JPH0350122A - 絶縁性組成物 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、超電導素子に用いられる絶縁性組成物に関す
る。

（従来の技術） 近年、Ｂａ−Ｌａ−Ｃｕ−０系の層状ペロブスカイト型
の酸化物が高い臨界温度を有する可能性のあることが発
表されて以来、各所で酸化物超電導体の研究が行われて
いる（Ｚ、Ｐｈｙｓ、Ｂ　Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ　Ｍａｔ
ｔｅｒ６４．１８９−１９３（１９８６））　、その中
でもＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系で代表される過剰酸素を有す
る欠陥ペロブスカイト型の酸化物超電導体は、臨界温度
が９０に以上と液体窒素以上の高い温度を有することが
確認されている（　Ｐｈｙｓ、Ｒｅｖ、Ｌｅｔｔ、Ｖｏ
ｌ、５８、Ｎｏ、９．９０８−９１０）。

さらに、１９８８年には、臨界温度が１０５にの１３ｊ
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系の超電導酸化物が発見される
に至った（日本経済新聞昭和６３年１月２２日等）。

このＢｉ−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系の超電導酸化物は、
Ｂａ−Ｌａ−Ｃｕ−０系やＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の超電
導酸化物に比べて、臨界温度が高いばかりでなく、高価
な希土類元素が不要であること、水分等に対する化学的
安定性が高いことなどの利点があり、より優れた酸化物
超電導体料である。

ところで、トンネル効果を利用した超電導素子は、超高
速動作が可能で消費電力も僅かであるため、コンピュー
タの論理素子やメモリ素子等のデジタルデバイスへの応
用が進められている。そして、Ｎｂ／＾Ｉｏｘｉｄｃ　
／　Ｎｂ接合やＮｂＮ　／ＭｇＯ／ＮｂＮ接合等を用い
た４ビット乗算器、３にゲートアレイ等が試作されてい
る。また、超電導体−半導体素子として超電導３端子素
子が試作されているが、これらの素子はいずれも臨界温
度が低い超電導体からなり、液体ヘリウムを冷媒として
用いるため、周辺技術の開発や経済性の問題等から実用
化には至っていない。

このため、高い臨界温度を有する酸化物超電導体を前述
の超電導水Ｔに応用することが検討されている。

しかしながら、酸化物超電導体および絶縁性組成物を用
いて上記の超電導素子を得る場合、酸化物超電導体層と
絶縁性組成物の結晶面の整合性が悪いためここに新しい
電子の学位が生じ電荷がトラップされてジョセフソン素
子としての機能が損われるため、所望の特性を得ること
が困難であるという問題があった。

しかしながら、酸化物超電導体および絶縁性組成物を用
いて上記の超電導素子を得る場合、酸化物超電導体層と
絶縁性組成物の結晶面の整合性が悪いためここに新しい
電子の準位が生じ電荷がトラップされてジョセフソン素
子としての機能が損われるため、新型の特性を得ること
が困難であるという問題があった。

さらに、Ｂｉ系超超電導体は転移温度がｌｌ０Ｋ付近の
Ｂｉ２５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０１ｏおよび転移温度が８０
に付近のＢｉ２５ｒ２ＣａＣｕ２０８が知られている。

しかしながら、より高いＴｃのＢｉ２５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ
ａ　Ｏ、ｏを合成することは容易ではないという問題が
あった。

これは、旧糸超電導体の結晶のｂ軸方向に存在する変調
構造またはその原因である内部応力に基因しているため
と考えられる。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来の絶縁性組成物を用いて超電導素子を
ｉする場合、酸化物超電導体層と絶縁性組成物の結晶面
の整合性が悪いという問題−があった。さらに、転移温
度がより高い旧２Ｓ「２Ｃａ２Ｃｕ３０１０を合成する
ことが容易ではないという問題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、酸化物超電導体の結晶面との整合
性の良好な絶縁性組成物を提供することである。さらに
、本発明の他の目的は、変調構造の緩和または消失した
絶縁性組成物を提供することである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために本発明は、Ｂｉ、Ｓｒ。

Ｃａ、　Ｃｕ、　Ｏまたは、Ｔｉ、Ｂａｓ　Ｃａ、　Ｃ
ｕ１０からなる酸化物超電導体組成物のＣａがＲＥ（但
し、ＲＥは、Ｎｄ。

５ＩＩ１％　Ｅｕ５Ｇｄｓ　Ｔｂｓ　Ｄｙｓ　Ｊｉｏ、
Ｅｒ、、Ｔａ＋、Ｙｂ、　ＬｕおよびＹから選ばれた元
素。）で置換されていることを特徴とする絶縁性組成物
である。

なお、Ｃａは多少残っていてもさしつかえない。

ここで、Ｂｉ５Ｓｒ、Ｉ？Ｅ、　Ｃｕまたは、Ｔ１．１
３　ａ　、　ＲＩＥ　。

Ｃｕの原子比は、基本的には、２：２：１：２であるが
、２：Ｘ：Ｙ：Ｚ程度のズレはかまわない。

但し、　　　１．５≦Ｘ≦　２．５ ０．５≦Ｙ≦　１．５ １．８≦Ｚ≦　２．５ また、本発明の絶縁性組成物は、Ｂｉの一部がＰｂで置
換されていてもよい。

ここで、ＰｂのＢｉの置換量は　１．５を超えると結晶
構造が異なるため、１．５以下が好ましい。さらに、０
．２〜１．０が特に好ましい。

本発明の絶縁性組成物は、超電導体素子において、絶縁
層、基板等の絶縁材料として用いることができる。

本発明の絶縁性組成物を超電導体素子の絶縁層として用
いる場合について説明する。

絶縁性組成物は、旧、Ｓｒｓ　ＲＥＳＣｕ等の炭酸塩、
酸化物、有機酸塩等を化学量論比で混合し、８００〜９
００℃の温度で焼成することにより得ることができる。

なお、原料の配合比率は厳密に化学量論比である必要は
なく、ＩＯ％程度の相違があっても差支えない。また、
微量のアルカリ金属化合物を感謝して反応温度を低下さ
せることも可能である。

たとえばトンネル接合型のジョセフソン素子は、真空蒸
着法、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ
法、クラスタイオンビーム法、分子線エピタキシ法等の
物理蒸着法や、ＣＶＤ　、プラズマＣＶＤ等の化学気相
蒸着法により、基板上に酸化物超電導体層、絶縁層およ
び酸化物超電動体層を順次積層して得ることができる。

また、酸化物超電導体および絶縁性組成物を構成する各
金属元素を蒸気源またはターゲットとして、多元蒸着ま
たは多元スパッタリングにより形成することも可能であ
る。酸化物超電導体がＢｉ１Ｓｒ、　Ｃａ、　Ｃｕ、　
０からなり、絶縁層がＢｉ．Ｓｒ、Ｉ？Ｅ。

Ｃｕ、　Ｏからなる場合は、酸化物超電導体層の形成と
絶縁層の形成を切替えるのに、１つの元素だけ取り替え
ればよいので作業性が良好である。

酸化物超電導体層の厚さは、超電導特性を示す厚さ、す
なわち概ね　１００Å以上、絶縁層の厚さはトンネル効
果を阻害しない厚さ、すなわち５０〜２００人であるこ
とが好ましい。

さらに、各物質層を形成した後、必要に応じて酸素含有
雰囲気中４００〜９００℃で熱処理し、酸化物超電導体
の酸素空席に酸素を導入して超電導特性を向上させる。

なお、同様にして超フヒ導３端子素子や高感度磁気セン
サ等を得ることもできる。

本発明の絶縁性組成物を超電導体素子の基板として用い
る場合は、単結晶基板は、通常のフラックス法、Ｆ　Ｚ
　（Ｆ！ｏａｔｌｎｇ　Ｚｏｎｅ　）法、またはキロブ
ロス法により育成される。

旧、Ｓｒｓ　Ｒ１ＺＳＣＵ％　Ｏからなる絶縁性組成物
を、フラックス法で育成するときは、フラックスとして
、Ｂｉ２Ｏ３とＣｕＯとを同時に含むフラックスを用い
てもよい。

さらに、Ｂｉ、Ｓｒ、　ＲＩＥ、　Ｃｕ、　０からなる
絶縁性組酸物を、フラックス法で育成するときは、各原
料陽イオンの組成が、モル比％（β、γ、ε）で、βＢ
ｉ２Ｏ３＋７　　ｔ　（Ｓｒ、ＲＥ　）　Ｏｌ　　＋ε
ＣｕＯ但し、　　　　５≦β≦２５ ２０≦γ≦６０ １０≦ε≦６０ ２β＋γ＋ε＝１００ の関係を満足してもよい。

（作用） 本発明の絶縁性組成物は、酸化物超電導体と同一または
類似の結晶構造を有し、格子定数も極めて近い値である
ため、結晶構造が同一または類似のため界面における整
合性が良く、電荷のトラップによる特性の低下が抑止さ
れる。

特に、本発明の絶縁性組成物を基板として用いた場合は
、結晶構造が同一または類似であるため、基板上にエピ
タキシャル成長させた酸化物超電導薄膜単結晶が形成で
きる。

また、本発明の絶縁性組成物は、高温熱処理時において
も安定でしかも酸化物超電導体の結晶面と反応しない。

したがって、絶縁材料として本発明の絶縁性組成物を用
いた超電導素子を用いることにより、超高速動作で低消
費電力のＩＣ，ｈランジスタ、高感度磁気センサ等を製
造することが可能となる。

さらに、本発明の絶縁性組成物の旧の一部をＰｂで置き
換えることにより、格子定数がさらに、８１系超電導体
に近ずく。また、本発明の絶縁性組成物の変調構造が緩
和または消失する。

本発明の絶縁性組成物の単結晶上に、旧糸超電導体薄膜
を成長させると、容易に高いＴｃをもつ旧２　Ｓｒｚ　
Ｃａ２Ｃｕ３０　ｔｏ層が得られる。これは、本発明の
絶縁性組成物においては、変調構造が緩和または消失さ
れており、その上にエピタキシャル成長した超電導体薄
膜においても、変調構造が緩和または消失されているた
めと考えられる。

さらに、このようにして得られた超電導体薄膜において
は、同様の理由によりシャープな超電導転移が得られ、
これにより、たとえば、７７にでの臨界電流の向上もみ
られることがわかった。

すなわち、本発明の絶縁性組成物を超電導体素子におけ
る絶縁材料として用いることにより容易にｌｌ０Ｋでシ
ャープな転移を示す良好な超電導素子が得られる。

以上Ｂｉ系について説明したが、ＴＩ系もＢｌ系と同様
の結晶１１Ｍ造を有し同様のことが言えることは言うま
でもない。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明する
。

実施例１ 第１図は、本発明の絶縁性組成物を絶縁層として用いた
トンネル接合型の酸化物超電導素子の横断面を示すもの
で、同図において酸化物超電導素子１は、基板２の上に
、Ｂｉ０　Ｓｒ２　Ｃａ１Ｃｕ２０　　層α ３、Ｂｉ０　Ｓｒ２　Ｙ　１Ｃｕ２０　　層４、［ｌｉ
２　Ｓｒ２　Ｃａ＋　Ｃｕα ２０　層５が順次積層されて構成されている。

α ［Ｂｉ０　Ｓｒ２　Ｃａ＋　Ｃｕ２０　　ターゲットの
製造コα まず、＋３１２０３粉末３３．５ｏ＋ｏ１％、５ｒＣ（
ｈ粉末３３．５ＩＩｏ１％、ＣａＣ０３粉末３３．５ｍ
ｏ１％、ＣｕＯ粉末Ｉ　Ｇ、　７ｍｏ　１％を用い、ジ
ルコニアボールとともにモノポットに入れて湿式粉砕を
行った後、脱水乾燥を施し、加熱処理して仮焼しく８５
０℃〜９００℃、２４ｈ　）　、さらに再度モノポット
に入れて湿式粉砕を行い、脱水乾燥を施し粒径５μｍ以
下の粉末（超電導体）を得た。

次いで、前記原料粉末にポリビニルアルコールを加えて
造粒して造粒物を調整し、この各造粒物金型に充填し、
１０００ｋｇ／ｃ−の圧力下で成形し、直径１５４ｍｍ
、厚さ６．５鰭の円盤を作製した。

さらに、これらを酸素含有雰囲気中８４０℃Ｘ２４時焼
成して、Ｂｉ２　Ｓｒ２　Ｃａ１Ｃｕ２０　　で表され
る酸α 化物超電導体からなる焼結密度が９８％のターゲット材
料を得た。

［Ｂｉ２　Ｓｒ２　Ｙ　Ｉ　Ｃｕ２０　　ターゲットの
製造〕α 前述のＣａＣ０３粉末をＹ２Ｏ３に代えた以外は、上記
と同じ方法で直径１５４ｍ＋＊、厚さ６．５ｍｍの円盤
状の８１２８ｒ２　Ｙ　＋　Ｃｕ２０　　で表される非
導電性酸α 化物からなる焼結密度が９８％のターゲットを製造した
。

［酸化物超電導素子（ジョセフソン素子）の製造コＢｉ
２　Ｓｒ２　ＣａｌＣｕ２０　　ターゲットを使用し、
９５α ｍｏ１％のアルゴンと５ｍｏ１％の酸素からなる７Ｐａ
の混合気体中で、高周波マグネトロンスパッタにより、
基板温度７００℃のＩＯＸ　ＩＯＸ　ｌ　ｍｍの５ｒＴ
１０３基板上に、厚さ１．０μｎ＋のＢｉ２　Ｓｒ２　
Ｃａ１Ｃｕ２０　　層を形α 成した。

次に、Ｂｉ２　Ｓｒ２　Ｙ　＋　Ｃｕ２０　　ターゲッ
トを用いα て、上記旧２　Ｓｒ２　Ｃａ１Ｃｕ２０　　層上に、厚
さＩＯ人α のＢＩ２　Ｓｒ２　Ｙ　＋　Ｃｕ２０　　層を形成した
。

α 最後に、この旧２　Ｓｒ２　Ｙ　＋　Ｃｕ２０　ａ層上
に、前述した条件と同じ条件で、厚さ１．０μＩのＢｉ
２５ｒ２　Ｃａ１Ｃｕ２０　　層を形成して、トンネル
接合型α の酸化物超電導素子を得た。

このようにして得られた酸化物超電導素子の臨界温度は
７７にで、この温度でトンネル効果により各層を通じて
電流が流れることが確認された。

絶縁層として、ＴＩ２　Ｂａ２　Ｙ　＋　Ｃｕ２０　　
ターゲラα トを用いてＴ１２　Ｂａｚ　Ｙ　＋　Ｃｕ２０　　層を
形成し、超α 電導体としてＴＩ２　Ｂａ２　Ｃａ１Ｃｕ２０　ａター
ゲットを用いてＴＩ２　Ｂａ２　Ｃａ１Ｃｕ２０　　層
を形成した以外は、α 上記の方法と同様にして酸化物超伝導素子を形成したと
ころ、臨界温度は１００にで動作が確認された。

実施例２ ８１２　Ｓｒ２　ＣａＩ　Ｃｕ２０　　ターゲットに代
えて、α Ｂｉ２　Ｓｒ２　Ｃａ２　Ｃｕ３０　　ターゲットを用
いて旧２α Ｓｒ２　Ｃａ１Ｃｕ２０　　層３．５の代りに、ＢＩ２
　Ｓｒ２α Ｃａ２　Ｃｕ３０　　層を形成した以外は、実施例１と
同α 様にして酸化物超電導素子を製造した。

この酸化物超電導素子の臨界温度は７０にで、この温度
でトンネル効果により各層を通じて電流が流れることが
確認された。

比較例１ 実施例１におけるＢＩ２　Ｓｒｚ　Ｙ　Ｉ　Ｃｕｚ　Ｏ
ａ層４に代えて、同じ厚さのＡｌ１０３層を形成した以
外は、実施例１と同じ構造の酸化物超電導素子を形成し
たが、この素子は、７７にの臨界温度においても動作し
なかった。

なお、以上の実施例では、絶縁層として、Ｂｉ２５ｒ２
　Ｙ　＋　Ｃｕ２０　　からなる非導電性酸化物を用い
α た例について説明したが、上記式においてＹをＮｄ。

Ｓｉｎ、　Ｅｕ５ＧｄＳＴｂＳＤｙ、　１ｌｏＳＥｒ、
Ｔｍ、　ＹｂまたはＬｕに代えた酸化物でも同様の結晶
構造を有するので同様の効果を得ることが可能である。

実施例３ Ｂｉｓ　Ｓｒ、　Ｙ　、　Ｃｕを原子比で３：２：１：
３となるように原料のＢｌ　２０　］　、ＳｒＣＯ３、
Ｙ　２０　］　、ＣｕＯを総Ｒ１００ｇ秤量・混合し、
アルミナルツボに入れ、１１５０℃大気中で２４Ｈ保持
した後、８００℃まで１００　Ｈかけて徐冷し、室温ま
で炉冷して２０１ＱＩＩ×２０ＩＩＩｌ×２１１ＨのＢ
ｉ２　Ｓｒ２　ＹＣｕ　２０　　Ｉｔ結品を得た。Ｘ線
回折のα 結果、単結晶であり、また（００１）ファセットを有す
ることを確認した。

この基板上にＲＦスパッタ法により、１３ｉ２５ｒ２Ｃ
ａＣｕ２０　　膜を基板温度５５０℃で成膜したところ
、α 基板と方位の揃った酸化物超電導単結晶膜が得られた。

また、この膜の断面をＥＰＭＡで分析したところ、基板
と膜との反応は１ｌｌＪ定限界内であった。

第２図にこの膜の電気抵抗率の温度特性を示す。

Ｔ　ｃ　−８４Ｋ、ΔＴｃ〜ＩＫと優れた超電導特性が
得られた。

比較例２ 基板としてＭｇＯ単結晶を用いた以外は実施例３と同一
条件下で成膜を行ったところ、Ｃ面配向した膜が得られ
たものの配向度７０％程度の多結晶膜で膜表面の凹凸が
大きく、膜断面のＥＰＬｉＡ分析により、膜内にＭｇＯ
イオンが検出された。

実施例４ ＢＩＳＳｒ、Ｎｄ５Ｃｕを原子比で４：２：２：５とな
るように秤量し、実施例３と同様に単結晶を育成し、Ｉ
ＯＸｍＸ　１ＯａｖＸ　１ｍｓのＢｉ２　Ｓｒ２　Ｎｄ
２　Ｃｕｌ　Ｏ単結晶をα 得、Ｘ線回折の結果、単結晶であり、（００１）ファセ
ットを有することを確認した。この基板上にクラスター
イオンビーム法によりＢＩ２　Ｓｒ２　Ｃａ２Ｃｕ３０
　　膜を基板温度４５０℃で成膜したところ、α 基板と方位の揃った酸化物超電導単結晶膜が得られた。

実施例５ 出発原料としてＢＩ　　Ｏ１，−ＰｂＯ，５ｒＣＯａ、
３ Ｙ　　Ｏ、ＣｕＯの各粉末を用意し、これらを陽イ３ オンの原子比が旧：　Ｐｂ：　Ｓｒ：　Ｙ　：　Ｃｕ＝
　１：ｌ：２：１：２となるように所定量秤量し、さら
にこれにフラックス分としてのＢｉ２Ｏ３とＣｕＯとを
ＢｉとＣｕの原子比がそれぞれ１づつとなるように加え
、これを充分に混合した。

次に、この混合粉をアルミナルツボに投入し、空気中で
１．１５０℃まで加熱し、この温度を２４時間保持して
均一に溶融させた後、８００℃まで１００時間かけて除
冷し、次で室温まで炉冷した。

得られた冷却固化物中にはｌＯｍｍＸ　２０ｎｖＸ　２
ｍｎ＋と大型の単結晶がＵ′ｒ出しており、この単結晶
体のＸ線解析を行ったところ、ＢＩＰｂＳｒ２ＹＣｕ２
０８＋δ（δは過剰酸素）の組成を有し、単結晶板面に
対してＣ軸配向した単結晶であることを確認した。

また、比抵抗は一１００℃で１０４Ω・ｃｍであり、電
気絶縁物として機能することを確認した。

次に、上記ＢＩＰｂＳｒ　　Ｙ　Ｃｕ　　Ｏ単結晶基板
上２　２８＋δ に旧　０、ＰｂＯ１ＳｒＣＯ１ＣａＣＯ３およびＣｕＯ
を２３　　　　　３ スパッタターゲットとして用い、９５ｍｏ１％のアルゴ
ンと５１１０１％の酸素からなる７Ｐａの混合気体中で
、高周波マグネトロンスパッタによる多元スパッタによ
って、Ｂｉ系酸化物超電導体薄膜を膜厚２００人で着膜
させた。なお、各ターゲットに対する投入電力比は、形
成される薄膜の組成が旧：　Ｓ　ｒ　：　Ｃａ　：　Ｃ
ｕ−２：２：２：３となるように調整した。

得られたＢｉ系酸化物超電導体薄膜に対してＸ線回折を
行ったところ、絶縁性単結晶基板と方位のそろった高臨
界温度相のエピタキシャル成長膜であることを確認した
。

これは、この実施例の絶縁性単結晶基板はＢｉ系酸化物
超電導体と格子定数が近似しており、界面における格子
不整合が極力低減されるため、Ｂｉ系酸化物超電導体薄
膜を良好に形成することが可能になるためである。

また、Ｂｉ系酸化物超電導体の高臨界温度相が形成しず
らい理由は、結晶内部の変調１１，７造やその原因であ
る結晶の内部応力に起因するものと考えられる。ところ
で、この実施例の絶縁性単結晶基板は、Ｂｉ系酸化物超
電導体と格子定数が近似しているとともに、Ｐｂの置換
によって変調構造もほぼ消失したものである。このため
に、この実施例の地縁性単結晶基板上に形成されたＢｉ
系酸化物超電導体薄膜も消失あるいは緩和され、高臨界
温度相の単一相か得られるものと推定される。

さらに、この実施例の絶縁性単結晶基板上に形成された
１３ｉ系酸化物超電導体薄膜上に、Ｂｉ２Ｏ３、ＰｂＯ
１ＳｒＣ０３、Ｙ２Ｏ３およびＣｕＯをスパッタターゲ
ットとして用い、高周波マグネトロンスパッタによる多
元スパッタによって、ＢＩＰｂＳ「２Ｙｃｕ２０８＋、
薄膜を膜厚５０人で形成し、さらに上に上記酸化物超電
導体薄膜と同一条件でＢｉ系酸化物超電導体薄膜を膜厚
２００人で形成し、ジョセフソン素子を作製した。

上層のＢｉ系酸化物超電導体薄膜も、下相のＢｉ系酸化
物超電導体薄膜と同様に、高臨界温度相によって構成さ
れた良好な酸化物超電導体薄膜であり、Ｂｉ系酸化物超
電導体相と絶縁相の界面における反応も二忍められなか
った。まｔこ、このジョセフソン素子はｌｌ０Ｋで超電
導特性を示し、この温度で良好なジョセフソン効果が得
られることを確認した。

比較例３ ＳｒＴ１０　ａ　Ｏを基板として用いて、この上にＢｉ
２５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０□。。δ超電導体を２００人、
絶縁層してＭｇＯを５０人、さらにＢｉ２５ｒ２Ｃａ２
Ｃｕ３０　　ｔｏ＋、超電導体を２００人積層してジョ
セフソン素子を作製した。

しかしながら、このままの状態では超電導特性を示さな
かった。そこで、結晶性を向上させるため６００℃で熱
処理を行い、超電導特性を評価したところ、転移温度６
０にで超電導状態を示したものの、良好なジョセフソン
特性は得られなかった。

実施例６ 実施例５の記載された同様の方法により、Ｐｂによる旧
の置換量を変化させてＢｉ２．　Ｐｂ１．Ｓｒ　２Ｙ　
Ｃｕ２０ｇ＋（５の単結晶を作成した。

本発明のＢｉ　　　Ｐｂ　　Ｓｒ　　Ｙ　Ｃｕ　２０８
＋、結晶と超２−Ｖ　　　Ｗ　　　　２ 電導体のＢｉ　　Ｓｒ　　ＣａＣｕ　　Ｏの格子定数、
およ２　　２　　　２　８＋δ びＢＩ　　　Ｐｂ　　Ｓｒ　　ＹＣｕ　　Ｏ結晶の変調
＋１１Ｓ造を２−ｗ　５２２ｇ＋６ 第３図に示す。

図中で、横軸はＷを示する。すなわち、Ｗが大きくなる
ほど、Ｂ目′ｉＰｂに置換される割合が大きくなる。左
の上の縦軸はＣ軸の格子定数を示し、右の下の縦軸はａ
、ｂ軸の格子定数を示す。右の上の縦軸は変調構造を示
す。

ＯはＢｉ　　　Ｐｂ　　Ｓｒ　　ＹＣｕ　　Ｏ結晶のａ
軸の２−ＷＷ２２８＋δ 格子定数を、・はｂ軸の格子定数を、回はＣ軸の格子定
数を示す。

◎はＢＩ　　Ｓｒ　　ＣａＣｕ　　Ｏのａ軸およびｂ軸
の２２　２８＋δ 格子定数を、口はＣ軸の格子定数を示す。

△は旧　　Ｐｂ　　Ｓｒ　　ＹＣｕ　　Ｏ結晶の変調溝
２−ＶＷ２２ｇ＋δ 造を示す。

Ｂｉ　　　Ｐｂ　　Ｓｒ　　ＹＣｕ　　Ｏ結晶において
、ｂ２−Ｗ　　ν　　２　２８＋δ 軸の格子定数は、Ｂｉの約ＧＯ％をＰｂで置換すると、
旧　Ｓｒ　　ＣａＣｕ　　Ｏに最も近ずき、Ｃ軸の格子
２２　２８＋δ 定数は、ＢｌがＰｂに置換される割合が大きくなると、
旧２Ｓｒ２ＣａＣｕ２０８＋δに近ずくことかわかる。

さらに、変調構造は、ＢｌがＰｂに置換される割合が大
きくなると、消失することがわかる。

実施例７〜１６ 第１表および第２表に示す組成でフラックス法により絶
縁性単結晶を作製した。

第１表 第２表 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明の絶縁性組成物は酸化物超電
導体と結晶構造が同一または類似のため、酸化物超電導
体の結晶面との整合性の良好な絶縁性組成物を提供する
ことができる。さらに、本発明の絶縁性組成物のＢｉの
一部をＰｂで置き換えることにより、変調構造の緩和ま
たは消失した絶縁性組成物を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の絶縁性組成物が絶縁層である酸化物超
電導素子の横断面図、第２図は本発明による単結晶基板
上に成膜した酸化物超電導薄膜単結晶の電気抵抗率の温
度特性を示す図、第３図は、本発明の８１の一部がＰｂ
で置換された絶縁組成物の特性を示す図である。 １・・・酸化物超電導素子、２・・・基板、３．５・・
・Ｂｉ２５ｒ２　ＣａｌＣｕ２０　ａ層、４−１３１２
　Ｓｒ２　Ｙ　）　Ｃｕ２　Ｏａ層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ｂｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｏまたは、Ｔｉ、Ｂａ
   、Ｃａ、Ｃｕ、Ｏからなる酸化物超電導体組成物のＣａ
   がＲＥ（但し、ＲＥは、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ
   、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、ＬｕおよびＹから選
   ばれた元素。）で置換されていることを特徴とする絶縁
   性組成物。 （２）Ｂｉ、Ｓｒ、ＲＥ、Ｃｕまたは、Ｔｉ、Ｂａ、Ｒ
   Ｅ、Ｃｕの原子比が２：Ｘ：Ｙ：Ｚであることを特徴と
   する請求項１記載の絶縁性組成物。 但し、１．５≦Ｘ≦２．５ ０．５≦Ｙ≦１．５ １．８≦Ｚ≦２．５ （３）Ｂｉ、Ｓｒ、ＲＥ、Ｃｕの原子比が２：Ｘ：Ｙ：
   Ｚの酸化物である絶縁性組成物を、 但し、１．５≦Ｘ≦２．５ ０．５≦Ｙ≦１．５ １．８≦Ｚ≦２．５ フラックス法で育成する際のフラックスとしてＢｉ＿２
   Ｏ＿３とＣｕＯを同時に含むフラックスを用いることを
   特徴とする絶縁性組成物の育成方法。 （４）Ｂｉ、Ｓｒ、ＲＥ、Ｃｕの原子比が２：Ｘ：Ｙ：
   Ｚの酸化物である絶縁性組成物を、 但し、１．５≦Ｘ≦２．５ ０．５≦Ｙ≦１．５ １．８≦Ｚ≦２．５ フラックス法で育成する際の各原料陽イオンの組成が、
   モル比％（β、γ、ε）で、 βＢｉ＿２Ｏ＿３＋γ｛（Ｓｒ、ＲＥ）Ｏ｝＋εＣｕＯ
   但し、５≦β≦２５ ２０≦γ≦６０ １０≦ε≦６０ ２β＋γ＋ε＝１００ の関係を満足することを特徴とする絶縁性組成物の育成
   方法。 （５）Ｂｉの一部がＰｂで置換されていることを特徴と
   する請求項１記載の絶縁性組成物。 （６）Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｒ、ＲＥ、Ｃｕ、Ｏの原子比が２
   −Ｗ：Ｗ：２：１：２：８＋δであることを特徴とする
   請求項５記載の絶縁性組成物。 但し、０＜Ｗ≦１．５ δは過剰酸素 （７）Ｗが、０．２≦Ｗ≦１．０であることを特徴とす
   る請求項６記載の絶縁性組成物。 （８）Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｒ、ＲＥ、Ｃｕ、Ｏの原子比が２
   −ＷＷ：２：２：３：１０＋δであることを特徴とする
   請求項５記載の絶縁性組成物。 但し、０＜Ｗ≦１．５ δは過剰酸素 （９）Ｗが、０．２≦Ｗ≦１．０であることを特徴とす
   る請求項８記載の絶縁性組成物。 （１０）酸化物超電導体上に請求項１記載の絶縁性組成
   物を絶縁層として形成したことを特徴とする超電導素子
   。 （１１）請求項１記載の絶縁性組成物を基板として用い
   て、この基板上に酸化物超電導体を形成したことを特徴
   とする超電導素子。