(57)【要約】  高温超伝導体フィルムが基板上のＣｅＯ２層上に堆積された高温超伝導体（ＨＴＳ）ミニフィルタまたはコイルを製造するための方法が、ミニフィルタまたはコイルのより高い収率をもたらす。
2007503122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）少なくとも２つの自己共振スパイラル共振器を含んでなる高温超伝導体ミニフィルタであって、スパイラル共振器の各々が、独立して、スパイラル状に配向された高温超伝導体線を含んでなる高温超伝導体ミニフィルタ、または（ｉｉ）スパイラル状に配向された高温超伝導体線を含んでなる高温超伝導体自己共振平面コイルを製造するための方法であって、
（ａ）ＣｅＯ２のエピタキシャル層を単結晶基板上に堆積させる工程と、
（ｂ）エピタキシャル高温超伝導フィルムをＣｅＯ２層上に形成する工程とを含んでなる方法。
【請求項２】
基板が、ＬａＡｌＯ３、ＭｇＯ、およびＡｌ２Ｏ３よりなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
基板がＬａＡｌＯ３である請求項２に記載の方法。
【請求項４】
（ｃ）高温超伝導フィルムをフォトレジストでコーティングする工程と、
（ｄ）フォトレジストを、ミニフィルタまたはコイル設計を含むフォトマスクを介して紫外光に曝す工程と、
（ｅ）フォトレジストを現像して、フォトレジストにミニフィルタまたはコイルのパターンを製造する工程と、
（ｆ）フォトレジストを現像したときに露出された高温超伝導体をエッチング除去する工程と、および
（ｇ）残りのフォトレジストを除去して、高温超伝導体ミニフィルタまたはコイルを露出する工程とをさらに含んでなる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ＣｅＯ２層が、軸外スパッタ堆積によって、堆積の間、基板温度を約６００〜９００℃の範囲内に維持しながら形成される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
基板温度が約７００〜８００℃の範囲内に維持される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
単結晶基板が、前面と裏面とを有し、ＣｅＯ２のエピタキシャル層が基板の両面上に堆積され、エピタキシャル高温超伝導フィルムが基板の面の両方の上のＣｅＯ２層上に形成される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
基板が、ＬａＡｌＯ３、ＭｇＯ、およびＡｌ２Ｏ３よりなる群から選択される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
基板がＬａＡｌＯ３である請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
各ＣｅＯ２層が、軸外スパッタ堆積によって、堆積の間、基板温度を約６００〜９００℃の範囲内に維持しながら形成される請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
基板温度が約７００〜８００℃の範囲内に維持される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
高温超伝導体ミニフィルタが製造される方法であって、
（ｃ）基板の面の両方の上の高温超伝導フィルムを、フォトレジストでコーティングする工程と、
（ｄ）基板の前面上のフォトレジストを、ミニフィルタ設計を含むフォトマスクを介して紫外光に曝す工程と、
（ｅ）フォトレジストを現像して、基板の前面上のフォトレジストにミニフィルタのパターンを製造する工程と、
（ｆ）フォトレジストを現像したときに基板の前面上に露出された高温超伝導体をエッチング除去する工程と、および
（ｇ）残りのフォトレジストを除去して、基板の前面上の高温超伝導体ミニフィルタ、および基板の裏面上の高温超伝導フィルムを露出する工程とをさらに含んでなる請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
高温超伝導体コイルが製造される方法であって、
（ｃ）基板の面の両方の上の高温超伝導フィルムを、フォトレジストでコーティングする工程と、
（ｄ）基板の面の両方の上のフォトレジストを、コイル設計を含むフォトマスクを介して紫外光に曝す工程と、
（ｅ）フォトレジストを現像して、基板の面の両方の上のフォトレジストにコイル設計のパターンを製造する工程と、
（ｆ）フォトレジストを現像したときに基板の面の両方の上に露出された高温超伝導体をエッチング除去する工程と、および
（ｇ）残りのフォトレジストを除去して、基板の面の両方の上の高温超伝導体コイル設計を露出する工程とをさらに含んでなる請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも２つの自己共振スパイラル共振器を含んでなる高温超伝導体ミニフィルタであって、各スパイラル共振器が、独立して、スパイラル共振器の隣接した線が間隙距離だけ互いに隔置されるように、かつスパイラル共振器内に中央開口部を設けるように、スパイラル状に配向された高温超伝導体線を含んでなり、各スパイラル共振器が、単結晶基板上にあるＣｅＯ２のエピタキシャル層と密接に接触する高温超伝導体ミニフィルタ。
【請求項１５】
単結晶基板が、ＬａＡｌＯ３、ＭｇＯ、およびＡｌ２Ｏ３よりなる群から選択される請求項１４に記載の高温超伝導体ミニフィルタ。
【請求項１６】
基板がＬａＡｌＯ３である請求項１５に記載の高温超伝導体ミニフィルタ。
【請求項１７】
高温超伝導体ミニフィルタであって、
（ａ）前面と裏面とを有する単結晶基板と、
（ｂ）基板の両面上のＣｅＯ２のエピタキシャル層と、
（ｃ）基板の前面上のＣｅＯ２層と密接に接触する少なくとも２つの自己共振スパイラル共振器であって、各スパイラル共振器が、独立して、スパイラル共振器の隣接した線が間隙距離だけ互いに隔置されるように、かつスパイラル共振器内に中央開口部を設けるように、スパイラル状に配向された高温超伝導体線を含んでなる自己共振スパイラル共振器と、
（ｄ）少なくとも１つの共振器間結合機構と、
（ｅ）第１の端部がミニフィルタの入力コネクタに接続され、第２の端部がスパイラル共振器の第１のものに結合された伝送線を含んでなる入力結合回路と、
（ｆ）第１の端部がミニフィルタの出力コネクタに接続され、第２の端部がスパイラル共振器の最後のものに結合された伝送線を含んでなる出力結合回路と、
（ｇ）接地平面として基板の裏面上のＣｅＯ２層上に配置された高温超伝導体フィルムと、および
（ｈ）高温超伝導体フィルム上に配置された伝導性フィルムとを含んでなる高温超伝導体ミニフィルタ。
【請求項１８】
基板の裏面上の高温超伝導層が、パターニングされないで維持される請求項１７に記載の高温超伝導体ミニフィルタ。
【請求項１９】
基板が、ＬａＡｌＯ３、ＭｇＯ、およびＡｌ２Ｏ３よりなる群から選択される請求項１７に記載の高温超伝導体ミニフィルタ。
【請求項２０】
基板がＬａＡｌＯ３である請求項１９に記載の高温超伝導体ミニフィルタ。
【請求項２１】
（ｉ）前面と裏面とを有するスーパーストレートであって、スーパーストレートの前面が、基板の前面上に配置された共振器と密接に接触して位置決めされるスーパーストレートと、
（ｊ）接地平面としてスーパーストレートの裏面上に配置された高温超伝導体フィルムと、および
（ｋ）高温超伝導体フィルム上に配置された伝導性フィルムとをさらに含んでなる請求項１７に記載の高温超伝導体ミニフィルタ。
【請求項２２】
スーパーストレートの裏面上に配置された高温超伝導体フィルムが、パターニングされないで維持される請求項２１に記載の高温超伝導体ミニフィルタ。
【請求項２３】
基板が、ＬａＡｌＯ３、ＭｇＯ、およびＡｌ２Ｏ３よりなる群から選択される請求項２１に記載の高温超伝導体ミニフィルタ。
【請求項２４】
基板がＬａＡｌＯ３である請求項２３に記載の高温超伝導体ミニフィルタ。
【請求項２５】
（ａ）前面と裏面とを有する単結晶基板と、
（ｂ）基板の前面上のＣｅＯ２のエピタキシャル層と、
（ｃ）基板の前面上のＣｅＯ２層と密接に接触する高温超伝導体線であって、高温超伝導体線が、スパイラルの隣接した線が間隙距離だけ互いに隔置されるように、かつスパイラル内に中央開口部を設けるように、スパイラル状に配向される高温超伝導体線とを含んでなる高温超伝導体自己共振平面コイル。
【請求項２６】
基板が、ＬａＡｌＯ３、ＭｇＯ、およびＡｌ２Ｏ３よりなる群から選択される請求項２５に記載の高温超伝導体コイル。
【請求項２７】
基板がＬａＡｌＯ３である請求項２６に記載の高温超伝導体コイル。
【請求項２８】
（ａ）前面と裏面とを有する単結晶基板と、
（ｂ）基板の面の両方の上のＣｅＯ２のエピタキシャル層と、
（ｃ）２つの高温超伝導体線であって、１つが基板の前面上のＣｅＯ２層と密接に接触し、１つが基板の裏面上のＣｅＯ２層と密接に接触し、各高温超伝導体線が、スパイラルの隣接した線が間隙距離だけ互いに隔置されるように、かつスパイラル内に中央開口部を設けるように、スパイラル状に配向される高温超伝導体線とを含んでなる高温超伝導体自己共振平面コイル。
【請求項２９】
基板が、ＬａＡｌＯ３、ＭｇＯ、およびＡｌ２Ｏ３よりなる群から選択される請求項２８に記載の高温超伝導体コイル。
【請求項３０】
基板がＬａＡｌＯ３である請求項２９に記載の高温超伝導体コイル。
【請求項３１】
請求項１４に記載のＨＴＳミニフィルタを含んでなる極低温受信機フロントエンド。
【請求項３２】
請求項２５に記載のＨＴＳ自己共振平面コイルを含んでなる核四重極共鳴検出システム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２００３年８月２１日に出願された米国仮特許出願第６０／４９６，８４９号の利益を請求し、あらゆる目的のため、その出願の全体を本出願の一部として援用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、自己共振スパイラル共振器を含んでなる高温超伝導体（ＨＴＳ）ミニフィルタ、およびＨＴＳコイル、ならびに基板上のＣｅＯ２層上に堆積された高温超伝導体フィルムを使用して製造される際のそのようなミニフィルタおよびコイルのプロセス収率の向上に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＨＴＳフィルタは、電気通信、計装、および軍事設備に多くの用途を有する。ＨＴＳフィルタは、ＨＴＳ材料の非常に低い損失（ｌｏｗ  ｌｏｓｓ）によって、非常に低い帯域内挿入損失、高い帯域外阻止、および急峻なスカートという利点を有する。１つの設計において、ＨＴＳフィルタは、サイズが大きいスパイラル共振器を含んでなる。実際に、共振器の少なくとも１つの寸法が、約半波長に等しい。多くの極を備えた低周波ＨＴＳフィルタの場合、通常の設計は、非常に大きい基板領域を必要とする。ＨＴＳフィルタのサイズを低減し、かつクロストークおよび接続問題を解決するための自己共振スパイラル共振器の使用は、必要な基板領域のサイズを低減する。それでもやはり、薄膜ＨＴＳ回路の基板は、コストが高い特殊な単結晶誘電体材料である。ＨＴＳ薄膜コーティング基板は、さらに高価である。次に、ミニフィルタ設計は、典型的にはフォトレジストおよびイオンエッチング技術を用いて、ＨＴＳフィルム上に作らなければならない。最終コストはかなりのものであり、仕様を満たすミニフィルタの高収率を有することが商業的に重要である。
【０００４】
ＨＴＳコイルは、電磁信号用送信コイル、受信コイル、および送受信コイルとしての用途を有する。これらのＨＴＳコイルを製造することは、ＨＴＳフィルタを製造する際に用いられるのと同じ工程を必要とする。関連コストも同様であり、そのため、仕様を満たすＨＴＳコイルの高収率を有することが重要である。
【０００５】
特許文献１は、金属酸化物基板と、セラミック高温超伝導性材料と、立方晶系結晶構造を有する材料の中間層とを含んでなるセラミック超伝導体を開示している。それでもやはり、必要な仕様を満たすミニフィルタおよびコイルを高収率で製造するための方法、ならびにそのように製造されたミニフィルタおよびコイルの必要が残る。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，２６２，３９４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、必要な仕様を満たすミニフィルタおよびコイルを高収率で製造するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、少なくとも２つの自己共振スパイラル共振器を含んでなる高温超伝導体ミニフィルタであって、スパイラル共振器の各々が、独立して、スパイラル状に配向された高温超伝導体線を含んでなる高温超伝導体ミニフィルタ、またはスパイラル状に配向された高温超伝導体線を含んでなる高温超伝導体自己共振平面コイルを提供し、そのようなＨＴＳデバイスの製造のための方法を提供する。
【０００９】
この方法は、ＣｅＯ２のエピタキシャル層を単結晶基板上に堆積させる工程と、エピタキシャル高温超伝導フィルムをＣｅＯ２層上に形成する工程とを含む。この方法は、また、スパイラル状に配向された１つもしくはそれ以上の超伝導体線をＨＴＳフィルムから形成する工程を含む。一実施形態において、この方法は、
（ａ）ＣｅＯ２のエピタキシャル層を単結晶基板上に堆積させる工程と、
（ｂ）エピタキシャル高温超伝導フィルムをＣｅＯ２層上に形成する工程と、
（ｃ）高温超伝導フィルムをフォトレジストでコーティングする工程と、
（ｄ）フォトレジストを、ミニフィルタまたはコイル設計を含むフォトマスクを介して紫外光に曝す工程と、
（ｅ）フォトレジストを現像して、フォトレジストにミニフィルタまたはコイルのパターンを製造する工程と、
（ｆ）フォトレジストを現像したときに露出された高温超伝導体をエッチング除去する工程と、および
（ｇ）残りのフォトレジストを除去して、高温超伝導体ミニフィルタまたはコイルを露出する工程とを含む。
【００１０】
好ましくは、ＣｅＯ２のエピタキシャル層を、基板温度が高い間スパッタ堆積によって堆積させる。好ましくは、高温超伝導体を、アルゴンビームを使用して工程（ｆ）でエッチング除去し、残りのフォトレジストを、酸素プラズマを使用して工程（ｇ）で除去する。
【００１１】
好ましくは、ＣｅＯ２のエピタキシャル層を基板の両面上に堆積させ、エピタキシャル高温超伝導フィルムを基板の両面上のＣｅＯ２層上に形成する。ミニフィルタを製造するとき、その後、基板の前面上の高温超伝導フィルムを、工程（ｃ）〜（ｇ）で上述されたようにパターニングし、基板の裏面上の高温超伝導フィルムを接地平面として使用する。接地平面は、パターニングされていなくてもパターニングされていてもよい。基板の両面上に超伝導層があるとき、両面を上記工程（ｃ）でフォトレジストでコーティングし、工程（ｇ）で、前面上の残りのフォトレジストおよび裏面上のフォトレジストを除去する。裏面上の高温超伝導フィルムを、金などの伝導性フィルムでコーティングして、良好な接地コンタクトを提供する。コイルを製造するとき、その後、基板の前面上の基板および基板の裏面上の高温超伝導フィルムを、工程（ｃ）〜（ｇ）で上述されたようにパターニングする。両面を工程（ｃ）でフォトレジストでコーティングし、工程（ｇ）で、残りのフォトレジストを除去する。
【００１２】
好ましくは、基板は、ＬａＡｌＯ３、ＭｇＯ、およびＡｌ２Ｏ３よりなる群から選択される。
【００１３】
本発明は、また、少なくとも２つの自己共振スパイラル共振器を含んでなる高温超伝導体ミニフィルタであって、スパイラル共振器の各々が、独立して、スパイラル共振器の隣接した線が間隙距離だけ互いに隔置されるように、かつスパイラル共振器内に中央開口部を設けるように、スパイラル状に配向された高温超伝導体線を含んでなり、少なくとも２つのスパイラル共振器が、単結晶基板上にあるＣｅＯ２のエピタキシャル層と密接に接触する高温超伝導体ミニフィルタを提供する。さらなる実施形態において、単結晶基板を、ＬａＡｌＯ３、ＭｇＯ、およびＡｌ２Ｏ３よりなる群から選択してもよい。
【００１４】
さらに、本発明は、コイルの隣接した線が間隙距離だけ互いに隔置されるように、かつコイル内に中央開口部を設けるように、スパイラル状に配向された高温超伝導体線を含んでなる高温超伝導体自己共振平面コイルであって、コイルが、単結晶基板上にあるＣｅＯ２のエピタキシャル層と密接に接触する高温超伝導体自己共振平面コイルを提供する。さらなる実施形態において、単結晶基板を、ＬａＡｌＯ３、ＭｇＯ、およびＡｌ２Ｏ３よりなる群から選択してもよい。
【００１５】
本発明は、また、高温超伝導体ミニフィルタであって、
ａ）前面と裏面とを有し、好ましくは、ＬａＡｌＯ３、ＭｇＯ、およびＡｌ２Ｏ３よりなる群から選択される単結晶基板と、
ｂ）基板の両面上のＣｅＯ２のエピタキシャル層と、
ｃ）基板の前面上のＣｅＯ２層と密接に接触する少なくとも２つの自己共振スパイラル共振器であって、スパイラル共振器の各々が、独立して、スパイラル共振器の隣接した線が間隙距離だけ互いに隔置されるように、かつスパイラル共振器内に中央開口部を設けるように、スパイラル状に配向された高温超伝導体線を含んでなる自己共振スパイラル共振器と、
ｄ）少なくとも１つの共振器間結合機構と、
ｅ）第１の端部がミニフィルタの入力コネクタに接続され、第２の端部が上記複数のスパイラル共振器の第１のものに結合された伝送線を含んでなる入力結合回路と、
ｆ）第１の端部がミニフィルタの出力コネクタに接続され、第２の端部が上記複数のスパイラル共振器の最後のものに結合された伝送線を含んでなる出力結合回路と、
ｇ）接地平面として基板の裏面上のＣｅＯ２層上に配置された高温超伝導体フィルムと、および
ｈ）高温超伝導体フィルム上に配置された伝導性フィルムとを含んでなる高温超伝導体ミニフィルタを提供する。
【００１６】
本発明は、また、上述されたミニフィルタの特徴をすべて備えたストリップ線形態を有し、かつ、
ｉ）前面と裏面とを有するスーパーストレート（ｓｕｐｅｒｓｔｒａｔｅ）であって、スーパーストレートの前面が、基板の前面上に配置されたスパイラル共振器と密接に接触して位置決めされるスーパーストレートと、
ｊ）接地平面としてスーパーストレートの裏面上に配置された高温超伝導体フィルムと、および
ｋ）スーパーストレートの裏面上に配置された高温超伝導体フィルムの表面上に配置された伝導性フィルムとをさらに含んでなる高温超伝導体ミニフィルタを提供する。
【００１７】
本発明は、また、
ａ）前面と裏面とを有し、好ましくは、ＬａＡｌＯ３、ＭｇＯ、およびＡｌ２Ｏ３よりなる群から選択される単結晶基板と、
ｂ）基板の前面上のＣｅＯ２のエピタキシャル層と、
ｃ）基板の前面上のＣｅＯ２層と密接に接触する高温超伝導体線であって、高温超伝導体線が、スパイラルの隣接した線が間隙距離だけ互いに隔置されるように、かつスパイラル内に中央開口部を設けるように、スパイラル状に配向される高温超伝導体線とを含んでなる高温超伝導体自己共振平面コイルを提供する。
【００１８】
本発明は、また、
ａ）前面と裏面とを有し、好ましくは、ＬａＡｌＯ３、ＭｇＯ、およびＡｌ２Ｏ３よりなる群から選択される単結晶基板と、
ｂ）基板の両面上のＣｅＯ２のエピタキシャル層と、
ｃ）２つの高温超伝導体線であって、１つが基板の前面上のＣｅＯ２層と密接に接触し、１つが基板の裏面上のＣｅＯ２層と密接に接触し、各高温超伝導体線が、スパイラルの隣接した線が間隙距離だけ互いに隔置されるように、かつスパイラル内に中央開口部を設けるように、スパイラル状に配向される高温超伝導体線とを含んでなる高温超伝導体自己共振平面コイルを提供する。
【００１９】
少なくとも２つの向上した自己共振スパイラル共振器のすべて、高温超伝導体フィルム、および高温超伝導体コイルのための高温超伝導体線を形成するために使用される高温超伝導体は、好ましくは、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７、Ｔｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８、ＴｌＢａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ９、（ＴｌＰｂ）Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ７、および（ＴｌＰｂ）Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ９よりなる群から選択される。最も好ましくは、高温超伝導体はＴｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８またはＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７である。
【００２０】
上述されたミニフィルタの高温超伝導体接地平面フィルムの表面の上に配置された伝導性フィルムは、ミニフィルタのケースへのコンタクトとして役立つことができる。好ましくは、これらの伝導性フィルムは金フィルムである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、高収率で、バッチごとのまたは異なった供給業者からの基板のばらつきを懸念することなく、高温超伝導体ミニフィルタまたはコイルを製造するための方法を提供する。高温超伝導体層の形成前およびミニフィルタまたはコイルの製造前の基板上のＣｅＯ２のエピタキシャルバッファ層の堆積は、基板の性質によって、ミニフィルタまたはコイル収率に異なった影響を及ぼす。しかし、ＣｅＯ２バッファ層の通常の使用は、ミニフィルタまたはコイル収率の不確実性を低減し、一貫して高いミニフィルタまたはコイル収率をもたらす。ＣｅＯ２バッファ層の使用は、他の高温超伝導体デバイスを製造するとき、同様の有益な利点がある。
【００２２】
ここで使用されるように、「収率」とは、受入れられる性能特徴を備えて製造されたミニフィルタまたはコイルのパーセンテージを意味する。
【００２３】
単結晶基板は、好ましくは、ＬａＡｌＯ３、ＭｇＯ、およびＡｌ２Ｏ３よりなる群から選択され、ＬａＡｌＯ３が特に好ましい。上にＣｅＯ２のエピタキシャルバッファ層が堆積されるべき基板の表面は、汚染されておらず（ｃｌｅａｎ）かつ研磨されていなければならない。エピタキシャルＣｅＯ２層は、さまざまな既知の方法によって堆積させることができるが、軸外スパッタ堆積が好ましく、基板温度は、堆積の間、高くなければならず、すなわち、約６００〜９００℃、好ましくは約７００〜８００℃でなければならない。
【００２４】
自己共振スパイラル共振器のすべてのためのＨＴＳ線を形成するために使用される高温超伝導体は、好ましくは、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７、Ｔｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８、ＴｌＢａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ９、（ＴｌＰｂ）Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ７、および（ＴｌＰｂ）Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ９よりなる群から選択される。最も好ましくは、高温超伝導体は、Ｔｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８またはＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７である。これらの高温超伝導体の各々を堆積させるためのさまざまな方法が知られており、ＣｅＯ２層上のＨＴＳのエピタキシャル層をもたらすこれらの方法のいずれも用いることができる。
【００２５】
パターニングされたエレメントを製造するためのフォトレジストの使用が、エレクトロニクス産業において周知であり、これらの標準方法を用いて、パターニングされていないＨＴＳ層からパターニングされたミニフィルタまたはコイル構成を製造することができる。好ましくは、除去されるべきＨＴＳは、アルゴンビームを使用してエッチング除去され、ＨＴＳフィルタまたはコイルを被覆するフォトレジストは、酸素プラズマを使用して除去される。
【００２６】
この方法によって製造された高温超伝導体ミニフィルタは、少なくとも２つの自己共振スパイラル共振器を含んでなり、スパイラル共振器の各々は、独立して、スパイラル共振器の隣接した線が間隙距離だけ互いに隔置されるように、かつスパイラル共振器内に中央開口部を設けるように、スパイラル状に配向された高温超伝導体線を含んでなる。好ましくは、間隙距離は、高温超伝導体線の幅より小さく、中央開口部の寸法は、間隙距離にほぼ等しい。スパイラル共振器の周波数を微調整するために、伝導性同調パッドを中央開口部に配置してもよい。この同調パッドは高温超伝導体であることができる。
【００２７】
好ましくは、ミニフィルタの自己共振スパイラル共振器すべてが、同一の形状、すなわち、矩形、丸いコーナを有する矩形、４を超える辺を有する多角形、または円形を有する。
【００２８】
ミニフィルタの入力および出力結合回路は、２つの基本構成を有する。
１．第１の端部が伝送線の上の金パッドを介してフィルタの入力コネクタに接続され、第２の端部が延在されて、上記複数のスパイラル共振器の第１のスパイラル共振器（入力回路用）または最後のスパイラル共振器（出力回路用）のスパイラル線のすぐ近くでありかつこれと平行であり、フィルタのための入力または出力結合を提供する伝送線を含んでなる平行線構成。
２．第１の端部が伝送線の上の金パッドを介してフィルタの入力コネクタに接続され、第２の端部が延在されて、上記複数のスパイラル共振器の第１のスパイラル共振器（入力回路用）または最後のスパイラル共振器（出力回路用）のスプリット（ｓｐｌｉｔ）スパイラル線に挿入されて、フィルタのための入力または出力結合を提供する伝送線を含んでなる挿入線構成。
【００２９】
ミニフィルタの隣接したスパイラル共振器の間の共振器間結合は、隣接したスパイラル共振器の端縁における電磁界の重なりによって提供される。さらに、結合を増加させ、かつミニフィルタの周波数を調整するために、ＨＴＳ線をスパイラル共振器の間に設けることができる。
【００３０】
本発明のミニフィルタは、１つの基板と、１つの接地平面とを備えたマイクロストリップ線形態であることができ、それらは、また、基板と、スーパーストレートと、２つの接地平面とを備えたストリップ線形態であることができる。
【００３１】
ミニフィルタの自己共振スパイラル共振器の数が増加するにつれて、ミニフィルタの高収率を得る困難さも増加し、本発明の方法を用いてミニフィルタを製造することの利点が増加する。
【００３２】
ＣｅＯ２バッファ層の使用は、高温超伝導体自己共振平面コイルを製造する際に同様の有益な利点がある。平面コイル、すなわち、表面コイルは、基板の片面のみの上のＨＴＳコイル構成、または基板の両面上の本質的に同一のＨＴＳコイル構成を有することができる。コイル構成は、スパイラル状に配向された高温超伝導体線を含んでなる。スパイラルの隣接した線が、間隙距離だけ互いに隔置され、スパイラル内に中央開口部を設ける。ＨＴＳ線の幅は、均一であることができるか、スパイラルの長さに沿って変わることができる。同様に、間隙距離は、均一であることができるか、スパイラルの長さに沿って変わることができる。
【００３３】
本発明によるＨＴＳミニフィルタを、極低温受信機フロントエンドなどのさまざまな電子デバイスに使用してもよい。本発明によるＨＴＳコイルも、核四重極共鳴（「ＮＱＲ」）検出システムなどのさまざまな電子デバイスに使用してもよい。ＮＱＲ検出システムは、任意の目的で化学化合物の存在を検出するために使用することができるが、爆発物、薬物、またはいかなる種類の密輸品などの規制された物質の存在を検出するのに特に有用である。そのようなＮＱＲ検出システムは、安全システム、セキュリティシステム、または法執行スクリーニングシステムに有用に組入れることができる。たとえば、これらのシステムは、人および彼らの衣類、機内持込み品、手荷物、貨物、郵便物、および／または乗物を走査するために使用することができる。それらは、また、品質管理を監視するか、空気または水の質を監視するか、生物学的材料を検出するために使用することができる。
【実施例】
【００３４】
本発明の実施例および比較実験
各々が図１に示された設計を備えた、１７の８極ミニフィルタを、ＣｅＯ２バッファ付きＬａＡｌＯ３基板上の両面Ｔｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８を使用して製造したこの実施例は、本発明の方法を用いて得られる高収率を示す。
【００３５】
汚染されていない、研磨された単結晶ＬａＡｌＯ３基板を、カリフォルニア州リッチモンドのＭＴＩコーポレーション（ＭＴＩ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，  Ｒｉｃｈｍｏｎｄ，  ＣＡ）から得た。基板温度を約７００〜８００℃の範囲内に保持しながら、軸外スパッタ堆積によって、基板の両面上にエピタキシャルＣｅＯ２バッファ層を成長させた。
【００３６】
Ｂａ：Ｃａ：Ｃｕ酸化物ターゲットの軸外マグネトロンスパッタリングを用いて、室温（約２０℃）で、アモルファス前駆体Ｂａ：Ｃａ：Ｃｕ酸化物フィルムを、基板の両面上のＣｅＯ２層上に堆積させた。このアモルファス前駆体Ｂａ：Ｃａ：Ｃｕ酸化物フィルムは、厚さ約５５０ｎｍであり、約２：１：２の化学量論を有した。次に、前駆体フィルムを、空気中約４５分間約８５０℃でＴｌ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０とＴｌ２Ｏ３との粉末混合物の存在下でアニールすることによってタリネートした（ｔｈａｌｌｉｎａｔｅｄ）。この粉末混合物を加熱すると、Ｔｌ２Ｏが粉末混合物から放出され、前駆体フィルムに拡散し、それと反応して、所望のＴｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８相を形成する。標準Ｘ線回折測定は、Ｔｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８フィルムが、下にある［１００］結晶軸を有するＣｅＯ２バッファ層によって定められる面内整列を有し、Ｔｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８フィルムがＣｅＯ２バッファ層の［１００］結晶軸に対して４５°だけ回転されることを示す。
【００３７】
次に、Ｔｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８フィルム表面の汚染を、アルゴンイオンビームを使用して除いた。金フィルムを、基板の裏面上のパターニングされていないＴｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８フィルム上に蒸着させ、これを完全に被覆した。金コンタクトパッドを、シャドーマスクを介して前面Ｔｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８フィルム表面上に蒸着させた。次に、サンプルを両面上でフォトレジストでコーティングし焼き付けた。各々が図１に示された設計を備えた３つのミニフィルタのための設計を含むフィルタ設計フォトマスクを準備した。入力および出力結合回路は、挿入線構成を有した。共振器のＨＴＳ線間の間隙は４４μｍであった。共振器のＨＴＳ線の幅は、２２０μｍから３０８μｍまで変化した。共振器および共振器間結合の設計を、１３０８８ニューヨーク州リバプールのソネット・ソフトウェア・インコーポレイテッド（Ｓｏｎｎｅｔ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ，  Ｉｎｃ，  Ｌｉｖｅｒｐｏｏｌ，  ＮＹ）から得られるソネット（Ｓｏｎｎｅｔ）ＥＭソフトウェアを使用して最適化した。次に、フィルタ設計フォトマスクを、基板の前面上のＴｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８フィルムを被覆するフォトレジスト上に配置し、紫外光に曝した。次に、レジストを現像し、レジストを現像したときに露出されたＴｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８フィルムの部分を、アルゴンビームエッチングによってエッチング除去した。次に、基板の前面および裏面上の残りのフォトレジスト層を酸素プラズマによって除去した。次に、ダイシングソーを使用して、３つの個別のミニフィルタを切断した。
【００３８】
上述されたように準備された１７のミニフィルタを得て、分析した。Ｓ１１は、入力ポートからの反射係数の大きさである。Ｓ１１は、これらのミニフィルタの実際の用途のための重要なパラメータであり、製造されたミニフィルタを特徴づけるためにここで使用される。バンドパス領域外のＳ１１は、ほぼ１、すなわち、約０ｄＢである。バンドパス領域内のＳ１１は、できるだけ小さくなければならない。Ｓ１１を、１７のミニフィルタの各々について測定した。バンドパス領域内のＳ１１が、０から−１０ｄＢ、−１０ｄｂから−１２ｄＢ、−１２ｄｂから−１５ｄＢ、−１５ｄＢから−２０ｄＢ、および−２０ｄＢより小さいミニフィルタのパーセンテージが、図２に示されている。７０％を超えるミニフィルタが、−１２ｄＢより小さいバンドパス領域内のＳ１１を有する。
【００３９】
ＣｅＯ２層の堆積を省く以外は、本質的に上述されたようにミニフィルタを準備して、比較実験を行った。２９のミニフィルタを得て、分析した。バンドパス領域内のＳ１１が、０から−１０ｄＢ、−１０ｄｂから−１２ｄＢ、−１２ｄｂから−１５ｄＢ、−１５ｄＢから−２０ｄＢ、および−２０ｄＢより小さいミニフィルタのパーセンテージが、図３に示されている。４５％未満のミニフィルタが、−１２ｄＢより小さいバンドパス領域内のＳ１１を有する。これは、本発明のミニフィルタのその範囲内の７０％を超えるのと比較される。ＣｅＯ２バッファ層は、ＬａＡｌＯ３基板の影響およびＬａＡｌＯ３基板との相互作用からフィルタを隔離し保護する。ＣｅＯ２バッファ層は、実際のプロセスに必要な高収率をもたらす。
【００４０】
本発明の装置または方法が、特定の構成要素または工程を「含んでなる」、「含む」、「含有する」、「有する」、「から構成される（ｃｏｍｐｏｓｅｄ  ｏｆ）」、または「によって構成される」と陳述または説明される場合、陳述または説明がそれと反対に明確に規定しない限り、明確に陳述または説明されたもの以外の１つもしくはそれ以上の構成要素または工程が、装置または方法に存在してもよいことが理解されるべきである。しかし、代替実施形態において、本発明の装置または方法は、特定の構成要素または工程から本質的になると陳述または説明してもよく、この実施形態において、装置または方法の動作の原理または際立った特徴を実質的に変更する構成要素または工程がその中に存在しない。さらなる代替実施形態において、本発明の装置または方法は、特定の構成要素または工程からなると陳述または説明してもよく、この実施形態において、陳述されたもの以外の構成要素または工程がその中に存在しない。
【００４１】
本発明の装置の構成要素または方法の工程の存在の陳述または説明に対して不定冠詞「ａ」または「ａｎ」が使用される場合、陳述または説明がそれと反対に明確に規定しない限り、そのような不定冠詞の使用が、装置の構成要素または方法の工程の存在を数で１に限定しないことが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例および比較実験に使用されたマイクロストリップ８極フィルタ構成を示す。
【図２】ＣｅＯ２層を備えたＬａＡｌＯ３上のＴｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８フィルムを使用して製造された８極ミニフィルタについて得られた反射係数Ｓ１１（−ｄＢ単位）の分布を示す。
【図３】ＣｅＯ２層のないＬａＡｌＯ３上のＴｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８フィルムを使用して製造された８極ミニフィルタについて得られた反射係数Ｓ１１（−ｄＢ単位）の分布を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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