JPH0629583A

JPH0629583A - 超伝導装置

Info

Publication number: JPH0629583A
Application number: JP5131361A
Authority: JP
Inventors: Bernhard Hillenbrand; ヒレンブラントベルンハルト
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1992-05-11
Filing date: 1993-05-07
Publication date: 1994-02-04
Also published as: EP0569781A1; DE4315536A1; CA2095796A1

Abstract

(57)【要約】【目的】接合域の構成のためにμｍ程度の寸法を有す
るパターンを用いて容易に製造できるようにし、また接
合域の超伝導特性を容易に調節できるようにする。【構成】高温超伝導材料から成る二つの導体片３ａ、
３ｂと、これらの導体片間３ａ、３ｂに置かれ所定の超
伝導特性を備える接合域４と、この接合域４のそばに設
けた電気ひずみ性又は磁気ひずみ性材料から成る少なく
とも一つの膜帯６とを備え、この膜帯６により接合域４
中に機械的応力を生ぜしめ、接合域４中の超伝導特性を
調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高い臨界温度を有す
る超伝導材料から成る二つの導体片と、これらの導体片
の間に存在する接合域とを備える超伝導装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高い臨界温度を有する金属酸化物超伝導
材料から成る二つの導体片と、これらの導体片を結合し
所定の超伝導特性を有する狭い接合域とを備える超伝導
装置は、例えばドイツ連邦共和国特許第3815183 号明細
書に記載されている。

【０００３】望ましくは７７Ｋを超える高い臨界温度Ｔ
_C を有しそれゆえに液体窒素により標準大気圧で冷却す
ることができる超伝導性金属酸化化合物が一般に知られ
ている。特に第二銅酸塩である相応の金属酸化化合物は
例えばＭｅ１−Ｍｅ２−Ｃｕ−Ｏの形式の物質系に基づ
き、その際成分Ｍｅ１は希土類金属又はイットリウムを
含み、Ｍｅ２はアルカリ土金属を少なくとも含む。これ
らの群を代表するものは４成分物質系Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−
Ｏ（略称ＹＢＣＯ）である。そのほかに例えば物質系Ｂ
ｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ（略称ＢＳＣＣＯ）又はＴｌ
−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ（略称ＴＢＣＣＯ）のような、
５以上の成分から成り希土類を含まない第二銅酸塩の相
も明らかに７７Ｋを超える臨界温度Ｔ_C を有する。

【０００４】高い臨界電流密度（電流容量）を保証する
これらの高温超伝導材料から成る薄い層を特殊な物理的
蒸着法又は化学的蒸着法により製造することは成功して
いる。それゆえにこの種の薄い層によりジョセフソン接
触素子又は制御可能な超伝導装置特にトランジスタに類
似の素子を構成することが研究されており、これらの素
子では接合域の超伝導電流又は一般に特性が電圧又は電
流あるいは電界又は磁界により安定して調節又は制御さ
れる。しかしながらこの場合に液体ヘリウムにより冷却
しなければならない従来の金属超伝導材料とは対照的
に、公知の金属酸化物高温超伝導材料は短いコヒーレン
ス長しか有せずまた強い異方性を有するという問題点が
生じる。

【０００５】短いコヒーレンス長は、例えば格子欠陥又
は酸素の空格子点のような高温超伝導材料中の小さい欠
陥でも超伝導の著しい局部的障害を生じさせるというこ
とを招く。それゆえに長さ寸法がコヒーレンス長の程度
の大きさであるジョセフソン接触を析出の無い粒界のよ
うな組織欠陥だけによっても作り出すことができる。し
かしながらそのような粒界の特性は、超伝導が点状欠陥
に関係するゆえに再現性のある調節が困難でありまた更
に変更が困難である。例えば約１〜１０ｎｍ厚の絶縁層
による従来の方法では、高温超伝導材料を用いてジョセ
フソン接触を入手することは不可能である。

【０００６】ジョセフソン接触素子に対し適当な粒界を
作り出すために種々の方法が提案されている。例えば欧
州特許出願公開第0364101 号明細書により提案された接
触素子の場合には、膜面に関してｃ結晶軸を垂直に整列
させた金属酸化物高温超伝導材料から成る薄膜は、基板
表面の十分に平らな凹凸部上には欠陥無しに成長するこ
とができるがしかしながら特別の欠陥構造の急傾斜の側
面では粒界を形成する、という事実が利用される。それ
に応じて提案された接触素子の場合には、平らな基板上
に本来のジョセフソン接触を作ろうとする領域いわゆる
ジョセフソン接触領域の中に、二つの側面の間に中央の
頂部領域を備え基板の結晶構造を乱す尾根状の隆起が析
出される。これらの側面は十分に大きい傾斜を有する頂
部領域で相隣接し、他方では側面の縁は少なくともほぼ
滑らかに基板面へ移行する。そしてこの種の構造上にエ
ピタキシーにより高温超伝導薄膜が成長すると、この薄
膜中には頂部領域において粒界の形の結晶方位の急激な
変化が作り込まれる。本来のジョセフソン接触域を形成
する粒界は電気的特性（特に臨界電流密度）が明らかに
低下している弱点個所である。頂部領域を越えて延びる
導体路は、良好な超伝導特性を有しジョセフソン接触域
の弱点個所を介して相互に結合された二つの高温超伝導
導体片へ分かれる。

【０００７】ジョセフソン特性を有する粒界の適当な形
成の別の形式は、例えば名称「階段状縁接合」又は「縁
接合」又は「双結晶接合」の名称のもとに一般に知られ
ている（例えば「スクイドの原理と応用（Principles a
nd Applications of Superconducting Quantum Interfe
rence Devices ）」発行元、バローン（A. Barone ）、
ワールド・サイエンティフィック出版社、シンガポー
ル、１９９１年の中のグロス（R. Gross）及びチャウド
ハリ（P. Chaudhari）の寄稿論文前刷「高温超伝導体に
おける直流スクイドの現状（Status of dc-SQUIGDs in
the High Temperature Superconductors）」参照）。

【０００８】前記ドイツ連邦共和国特許第3815183 号明
細書には、例えば論理回路中の結合素子として用いるこ
とのできる制御可能な超伝導ゲート素子が記載されてい
る。この素子は段付基板の分離された面上に置かれ組織
化された高温超伝導材料から成る二つの導体片を含む。
これらの導体片は組織化された高温超伝導層により形成
された接合域を介して相互に結合され、接合域は導体片
の両平面に垂直に向いた段側面に接触する。常伝導材料
から成る帯状の導体路の形の制御線がこの接合域を越え
て導かれ、この制御線により制御磁界を相応の制御電流
に基づき発生させることができる。従って接合域中にこ
の磁界により引き起こされる磁束は接合域上の制御可能
な電圧降下に影響を与える。この種の制御は極めて小さ
いスイッチング時間により実施することができる。しか
しながら段付基板上に相応の素子を作るための調整費は
比較的高い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、公
知の装置の場合に生じるこれらの製造技術上の困難が少
なくとも軽減されるように前記の超伝導装置を改良する
ことにある。その際公知のジョセフソン接触素子の構成
のために必要であると考えられるような１ｎｍ以下の通
電方向の寸法を有するパターンではなく、μｍ域の寸法
を有するパターンを用いることができるようにしようと
するものである。同時に接合域の超伝導特性の調節のた
めの比較的簡単な可能性を提供しようとするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題はこの発明に基
づき、十分な電気ひずみ性又は磁気ひずみ性を有する材
料から成る少なくとも一つの膜帯が設けられ、この膜帯
により接合域中にこの接合域の所定の超伝導特性を調節
する機械的応力が発生させられることにより解決され
る。その際自明のように機械的応力に伴う拡張又は圧縮
もしくは原子間隔変化が物理的に有効である。

【００１１】超伝導装置のこの構成の場合には、高Ｔ_C
の第二銅酸塩から成る導体の超伝導特性がこの導体上に
働く機械的応力に関係するという、それ自体公知の事実
が利用される（例えば「フィジカルレビューＢ編
（Phys. Rev. B）」、第４４巻、第１８号、１９９１年
１１月１日−ＩＩ、第１０１１７〜１０１２０ページ参
照）。この発明による手段に伴う長所は特に、電気ひず
み性又は磁気ひずみ性膜帯の分極又は磁化を非常に正確
かつ簡単に調節でき、従って相応に良好に規定された圧
縮又は引張応力を接合域中に加えることができるという
ことにある。この機械的応力は相応の方法でこの領域の
特性曲線特に超伝導電流に影響を与える。その際接合域
は高温超伝導材料から成る二つの導体片の間に必ずしも
最初から構成される必要はない。むしろ電気ひずみ性又
は磁気ひずみ性膜帯を用いて初めて、当初は連続する超
伝導導体路中で選択可能な狭い領域上に働く調節可能な
力により、この領域で調節可能な超伝導特性を獲得する
非常に簡単な可能性が得られるので有利である。この種
の場合には当初は連続する超伝導導体路が、電気ひずみ
性又は磁気ひずみ性膜帯により発生させられた機械的応
力の領域により初めて二つの導体片へ分割され、その際
機械的応力のこの領域はこれらの導体片の間の接合域を
形成する。従ってこの発明に基づく手段により、電気回
路中の調節可能なトランジスタ機能特にスイッチング機
能を有する超伝導装置を、あるいは接合域又は接触域の
良好に規定された電気的特性を有するジョセフソン接触
素子又はスクイドを構成することができるので有利であ
る。その際例えば平らな基板上に任意の数のこの種の超
伝導装置をほぼ自由に選択可能な個所に、例えばアレー
の形で構成するという可能性も基本的に存在する。

【００１２】

【実施例】次にこの発明に基づく超伝導装置の複数の実
施例を示す図面により、この発明を詳細に説明する。

【００１３】図１及び図２によれば、例えば平らな基板
２上に薄膜技術で、望ましくは７７Ｋを超える臨界温度
Ｔ_C を有する例えばＹＢＣＯ又はＢＳＣＣＯのような公
知の高温超伝導材料から成る二つの導体片３ａ、３ｂが
被覆されている。その際特に基板として、選ばれた高温
超伝導材料を公知の方法によりエピタキシアル成長させ
ることができるような材料から成る支持体が用いられ
る。従って基板として特にＳｒＴｉＯ₃ 又はＭｇＯが用
いられる。拡散抑制被膜いわゆる「バッファ層」を備え
るＳｉ基板もまた適している。図示の実施例によれば、
両超伝導導体片３ａ、３ｂは最初から非常に狭い接合域
４で予定弱点個所により相互に分離されている。流そう
とする電流Ｉ（図２参照）の方向におけるこの領域の寸
法ａは０．２〜１ｎｍとするのが有利である。相応の予
定弱点個所は特に粒界又は立体的なくびれ又は機械的応
力集中のためのその他の形状付与により構成することが
できる。接合域４は、超伝導導体片３ａ、３ｂ中で与え
られる特に臨界電流密度のような良好な超伝導導体特性
が接合域中では比較して明らかに低下させられていると
いう特徴を持っている。

【００１４】この発明に基づきこの予定弱点個所上に例
えば超伝導導体片３ａ、３ｂの主拡張方向に対し直角
に、特別の材料から成る少なくとも一つの薄い膜帯が置
かれ、その際この膜帯は接合域４の下地及び／又は導体
片３ａ、３ｂの接合域に隣接する端部と強固にすなわち
力伝達し得るように結合されている。導体片の通電方向
におけるこの膜帯の寸法（ここでは幅）ｂは１〜１０μ
ｍの程度の大きさとすることができるので有利である。
膜帯のための材料としては、超伝導装置の選ばれた運転
条件の場合に比較的大きい電気ひずみ係数Ｑ又は比較的
大きい磁気ひずみ係数λにより優れている電気ひずみ性
又は磁気ひずみ性材料が適している。その際電気ひずみ
性材料とは、電気分極に関し二次形及び／又は線形であ
る材料を指す。明確に二次形の効果を有する材料はしば
しば本来の電気ひずみ性材料であると見なされる。これ
に反して明確に線形効果を有する材料は圧電性材料、さ
らに正確に言えば可逆的圧電性効果を有する材料である
（例えば「自然科学及び技術百科事典（Enzyklopaedie
Naturwissenschaft und Technik ）」近代工業出版社
（Verlag Moderne Industrie）、１９８０年、第１１１
３ページ参照）。この効果は特殊な強誘電性材料で特に
大きくすることができる。電気ひずみ性材料として、電
気ひずみ係数Ｑの数値が約７７Ｋの温度の際に｜１×１
０^-2ｍ⁴ Ｃ^-2｜を超える材料が用いられると有利であ
る。この要求を満たすことができる材料に対する例はＳ
ｒＴｉＯ₃ 、ＢａＴｉＯ₃ 又はＰｂ（Ｍｇ_0.33Ｎ
ｂ_0.67）Ｏ₃ のような特殊のペロブスカイトである（例
えば「ジャーナルオブマテリアルサイエンス（Jo
urn. of Mat. Sci. ）」第１６巻、１９８１年、第５６
９〜５７８ぺージ、又は「日本応用物理学会誌」第１９
巻、第１１号、１９８０年１１月、第２０９９〜２１０
３ページ参照）。ペロブスカイト構造を有する材料は更
に、高温超伝導材料の結晶構造を乱すことなく相応にパ
ターン形成された台座上に良好に付着して被覆できると
いう長所を有する。

【００１５】電気ひずみ性材料の特殊例としての圧電性
材料が一般に知られている（例えば「アドバーンスト
マテリアルズ（Advanced Materials）」第２巻、第１０
号、１９９０年、第４５８〜４６３ページ参照）。特に
良好に高温超伝導材料に適合する材料のための例として
ＢａＴｉＯ₃ 又はＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃ の混晶が挙げ
られる。その際これらの材料の個々の元素の置換によ
り、強誘電体についての特性例えば格子定数又は秩序化
温度を特殊な要求に適合させることが可能である。圧電
定数の一般的な大きさは１０^-9〜１０^-10 ｍ／Ｖであ
る。

【００１６】明確な電気ひずみ性を有する材料の代わり
に、磁気ひずみ係数λの数値が約７７Ｋの温度の際に少
なくとも｜５×１０^-6｜、望ましくは｜２０×１０^-6｜
を超える磁気ひずみ性材料も同様に好適である。例えば
希土類及び遷移金属から成る合金がこの要求を満たす。
例えばＰｒ₂ Ｃｏ₁₇のための磁気ひずみ係数λは｜３０
０×１０^-6｜を超える値を有する（例えば専門書「強磁
性材料（Ferromagnetic Materials ）」第１巻、発行
元、ボールハルト（E.P. Wohlfarth）、北部オランダ出
版社（North-Holland Pub. Co.）、アムステルダム、１
９８０年、第５４０〜５５２ページ参照）。いわゆる
「テルフェノール（Terfenole ）」は特に適している
（例えばミクロエレクトロニク（Mikroelektronik ）」
第４巻、第６号、１９９０年、専門分野付録「ミクロペ
リフェリク（Mikroperipherik ）」第XCII〜XCVIページ
参照）。

【００１７】図１及び図２に示す実施例のために、例え
ばＢａＴｉＯ₃ のような電気ひずみ性望ましくは圧電性
材料から成る膜帯６を選ぶこととする。この膜帯は例え
ば０．１〜５μｍの厚さｄを有する。この膜帯は接合域
４又は予定弱点個所において電界Ｅが加わる。矢印によ
り示されたこの電界Ｅは、膜帯６を間に挟む二つの層状
金属電極７、８により引き起こされる。その際超伝導導
体片３ａ、３ｂ側の下側の電極７はこれらの導体片３
ａ、３ｂに対して薄い絶縁層９により絶縁されている。
電極７、８に印加する電圧はできるだけ小さくすべきで
あり、理想的にはいわゆるギャップ電圧以下である。こ
の種の膜帯６に電界Ｅが加えられると膜帯はその電気ひ
ずみ性に応じて寸法を変え、膜帯と結合され膜帯の下に
配置された接合域４を電気ひずみの符号に応じて相応の
圧縮又は引張応力のもとに置く。場合によっては力作用
を増強するために、複数の膜帯６をサンドイッチ状に一
つの束となるように配置することも可能である。圧縮又
は引張応力が発生させられた場合に図１及び図２に示す
実施例によれば横効果が利用される。電界Ｅにより最初
は例えば膜帯の主拡張方向の伸びがもたらされる。しか
し横方向における接合域の相応の圧縮を引き起こす横方
向収縮もこれに伴って生じる。そしてこれらの機械的応
力が領域４中の超伝導特性特に超伝導電流又は臨界電流
密度の相応の変化をもたらし、それゆえに領域４は弱点
個所と見なすことができる。この変化は膜帯６に印加さ
れる電界状態の変更により相応に影響を与え場合により
制御することさえ可能である。その際個々の層の与えら
れた弾性限界を一般に超えるべきでない。こうして接合
域４をそのつどの用途に関係して電気的パラメータの目
標値を選択可能に調節した弱点個所として構成すること
が可能である。その際目標値の調節は制御可能とするこ
とができる。更に特にジョセフソン接触素子の接触域を
作り出すために、目標値を一度限りで確実に設定するこ
とができる。その際相応の調節効果は接合域の特別の形
状付与により例えば断面絞り込みにより更に一層強める
ことができる。そのように作られた超伝導装置が図１及
び図２に全体を符号１０により示されている。

【００１８】図２に示す超伝導装置１０の図には、更に
二つの電圧タップ１１ａ、１１ｂが超伝導導体片３ａ、
３ｂの共通な接合域４に向かう端部に示されている。更
に下側金属電極７及び上側金属電極８に印加する電圧の
ための二つの端子片１２ａ、１２ｂが示されている。

【００１９】例えば制御可能な超伝導装置１０の図１に
示された実施例とは異なって、長手方向断面図として示
された図３の実施例によれば、相応の超伝導装置１５の
接合域又は弱点個所領域を電気ひずみ性膜帯６により初
めて作り出すこともできる。それに応じて図３に示すよ
うに基板２上にまず高温超伝導材料から成る連続する導
体路１６が作られる。続いて、形成しようとする接合域
の個所に膜帯６が金属電極７、８及び絶縁層９と共に図
１に示すように被覆される。この膜帯の電気ひずみ特性
に基づいてその下に置かれた超伝導導体路１６中に機械
的応力の領域が発生させられる。そしてこの領域は例え
ば超伝導装置１５の電気的特性の制御可能な調節性を備
え図に示され符号１８を付けられた所望の接合域であ
る。この接合域１８はジョセフソン接触素子の弱い連結
特性を有する接触域とすることができる。従って領域１
８は超伝導導体路１６を二つの導体片１６ａ、１６ｂへ
分割する。図３に示す実施例に対しては、構成しようと
する超伝導装置１５の領域で導体路１６が最初から断面
減少部又は狭隘部を有するのが特に有利である。

【００２０】図１ないし図３に示すこの発明に基づく超
伝導装置１０、１５の実施例の場合には、機械的応力を
引き起こす少なくとも一つの膜帯６が電気ひずみ性特に
圧電性材料から成ることを出発点とした。しかしながら
膜帯の相応の効果は少なくとも一つの相応の膜帯の材料
の十分な磁気ひずみによっても同様に良好に達成するこ
とができる。その場合には制御する磁界を例えば超伝導
導体路により損失無く加えることができる。しかしなが
ら超伝導装置を磁気ひずみ性材料の漂遊磁界及び制御電
流の磁界から守らなければならない。励起された磁界が
十分に接合域から遠く離れておりかつ漂遊磁界が磁気回
路の閉じられた構造に基づきほぼ抑制されるような、閉
鎖磁気回路の一部としての磁気ひずみ性膜帯を備える実
施例が図４に斜視図で示されている。その際場合によっ
ては更に必要な遮蔽の図示は省略されている。図４では
図２と異なって超伝導装置２０のために、磁気ひずみ性
材料から成り接合域４の上方を絶縁されて通り過ぎる膜
帯２１が設けられている。この膜帯は接合域４の領域の
外部でそれ自体閉じた導体ループ２２となるように形成
されている。この導体ループの接合域から最も離れた領
域では膜帯の周囲にコイル２３が配置され、コイル２３
により制御電流Ｉ_S を用いて導体ループ中に磁束φを発
生させることができる。この磁束は特に接合域４の範囲
で膜帯２１の目指す磁気ひずみをもたらす。

【００２１】図１ないし図４に示す場合によっては制御
可能な超伝導装置１０、１５、２０の実施例の場合に
は、接合域４又は１８で機械的応力がそれぞれ電気ひず
み性又は磁気ひずみ性材料から成り各接合域の上方を通
り過ぎるただ一つの膜帯により発生させられることを前
提とした。自明のように相応の力を接合域上に、例えば
接合域の両側に延び接合域に隣接する二つの電気ひずみ
性又は磁気ひずみ性膜帯によって加えることも同様に可
能である。相応の実施例が図５の平面図に示されてい
る。図１に示す実施例の場合と同様に全体を符号２５で
示され場合によっては制御可能な又はジョセフソン接触
素子を形成するようなこの超伝導装置の場合には、二つ
の超伝導導体片３ａ、３ｂが接合域４の予定弱点個所を
介して相互に結合されている。この領域ではそれぞれ電
気ひずみ性又は磁気ひずみ性膜帯２６又は２７の一部が
弱点個所の向かい合う短辺に隣接し、これらの部分によ
り一緒に所望の機械的応力を弱点個所領域中に発生させ
ることができる。これらの膜帯部分は共通な接合域４を
含む超伝導導体片３ａ、３ｂと部分的に重なることもで
きる。

【００２２】この発明に基づく手段は電気ひずみ性又は
磁気ひずみ性膜帯による弱点個所領域の弾性変形に制限
されない。場合によっては少なくとも一つのこの種の膜
帯により塑性変形をもたらすこともできる。図６及び図
７には、全体を符号２８で示されたこの発明に基づく超
伝導装置の相応の実施例がそれぞれ斜視図又は平面図で
示されている。その際図３と同様に当初連続している超
伝導導体路１６を有する構成を基とする。この導体路に
は狭隘部３０を設ける（図７参照）。導体路は少なくと
もこの狭隘部の領域では例えば電気ひずみ性膜帯６によ
り覆われている。狭隘部領域の両側には膜帯上に二つの
電極３１、３２が横に延びて取り付けられている。これ
らの電極に印加された電圧は、例えば膜帯６の膨張をも
たらす電界Ｅを引き起こす。膨張によりその下に置かれ
た導体路１６上に加えられる機械的応力は、特に狭隘部
３０の範囲で導体路の塑性変形をもたらし、場合によっ
てはこの範囲で（微細亀裂を形成しながら）相互引き寄
せまたは相互引き離しさえももたらすほど大きくするこ
とができる。そのとき電界Ｅの極性切り換えにより逆方
向の機械的応力を引き起こすことができ、この応力は狭
隘部３０の範囲に圧縮又は圧縮接触をもたらし、従って
図３に示す接合域１８の形成をもたらす。

【００２３】図６及び図７に示す装置は、一たび弱点個
所が狭隘部３０の範囲に発生させられた後に自明のよう
に弾性領域で作動させることもできる。

【００２４】二つの電気ひずみ性又は磁気ひずみ性膜帯
を備える制御可能な超伝導装置の別の実施例が図８に示
されている。断面図として示され全体に符号３５を付け
られた装置は例えばスイッチングマトリックスの一つの
スイッチング素子とすることができ、スイッチングマト
リックスはこの種の素子のアレー全体を含む。基板２上
には高温超伝導材料から成る第１の（下側の）導体片３
６ａが延び、導体片３６ａは相応の第２の（上側の）導
体片３６ｂと交差する。交差領域中にこれら両導体片の
間に接合域３７として予定弱点個所が構成される。この
予定弱点個所は図中に太い線で示されている。上側の第
２の導体片３６ｂはこの予定弱点個所の範囲では二つの
制御線の間に力結合されて配置されている。これらの制
御線はそれぞれ図１又は図２に示す構造により電気ひず
み性又は磁気ひずみ性材料から成る膜帯３８、３９によ
り構成されている。必要な金属電極は図８では示されて
いない。これらの膜帯により接合域３７中には圧縮接触
の場合と同様に機械的応力を発生させることができ、こ
の応力は弱点個所の特性曲線に相応に影響を与え従って
スイッチング機能をもたらす。図に示された構造は更に
通常は絶縁性カバー層４０により覆われている。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に基づく超伝導装置の一実施例の縦断
面図である。

【図２】図１に示す装置の斜視図である。

【図３】異なる実施例の縦断面図である。

【図４】異なる実施例の斜視図である。

【図５】異なる実施例の平面図である。

【図６】異なる実施例の縦断面を含む斜視図である。

【図７】図６に示す装置の平面図である。

【図８】異なる実施例の縦断面図である。

【符号の説明】

３ａ、３ｂ、１６ａ、１６ｂ、３６ａ、３６ｂ超伝導
導体片４、１８、３７接合域６、２１、２６、２７、３８、３９膜帯１０、１５、２０、２５、２８、３５超伝導装置１６超伝導導体路３０狭隘部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高い臨界温度を有する金属酸化物超伝導
材料から成る二つの導体片と、これらの導体片を結合し
所定の超伝導特性を備える狭い接合域と、十分な電気ひ
ずみ特性又は磁気ひずみ特性を有する材料から成る少な
くとも一つの膜帯（６、２１、２６、２７、３８、３
９）とを備え、この膜帯により接合域（４、１８、３
７）中に機械的応力が、この接合域の所定の超伝導特性
を調節するために引き起こされることを特徴とする超伝
導装置。
【請求項２】少なくとも一つの膜帯（２１、２６、２
７、３８、３９）の材料が磁気ひずみ係数λ≧｜５×１
０^-6｜を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】少なくとも一つの膜帯（６、２６、２
７、３８、３９）の材料が電気ひずみ係数Ｑ≧｜１×１
０^-2ｍ⁴ Ｃ^-2｜を有することを特徴とする請求項１記載
の装置。
【請求項４】接合域（４）が、隣接する超伝導導体片
（３ａ、３ｂ、３６ａ、３６ｂ）に比べて低下した超伝
導特性を有する既存の弱点個所に沿って形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし３の一つに記載の装
置。
【請求項５】弱点個所が粒界又は特別の形状付与によ
り作られていることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】超伝導導体片（１６ａ、１６ｂ）の間の
接合域（１８）が、当初は連続した超伝導導体路（１
６）中に電気ひずみ性又は磁気ひずみ性材料から成る少
なくとも一つの膜帯（６）により引き起こされた機械的
応力によって初めて形成されることを特徴とする請求項
１ないし３の一つに記載の装置。
【請求項７】超伝導導体路（１６）が接合域（１８）
の範囲に狭隘部（３０）を有することを特徴とする請求
項６記載の装置。
【請求項８】超伝導導体路（１６）が接合域（１８）
の範囲で機械的応力に基づき塑性変形する及び／又は微
細亀裂を持つことを特徴とする請求項６又は７記載の装
置。
【請求項９】電気ひずみ性又は磁気ひずみ性材料から
成る二つの膜帯（２６、２７、３８、３９）の間に接合
域（４、３７）が延びることを特徴とする請求項１ない
し８の一つに記載の装置。
【請求項１０】接合域（４、１８、３７）の超伝導特
性を制御可能に調節する装置が設けられ、その際少なく
とも一つの膜帯（６、２１、２６、２７、３８、３９）
が制御線として用いられることを特徴とする請求項１な
いし９の一つに記載の装置。
【請求項１１】スイッチングマトリックスのアレー中
の一つのスイッチング素子として配置されていることを
特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１２】接合域（４、１８、３７）がジョセフ
ソン接触素子のジョセフソン接触域であることを特徴と
する請求項１ないし９の一つに記載の装置。