JPH0240971A - 超伝導量子干渉素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、超伝導体酸化物を用いた厚膜印刷による超伝
導量子干渉素子の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 従来より超伝導材料としてＰｂ、Ｎｂ−ＮｐａＧｅ等の
単体金属、合金、金属間化合物が知られていた。

これらの材料は主に薄膜化、線材化を行い加工すること
によってその超伝導性を応用したデバイスが作成されて
きた。これらの材料の超伝導転移温度はすべて２３．２
に以下であったため液体ヘリウムによる冷却が必要であ
った。このため、超伝導体を応用したデバイスは限られ
たものしか適用されていなかった。近年、Ｌａ−Ｂａ−
Ｃｕ−０系のうち（Ｌａ１−ｘＢａｘ）２ＣｕＯ４で０
．０７５≦Ｘ≦０．１の組成のものがＴｃが３０Ｋに、
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系のうちＹＢａ２Ｃｕ３０．の組成
のもののＴｃが９０に前後をもつと相次いで報告されて
いる。さらにこのＹＢａ２Ｃｕ３０．のＹの位置を他の
希土類元素のうちランタン、ネオジミウム、サマリウム
、ユーロピウム、ガドニウム、ジスプロシウム、ホロミ
ウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビラム、ツリウ
ムに置き換えても、またこれらの元素が２種類以上混合
されていても、はぼ同じ９０に程度のＴｃをもつことも
報告されている。Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系を始めとするこ
れらの超伝導体のＴｃは液体窒素の沸点（７７Ｋ）より
も高くなったことにより、実用材料としての期待が大き
くなってきている。

一方、従来の超伝導量子干渉素子は、Ｐｂ、　Ｎｂ等の
金属材料を薄膜化し、それをエツチング等の方法により
微細なくびれを作製しジョセフソン接合を形成する方法
や超伝導体の間に非超伝導体をはさむトンネル接合によ
る方法により製造されてきた。これらの技術は薄膜を作
製するプロセスを含むため高価な設備が必要とされ、加
工にもいくつかのプロセスを要するため安価に大量に生
産するには向いていなかった。

この液体窒素の沸点以上で超伝導を示す酸化物の発見に
よって冷却装置が小型で簡便なもので済むようになるた
め、従来は用いられなかった低価格の超伝導を利用した
デバイスが作成される可能性がでてきた。そのため大型
で高価な設備が必要とされる薄膜や線材よりも安価な設
備で作成可能な印刷技術を利用した厚膜が安価な超伝導
デバイスへ応用されることが期待される。

しかしながら、この酸化物を厚膜印刷だけを用いて超伝
導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）等のデバイスを作成する
試みは報告されていない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、従来の薄膜化プロセスや加工プロセスを省略
することができ、製造コストが安価で大量生産に向いた
、しかも液体窒素温度以上で動作する超伝導量子干渉素
子の製造方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は希土類−バリウム−銅系の酸化物を有機ビヒク
ルとともに混練することによりペーストを作製し、これ
を基板上にスクリーン印刷法により超伝導体厚膜の一部
にジョセフソン接合となるべき箇所を形成し、その後焼
成することを特徴とする超伝導量子干渉素子の製造方法
である。

（実施例） 以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

本発明において、超伝導体ペーストは以下により作成し
た。出発原料として純度９９゜９％以上の酸化イツトリ
ウム（Ｙ２Ｏ２）、炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）、酸化
第二ｊ１Ｍ（ＣｕＯ）を使用し、配合比が金属イオンの
モル比で１：２：３となるように秤量した。これらをボ
ールミルを用いて湿式混合した後、空気中８８０°Ｃか
ら９２０°Ｃの温度で仮焼し、再びボールミルにて再粉
砕を行った粉を有機バインターとともに有機溶媒で混練
しペースト化した。ペーストの作成においてはバインダ
ーとしてエチルセルロース系のバインダーと有機溶媒と
してテルピネオールをそれぞれ適量加え、混練しペース
ト化した。得られたペーストを４００メツシユのステン
レススクリーンを用いてイツトリア安定化ジルコニア基
板上に印刷を行った。次に基板上の印刷体を酸化性もし
くは中性雰囲気で脱バインダーを行い、さらに酸化性雰
囲気で９８０°Ｃにて焼成した。焼成する温度から室温
までの降温速度を１時間当たり１００°Ｃ以下となるよ
うにコントロールした。これは、イツトリウム−バリウ
ム−銅系の酸化物が超伝導を示すためには、酸素欠陥を
少なくしてやる必要があるため、降温を遅くし導体の酸
化物に酸素を入れるためである。

ここでは焼成時間を５分として焼成を行った。

第１図に本実施例において製作した超伝導量子干渉素子
の焼成後の寸法の模式図を示す。第１図における各部の
寸法を表す。Ａは７５ｐｍ、　Ｂは１００１１ｍ、Ｃは
１００１００ｐは４ｍｍである。厚みは１０ｐｍであっ
た。このようにして作成した超伝導量子干渉素子の電気
的特性を測定した結果、実施例の範囲ではおよそ９０Ｋ
まで交流ジョセフソン効果によるシャピロステップが観
測された。さらに液体窒素温度（７７，３Ｋ）において
交流磁場中で超伝導電流の磁束の出入りに伴う発振が観
測された。本実施例において観測された７７．３Ｋにお
ける交流磁場中の超伝導電流の発振の様子を第２図に示
す。また希土類がＹ。

Ｌａ、　Ｎｄ、Ｓｍ、　Ｅｕ、　Ｇｄ、　Ｄｙ、　Ｈｏ
、　Ｅｒ、　Ｔｍ、　Ｙｂ、　Ｌｕの１種類または２種
類以上の希土類−バリウム−ｉｑ系の酸化物でも同様の
結果が得られる。

（発明の効果） 実施例からも明らかなように、本発明の超伝導干渉素子
は９０に付近まで動作する。本発明によれば従来用いら
れていた超伝導体薄膜上の超伝導干渉素子に比べて安価
に作成することができ、簡便な電圧標準や医療用の心磁
計等に応用が期待されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例において作製した超伝導量子干渉素子
の模式図、第２図は本発明による超伝導干渉素子の動作
を示す図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 希土類元素がイットリウム、ランタン、ネオジミウム、
   サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ジスプロシ
   ウム、ホロミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビ
   ウム、ルテチウムの１種類か、これらの２種以上の混合
   物であるところの希土類−バリウム−銅系の酸化物から
   なる超伝導体組成物を有機ビヒクルとともに混練するこ
   とにより超伝導体ペーストを作製し、該ペーストを基板
   上にスクリーンを用いて弱接合を形成する回路の印刷を
   行い、焼成することを特徴とする超伝導量子干渉素子の
   製造方法。