having high semiconductor characteristics cannot be obtained. As a method for producing a copper oxide material having the above composition, any of a reaction by heating from a raw material powder and a sintering method, which are generally used for a so-called ceramic material, can be preferably used. An example of such a method can be found in the Material Research Bulletin
Vol. 8, p. 777 (1973), Solid State Communic
ation Vol. 17, p. 27 (1995), Physical Revie
w Letters, Vol. 58, No. 9, page 908 (1987), etc., and these methods are qualitatively known as extremely general methods at present.
【００１２】特に、本発明の金属酸化物材料をトンネル
バリア層やバッファー層に用いる場合には、原料を含む
ターゲットを用いた高周波スパッタリングやマグネトロ
ンスパッタリング等のスパッタリング法、電子ビーム蒸
着、ＭＢＥ法、その他の真空蒸着法、或いはクラスター
イオンビーム法や原料にガスを使うＣＶＤ法又はプラズ
マＣＶＤ法等を使用することによって、基板上若しくは
超伝導薄膜上に、本発明の金属酸化物材料を薄膜状に形
成することが出来る。この様にして得られる本発明の銅
酸化物材料は、液体窒素温度以下で超伝導転移や金属的
振る舞いをせずに、半導体的特性を示す。特に、液体窒
素温度以下では十分高い電気抵抗率を有する為、トンネ
ルバリア層として有効である。In particular, when the metal oxide material of the present invention is used for a tunnel barrier layer or a buffer layer, a sputtering method such as high-frequency sputtering or magnetron sputtering using a target containing a raw material, electron beam evaporation, MBE method, etc. The metal oxide material of the present invention is formed into a thin film on a substrate or a superconducting thin film by using a vacuum evaporation method, a cluster ion beam method, a CVD method using a gas as a raw material, or a plasma CVD method. You can do it. The thus-obtained copper oxide material of the present invention exhibits semiconducting properties without superconducting transition or metallic behavior at liquid nitrogen temperature or lower. In particular, since it has a sufficiently high electric resistivity below the liquid nitrogen temperature, it is effective as a tunnel barrier layer.
【００１３】上記の様な本発明の金属酸化物材料を、ト
ンネルバリア層或いはバッファー層等として用いて超伝
導素子を作製する場合においては、本発明の金属酸化物
材料と接合させる超伝導金属酸化物材料として、上記し
た金属酸化物材料と各々の格子定数が近い材料や、構成
元素及び合成条件が類似している材料を使用するのが好
適である。即ち、この様な超伝導金属酸化物材料と接合
させることにより、接合面での応力、及び他の層への元
素の拡散によって生じる超伝導性特性の劣化を小さくす
ることが可能となる。When a superconducting device is manufactured using the above-described metal oxide material of the present invention as a tunnel barrier layer or a buffer layer, the superconducting metal oxide to be bonded to the metal oxide material of the present invention is used. As the material, it is preferable to use a material whose lattice constant is close to that of the above-described metal oxide material, or a material whose constituent elements and synthesis conditions are similar. That is, by joining with such a superconducting metal oxide material, it is possible to reduce the stress at the joining surface and the deterioration of the superconducting characteristics caused by the diffusion of elements to other layers.
【００１４】本発明の金属酸化物材料と好適に接合させ
ることが可能な超伝導材料の具体例としては、例えば、
１２１２構造として知られるＹＳｒ2Ｃｕ3-xＴｉxＯ
y（ｘ＝０．３〜０．３５）がある。又、更に、超伝導
転移温度の高い好ましい材料としては、ＣｕとＯで作る
８面体又はピラミッド型５面体と、Ｔｉとで作る８面体
の両方を同時に基本構造中に具備し、二次元的に配列し
ている構造を有する超伝導酸化物材料が挙げられる。こ
の様な特性を有する超伝導酸化物材料の具体例として
は、下記の組成式を有するもの等が挙げられる。 Ｌｎ2-xＭx+yＢａ2-yＴｉ2-zＣｕ2+zＯd （組成式中、０．１≦ｘ≦０．４、−０．０５≦ｙ≦
１．０、０．０５≦ｚ≦０．３、８．８≦ｄ≦１３．２
である） Ｌｎ2-xＭ1+x+yＢａ2-yＴｉ2-zＣｕ2+zＯd （組成式中、−０．１≦ｘ≦０．３、−０．０５≦ｙ≦
１．０、０．０５≦ｚ≦０．３、９．６≦ｄ≦１４．４
である）Specific examples of the superconducting material that can be suitably bonded to the metal oxide material of the present invention include, for example,
It is known as 1212 structure YSr 2 Cu 3-x Ti x O
y (x = 0.3 to 0.35). Further, as a preferable material having a high superconducting transition temperature, both an octahedron or pyramid-shaped pentahedron made of Cu and O and an octahedron made of Ti are simultaneously provided in a basic structure, and two-dimensionally. Superconducting oxide materials having an ordered structure can be given. Specific examples of the superconducting oxide material having such characteristics include those having the following composition formula. Ln 2-x M x + y Ba 2-y Ti 2-z Cu 2 + z O d (In the composition formula, 0.1 ≦ x ≦ 0.4, −0.05 ≦ y ≦
1.0, 0.05 ≦ z ≦ 0.3, 8.8 ≦ d ≦ 13.2
Ln2 -x M1 + x + y Ba2 -y Ti2 -z Cu2 + z Od (in the composition formula, -0.1≤x≤0.3, -0.05≤y≤
1.0, 0.05 ≦ z ≦ 0.3, 9.6 ≦ d ≦ 14.4
Is)
【００１５】本発明にかかる超伝導接合デバイスでは、
超伝導電極部と接合部の両者にほぼ同じ元素を有する材
料を用いており、ａ及びｂ軸方向の格子定数も近く、合
成条件も近いので、接合部を作製する際に生じる元素の
拡散による界面劣化の問題が解決される。又、接合部
に、高抵抗率の本発明の金属酸化物材料を用いてジョセ
フソン接合すれば、特性のよいデバイス特性が期待され
る。In the superconducting junction device according to the present invention,
Both the superconducting electrode and the junction are made of a material containing substantially the same element. The lattice constants in the a and b axis directions are close, and the synthesis conditions are also close. The problem of interface deterioration is solved. In addition, if a Josephson junction is formed at the junction using the metal oxide material of the present invention having a high resistivity, good device characteristics can be expected.
【００１６】[0016]
【実施例】次に、本発明の実施例及び比較例を挙げて本
発明を更に具体的に説明する。 ［参考例１〜参考例１０及び比較例１〜比較例１０］ 原料として、Ｌａ2Ｏ3、Ｐｒ6Ｏ11、Ｎｄ2Ｏ3、Ｓｍ2Ｏ
3、Ｅｕ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｄｙ2Ｏ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｙ
2Ｏ3、Ｌｕ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＳｒＣＯ3、ＢａＣＯ3、Ｃ
ｕＯ及びＴｉＯ2 を用い、これらを適当な組成比に夫々
秤量した後、乾式混合した。これらの混合物を、各々直
径１０ｍｍ、厚み１ｍｍのペレット状に加圧形成し、こ
れらの形成物をアルミナボート上で、９００〜１２００
℃の空気中で焼成し、本発明の実施例及び比較例で用い
る銅酸化物材料を作成した。上記の様にして得られたこ
れらのサンプルに関して、室温から液体ヘリウム温度の
範囲で電気抵抗測定を行った。更に、Ｘ線回折測定及び
ＥＰＭＡ測定を行った。尚、酸素量には、ＥＰＭＡの測
定上、２０％程度の誤差が含まれる。Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples of the present invention. As Reference Example 1 to Reference Example 10 and Comparative Examples 1 to 10] material, La 2 O 3, Pr 6 O 11, Nd 2 O 3, Sm 2 O
3, Eu 2 O 3, Gd 2 O 3, Dy 2 O 3, Ho 2 O 3, Y
2 O 3 , Lu 2 O 3 , CeO 2 , SrCO 3 , BaCO 3 , C
Using uO and TiO 2 , these were each weighed to an appropriate composition ratio and then dry-mixed. Each of these mixtures is formed into a pellet having a diameter of 10 mm and a thickness of 1 mm under pressure, and these formed products are 900 to 1200 on an alumina boat.
Firing in air at ℃ C , used in Examples and Comparative Examples of the present invention
A copper oxide material was prepared. With respect to these samples obtained as described above, electric resistance was measured in a range from room temperature to liquid helium temperature. Further, X-ray diffraction measurement and EPMA measurement were performed. The amount of oxygen includes an error of about 20% in EPMA measurement.
【００１７】表１に参考例で得られた材料の組成比を示
した。これらの参考例の材料について、Ｘ線回折の測定
及び抵抗率の測定を行った結果、参考例１〜１０で得ら
れた酸化物材料は、全てほぼ単相であり、且つ低温で十
分抵抗率が高いことが確認された。即ち、図１に、参考
例１の材料の電気抵抗率の温度依存性のグラフを示した
が、この図から、８０Ｋ以下において十分抵抗率が大き
いことがわかる。又、図２に、参考例１のＸ線回折パタ
ーンを示したが、この図から、参考例１の材料はａ＝
３．９０、ｃ＝３６．９の正方晶の構造を有しており、
且つ単相であることがわかる。尚、参考例１以外の他の
参考例の材料についても、同様の結晶構造、及び同様の
電気抵抗率を示した。Table 1 shows the composition ratios of the materials obtained in the reference examples. X-ray diffraction measurement and resistivity measurement were performed on the materials of these reference examples. As a result , the oxide materials obtained in reference examples 1 to 10 were all substantially single-phase, and had sufficient resistivity at low temperatures. Was confirmed to be high. That is, FIG. 1 shows a graph of the temperature dependence of the electrical resistivity of the material of Reference Example 1. From this graph, it can be seen that the resistivity is sufficiently large at 80 K or less. Further, in FIG. 2, although the X-ray diffraction pattern of Example 1, from this figure, the reference example 1 material a =
3.90, having a tetragonal structure of c = 36.9,
And it turns out that it is a single phase. In addition, other than Reference Example 1
The materials of the reference example also exhibited the same crystal structure and the same electrical resistivity.
【００１８】 [0018]
【００１９】又、表２には比較例における仕込み組成を
示したが、比較例１〜１０のものはいずれも、単相な試
料を合成することに出来ない、つまり不純物が混入す
る、或いは目的の構造が得られない、或いは、低温で十
分抵抗率の高い半導体的な特性が得られないといった理
由により、特性の悪いものであった。Table 2 shows the charged compositions in Comparative Examples. However, none of Comparative Examples 1 to 10 can synthesize a single-phase sample. The characteristics were poor because the structure of the above was not obtained, or semiconductor characteristics with sufficiently high resistivity could not be obtained at low temperatures.
【００２０】 [0020]
【００２１】次に実施例及び比較例により本発明を更に
具体的に説明する。 ［実施例１〜実施例１０及び比較例１１〜比較例２１］ 原料としてＬａ2Ｏ3、Ｐｒ6Ｏ11、Ｎｄ2Ｏ3、Ｓｍ
2Ｏ3、Ｅｕ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｄｙ2Ｏ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｙ2
Ｏ3、Ｌｕ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＣａＣＯ3、ＳｒＣＯ3、Ｂａ
ＣＯ3、ＣｕＯ及びＴｉＯ2 を用い、これらを適当な組
成比に秤量した後、乾式混合を行った。これらの混合物
を各々直径１０ｍｍ、厚み１ｍｍのペレット状に加圧成
型し、その成型物をアルミナボート上で９００〜１２０
０℃空気中で焼成し、本発明の実施例及び比較例の銅酸
化物を作成した。この様にして得られた材料に関して、
室温から液体ヘリウム温度の範囲で電気抵抗測定を行っ
た。更に、Ｘ線回折測定及びＥＰＭＡ測定を行った。
尚、ＥＰＭＡ測定上、酸素量は測定上２０％程度の誤差
が含まれる。[0021] further illustrate the present invention by the real施例and comparative examples in the following. [Examples 1 to 10 and Comparative Examples 11 to Comparative Example 21] La 2 O 3 as raw materials, Pr 6 O 11, Nd 2 O 3, Sm
2 O 3 , Eu 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Y 2
O 3 , Lu 2 O 3 , CeO 2 , CaCO 3 , SrCO 3 , Ba
Using CO 3 , CuO and TiO 2 , these were weighed to an appropriate composition ratio, and then dry-mixed. Each of these mixtures was pressed into a pellet having a diameter of 10 mm and a thickness of 1 mm, and the molded product was 900 to 120 mm on an alumina boat.
The mixture was fired in air at 0 ° C. to prepare copper oxides of Examples of the present invention and Comparative Examples. Regarding the material obtained in this way,
The electric resistance was measured in the range from room temperature to liquid helium temperature. Further, X-ray diffraction measurement and EPMA measurement were performed.
The EPMA measurement contains an error of about 20% in the oxygen amount.
【００２２】表３に、実施例で得られた材料の組成比を
示した。これらの実施例の試料について、Ｘ線回折測
定、及び抵抗率測定の結果、これから本発明の酸化物材
料は全てほぼ単相であり、且つ低温で十分抵抗率が高い
ことが確認された。図３に、実施例１で得られた金属酸
化物材料についての電気抵抗率の温度依存性のグラフを
示す。この図から、該材料は、８０Ｋ以下において十分
抵抗率が大きいことがわかる。又、図４には実施例１の
材料のＸ線回折パターンを示す。この図から、この材料
は、格子定数ａ＝３．８９、ｃ＝２０．５の正方晶の構
造を有しており、且つ単相であることがわかる。尚、実
施例１以外の他の実施例の材料についても同様にして調
べたところ、実施例１の材料と同様の結晶構造、及び同
様の電気抵抗率を示した。[0022] Table 3 shows the composition ratio of the material obtained in real施例. As a result of X-ray diffraction measurement and resistivity measurement of the samples of these examples, it was confirmed from the results that the oxide materials of the present invention were all substantially single-phase and had sufficiently high resistivity at low temperatures. FIG. 3 shows a graph of the temperature dependence of the electrical resistivity of the metal oxide material obtained in Example 1 . From this figure, it can be seen that the material has a sufficiently large resistivity at 80K or less. FIG. 4 shows an X-ray diffraction pattern of the material of Example 1 . From this figure, it can be seen that this material has a tetragonal structure with lattice constants a = 3.89 and c = 20.5 and is a single phase. In addition, when the materials of Examples other than Example 1 were examined in the same manner, they showed the same crystal structure and the same electrical resistivity as the materials of Example 1 .
【００２３】 [0023]
【００２４】表４に、比較例の材料の仕込み組成を示し
た。これらの比較例の材料についても実施例と同様に、
Ｘ線回折測定及び抵抗率測定を行った結果、これらの本
発明の組成以外の組成を有する材料では、不純物が多い
か、目的の構造が得られないか、又は低温で十分な抵抗
率を持っていない等の理由により、特性の悪いものであ
った。Table 4 shows the charged compositions of the materials of the comparative examples. As for the materials of these comparative examples, as in the examples,
As a result of X-ray diffraction measurement and resistivity measurement, materials having a composition other than the composition of the present invention have a large amount of impurities, cannot obtain a desired structure, or have a sufficient resistivity at a low temperature. The properties were poor for reasons such as not being used.
【００２５】 [0025]
【００２６】次に本発明の素子の実施例により本発明を
更に具体的に説明する。 実施例１１〜実施例１４ 酸化物超伝導体Ｓを、夫々第一及び第二の超伝導層とし
て用い、本発明の金属酸化物材料であるＩをバリア層と
して用いた。この際に夫々の実施例で使用したＳとＩの
組み合わせを表５に示す。Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples of the device of the present invention. Examples 11 to 14 The oxide superconductor S was used as the first and second superconducting layers, respectively, and the metal oxide material I of the present invention was used as the barrier layer. Table 5 shows combinations of S and I used in each example.
【００２７】 [0027]
【００２８】図５に本実施例の積層型ジョセフソン素子
の概略図を示す。図中、１はＳｒＴｉＯ3基板、２は第
一の超伝導層、３はバリア層、４は第二の超伝導層であ
る。この様な素子の作成方法としては、先ず、マグネト
ロンスパッタ法で、第一の超伝導層２を膜厚１０００Å
に形成し、その上にバリア層３を膜厚１００Åに形成
し、更にその上に第二の超伝導層を膜厚１０００Åに形
成した。この様にして作成した第一の超伝導層２／バリ
ア層３／第二の超伝導層４の積層薄膜に対して、通常の
フォトリソグラフィー技術を用いて加工を行い、図５に
示す様な積層型ジョセフソン素子を作成した。FIG. 5 is a schematic view of the laminated Josephson device of this embodiment. In the figure, 1 is a SrTiO 3 substrate, 2 is a first superconducting layer, 3 is a barrier layer, and 4 is a second superconducting layer. As a method for producing such an element, first, the first superconducting layer 2 is formed to a thickness of 1000 .ANG. By magnetron sputtering.
, A barrier layer 3 was formed thereon to a thickness of 100 °, and a second superconducting layer was further formed thereon to a thickness of 1000 °. The laminated thin film of the first superconducting layer 2 / barrier layer 3 / second superconducting layer 4 formed as described above is processed using a normal photolithography technique, and is processed as shown in FIG. A stacked Josephson device was fabricated.
【００２９】上記の様にして作成された素子のうち、実
施例１１のものは、１５Ｋで図６に示す様な電流電圧特
性を示し、ジョセフソン素子として良好に動作すること
が確認された。このことからもわかる様に、本発明の金
属酸化物材料の格子定数が、これと組み合わして素子の
形成に使用される超伝導体のそれに近いこと、及び超伝
導層への拡散が少なく超伝導特性への影響が少ないこと
により、本発明の金属酸化物材料は、極めて良好な非超
伝導体金属酸化物材料であることが確認された。又、実
施例１４と比較し、実施例１１〜１３の組み合わせのも
のの方がリーク電流が少なく特性のよい素子が得られ
る。尚、本実施例において使用した超伝導層とバリア層
の組み合わせ以外にも、本発明の他の金属酸化物材料を
バリア層として用いることによって上記と同様の結果が
得られた。、良好なジョセフソン接合が得られることが
確認された。Of the devices fabricated as described above, the device of Example 11 exhibited the current-voltage characteristics as shown in FIG. 6 at 15 K, and it was confirmed that the device operated well as a Josephson device. As can be seen from this, the lattice constant of the metal oxide material of the present invention is close to that of the superconductor used for forming the element in combination with the metal oxide material, and the diffusion into the superconducting layer is small and the superconductivity is small. It was confirmed that the metal oxide material of the present invention was a very good non-superconductor metal oxide material due to its small influence on the conduction characteristics. Further, as compared with Example 14 , the combination of Examples 11 to 13 has a smaller leak current and can provide an element having better characteristics. In addition, other than the combination of the superconducting layer and the barrier layer used in this example, the same result as described above was obtained by using another metal oxide material of the present invention as the barrier layer. It was confirmed that a good Josephson junction was obtained.
【００３０】実施例１５ ＳｒＴｉＯ3を基板として用い、その上に本発明の金属
酸化物材料であり格子定数（ａ）が３．９０ÅであるＣ
ｅＳｍ2ＣａＢａ2Ｃｕ2.2Ｔｉ1.8Ｏ14を膜厚５００Åに
形成し、その上に銅酸化物超伝導体であり、且つ使用す
る本発明の材料に近い組成を有するＳｍ2ＣａＢａ2Ｔｉ
1.8Ｃｕ2.2Ｏ12を膜厚２０００Åに形成した。この材料
は正方晶であり、格子定数はａ＝３．９０Åである。
尚、夫々の膜の形成には、実施例１１の場合と同様に、
マグネトロンスパッタ法を使用した。又、比較の為、基
板の上に直接Ｓｍ2ＣａＢａ2Ｔｉ1.8Ｃｕ2.2Ｏ12を膜厚
２０００Åの厚みで、実施例と同様にマグネトロンスパ
ッタ法で形成した。Example 15 SrTiO 3 was used as a substrate, and a metal oxide material of the present invention, C, having a lattice constant (a) of 3.90 ° was formed thereon.
eSm 2 CaBa 2 Cu 2.2 Ti 1.8 O 14 is formed to a film thickness of 500 ° and Sm 2 CaBa 2 Ti which is a copper oxide superconductor and has a composition close to the material of the present invention to be used.
1.8 Cu 2.2 O 12 was formed to a film thickness of 2000 °. This material is tetragonal and the lattice constant is a = 3.90 °.
Incidentally, in the formation of each film, similarly to the case of the eleventh embodiment,
The magnetron sputtering method was used. For comparison, Sm 2 CaBa 2 Ti 1.8 Cu 2.2 O 12 was formed directly on the substrate to a thickness of 2000 mm by magnetron sputtering in the same manner as in the example.
【００３１】この様に作成した超伝導膜について、電気
抵抗率の温度変化により超伝導特性を評価したところ、
本発明の材料をバッファー層に利用したものでは約９０
Ｋで電気抵抗が減少し始め、８０Ｋでゼロ抵抗に達し
た。又、この膜をＴＥＭにより観察したところ、基板と
垂直方向である断面がｃ面において良好に接合している
ことが確認された。本発明の材料をバッファー層として
利用しない膜では、やはり約９０Ｋで電気抵抗が減少し
始めるものの、６５Ｋまで有限の抵抗を示した。以上の
結果より、本発明の金属酸化物材料が超伝導素子用基板
のバッファー層として優れていることが確認された。
又、基体としてＭｇＯ等を用いた場合に同様の効果が確
認された。更に、本発明の他の金属酸化物材料を用いた
場合も、それと接合させる銅酸化物超伝導体の格子定数
及び組成を考慮し、適切に選ぶことにより同様の結果が
得られた。The superconducting film thus prepared was evaluated for superconducting characteristics by a change in electric resistivity with temperature.
About 90 when the material of the present invention is used for the buffer layer
At K the electrical resistance began to decrease and at 80K reached zero resistance. In addition, when this film was observed with a TEM, it was confirmed that the cross section perpendicular to the substrate was well bonded to the c-plane. In the film not using the material of the present invention as a buffer layer, the electric resistance also started to decrease at about 90K, but showed a finite resistance up to 65K. From the above results, it was confirmed that the metal oxide material of the present invention was excellent as a buffer layer of a substrate for a superconducting element.
Similar effects were confirmed when MgO or the like was used as the substrate. Furthermore, when other metal oxide materials of the present invention were used, similar results were obtained by appropriately selecting them in consideration of the lattice constant and composition of the copper oxide superconductor to be joined therewith.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、以
下の優れた効果が得られる。 （１）新規な組成比を有し、且つ格子定数が一般的な銅
酸化物高温超伝導体とほぼ同じであり、電気伝抵抗率が
高い非超伝導銅酸化物材料が得られる為、本発明の材料
はトンネルバリア層として特に好適に用いることが出来
る。 （２）本発明の金属酸化物材料を構成する元素及び組成
は、下記式で表わされる銅酸化物超伝導体とほぼ同じで
あり、 Ｌｎ2-xＭx+yＢａ2-yＴｉ2-zＣｕ2+zＯd、 又は、Ｌｎ2-xＭ1+x+yＢａ2-yＴｉ2-zＣｕ2+zＯd且つ、
両者の合成温度がほぼ同じである為に、両者を接合した
場合の夫々の層中への元素の拡散の影響を極めて少なく
留めることが出来る為、本発明の金属酸化物材料を利用
すれば、優れた特性を有するジョセフソン素子等の超伝
導接合素子の提供が可能となる。 （３）本発明の金属酸化物材料を超伝導素子用基板との
バッファー層として利用すれば、優れた超伝導特性を有
する超伝導素子の提供が可能となる。 （４）安価な液体窒素や簡易な冷却器でも利用すること
の出来る高温酸化物超伝導体を用いた超伝導接合デバイ
スが得られる。As described above, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained. (1) Since a non-superconducting copper oxide material having a novel composition ratio, a lattice constant substantially equal to that of a general copper oxide high-temperature superconductor, and a high electric resistivity can be obtained, The material of the invention can be particularly preferably used as a tunnel barrier layer. (2) The elements and compositions constituting the metal oxide material of the present invention are substantially the same as those of the copper oxide superconductor represented by the following formula: Ln 2-x M x + y Ba 2-y Ti 2- z Cu 2 + z O d or Ln 2-x M 1 + x + y Ba 2-y Ti 2-z Cu 2 + z O d and
Since the synthesis temperatures of the two are almost the same, the influence of the diffusion of elements into the respective layers when the two are joined can be kept extremely small, so if the metal oxide material of the present invention is used, A superconducting junction element such as a Josephson element having excellent characteristics can be provided. (3) If the metal oxide material of the present invention is used as a buffer layer with a substrate for a superconducting element, a superconducting element having excellent superconducting properties can be provided. (4) A superconducting junction device using a high-temperature oxide superconductor that can be used with inexpensive liquid nitrogen or a simple cooler can be obtained.
【図１】 参考例１のＣｅＳｍ2Ｂａ2Ｃｕ2.2Ｔｉ1.8Ｏ
13の電気抵抗率の温度依存性を示すグラフである。FIG. 1 is CeSm 2 Ba 2 Cu 2.2 Ti 1.8 O of Reference Example 1.
13 is a graph showing the temperature dependence of the electrical resistivity of FIG.
【図２】 参考例１のＣｅＳｍ2Ｂａ2Ｃｕ2.2Ｔｉ1.8Ｏ
13のＸ線回折パターンを示す。FIG. 2 is CeSm 2 Ba 2 Cu 2.2 Ti 1.8 O of Reference Example 1.
13 shows the X-ray diffraction pattern.
【図３】 実施例１のＣｅＳｍ2ＣａＢａ2Ｃｕ2.2Ｔｉ
1.8Ｏ14の電気抵抗率の温度依存性を示すグラフであ
る。。FIG. 3 shows CeSm 2 CaBa 2 Cu 2.2 Ti of Example 1 .
4 is a graph showing the temperature dependence of the electrical resistivity of 1.8 O 14 . .
【図４】 実施例１のＣｅＳｍ2ＣａＢａ2Ｃｕ2.2Ｔｉ
1.8Ｏ14のＸ線回折パターンを示す。FIG. 4 shows CeSm 2 CaBa 2 Cu 2.2 Ti of Example 1 .
1 shows the X-ray diffraction pattern of 1.8 O 14 .
【図５】 実施例１１で得られる積層型ジョセフソン素
子の概略図。FIG. 5 is a schematic diagram of a stacked Josephson device obtained in Example 11 .
【図６】 実施例１１の本発明の超伝導接合素子の電流
−電圧特性の一例である。FIG. 6 is an example of a current-voltage characteristic of the superconducting junction element of Example 11 of the present invention.
１；基板 ２；第一の超伝導層 ３；バリア層 ４；第二の超伝導層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Substrate 2; 1st superconducting layer 3; Barrier layer 4; 2nd superconducting layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 典夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 Ｌｌ Ｒｕｋａｎｇ，（ＢａＴｉＯ ３）ｍ（Ｇｄ，Ｃｅ）３Ｃｕ２Ｏ７：Ａ Ｎｅｗ Ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ Ｓｅ ｒｉｅｓ ｏｆ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｃｕ ｐｒａｔｅｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｖａｒｉｏｕｓ Ｌａｙｅｒｓ ｏｆ Ｐｅｒｏ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａ ｔｅｒｉａｌｓ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ, Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．５，ｐｐ．773−774 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01G 1/00,23/00 H01B 12/06 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Norio Kaneko 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (56) References Ll Rukang, (BaTiO 3) m (Gd, Ce) 3Cu2O7: A New Homelog Series of Layered Copper Plates Containing Various Layers of Pero, Journal of Materials Chemistry, Vol. 4, No. 5, pp. 773-774 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C01G 1/00, 23/00 H01B 12/06 CA (STN) REGISTRY (STN)
Claims (6)
含有する複合酸化物であって、 Ｃｅ1±aＬｎ2±bＡＭ3±cＣｕ2+dＴｉ2-dＯ14±e （１） 組成式中、０≦ａ≦０．３、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦
０．３、０≦ｄ≦０．５及び０≦ｅ≦１．０であり、且
つＬｎがＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、
Ｈｏ及びＹからなる群から選ばれた１種類以上の元素又
は原子団であり、且つＡＭ＝Ｂａ1-x-yＳｒxＣａy（こ
こで、０≦ｘ≦０．４、且つ０≦ｙ≦０．４、且つ０．
３≦ｘ＋ｙ≦０．７）であることを特徴とする金属酸化
物材料。A composite oxide containing copper represented by the following formula (1) : Ce 1 ± a Ln 2 ± b AM 3 ± c Cu 2 + d Ti 2-d O 14 ± e (1) In the composition formula, 0 ≦ a ≦ 0.3, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦
0.3, 0 ≦ d ≦ 0.5 and 0 ≦ e ≦ 1.0, and Ln is La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy,
One or more kinds of elements or atomic group selected from the group consisting of Ho and Y, and AM = Ba 1-xy Sr x Ca y ( where, 0 ≦ x ≦ 0.4, and 0 ≦ y ≦ 0 .4 and 0.
3 ≦ x + y ≦ 0.7).
ｉとＣｕとを含有する超伝導酸化物材料に隣接されて設
けられていることを特徴とする超伝導デバイス。2. The metal oxide material according to claim 1 , wherein
A superconducting device provided adjacent to a superconducting oxide material containing i and Cu.
含有する複合酸化物からなる層が、 Ｃｅ1±aＬｎ2±bＡＭ2±cＣｕ2+dＴi2-dＯ13±e （２） ［上記 組成式中、０≦ａ≦０．３、０≦ｂ≦０．５、０
≦ｃ≦０．３、０≦ｄ≦０．５及び０≦ｅ≦１．０であ
り、且つＬｎがＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｄｙ、Ｈｏ及びＹからなる群から選ばれた１種類以上の
元素又は原子団であり、且つＡＭ＝Ｂａ1-xＳｒx（ここ
で、０≦ｘ≦０．５）である］ＴｉとＣｕとを含有する
超伝導酸化物材料に隣接されて設けられていることを特
徴とする超伝導デバイス。3. A layer comprising a composite oxide containing copper represented by the following formula (2) : Ce 1 ± a Ln 2 ± b AM 2 ± c Cu 2 + d Ti 2-d O 13 ± e (2) [wherein 0 ≦ a ≦ 0.3, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0
≦ c ≦ 0.3, 0 ≦ d ≦ 0.5 and 0 ≦ e ≦ 1.0, and Ln is La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd,
Ti and Cu are at least one element or atomic group selected from the group consisting of Dy, Ho and Y, and AM = Ba 1-x Sr x (where 0 ≦ x ≦ 0.5) Contains
A superconductive device provided adjacent to a superconductive oxide material .
料が、Ｌｎ、Ｍ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｃｕ及びＯ（Ｌｎは、Ｙ
及び、Ｌａ、Ｐｒ、Ｐｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ及び
Ｈｏからなる元素群から選ばれた１種類以上の元素又は
原子団であり、ＭはＣａ、Ｓｒの元素群から選ばれた１
種類以上の元素又は原子団）を構成元素とし、ＣｕとＯ
で作る８面体又はピラミッド型５面体と、ＴｉとＯで作
る８面体の両方を同時に基本構造中に具備し、二次元的
に配列している酸化物材料である請求項２又は請求項３
に記載の超伝導デバイス。4. A superconducting oxide material containing Ti and Cu is composed of Ln, M, Ba, Ti, Cu and O (Ln is Y
And one or more elements or atomic groups selected from the group consisting of La, Pr, Pd, Sm, Eu, Gd, Dy, and Ho, and M is 1 selected from the group consisting of Ca and Sr.
Or more elements or atomic groups) as constituent elements, and Cu and O
8 and tetrahedral or pyramidal pentahedron, provided simultaneously in the basic structure octahedral both made of Ti and O, claim 2 or claim 3 which is an oxide material are arranged two-dimensionally constructed of
A superconducting device according to claim 1.
材料の組成式が Ｌｎ2-xＭx+yＢａ2-yＴｉ2-zＣｕ2+zＯd と表され、組成式中のｘ、ｙ、ｚ及びｄが夫々、０．１
≦ｘ≦０．４、−０．０５≦ｙ≦１．０、０．０５≦ｚ
≦０．３及び８．８≦ｄ≦１３．２である請求項５に記
載の超伝導デバイス。5. The composition formula of the superconducting oxide material according to claim 4 is represented by Ln 2-x M x + y Ba 2-y Ti 2-z Cu 2 + z O d , X, y, z and d in each are 0.1
≦ x ≦ 0.4, −0.05 ≦ y ≦ 1.0, 0.05 ≦ z
The superconducting device according to claim 5, wherein ≤ 0.3 and 8.8 ≤ d ≤ 13.2.
材料の組成式が Ｌｎ2-xＭ1+x+yＢａ2-yＴｉ2-zＣｕ2+zＯd と表され、組成式中のｘ、ｙ、ｚ及びｄが夫々、−０．
１≦ｘ≦０．３、−０．０５≦ｙ≦１．０、０．０５≦
ｚ≦０．３及び９．６≦ｄ≦１４．４である請求項４に
記載の超伝導デバイス。6. The composition formula of the superconducting oxide material according to claim 4 is represented by Ln 2-x M 1 + x + y Ba 2-y Ti 2-z Cu 2 + z O d , X, y, z and d in the composition formula are each -0.
1 ≦ x ≦ 0.3, −0.05 ≦ y ≦ 1.0, 0.05 ≦
The superconducting device according to claim 4 , wherein z≤0.3 and 9.6≤d≤14.4.
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| JP25963094A JP3284010B2 (en) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | Metal oxide material and superconducting device using the same |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| Ｌｌ Ｒｕｋａｎｇ，（ＢａＴｉＯ３）ｍ（Ｇｄ，Ｃｅ）３Ｃｕ２Ｏ７：Ａ Ｎｅｗ Ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ Ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｃｕｐｒａｔｅｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｖａｒｉｏｕｓ Ｌａｙｅｒｓ ｏｆ Ｐｅｒｏ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．５，ｐｐ．７７３−７７４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08104520A (en) | 1996-04-23 |
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