[发明专利]超导部件及其制造方法和介电谐振器

说明书

                             技术领域

本发明涉及用作超导部件、尤其是用作介电谐振器等高频电子部件的超导部件及其制造方法。

                            背景技术

众所周知，Bi2223相超导体是临界温度为110K级的Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O系氧化物超导体。这种Bi2223相超导体形成于例如Ag、MgO单晶、氧化物陶瓷基片之类的基体上，构成线材、限流元件和磁性密封材料。

作为其具体例子，例如，在Bi2223相超导粉末中添加有机溶剂(vehicle)，即作为超导膜用浆料，涂敷在例如Ba(Sn，Mg，Ta)O₃之类的氧化物系介电陶瓷基片上，焙烧后得到超导膜。这种超导膜在与介电陶瓷基片的界面上，不会形成明显的异相，几乎由单相构成。

但是，在高频范围内，对超导膜表面一侧和与介电陶瓷基片的界面一侧的各表面电阻进行评价所得结果显示，在超导膜表面一侧的表面电阻较低，而与介电陶瓷基片的界面一侧的超导膜的表面电阻非常高。高表面电阻的存在被认为是由于在超导膜和介电陶瓷基片之间的微观界面反应所致。为此，迄今，降低温度至不使上述界面反应的影响出现的程度，由此焙烧超导膜，但这样，超导膜的形成不充分，不能得到表面电阻值低的超导膜。

因此，本发明者对上述界面反应的情况进行了反复研究，确认介电陶瓷基片中所含的Ba元素在以高浓度扩散至超导膜中。还确认，在基体为多晶体的情况下，焙烧超导膜用浆料时生成的部分熔融液在向基体粒界渗透。

另一方面，上述超导膜的临界电流密度即使是在基本由单相构成的超导膜中也仅停留在200A/cm²(温度77K，0T)这样的低值，不仅在与介电陶瓷基片的界面附近，而且在沿超导膜厚度的方向，乃至与厚度正交的水平方向上，超导特性都劣化。

鉴于上述情况，本发明的目的是，提供一种具有超导特性良好的超导膜的超导部件及其制造方法。本发明的另一个目的是，提供一种具有良好超导特性的介电谐振器。

                           发明内容

即，本发明涉及一种具有含Ba元素的氧化物陶瓷基体和形成于该氧化物陶瓷基体上、以Bi-Sr-Ca-Cu-O相为主相、含Ba元素的Bi2223相超导膜的超导部件。

本发明还提供一种超导部件的制造方法：在含Ba元素的氧化物陶瓷基体上，涂敷含有(该Bi2223相超导粉末以Bi-Sr-Ca-Cu-O相为主相，含Ba元素)的超导膜用浆料，焙烧上述超导膜用浆料，形成以Bi-Sr-Ca-Cu-O相为主相、含Ba元素的Bi2223相超导膜。

此外，本发明还提供一种在电介质基体上形成有超导膜电极的介电谐振器，所述电介质基体是含Ba元素的氧化物陶瓷，所述超导膜电极是用以Bi-Sr-Ca-Cu-O相为主相、含Ba元素的Bi2223相超导膜形成的。

本发明的超导部件由于在含Ba元素的氧化物陶瓷基体上形成有以Bi-Sr-Ca-Cu-O相为主相、含Ba元素的Bi2223相超导膜，所以，可将基体中Ba成分的变动量抑制在最小限度内，得到超导特性良好的超导膜。

如在背景技术部分中所说明的，在钽酸钡系陶瓷之类的含Ba元素并具有复合钙钛矿结构的氧化物陶瓷基体中，在其焙烧等过程下，Ba元素会从氧化物陶瓷基体扩散到超导膜中，尤其是在氧化物陶瓷基体与超导膜的界面，超导膜的电特性劣化。其劣化机理被认为有以下两种。

第一种劣化机理是基于以下情况：在Ba元素扩散的超导膜中，相应于Ba元素的扩散程度，会有Ba浓度梯度形成，相应于Ba元素的量，部分熔融温度会连续下降。

即，在焙烧超导膜用浆料时，氧化物陶瓷基体的Ba会扩散到超导膜用浆料内，相应于扩散量，超导膜的部分熔融温度下降，由此，即使在超导膜的最佳温度焙烧，但在Ba扩散的部分，其焙烧温度也变得不是最佳的。尤其是在界面附近，由于Ba扩散量增多，结果陷入焙烧过度状态，导致界面附近的超导膜电特性劣化。关于这一点，作为对策，也可考虑在焙烧过程中，逐渐降低温度等，但控制很难，并不实用。

第二种劣化机理是：由于氧化物陶瓷基体是多晶结构体，焙烧过程中基体成分Ba会扩散和熔入到生成的超导物质熔液中，这使得熔液对基体多晶粒界的润湿性变好，出现粒界渗透。熔液浸透至粒界，可能会造成超导膜组成出现变化，尤其是可能会使界面附近的超导膜的性状劣化。