酸化物超伝導体薄膜素子
本発明の目的は、叙上の従来の問題を解消し、優れた性能を示す酸化物超伝導体を低い基板温度で成膜した酸化物超伝導体薄膜素子を提供することである。本発明は、少なくとも基板と酸化物超伝導体薄膜から構成され、該酸化物超伝導体薄膜が、Ｙｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙであって、ｘが０．０１〜０．３０、ｙが０．００〜０．２０である組成を有し、結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向された酸化物超伝導体薄膜素子に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、酸化物超伝導体を用いた薄膜素子に関する。より詳しくは、ＹｂおよびＮｄを含む酸化物超伝導体を用いた薄膜素子に関する。
【背景技術】
酸化物超伝導体（ＲＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ；ここでＲはＹ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｈｏ、Ｙｂ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｌｕ、ＥｒおよびＴｍの群から選ばれた１種以上の元素）は、臨界温度が高く、従来用いられていた高価な液体ヘリウム冷媒に代わり安価な液体チッ素冷媒が利用できるため、これら材料を薄膜化して電力輸送用線材や、超高速演算素子などへの応用が期待されている。しかし、酸化物超伝導体が薄膜化されたときにも優れた特性（高い臨界温度、高い臨界電流密度）を示すためには、斜方晶をとるこれら酸化物超伝導体材料結晶粒のｃ軸が基板に対して垂直に配向（以下、ｃ軸配向という）することが必要である。
たとえば、大電流素子にＹｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系材料の使用が検討されている（たとえば、特開平９−８７０９４号公報参照。）。しかし、特開平９−８７０９４号公報の場合、溶融加工法を用いて線材が作製されており、結晶粒が電流伝送方向に対してランダムに配向されている。このため、特開平９−８７０９４号公報に記載の酸化物超伝導材料においては、充分な電流密度が得られない。
加えて従来これら酸化物超伝導材料を薄膜素子に応用するためには多層にわたる積層化プロセスが必要で、このためには、薄膜作製時の基板温度をできるだけ低く抑える必要がある。
しかし酸化物超伝導体において、▲１▼結晶粒をｃ軸配向させる、▲２▼薄膜作製時の基板温度をできるだけ低く抑えるという２つの課題を同時に達成することは従来できていない。
たとえば、ＹｂＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系酸化物超伝導体薄膜を形成するための工程で、７００〜７５０℃以下の低い基板温度では、結晶粒がａ軸配向となったり、あるいはａ軸配向した結晶粒がかなりの量混在するため、充分にｃ軸配向させることはできない。一方、基板温度が高いほど容易にｃ軸配向するものの、７５０℃を超えると、Ｂａの下地バッファ層への拡散が顕著になり、下地バッファ層の特性に劣化が生じるという問題がある。
さらに、大電流輸送用線材へ応用する場合、線材として流すことのできる全電流（すなわち、電流密度×膜厚）をできる限り大きくする必要がある。しかし従前のＹｂＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ薄膜では、膜厚の増加とともに臨界電流密度が急激に減少し、充分な全電流が得られないという問題もある。
【発明の開示】
本発明の目的は、叙上の従来の問題を解消し、優れた性能を示す酸化物超伝導体を低い基板温度で成膜した酸化物超伝導体薄膜素子を提供することである。
すなわち、本発明は、少なくとも基板と酸化物超伝導体薄膜から構成され、該酸化物超伝導体薄膜が、Ｙｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙであって、ｘが０．０１〜０．３０、ｙが０．００〜０．２０である組成を有し、結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向された酸化物超伝導体薄膜素子に関する。
前記薄膜の膜厚は、０．１５μｍ〜１０．０μｍであることが好ましい。
前記薄膜の膜厚は、０．１５μｍ〜１．０μｍであることがより好ましい。
前記薄膜の膜厚は、０．２５μｍ〜１．０μｍであることがさらに好ましい。
また、本発明はｘが０．０１〜０．３０であり、ｙが０．００〜０．２０であるＹｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙの組成からなる焼結体をターゲットとして基板上に蒸着する工程において、前記基板の温度が６５０℃〜８５０℃である酸化物超伝導体薄膜素子の製法に関する。
前記基板の温度は、７５０℃〜８５０℃であることが好ましい。
さらに、本発明は、少なくとも基板と酸化物超伝導体薄膜から構成され、該酸化物超伝導体薄膜が、２種類の希土類元素を含み、それぞれの希土類元素を単体で含む酸化物超伝導体のあいだの融点の差が１０℃以上であって、前記酸化物超伝導体薄膜の膜厚が０．２５〜０．７５μｍの範囲において、５×１０５〜１３×１０５Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度、または、前記酸化物超伝導体薄膜の膜厚が０．２５〜１μｍの範囲において、２×１０５〜４×１０５Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度を示し、結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向された酸化物超伝導体薄膜素子に関する。
従来よりＹｂの一部をＮｄに置換した組成の開示はあった（特開平９−８７０９４号公報）が、薄膜化の実施はなかった。本発明によれば、Ｙｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系において、ｘ＝０．０１〜０．３０、さらに好ましくはｘ＝０．０５〜０．２５、またｙ＝０．００〜０．２０、さらに好ましくはｙ＝０．００〜０．０５の組成範囲では、低い薄膜形成温度でも、５×１０５〜１３×１０５Ａ／ｃｍ２と高い臨界電流密度を示す酸化物超伝導体薄膜が得られている。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の、酸化物超伝導薄膜素子の構成を示す図である。
図２は本発明の実施例における、（Ｙｂ１−ｘＮｄｘ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系の、パルスレーザ蒸着用ターゲットにおける不純物相の混在比を示すグラフである。
図３は本発明の実施例における、（Ｙｂ１−ｘＮｄｘ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系の、パルスレーザ蒸着用ターゲットにおける超伝導転移温度（Ｔｃ）を示すグラフである。
図４は（Ｙｂ０．９Ｎｄ０．１）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ薄膜における、温度７７°Ｋでの臨界電流密度（Ｊｃ）の膜厚依存性を示すグラフである。
図５は（Ｙｂ０．９Ｎｄ０．１）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ薄膜における、温度７７°Ｋでの臨界電流密度（Ｊｃ）の膜厚依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
本発明の酸化物超伝導体薄膜素子を、添付した図面を参照しつつ、以下に詳細に説明する。
本発明は、少なくとも基板と酸化物超伝導体薄膜から構成され、該酸化物超伝導体薄膜が、Ｙｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙであって、ｘが０．０１〜０．３０、ｙが０．００〜０．２０である組成を有し、結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向された酸化物超伝導体薄膜素子である。
ｘは、０．０５〜０．２５が好ましく、０．１〜０．２がより好ましい。また、ｙは、０．００〜０．０５が好ましく、０．００〜０．０３がより好ましい。ｘが０．０１〜０．３０、ｙが０．００〜０．２０の範囲外である場合は、不純物相であるＢａＣｕＯ２やＹｂ２ＢａＣｕＯ５（以下２１１相）の割合が増加、あるいは超伝導転移温度が低下する。
前記薄膜の膜厚は、０．１５μｍ〜１０．０μｍである。膜厚は、０．１５μｍ〜１．０μｍが好ましく、０．２５μｍ〜１．０μｍがより好ましい。薄膜の膜厚が、０．１５μｍより小さいと基板やバッファ層の影響を受けやすいため、反応層が生成することにより十分な臨界電流密度が得られない傾向にある。
ここで、結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向されているとは、薄膜を構成している結晶粒のうち、大部分（９０％以上）の結晶粒において、そのｃ軸が基板に垂直であることをいう。
また、本発明は、ｘが０．０１〜０．３０であり、ｙが０．００〜０．２０であるＹｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙの組成からなる焼結体をターゲットとして基板上に蒸着する工程において、前記基板の温度が６５０℃〜８５０℃である酸化物超伝導体薄膜素子の製法に関する。
前記基板の温度は、７５０℃〜８５０℃が好ましく、７５０℃〜８００℃がより好ましい。前記基板の温度が６５０℃より低いと超伝導体薄膜の結晶性が低下し、かつ結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向しにくくなり、８５０℃より高いと超伝導体薄膜と基板、あるいはバッファ層との反応が進むため結晶粒の配向に乱れが生ずることとなる。
少なくとも基板と酸化物超伝導体薄膜から構成され、該酸化物超伝導体薄膜が、２種類の希土類元素を含み、それぞれの希土類元素を単体で含む酸化物超伝導体のあいだの融点の差が１０℃以上であって、前記酸化物超伝導体薄膜の膜厚が０．２５〜０．７５μｍの範囲において、５×１０５〜１３×１０５Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度、または、前記酸化物超伝導体薄膜の膜厚が０．２５〜１μｍの範囲において、２×１０５〜４×１０５Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度を示し、結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向された酸化物超伝導体薄膜素子に関する。
それぞれの希土類元素を単体で含む酸化物超伝導体のあいだの融点の差は、１０℃〜１６０℃が好ましく、４０℃〜１６０℃がより好ましい。融点の差が１０℃未満の場合は、ピニングセンタが導入されないため、十分な臨界電流密度が得られなくなる。
前記酸化物超伝導体薄膜の膜厚が、０．２５〜０．７５μｍの範囲においては、５×１０５Ａ／ｃｍ２以上の臨界電流密度を示すことが好ましい。臨界電流密度が５×１０５Ａ／ｃｍ２より小さい場合は、本素子を電力輸送や強磁場発生へ応用することが難しくなる。
前記酸化物超伝導体薄膜の膜厚が、０．２５〜１μｍの範囲においては、２×１０５Ａ／ｃｍ２以上の臨界電流密度を示すことが好ましい。
臨界電流密度が２×１０５Ａ／ｃｍ２より小さい場合は、十分な電力輸送特性が得られない。
図１は、本発明の酸化物超伝導体薄膜素子の断面図、図２は、本発明の酸化物超伝導体薄膜形成用ターゲット焼結体における、不純物相混在比のＮｄ濃度依存性を示すグラフ、図３は本発明の酸化物超伝導体薄膜形成用ターゲット焼結体における臨界温度のＮｄ濃度依存性を示すグラフ、図４、図５は本発明および比較例の酸化物超伝導体薄膜における臨界電流密度の膜厚依存性を示すグラフである。
基板１上に、酸化物超伝導体薄膜２が設けられている（図１の（ａ）参照）。基板１は、ハステロイなどのＮｉ系合金であり、またＭｇＯ単結晶なども用いられる。基板がＮｉ系合金の場合、基板１と酸化物超伝導体薄膜２の反応を防ぐため、ＣｅＯ２などの酸化物バッファ層３を挿入することもある（図１の（ｂ）参照）。
この場合、酸化物超伝導体薄膜２を形成するとき、基板温度が高いほど、結晶粒はｃ軸が基板に垂直に配向しやすく、優れた特性（高い臨界温度、高い臨界電流密度）が得られる一方、基板と酸化物超伝導体薄膜、あるいは酸化物バッファ層と酸化物超伝導体薄膜との反応は、基板温度が高いほど顕著となり、多くの場合、酸化物超伝導体中のＢａの拡散によって酸化物バッファ層の特性が劣化してしまう。
実施の形態１
酸化物超伝導体薄膜２は、パルスレーザ蒸着法などを用いて形成される。まず、パルスレーザ蒸着用の酸化物超伝導体ターゲットは、つぎのようにして作製される。
各金属元素の酸化物、炭酸塩などを出発材料とし、粉砕混合する（工程Ａ）。
工程Ａで得られた粉体を、大気ないし酸素雰囲気中８８０〜９１０℃の温度で１２〜４８時間焼結する。場合によっては、この工程を複数回繰り返す（工程Ｂ）。
工程Ｂで得られた焼結体を、粉砕、混合し、所定の形状に成形後、さらに大気ないし酸素雰囲気中９００〜９３０℃程度の温度まで昇温し１２〜９６時間焼結する（工程Ｃ）。
工程Ｃで得られた焼結体をさらに、粉砕、混合し所定の形状に成形後、酸素ガスフロー中で８８０℃〜９１０℃で１２〜９６時間昇温し酸素アニールを行ない、そののち所定の条件で冷却される（工程Ｄ）。
工程Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを経て得られた、（Ｙｂ１−ｘＮｄｘ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系のターゲットにおいて、ｘが０．０１〜０．３０、ｙが０．００〜０．１０なる組成を選択することにより、図２に見られるように不純物相であるＢａＣｕＯ２やＹｂ２ＢａＣｕＯ５（以下２１１相）の割合が減少し、単一の結晶相を含むことになる。図３に見られるように、この組成範囲では、臨界温度が高い良好なターゲットが得られる。
この焼結体を、パルスレーザ蒸着の際のターゲットとして使用し、超伝導体薄膜を作製する。レーザはＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌなどのエキシマレーザを使用して成膜する。
このターゲットを用い、パルスレーザ蒸着法によって薄膜を形成する。そのとき、基板温度を６５０℃〜８５０℃とする。図４は基板温度を７５０〜８５０℃とした場合の酸化物超伝導体薄膜の臨界電流密度を示しており、図５は基板温度を６５０〜７５０℃とした場合の臨界電流密度を示している。図中実施例はＮｄを含む実施例を示し、比較例はＮｄを含まない例を示している。
このように低い基板温度で薄膜形成を行なうにもかかわらず、（Ｙｂ１−ｘＮｄｘ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ薄膜はｃ軸配向することがわかった。図４に示すようにＮｄを添加しない（ｘ＝０）場合、０．２μｍの膜厚では１０５〜１０６Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度が得られるものの、膜厚の増加によって臨界電流密度が著しく減少し、０．５μｍの膜厚では２×１０４Ａ／ｃｍ２までも低下する。一方、Ｙｂをｘ＝０．１０だけＮｄに置換した場合、臨界電流密度は膜厚の増加に対してほとんど低下しない。その結果、０．２５〜０．７５μｍの膜厚領域で５×１０５〜１３×１０５Ａ／ｃｍ２の高い臨界電流密度が得られ、さらに１μｍまで膜厚を増加しても臨界電流密度は２×１０５〜４×１０５Ａ／ｃｍ２と、Ｎｄを添加しない同厚の場合に比べ、３０〜６０倍もの高い臨界電流密度が得られることがわかった（図４参照）。また、膜厚を０．２５μｍに減少しても同程度の臨界電流密度が得られる。
実施の形態２
実施の形態２としては、２種類の希土類元素を含む酸化物超伝導体（Ｒ１−ｘＲ’ｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ；ここでＲおよびＲ’はＹ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｈｏ、Ｙｂ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｌｕ、ＥｒおよびＴｍの群から選ばれる元素）であって、それぞれの希土類元素を単体で含む酸化物超伝導体の融点の差が１０℃以上あることである。一般的に酸化物超伝導体の臨界電流密度を向上させるためには、超伝導相を高品質化するだけでなく、侵入した磁束が動かないようにピニングセンタを導入する必要がある。融点の異なる２種類の酸化物超伝導体が混在することにより、高融点側の酸化物超伝導体相の部分が有効なピニングセンタとして作用し、高磁界まで超伝導状態を維持できるためと考えられる。
たとえば、ＮｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系の融点はＹｂＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系の融点に比べて約１００℃高い。この場合、少量混合されるＮｄ側がピニングセンタとして働くことになる。ＹｂとＮｄを含む系では融点の差が約１００℃であるが、ピニングセンタの形成という観点からは配向性に差が出る領域が形成されればよいので、融点の差が１０℃以上であればよいと考えられる。
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Ｙｂ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＢａＣＯ３、（またはＢａＯ）およびＣｕＯ粉体を出発原料とし、Ｙｂ：Ｎｄ：Ｂａ：Ｃｕが１−ｘ：ｘ：２：３（ｘ＝０．０５、０．１、０．１５、０．２、０．３）のモル比になるように秤量し、充分に粉砕・混合した（工程Ａ）。
工程Ａで得た粉体を電気炉において空気中で９００℃、１２時間焼成を行なった。これにより得られた粉体を充分に粉砕、混合した。この工程は２回繰り返した（工程Ｂ）。
工程Ｂで得られた粉体を、充分に粉砕・混合したのち、加圧によりペレット化し、空気中で９１０℃、４８時間焼成した（工程Ｃ）。
工程Ｃで得られたペレットを充分に粉砕混合したのち、再度ペレット化し、このペレットを酸素ガスフロー中で９１０℃まで昇温し、１２時間保持し、そののち５００℃まで冷却し２４時間保持したのち、炉冷することにより酸素アニールを行なった（工程Ｄ）。
以上の工程Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを経て得られた焼結体試料について粉末Ｘ線回折法により試料に含まれる不純物相について調べた。その結果を図２に示す、図の縦軸は１２３相に対する２１１相の相対強度を示している。Ｎｄ置換量ｘが増加するにつれて、試料に含まれる不純物相の割合が減少し、ｘ＝０．１以上では、超伝導相のみが検出され、不純物相は検出されなかった。
またこれらの工程Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを経て得られた試料について電気抵抗率の温度変化を測定し、超伝導転移温度Ｔｃを調べた。その結果、Ｎｄ置換量ｘが増加するとＴｃが上昇し、ｘ＝０．１の場合にＴｃは最大値９５°Ｋを示した（図３参照）。
以上、工程Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを経て得られた焼結体を、ターゲットとして使用し、パルスレーザ蒸着法により薄膜を形成した。レーザはＡｒＦエキシマレーザで、基板はＭｇＯ（１００）単結晶を用いた。基板温度は６００〜８５０℃で、膜厚０．２μｍから１μｍのものが得られ、いずれも結晶粒がｃ軸配向していた。
これら薄膜の温度７７°Ｋにおける臨界電流密度を計測したところ、基板温度を７５０〜８５０℃とした場合、０．２５〜０．７５μｍの膜厚領域で５×１０５〜１３×１０５Ａ／ｃｍ２の高い臨界電流密度が得られ、かつ膜厚が増加しても臨界電流密度はほとんど減少しなかった。その結果、膜厚が１μｍまで増加しても、臨界電流密度は２〜４×１０５Ａ／ｃｍ２と依然高い値であった（図４参照）。
一方、基板温度を６００〜７５０℃とした場合、基板温度を７５０〜８５０℃とした場合と比較して、臨界電流密度の値はごくわずか低下するものの、膜厚に対する傾向はほぼ同様であった（図５参照）。
比較例
実施例と同じ方法で、Ｎｄを含まない薄膜を作製した。
Ｎｄを含まない薄膜の場合、図４および図５から明らかなように、臨界電流密度は、膜厚が０．２μｍでは１０５〜１０６Ａ／ｃｍ２程度であるものの、膜厚の増加と共に急激に低下し、０．２５μｍ以上の膜厚では１０４Ａ／ｃｍ２またはそれ以下にまで減少する。このため比較例では、とくに０．５〜０．７５μｍの膜厚で、実施例の約１／５０の臨界電流密度しか得られなかった。
本発明の酸化物超伝導体薄膜素子によれば、液体ヘリウム冷媒が不要となるため、冷却効率が数１００倍になる。また、従来の銅線を使用した電力ケーブル管路と同じ大きさでも１０倍以上の送電容量が可能となる。この酸化物超伝導薄膜素子を磁石に適用する場合、たとえばＢｉ系酸化物高温超伝導体では、磁場中で臨界電流密度が急激に低下するという材料本来の物性により、７７°Ｋで約１Ｔまでの磁場しか発生できなかったのに対し、その数倍の発生磁場が可能となるため、超強力磁石が得られると期待される。これにより、たとえば磁気分離装置の分離効率を１０倍以上効率化できる。また臨界電流密度の増加により、超伝導発電機のサイズを１／２以下に小型化できるだけでなく、負荷変動に対する安定性が大きくなるため、現行送電設備のままでも送電容量を５０％増強できる。また医療分野への応用としては、磁気共鳴撮像装置（ＭＲＩ）の信号強度が４０倍に向上し高解像度化が期待される。
本発明の酸化物超伝導体薄膜素子の製法によれば、低温の基板温度で膜形成するため、酸化物超伝導体薄膜を形成するあいだに、素子の他の要素が反応劣化することなく、かつ結晶粒のｃ軸が基板に対し垂直に配向するので、膜厚が０．２５〜０．７５μｍの範囲で５×１０５〜１３×１０５Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度が得られ、膜厚が１μｍまで増加しても、２×１０５〜４×１０５Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度が得られた。このように膜厚が大きくても、従来の酸化物超伝導体薄膜に比べて数十倍の臨界電流密度が得られるので、格段に高性能の酸化物超伝導体薄膜素子が実現でき、前記電力分野や医療技術分野のごとき多くの応用分野において、技術的および経済的に多大の改良が可能となる。
【産業上の利用可能性】
本発明の酸化物超伝導体薄膜素子の製法によれば、（Ｙｂ１−ｘＮｄｘ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系において、ｘが０．０１〜０．３０であり、かつｙが０．００〜０．２０であり、薄膜の結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向し、成膜時の基板温度が６５０〜８５０℃の条件下で薄膜形成したことにより、素子の他の要素が反応劣化することなく、かつ広い膜厚範囲で、５×１０５〜１３×１０５Ａ／ｃｍ２と優れた臨界電流密度を示す酸化物超伝導体薄膜素子が得られる。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【技術分野】
本発明は、酸化物超伝導体を用いた薄膜素子に関する。より詳しくは、ＹｂおよびＮｄを含む酸化物超伝導体を用いた薄膜素子に関する。
【背景技術】
酸化物超伝導体（ＲＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ；ここでＲはＹ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｈｏ、Ｙｂ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｌｕ、ＥｒおよびＴｍの群から選ばれた１種以上の元素）は、臨界温度が高く、従来用いられていた高価な液体ヘリウム冷媒に代わり安価な液体チッ素冷媒が利用できるため、これら材料を薄膜化して電力輸送用線材や、超高速演算素子などへの応用が期待されている。しかし、酸化物超伝導体が薄膜化されたときにも優れた特性（高い臨界温度、高い臨界電流密度）を示すためには、斜方晶をとるこれら酸化物超伝導体材料結晶粒のｃ軸が基板に対して垂直に配向（以下、ｃ軸配向という）することが必要である。
たとえば、大電流素子にＹｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系材料の使用が検討されている（たとえば、特開平９−８７０９４号公報参照。）。しかし、特開平９−８７０９４号公報の場合、溶融加工法を用いて線材が作製されており、結晶粒が電流伝送方向に対してランダムに配向されている。このため、特開平９−８７０９４号公報に記載の酸化物超伝導材料においては、充分な電流密度が得られない。
加えて従来これら酸化物超伝導材料を薄膜素子に応用するためには多層にわたる積層化プロセスが必要で、このためには、薄膜作製時の基板温度をできるだけ低く抑える必要がある。
しかし酸化物超伝導体において、▲１▼結晶粒をｃ軸配向させる、▲２▼薄膜作製時の基板温度をできるだけ低く抑えるという２つの課題を同時に達成することは従来できていない。
たとえば、ＹｂＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系酸化物超伝導体薄膜を形成するための工程で、７００〜７５０℃以下の低い基板温度では、結晶粒がａ軸配向となったり、あるいはａ軸配向した結晶粒がかなりの量混在するため、充分にｃ軸配向させることはできない。一方、基板温度が高いほど容易にｃ軸配向するものの、７５０℃を超えると、Ｂａの下地バッファ層への拡散が顕著になり、下地バッファ層の特性に劣化が生じるという問題がある。
さらに、大電流輸送用線材へ応用する場合、線材として流すことのできる全電流（すなわち、電流密度×膜厚）をできる限り大きくする必要がある。しかし従前のＹｂＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ薄膜では、膜厚の増加とともに臨界電流密度が急激に減少し、充分な全電流が得られないという問題もある。
【発明の開示】
本発明の目的は、叙上の従来の問題を解消し、優れた性能を示す酸化物超伝導体を低い基板温度で成膜した酸化物超伝導体薄膜素子を提供することである。
すなわち、本発明は、少なくとも基板と酸化物超伝導体薄膜から構成され、該酸化物超伝導体薄膜が、Ｙｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙであって、ｘが０．０１〜０．３０、ｙが０．００〜０．２０である組成を有し、結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向された酸化物超伝導体薄膜素子に関する。
前記薄膜の膜厚は、０．１５μｍ〜１０．０μｍであることが好ましい。
前記薄膜の膜厚は、０．１５μｍ〜１．０μｍであることがより好ましい。
前記薄膜の膜厚は、０．２５μｍ〜１．０μｍであることがさらに好ましい。
また、本発明はｘが０．０１〜０．３０であり、ｙが０．００〜０．２０であるＹｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙの組成からなる焼結体をターゲットとして基板上に蒸着する工程において、前記基板の温度が６５０℃〜８５０℃である酸化物超伝導体薄膜素子の製法に関する。
前記基板の温度は、７５０℃〜８５０℃であることが好ましい。
さらに、本発明は、少なくとも基板と酸化物超伝導体薄膜から構成され、該酸化物超伝導体薄膜が、２種類の希土類元素を含み、それぞれの希土類元素を単体で含む酸化物超伝導体のあいだの融点の差が１０℃以上であって、前記酸化物超伝導体薄膜の膜厚が０．２５〜０．７５μｍの範囲において、５×１０５〜１３×１０５Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度、または、前記酸化物超伝導体薄膜の膜厚が０．２５〜１μｍの範囲において、２×１０５〜４×１０５Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度を示し、結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向された酸化物超伝導体薄膜素子に関する。
従来よりＹｂの一部をＮｄに置換した組成の開示はあった（特開平９−８７０９４号公報）が、薄膜化の実施はなかった。本発明によれば、Ｙｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系において、ｘ＝０．０１〜０．３０、さらに好ましくはｘ＝０．０５〜０．２５、またｙ＝０．００〜０．２０、さらに好ましくはｙ＝０．００〜０．０５の組成範囲では、低い薄膜形成温度でも、５×１０５〜１３×１０５Ａ／ｃｍ２と高い臨界電流密度を示す酸化物超伝導体薄膜が得られている。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の、酸化物超伝導薄膜素子の構成を示す図である。
図２は本発明の実施例における、（Ｙｂ１−ｘＮｄｘ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系の、パルスレーザ蒸着用ターゲットにおける不純物相の混在比を示すグラフである。
図３は本発明の実施例における、（Ｙｂ１−ｘＮｄｘ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系の、パルスレーザ蒸着用ターゲットにおける超伝導転移温度（Ｔｃ）を示すグラフである。
図４は（Ｙｂ０．９Ｎｄ０．１）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ薄膜における、温度７７°Ｋでの臨界電流密度（Ｊｃ）の膜厚依存性を示すグラフである。
図５は（Ｙｂ０．９Ｎｄ０．１）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ薄膜における、温度７７°Ｋでの臨界電流密度（Ｊｃ）の膜厚依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
本発明の酸化物超伝導体薄膜素子を、添付した図面を参照しつつ、以下に詳細に説明する。
本発明は、少なくとも基板と酸化物超伝導体薄膜から構成され、該酸化物超伝導体薄膜が、Ｙｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙであって、ｘが０．０１〜０．３０、ｙが０．００〜０．２０である組成を有し、結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向された酸化物超伝導体薄膜素子である。
ｘは、０．０５〜０．２５が好ましく、０．１〜０．２がより好ましい。また、ｙは、０．００〜０．０５が好ましく、０．００〜０．０３がより好ましい。ｘが０．０１〜０．３０、ｙが０．００〜０．２０の範囲外である場合は、不純物相であるＢａＣｕＯ２やＹｂ２ＢａＣｕＯ５（以下２１１相）の割合が増加、あるいは超伝導転移温度が低下する。
前記薄膜の膜厚は、０．１５μｍ〜１０．０μｍである。膜厚は、０．１５μｍ〜１．０μｍが好ましく、０．２５μｍ〜１．０μｍがより好ましい。薄膜の膜厚が、０．１５μｍより小さいと基板やバッファ層の影響を受けやすいため、反応層が生成することにより十分な臨界電流密度が得られない傾向にある。
ここで、結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向されているとは、薄膜を構成している結晶粒のうち、大部分（９０％以上）の結晶粒において、そのｃ軸が基板に垂直であることをいう。
また、本発明は、ｘが０．０１〜０．３０であり、ｙが０．００〜０．２０であるＹｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙの組成からなる焼結体をターゲットとして基板上に蒸着する工程において、前記基板の温度が６５０℃〜８５０℃である酸化物超伝導体薄膜素子の製法に関する。
前記基板の温度は、７５０℃〜８５０℃が好ましく、７５０℃〜８００℃がより好ましい。前記基板の温度が６５０℃より低いと超伝導体薄膜の結晶性が低下し、かつ結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向しにくくなり、８５０℃より高いと超伝導体薄膜と基板、あるいはバッファ層との反応が進むため結晶粒の配向に乱れが生ずることとなる。
少なくとも基板と酸化物超伝導体薄膜から構成され、該酸化物超伝導体薄膜が、２種類の希土類元素を含み、それぞれの希土類元素を単体で含む酸化物超伝導体のあいだの融点の差が１０℃以上であって、前記酸化物超伝導体薄膜の膜厚が０．２５〜０．７５μｍの範囲において、５×１０５〜１３×１０５Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度、または、前記酸化物超伝導体薄膜の膜厚が０．２５〜１μｍの範囲において、２×１０５〜４×１０５Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度を示し、結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向された酸化物超伝導体薄膜素子に関する。
それぞれの希土類元素を単体で含む酸化物超伝導体のあいだの融点の差は、１０℃〜１６０℃が好ましく、４０℃〜１６０℃がより好ましい。融点の差が１０℃未満の場合は、ピニングセンタが導入されないため、十分な臨界電流密度が得られなくなる。
前記酸化物超伝導体薄膜の膜厚が、０．２５〜０．７５μｍの範囲においては、５×１０５Ａ／ｃｍ２以上の臨界電流密度を示すことが好ましい。臨界電流密度が５×１０５Ａ／ｃｍ２より小さい場合は、本素子を電力輸送や強磁場発生へ応用することが難しくなる。
前記酸化物超伝導体薄膜の膜厚が、０．２５〜１μｍの範囲においては、２×１０５Ａ／ｃｍ２以上の臨界電流密度を示すことが好ましい。
臨界電流密度が２×１０５Ａ／ｃｍ２より小さい場合は、十分な電力輸送特性が得られない。
図１は、本発明の酸化物超伝導体薄膜素子の断面図、図２は、本発明の酸化物超伝導体薄膜形成用ターゲット焼結体における、不純物相混在比のＮｄ濃度依存性を示すグラフ、図３は本発明の酸化物超伝導体薄膜形成用ターゲット焼結体における臨界温度のＮｄ濃度依存性を示すグラフ、図４、図５は本発明および比較例の酸化物超伝導体薄膜における臨界電流密度の膜厚依存性を示すグラフである。
基板１上に、酸化物超伝導体薄膜２が設けられている（図１の（ａ）参照）。基板１は、ハステロイなどのＮｉ系合金であり、またＭｇＯ単結晶なども用いられる。基板がＮｉ系合金の場合、基板１と酸化物超伝導体薄膜２の反応を防ぐため、ＣｅＯ２などの酸化物バッファ層３を挿入することもある（図１の（ｂ）参照）。
この場合、酸化物超伝導体薄膜２を形成するとき、基板温度が高いほど、結晶粒はｃ軸が基板に垂直に配向しやすく、優れた特性（高い臨界温度、高い臨界電流密度）が得られる一方、基板と酸化物超伝導体薄膜、あるいは酸化物バッファ層と酸化物超伝導体薄膜との反応は、基板温度が高いほど顕著となり、多くの場合、酸化物超伝導体中のＢａの拡散によって酸化物バッファ層の特性が劣化してしまう。
実施の形態１
酸化物超伝導体薄膜２は、パルスレーザ蒸着法などを用いて形成される。まず、パルスレーザ蒸着用の酸化物超伝導体ターゲットは、つぎのようにして作製される。
各金属元素の酸化物、炭酸塩などを出発材料とし、粉砕混合する（工程Ａ）。
工程Ａで得られた粉体を、大気ないし酸素雰囲気中８８０〜９１０℃の温度で１２〜４８時間焼結する。場合によっては、この工程を複数回繰り返す（工程Ｂ）。
工程Ｂで得られた焼結体を、粉砕、混合し、所定の形状に成形後、さらに大気ないし酸素雰囲気中９００〜９３０℃程度の温度まで昇温し１２〜９６時間焼結する（工程Ｃ）。
工程Ｃで得られた焼結体をさらに、粉砕、混合し所定の形状に成形後、酸素ガスフロー中で８８０℃〜９１０℃で１２〜９６時間昇温し酸素アニールを行ない、そののち所定の条件で冷却される（工程Ｄ）。
工程Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを経て得られた、（Ｙｂ１−ｘＮｄｘ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系のターゲットにおいて、ｘが０．０１〜０．３０、ｙが０．００〜０．１０なる組成を選択することにより、図２に見られるように不純物相であるＢａＣｕＯ２やＹｂ２ＢａＣｕＯ５（以下２１１相）の割合が減少し、単一の結晶相を含むことになる。図３に見られるように、この組成範囲では、臨界温度が高い良好なターゲットが得られる。
この焼結体を、パルスレーザ蒸着の際のターゲットとして使用し、超伝導体薄膜を作製する。レーザはＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌなどのエキシマレーザを使用して成膜する。
このターゲットを用い、パルスレーザ蒸着法によって薄膜を形成する。そのとき、基板温度を６５０℃〜８５０℃とする。図４は基板温度を７５０〜８５０℃とした場合の酸化物超伝導体薄膜の臨界電流密度を示しており、図５は基板温度を６５０〜７５０℃とした場合の臨界電流密度を示している。図中実施例はＮｄを含む実施例を示し、比較例はＮｄを含まない例を示している。
このように低い基板温度で薄膜形成を行なうにもかかわらず、（Ｙｂ１−ｘＮｄｘ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ薄膜はｃ軸配向することがわかった。図４に示すようにＮｄを添加しない（ｘ＝０）場合、０．２μｍの膜厚では１０５〜１０６Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度が得られるものの、膜厚の増加によって臨界電流密度が著しく減少し、０．５μｍの膜厚では２×１０４Ａ／ｃｍ２までも低下する。一方、Ｙｂをｘ＝０．１０だけＮｄに置換した場合、臨界電流密度は膜厚の増加に対してほとんど低下しない。その結果、０．２５〜０．７５μｍの膜厚領域で５×１０５〜１３×１０５Ａ／ｃｍ２の高い臨界電流密度が得られ、さらに１μｍまで膜厚を増加しても臨界電流密度は２×１０５〜４×１０５Ａ／ｃｍ２と、Ｎｄを添加しない同厚の場合に比べ、３０〜６０倍もの高い臨界電流密度が得られることがわかった（図４参照）。また、膜厚を０．２５μｍに減少しても同程度の臨界電流密度が得られる。
実施の形態２
実施の形態２としては、２種類の希土類元素を含む酸化物超伝導体（Ｒ１−ｘＲ’ｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ；ここでＲおよびＲ’はＹ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｈｏ、Ｙｂ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｌｕ、ＥｒおよびＴｍの群から選ばれる元素）であって、それぞれの希土類元素を単体で含む酸化物超伝導体の融点の差が１０℃以上あることである。一般的に酸化物超伝導体の臨界電流密度を向上させるためには、超伝導相を高品質化するだけでなく、侵入した磁束が動かないようにピニングセンタを導入する必要がある。融点の異なる２種類の酸化物超伝導体が混在することにより、高融点側の酸化物超伝導体相の部分が有効なピニングセンタとして作用し、高磁界まで超伝導状態を維持できるためと考えられる。
たとえば、ＮｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系の融点はＹｂＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系の融点に比べて約１００℃高い。この場合、少量混合されるＮｄ側がピニングセンタとして働くことになる。ＹｂとＮｄを含む系では融点の差が約１００℃であるが、ピニングセンタの形成という観点からは配向性に差が出る領域が形成されればよいので、融点の差が１０℃以上であればよいと考えられる。
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Ｙｂ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＢａＣＯ３、（またはＢａＯ）およびＣｕＯ粉体を出発原料とし、Ｙｂ：Ｎｄ：Ｂａ：Ｃｕが１−ｘ：ｘ：２：３（ｘ＝０．０５、０．１、０．１５、０．２、０．３）のモル比になるように秤量し、充分に粉砕・混合した（工程Ａ）。
工程Ａで得た粉体を電気炉において空気中で９００℃、１２時間焼成を行なった。これにより得られた粉体を充分に粉砕、混合した。この工程は２回繰り返した（工程Ｂ）。
工程Ｂで得られた粉体を、充分に粉砕・混合したのち、加圧によりペレット化し、空気中で９１０℃、４８時間焼成した（工程Ｃ）。
工程Ｃで得られたペレットを充分に粉砕混合したのち、再度ペレット化し、このペレットを酸素ガスフロー中で９１０℃まで昇温し、１２時間保持し、そののち５００℃まで冷却し２４時間保持したのち、炉冷することにより酸素アニールを行なった（工程Ｄ）。
以上の工程Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを経て得られた焼結体試料について粉末Ｘ線回折法により試料に含まれる不純物相について調べた。その結果を図２に示す、図の縦軸は１２３相に対する２１１相の相対強度を示している。Ｎｄ置換量ｘが増加するにつれて、試料に含まれる不純物相の割合が減少し、ｘ＝０．１以上では、超伝導相のみが検出され、不純物相は検出されなかった。
またこれらの工程Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを経て得られた試料について電気抵抗率の温度変化を測定し、超伝導転移温度Ｔｃを調べた。その結果、Ｎｄ置換量ｘが増加するとＴｃが上昇し、ｘ＝０．１の場合にＴｃは最大値９５°Ｋを示した（図３参照）。
以上、工程Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを経て得られた焼結体を、ターゲットとして使用し、パルスレーザ蒸着法により薄膜を形成した。レーザはＡｒＦエキシマレーザで、基板はＭｇＯ（１００）単結晶を用いた。基板温度は６００〜８５０℃で、膜厚０．２μｍから１μｍのものが得られ、いずれも結晶粒がｃ軸配向していた。
これら薄膜の温度７７°Ｋにおける臨界電流密度を計測したところ、基板温度を７５０〜８５０℃とした場合、０．２５〜０．７５μｍの膜厚領域で５×１０５〜１３×１０５Ａ／ｃｍ２の高い臨界電流密度が得られ、かつ膜厚が増加しても臨界電流密度はほとんど減少しなかった。その結果、膜厚が１μｍまで増加しても、臨界電流密度は２〜４×１０５Ａ／ｃｍ２と依然高い値であった（図４参照）。
一方、基板温度を６００〜７５０℃とした場合、基板温度を７５０〜８５０℃とした場合と比較して、臨界電流密度の値はごくわずか低下するものの、膜厚に対する傾向はほぼ同様であった（図５参照）。
比較例
実施例と同じ方法で、Ｎｄを含まない薄膜を作製した。
Ｎｄを含まない薄膜の場合、図４および図５から明らかなように、臨界電流密度は、膜厚が０．２μｍでは１０５〜１０６Ａ／ｃｍ２程度であるものの、膜厚の増加と共に急激に低下し、０．２５μｍ以上の膜厚では１０４Ａ／ｃｍ２またはそれ以下にまで減少する。このため比較例では、とくに０．５〜０．７５μｍの膜厚で、実施例の約１／５０の臨界電流密度しか得られなかった。
本発明の酸化物超伝導体薄膜素子によれば、液体ヘリウム冷媒が不要となるため、冷却効率が数１００倍になる。また、従来の銅線を使用した電力ケーブル管路と同じ大きさでも１０倍以上の送電容量が可能となる。この酸化物超伝導薄膜素子を磁石に適用する場合、たとえばＢｉ系酸化物高温超伝導体では、磁場中で臨界電流密度が急激に低下するという材料本来の物性により、７７°Ｋで約１Ｔまでの磁場しか発生できなかったのに対し、その数倍の発生磁場が可能となるため、超強力磁石が得られると期待される。これにより、たとえば磁気分離装置の分離効率を１０倍以上効率化できる。また臨界電流密度の増加により、超伝導発電機のサイズを１／２以下に小型化できるだけでなく、負荷変動に対する安定性が大きくなるため、現行送電設備のままでも送電容量を５０％増強できる。また医療分野への応用としては、磁気共鳴撮像装置（ＭＲＩ）の信号強度が４０倍に向上し高解像度化が期待される。
本発明の酸化物超伝導体薄膜素子の製法によれば、低温の基板温度で膜形成するため、酸化物超伝導体薄膜を形成するあいだに、素子の他の要素が反応劣化することなく、かつ結晶粒のｃ軸が基板に対し垂直に配向するので、膜厚が０．２５〜０．７５μｍの範囲で５×１０５〜１３×１０５Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度が得られ、膜厚が１μｍまで増加しても、２×１０５〜４×１０５Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度が得られた。このように膜厚が大きくても、従来の酸化物超伝導体薄膜に比べて数十倍の臨界電流密度が得られるので、格段に高性能の酸化物超伝導体薄膜素子が実現でき、前記電力分野や医療技術分野のごとき多くの応用分野において、技術的および経済的に多大の改良が可能となる。
【産業上の利用可能性】
本発明の酸化物超伝導体薄膜素子の製法によれば、（Ｙｂ１−ｘＮｄｘ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ系において、ｘが０．０１〜０．３０であり、かつｙが０．００〜０．２０であり、薄膜の結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向し、成膜時の基板温度が６５０〜８５０℃の条件下で薄膜形成したことにより、素子の他の要素が反応劣化することなく、かつ広い膜厚範囲で、５×１０５〜１３×１０５Ａ／ｃｍ２と優れた臨界電流密度を示す酸化物超伝導体薄膜素子が得られる。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも基板と酸化物超伝導体薄膜から構成され、該酸化物超伝導体薄膜が、Ｙｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙであって、ｘが０．０１〜０．３０、ｙが０．００〜０．２０である組成を有し、結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向された酸化物超伝導体薄膜素子。
【請求項２】
前記薄膜の膜厚が０．１５μｍ〜１０．０μｍである請求の範囲第１項記載の酸化物超伝導体薄膜素子。
【請求項３】
前記薄膜の膜厚が０．１５μｍ〜１．０μｍである請求の範囲第２項記載の酸化物超伝導体薄膜素子。
【請求項４】
前記薄膜の膜厚が０．２５μｍ〜１．０μｍである請求の範囲第３項記載の酸化物超伝導体薄膜素子。
【請求項５】
ｘが０．０１〜０．３０であり、ｙが０．００〜０．２０であるＹｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙの組成からなる焼結体をターゲットとして基板上に蒸着する工程において、前記基板の温度が６５０℃〜８５０℃である酸化物超伝導体薄膜素子の製法。
【請求項６】
前記基板の温度が７５０℃〜８５０℃である請求の範囲第５項記載の酸化物超伝導体薄膜素子の製法。
【請求項７】
少なくとも基板と酸化物超伝導体薄膜から構成され、該酸化物超伝導体薄膜が、２種類の希土類元素を含み、それぞれの希土類元素を単体で含む酸化物超伝導体のあいだの融点の差が１０℃以上であって、前記酸化物超伝導体薄膜の膜厚が０．２５〜０．７５μｍの範囲において、５×１０５〜１３×１０５Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度、または、前記酸化物超伝導体薄膜の膜厚が０．２５〜１μｍの範囲において、２×１０５〜４×１０５Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度を示し、結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向された酸化物超伝導体薄膜素子。
【請求項１】
少なくとも基板と酸化物超伝導体薄膜から構成され、該酸化物超伝導体薄膜が、Ｙｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙであって、ｘが０．０１〜０．３０、ｙが０．００〜０．２０である組成を有し、結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向された酸化物超伝導体薄膜素子。
【請求項２】
前記薄膜の膜厚が０．１５μｍ〜１０．０μｍである請求の範囲第１項記載の酸化物超伝導体薄膜素子。
【請求項３】
前記薄膜の膜厚が０．１５μｍ〜１．０μｍである請求の範囲第２項記載の酸化物超伝導体薄膜素子。
【請求項４】
前記薄膜の膜厚が０．２５μｍ〜１．０μｍである請求の範囲第３項記載の酸化物超伝導体薄膜素子。
【請求項５】
ｘが０．０１〜０．３０であり、ｙが０．００〜０．２０であるＹｂ１−ｘＮｄｘＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙの組成からなる焼結体をターゲットとして基板上に蒸着する工程において、前記基板の温度が６５０℃〜８５０℃である酸化物超伝導体薄膜素子の製法。
【請求項６】
前記基板の温度が７５０℃〜８５０℃である請求の範囲第５項記載の酸化物超伝導体薄膜素子の製法。
【請求項７】
少なくとも基板と酸化物超伝導体薄膜から構成され、該酸化物超伝導体薄膜が、２種類の希土類元素を含み、それぞれの希土類元素を単体で含む酸化物超伝導体のあいだの融点の差が１０℃以上であって、前記酸化物超伝導体薄膜の膜厚が０．２５〜０．７５μｍの範囲において、５×１０５〜１３×１０５Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度、または、前記酸化物超伝導体薄膜の膜厚が０．２５〜１μｍの範囲において、２×１０５〜４×１０５Ａ／ｃｍ２の臨界電流密度を示し、結晶粒のｃ軸が基板に垂直に配向された酸化物超伝導体薄膜素子。
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０３８８１６
【国際公開日】平成１６年５月６日（２００４．５．６）
【発行日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５４６３９７（Ｐ２００４−５４６３９７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００３／０１１９５４
【国際出願日】平成１５年９月１９日（２００３．９．１９）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００２年９月２４日（社）応用物理学会発行の「２００２年（平成１４年）秋季第６３回応用物理学会学術講演会講演予稿集第１分冊」に発表
【出願人】（８０２００００２０）財団法人浜松科学技術研究振興会 (63)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１６年５月６日（２００４．５．６）
【発行日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００３／０１１９５４
【国際出願日】平成１５年９月１９日（２００３．９．１９）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００２年９月２４日（社）応用物理学会発行の「２００２年（平成１４年）秋季第６３回応用物理学会学術講演会講演予稿集第１分冊」に発表
【出願人】（８０２００００２０）財団法人浜松科学技術研究振興会 (63)
【Ｆターム（参考）】
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