JPH05206530A - 高温超電導体ジョセフソン接合およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 周知の製造方法で簡単にジョセフソン接合を
製造する。 【構成】 このジョセフソン接合はセラミック化合物
で、高温超電導体の種類から製造される。単一結晶内の
連続層がジョセフソン接合の特性を決定する。超電流は
結晶Ｃ軸の方向に流れる。高温超電導体の本質のカテゴ
リーにおいて、ジョセフソン接合は、各々の２つの酸化
銅平面間の空間に配置される。高温超電導体の異なる種
類ではジョセフソン接合は、各々２つの単一酸化銅平面
間に配置される。臨界超電流密度、キャパシタンス、ジ
ョセフソン接点の分路抵抗のような電気特性は、酸素の
制御付加または制御引出しにより調整される。単結晶内
での真性ジョセフソン接合の積重ねを使用して電流制御
可能な周波数発生器、ジョセフソン電圧標準、ＳＱＵＩ
Ｄを実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高温超電導体のジョセ
フソン接合およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ジョセフソン接合は、２つのジョセフソ
ン効果が観察できる２つの超電導体間の弱結合である。
この弱結合は超電導区域となることができ、その遷移温
度は、隣接の超電導体の遷移温度より低い。弱結合はま
た、通常の電導体にもなることができる。結論として、
弱結合は、「トンネル」する電子にとって十分薄い絶縁
層とすることができる。それで、いわゆるジョセフソン
トンネル接合の「サンドイッチ」は、薄い絶縁層により
互いに分離される２つの超電導層から成る。

【０００３】例えば、ガラス板上で連続的に蒸着される
幅１mm、厚さ２０００Åの金属片から超電導層が形成さ
れる（サイエンティフィックアメリカン、２１４巻、１
９６６年発行、３０頁〜３９頁参照）。例えば、超電導
金属としてスズを使用できる。約２０００Åの厚さの２
枚のスズ片間に、酸化スズを形成するためスズの酸化に
より形成される約１０Åの厚さの非常に薄い絶縁層があ
る。２枚のスズ片に電流および電圧のための電気接点が
あり、全装置がデューア容器内でスズのため遷移温度以
下に冷却されると、ジョセフソン効果が観察できる物理
的条件が与えられる。スズのための低い遷移温度（４°
Ｋ以下）のため、このジョセフソン接合は、ポンプ送り
される液体ヘリウムで冷却される。前記デューア容器内
で、液体ヘリウムで冷却される内側容器は、更に液体窒
素で冷却される外側容器により包囲されている。

【０００４】ジョセフソン接合は、スズ、鉛またはニオ
ブのみならずまた１９８６年以来知られているセラミッ
ク超電導体からも構成できる。１９１１年に発見された
古典的超電導体の遷移温度は、通常、５〜２０°Ｋ以下
であり、それで、かろうじて絶対０°以上である一方、
セラミック超電導体は、特に高い温度で電気抵抗を失う
ことができる。１９９０年に最高の周知遷移温度は約１
２５°Ｋであった（スペクトリュウム・デア・ビッセン
シャフト、１９９０年１０月発行、１１８頁内側１２６
頁）。それで、セラミック超電導体はまた、高温超電導
体と称されている。７７°Ｋの遷移温度を持つこれらの
高温超電導体にとって、超電導状態を達成するため、冷
却のため液体窒素を使用すると十分である。

【０００５】セラミック超電導体のため、異なる金属酸
化物が異なる配位多面体の複雑な結晶構造を形成する結
晶を扱わなければならない。配位多面体は、小さい酸素
原子により包囲される大きい金属原子のエネルギー的に
安定した空間配列として定義される。それは銅と酸素と
の間の化学結合であり、全ての高温超電導体の電気的挙
動にとって決定的なものである。銅に加えて更にランタ
ン、バリュウム、カルシュウム、ビスマス、ストロンチ
ュウム等のような金属原子が結晶化合物内に加入され
る。酸化銅の配位多面体は、平面または２重平面内に配
置される。

【０００６】本出願の枠組内で、結晶とは、溶解物から
引き出される単結晶、または、基板上でエピタキシャル
的に付着される結晶層の何れかとして定義されている。
セラミック超電導体のセラミック接合を製造するため、
２つの隣接結晶間の粒界が弱結合として使用される。最
初に述べた標準の超電導産業から、この性質の粒界接合
は、古典的低温超電導体から形成されるジョセフソン接
合と同様のことは行なわないと結論できる。境界粒接合
の薄いフィルムを製造するため、レーザ付着法や光触刻
法が使用されている。例えば、レーザ付着では、３つの
連続層が基板上でエピタキシャル的に成長する。これら
の粒界接合の２つの主な問題点が挙げられている。超電
導層と非超電導層との間で生じる正確な位置はバラバラ
であり、かろうじて制御できる。その上、多数の接合の
発生はまだ制御できない。

【０００７】ジョセフソン接合の主要構造は、図１ａで
線図で示される。２つの超電導層間の交差記号は、弱結
合を表わし、弱結合を通って超電導電流ＩがＤＣジョセ
フソン効果の結果として流れる。Ｕで示されるジョセフ
ソン接合での電圧降下は０に等しく、超電導電流Ｉは、
ＤＣジョセフソン効果の条件があれば任意の伝導なしに
流れる。ＡＣジョセフソン効果の条件下で、電圧降下Ｕ
は、有限となり、電力が接合内で変換される。

【０００８】ジョセフソン効果は周知である。例えば、
既に引用して述べた論文のサイエンティフィックアメリ
カン２１４巻、１９６６年発行、３０頁〜３９頁に詳細
な説明がされている。従って、電子対、いわゆるクーパ
ー対は、それの波動特性により、２つの超電導区域間の
絶縁バリアを越えてトンネルできる。非常に多数のクー
パー対が各々の超電導体内に存在する。これらのクーパ
ー対は、波動関数Ψ＝定数×ｅｘｐ（ｉφ）を持つ巨視
的量子状態を占める。ここで、φは波動関数の位相であ
る。

【０００９】図１ｂはジョセフソン接合のこの概念の効
果を示す。層の連続部を通る断面では、超電導電荷キャ
リアは均一に分布されない。２つの超電導区域内では、
クーパー対は高密度であり、一方、弱結合では、クーパ
ー対はわずかしか存在しない。２つの超電導体ＳＬ１、
ＳＬ２内のクーパー対密度は、同程度となり得るが、同
程度である必要はない。超電導体ＳＬ１内で、波動関数
の位相位置φ₁ を有し、超電導体ＳＬ２内で、波動関数
は位相位置φ₂ を有する。超電導体ＳＬ２が遠方にあれ
ば、２つの別々の超電導体内でクーパー対は、２つの所
定の独立した位相φ₁ 、φ₂ を持つであろう。図１によ
るジョセフソン接合を通って、２つの区域の位相が接続
される。パワーのないＤＣ電流として図１ａによる接合
を通る超電導電流は、簡単な関係である。

【００１０】 Ｉ＝Ｉc sin γ (1) γ＝φ₁ −φ₂ に従うことをジョセフソンは示した。ここで、γは位相
差、Ｉc は最大可能ＤＣ超電導電流である。ジョセフソ
ン効果により、全区域は、弱結合にもかかわらず単一超
電導区域のようにふるまうが、接合での有限電位降下が
存在する物理条件下でＡＣジョセフソン効果が観察でき
る。接合に強制される搬送電流Ｉは、最大超電導電流Ｉ
c を越え、接点での電圧降下は、時がたつにつれて位相
差γを変化させる。ジョセフソンによると、次の関係が
適用される。

【００１１】

【数１】

【００１２】この結果は周知である。特定電圧降下にお
いて位相差γは連続的に増加する。サイン関係（１）の
ため、ジョセフソン電流Ｉは、次の関係に従う周波数で
変動する。 γ＝（２ｅ／ｈ）・Ｕ （２ａ） この関係はジョセフソン電圧周波数関係と称される。接
合内の高周波ＡＣ電流は、電界の放射に関係する。周波
数はマイクロ波領域にある。

【００１３】ジョセフソン接合を説明する共通モデル
は、図２による等価回路である。外部印加電流Ｉが十分
に小さく、超電導により、バリア（×印）を克服する時
にＤＣジョセフソン効果が生じる。電流Ｉでのより高い
搬送により、電圧降下Ｕが生じ、接合のキャパシタＣの
充電および接合の合成抵抗Ｒを通る付加ＤＣ電流を生じ
るのみならずまた、方程式（２）による変動する超電導
電流Ｉc sin γを生じる。ＡＣ電流を考慮すると、交差
記号のある電流分岐はインダクタンスに対応し、ＡＣ等
価回路は、減衰振動回路に似ている。この等価回路か
ら、次の微分方程式が導かれ、時間変化位相差γに対す
る外部ＤＣ電流Ｉに関して、

【００１４】

【数２】

【００１５】となる。外部電源以外にまた、外部マイク
ロ波電磁界がジョセフソン接合に作用する場合がある。
この場合、等価回路は、ＡＣ電源に拡張しなくてはなら
ない（図３）。従って微分方程式は、項Ｉ_ACsinwt だけ
拡張される。外部マイクロ波周波数は内部ジョセフソン
周波数と干渉し、接合の電流電圧特性で、一定電圧毎に
電流ジャンプが生じる（シャピロ効果）。

【００１６】典型的には、金属鉛、ニオブ、スズから成
り、これらの金属のある種の合金を含む古典的な超電導
体は、既に多数応用されている。名称ＳＱＵＩＤ（超電
導量子干渉装置）で知られている２つのジョセフソン接
合のある閉超電導ループは、上記のものに属する。これ
は、磁界を検出するための最感度の現在の装置を扱って
いる。例えば、医学応用分野で、脳電流の弱磁界が計測
される。

【００１７】ＤＣ電流ジョセフソン効果からＡＣ電流ジ
ョセフソン効果までの遷移から別の応用が続いている。
臨界電流Ｉc を越えると、有限電圧降下が直ちに生じ
る。電圧降下が突然生じると、現在知られている最高速
で最も電力消費の少ないスイッチプロセスとなる。この
ことに基づいて、デジタル技術のための超高速スイッチ
が構成された。

【００１８】ＡＣ電流ジョセフソン効果により、放射さ
れる電磁波の周波数は、接合の電圧降下と比例する。か
くして、連続的で調整可能な高周波数放出器を作ること
ができる。達成可能な最高周波数はＴＨz レンジであ
る。特に重要な応用は、ジョセフソン電圧標準である。
この応用は、衝突する高周波数電磁場、即ち、図３の変
形回路に基づいている。そのような接合の動作中に、所
定のジョセフソン電圧の電流電圧特性において、電流ス
テップが生じる（シャピロ効果）。電圧−周波数関係
（２ａ）によると、これらのジョセフソン電圧の精度
は、マイクロ波周波数とこの方程式に含まれる自然定数
を与えることができる精度だけによる。これらの不確実
さは非常にわずかである。ジョセフソン比２ｅ／ｈ＝4.
８３５９７６７は、百万分の0.３の相対的な不確実さを
持つ。ジョセフソン比の逆数は、約2.０６８μV ／ＧHz
である。１９９０年以来、ドイツ連邦共和国は、また、
電圧の単位を定義するため関係（２ａ）を使用してい
る。２次電圧標準の修正のため、１Ｖのオーダで電圧を
得るたるめ、ドイツ国家標準局は、現在、約９０ＧＨz
の周波数で数千のジョセフソン接合の直列接続を採用し
ている。

【００１９】上記の全応用では、冷却のため液体ヘリウ
ムを使用しなければならないことが重要である。更に、
古典的超電導体に基づくジョセフソン接合の製造は高価
である。必要とされる冷却の量が少ないため、魅力的な
高温超電導体では、ジョセフソン接合の製造は一層困難
である。それで、ジョセフソン接合としての高温超電導
体の応用は、ＳＱＵＩＤの単一接点として実現されてい
るだけである。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は周知な製造方
法で可能である多少簡単にジョセフソン接合を製造する
ことである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この課題は請求項１に記
載の製造方法により解決される。請求項１５は、単結晶
構造がジョセフソン接合として使用される高温超電導体
を定義したものである。本発明において、ジョセフソン
接合を構成するため、いくつかの高温超電導体の多数の
結晶構造が使用される。高温超電導体は、電気移送を酸
化銅平面で行なう結晶層構造である。酸化銅平面と平行
な方向での導電率は、前記平面と垂直な方向の導電率
（Ｃ軸の導電率）の数倍となる。こま異方性は、例え
ば、８０〜９０°Ｋの遷移温度を有する高温超電導体Bi
₂Sr₂CaCu₂O₈ を用いて図４で示してある。酸化銅の２重
平面を認めることができ、それぞれの配位多面体はピラ
ミッドから形成される。酸化銅平面間にビスマス、スト
ロンチュウム、カルシュウム原子を持つ層が配置され
る。

【００２２】本発明に対して、２つの種類の高温超電導
体を考えることができる。第１種類は、図４で示すよう
な酸化銅の２重平面がある。各々の２重平面には、高密
度のクーパー対を持つ超電導区域がある。それぞれのジ
ョセフソン接合は２重平面間に位置する。この種類の高
温超電導体の例は、

【００２３】

【化１】

【００２４】である。酸化銅が２重平面の代わりに単一
平面内に存在する高温超電導体の第２の種類の例は、Tl
Ba₂CuO₅ である。これらの平面内での銅および酸素の配
列は８面体となる。また、このような２つの平面の各々
の間で、ジョセフソン接合は、本発明による技術で形成
できる。第３族、第４族又は第５族の主族元素または亜
族元素から生じる金属（１）成分を有する超電導体は好
都合に使用できるのが分かる。

【００２５】高温超電導体を持つジョセフソン接合につ
いて、従来は自然にまたは人工的に作られる粒界を利用
することを目ざしていた。この技術状態では粒界の特性
は、２つの超電導域間の弱結合にとって信頼があった。
このアプローチには接合の製造において非常な努力が必
要であった。この種のジョセフソン接合についての極度
な努力にもかかわらず、再現性を得ることが困難であ
る。

【００２６】本発明によると、酸化銅平面と垂直なギン
ツブルクーランダウコーヒレント長さの目標とする変更
により、このような２つの平面または２重平面の間にう
まくジョセフソン接合を形成できる。高温超電導体の特
殊性は、層と垂直な方向（結晶Ｃ軸）に沿ってクーパー
対密度の周期的変更を生じる酸化銅の層状配列である。
本発明は技術的に使用できるジョセフソン接合を創造で
きる程度に、この変更が影響を受けるようにして実現し
た。図１ｂの延長により、周期的に右および左に連続で
きる変更深さの制御パラメータは、ギンツブルクーラン
ダウコーヒレンス長さと、酸化銅平面または２重平面の
間隔との比である。超電導に関するギンツブルクーラン
ダウ理論によると、上記コーヒレンス長さは、超電導体
絶縁体界面でのクーパー対密度の減衰の量として定義さ
れる。

【００２７】コーヒレンス長さに影響を及ぼすため、制
御酸素分圧と、酸化銅平面と平行な導電率と平面と垂直
な導電率との比が１０〜１０⁶ になるまでの７００℃ま
での温度とにおいて、結晶は不活性ガスの雰囲気または
真空中で焼成される。このようにして、キャパシタンス
Ｃ、分路抵抗Ｒおよび臨界超電流密度jeのような接点の
電気特性は、望ましい適用のため正確に調整できる。し
かしながら、実際上、決定的なパラメータはギンツブル
クーランダウコーヒレント長さであり、臨界超電流密度
でないと強調されている。

【００２８】本発明により製造される単結晶は、原子単
位のジョセフソン接合の柱を形成する。この柱の特性は
単結晶の層とすることができるので、本発明は真性ジョ
セフソン接合の製造として特徴づけられる。一般に酸素
処理は、超電導平面間の量子力学的接続を減少すること
になるが、特定の結晶では量子力学的接続を増加するこ
とがある。更に真性ジョセフソン接合を達成するために
は、超電導平面の方向で、平面と平行な磁界の透過の深
さにより設定される限界を単結晶の伸びを超えられな
い。結晶の伸長がこの透過の深さ越えれば、接点を通る
遷位電流の適切なフィールドは、所望のジョセフソン効
果をおおう磁束のうずとなる。

【００２９】

【実施例】図１乃至図３に示す特性を持つジョセフソン
接合を製造するため、本発明によると、セラミック材の
積層構造体が依り所となる。例として、図４は高温超電
導体Bi₂Sr₂CaCu₃O₈ の結晶構造を示す。この周知な高温
超電導体の結晶構造は、酸化銅２重平面が特徴である。
２重平面内で基礎区域は、互いに向かい合うピラミッド
形配位多面体である。比較的厚く、弱電導のビスマスと
酸素から成る層が酸化銅２重平面間に横たわっている。
本発明の１観点は図４に示すような結晶構造を持つ超電
導体の選択である。

【００３０】平面と垂直な導電率の目標とされる変化
は、通常より少ない酸素原子が中間層に横たわり、超電
導層が互いから強力に絶縁されるという結果を有する。
そのようにして処理される単結晶は、ジョセフソン接合
の積重ねとして使用できる。図５は、そのような柱がど
のようにして形成され、超電流が柱をどのようにして通
過して流れるのかを模型で示す。この実施例では、酸化
銅２重平面は、発生する軟弱個所が間に介在する超電導
領域を形成する。電流Ｉが、本発明による単結晶内の層
の方向と垂直に流れると、単結晶はジョセフソン効果に
戻る特性を示す。例えば、臨界電流Ｉc が結晶で検出で
き、過度になると結晶で電圧降下を生じ、マイクロ波エ
ネルギーが放射される。

【００３１】また本発明にとって、平面の方向で単結晶
の幅ｂが大き過ぎにならないことが重要である。図４に
示す高温超電導体により、単結晶が３０μm ×３０μm
の面積である時に有効であることが分かった。水平方向
でのこの寸法は、選択実施例で約１００μm であるこの
方向での磁場の透過の深さより小さい。古典的超電導体
に基づくジョセフソン接合で既に応用が見出せる所はど
こでも、本発明を応用できる。全ての応用において、ジ
ョセフソン接合の製造に要する努力および他の回路素子
との集積に要する努力は、以前に要した努力より相当に
少ない。加えて、この高温超電導体の使用に際し、冷媒
として液体窒素を使用できる。いくつかのジョセフソン
接合の配列のパッケージ密度を原子サイズのオーダに減
少できる。

【００３２】図６は酸化銅平面と垂直なBi₂Sr₂CaCu₂O₈
の結晶構造の断面を概略的に示す。加えて、図２による
モデルが各々のジョセフソン接合に付加されている。こ
の配列での電圧降下Ｕが外部印加電流Ｉにより得られる
ならば、マイクロ波放射周波数は、次の関係となる。 ｆ＝（１／Ｎ）（２ｅ／ｈ）・Ｕ （４） Ｎは直列接続されるジョセフソン接合数 対応する微分方程式（３）は非線形であり、個々のジョ
セフソン接合は共にロックでき、即ち、定位相の電磁放
射を放出できる。個々のジョセフソン接合間の相互作用
においては、直列接続される並列共振回路のインダクタ
ンスが、線形素子でないという事実が作用する。本発明
による単結晶において、ジョセフソン接合は、共に接近
しており、接合と接合との相互作用は、内部フィードバ
ックによって起こる。例として、ジョセフソン接合数が
Ｎ＝５０以上であれば、固定位相関係により互いに同調
するグループを形成できる。シャピロ効果において、電
圧ステップは、それらが単一ジョセフソン接合に対して
Ｎ倍以上であるという事実により、この位相一致は明ら
かとなる。

【００３３】実験例では、小さい結晶板は厚さが３μm
である。可能な接合数は、例えば、結晶厚さμm 当り７
００である。この多数の接合は、個々の接合の直列接合
に対して、相対的に高度な放射パワーと、決定的な利点
とを持たらす。この個々の接合の直列接続において、配
列の寸法には、放出される放射の波長により生じる上限
がある。ジョセフソン接合のパッケージ密度は、現在周
知な構造方法により小さい。しかしながら、本発明によ
る結晶のパッケージ密度は、図４による平面の間隔によ
り定まり、周知なパッケージ密度の数桁倍である。

【００３４】この結晶は電流制御高周波放出器として使
用できる。フィードバックインピーダンスＺは内部フィ
ードバックを表わす。古典的観念での、個々のジョセフ
ソン接合の直列接続では、ロッキングプロセスを得るた
めの外部回路がこの点で不可欠となる。本発明による結
晶特性は、Ｘ帯域でのマイクロ波放射により証明され
た。Ｘ帯域は、１０〜１２ＧＨz の周波数をカバーす
る。しかしながら、本発明による結晶により、本質的に
より高い周波数を発生できる。周波数は電流Ｉを変化す
ることにより制御できる。

【００３５】図６による配列の発明の変形が、ジョセフ
ソン電圧標準に通じる（図７）。この結晶は一定周波数
のマイクロ波放射にさらされる。結晶に発生する電圧Ｕ
は方程式（４）に従う。Ｎ個の関係するジョセフソン接
合の電圧降下が加算する。１０ＧＨz のマイクロ波周波
数により、Ｕ＝２mVの電圧が達成された。対応する高キ
ャパシタンスＣにより、結晶での電圧Ｕは、結晶を通る
電流Ｉを送る必要なしに発生できる。衝突するマイクロ
波放射だけがＤＣ電流を発生するのに足りる。

【００３６】真性ジョセフソン接合による以前のものよ
り相当簡単な仕方で、ＳＱＵＩＤとして知られた磁界検
出器を実現できる。図８は、本発明による２つの単結晶
を示す。この２つの単結晶は、周知なように、超電導接
続により接続され、ループを形成する。このループと垂
直な非常に小さい磁界でさえ、任意位置で、この超電導
体配列内で臨界電流の測定可能な変化を生じる。図８に
よるＳＱＵＩＤは、集積プレーナ回路技術により製造で
きる。そのため、２つの単結晶体は、リング内の電流が
各々の結晶Ｃ軸と垂直に結晶を通過するように、超電導
リング内に統合される。

【００３７】本発明の他の応用として、真性ジョセフソ
ン接合の直列接続による超高速スイッチがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ａはジョセフソン接合を有する超電導体の
空間配列。図１ｂは接点の近辺位置の関数としての対応
するクーパー対密度の例。

【図２】ジョセフソン接合の電気等価回路。

【図３】外部付加マイクロ波電磁波のあるジョセフソン
接合の電気等価回路。

【図４】本発明に適する整合多面体を持つセラミック材
の積層構造。

【図５】本発明による高温超電導体の平面と垂直な概略
断面図である。

【図６】本発明による電流制御高周波エミッタのモデ
ル。

【図７】本発明によるジョセフソン電圧標準の原理。

【図８】本発明による真性ジョセフソン接合を持ち、弱
磁界を測定するＳＱＵＩＤの原理。

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記製造ステップにより、少なくとも１
   つの真性ジョセフソン接合を形成する高温超電導体の製
   造方法。 結晶Ｃ軸と垂直な磁界の透過の深さ以下の寸法の小さい
   単結晶が、高温超電導体の溶解物から引出されるか、又
   は基板上でエピタキシャル的に付着される。 制御酸素分圧の不活性雰囲気または真空内で単結晶が製
   造されるかまたは後処理される。 単結晶超電導層と平行な境界において、良電導接点が蒸
   着される。 単結晶は超電導遷移温度以下に冷却される。
2. 【請求項２】 いくつかのジョセフソン接合が単結晶内
   で密集パッキング積重ねを形成することを特徴とする請
   求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 セラミック超電導体は Bi₂Sr₂CaCu₂O₈か
   ら成ることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の
   方法。
4. 【請求項４】 セラミック超電導体は、(Bi_1-x Pb _x )₂
   Sr₂CaCu₂O₈ (０≦Ｘ＜0.４）、(Bi_1-x Pb _x )₂Sr₂Ca₂Cu
   ₃O₁₀ (０≦Ｘ＜0.４）、Tl₂Ba₂CaCu₂O₈ 、Tl ₂Ba₂Ca₂Cu₃
   O₁₀ 、TlCaBa₂Cu₂O₇、TlCa₂Ba₂Cu₃O₉ から選択されるこ
   とを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】 セラミック超電導体は、TlBa₂Cu₂0₅から
   なるセラミックまたは単一酸化銅平面を有する種類の他
   のセラミックから成ることを特徴とする請求項１または
   ２記載の方法。
6. 【請求項６】 ほぼ１００Å〜１０μｍの厚さの薄い単
   一結晶板または単結晶層を特徴とする前記請求項のいず
   れかに記載の方法。
7. 【請求項７】 １００μｍ×１００μｍ以下の層方向の
   寸法を特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
8. 【請求項８】 層方向がほぼ３０μｍ×３０μｍの小さ
   い単結晶板を特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 【請求項９】 不活性ガスとしてアルゴン、ヘリウムま
   たは窒素を特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方
   法。
10. 【請求項１０】 制御酸素分圧が０〜数百バールである
    ことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
11. 【請求項１１】 後処理としてアルゴン雰囲気で焼成す
    ることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方
    法。
12. 【請求項１２】 ほぼ７００℃またはそれ以下の温度で
    焼成することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 境界での金接点を特徴とする前記請求
    項のいずれかに記載の方法。
14. 【請求項１４】 １０^-4オームcm² 以下の接点抵抗を特
    徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
15. 【請求項１５】 隣接の超電導層または２重層の間隔
    が、この間隔の方向での超電導ギンツブルクーランダウ
    コーヒレンス長さのほぼ１０倍であり、小さい単結晶板
    または層が長電導平面方向で、平面と垂直な外部磁界の
    透過の深さより大きくない寸法を有することを特徴とす
    る層で配列された超電導平面を持つ単結晶高温超電導
    体。
16. 【請求項１６】 超電導層は酸化銅により形成されるこ
    とを特徴とする請求項１５に記載の単結晶高温超電導
    体。
17. 【請求項１７】 約１００Å〜１０μｍの層厚さを特徴
    とする請求項１５または請求項１６に記載の単結晶高温
    超電導体。
18. 【請求項１８】 １００μｍ×１００μｍの層方向の寸
    法を特徴とする請求項１５乃至請求項１７に記載の単結
    晶高温超電導体。
19. 【請求項１９】 層方向でほぼ３０μｍ×３０μｍの小
    さい単結晶板を特徴とする請求項１５乃至請求項１８に
    記載の単結晶高温超電導体。
20. 【請求項２０】 超電導層と平行な境界において金接点
    を特徴とする請求項１５乃至請求項２０に記載の単結晶
    高温超電導体。
21. 【請求項２１】 １０^-4オームcm² 以下の接点抵抗を特
    徴とする請求項１５乃至請求項２０に記載の単結晶高温
    超電導体。
22. 【請求項２２】 下記の製造ステップに従って少なくと
    も１つの真性ジョセフソン接合を形成する高温超電導体
    のジョセフソン接合を製造する方法。 寸法は、結晶Ｃ軸と垂直な磁界の透過の深さ以下である
    小さい単結晶が、高温超電導体の溶解物から引き出され
    るかまたは基板にエピタキシャル的に付着される。 単結晶は、小さい単結晶の超電導層、平面または２重平
    面間の区域を変性するため制御酸素分圧で不活性雰囲気
    または真空内で製造されるか、または後処理される。 小さい単結晶の超電導層と平行な境界で良電導接点が蒸
    着される。
23. 【請求項２３】 隣接の超電導層または２重層の間隔
    は、間隔の方向で超電導ギンツブルクーランダウコーヒ
    レンス長さのほぼ１０倍であり、単結晶板または板層
    は、超電導平面の方向で、平面と平行な外部磁界の透過
    の深さより大きくない寸法を有することを特徴とする層
    で配列された超電導平面を持つ単結晶高温超電導体のジ
    ョセフソン接合。
24. 【請求項２４】 下記の製造ステップに従い少なくとも
    １つの真性ジョセフソン接合を形成する高温超電導体の
    ジョセフソン接合を製造する方法。 寸法は、結晶Ｃ軸と垂直な磁界の透過の深さ以下である
    小さい単結晶が高温超電導体の溶解物から引き出され、
    または基板上にエピタキシャル的に付着される。 超電導材料の金属１成分は、第III 族、第IV族または第
    Ｖ族の主族元素の１種以上の金属元素から構成される。 小さい単結晶の超電導層、平面または２重層間の区域を
    変性するため、制御酸素分圧で不活性雰囲気または真空
    内で、単結晶は製造されるか、または後処理される。 小さい単結晶の超電導層と平行な境界で良電導接点が蒸
    着される。
25. 【請求項２５】 隣接の超電導層または２重層の間隔
    は、この間隔の方向で超電導ギンツブルクーランダウコ
    ーヒレンス長のほぼ１０倍であり、単結晶板または板層
    は、平面と平行な外部磁界の透過の深さより大きくない
    寸法を有し、超電導材料は、第III 族、第IV族または第
    Ｖ族の主族元素から選択される金属成分を有する層で配
    列された超電導平面を持つ単結晶高温超電導体のジョセ
    フソン接合。