JPH03105807A - 酸化物超伝導体と酸化物磁性体の積層薄膜 - Google Patents
酸化物超伝導体と酸化物磁性体の積層薄膜Info
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- JPH03105807A JPH03105807A JP1242070A JP24207089A JPH03105807A JP H03105807 A JPH03105807 A JP H03105807A JP 1242070 A JP1242070 A JP 1242070A JP 24207089 A JP24207089 A JP 24207089A JP H03105807 A JPH03105807 A JP H03105807A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
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。
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、酸化物超伝導材料、及び、その応用に関する
. 〔従来の技術〕 銅を含む酸化物超伝導体は臨界温度Tcが従来の金属系
の超伝導体にくらべてはるかに高く、液体窒素を冷媒と
して用いることができるという利点をもつが、臨界電流
密度Jcが低いという欠点がある。一方、この銅を含む
酸化物超伝導体の超伝導状態は反強磁性絶縁体に正孔を
ドープすることにより出現しており、超伝導メカニズム
においてもスピン間の磁気的な相互作用が重要な働きを
担っていると考えられている。このことから、銅を含む
酸化物超伝導体のTcを,さらに、高めるための、ある
いは.Jcを改善するための方法として酸化物超伝導体
と磁性体の近接的な相互作用を利用することは有力であ
ると考えられる。特に、薄膜に酸化物超伝導体と磁性体
を積層することはこの相互作用を利用する上で有力な方
法であると考えられる。
. 〔従来の技術〕 銅を含む酸化物超伝導体は臨界温度Tcが従来の金属系
の超伝導体にくらべてはるかに高く、液体窒素を冷媒と
して用いることができるという利点をもつが、臨界電流
密度Jcが低いという欠点がある。一方、この銅を含む
酸化物超伝導体の超伝導状態は反強磁性絶縁体に正孔を
ドープすることにより出現しており、超伝導メカニズム
においてもスピン間の磁気的な相互作用が重要な働きを
担っていると考えられている。このことから、銅を含む
酸化物超伝導体のTcを,さらに、高めるための、ある
いは.Jcを改善するための方法として酸化物超伝導体
と磁性体の近接的な相互作用を利用することは有力であ
ると考えられる。特に、薄膜に酸化物超伝導体と磁性体
を積層することはこの相互作用を利用する上で有力な方
法であると考えられる。
しかし、酸化物超伝導体薄膜を形成するには、成膜時の
支持体(基板)の温度を600℃以上にするか,或膜後
に800℃以上で熱処理をする必要があるため、積層膜
を形成する際に金属,合金の磁性体を用いると酸化物超
伝導体との界面で拡散,反応してしまい,異相の形成、
酸化物超伝導体,及び、磁性体の組成ずれ、界面の急峻
性の喪失といった問題を生じる. 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、上記の問題点を解決するためのものであり,
前記の酸化物超伝導体と磁性体の積層薄膜において、磁
性体として金属,合金ではなく、酸化物磁性体を用いる
ことを特徴とする。磁性体として酸化物を用いることに
より、酸化物超伝導体薄膜を形成する際の高温プロセス
においても、界面での拡散,反応を抑えることができ、
急峻な界面を形成することができる。また,酸化物磁性
体は酸化物超伝導体と類似の結晶構造をもつものが多い
ので、適宜な結晶構造,及び、格子定数をもつ酸化物磁
性体を選ぶことにより,界面での結晶構造的欠陥の少な
い積層薄膜を形成することができる。
支持体(基板)の温度を600℃以上にするか,或膜後
に800℃以上で熱処理をする必要があるため、積層膜
を形成する際に金属,合金の磁性体を用いると酸化物超
伝導体との界面で拡散,反応してしまい,異相の形成、
酸化物超伝導体,及び、磁性体の組成ずれ、界面の急峻
性の喪失といった問題を生じる. 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、上記の問題点を解決するためのものであり,
前記の酸化物超伝導体と磁性体の積層薄膜において、磁
性体として金属,合金ではなく、酸化物磁性体を用いる
ことを特徴とする。磁性体として酸化物を用いることに
より、酸化物超伝導体薄膜を形成する際の高温プロセス
においても、界面での拡散,反応を抑えることができ、
急峻な界面を形成することができる。また,酸化物磁性
体は酸化物超伝導体と類似の結晶構造をもつものが多い
ので、適宜な結晶構造,及び、格子定数をもつ酸化物磁
性体を選ぶことにより,界面での結晶構造的欠陥の少な
い積層薄膜を形成することができる。
この積層構造は、第1図,及び、第2図で示すように,
酸化物磁性体層が酸化物超伝導体層の上であっても下で
あってもかまわない.あるいは、第3図で示すように,
酸化物磁性体層と酸化物超伝導体層を,順次、交互に積
層することによって多層膜を形成することもできる。ま
た、第4図で示すように,酸化物磁性体層を二枚の酸化
物超伝導体層ではさんだ三層構造を形成することにより
、「トンネル現象の物理と応用」 (培風館, 198
7p.177〜p.186)で詳述しているような磁性
バリア・トンネル接合素子を構成することができる.こ
の場合,磁性体層として酸化物磁性体を用いることによ
り、酸化物超伝導体層との界面での反応の少ない良好な
素子構造をつくることができる。
酸化物磁性体層が酸化物超伝導体層の上であっても下で
あってもかまわない.あるいは、第3図で示すように,
酸化物磁性体層と酸化物超伝導体層を,順次、交互に積
層することによって多層膜を形成することもできる。ま
た、第4図で示すように,酸化物磁性体層を二枚の酸化
物超伝導体層ではさんだ三層構造を形成することにより
、「トンネル現象の物理と応用」 (培風館, 198
7p.177〜p.186)で詳述しているような磁性
バリア・トンネル接合素子を構成することができる.こ
の場合,磁性体層として酸化物磁性体を用いることによ
り、酸化物超伝導体層との界面での反応の少ない良好な
素子構造をつくることができる。
本発明による積層薄膜を形成する際に,酸化物超伝導体
層としては既知のすべての銅を含む酸化物超伝導体を用
いることができるし、あるいは,Tcは低いが、B a
− P b − B i一〇系、Ba−K−Bi−0
系の酸化物超伝導体を用いることもできる.また、酸化
物磁性体層は,特に、La−Ca−Mn−0系は酸化物
超伝導体層との界面反応が少なく有力である。
層としては既知のすべての銅を含む酸化物超伝導体を用
いることができるし、あるいは,Tcは低いが、B a
− P b − B i一〇系、Ba−K−Bi−0
系の酸化物超伝導体を用いることもできる.また、酸化
物磁性体層は,特に、La−Ca−Mn−0系は酸化物
超伝導体層との界面反応が少なく有力である。
本発明による酸化物磁性体と酸化物超伝導体の積層薄膜
は,界面での相互の原子の拡散による反応が少ないため
、異相を生じない急峻な界面を形成することができる。
は,界面での相互の原子の拡散による反応が少ないため
、異相を生じない急峻な界面を形成することができる。
また、酸化物磁性体として酸化物超伝導体と格子定数の
整合性のよいものを選ぶことによって、界面の結晶構造
的欠陥の少ない積N薄嘆を形成することができる。この
ような良好な界面をもつ積層薄膜によって、例えば、磁
性バリア・トンネル接合素子の特性を向上させることが
できる。
整合性のよいものを選ぶことによって、界面の結晶構造
的欠陥の少ない積N薄嘆を形成することができる。この
ような良好な界面をもつ積層薄膜によって、例えば、磁
性バリア・トンネル接合素子の特性を向上させることが
できる。
以下、本発明を実施例を用いて説明する。酸化物超伝導
体層、及び、酸化物磁性体層の形成方法は、このほかに
、イオンビームスパッタリング法,電子ビーム蒸着法等
があり,また,これらの方法を組合せて用いてもよい。
体層、及び、酸化物磁性体層の形成方法は、このほかに
、イオンビームスパッタリング法,電子ビーム蒸着法等
があり,また,これらの方法を組合せて用いてもよい。
(1)高周波スパッタリング装置にランタン,カルシウ
ム,マンガン,酸素からなる焼結体ターゲットを装着す
る。この焼結体ターゲットの組成は、La :Ca :
Mn=0.3 : 0.7 : 1となるようにする
。ターゲットの対向位置に5順×2 0 m X 0
. 5 mの大きさの酸化マグネシウム(MgO)単結
晶を支持体(基板)として固定する。2×10″″’T
orr程度にまで排気した後,支持体の表面温度を60
0℃に保ちつつ、アルゴンを1×10″″’Torrの
圧力まで導入する。
ム,マンガン,酸素からなる焼結体ターゲットを装着す
る。この焼結体ターゲットの組成は、La :Ca :
Mn=0.3 : 0.7 : 1となるようにする
。ターゲットの対向位置に5順×2 0 m X 0
. 5 mの大きさの酸化マグネシウム(MgO)単結
晶を支持体(基板)として固定する。2×10″″’T
orr程度にまで排気した後,支持体の表面温度を60
0℃に保ちつつ、アルゴンを1×10″″’Torrの
圧力まで導入する。
13.56MHz ,出力200Wの高周波グロー放
電により.La−Ca−Mn一〇薄膜を1μmの厚みま
で堆積する。この膜を空気中920℃で1時間熱処理す
ることにより、MgO基板上にL a o.sC a
0.7M n O s膜を形成することができる。
電により.La−Ca−Mn一〇薄膜を1μmの厚みま
で堆積する。この膜を空気中920℃で1時間熱処理す
ることにより、MgO基板上にL a o.sC a
0.7M n O s膜を形成することができる。
(2)このスパッタリング装置にイットリウム,ノくリ
ウム,銅9酸素からなる焼結体ターゲットを装着する.
この焼結体ターゲットの組或は、Y:Ba:Cu=1:
2:4.5 となるようにする。ターゲットの対向位
置に、(1)で作製したL a o.ac a 0.7
M n O a膜を堆積したMgO単結晶基板を固定す
る。2 X 1 0””Torr程度にまで排気した後
、支持体の表面温度を600℃に保ちつつ、アルゴンを
1×10−4TOrrの圧力まで導入する。13.56
MHz.出力200Wの高周波グロー放電により、YB
a−Cu−O薄膜を1μmの厚みまで堆積する。この膜
を空気中850℃で一時間熱処理することにより、La
o.aCao.7MnOa膜上にYBazcuaoyを
形成することができる。(1)及び(2)の手順で作製
したY Ba2CuaOy/ Lao.aCao.7M
n03積層膜を試料Aとする。
ウム,銅9酸素からなる焼結体ターゲットを装着する.
この焼結体ターゲットの組或は、Y:Ba:Cu=1:
2:4.5 となるようにする。ターゲットの対向位
置に、(1)で作製したL a o.ac a 0.7
M n O a膜を堆積したMgO単結晶基板を固定す
る。2 X 1 0””Torr程度にまで排気した後
、支持体の表面温度を600℃に保ちつつ、アルゴンを
1×10−4TOrrの圧力まで導入する。13.56
MHz.出力200Wの高周波グロー放電により、YB
a−Cu−O薄膜を1μmの厚みまで堆積する。この膜
を空気中850℃で一時間熱処理することにより、La
o.aCao.7MnOa膜上にYBazcuaoyを
形成することができる。(1)及び(2)の手順で作製
したY Ba2CuaOy/ Lao.aCao.7M
n03積層膜を試料Aとする。
(3)スパッタリング装置にイットリウム,バリウム,
銅,酸素からなる焼結体ターゲットを装着する。この焼
結体ターゲットの組成は、Y:Ba:Cu=1:2:4
.5 となるようにする。
銅,酸素からなる焼結体ターゲットを装着する。この焼
結体ターゲットの組成は、Y:Ba:Cu=1:2:4
.5 となるようにする。
夕一ゲットの対向位置にMgO単結晶基板を固定する。
2×10″″’Torr程度にまで排気した後,基板の
表面温度を600℃に保ちつつ、アルゴンをI X 1
0”−’Torrの圧力まで導入する。
表面温度を600℃に保ちつつ、アルゴンをI X 1
0”−’Torrの圧力まで導入する。
13.56MHz ,出力200Wの高周波グロー放
電により. Y−Ba−Cu−0@膜を1μmの厚みま
で堆積する。この膜を空気中900℃で一時間熱処理す
ることにより、M g’ 0基板上にYBazCua○
yを形成することができる。
電により. Y−Ba−Cu−0@膜を1μmの厚みま
で堆積する。この膜を空気中900℃で一時間熱処理す
ることにより、M g’ 0基板上にYBazCua○
yを形成することができる。
この手順で作製したY B a 2C u aoy単層
膜を試料Bとする. (4)電子ビーム蒸着装置を用いてMg○単結晶基板上
に1μmの厚さのMn薄膜を堆積する。次に,この膜を
(3)で用いたスパッタリング装置に取り付ける。2
X 1 0”Torr程度にまで排気した後、基板の表
面温度を600℃に保ちつつ、アルゴンをI X 1
0−’Torrの圧力まで導入する。
膜を試料Bとする. (4)電子ビーム蒸着装置を用いてMg○単結晶基板上
に1μmの厚さのMn薄膜を堆積する。次に,この膜を
(3)で用いたスパッタリング装置に取り付ける。2
X 1 0”Torr程度にまで排気した後、基板の表
面温度を600℃に保ちつつ、アルゴンをI X 1
0−’Torrの圧力まで導入する。
13.56MHz .出力2ooWの高周波グロー放
電により、Y−Ba−Cu−0薄膜を1μmの厚みまで
堆積する。この膜を空気中850℃で一時間熱処理する
ことにより、YBazCu30y/ M. n積層膜を
形成することができる6これを試料Cとする. (5)試料A,B,Cについて四端子法により比抵抗の
温度特性(ρ−T特性)を測定する。その結果を第5図
に示す.これによると、試料Aは試料Bに比べTcがわ
ずかに高くなっていることがわかる。一方、試料Cでは
試料Bに比べTcは低下し、遷移幅も大きくなっている
ことがわかる。
電により、Y−Ba−Cu−0薄膜を1μmの厚みまで
堆積する。この膜を空気中850℃で一時間熱処理する
ことにより、YBazCu30y/ M. n積層膜を
形成することができる6これを試料Cとする. (5)試料A,B,Cについて四端子法により比抵抗の
温度特性(ρ−T特性)を測定する。その結果を第5図
に示す.これによると、試料Aは試料Bに比べTcがわ
ずかに高くなっていることがわかる。一方、試料Cでは
試料Bに比べTcは低下し、遷移幅も大きくなっている
ことがわかる。
(6)試料A及びCについて、酸化物超伝導体と磁性体
の界面の急峻性を調べるために、シムス(SIMS)に
よる界面付近の組成分析を行なった.その結果を第6図
に示す.試料Aでは界面付近での各元素の拡散は比較的
小さいが、試料Cでは著しく大きくなっていることがわ
かる.第5図において、試料Cのρ一T特性が著しく劣
っていたのはこのためではないかと考えられる。
の界面の急峻性を調べるために、シムス(SIMS)に
よる界面付近の組成分析を行なった.その結果を第6図
に示す.試料Aでは界面付近での各元素の拡散は比較的
小さいが、試料Cでは著しく大きくなっていることがわ
かる.第5図において、試料Cのρ一T特性が著しく劣
っていたのはこのためではないかと考えられる。
本発明によれば,酸化物超伝導体と酸化物磁性体との積
層により、反応の小さい急峻な界面を形成することがで
きる.
層により、反応の小さい急峻な界面を形成することがで
きる.
第1図は本発明の一実施例の説明図、第2図は本発明の
第二の実施例の説明図、第3図は本発明の第三の実施例
の説明図,第4図は本発明の第四の実施例の説明図、第
5図は本発明の第五の実施例の説明図、第6図は第六の
実施例の説明図である. 1・・・酸化物磁性体、 2・・・酸化物超伝導体、 3・・・支 第 1 図 第5図 第 2 図 膜釆面かうのi末さ(仕怠≠f立2
第二の実施例の説明図、第3図は本発明の第三の実施例
の説明図,第4図は本発明の第四の実施例の説明図、第
5図は本発明の第五の実施例の説明図、第6図は第六の
実施例の説明図である. 1・・・酸化物磁性体、 2・・・酸化物超伝導体、 3・・・支 第 1 図 第5図 第 2 図 膜釆面かうのi末さ(仕怠≠f立2
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、酸化物超伝導体と酸化物磁性体とを積層することを
特徴とする積層薄膜。 2、支持体上に形成した酸化物超伝導体薄膜上に酸化物
磁性体薄膜を形成することを特徴とする積層薄膜。 3、支持体上に形成した酸化物磁性体薄膜上に酸化物超
伝導体薄膜を形成することを特徴とする積層薄膜。 4、支持体上に形成した酸化物超伝導体薄膜上に酸化物
磁性体薄膜を形成し、さらに、その上に酸化物超伝導体
薄膜を形成した三層構造を有することを特徴とする積層
薄膜。 5、酸化物超伝導体と酸化物磁性体を交互に積層するこ
とにより形成された多層構造を有することを特徴とする
積層薄膜。 6、前記酸化物磁性体が強磁性を示すことを特徴とする
請求項1、2、3、4または5に記載の積層薄膜。 7、前記酸化物磁性体が反強磁性を示すことを特徴とす
る請求項1、2、3、4および5に記載の積層薄膜。 8、前記酸化物磁性体がランタン、カルシウム、マンガ
ン、酸素により構成されることを特徴とする請求項1、
2、3、4または5に記載の積層薄膜。 9、前記酸化物磁性体がLa_1_−_xCa_xMn
O_3(x=0.05〜0.95)であることを特徴と
する請求項1、2、3、4または5に記載の積層薄膜。 10、前記酸化物磁性体の結晶構造がペロブスカイト構
造であることを特徴とする請求項1ないし9に記載の積
層薄膜。 11、前記酸化物超伝導体が銅を含むことを特徴とする
請求項1ないし10に記載の積層薄膜。 12、前記酸化物超伝導体がイットリウムあるいは希土
類元素、バリウム、銅、酸素により構成されることを特
徴とする請求項1ないし11に記載の積層薄膜。 13、前記酸化物超伝導体がビスマス、鉛、ストロンチ
ウム、カルシウム、銅、酸素により構成されることを特
徴とする請求項1ないし11に記載の積層薄膜。 14、請求項1ないし13に記載の積層薄膜をもちいて
形成されることを特徴とする磁性バリア・トンネル接合
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1242070A JP2714176B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 酸化物超伝導体と酸化物磁性体の積層薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1242070A JP2714176B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 酸化物超伝導体と酸化物磁性体の積層薄膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03105807A true JPH03105807A (ja) | 1991-05-02 |
| JP2714176B2 JP2714176B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=17083837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1242070A Expired - Lifetime JP2714176B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 酸化物超伝導体と酸化物磁性体の積層薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2714176B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03228803A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-09 | Sumitomo Cement Co Ltd | 酸化物超伝導複合体 |
| JPH042182A (ja) * | 1990-04-19 | 1992-01-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜超電導体およびその製造方法 |
| JPH0563249A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-12 | Hitachi Ltd | スピン相互作用素子 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63318014A (ja) * | 1987-06-19 | 1988-12-26 | Hitachi Ltd | 金属酸化物超電導薄膜 |
| JPS6452312A (en) * | 1987-08-21 | 1989-02-28 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Superconductor |
| JPS6472416A (en) * | 1987-09-14 | 1989-03-17 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Super-structure superconductive material |
-
1989
- 1989-09-20 JP JP1242070A patent/JP2714176B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63318014A (ja) * | 1987-06-19 | 1988-12-26 | Hitachi Ltd | 金属酸化物超電導薄膜 |
| JPS6452312A (en) * | 1987-08-21 | 1989-02-28 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Superconductor |
| JPS6472416A (en) * | 1987-09-14 | 1989-03-17 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Super-structure superconductive material |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03228803A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-09 | Sumitomo Cement Co Ltd | 酸化物超伝導複合体 |
| JPH042182A (ja) * | 1990-04-19 | 1992-01-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜超電導体およびその製造方法 |
| JPH0563249A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-12 | Hitachi Ltd | スピン相互作用素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2714176B2 (ja) | 1998-02-16 |
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