[其他]超导器件

说明书

本发明涉及一种适于在液氮温度或更高温度下工作的超导弱连接器件，更确切地说，涉及一种能降低因制造工艺造成的电性质的偏差并且能稳定工作的高温超导器件。

迄今为止，用于高温工作型超导弱连接器件的材料都是象Nb₃Ge这样的材料。H.Rogalla等人在IEEE Trans.MAG-15，536（1985）对这项技术作了讨论。

另外，R.B.Van    Dover等人在J.Appl.Phys，Vol，52，P.7327，1981中对其中呈超导性的电极通过一半导体或正常导体连接在一起的一种超导器件作了讨论。还有，T.D.Clark等人在J.Appl.Phys，Vol.5，P.2736，1980中对一种三端超导器件作了讨论，其中在上述超导器件上加有以场效应为基础改变呈超导性的电极间的连接的装置。

在上述已有技术的超导器件中，超导材料的超导临界温度（Tc）约为23K。因此，原则上不可能将这些器件用于更高温度。

在已有技术里，超导电极和半导体或正常导体分别用由各自的元素组合构成的材料制得。因此，超导器件具有这样的结构，其中不同材料的超导体堆积并成形在半导体或正常导体的表面。在这种情况下，超导体的性质易受半导体或正常导体表面态的影响。所以，具有这种结构的超导器件的性质容易变化，而且它的复现制作也是困难的。另外超导体的超导临界温度（Tc）最高为10-20K左右。这意味着器件的性质容内受器件温度变化的影响而变得不稳定。

还有，因为已有技术的超导器件主要在液氦温度下工作，它们靠浸在液氦中或用氦气冷却的方法被冷却到这一温度。液氦带来了不少问题，首先它很昂贵，用作冷却剂是不经济的，而且由于温度远远低于室温，它本身也难于掌握。

液氦的这些问题直接导致超导器件本身不经济且难以把握的问题。

本发明的第一个目的是提供一种能在温度变化时稳定地工作并能在液氮温度以上的高温下工作的一种超导器件。

本发明的第二个目的是提供一种非常经济且易于掌握的超导器件。

本发明的第三个目的是提供一种易于制造并呈现出均匀电性质的超导器件。

第一和第二个目的是按如下方式实现的：组成超导器件的超导体由K₂NiF₄型结构或钙钛矿型结构的超导氧化物材料制成，这种结构含有选自包括Ba，Sr，Ca，Mg和Ra的元素族的至少一种元素;选自包括La，Y，Ce，Sm，Eu，Er，Gd，Ho，Yb，Nd，Pr，Lu和Tb的元素族的至少一种元素;Cu;以及O。

第三个目的是按如下方式实现的，与超导体接触的半导体或正常导体是由如同上述超导材料，但组分不同的材料制成。

更详细地说，组分为YB_a2C_u3O_7-x，B_a2xL_a2（1-x）C_uO_4（1-y）或S_r2xL_a2（1-x）C_uO_4（1-y）的材料用作超导电极含有Y，Ba和Cu;La，Ba和Cu;或Sr，La和Cu的氧化物材料分别用作半导体或正常导体。另外，超导电极区和半导体结构的氧化物制成;

至少与所述半导体或所述正常导体相接触的两个超导体，它们相互分开，通过所述半导体或所述正常导体形成超导弱连接，并由具有与所述半导体或所述正常导体的相同的元素和晶体结构的氧化物制成;以及

用以控制在所述超导体间流动的电流的控制装置，成形于所述半导体或所述正常导体上，并由一电绝缘膜与之分开。体或正常导体区的形成是通过予先使两区组分不同，或者过后向各区材料中扩散或注入至少一种元素来改变每一区的组分。这样做的根据是组分为YB_a2C_u3O_7-x，B_a2xL_a2（1-x）C_uO_4（1-y）或Sr_2xLa_2（1-x）C_uO_4（1-y）的氧化物材料的电性质依赖于X值。

本发明的超导器件也可通过如下方式实现，选择X值使要成为半导体或正常导体的区的材料的超导临界温度低于超导器件的工作温度（例如，4.2K或77K，或更高温度），或者引入导于构成超导体的四个元素的第五个元素。