(57)【要約】ＥＬＲ材料からなる極めて低い抵抗（「ＥＬＲ」）フィルムの動作特性は、ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を堆積して、変性ＥＬＲフィルムを生成することによって改善することができる。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲフィルムは、「ｃ−フィルム」の形をとることができる。そのような動作特性は、高温でのＥＬＲ状態での動作、追加の電荷の保持、改善された磁気的性質による動作、改善された機械的性質による動作、またはその他の改善された動作特性を含むことができる。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料は、ＹＢＣＯなどであるがこれに限定されない混合原子価酸化銅ペロブスカイトである。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料は、クロムなどであるがこれに限定することのない、酸素に容易に結合する伝導性材料である。
2013507009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＬＲフィルムの動作特性を改善するための方法であって、
前記ＥＬＲフィルムは、結晶構造を有するＥＬＲ材料を含み、
前記方法は、
前記ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を層状化して、変性ＥＬＲフィルムを生成するステップを含み、
前記変性ＥＬＲフィルムは、前記変性材料のない前記ＥＬＲフィルムの特性に勝る、
改善された動作特性を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を層状化するステップは、前記変性材料を、前記ＥＬＲ材料の前記適切な表面上に堆積するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を層状化するステップは、前記ＥＬＲ材料の結晶構造のｃ−平面に実質的に平行ではない前記ＥＬＲ材料の面上に前記変性材料を層状化するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を層状化するステップは、前記ＥＬＲ材料の結晶構造のａｂ−平面に平行な前記ＥＬＲ材料の面上に前記変性材料を層状化するステップを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を層状化するステップは、前記ＥＬＲ材料の結晶構造のａ−平面またはｂ−平面に平行な前記ＥＬＲ材料の面上に前記変性材料を層状化するステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を層状化するステップは、前記ＥＬＲフィルムの前記適切な表面上に、クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、ベリリウム、ガリウム、またはセレンを層状化するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＥＬＲフィルム上または前記ＥＬＲフィルム内に前記適切な表面を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ＥＬＲフィルム上または前記ＥＬＲフィルム内に前記適切な表面を形成するステップは、前記ＥＬＲフィルム上または前記ＥＬＲフィルム内に前記適切な表面を露出させるステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ＥＬＲフィルム上または前記ＥＬＲフィルム内に適切な表面を形成するステップは、
基材上に、前記基材の主軸に沿って、前記ＥＬＲ材料の結晶構造の特定の軸を配向させるように前記ＥＬＲ材料を層状化するステップを含み、
前記特定の軸は、前記ＥＬＲ材料の結晶構造の前記ｃ−平面内の線であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記特定の軸は、ａ−軸またはｂ−軸であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
基材上に前記ＥＬＲ材料を層状化するステップは、前記ＥＬＲ材料を、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3、ＬａＳｒＧａＯ4、またはこれらの組合せの上に層状化するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＥＬＲフィルムの前記適切な表面を露出させるステップは、前記ＥＬＲフィルムの１次表面をエッチングして、前記１次表面の表面積を増加させるステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＥＬＲフィルムの前記適切な表面を露出させるステップは、前記ＥＬＲフィルムの１次表面にパターンを生成し、それによって前記ＥＬＲフィルムの１つまたは複数の適切な表面を露出させるステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＥＬＲフィルムの１次表面にパターンを生成するステップは、前記ＥＬＲフィルムの前記１次表面に溝を彫るステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を層状化するステップは、前記変性材料を前記溝に堆積するステップを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＥＬＲ材料は、超電導材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記超電導材料は、混合原子価酸化銅ペロブスカイトを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記超電導材料は、鉄プニクタイドまたは二ホウ化マグネシウムを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
ＥＬＲフィルムの動作特性を改善するための方法であって、
前記ＥＬＲフィルムは、前記ＥＬＲフィルムの他の２つの軸のいずれよりも長い主軸を有し、
前記ＥＬＲフィルムは、前記ＥＬＲフィルムの他の直交面のいずれよりも広い面積を有する１次表面を有し、
前記ＥＬＲフィルムは結晶構造を有するＥＬＲ材料を含み、
前記方法は
少なくとも１つの溝を前記ＥＬＲフィルムの前記１次表面に生成し、それによって前記ＥＬＲ材料の面を露出させ、前記露出した面が、前記ＥＬＲ材料の結晶構造のａｂ−平面に平行な面であるステップと；
変性材料を、前記露出した面上に堆積するステップと；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記ＥＬＲフィルムの前記１次表面に少なくとも１つの溝を生成するステップは、前記ＥＬＲ材料の厚さに実質的に等しい深さを有する少なくとも１つの溝を生成するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ＥＬＲフィルムの前記１次表面に少なくとも１つの溝を生成するステップは、前記ＥＬＲ材料の厚さ未満の深さを有する少なくとも１つの溝を生成するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記露出した面上に変性材料を堆積するステップは、前記露出した面上に、前記変性材料の単一の単位層を堆積するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記露出した面上に変性材料を堆積するステップは、前記露出した面上に、前記変性材料の２つ以上の単位層を堆積するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの溝の幅は、１０ｎｍよりも大きいことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記ＥＬＲフィルムの前記１次表面に少なくとも１つの溝を生成するステップは、実質的に前記ＥＬＲフィルムの前記主軸の方向にある前記フィルムの前記１次表面に少なくとも１つの溝を生成するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
ＥＬＲフィルムであって、
ＥＬＲ材料からなる第１の層と；
前記第１の層のＥＬＲ材料に結合された、変性材料からなる第２の層と；
を含み、
前記変性材料に結合された前記ＥＬＲ材料が、前記変性材料のない前記ＥＬＲ材料の動作特性に勝る、改善された動作特性を有することを特徴とするＥＬＲフィルム。
【請求項２７】
前記改善された動作特性は、より高い遷移温度を含むことを特徴とする請求項２６に記載のＥＬＲフィルム。
【請求項２８】
基材材料からなる第３の層をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載のＥＬＲフィルム。
【請求項２９】
前記第１の層は、前記基材層に隣接していることを特徴とする請求項２８に記載のＥＬＲフィルム。
【請求項３０】
前記第２の層は、前記基材層に隣接していることを特徴とする請求項２８に記載のＥＬＲフィルム。
【請求項３１】
緩衝材または絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載のＥＬＲフィルム。
【請求項３２】
前記第１の層は、前記緩衝材または前記絶縁層に隣接していることを特徴とする請求項３１に記載のＥＬＲフィルム。
【請求項３３】
前記第２の層は、前記緩衝材または前記絶縁層に隣接していることを特徴とする請求項３１に記載のＥＬＲフィルム。
【請求項３４】
前記第２の層に結合されたＥＬＲ材料の第３の層をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載のＥＬＲフィルム。
【請求項３５】
前記第１の層に結合された変性材料の第３の層をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載のＥＬＲフィルム。
【請求項３６】
前記基材材料は、多結晶質材料、多結晶質金属、合金、ハステロイ金属、ヘインズ金属、またはインコネル金属を含むことを特徴とする請求項２８に記載のＥＬＲフィルム。
【請求項３７】
前記変性材料は、クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、ベリリウム、ガリウム、セレン、またはその他の金属を含むことを特徴とする請求項２６に記載のＥＬＲフィルム。
【請求項３８】
前記ＥＬＲ材料は、超電導材料を含むことを特徴とする請求項２６に記載のＥＬＲフィルム。
【請求項３９】
前記超電導材料は、混合原子価酸化銅ペロブスカイトを含むことを特徴とする請求項３８に記載のＥＬＲフィルム。
【請求項４０】
前記超電導材料は、鉄プニクタイド材料を含むことを特徴とする請求項３８に記載のＥＬＲフィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、高温で極めて低い抵抗を有するフィルムまたはテープ（「ＥＬＲフィルム」または「ＥＬＲテープ」）に関し、より詳細には、改善された動作特性で動作する、既存のＥＬＲフィルムの変性および／または新しいＥＬＲフィルムの生成に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、２００９年１０月２日に出願した「High Temperature Extremely Low Resistance Materials and Methods for Modifying or Creating Same」という名称の米国特許仮出願第６１／２４８，１３０号明細書の優先権を主張するものである。
【０００３】
継続中の研究は、改善された動作特性、例えば超電導材料を含む既存の材料にも勝る、より高い温度で低い電気抵抗を有する新しい材料を実現しようと試みている。科学者らは、「完全導体」、または極めて低い抵抗で動作するがこれまで受け入れられてきた超電導材料の全ての特徴を必ずしも示さなくてもよい材料の、可能性ある存在について理論を立てた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】http://www.jmol.org.
【非特許文献２】Selvamanickam,V.ら、"High Current Y-Ba-Cu-O Coated Conductor using Metal Organic Chemical Vapor Deposition and Ion Beam Assisted Deposition"、Proceedings of the 2000 Applied Superconductivity Conference、Virginia Beach、Virginia、2000年9月17〜22日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それらの名称にも関わらず、従来の高温超電導（「ＨＴＳ」）材料は、依然として非常に低い温度で動作する。事実、ほとんどの一般に使用されるＨＴＳ材料は、非常に低い沸点を有する液体（例えば、液体窒素）を使用する冷却システムの使用を、依然として必要とする。そのような冷却システムは、実装コストを増加させ、そのような材料の、広範囲にわたる商業的なかつ消費者向けの使用および／または利用を抑制する。
【０００６】
改善された動作特性を有するＥＬＲフィルム；公知のＥＬＲフィルムを変性させて、この変性ＥＬＲフィルムが改善された動作特性で動作するようにするためのメカニズム；および／または新しいＥＬＲフィルムを設計し製作するための技法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一般的に言えば、本発明の様々な実施態様は、既存のＥＬＲ材料の変性、および／または新しいＥＬＲ材料を生成するためのプロセスに関する。本発明のいくつかの実施態様では、改善された動作特性を有する変性ＥＬＲ材料が生成されるように、既存のＥＬＲ材料を変性させる。これらの動作特性には、より高い温度でのＥＬＲ状態（例えば、超電導状態を含む。）での動作、同じ（または、より高い）温度での高い電荷保持能力による動作、改善された磁気的性質による動作、改善された機械的性質による動作、および／またはその他の改善された動作特性を含めてもよいが、これらに限定するものではない。以下に、より詳述されるように、この記述においては、ＥＬＲ材料は：ＨＴＳ材料を含んだ超電導材料；完全伝導性材料（例えば、完全導体）；および極めて低い抵抗を有するその他の伝導性材料を含む。
【０００８】
本発明のいくつかの実施態様では、方法は、ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を層状化して、変性ＥＬＲフィルムを生成するステップを含み、この変性ＥＬＲフィルムは、変性材料を持たないＥＬＲフィルムの場合に勝る改善された動作特性を有するものである。
【０００９】
本発明のいくつかの実施態様では、方法は、ＥＬＲフィルム上にまたはＥＬＲフィルム内に適切な表面を形成するステップと、ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を層状化して、変性ＥＬＲフィルムを生成するステップとを含み、この変性ＥＬＲフィルムは、ＥＬＲフィルム単独または変性材料を持たないＥＬＲフィルムの場合に勝る、改善された動作特性を有するものである。本発明のさらなる実施態様では、適切な表面は、ＥＬＲフィルムのｃ−平面に実質的に平行ではない。
【００１０】
本発明の様々な実施態様では、改善された動作特性には、より高い温度でのＥＬＲ状態での動作、同じ温度またはより高い温度での高い電荷保持能力による動作、改善された磁気的性質による動作、または改善された機械的性質による動作が含まれる。
【００１１】
本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を層状化するステップは、ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を堆積するステップを含む。本発明のその他の実施態様では、ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を堆積するステップは、ＭＢＥ、ＰＬＤ、またはＣＶＤを使用するステップを含む。
【００１２】
本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を層状化するステップは、ＥＬＲフィルムのＥＬＲ材料の結晶構造のｃ−平面に実質的に平行ではないＥＬＲフィルムの面上に、変性材料を層状化するステップを含む。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を層状化するステップは、ＥＬＲ材料の結晶構造のａｂ−平面に平行なＥＬＲ材料の面上に、変性材料を層状化するステップを含む。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を層状化するステップは、ＥＬＲ材料の結晶構造のａ−平面またはｂ−平面に平行なＥＬＲ材料の面上に、変性材料を層状化するステップを含む。
【００１３】
本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を層状化するステップは、ＥＬＲフィルムの適切な表面上にクロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、ベリリウム、ガリウム、またはセレンを層状化するステップを含む。
【００１４】
本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲフィルム上またはＥＬＲフィルム内に適切な表面を形成するステップは、ＥＬＲフィルム上またはＥＬＲフィルム内に適切な表面を露出させるステップを含む。
【００１５】
本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲフィルム上またはＥＬＲフィルム内に適切な表面を形成するステップは、基材の主軸に沿った方向にＥＬＲ材料の結晶構造の特定の軸が向くように基材上にＥＬＲ材料を層状化するステップであって、この特定の軸が、ＥＬＲ材料の結晶構造のｃ−平面内にある線であるステップを含む。本発明のその他の実施態様では、特定の軸は、ａ−軸またはｂ−軸である。
【００１６】
本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲフィルムの適切な表面を露出させるステップは、ＥＬＲフィルムの１次表面をエッチングして、この１次表面の表面積を増加させるステップを含む。
【００１７】
本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲフィルムの適切な表面を露出させるステップは、ＥＬＲフィルムの１次表面にパターンを生成し、それによってＥＬＲフィルムの１つまたは複数の適切な表面を露出させるステップを含む。
【００１８】
本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲフィルムの１次表面にパターンを生成するステップは、ＥＬＲフィルムのＥＬＲ材料に溝を彫るステップを含む。本発明のいくつかの実施態様では、溝は、実質的に、ＥＬＲフィルムの主軸の方向にある。本発明のいくつかの実施態様では、溝は、ＥＬＲ材料の厚さに実質的に等しい深さを有する。本発明のいくつかの実施態様では、溝は、ＥＬＲ材料の厚さ未満の深さを有する。本発明のいくつかの実施態様では、少なくとも１つの溝の幅は、１０ｎｍよりも大きい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料が、溝の内部に堆積される。
【００１９】
本発明のいくつかの実施態様では、方法は、ＥＬＲフィルムの１次表面に少なくとも１つの溝を生成し、それによって、ＥＬＲフィルムのＥＬＲ材料の結晶構造のａｂ−平面に平行な面であるＥＬＲフィルムの面を露出させ、この露出した面上に変性材料を堆積するステップを含む。
【００２０】
本発明のいくつかの実施態様では、露出した面上に変性材料を堆積するステップは、露出した面上に、変性材料の単一の単位層を堆積するステップを含む。本発明のいくつかの実施態様では、露出した面上に変性材料を堆積するステップは、露出した面上に、変性材料の２つ以上の単位層を堆積するステップを含む。
【００２１】
本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲフィルムの適切な表面上に変性材料を層状化するステップは、ＥＬＲフィルムのｃ−平面に実質的に平行ではないＥＬＲフィルムの面上に、変性材料を層状化するステップを含む。
【００２２】
本発明のいくつかの実施態様では、方法は、変性材料をＥＬＲ材料に結合して、変性ＥＬＲ材料を形成するステップであって、この変性ＥＬＲ材料が、ＥＬＲ材料単独の場合または変性材料を持たないＥＬＲ材料の場合よりも高い温度で動作するステップを含む。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料は、超電導材料である。
【００２３】
いくつかの実施態様では、変性材料は、ＥＬＲ材料上に層状化されて、ＥＬＲ材料単独の場合または変性材料を持たないＥＬＲ材料の場合に勝る改善された動作特性により動作する、変性ＥＬＲ材料を形成する。ＥＬＲ材料は、混合原子価酸化銅ペロブスカイトと呼ばれるＥＬＲ材料のファミリーから選択されてもよい。いくつかの実施態様では、変性材料は、下記の任意の１つもしくは組合せ、すなわちクロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、ビスマス（Ｂｉ）、コバルト（Ｃｏ）、バナジウム（Ｖ）、チタン（Ｔｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ガリウム（Ｇａ）、および／またはセレン（Ｓｅ）から選択されてもよい。
【００２４】
本発明のいくつかの実施態様では、複合体は、ＥＬＲ材料単独の場合または変性材料を持たないＥＬＲ材料の場合よりも高い温度で、ＥＬＲ状態で動作するように、ＥＬＲ材料とこのＥＬＲ材料に結合された変性材料とを含んでいる。
【００２５】
本発明のいくつかの実施態様では、複合体は、ＥＬＲ材料を含む第１の層と、変性材料を含む第２の層とを含み、この第２の層は、第１の層に結合されている。本発明のいくつかの実施態様では、複合体は、ＥＬＲ材料を含む第１の層と、この第１の層に結合された、変性材料を含む第２の層と、ＥＬＲ材料を含む第３の層と、この第３の層が結合された、変性材料の第４の層とを含む。本発明のいくつかの実施態様では、第２の層は第１の層上に堆積される。本発明のいくつかの実施態様では、第１の層は第２の層上に堆積される。本発明のいくつかの実施態様では、第１の層のＥＬＲ材料は第２の層上に形成される。本発明のいくつかの実施態様では、第１の層は、少なくとも、ＥＬＲ材料の単結晶単位セルの厚さを有する。本発明のいくつかの実施態様では、第１の層は、ＥＬＲ材料のいくつかの結晶単位セルの厚さを有する。本発明のいくつかの実施態様では、第２の層は、少なくとも、変性材料の単一の単位（例えば、原子、分子、結晶、単位セル、またはその他の単位）の厚さを有する。本発明のいくつかの実施態様では、第２の層は、変性材料のいくつかの単位の厚さを有する。
【００２６】
本発明のいくつかの実施態様では、複合体は、ＹＢＣＯを含む第１の層と、変性材料を含む第２の層とを含み、この第２の層の変性材料は、第１の層のＹＢＣＯに結合されており、変性材料は：クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、ベリリウム、ガリウム、またはセレンを含む群のいずれか１つまたは複数として選択された元素である。本発明のいくつかの実施態様では、第２の層の変性材料は、第１の層のＹＢＣＯの面に結合されており、この面は、ＹＢＣＯのｃ−軸に実質的に平行である。本発明のいくつかの実施態様では、第２の層の変性材料は、第１の層のＹＢＣＯの面に結合されており、この面は、ＹＢＣＯのａｂ−平面に実質的に平行である。本発明のいくつかの実施態様では、第２の層の変性材料は第１の層のＹＢＣＯの面に結合されており、この面は、ＹＢＣＯのｂ−軸に実質的に垂直である。本発明のいくつかの実施態様では、第２の層の変性材料は第１の層のＹＢＣＯの面に結合されており、この面は、ＹＢＣＯのａ−軸に実質的に垂直である。
【００２７】
本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料は超電導材料を含む。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料は、混合原子価酸化銅ペロブスカイト材料を含む。本発明のいくつかの実施態様では、混合原子価酸化銅ペロブスカイト材料は、ＬａＢａＣｕＯ、ＬＳＣＯ、ＹＢＣＯ、ＢＳＣＣＯ、ＴＢＣＣＯ、ＨｇＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏx、またはその他の混合原子価酸化銅ペロブスカイト材料と総称して呼ばれる群から選択されてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料は、鉄プニクタイド材料を含む。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料は、二ホウ化マグネシウムを含む。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料は、伝導性材料であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料は、酸素と容易に結合する材料であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料は、酸素と容易に結合する伝導性材料（「酸素結合伝導性材料」）であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料は、クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、ベリリウム、ガリウム、および／またはセレンのいずれか１つまたは組合せであってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料と変性材料との様々な組合せを使用してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料がＹＢＣＯであり、変性材料がクロムである。
【００２８】
本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料と変性材料との複合体は、ＥＬＲ材料単独の場合または変性材料を持たないＥＬＲ材料の場合よりも高い温度で動作する。本発明のいくつかの実施態様では、複合体は、ＥＬＲ材料単独の場合または変性材料を持たないＥＬＲ材料の場合よりも高い温度でのＥＬＲを実証する。本発明のいくつかの実施態様では、複合体は、ＥＬＲ材料単独の場合または変性材料を持たないＥＬＲ材料の場合よりも高い温度で、非ＥＬＲ状態からＥＬＲ状態に遷移する。本発明のいくつかの実施態様では、複合体は、ＥＬＲ材料単独の場合または変性材料を持たないＥＬＲ材料の場合よりも高い遷移温度を有する。本発明のいくつかの実施態様では、複合体は、ＥＬＲ材料単独または変性材料を持たないＥＬＲ材料によって伝達される場合よりも大量の電流を、ＥＬＲ状態で伝達する。
【００２９】
本発明のいくつかの実施態様では、複合体は、ＥＬＲ材料単独または変性材料を持たないＥＬＲ材料よりも高い温度で、ＥＬＲ状態で動作する。本発明のいくつかの実施態様では、複合体は、下記の温度、すなわち：２００Ｋ、２１０Ｋ、２２０Ｋ、２３０Ｋ、２４０Ｋ、２５０Ｋ、２６０Ｋ、２７０Ｋ、２８０Ｋ、２９０Ｋ、３００Ｋ、または３１０Ｋのいずれか１つよりも高い温度で、ＥＬＲ状態で動作する。
【００３０】
ＥＬＲ材料がＹＢＣＯである本発明のいくつかの実施態様では、複合体は、ＹＢＣＯ単独または変性材料を持たないＹＢＣＯの場合に勝る、改善された動作特性を有する。ＥＬＲ材料がＹＢＣＯである本発明のいくつかの実施態様では、複合体は、ＹＢＣＯ単独の場合または変性材料を持たないＹＢＣＯの場合よりも高い温度で動作する。ＥＬＲ材料がＹＢＣＯである本発明のいくつかの実施態様では、複合体は、ＹＢＣＯ単独の場合または変性材料を持たないＹＢＣＯの場合よりも高い温度で、極めて低い抵抗であることを実証する。ＥＬＲ材料がＹＢＣＯである本発明のいくつかの実施態様では、複合体は、ＹＢＣＯ単独の場合または変性材料を持たないＹＢＣＯの場合よりも高い温度で、非ＥＬＲ状態からＥＬＲ状態に遷移する。ＥＬＲ材料がＹＢＣＯである本発明のいくつかの実施態様では、複合体は、ＹＢＣＯ単独の場合または変性材料を持たないＹＢＣＯの場合よりも高い遷移温度を有する。ＥＬＲ材料がＹＢＣＯである本発明のいくつかの実施態様では、複合体は、単独でまたは変性材料を持たずにそのＥＬＲ状態でＹＢＣＯにより伝達される場合よりも大量の電流を、ＥＬＲ状態で伝達する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ複合体は、ＥＬＲ材料からなる第１の層と、第１の層のＥＬＲ材料に結合された変性材料からなる第２の層とを含み、このＥＬＲ複合体は、変性材料を持たないＥＬＲ材料の動作特性に勝る、改善された動作特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
本発明のさらなる理解をもたらすために含まれ、かつ本明細書に組み込まれ本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の様々な例示的な実施態様を示し、詳細な説明と一緒になって本発明の様々な原理および／または態様を説明する働きをする。
【００３３】
【図１】第１の角度から見た例示的なＥＬＲ材料の結晶構造を示す図である。
【図２】第２の角度から見た例示的なＥＬＲ材料の結晶構造を示す図である。
【図３】第２の角度から見た例示的なＥＬＲ材料の結晶構造を示す図である。
【図４】ＥＬＲ材料の結晶構造の、概念的な機械的モデルを示す図である。
【図５】ＥＬＲ材料の、本発明の様々な実施態様による、改善された結晶構造の概念的な機械的モデルを示す図である。
【図６】ＥＬＲ材料の、本発明の様々な実施態様による、改善された結晶構造の概念的な機械的モデルを示す図である。
【図７】例示的なＥＬＲ材料の、本発明の様々な実施態様による、改善された結晶構造の概念的な機械的モデルを示す図である。
【図８】ＥＬＲ材料の、本発明の様々な実施態様による、改善された結晶構造の概念的な機械的モデルを示す図である。
【図９】ＥＬＲ材料の、本発明の様々な実施態様による、改善された結晶構造の概念的な機械的モデルを示す図である。
【図１０】第２の角度から見たＥＬＲ材料の、本発明の様々な実施態様による、変性した結晶構造を示す図である。
【図１１】第１の角度から見たＥＬＲ材料の、本発明の様々な実施態様による、変性した結晶構造を示す図である。
【図１２】本発明の様々な実施態様による、ＥＬＲ材料から変性材料を生成するためのフローチャートを示す図である。
【図１３Ａ】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料の調製を示す図である。
【図１３Ｂ】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料の調製を示す図である。
【図１３Ｃ】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料の調製を示す図である。
【図１３Ｄ】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料の調製を示す図である。
【図１３Ｅ】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料の調製を示す図である。
【図１３Ｆ】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料の調製を示す図である。
【図１３Ｇ】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料の調製を示す図である。
【図１３Ｈ】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料の調製を示す図である。
【図１３Ｉ】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料の調製を示す図である。
【図１３Ｊ】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料の調製を示す図である。
【図１４】本発明の様々な実施態様による、ＥＬＲ材料上に変性材料を堆積するためのフローチャートを示す図である。
【図１５】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料の様々な動作特性を決定するのに有用な、試験床を示す図である。
【図１６Ａ】変性ＥＬＲ材料の様々な動作特性を実証する試験結果を示す図である。
【図１６Ｂ】変性ＥＬＲ材料の様々な動作特性を実証する試験結果を示す図である。
【図１６Ｃ】変性ＥＬＲ材料の様々な動作特性を実証する試験結果を示す図である。
【図１６Ｄ】変性ＥＬＲ材料の様々な動作特性を実証する試験結果を示す図である。
【図１６Ｅ】変性ＥＬＲ材料の様々な動作特性を実証する試験結果を示す図である。
【図１６Ｆ】変性ＥＬＲ材料の様々な動作特性を実証する試験結果を示す図である。
【図１６Ｇ】変性ＥＬＲ材料の様々な動作特性を実証する試験結果を示す図である。
【図１７】第２の角度から見た例示的なＥＬＲ材料の、結晶構造を示す図である。
【図１８】第２の角度から見た例示的なＥＬＲ材料の、結晶構造を示す図である。
【図１９】第２の角度から見た例示的なＥＬＲ材料の、結晶構造を示す図である。
【図２０】本発明の様々な実施態様による、電荷を伝搬するのに有用な、ＥＬＲ材料と変性材料との配置を示す図である。
【図２１】例示的なＥＬＲ材料の単一の単位セルを示す図である。
【図２２】第２の角度から見た例示的なＥＬＲ材料の結晶構造を示す図である。
【図２３】本発明の様々な実施態様による例示的な表面変性ＥＬＲ材料の、多層の結晶構造を示す図である。
【図２４】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料、すなわちクロムを変性材料として有しかつＹＢＣＯをＥＬＲ材料として有する材料の、様々な動作特性を実証する試験結果を示す図である。
【図２５】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料、すなわちバナジウムを変性材料として有しかつＹＢＣＯをＥＬＲ材料として有する材料の、様々な動作特性を実証する試験結果を示す図である。
【図２６】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料、すなわちビスマスを変性材料として有しかつＹＢＣＯをＥＬＲ材料として有する材料の、様々な動作特性を実証する試験結果を示す図である。
【図２７】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料、すなわち銅を変性材料として有しかつＹＢＣＯをＥＬＲ材料として有する材料の、様々な動作特性を実証する試験結果を示す図である。
【図２８】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料、すなわちコバルトを変性材料として有しかつＹＢＣＯをＥＬＲ材料として有する材料の、様々な動作特性を実証する試験結果を示す図である。
【図２９】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料、すなわちチタンを変性材料として有しかつＹＢＣＯをＥＬＲ材料として有する材料の、様々な動作特性を実証する試験結果を示す図である。
【図３０】第３の角度から見た例示的なＥＬＲ材料の結晶構造を示す図である。
【図３１】本発明の様々な実施態様について記述するのに有用な、基準座標系を示す図である。
【図３２】本発明の様々な実施態様による、ＥＬＲ材料のｃ−フィルムを示す図である。
【図３３】本発明の様々な実施態様による、ＥＬＲ材料の適切な表面を有するｃ−フィルムを示す図である。
【図３４】本発明の様々な実施態様による、ＥＬＲ材料の適切な表面を有するｃ−フィルムを示す図である。
【図３５】本発明の様々な実施態様による、ＥＬＲ材料の適切な表面上に層状化された変性材料を示す図である。
【図３６】本発明の様々な実施態様による、ＥＬＲ材料の適切な表面上に層状化された変性材料を示す図である。
【図３７】本発明の様々な実施態様による、ＥＬＲ材料の適切な表面を含む、エッチングされた表面を有するｃ−フィルムを示す図である。
【図３８】本発明の様々な実施態様による、ＥＬＲ材料の適切な表面を有するｃ−フィルムのエッチングされた表面上に層状化された変性材料を示す図である。
【図３９】本発明の様々な実施態様による、ＥＬＲ材料の適切な表面を有する、任意選択の基材を含むａ−ｂフィルムを示す図である。
【図４０】本発明の様々な実施態様による、ａ−ｂフィルムのＥＬＲ材料の適切な表面上に層状化された変性材料を示す図である。
【図４１】本発明の様々な実施態様による、ＥＬＲ材料層、変性材料層、緩衝材もしくは絶縁層、および／または基材の様々な例示的な配置を示す図である。
【図４２】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料を形成するためのプロセスを示す図である。
【図４３】本発明の様々な実施態様による、実行することができる追加の処理の例を示す図である。
【図４４】本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料を形成するためのプロセスを示す図である。
【図４５】第２の角度から見た例示的なＥＬＲ材料の結晶構造を示す図である。
【図４６】第２の角度から見た例示的なＥＬＲ材料の結晶構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の様々な特徴、利点、および実施態様は、以下の詳細な記述、図面、および特許請求の範囲を検討することによって説明することができまたは明らかにすることができる。詳細な記述および図面は例示的なものであり、特許請求の範囲に記載される内容を除き本発明の範囲を限定することなくさらなる説明を提供することを意図するものであることが理解される。
【００３５】
本発明の様々な実施態様は、ＥＬＲフィルム（ＥＬＲ材料を含む。）に関し、より詳細には、改善された動作特性により動作する既存のＥＬＲフィルムの変性および／または新しいＥＬＲフィルムの生成に関する。新規なＥＬＲフィルムは、例えば、複合体、生成物、製造のプロセス、プロセスにより限定される生成物、新規なＥＬＲフィルムを作製する方法であって、例えば新しい技術的効果を得るためのものを包含することができる。
【００３６】
この記述においては、極めて低い抵抗（「ＥＬＲ」）材料に：ＨＴＳ材料を含むがこれに限定されない超電導材料；完全伝導性材料（例えば、完全導体）；および極めて低い抵抗を有するその他の伝導性材料を含めてもよい。さらに、この記述においては、ＥＬＲ材料および／または本発明の様々な実施態様に関する動作特性には、そのＥＬＲ状態（例えば、超電導体、超電導状態に関する。）におけるＥＬＲ材料の抵抗、ＥＬＲ材料のそのＥＬＲ状態への遷移温度、そのＥＬＲ状態におけるＥＬＲ材料の電荷伝搬能力、ＥＬＲ材料の１つまたは複数の磁気的性質、ＥＬＲ材料の１つまたは複数の機械的性質、および／またはＥＬＲ材料のその他の動作特性を含めてもよいが、これらに限定するものではない。さらに、この記述においては、「極めて低い抵抗」は、その超電導状態にある第ＩＩ種超電導材料の磁束フロー抵抗に、その大きさが類似した抵抗であり、一般に、ゼロオーム−ｃｍから、２９３Ｋでの実質的に純粋な銅の抵抗率の５０分の１（１／５０）までの範囲の、抵抗率という用語で表すことができる。例えば、本明細書で使用される実質的に純粋な銅は、９９．９９９％の銅である。本発明の様々な実施態様において、変性したかつ／または新しいＥＬＲ材料の一部は、ゼロオーム−ｃｍから３．３６×１０-8オーム−ｃｍまでの範囲の抵抗率を有する。
【００３７】
ＥＬＲ材料、特に超電導材料の遷移温度（臨界温度と呼ばれる場合もある。）の漸進的な改善は、ＥＬＲ材料が動作するメカニズムの理解によるものではなく、試行錯誤に基づくと考えられる。そのような理解がないと、公知のＥＬＲ材料（またはその種類）の遷移温度（またはその他の動作特性）のさらなる改善、ならびに新しいＥＬＲ材料の設計は、制限される。一般に理解されるように、遷移温度は、その下の温度でＥＬＲ材料が「動作し」または極めて低い抵抗および／またはＥＬＲ材料に関連したその他の現象を示す（または示し始める）、温度である。極めて低い抵抗で動作する場合、ＥＬＲ材料は、ＥＬＲ状態にあると見なされる。遷移温度よりも高い温度では、ＥＬＲ材料は極めて低い抵抗を示さなくなり、ＥＬＲ材料は、その非ＥＬＲ状態にあると見なされる。言い換えれば、遷移温度は、ＥＬＲ材料がその非ＥＬＲ状態とそのＥＬＲ状態との間で変化する温度に相当する。理解されるように、いくつかのＥＬＲ材料の場合、遷移温度は、その上の温度でＥＬＲ材料がその非ＥＬＲ状態とそのＥＬＲ状態との間で変化する温度の範囲にあってもよい。やはり理解されるように、ＥＬＲ材料は、ＥＬＲ材料が温まるときの１つの遷移温度およびＥＬＲ材料が冷却されるときの別の遷移温度を有するその遷移温度内でヒステリシスを有していてもよい。
【００３８】
図３１は、本発明の様々な実施態様を記述するのに使用することができる、基準座標系３１００を示す。基準座標系３１００は、ａ−軸、ｂ−軸、およびｃ−軸と呼ばれる一組の軸を含む。この記述においては：ａ−軸と言った場合はａ−軸およびそれに平行な任意のその他の軸を含み；ｂ−軸と言った場合はｂ−軸およびそれに平行な任意のその他の軸を含み；ｃ−軸と言った場合はｃ−軸およびそれに平行な任意のその他の軸を含む。これらの軸の様々な対は、ａ−平面、ｂ−平面、およびｃ−平面と呼ばれる一組の平面を基準座標系３１００に形成し：ａ−平面は、ｂ−軸およびｃ−軸により形成され、ａ−軸に垂直であり；ｂ−平面は、ａ−軸およびｃ−軸により形成され、ｂ−軸に垂直であり；ｃ−平面は、ａ−軸およびｂ−軸により形成され、ｃ−軸に垂直である。この記述においては：ａ−平面と言った場合、ａ−平面およびそれに平行な任意の平面を含み；ｂ−平面と言った場合、ｂ−平面およびそれに平行な任意の平面を含み；ｃ−平面と言った場合、ｃ−平面およびそれに平行な任意の平面を含む。さらに、本明細書に記述される結晶構造の様々な「面」または「表面」に関して、ａ−平面に平行な面を「ｂ−ｃ」面と呼んでもよいこともあり；ｂ−平面に平行な面を「ａ−ｃ」面と呼んでもよいこともあり；ｃ−平面に平行な面を「ａ−ｂ」面と呼んでもよいこともある。
【００３９】
図１は、第１の角度、すなわち結晶構造１００の「ａ−ｂ」面に垂直でありかつそのｃ−軸に平行な角度から見た、例示的なＥＬＲ材料の結晶構造１００を示す。図２は、第２の角度、すなわち結晶構造１００の「ｂ−ｃ」面に垂直でありかつそのａ−軸に平行な角度から見た、結晶構造１００を示す。図２２は、例示的なＥＬＲ材料の結晶構造１００の、追加の深さ（すなわち、このページに入る。）を示す。この記述においては、図１、図２、および図２２に示される例示的なＥＬＲ材料は、一般に、様々なＥＬＲ材料を代表する。本発明のいくつかの実施態様において、例示的なＥＬＲ材料は、混合原子価酸化銅ペロブスカイトと呼ばれる超電導材料のファミリーの代表であってもよい。混合原子価酸化銅ペロブスカイト材料には、ＬａＢａＣｕＯx、ＬＳＣＯ（例えば、Ｌａ2-xＳｒxＣｕＯ4など）、ＹＢＣＯ（例えば、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7など）、ＢＳＣＣＯ（例えば、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ10など）、ＴＢＣＣＯ（例えば、Ｔｌ2Ｂａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ10、またはＴｌmＢａ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+m+2+δ）、ＨｇＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏx、およびその他の混合原子価酸化銅ペロブスカイト材料が含まれるが、これらに限定するものではない。その他の混合原子価酸化銅ペロブスカイト材料は、理解されるような陽イオンの様々な置換を含んでもよいが、これらに限定されない。やはり理解されるように、前述の命名された混合原子価酸化銅ペロブスカイト材料は、多くの異なる配合物が存在する材料の包括的な種類を指すことができる。本発明のいくつかの実施態様において、例示的なＥＬＲ材料は、混合原子価酸化銅ペロブスカイト材料のファミリーの範囲外のＨＴＳ材料（「非ペロブスカイト材料」）を含んでいてもよい。そのような非ペロブスカイト材料には、鉄プニクタイド、二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ2）、およびその他の非ペロブスカイトを含めることができるが、これらに限定するものではない。本発明のいくつかの実施態様において、例示的なＥＬＲ材料は、その他の超電導材料であってもよい。アパーチャ２１０を有するその他の材料は、理解されるように本発明の様々な態様により活用することができる。
【００４０】
多くのＥＬＲ材料は、理解されるように、異なる原子、原子の組合せ、および／または格子配列を有する結晶構造１００の場合に類似した（必ずしも同一ではないが）構造を有する。図２に示されるように、結晶構造１００は、例示的なＥＬＲ材料の、２つの完全単位セルで示され、基準線１１０の上方の１つの単位セルと基準線１１０の下方の１つの単位セルとを有している。図２１は、例示的なＥＬＲ材料の単一の単位セル２１００を示す。
【００４１】
一般的に言えば、理解されるように、例示的なＥＬＲ材料の単位セル２１００は６「面」：ｃ−平面に平行な２つの「ａ−ｂ」面；ｂ−平面に平行な２つの「ａ−ｃ」面；およびａ−平面に平行な２つの「ｂ−ｃ」面を含む（例えば、図３１参照）。やはり理解されるように、マクロ的な意味でのＥＬＲ材料の「表面」は、多数の単位セル２１００（例えば、何百、何千、またはそれ以上）からなるものであってもよい。この記述において、ＥＬＲ材料の「表面」または「面」が特定の平面（例えば、ａ−平面、ｂ−平面、またはｃ−平面）に平行であると言う場合、その表面は、特定の平面に実質的に平行な単位セル２１００の面から、主に（すなわち、大部分が）形成されていることを示す。さらに、この記述において、ＥＬＲ材料の「表面」または「面」がａ−平面、ｂ−平面、またはｃ−平面以外の平面（例えば、以下に記述のａｂ−平面など）に平行であると言う場合、表面は、全体としてマクロ的な意味で、そのようなその他の平面に実質的に平行な表面を形成する単位セル２１００の面のいくつかの混合物から形成されることを示す。
【００４２】
研究は、いくつかのＥＬＲ材料が、抵抗現象の異方的（すなわち、指向的）依存性を実証することを示す。言い換えれば、所与の温度および電流密度での抵抗は、結晶構造１００に対する方向に依存する。例えば、それらのＥＬＲ状態では、いくつかのＥＬＲ材料はゼロ抵抗で、そのような材料がｃ−軸の方向でなす場合よりも著しく大量の電流を、ａ−軸の方向にかつ／またはｂ−軸の方向に流すことができる。理解されるように、様々なＥＬＲ材料は、上述の場合以外の方向、上述の場合に加えた方向、または上述の場合を組み合わせた方向に、抵抗現象を含めた様々な性能現象で異方性を示す。この記述においては、第１の方向に抵抗現象（および類似の言語）を示す傾向がある材料と言う場合、その材料は、第１の方向でそのような現象を裏付けることを示し；第２の方向に抵抗現象（および類似の言語）を示す傾向がない材料と言う場合、その材料は、第２の方向でそのような現象を裏付けず、またはその他の方向からは徐々に少なくなるようになされることを示す。
【００４３】
したがって公知のＥＬＲ材料の従来の理解では、複数のアパーチャ原子２５０によって結晶構造１００内に形成されたアパーチャ２１０を、抵抗現象に関与しているものとして非常に認識できなかった（例えば、アパーチャ２１０が単一の単位セル２１００の描写で容易に明らかにされていない、図２１参照）。以下にさらに記述されるように、アパーチャ２１０は、多くの公知のＥＬＲ材料に存在する。ある意味で、アパーチャ原子２５０は、アパーチャ２１０の周りに別々の原子「境界」または「外周」を形成すると見なすことができる。本発明のいくつかの実施態様では、図２に示されるように、アパーチャ２１０は、結晶構造１００の第１の部分２２０と第２の部分２３０との間に現れるが、本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、様々なその他の結晶構造のその他の部分に現れてもよい。アパーチャ２１０、アパーチャ３１０、およびその他のアパーチャが、単純な「球」として原子の描写に基づき図２、図３、および図面のその他の箇所に示されているが、そのようなアパーチャは、とりわけ、アパーチャ原子２５０を含めた結晶構造１００の様々な原子の電子およびそれに関連した電子密度（他に示されていない。）に関係しかつそれらによって成形されることが理解されよう。
【００４４】
本発明の様々な態様によれば、アパーチャ２１０は、結晶構造１００内を通る電荷の伝搬を容易にし、アパーチャ２１０が結晶構造１００内を通しての電荷の伝搬を容易にする場合、ＥＬＲ材料はそのＥＬＲ状態で動作する。この記述においては、「伝搬する（ｐｒｏｐａｇａｔｅｓ）」、「伝搬している（ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ）」、および／または「伝搬を容易にする（ｆａｃｉｌｉｔａｔｉｎｇ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）」（それらのそれぞれの形と共に）は、一般に、「伝導する（ｃｏｎｄｕｃｔｓ）」、「伝導している（ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ）」、および／または「伝導を容易にする（ｆａｃｉｌｉｔａｔｉｎｇ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ）」、およびそれらのそれぞれの形；「輸送する（ｔｒａｎｓｐｏｒｔｓ）」、「輸送している（ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ）」、および／または「輸送を容易にする（ｆａｃｉｌｉｔａｔｉｎｇ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）」、およびそれらのそれぞれの形；「誘導する（ｇｕｉｄｅｓ）」、「誘導している（ｇｕｉｄｉｎｇ）」、および／または「誘導を容易にする（ｆａｃｉｌｉｔａｔｉｎｇ  ｇｕｉｄａｎｃｅ）」、およびそれらのそれぞれの形；および／または「伝達する（ｃａｒｒｙ）」、「伝達している（ｃａｒｒｙｉｎｇ）」、および／または「伝達を容易にする（ｆａｃｉｌｉｔａｔｉｎｇ  ｃａｒｒｙｉｎｇ）」、およびそれらのそれぞれの形を指す。この記述においては、電荷は、正電荷または負電荷、および／またはそのような電荷の対もしくはその他の群を含んでいてもよい。この記述においては、電流キャリアは電子を含んでもよいが、これに限定するものではない。本発明のいくつかの実施態様において、アパーチャ２１０は、結晶構造１００内を通して負電荷を伝搬する。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、結晶構造１００内を通して正電荷を伝搬する。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、結晶構造１００内を通して電荷の対またはその他の群を伝搬する。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、結晶構造１００内を通して電流キャリアを伝搬する。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、結晶構造１００内を通して電流キャリアの対またはその他の群を伝搬する。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、結晶構造１００内を通して、１つまたは複数の粒子の形をとる電荷を伝搬する。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、結晶構造１００内を通して、１つまたは複数の粒子の形をとる電子、電子の対、および／または電子の群を伝搬する。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、結晶構造１００内を通して、１つまたは複数の波または波束の形をとる電荷を伝搬する。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、結晶構造１００内を通して、１つまたは複数の波または波束の形をとる電子、電子の対、および／または電子の群を伝搬する。
【００４５】
本発明のいくつかの実施態様において、結晶構造１００内を通しての電荷の伝搬は、導波路の場合に類似した方式であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、結晶構造１００内を通しての電荷の伝搬に関する導波路であってもよい。導波路およびその動作は、一般に十分理解されている。特に、導波路の内部の周辺壁は、アパーチャ２１０の周りのアパーチャ原子２５０の境界または外周に対応してもよい。導波路の動作に関連した１つの態様は、その断面である。典型的には、導波路の断面は、導波路内を通して伝搬することが可能なシグナルの波長に関係する。したがって、アパーチャ２１０内を通して伝搬する電荷の波長は、アパーチャ２１０の断面に関係する可能性がある。原子レベルで、アパーチャ２１０および／またはその断面は、ＥＬＲ材料の温度変化と共に実質的に変化する可能性がある。例えば、本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料の温度変化は、アパーチャ２１０およびその動作特性に変化を引き起こす可能性があり、それによってＥＬＲ材料を、そのＥＬＲ状態からその非ＥＬＲ状態の間で遷移させ得る。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料の温度が上昇するにつれ、アパーチャ２１０は、結晶構造１００内を通しての電荷の伝搬を制限しまたは妨げる可能性があり、対応するＥＬＲ材料は、そのＥＬＲ状態からその非ＥＬＲ状態に遷移し得る。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料の温度が上昇するにつれ、アパーチャ２１０の断面が変化する可能性があり、それによってアパーチャ２１０の動作は、導波路に類似した方式で阻害され、対応するＥＬＲ材料は、そのＥＬＲ状態からその非ＥＬＲ状態に遷移し得る。同様に、ＥＬＲ材料の温度が下降するにつれ、本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は結晶構造１００内を通しての電荷の伝搬を容易にすることができ（制限しまたは妨げるのとは対照的に）、対応するＥＬＲ材料は、その非ＥＬＲ状態からそのＥＬＲ状態に遷移することができる。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０の断面を変化させることができ、それによって導波路としての（またはそれに類似した方式で）アパーチャ２１０の動作が容易になり、対応するＥＬＲ材料は、その非ＥＬＲ状態からそのＥＬＲ状態に遷移することができる。
【００４６】
本発明の様々な実施態様によれば、アパーチャ２１０が所与のＥＬＲ材料中に「維持される」限り、ＥＬＲ材料はＥＬＲ状態で動作すべきである。本発明の様々な実施態様において、アパーチャ２１０が所与のＥＬＲ材料中に維持される限り、アパーチャ２１０はＥＬＲ状態で動作すべきである。本発明の様々な実施態様では、アパーチャ２１０の維持には：ＥＬＲ状態でのアパーチャ２１０の維持；ＥＬＲ状態で結晶構造１００内を通して電荷を伝搬するというアパーチャ２１０の能力の維持；ＥＬＲ材料がＥＬＲ状態で動作するような、互いに対するアパーチャ原子２５０の維持；ＥＬＲ材料がＥＬＲ状態で動作するような、結晶構造１００内のその他の原子に対するアパーチャ原子２５０の維持；ＥＬＲ材料がＥＬＲ状態のままであるような、その内部を通して電荷を伝搬させるのに十分なアパーチャ２１０の断面の維持；ＥＬＲ材料がＥＬＲ状態のままであるように、電荷の伝搬を妨げず、制限せず、またはその他の方法で妨害しないようなアパーチャ２１０の断面の維持；ＥＬＲ材料がＥＬＲ状態のままであるような、その内部を通して電流キャリアを伝搬させるのに十分なアパーチャ２１０の断面の維持；ＥＬＲ材料がＥＬＲ状態のままであるように、電流キャリアを妨害しないようなアパーチャ２１０の断面の維持；ＥＬＲ材料がＥＬＲ状態のままであるような、障害を実質的に含まないアパーチャ２１０の維持；ＥＬＲ材料が、改善された動作特性で動作するような、アパーチャ２１０の維持；ＥＬＲ材料が、改善された動作特性を有するＥＬＲ状態で動作するような、アパーチャ２１０の強化；強化されたアパーチャが、改善された動作特性を有するＥＬＲ状態で動作するような、アパーチャ２１０の強化；および／またはＥＬＲ材料がＥＬＲ状態で動作するような、アパーチャ２１０を維持するその他の方法を含めることができる。本発明の様々な実施態様によれば、既存のＥＬＲ材料中にアパーチャ２１０を維持することによって、これら既存のＥＬＲ材料の動作特性を改善することができる。本発明の様々な実施態様によれば、新しい材料中にアパーチャ２１０を維持することによって、そのいくつかが既存のＥＬＲ材料よりも改善された動作特性を有することができる、新しいＥＬＲ材料をもたらすことができる。本発明の様々な実施態様によれば、温度が上昇するときにアパーチャ２１０が所与のＥＬＲ材料中に維持される限り、ＥＬＲ材料はＥＬＲ状態で動作すべきである。本発明の様々な実施態様によれば、結晶構造１００内を通して電荷が伝搬するようにアパーチャ２１０が維持される限り、ＥＬＲ材料はＥＬＲ状態で動作すべきである。本発明の様々な実施態様によれば、結晶構造１００内を通して電流キャリアが伝搬するようにアパーチャ２１０が維持される限り、ＥＬＲ材料はＥＬＲ状態で動作すべきである。本発明の様々な実施態様によれば、アパーチャ原子２５０が所与のＥＬＲ材料中で互いに対して維持される限り、ＥＬＲ材料はＥＬＲ状態で動作すべきである。本発明の様々な実施態様によれば、アパーチャ原子２５０が、所与のＥＬＲ材料中の結晶構造１００内でその他の原子に対して維持される限り、ＥＬＲ材料はＥＬＲ状態で動作すべきである。本発明の様々な実施態様によれば、アパーチャ２１０の断面が、所与のＥＬＲ材料中のアパーチャ２１０内を通して電荷が伝搬するよう十分維持される限り、ＥＬＲ材料はＥＬＲ状態で動作すべきである。本発明の様々な実施態様によれば、アパーチャ２１０の断面が、所与のＥＬＲ材料中のアパーチャ２１０内を通して電流キャリアが伝搬するよう十分維持される限り、ＥＬＲ材料はＥＬＲ状態で動作すべきである。本発明の様々な実施態様によれば、電荷がアパーチャ２１０を通して妨害を少ししかまたは全く受けないように、アパーチャ２１０の断面が維持される限り、ＥＬＲ材料はＥＬＲ状態で動作すべきである。本発明の様々な実施態様によれば、電流キャリアがアパーチャ２１０を通して妨害を少ししかまたは全く受けないように、アパーチャ２１０の断面が維持される限り、ＥＬＲ材料はＥＬＲ状態で動作すべきである。本発明の様々な実施態様によれば、アパーチャ２１０の断面が、所与のＥＬＲ材料中に障害を実質的に含まずに維持される限り、ＥＬＲ材料はＥＬＲ状態で動作すべきである。
【００４７】
本発明の様々な実施態様によれば、妨害がほとんどまたは全くない状態でアパーチャ２１０がその内部を通して電荷を伝搬するように、アパーチャ２１０を維持することができかつ／または維持するように設計することができる。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０内を通して伝搬する電荷は、光導波路内で反射が生じる方法と同様に、アパーチャ２１０の境界または「壁」と弾性的に衝突する。より具体的には、アパーチャ２１０内を通して伝搬する電荷は、アパーチャ２１０の境界または壁を含む様々なアパーチャ原子２５０と弾性的に衝突する。そのような衝突が弾性的である限り、電荷は、アパーチャ２１０内を通して伝搬するときにその損失（すなわち、「抵抗」）が最小限に抑えられることになる。
【００４８】
図２のアパーチャ２１０などであるがこれに限定されないアパーチャは、図３、図１７、図１８、図１９、図４５、図４６などに示され、また以下に示される、様々なＥＬＲ材料などであるがこれらに限定されない様々なＥＬＲ材料中に存在する。図示されるように、そのようなアパーチャは、ＥＬＲ材料のいくつかまたは全ての結晶構造に本来備わっているものである。アパーチャ２１０の様々な形、形状、サイズ、および数は、この記述に照らして理解されるようなＥＬＲ材料の、結晶構造の精密な構成、原子の組成、および結晶構造内の原子の配列に応じて、ＥＬＲ材料中に存在する。
【００４９】
様々なＥＬＲ材料の結晶構造１００内を通して様々な軸の方向に延びるアパーチャ２１０の存在および不在は、そのようなＥＬＲ材料によって実証される異方的依存性と矛盾しないものである。例えば、以下にさらに詳細に論じるように、図３、図１７、図１８、図１９、図４５、図４６などに示される様々なＥＬＲ材料は、これらの材料が抵抗現象を示す方向に延びるアパーチャを有し；同様に、これらのＥＬＲ材料は、これらの材料が抵抗現象を示さない方向に延びるアパーチャを持たない傾向にある。例えば、ＹＢＣＯ−１２３は、ａ−軸およびｂ−軸の方向に抵抗現象を示すが、ｃ−軸の方向に抵抗現象を示さない傾向がある。図３、図１１、および図３０に示されるＥＬＲ材料３６０は、ＹＢＣＯ−１２３に対応する。ＹＢＣＯ−１２３により示される抵抗現象の異方的依存性とは矛盾することなく、図３は、ａ−軸の方向に結晶構造３００内を通して延びるアパーチャ３１０を示し；図３０は、アパーチャ３１０およびアパーチャ３０１０が、ｂ−軸の方向に結晶構造３００内を通して延びる状態を示し；図１１は、ｃ−軸の方向に結晶構造３００内を通して延びる適切なアパーチャがない状態を示す。
【００５０】
アパーチャ２１０および／またはその断面は、アパーチャ原子２５０の様々な原子特性に依存する可能性がある。そのような原子特性には、原子サイズ、原子量、電子の数、結合の数、結合の長さ、結合強度、アパーチャ原子間の結合角、アパーチャ原子と非アパーチャ原子との間の結合角、および／または同位体の数が含まれるが、これらに限定するものではない。アパーチャ原子２５０は、結晶構造および／またはその内部の原子に関してアパーチャ２１０を、そのサイズ、形状、剛性、および振動モード（振幅、周波数、および方向において）において最適化するように、それに対応する原子特性に基づいて選択されてもよい。
【００５１】
本発明のいくつかの実施態様において、アパーチャ原子２５０の少なくともいくつかは、高い電気陰性度を有する原子、例えば酸素であるがこれに限定するものではない原子を含む。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ原子２５０の少なくともいくつかは、そのバルク形態である程度の伝導率を有すると理解される元素の原子を含む。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ原子２５０のいくつかは、高い電気陰性度を有する原子を含み、アパーチャ原子２５０のその他のいくつかは、ある程度の伝導率を有すると理解される元素の原子を含む。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ原子２５０は、アパーチャ２１０内を通して伝搬する電荷の供給源（例えば、電子など）を提供することができる。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ原子２５０は、そのような電荷の流れをアパーチャ２１０内を通して引き起こすために、電荷の容易に入手可能な供給源を提供することができる。
【００５２】
アパーチャ２１０および／またはその断面は、「非アパーチャ原子」（すなわち、アパーチャ原子２５０以外の結晶構造１００内の原子）の様々な原子特性に依存する可能性がある。そのような原子特性には、原子サイズ、原子量、電子の数、電子構造、結合の数、結合のタイプ、種々の結合、多重結合、結合の長さ、結合強度、および／または同位体の数が含まれるが、これらに限定するものではない。非アパーチャ原子は、結晶構造および／またはその内部の原子に関してアパーチャ２１０を、そのサイズ、形状、剛性、およびその振動モード（振幅、周波数、および方向において）において最適化するように、それに対応する原子特性に基づいて選択されてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、非アパーチャ原子は、アパーチャ２１０内を通して伝搬する電荷（例えば、電子など）の供給源を提供することができる。本発明のいくつかの実施態様では、非アパーチャ原子は、そのような電荷の流れをアパーチャ２１０内を通して引き起こすために、電荷の容易に入手可能な供給源を提供することができる。
【００５３】
本発明のいくつかの実施態様において、アパーチャ２１０は、アパーチャ原子２５０に関連して、非アパーチャ原子の様々な原子特性に依存してもよい。本発明のいくつかの実施態様において、アパーチャ２１０は、非アパーチャ原子に関連して、アパーチャ原子２５０の様々な原子特性に依存してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、その他のアパーチャ原子２５０に関連して、アパーチャ原子２５０の様々な原子特性に依存してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、その他の非アパーチャ原子に関連して、非アパーチャ原子の様々な原子特性に依存してもよい。
【００５４】
本発明の様々な実施態様によれば、結晶構造１１０内のアパーチャ２１０への変化は、抵抗現象に影響を及ぼす可能性がある。本発明の様々な実施態様によれば、アパーチャ２１０の断面への変化は、抵抗現象に影響を及ぼす可能性がある。本発明の様々な実施態様によれば、障害のサイズ、障害の数、またはそのような障害が現れる頻度もしくは可能性への変化を含めたアパーチャ２１０内の障害への変化は、抵抗現象に影響を及ぼす可能性がある。本発明のいくつかの実施態様では、そのような障害は、アパーチャ原子２５０の様々な原子特性に依存する可能性がある。本発明のいくつかの実施態様では、そのような障害は、非アパーチャ原子の様々な原子特性に依存する可能性がある。原子特性には、原子サイズ、原子量、電子の数、電子構造、結合の数、結合のタイプ、種々の結合、多重結合、結合の長さ、結合強度、および／または同位体の数が含まれるが、これらに限定するものではない。
【００５５】
本発明の様々な実施態様によれば、その断面の形状および／またはサイズの変化を含めたアパーチャ２１０の物理構造の変化は、抵抗現象に影響を及ぼす可能性がある。本発明の様々な実施態様によれば、アパーチャ２１０の電子構造の変化は、抵抗現象に影響を及ぼす可能性がある。本発明の様々な実施態様によれば、アパーチャ原子２５０に影響を及ぼす結晶構造１００の変化は、抵抗現象に影響を及ぼす可能性がある。アパーチャ原子２５０に影響を及ぼす変化には：１）アパーチャ原子の核の、その他のアパーチャ原子に対する変位；２）アパーチャ原子に対する非アパーチャ原子の核の変位；３）アパーチャおよび／または非アパーチャ原子の可能性あるエネルギー状態の変化；および４）そのような可能性あるエネルギー状態の占有率の変化を含めることができるが、これらに限定するものではない。そのような変化またはそのような変化の組合せのいずれかは、アパーチャ２１０に影響を及ぼす可能性がある。例えば、結晶構造１００の温度が上昇するにつれ、アパーチャ２１０の断面は、結晶構造１００内の様々な原子の振動ならびに結晶構造１００の原子のエネルギー状態またはその占有率の変化によって変化する可能性がある。結晶構造１００の物理的な曲げ、張力、または圧縮は、結晶構造１００内の様々な原子の位置、したがってアパーチャ２１０の断面にも影響を及ぼす可能性がある。結晶構造１００に印加される磁場は、結晶構造１００内の様々な原子の位置、したがってアパーチャ２１０の断面にも影響を及ぼす可能性がある。
【００５６】
フォノンは、結晶構造１００内の振動の様々なモードに対応する。結晶構造１００のフォノンは、結晶構造１００内を通して伝搬した電荷と相互に作用する可能性がある。より具体的には、結晶構造１００のフォノンは、結晶構造１００の原子（例えば、アパーチャ原子２５０、非アパーチャ原子など）と、結晶構造１００内を通して伝搬した電荷とを相互に作用させることができる。より高い温度では、より高いフォノン振幅をもたらし、フォノン、結晶構造１００の原子、およびそのような電荷の間での増大した相互作用をもたらす可能性がある。本発明の様々な実施態様は、フォノン、結晶構造１００の原子、および結晶構造１００内のそのような電荷の間でのそのような相互作用を、最小限に抑え、低減させ、またはその他の方法で修正することができる。
【００５７】
本発明のいくつかの実施態様において、既存のＥＬＲ材料の結晶構造１００に対する修正は、結晶構造１００内にアパーチャ２１０を維持するのに行ってもよく、それによって既存のＥＬＲ材料は、改善された動作特性で動作することが可能になる。本発明のいくつかの実施態様では、既存のＥＬＲ材料の結晶構造１００に対する修正は、より高い温度で結晶構造１００内にアパーチャ２１０を維持するのに行ってもよく、それによって既存のＥＬＲ材料は、改善された動作特性で動作することが可能になる。本発明のいくつかの実施態様では、既存のＥＬＲ材料の結晶構造１００に対する修正は、より高い温度で結晶構造１００内にアパーチャ２１０を維持するのに行ってもよく、それによって既存のＥＬＲ材料は、より高い温度でかつ／または高い電流容量を有しかつ／またはその他の改善された動作特性を有するＥＬＲ状態のままにすることが可能になる。本発明のいくつかの実施態様では、新しいＥＬＲ材料は、より高い温度でかつ／または高い電流容量を有しかつ／またはその他の改善された動作特性を有する状態でアパーチャ２１０を形成し維持する結晶構造に設計することができる。様々なメカニズムは、アパーチャ２１０を維持するために、結晶構造１００が修正されるように使用することができる。
【００５８】
本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、液体窒素の温度、ほぼ液体窒素の温度、または液体窒素の温度よりも高い温度で維持される。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、固体二酸化炭素の温度、ほぼ固体二酸化炭素の温度、または固体二酸化炭素の温度よりも高い温度で維持される。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、液体アンモニアの温度、ほぼ液体アンモニアの温度、または液体アンモニアの温度よりも高い温度で維持される。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、液体フレオンの様々な配合物の温度、ほぼその温度、またはその温度よりも高い温度で維持される。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、凍結水の温度、ほぼ凍結水の温度、または凍結水の温度よりも高い温度で維持される。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０は、室温（例えば、２１℃）、ほぼ室温、または室温よりも高い温度で維持される。
【００５９】
したがって、様々な新しいＥＬＲ材料は、既存のＥＬＲ材料の修正したものとして、または新しいＥＬＲ材料を設計し形成したものとして、生成することができる。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料は、液体窒素の温度、ほぼ液体窒素の温度、または液体窒素の温度よりも高い温度で、ＥＬＲ状態で動作する。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料は、固体二酸化炭素の温度、ほぼ固体二酸化炭素の、または固体二酸化炭素の温度よりも高い温度で、ＥＬＲ状態で動作する。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料は、液体アンモニアの温度、ほぼ液体アンモニアの温度、または液体アンモニアの温度よりも高い温度で、ＥＬＲ状態で動作する。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料は、液体フレオンの様々な配合物の温度、ほぼその温度、またはその温度よりも高い温度で、ＥＬＲ状態で動作する。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料は、凍結水の温度、ほぼ凍結水の温度、または凍結水の温度よりも高い温度で、ＥＬＲ状態で動作する。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料は、室温（例えば、２１℃）、ほぼ室温、または室温よりも高い温度で、ＥＬＲ状態で動作する。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料の一部は、これらの温度、ほぼこれらの温度、またはこれらの温度のいずれか１つまたは複数よりも高い温度で、ＥＬＲ状態で動作する。
【００６０】
図３は、第２の角度からの、例示的なＥＬＲ材料３６０の結晶構造３００を示す。例示的なＥＬＲ材料３６０は、ある配合物中で約９０Ｋの遷移温度を有する、「ＹＢＣＯ」と一般に呼ばれる超電導材料である。特に、図３に示される例示的なＥＬＲ材料３６０は、ＹＢＣＯ−１２３である。例示的なＥＬＲ材料３６０の結晶構造３００は、イットリウム（「Ｙ」）、バリウム（「Ｂａ」）、銅（「Ｃｕ」）、および酸素（「Ｏ」）の様々な原子を含む。図３に示されるように、アパーチャ３１０は、アパーチャ原子３５０、すなわちイットリウム、銅、および酸素の原子によって結晶構造３００内に形成される。アパーチャ３１０でのイットリウムのアパーチャ原子間の断面距離は、約０．３８９ｎｍであり、アパーチャ３１０での酸素アパーチャ原子間の断面距離は約０．２８５ｎｍであり、アパーチャ３１０での銅アパーチャ原子間の断面距離は約０．３３９ｎｍである。
【００６１】
図３０は、第３の角度からの、例示的なＥＬＲ材料３６０の結晶構造３００を示す。図３に関する上述の内容と同様に、例示的なＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯ−１２３であり、アパーチャ３１０は、アパーチャ原子３５０、すなわちイットリウム、銅、および酸素の原子によって結晶構造３００内に形成される。この配向では、アパーチャ３１０でのイットリウムのアパーチャ原子間の断面距離が約０．３８２ｎｍであり、アパーチャ３１０での酸素アパーチャ原子間の断面距離が約０．２８８ｎｍであり、アパーチャ３１０での銅アパーチャ原子間の断面距離が約０．３３９ｎｍである。この配向では、アパーチャ３１０に加え、例示的なＥＬＲ材料３６０の結晶構造３００はアパーチャ３０１０を含む。アパーチャ３０１０は、結晶構造３００のｂ−軸の方向に生じる。より具体的には、アパーチャ３０１０は、結晶構造３００内の例示的なＥＬＲ材料３６０の個々の単位セル間に生じる。アパーチャ３０１０は、アパーチャ原子３０５０、すなわちバリウム、銅、および酸素の原子によって結晶構造３００内に形成される。アパーチャ３０１０におけるバリウムのアパーチャ原子３０５０間の断面距離は、約０．４３０ｎｍであり、アパーチャ３０１０での酸素アパーチャ原子３０５０間の断面距離は約０．３８２ｎｍであり、アパーチャ３０１０での銅アパーチャ原子３０５０間の断面距離は約０．３８２ｎｍである。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ３０１０は、アパーチャ３１０に関して本明細書で述べたものと同様の手法で動作する。この記述においては、そのそれぞれのアパーチャ原子３５０、３０５０の組成に基づいて、ＹＢＣＯ中のアパーチャ３１０を「イットリウムアパーチャ」と呼んでもよく、それに対してＹＢＣＯ中のアパーチャ３０１０を「バリウムアパーチャ」と呼んでもよい。
【００６２】
図１７は、第２の角度から見た例示的なＥＬＲ材料１７６０の結晶構造１７００を示す。例示的なＥＬＲ材料１７６０は、約９４Ｋの遷移温度を有する、「ＨｇＢａ2ＣｕＯ4」と一般に呼ばれるＨＴＳ材料である。例示的なＥＬＲ材料１７６０の結晶構造１７００は、水銀（「Ｈｇ」）、バリウム（「Ｂａ」）、銅（「Ｃｕ」）、および酸素（「Ｏ」）の様々な原子を含む。図１７に示されるように、アパーチャ１７１０は、バリウム、銅、および酸素の原子を含むアパーチャ原子によって、結晶構造１７００内に形成される。
【００６３】
図１８は、第２の角度から見た例示的なＥＬＲ材料１８６０の結晶構造１８００を示す。例示的なＥＬＲ材料１８６０は、約１２８Ｋの遷移温度を有する、「Ｔｌ2Ｃａ2Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ10」と一般に呼ばれるＨＴＳ材料である。例示的なＥＬＲ材料１８６０の結晶構造１８００は、タリウム（「Ｔｌ」）、カルシウム（「Ｃａ」）、バリウム（「Ｂａ」）、銅（「Ｃｕ」）、および酸素（「Ｏ」）の様々な原子を含む。図１８に示されるように、アパーチャ１８１０は、カルシウム、バリウム、銅、および酸素の原子を含むアパーチャ原子によって、結晶構造１８００内に形成される。図１８には、２次アパーチャ１８２０が、カルシウム、銅、および酸素の原子を含む２次アパーチャ原子によって結晶構造１８００内に形成されていてもよいことも、示されている。２次アパーチャ１８２０は、アパーチャ１８１０の場合と同様の手法で動作してもよい。
【００６４】
図１９は、第２の角度から見た例示的なＥＬＲ材料１９６０の結晶構造１９００を示す。例示的なＥＬＲ材料１９６０は、約３９Ｋの遷移温度を有する「Ｌａ2ＣｕＯ4」と一般に呼ばれるＨＴＳ材料である。例示的なＥＬＲ材料１９６０の結晶構造１９００は、ランタン（「Ｌａ」）、銅（「Ｃｕ」）、および酸素（「Ｏ」）の様々な原子を含む。図１９に示されるように、アパーチャ１９１０は、ランタンおよび酸素の原子を含むアパーチャ原子によって、結晶構造１９００内に形成される。
【００６５】
図４５は、第２の角度から見た例示的なＥＬＲ材料４５６０の結晶構造４５００を示す。例示的なＥＬＲ材料４５６０は、約３８Ｋの遷移温度を有する「Ａｓ2Ｂａ0.34Ｆｅ2Ｋ0.66」と一般に呼ばれるＨＴＳ材料である。例示的なＥＬＲ材料４５６０は、「鉄プニクタイド」と時々呼ばれるＥＬＲ材料のファミリーを表す。例示的なＥＬＲ材料４５６０の結晶構造４５００は、ヒ素（「Ａｓ」）、バリウム（「Ｂａ」）、鉄（「Ｆｅ」）、およびカリウム（「Ｋ」）の様々な原子を含む。図４５に示されるように、アパーチャ４５１０は、カリウムおよびヒ素の原子を含むアパーチャ原子によって結晶構造４５００内に形成される。
【００６６】
図４６は、第２の角度から見た例示的なＥＬＲ材料４６６０の結晶構造４６００を示す。例示的なＥＬＲ材料４６６０は、約３９Ｋの遷移温度を有する「ＭｇＢ2」と一般に呼ばれるＨＴＳ材料である。例示的なＥＬＲ材料４６６０の結晶構造４６００は、マグネシウム（「Ｍｇ」）およびホウ素（「Ｂ」）の様々な原子を含む。図４６に示されるように、アパーチャ４６１０は、マグネシウムおよびホウ素の原子を含むアパーチャ原子によって、結晶構造４６００内に形成される。
【００６７】
図３、図１７、図１８、図１９、図３０、図４５、および図４６に示される前述の例示的なＥＬＲ材料は、それぞれ、そのような材料中に様々なアパーチャが存在することを示している。様々なその他のＥＬＲ材料は、類似するアパーチャを有する。抵抗現象に起因すると、アパーチャおよびそれに対応する結晶構造を活用して、既存のＥＬＲ材料の動作特性を改善し、既存のＥＬＲ材料から、改善されたＥＬＲ材料を得、かつ／または新しいＥＬＲ材料を設計し配合してもよい。
【００６８】
本発明のいくつかの実施態様では、様々なＥＬＲ材料の動作特性を改善するために、様々なコンピュータモデリングツールを使用してアパーチャおよびその結晶構造をモデル化することができる。記述する都合上、ＥＬＲ材料３６０（およびその付帯的な特性および構造）は、図３に関して例示され記述されたＥＬＲ材料だけではなく、図面に示されるＥＬＲ材料１７６０、ＥＬＲ材料１８６０、およびその他のＥＬＲ材料を含むがこれらに限定することのない様々なＥＬＲ材料と、以後、一般に呼ぶ。
【００６９】
図４は、結晶構造１００の概念的な機械的モデル４００を示す。概念的なモデル４００は、３つのばね、すなわちばねＳ1、ばねＳF、およびばねＳ2と、２つの分銅、すなわち分銅Ｍ1および分銅Ｍ2を含む。この記述においては、ばねＳ1は、一端が剛壁４１０に取着しており、他端が分銅Ｍ1に取着しているとしてモデル化されてもよい。ばねＳ1および分銅Ｍ1は一緒に、結晶構造１００の第１の部分２２０をモデル化するのに使用してもよい。分銅Ｍ1は、ばねＳ1とばねＳFとの間に連結される。ばねＳFは、結晶構造１００のアパーチャ２１０をモデル化するのに使用してもよい（すなわち、第１の部分２２０と第２の部分２３０との間で相互に作用する力）。ばねＳFは、分銅Ｍ1と分銅Ｍ2との間を連結する。分銅Ｍ2は、ばねＳFとばねＳ2との間に連結される。ばねＳ2および分銅Ｍ2は一緒に、結晶構造１００の第２の部分２３０をモデル化するのに使用してもよい。この場合も、この記述においては、ばねＳ2を剛壁４２０に取着するものとしてモデル化してもよい。その他の結晶質構造を、明らかなようにモデル化することができる。
【００７０】
図４のばねは、結晶構造１００内の原子の群の間で相互に作用する力を表す。これらの力のそれぞれは、十分に確立されたモデル化技法に従って、ばねを用いてモデル化されてもよい。図４のばねは１次元で示されているが、ばねは、明らかなように３次元でモデル化してもよく；しかしそのような３次元の描写は、本発明またはその実施態様を理解する目的には必要ではないことを理解すべきである。
【００７１】
理解されるように、原子（例えば、フォノン）の温度および振動は関連している。特に、ＥＬＲ材料の温度は、ＥＬＲ材料の原子の振動が増すにつれて上昇する。これらの振動の振幅および周波数は、所与のＥＬＲ材料に存在する様々な力および質量に関連する。結晶構造１００に関し、ばねＳ1、Ｓ2、およびＳFと分銅Ｍ1およびＭ2は、機械的モデルの振動に影響を及ぼして、温度が上昇すると共に結晶構造１００が経験する振動をシミュレートするが、これがアパーチャ２１０に衝撃を与える可能性がある。
【００７２】
本発明の様々な実施態様によれば、これらの振動はアパーチャ２１０に影響を与える。本発明の様々な実施態様によれば、遷移温度よりも高い温度では、振動は、ＥＬＲ材料をその非ＥＬＲ状態で動作させるように（例えば、アパーチャ２１０の断面は、アパーチャ２１０内を通した電荷の伝搬を制限し、妨げ、またはその他の方法で容易にしない。）、アパーチャ２１０を変化させ、またはその他の方法でアパーチャ２１０に影響を及ぼし；それに対して遷移温度よりも低い温度では、振動は、ＥＬＲ材料がそのＥＬＲ状態で動作するのを妨げない（例えば、アパーチャ２１０の断面は、アパーチャ２１０内を通る電荷の伝搬を容易にする。）。
【００７３】
本発明の様々な実施態様によれば、遷移温度よりも高い温度では、振動は、ＥＬＲ材料がその非ＥＬＲ状態に遷移するようにかつ／またはその状態で動作するように（または言い換えれば、そのＥＬＲ状態での動作を止めるように）、アパーチャ原子２５０を変化させまたはその他の方法でアパーチャ原子２５０に影響を及ぼす。本発明の様々な実施態様によれば、遷移温度よりも高い温度では、振動は、ＥＬＲ材料がその非ＥＬＲ状態に遷移するようにかつ／またはその状態で動作するように、非アパーチャ原子を変化させまたはその他の方法で非アパーチャ原子に影響を及ぼす。
【００７４】
本発明の様々な実施態様によれば、様々な公知のＥＬＲ材料の結晶構造は、変性ＥＬＲ材料が、公知のＥＬＲ材料に勝る改善された動作特性により動作するように、変性させてもよい（それによって新しい材料の誘導がもたらされる。）。本発明の様々な実施態様によれば、様々な公知のＥＬＲ材料の結晶構造は、アパーチャ２１０がより高い温度で維持されるように変性させてもよい。本発明の様々な実施態様によれば、様々な公知のＥＬＲ材料の結晶構造は、アパーチャ２１０がより高い温度で電荷を伝搬するように変性させてもよい（それによって、新しいＥＬＲ材料の誘導がもたらされる。）。本発明の様々な実施態様によれば、様々な新しい、また既に公知のＥＬＲ材料の結晶構造は、新しいＥＬＲ材料が、既存のＥＬＲ材料にも勝って改善された動作特性で動作するように、設計され製作されてもよい。本発明の様々な実施態様によれば、様々な新しい、また既に公知のＥＬＲ材料の結晶構造は、アパーチャ２１０がより高い温度で維持されるように、設計され製作されてもよい。本発明の様々な実施態様によれば、様々な新しい、また既に公知のＥＬＲ材料の結晶材料は、アパーチャ２１０がより高い温度で電荷を伝搬するように設計され製作されてもよい。
【００７５】
本発明の様々な実施態様によれば、結晶構造１００内のアパーチャ２１０は、ＥＬＲ材料３６０がＥＬＲ状態で動作するように、結晶構造１００内を通して電荷が伝搬するのに十分なサイズの断面を有する。本発明のいくつかの実施態様では、そのサイズが０．２０ｎｍから１．００ｎｍに及ぶ断面を有する結晶構造１００内のそれらのアパーチャ２１０は、ＥＬＲ材料３６０がＥＬＲ状態で動作するように、結晶構造１００内を通して電荷が伝搬することができる。本発明の様々な実施態様によれば、結晶構造１００内のアパーチャ２１０は、アパーチャ２１０がＥＬＲ状態で動作するように、結晶構造１００内を通して電荷を伝搬するのに十分なサイズの断面を有する。いくつかの実施態様では、そのサイズが０．２０ｎｍから１．００ｎｍに及ぶ断面を有する結晶構造１００内のそれらのアパーチャ２１０は、アパーチャ２１０がＥＬＲ状態で動作するように、結晶構造１００内を通して電荷を伝搬させることができる。
【００７６】
本発明のいくつかの実施態様では、改善された動作特性で動作するＥＬＲ材料を改善し設計するステップは、アパーチャ２１０がより高い温度でＥＬＲ状態のまま十分維持されるように、アパーチャ２１０および結晶構造１００の機械的態様（例えば、力、距離、質量、振動モードなど）を分析するステップを含んでいてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、改善された動作特性で動作するＥＬＲ材料を改善し設計するステップは、アパーチャ２１０がより高い温度でＥＬＲ状態のまま十分維持されるように、結晶構造１００内の原子（アパーチャ原子２５０を含むがこれに限定するものではない。）の電子的態様（例えば、原子間引力および斥力、伝導率、電気陰性度など）を分析するステップを含んでいてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、改善された動作特性で動作するＥＬＲ材料を改善し設計するステップは、アパーチャ２１０が、より高い温度でＥＬＲ状態で動作するよう十分に維持されるように、アパーチャ２１０および結晶構造１００およびその中の原子の電気的態様および機械的態様の両方を分析するステップを含んでいてもよい。
【００７７】
本発明のいくつかの実施態様では、概念的に言うと、ばねＳ1のばね定数は、図５に示されるようにＳ1’≠Ｓ1になるよう変化させてもよい。変化したばね定数は、機械的モデルの振動の、振幅、モード、周波数、方向、および／またはその他の振動特性を変化させる傾向にある。変化したばね定数は、それに対応した結晶構造１００内の変化、例えば結晶構造１００の第１の部分２２０の剛性の変化を導くことができる。結晶構造１００の第１の部分２２０の剛性は、第１の部分２２０内の原子の結合の長さ、結合強度、結合角、結合の数、またはその他の原子特性に影響を及ぼすように、第１の部分２２０内の様々な原子を変化させることによって変化してもよい。結晶構造１００の第１の部分２２０の剛性は、理解されるように、より少ないまたはより多くの原子を第１の部分２２０に結合し、それによってばねＳ1のばね定数を効果的に変化させることにより、変化させてもよい。
【００７８】
本発明のいくつかの実施態様では、概念的に言うと、ばねＳ2のばね定数は、図６に示されるようにＳ2’≠Ｓ2になるよう変化させてもよい。上述のように、変化したばね定数は、機械的モデルの振動の、振幅、モード、周波数、方向、および／またはその他の振動特性を変化させる傾向にある。変化したばね定数は、それに対応した変化を結晶構造１００内に導くことができ、例えば結晶構造１００の第２の部分２３０の剛性の変化を、ばねＳ1に関して既に述べた場合と同様の手法で結晶構造１００内に導くことができる。結晶構造１００の第２の部分２３０の剛性は、理解されるように、より少ないまたはより多くの原子を第２の部分２３０に結合し、それによってばねＳ2のばね定数を効果的に変化させることにより、変化させてもよい。
【００７９】
本発明のいくつかの実施態様では、やはり概念的に言えば、ばねＳFのばね定数は、図７に示されるようにＳF’≠ＳFになるよう変化させてもよい。上述のように、変化したばね定数は、機械的モデルの振動の、振幅、モード、周波数、方向、および／またはその他の振動特性を変化させる傾向にある。変化したばね定数は、それに対応した変化を結晶構造１００内に導くことができ、例えば結晶構造１００内に形成されたアパーチャ２１０の剛性の変化を、結晶構造１００内に導くことができる。これは、アパーチャ２１０の形状を、その他の形状とはその強度が構造的に異なるものへと変化させるステップ、アパーチャ原子間の結合強度を変化さるステップ、結合角を変化させるステップ、結晶構造１００の振動モードを変化させるステップ、アパーチャ原子２５０を変化させるステップ、またはその他の方法を含むがこれらに限定されない様々な方法で実現することができる。これは、例えば、理解されるように、第１の部分２２０と第２の部分２３０との間に１つまたは複数の結合を形成することによって材料の原子がアパーチャ２１０に跨るように、結晶構造１００上に材料を層状化し、それによってばねＳFのばね定数を有効に変化させることによって、実現してもよい。言い換えれば、アパーチャ２１０に跨る原子は、追加のばねＳをＳFに平行に導入し、実際に、第１の部分２２０と第２の部分２３０との間でばね定数が変化する。結晶構造１００上に材料を層状化するこの修正例は、様々な実験の試験結果と併せて以下にさらに詳述する。
【００８０】
本発明のいくつかの実施態様では、やはり概念的に言えば、分銅Ｍ1の質量は、図８に示されるように、Ｍ1’＜Ｍ1になるように減少させることができる。減少した質量は、機械的モデルの振動の、様々な振幅、モード、周波数、方向、および／またはその他の振動特性を変化させる傾向がある。減少した質量は、それに対応する変化を結晶構造１００に導くことができ、最終的には、より高い温度で結晶構造１００内にアパーチャ２１０を維持しかつ／または安定化させるようにすることができる。これは、例えば、結晶構造１００の第１の部分２２０内でより小さい分子および／または原子を使用することによって、または様々なより大きな分子および／または原子をより小さいものに置き換えることによって、実現することができる。同様の効果は、分銅Ｍ2の質量を減少させることによって実現することができる。
【００８１】
本発明のいくつかの実施態様では、やはり概念的に言えば、分銅Ｍ1の質量は、図９に示されるように、Ｍ1’＞Ｍ1になるように増加させることができる。増加した質量は、機械的モデルの振動の、様々な振幅、モード、周波数、方向、および／またはその他の振動特性を変化させる傾向がある。増加した質量は、それに対応する変化を結晶構造１００に導くことができ、最終的には、より高い温度で結晶構造１００内にアパーチャ２１０を維持しかつ／または安定化させるようにすることができる。これは、例えば、結晶構造１００の第１の部分２２０内でより大きな原子を使用することによって、または様々なより小さな原子をより大きなものに置き換えることによって、実現することができる。同様の効果は、分銅Ｍ2の質量を増加させることによって実現することができる。
【００８２】
本発明の様々な実施態様では、図５〜９に関して既に述べた様々な変化の任意の組合せを行って、機械的モデルの振動を変化させることができ、それによって、より高い温度でアパーチャ２１０が維持されるように対応する変化を結晶構造１００内に導くことができる。本発明のいくつかの実施態様では、アパーチャ２１０の維持に最終的な改善をもたらすために、様々な変化と変化の間のトレードオフが必要と考えられる。
【００８３】
本発明のいくつかの実施態様では、結晶構造１００の３次元コンピュータモデルを使用して、より高い温度で維持される適切なアパーチャ２１０を有するＥＬＲ材料を設計してもよい。そのようなモデルは、明らかなように、アパーチャ原子２５０および／または非アパーチャ原子の間の相互作用と、それらのそれぞれが温度変化と共にアパーチャ２１０に及ぼす影響を分析するのに使用してもよい。例えば、様々なコンピュータモデリングツールを使用して、結晶構造１００を視覚化し分析することができ、具体的には結晶構造１００内のアパーチャ２１０を視覚化し分析することができる。１つのそのようなコンピュータモデリングツールを「Ｊｍｏｌ」と呼び、これは３Ｄで化学構造を見て処理するためのオープンソースＪａｖａビューワーである。Ｊｍｏｌは、非特許文献１で入手可能である。
【００８４】
本発明のいくつかの実施態様では、結晶構造１００の様々な３次元コンピュータモデルをシミュレートして、結晶構造１００およびその中の原子の相互作用を決定し評価することができる。そのようなコンピュータモデルは、密度関数理論（「ＤＦＴ」）を用いてもよい。ＤＦＴを用いるコンピュータモデルは、アパーチャ２１０の維持に基づいて、新しいＥＬＲ材料を設計するのに、また既存のＥＬＲ材料を変性させるのに使用してもよく、その結果、これらのＥＬＲ材料は、本明細書に記述される本発明の様々な原理に従ってかつ理解されるように、ＥＬＲ状態で動作するようになる。
【００８５】
本発明のいくつかの実施態様では、ばねと分銅との組合せは、様々な公知の技法により結晶構造１００内でアパーチャ２１０に影響を及ぼす振動（それに関連した振動特性を含む。）を変化させるために、選択することができる。言い換えれば、ばねおよび分銅は、アパーチャ２１０に対するそれらの影響が最小限に抑えられるように、結晶構造１００内の様々な振動の振幅、モード、周波数、方向、および／またはその他の振動特性を変化させるため、修正しかつ／または選択することができる。例として、ばねおよび分銅は、結晶構造１００内の振動がアパーチャ２１０内を通る電荷の伝搬に平行（または実質的に平行）な方向になるように、またそれによって、アパーチャ２１０に対するそのような振動の影響が低減されるように、修正しかつ／または選択することができる。さらなる例として、ばねおよび分銅は、結晶構造１００により様々な共鳴周波数を調節して、異なる温度でアパーチャ２１０内を通して電荷が伝搬するように、修正しかつ／または選択することができる。
【００８６】
本発明のいくつかの実施態様では、ばねと分銅との組合せは、結晶構造１００内で経験される振動とは無関係に、結晶構造１００内にアパーチャ２１０を維持するように選択することができる。言い換えれば、結晶構造１００内の振動を低減させ、増大させ、かつ／またはその他の方法で変化させても、アパーチャ２１０自体が維持されるならば、抵抗現象にその他の部分で影響を及ぼす可能性はない。
【００８７】
図１０は、本発明の様々な実施態様による、第２の角度から見た、変性ＥＬＲ材料１０６０の、変性した結晶構造１０１０を示す。図１１は、本発明の様々な実施態様による、第１の角度から見た、変性ＥＬＲ材料１０６０の、変性した結晶構造１０１０を示す。ＥＬＲ材料３６０（例えば、例として図３およびその他の箇所に示されるような）は変性されて、変性ＥＬＲ材料１０６０を形成する。変性材料１０２０は、ＥＬＲ材料３６０の結晶構造３００（図３の）の原子と結合を形成して、図１１に示されるような変性ＥＬＲ材料１０６０の、変性した結晶構造１０１０を形成する。図示されるように、変性材料１０２０は、第１の部分３２０と第２の部分３３０との間の隙間を埋め、それによって、とりわけ、変性した結晶構造１０１０の振動特性を、特にアパーチャ３１０の領域で変化させる。そのようにすることで、変性材料１０２０は、より高い温度でアパーチャ３１０を維持する。図７を参照すると、変性材料１０２０は、例えばばねＳFと平行な１つまたは複数の追加のばねとして作用することによって、ばねＳFの有効ばね定数を変性させるように働く。したがって、本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０は、結晶構造３００の適切な原子に適合しかつ結合されるように、特に選択される。
【００８８】
本発明のいくつかの実施態様では、図１０に示されるように、変性材料１０２０が、ｂ−平面に平行な結晶構造３００の面（例えば、「ａ−ｃ」面）に結合される。変性材料１０２０が「ａ−ｃ」面に結合されるような実施態様では、ａ−軸の方向に延びかつａ−平面内に在る断面を有するアパーチャ３１０が、維持される。そのような実施態様では、電荷キャリアは、ａ−軸の方向にアパーチャ３１０内を通して流れる。
【００８９】
本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０は、ａ−平面に平行な結晶構造３００の面（例えば、「ｂ−ｃ」面）に結合される。変性材料１０２０が「ｂ−ｃ」面に結合されるような実施態様では、ｂ−軸の方向に延びかつｂ−平面内に在る断面を有するアパーチャ３１０が維持される。そのような実施態様では、電荷キャリアは、ｂ−軸の方向にアパーチャ３１０内を通して流れる。
【００９０】
本発明の様々な実施態様は、ＥＬＲ材料３６０の特定の表面を変性材料１０２０で層状化する（すなわち、ＥＬＲ材料３６０の特定の表面を変性材料１０２０で変性させる。）ステップを含む。この記述から理解されるように、ＥＬＲ材料３６０の「表面を変性させる」と言った場合には、最終的に、ＥＬＲ材料３６０の１つまたは複数の単位セル２１００の面（場合によっては複数の面）を変性させるステップが含まれる。言い換えれば、変性材料１０２０は、ＥＬＲ材料３６０の単位セル２１００内の原子に実際に結合する。
【００９１】
例えば、ａ−平面に平行なＥＬＲ材料３６０の表面を変性させるステップは、単位セル２１００の「ｂ−ｃ」面を変性させるステップを含む。同様に、ｂ−平面に平行なＥＬＲ材料３６０の表面を変性させるステップは、単位セル２１００の「ａ−ｃ」面を変性させるステップを含む。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０は、ｃ−軸に平行な任意の平面に実質的に平行であるＥＬＲ材料３６０の表面に結合される。この記述においては、ｃ−軸に平行な平面を、一般にａｂ−平面と呼び、理解されるように、ａ−平面およびｂ−平面が含まれる。理解されるように、ａｂ−平面に平行なＥＬＲ材料３６０の表面は、単位セル２１００の「ａ−ｃ」面と「ｂ−ｃ」面とのいくつかの混合物から形成される。変性材料１０２０が、ａｂ−平面に平行な表面に結合されるような実施態様では、ａ−軸の方向に延びるアパーチャ３１０およびｂ−軸の方向に延びるアパーチャ３１０が維持される。
【００９２】
本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０は伝導性材料であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０は、高い酸素親和性を有する材料（すなわち、酸素と容易に結合する材料）（「酸素結合材料」）であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０は、酸素と容易に結合する伝導性材料（「酸素結合伝導性材料」）であってもよい。そのような酸素結合伝導性材料には：クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、およびチタンを含めてもよいが、これらに限定するものではない。そのような酸素結合伝導性材料には：ロジウムまたはベリリウムを含めてもよいが、これらに限定するものではない。その他の変性材料には、ガリウムまたはセレンを含めてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はクロム（Ｃｒ）であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０は銅（Ｃｕ）であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はビスマス（Ｂｉ）であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はコバルト（Ｃｏ）であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はバナジウム（Ｖ）であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はチタン（Ｔｉ）であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はロジウム（Ｒｈ）であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はベリリウム（Ｂｅ）であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はガリウム（Ｇａ）であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はセレン（Ｓｅ）であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、その他の元素を変性材料１０２０として使用してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、異なる材料（例えば、化合物、組成物、分子、合金など）の組合せを、変性材料１０２０として使用してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、材料および／または材料の組合せの様々な層を、変性材料１０２０としてまとめて使用してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０は、酸素と適切な結合を有する原子に対応する。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０は、第１の部分３２０の原子と第２の部分３３０の原子との間の距離の少なくとも半分程度の長さである、結晶構造１０１０内の様々な（１つまたは複数の）原子との結合の長さを有する原子を含む。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０は、結晶構造１０１０内で、様々な（１つまたは複数の）原子と結合する原子を含む。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０は、結晶構造１０１０内に様々な（１つまたは複数の）原子と十分結合する原子を含む。
【００９３】
本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０の酸化物が、変性材料１０２０でＥＬＲ材料３６０を変性させるのに関連した様々な操作中に、形成されてもよい。したがって、本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０は、変性材料１０２０の実質的に純粋な形態と、変性材料１０２０の様々な酸化物とを含んでいてもよい。言い換えれば、本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０は、変性材料１０２０および変性材料１０２０の様々な酸化物で変性される。例として、しかし限定するものではないが、本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０は、クロムおよび酸化クロム（ＣｒxＯy）を含んでいてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０は、変性材料１０２０の様々な酸化物で変性される。例として、しかし限定するものではないが、本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０は酸化クロム（ＣｒxＯy）で変性される。
【００９４】
本発明のいくつかの実施態様では、その他の材料を使用して結晶構造１０１０を変性させてもよい。例えば、酸化銅層に関連して高い結合強度を有する変性材料１０２０を、イットリウム（アパーチャ原子の１つ）の代わりに選択してもよい。また例えば、イットリウムに関連して高い結合強度を有する変性材料１０２０を、酸化銅層の代わりに選択してもよい。例えば、酸化クロム（ＣｒＯ）を、酸化銅（ＣｕＯ）の代わりに選択してもよい。また例えば、酸化銅層に関連して高い結合強度を有する変性材料１０２０を、バリウムの代わりに選択してもよい。これらの例は、結合強度について言及しているが、様々な変性材料１０２０を、より高い温度でアパーチャ３１０を維持する傾向があるその他の原子特性またはそれらの組合せに基づいて選択してもよく、例えば、限定するものではないが結晶構造１０１０での振動に正味の変化をもたらす可能性がある変性材料１０２０を選択してもよい。
【００９５】
本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯであってもよく、変性材料１０２０は、酸素結合伝導性材料であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はクロムであってもよく、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯであってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０は銅であってもよく、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯであってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はビスマスであってもよく、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯであってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はコバルトであってもよく、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯであってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はバナジウムであってもよく、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯであってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はチタンであってもよく、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯであってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はロジウムであってもよく、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯであってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はベリリウムであってもよく、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯであってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０は別の酸素結合伝導性材料であり、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯであってもよい。
【００９６】
本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はガリウムであってもよく、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯであってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０はセレンであってもよく、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯであってもよい。
【００９７】
本発明のいくつかの実施態様では、混合原子価酸化銅ペロブスカイト材料と酸素結合伝導性材料との様々なその他の組合せを使用してもよい。例えば、本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０は、「ＢＳＣＣＯ」と一般に呼ばれる混合原子価酸化銅ペロブスカイト材料に該当する。ＢＳＣＣＯは、ビスマス（「Ｂｉ」）、ストロンチウム（「Ｓｒ」）、カルシウム（「Ｃａ」）、銅（「Ｃｕ」）、および酸素（「Ｏ」）の様々な原子を含む。単独で、ＢＳＣＣＯは、約１００Ｋの遷移温度を有する。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０はＢＳＣＣＯであってもよく、変性材料１０２０は酸素結合伝導性材料であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０はＢＳＣＣＯであってもよく、変性材料１０２０は：クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、またはベリリウムを含むがこれらに限定されない群から選択されてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ３６０材料はＢＳＣＣＯであってもよく、変性材料１０２０は：クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、およびベリリウムからなる群から選択されてもよい。
【００９８】
本発明のいくつかの実施態様では、その他のＥＬＲ材料および変性材料の様々な組合せを使用してもよい。例えば、本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０は、鉄プニクタイド材料に該当する。鉄プニクタイド単独では、約２５〜６０Ｋに及ぶ遷移温度を有する。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０は鉄プニクタイドであってもよく、変性材料１０２０は酸素結合伝導性材料であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０は鉄プニクタイドであってもよく、変性材料１０２０は：クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、またはベリリウムを含むがこれらに限定されない群から選択されてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０は鉄プニクタイドであってもよく、変性材料１０２０は：クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、およびベリリウムからなる群から選択されてもよい。
【００９９】
本発明のいくつかの実施態様では、その他のＥＬＲ材料と変性材料との様々な組合せを使用してもよい。例えば、本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０は二ホウ化マグネシウム（「ＭｇＢ2」）であってもよい。単独では、二ホウ化マグネシウムは約３９Ｋの遷移温度を有する。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０は二ホウ化マグネシウムであってもよく、変性材料１０２０は酸素結合伝導性材料であってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０は二ホウ化マグネシウムであってもよく、変性材料１０２０は：クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、またはベリリウムを含むがこれらに限定されない群から選択されてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０は二ホウ化マグネシウムであってもよく、変性材料１０２０は：クロム、銅、ビスマス、コバルト、バナジウム、チタン、ロジウム、およびベリリウムからなる群から選択されてもよい。
【０１００】
本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０は、理解されるように、１種の組成物を別の組成物上に層状化するための様々な技法を使用して、ＥＬＲ材料３６０のサンプル上に層状化されてもよい。例えば、そのような層状化技法には、パルスレーザ堆積法、同時蒸着、電子ビーム蒸着、および活性化反応性蒸着を含めた蒸着、マグネトロンスパッタリング、イオンビームスパッタリング、およびイオン支援スパッタリングを含めたスパッタリング、カソードアーク蒸着、ＣＶＤ、有機金属ＣＶＤ、プラズマ強化ＣＶＤ、分子線エピタキシー、ゾルゲル法、液相エピタキシー、および／またはその他の層状化技法が含まれるが、これらに限定するものではない。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０は、１種の組成物を別の組成物上に層状化するための様々な技法を使用して、変性材料１０２０のサンプル上に層状化されてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０の単原子層（すなわち、変性材料１０２０の単原子または単分子に実質的に等しい厚さを有する変性材料１０２０の層）を、ＥＬＲ材料３６０のサンプル上に層状化してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料の単一の単位層（すなわち、変性材料の単一の単位（例えば、原子、分子、結晶、またはその他の単位）に実質的に等しい厚さを有する変性材料の層）を、ＥＬＲ材料のサンプル上に層状化してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料は、変性材料の単一の単位層上に層状化されてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料の２つ以上の単位層を、ＥＬＲ材料上に層状化してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料は、変性材料の２つ以上の単位層上に層状化されてもよい。
【０１０１】
他のものは、様々な適用例でのそれらの有用性を改善する目的で、公知のＥＬＲ材料上に様々な組成物（例えば、金、銅、ケイ素など）を層状化しようと試みてきた。しかし、そのような組成物の選択は、特に：結晶構造１００およびアパーチャ２１０の様々な幾何学的特性（例えば、限定するものではないが、第１の部分２２０と第２の部分２３０との間の隙間の幅、アパーチャ２１０のサイズなど）；結晶構造１００内のアパーチャ原子２５０の原子特性、それらの互いに対する相互作用、および温度の変化によるアパーチャ２１０に対するそれらの影響と；結晶構造１００の原子の原子特性、およびそれらと変性材料１０２０との相互作用（例えば、限定するものではないが、変性材料１０２０と結晶構造１００の原子との様々な結合特性）に関して、アパーチャ２１０を変化させ、強化し、またはその他の方法で維持しようとする意思に基づいていなかった。
【０１０２】
本発明のいくつかの実施態様では、結晶構造１００内で使用される格子に変化を加えることができる。例えば、単斜晶対称、斜方晶対称、または立方晶対称を有する格子を使用して、結晶構造１００内の様々なその他の格子を改善してもよい。さらに、体心立方対称または面心立方対称を使用して、結晶構造１００内の単純な立方対称を改善してもよい。いくつかの実施態様では、結晶構造１００内のより広範な様々な格子は、より高い温度でアパーチャ２１０を維持していてもよい。いくつかの実施態様では、結晶構造１００内のより複雑な格子は、より高い温度でアパーチャ２１０を維持していてもよい。
【０１０３】
本発明のいくつかの実施態様では、結晶構造１００は、結晶構造１００内のフォノン（すなわち、格子振動）が、アパーチャ２１０内を通る電荷の伝搬に平行な単一方向（すなわち、例えば図２のページに進入する方向）で結晶構造１００内を主に伝搬するように、設計されてもよい。そのようなフォノンはアパーチャ２１０に影響を及ぼさない傾向にあり、それによって、アパーチャ２１０は、より高い温度でＥＬＲ状態で動作することが可能になる。アパーチャ２１０内を通る電荷の伝搬に直交する任意のフォノンの伝搬は、アパーチャ２１０に影響が及ぶのが避けられるように最小限に抑えることができる。
【０１０４】
次に図１２および図１３Ａ〜１３Ｉを使用して、本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料１０６０を生成するためにＥＬＲ材料３６０のサンプル１３１０を変性させるステップについて記述する。図１２は、本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料１０６０を生成するためにＥＬＲ材料３６０のサンプル１３１０を変性材料１０２０で変性させるためのフローチャートである。図１３Ａ〜１３Ｊは、本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料１０６０を生成するために変性が加えられるＥＬＲ材料３６０のサンプル１３１０を示す。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０は混合原子価酸化銅ペロブスカイト材料であり、変性材料１３８０は酸素結合伝導性材料である。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３６０は、ＹＢＣＯと一般に呼ばれるＨＴＳ材料であり、変性材料１３８０はクロムである。
【０１０５】
図１３Ａに示されるように、サンプル１３１０はＥＬＲ材料３６０の複数の結晶単位セルであり、ｃ−軸に沿ってその非伝導性軸（またはより具体的には、その非ＥＬＲもしくは非超電導軸）がある状態に配向している。本発明のいくつかの実施態様では、サンプル１３１０は、約５ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍの寸法を有する。この記述においては、サンプル１３１０は、ＥＬＲ材料３６０の伝導の主軸がａ−軸に沿って並ぶように配向している。明らかなように、ＥＬＲ材料３６０が２つの伝導の主軸を含む場合、サンプル１３１０は、ａ−軸またはｂ−軸のどちらかに沿って配向することができる。さらに理解されるように、いくつかの実施態様では、サンプル１３１０は、ｃ−平面（すなわち、任意のａｂ−平面に平行な面）内の任意の線に沿って配向していてもよい。操作１２１０においてかつ図１３Ｂおよび図１３Ｃに示されるように、サンプル１３１０のａ−平面に実質的に平行な平面に沿ってサンプル１３１０を切断することにより、切片１３２０を生成する。本発明のいくつかの実施態様では、切片１３２０は、その厚さが約３ｍｍであるが、その他の厚さを使用してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、これは、精密なダイヤモンド刃を使用して実現することができる。
【０１０６】
任意選択の操作１２２０においてかつ図１３Ｄ、図１３Ｅ、および図１３Ｆに示されるように、サンプル１３１０の様々なアパーチャが露出するように切片１３２０のａ−平面の対角線に沿って切片１３２０を切断することにより、楔１３３０が生成される。本発明のいくつかの実施態様では、これは、精密なダイヤモンド刃を使用して実現する。この操作は、露出したアパーチャを有する楔１３３０の対角表面上に、面１３４０を生成する。本発明のいくつかの実施態様では、面１３４０は、ｃ−軸に実質的に平行な任意の平面に該当する。本発明のいくつかの実施態様では、面１３４０は、ａ−軸に実質的に垂直な平面（すなわち、結晶構造１００のａ−平面）に該当する。本発明のいくつかの実施態様では、面１３４０は、ｂ−軸に実質的に垂直な平面（すなわち、結晶構造１００のｂ−平面）に該当する。本発明のいくつかの実施態様では、面１３４０は、ａｂ−平面内の任意の線に実質的に垂直な平面に該当する。本発明のいくつかの実施態様では、面１３４０は、ｃ−軸に実質的に垂直ではない任意の平面に該当する。本発明のいくつかの実施態様では、面１３４０は、ＥＬＲ材料３６０の任意の実質的に非伝導性軸（または、非ＥＬＲもしくは非超電導軸）に実質的に垂直ではない任意の平面に該当する。理解されるように、切片１３２０は、露出したアパーチャおよび／または面１３４０に関して上記論じられたものと同様のその他の特性を有することができるので、操作１２２０は必要としなくてよい。
【０１０７】
操作１２３０においてかつ図１３Ｇおよび図１３Ｊに示されるように、変性材料１３８０（例えば、図１０およびその他の箇所で例示された変性材料１０２０）が、面１３４０上に堆積されて、変性材料１３８０の面１３５０を楔１３３０上に生成し、変性ＥＬＲ材料１０６０の変性した領域１３６０は、面１３４０と変性材料１３８０との間の界面に生成される。楔１３３０での変性した領域１３６０は、変性材料１３８０が本発明の様々な実施態様による結晶構造３００に結合することによりアパーチャ３１０に近接した結晶構造３００が改善した状態にある、楔１３３０の領域に該当する。変性材料１３８０とＥＬＲ材料３６０とが結合するその他の形態を使用してもよい。操作１２３０について、図１４を参照しながら以下にさらに詳述する。
【０１０８】
図１４を参照すると、操作１４１０では、面１３４０が研磨される。本発明のいくつかの実施態様では、１種または複数の研磨剤を使用してもよい。ＥＬＲ材料としてＹＢＣＯを含む本発明のいくつかの実施態様では、イソプロピルアルコール、ヘプタン、非有機または安定な有機スラリーを含むがこれらに限定することのない１種または複数の非水系研磨剤を使用してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、水系研磨剤を使用してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、面１３４０は、２０ｎｍのコロイド状スラリーで最終的に研磨される。本発明のいくつかの実施態様では、面１３４０の研磨は、楔１３３０のａ−軸に実質的に平行な方向（すなわち、アパーチャ３１０の方向に沿って）で行われる。本発明のいくつかの実施態様では、理解されるように酸素プラズマアッシングを使用してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、表面に変性材料１３８０が層状化される直前の面１３４０の清浄度（すなわち、不純物、またはその他の材料、組成物、もしくは化合物が存在しないこと）は、変性していないＥＬＲ材料の場合にも勝る、変性ＥＬＲ材料の改善された動作特性を実現するのに重要と考えられる。
【０１０９】
操作１４２０では、面１３４０以外の１つまたは複数の表面がマスクされる。いくつかの実施態様では、面１３４０以外の全ての表面がマスクされる。操作１４３０では、変性材料１３８０は、気相成長を使用して面１３４０上に堆積される。本発明のいくつかの実施態様では、約４０ｎｍの変性材料１３８０が、気相成長を使用して面１３４０上に堆積されるが、より少ないまたはより多くの量の変性材料１３８０を使用してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１３８０は、５×１０-6ｔｏｒｒ以下の圧力を有していてもよい真空中で、気相成長を使用して、面１３４０上に堆積される。
【０１１０】
図１２、図１３Ｈ、および図１３Ｉを参照すると、任意選択の操作１２４０において、本発明のいくつかの実施態様では楔１３３０のサイズが縮小するように楔１３３０の一部が除去されて、楔１３９０を生成する。操作１２５０では、結合剤を使用して、楔１３９０の２つのａ−平面（すなわち、「ｂ−ｃ」面）のそれぞれにダブルエンドリードを付着させる。本発明のいくつかの実施態様では、銀ペースト（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ銀ペースト＃４２４６９）を使用して、ダブルエンドリードを楔１３９０の２つのａ−平面（すなわち、「ｂ−ｃ」面）に付着させる。操作１２６０では、結合剤を硬化させる。結合剤として銀ペーストを使用するいくつかの実施態様では、銀ペーストを６０℃で１時間硬化し、次いでさらに１時間、１５０℃で硬化する。その他の硬化プロトコルは、明らかなように使用してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、銀などであるがこれに限定されない伝導性材料を、楔１３９０の２つのｂ−ｃ面のそれぞれにスパッタリングしまたはその他の方法で結合し、明らかなようにダブルエンドリードをそこに取着する。ダブルエンドリードを楔４９０に取着するためのその他のメカニズムを使用してもよい。操作１２５０の後、変性した領域１３６０を有する楔１３９０（図１３Ｊに示す。）は、試験の準備ができた状態になる。
【０１１１】
図１５は、楔１３９０の様々な動作特性を決定するのに有用な試験床１５００を示す。試験床１５００は、ハウジング１５１０と、４つのクランプ１５２０とを含む。楔１３９０をハウジング１５１０内に配置し、ダブルエンドリードのそれぞれを、図示されるクランプ１５２０を使用してハウジング１５１０にクランプ留めする。リードは、硬化した銀ペーストの曲がりおよび／または破壊を防止するために、応力緩和がもたらされるようハウジング１５１０にクランプ留めされる。電流源は、１対のダブルエンドリードの一端に付着され、電圧計は、１対のダブルエンドリードの他端の電圧を測定する。この構成は、理解されるように、楔１３９０の、特に変性ＥＬＲ材料１０６０の抵抗を決定するための、多点法を提供する。
【０１１２】
図１６Ａ〜１６Ｇは、上述のように得られた試験結果１６００を示す。試験結果１６００は、温度（単位；Ｋ）の関数としての、変性ＥＬＲ材料１０６０の抵抗のプロットを含む。より具体的には、試験結果１６００は、変性材料１３８０がクロムに該当しＥＬＲ材料３６０がＹＢＣＯに該当する、変性ＥＬＲ材料１０６０に該当する。図１６Ａは、変性ＥＬＲ材料１０６０の抵抗が測定される温度の全範囲、すなわち８４Ｋから２８６Ｋに対する試験結果１６００を含む。さらなる詳細について記述するために、試験結果１６００を様々な温度範囲に分割し、示した。特に、図１６Ｂは、２４０Ｋから２８０Ｋの温度範囲内でのそれらの試験結果１６００を示し；図１６Ｃは、２１０Ｋから２５０Ｋの温度範囲内でのそれらの試験結果１６００を示し；図１６Ｄは、１８０Ｋから２２０Ｋの温度範囲内でのそれらの試験結果１６００を示し；図１６Ｅは、１５０Ｋから１９０Ｋの温度範囲内でのそれらの試験結果１６００を示し；図１６Ｆは、１２０Ｋから１６０Ｋの温度範囲内でのそれらの試験結果１６００を示し；かつ図１６Ｇは、８４．５Ｋから１２４．５Ｋの温度範囲内でのそれらの試験結果１６００を示す。
【０１１３】
試験結果１６００は、楔１３９０内の変性ＥＬＲ材料１０６０の様々な部分が、ＥＬＲ材料３６０に比べ、より高い温度で、ＥＬＲ状態で動作することを実証する。６つのサンプル分析試験操作を、楔１３９０を使用して行った。各サンプル分析試験操作ごとに、内部に楔１３９０が取り付けられている試験床１５１０を、約２８６Ｋから８３Ｋにゆっくりと冷却した。冷却している間、電流源は、任意のＤＣオフセットおよび／または熱電対効果の影響を低減させるため、楔１３９０を通してデルタモード構成で電流を＋６０ｎＡおよび−６０ｎＡ印加した。規則的な時間間隔で、楔１３９０にかかる電圧を、電圧計により測定した。各サンプル分析試験操作ごとに、時系列の電圧測定値を、５１２点高速フーリエ変換（「ＦＦＴ」）を使用してフィルタリングした。ＦＦＴからの最低４４の周波数以外の全てをデータから除外し、フィルタリングされたデータを時間ドメインに戻した。次いで各サンプル分析試験操作からのフィルタリングされたデータを１つにまとめて、試験結果１６００をもたらした。より具体的には、６つのサンプル分析試験操作からの全ての抵抗測定値を、「ビニング」と呼ばれる手法で、一連の温度範囲（例えば、８０Ｋ〜８０．２５Ｋ、８０．２５Ｋから８０．５０、８０．５Ｋから８０．７５Ｋなど）に組織化した。次いで各温度範囲での抵抗測定値を一緒に平均して、各温度範囲ごとの平均抵抗測定値を得た。これらの平均抵抗測定値は、試験結果１６００を形成する。
【０１１４】
試験結果１６００は、抵抗対温度のプロットで様々な個別のステップ１６１０を含み、そのような個別のステップ１６１０のそれぞれは、比較的狭い範囲の温度で比較的素早い抵抗変化を示す。これらの個別のステップ１６１０のそれぞれで、変性ＥＬＲ材料１０６０の個別の部分は、それぞれの温度でそのような部分の電荷伝搬容量まで、電荷を伝搬し始める。この挙動について、変性材料１３８０とＥＬＲ材料３６０との間の界面を示す図１３Ｊを参照しながら記述する。非常に小さな規模では、面１３４０は、完全に滑らかではない。事実、示されるように、アパーチャ３１０の部分のみが面１３４０内で露出され、したがってＥＬＲ材料３６０の小さな部分だけを変性させることができる。したがって、変性ＥＬＲ材料１０６０中のアパーチャ３１０は、典型的には楔１３９０の全幅または全長にわたって延びることはない。したがって、本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１３８０は、ＥＬＲ材料３６０の全表面を覆い、アパーチャ３１０間で電荷を運ぶ導体として働くことができる。
【０１１５】
試験結果１６００についてさらに詳細に論じる前に、ＥＬＲ材料３６０および変性材料１３８０の様々な特性について論じる。これらの材料の抵抗対温度（「Ｒ−Ｔ」）のプロファイルは個々に、一般に周知である。これらの材料の個々のＲ−Ｔプロファイルは、試験結果１６００に見出される個別のステップ１６１０に類似したフィーチャを含むとは考えられない。事実、ＥＬＲ材料３６０の変性していないサンプルおよび変性材料１３８０のサンプルは単独で、類似しかつしばしば同一の試験および測定構成の下で試験がなされた。どの場合にも、ＥＬＲ材料３６０の変性していないサンプルのＲ−Ｔプロファイルと変性材料のＲ−Ｔプロファイルは単独で、個別のステップ１６１０に類似した任意のフィーチャを含んでいなかった。したがって個別のステップ１６１０は、本発明の様々な実施態様により、高温でアパーチャ３１０を維持し、それによってそのような高温で変性材料１３８０をＥＬＲ状態のままにするために、変性材料１３８０でＥＬＲ材料３６０を変性させた結果である。
【０１１６】
個別のステップ１６１０のそれぞれでは、変性ＥＬＲ材料１０６０中のアパーチャ３１０の様々なものが、各アパーチャ３１０の電荷伝搬容量まで、電荷を伝搬し始める。電圧計により測定した場合、各電荷伝搬アパーチャ３１０は短絡として現れ、楔１３９０にかかる見掛けの電圧が少量だけ降下する。見掛けの電圧は、楔１３９０の温度がＥＬＲ材料３６０の遷移温度に到達するまで（すなわち、ＹＢＣＯの場合には約９０Ｋである、変性していないＥＬＲ材料の遷移温度）、アパーチャ３１０の追加のものが電荷を伝搬し始めると共に降下し続ける。
【０１１７】
試験結果１６００は、変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約９７Ｋで電荷を伝搬することを示す。言い換えれば、試験結果は、変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約９７Ｋで、変性ＥＬＲ材料１０６０の結晶構造内を通して電荷を伝搬することを示す。試験結果１６００は：変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約１００Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約１０３Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約１１３Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約１２６Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約１４０Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約１４６Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約１７９Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約１８３．５Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２００．５Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２３７．５Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２５０Ｋで電荷を伝搬することも示す。変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０は、理解されるように全温度範囲内のその他の温度で電荷を伝搬することができる。
【０１１８】
試験結果１６００は、個別のステップ１６１０として他に特定されない比較的狭い温度範囲での様々なその他の比較的素早い抵抗変化を含む。これらのその他の変化のいくつかは、試験操作中に得られた測定値に関して使用されたデータ処理技法（例えば、ＦＦＴ、フィルタリングなど）からのアーチファクトに該当すると考えられる。これらのその他の変化のいくつかは、様々な温度でアパーチャ３１０に影響を及ぼす、変性した結晶構造１０１０での共鳴周波数に起因した、抵抗の変化に該当すると考えられる。これらのその他の変化のいくつかは、追加の個別のステップ１６１０に該当すると考えられる。さらに、２７０〜２７４Ｋの温度範囲での抵抗の変化は、変性ＥＬＲ材料１０６０中に存在する水に関連しそうであり、そのいくらかは、楔１３８０の伝搬中、例えば限定するものではないが操作１４１０中に導入されていた可能性がある。
【０１１９】
個別のステップ１６１０に加え、試験結果１６００は、変性材料１３８０がＥＬＲ材料３６０の遷移温度よりも高い温度で十分伝導するのに対し、ＥＬＲ材料３６０は典型的にはそうではない点が、ＥＬＲ材料３６０のＲ−Ｔプロファイルとは異なる。
【０１２０】
図２４は、ＥＬＲ材料３６０および変性材料１３８０のサンプルに関する追加の試験結果２４００を示す。より具体的には、試験結果２４００の場合、変性材料１３８０はクロムに該当し、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯに該当する。試験結果２４００では、ＥＬＲ材料３６０のサンプルを、上記にて論じた様々な技法を使用して調製して、ａ−平面またはｂ−平面に平行な結晶構造３００の面を露出させた。試験結果２４００は、変性ＥＬＲ材料１０６０に、ロックイン増幅器および２４．０Ｈｚで１０ｎＡの電流を印加するＫ６２２１電流源を使用してまとめた。試験結果２４００は、温度（単位；Ｋ）の関数としての、変性ＥＬＲ材料１０６０の抵抗のプロットを含む。図２４は、変性ＥＬＲ材料１０６０の抵抗が測定される温度の全範囲、すなわち８０Ｋから２７５Ｋに対する試験結果２４００を含む。試験結果２４００は、変性ＥＬＲ材料１０６０の様々な部分が、ＥＬＲ材料３６０に比べ、より高い温度でＥＬＲ状態で動作することを実証する。５つのサンプル分析試験操作を、変性ＥＬＲ材料１０６０のサンプルで行った。各サンプル分析試験操作ごとに、変性ＥＬＲ材料１０６０のサンプルを、８０Ｋから２７５Ｋにゆっくり温めた。温めている間、変性ＥＬＲ材料１０６０のサンプルにかかる電圧を規則的な時間間隔で測定し、抵抗を、ソース電流に基づいて計算した。各サンプル分析試験操作ごとに、時系列の抵抗測定値を、１０２４点ＦＦＴを使用してフィルタリングした。ＦＦＴからの最低１５周波数以外は全てデータから除外し、フィルタリングした抵抗測定値を時間ドメインに戻した。次いで各サンプル分析試験操作からの、フィルタリングされた抵抗測定値を、上述のビニングプロセスを使用してまとめることにより、試験結果２４００をもたらした。次いで各温度範囲での抵抗測定値を一緒に平均して、各温度範囲ごとの平均抵抗測定値を得た。これらの平均抵抗測定値は、試験結果２４００を形成する。
【０１２１】
試験結果２４００は、抵抗対温度のプロットで様々な個別のステップ２４１０を含み、そのような個別のステップ２４１０のそれぞれは、図１６Ａ〜１６Ｇに関して上記にて論じた個別のステップ１６１０と同様に、比較的狭い温度範囲で比較的素早い抵抗変化を表す。これらの個別のステップ２４１０のそれぞれで、変性ＥＬＲ材料１０６０の個別の部分は、それぞれの温度でのそのような部分の電荷伝搬容量まで、電荷を伝搬する。
【０１２２】
試験結果２４００は、変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約１２０Ｋで電荷を伝搬することを示す。言い換えれば、試験結果２４００は、変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約１２０Ｋで、変性ＥＬＲ材料１０６０の結晶構造内を通して電荷を伝搬することを示す。試験結果２４００は：変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約１４５Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約１７５Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２００Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２２５Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２５０Ｋで電荷を伝搬することも示す。変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０は、理解されるように、全温度範囲内のその他の温度で電荷を伝搬することができる。
【０１２３】
図２５〜２９は、ＥＬＲ材料３６０および様々な変性材料１３８０のサンプルの、追加の試験結果を示す。これらの追加の試験結果では、ＥＬＲ材料３６０のサンプルを上記にて論じた様々な技法を使用して調製して、ａ−平面もしくはｂ−平面、またはａ−平面もしくはｂ−平面のいくつかの組合せに実質的に平行な、結晶構造３００の面を露出させ、変性材料を、これらの露出した面上に層状化した。これらの変性したサンプルのそれぞれは、約３００Ｋから８０Ｋにゆっくり冷却した。温める間、電流源は、以下に記述されるように、変性したサンプル内を通してデルタモード構成で電流を印加した。規則的な時間間隔で、変性したサンプルにかかる電圧を測定した。各サンプル分析試験操作ごとに、時系列の電圧測定値を、最低周波数以外の全てを除去することによるＦＦＴを使用して周波数ドメイン内でフィルタリングし、フィルタリングした測定値を時間ドメインに戻した。保たれる周波数は、一般に、各データ集合ごとに異なる。次いで試験操作のそれぞれからフィルタリングされたデータをビニングし、一緒に平均することにより、図２５〜２９に示される試験結果が得られた。
【０１２４】
図２５は、温度の関数（単位；Ｋ）として、変性ＥＬＲ材料１０６０の抵抗のプロットを含む、試験結果２５００を示す。試験結果２５００では、変性材料１３８０はバナジウムに該当し、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯに該当する。試験結果２５００は、２０ｎＡ電流源を使用して、１１の試験操作に関して生成し、１０２４点ＦＦＴを行い、最低１２周波数以外の全てからの情報を除外した。試験結果２５００は、変性ＥＬＲ材料１０６０の様々な部分が、ＥＬＲ材料３６０に比べ、より高い温度でＥＬＲ状態で動作することを実証する。試験結果２５００は、図１６Ａ〜１６Ｇに関して上記にて論じたものと同様に、抵抗対温度のプロットで様々な個別のステップ２５１０を含む。試験結果２５００は：変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２６７Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２５７Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２４３Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２３２Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２１９Ｋで電荷を伝搬することを示す。変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０は、その他の温度で電荷を伝搬することができる。
【０１２５】
図２６は、温度の関数（単位；Ｋ）として、変性ＥＬＲ材料１０６０の抵抗のプロットを含む、試験結果２６００を示す。試験結果２６００では、変性材料１３８０はビスマスに該当し、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯに該当する。試験結果２６００は、４００ｎＡ電流源を使用して、５つの試験操作に関して生成し、１０２４点ＦＦＴを行い、最低１２周波数以外の全てからの情報を除外した。試験結果２６００は、変性ＥＬＲ材料１０６０の様々な部分が、ＥＬＲ材料３６０に比べ、より高い温度でＥＬＲ状態で動作することを実証する。試験結果２６００は、図１６Ａ〜１６Ｇに関して上記にて論じたものと同様に、抵抗対温度のプロットで様々な個別のステップ２６１０を含む。試験結果２６００は：変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２６２Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２３５Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２００Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約１７２Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約１４１Ｋで電荷を伝搬することを示す。変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０は、その他の温度で電荷を伝搬することができる。
【０１２６】
図２７は、温度の関数（単位；Ｋ）として、変性ＥＬＲ材料１０６０の抵抗のプロットを含む、試験結果２７００を示す。試験結果２７００では、変性材料１３８０は銅に該当し、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯに該当する。試験結果２７００は、２００ｎＡ電流源を使用して、６つの試験操作に関して生成し、１０２４点ＦＦＴを行い、最低１２周波数以外の全てからの情報を除外した。試験結果２７００は、変性ＥＬＲ材料１０６０の様々な部分が、ＥＬＲ材料３６０に比べ、より高い温度でＥＬＲ状態で動作することを実証する。試験結果２７００は、図１６Ａ〜１６Ｇに関して上記にて論じたものと同様に、抵抗対温度のプロットで様々な個別のステップ２７１０を含む。試験結果２７００は：変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２６８Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２５６Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２４７Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２３５Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２２３Ｋで電荷を伝搬することを示す。変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０は、その他の温度で電荷を伝搬することができる。
【０１２７】
図２８は、温度の関数（単位；Ｋ）として、変性ＥＬＲ材料１０６０の抵抗のプロットを含む、試験結果２８００を示す。試験結果２８００では、変性材料１３８０はコバルトに該当し、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯに該当する。試験結果２８００は、４００ｎＡ電流源を使用して、１１の試験操作に関して生成し、１０２４点ＦＦＴを行い、最低１２周波数以外の全てからの情報を除外した。試験結果２８００は、変性ＥＬＲ材料１０６０の様々な部分が、ＥＬＲ材料３６０に比べ、より高い温度でＥＬＲ状態で動作することを実証する。試験結果２８００は、図１６Ａ〜１６Ｇに関して上記にて論じたものと同様に、抵抗対温度のプロットで様々な個別のステップ２８１０を含む。試験結果２８００は：変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２６５Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２３６Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２０５Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約１７４Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約１４３Ｋで電荷を伝搬することを示す。変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０は、その他の温度で電荷を伝搬することができる。
【０１２８】
図２９は、温度の関数（単位；Ｋ）として、変性ＥＬＲ材料１０６０の抵抗のプロットを含む、試験結果２９００を示す。試験結果２９００では、変性材料１３８０はチタンに該当し、ＥＬＲ材料３６０はＹＢＣＯに該当する。試験結果２９００は、１００ｎＡ電流源を使用して、２５の試験操作に関して生成し、５１２点ＦＦＴを行い、最低１１周波数以外の全てからの情報を除外した。試験結果２９００は、変性ＥＬＲ材料１０６０の様々な部分が、ＥＬＲ材料３６０に比べ、より高い温度でＥＬＲ状態で動作することを実証する。試験結果２９００は、図１６Ａ〜１６Ｇに関して上記にて論じたものと同様に、抵抗対温度のプロットで様々な個別のステップ２９１０を含む。試験結果２９００は：変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２６６Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２４２Ｋで電荷を伝搬し；変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０が、約２１７Ｋで電荷を伝搬することを示す。変性ＥＬＲ材料１０６０中の、あるアパーチャ３１０は、その他の温度で電荷を伝搬することができる。
【０１２９】
その他の実験では、変性材料１０２０を、結晶構造３００のｃ−平面に実質的に平行なＥＬＲ材料３６０の表面に層状化した。これらの試験結果（他に示されていない。）は、変性材料１０２０を有するｃ−平面に平行なＥＬＲ材料３６０の表面を層状化するステップが、上述のようないかなる個別のステップ（例えば、個別のステップ１６１０）ももたらさなかったことを実証する。これらの試験結果は、ＥＬＲ材料３６０が抵抗現象を示さない（または示さない傾向にある）方向に垂直なＥＬＲ材料３６０の表面を変性するステップが、変性していないＥＬＲ材料の動作特性を改善しないことを示す。言い換えれば、ＥＬＲ材料３６０のそのような表面を変性するステップは、アパーチャ３１０を維持することができない。本発明の様々な原理によれば、変性材料は、ＥＬＲ材料が抵抗現象を示さない（または示さない傾向にある）方向に平行なＥＬＲ材料の表面に層状化されるべきである。より具体的には、例えばＥＬＲ材料３６０に関して（図３に示される。）、変性材料１０２０は、アパーチャ３１０を維持するために、ＥＬＲ材料３６０（ｃ−軸の方向に抵抗現象を示さない傾向にある。）の結晶構造３００の「ａ−ｃ」面または「ｂ−ｃ」面（それらの面の両方とも、ｃ−軸に平行である。）に結合されるべきである。
【０１３０】
図２０は、本発明の様々な実施態様による、追加の電荷を伝搬するのに有用な、ＥＬＲ材料３６０と変性材料１３８０とが交互に配された層を含む配置２０００を示す。そのような層は、様々な堆積技法を使用して、互いの上に堆積してもよい。様々な技法は、ＥＬＲ材料３６０の層内の結晶構造３００のアライメントを改善するのに使用してもよい。結晶構造３００の改善されたアライメントは、結晶構造３００内を通して長さの延びたアパーチャ３１０をもたらす可能性があり、したがってより高い温度および／または高い電荷伝搬容量での動作をもたらすことができる。配置２０００は、変性材料１３８０およびＥＬＲ材料３６０の隣接層の間の各界面で、変性ＥＬＲ材料１０６０内に多数のアパーチャ３１０を提供する。多数のアパーチャ３１０は、配置２０００の電荷伝搬容量を増大させることができる。
【０１３１】
本発明のいくつかの実施態様では、任意の数の層を使用することができる。本発明のいくつかの実施態様では、その他のＥＬＲ材料および／またはその他の変性材料を使用してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、その他の材料（例えば、絶縁体、導体、またはその他の材料）の追加の層を、ＥＬＲ材料３６０と変性材料１３８０との対になった層の間に使用して、様々な効果（例えば、磁気効果、材料の移行、またはその他の効果）を和らげ、またはそのような対になった層内に形成された、変性ＥＬＲ材料１０６０の特性を高めてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、全ての層が対になっているわけではない。言い換えれば、配置２０００は、ＥＬＲ材料３６０の１つもしくは複数の余分な（すなわち、対になっていない）層、または変性材料１３８０の１つもしくは複数の余分な層を有していてもよい。
【０１３２】
図２３は、本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料１０６０の変性した結晶構造１０１０の、追加の層２３１０（層２３１０Ａ、層２３１０Ｂ、層２３１０Ｃ、および層２３１０Ｄとして示される。）を示す。図示されるように、変性ＥＬＲ材料１０６０は、結晶構造３００（図３の）の原子と結合を形成する変性材料１０２０から材料１０６０に入るまでの異なる距離で、様々なアパーチャ３１０（アパーチャ３１０Ａ、アパーチャ３１０Ｂ、およびアパーチャ３１０Ｃとして示される。）を含む。アパーチャ３１０Ａは変性材料１０２０に最も近く、その次にアパーチャ３１０Ｂが近く、次いでアパーチャ３１０Ｃが近いといった状態である。本発明の様々な実施態様によれば、変性材料１０２０の影響はアパーチャ３１０Ａで最も大きく、その次に少ない影響が及ぶのはアパーチャ３１０Ｂに関してであり、次いで少ない影響が及ぶのはアパーチャ３１０Ｃといった状態である。本発明のいくつかの実施態様によれば、変性材料１０２０にはアパーチャ３１０Ａが近接しているので、変性材料１０２０は、アパーチャ３１０Ｂまたはアパーチャ３１０Ｃのどちらかよりもアパーチャ３１０Ａのほうをより良好に維持すべきであり；同様に、変性材料１０２０にはアパーチャ３１０Ｂのほうが近接しているので、変性材料１０２０はアパーチャ３１０Ｃよりもアパーチャ３１０Ｂをより良好に維持すべきである、といった状態である。本発明のいくつかの実施態様によれば、変性材料１０２０にはアパーチャ３１０Ａが近接しているので、変性材料１０２０は、アパーチャ３１０Ｂまたはアパーチャ３１０Ｃのどちらかの断面よりも、アパーチャ３１０Ａの断面のほうをより良好に維持すべきであり；同様に、変性材料１０２０にはアパーチャ３１０Ｂのほうが近接しているので、変性材料１０２０は、アパーチャ３１０Ｃの断面よりもアパーチャ３１０Ｂの断面をより良好に維持すべきである、といった状態である。本発明のいくつかの実施態様によれば、変性材料１０２０にはアパーチャ３１０Ａが近接しているので、変性材料１０２０は、特定の温度でのアパーチャ３１０Ｂまたはアパーチャ３１０Ｃのどちらかの電荷伝搬容量に対してよりも、特定の温度でのアパーチャ３１０Ａの電荷伝搬容量のほうに対して、より大きな影響を及ぼすべきであり；同様に、変性材料１０２０にはアパーチャ３１０Ｂのほうが近接しているので、変性材料１０２０は、特定の温度でのアパーチャ３１０Ｃの電荷伝搬容量に対してよりも、特定の温度でのアパーチャ３１０Ｂの電荷伝搬容量に対してより大きな影響を及ぼすべきである、といった状態である。本発明のいくつかの実施態様によれば、変性材料１０２０にはアパーチャ３１０Ａが近接しているので、変性材料１０２０は、アパーチャ３１０Ｂまたはアパーチャ３１０Ｃのどちらかを通る電荷の伝搬よりも、アパーチャ３１０Ａ内を通る電荷の伝搬を高めるべきであり；同様に、変性材料１０２０にはアパーチャ３１０Ｂのほうが近接しているので、変性材料１０２０は、アパーチャ３１０Ｃ内を通る電荷の伝搬よりも、アパーチャ３１０Ｂ内を通る電荷の伝搬を高めるべきである、といった状態である。
【０１３３】
上述の様々な試験結果、例えば、とりわけ図１６の試験結果１６００は、本発明の様々な実施態様の、これらの態様を裏付けており、すなわち一般に、アパーチャ３１０に対する変性材料１０２０の影響は、互いに対するそれらの近接性に関連して様々に変化する。特に、試験結果１６００のそれぞれ個別のステップ１６１０は、特定の層２３１０のそれらアパーチャ３１０（または、より適切には、図示される隣接層２３１０間に形成されたそれらアパーチャ３１０）がそのようなアパーチャ３１０の電荷伝搬容量まで電荷を伝搬するので、変性ＥＬＲ材料１０６０によって運ばれる電荷の変化に対応すると考えられる。変性材料１０２０に、より近接している層２３１０のそれらアパーチャ３１０は、より高い温度での個別のステップ１６１０に対応するのに対し、変性材料１０２０から離れている層２３１０のそれらアパーチャ３１０は、より低い温度での個別のステップ１６１０に対応する。個別のステップ１６１０は、変性材料１０２０まで所与の相対距離にあるアパーチャ３１０（すなわち、層２３１０Ａと２３１０Ｂとの間のアパーチャ３１０Ａ）が特定の温度で電荷を伝搬しかつそれらの最大電荷伝搬容量に素早く到達するという意味で、「個別」である。別の個別のステップ１６１０には、変性材料１０２０から長距離にあるアパーチャ３１０（すなわち、層２３１０Ｂと２３１０Ｃとの間のアパーチャ３１０Ｂ）が、この長距離の結果として、したがって変性材料１０２０がそれらアパーチャ３１０に及ぼす影響がより少ない結果としてより低い温度で電荷を伝搬したときに、到達する。それぞれ個別のステップ１６１０は、変性材料１０２０からのそれらの距離に基づいて電荷を運び始める別の組のアパーチャ３１０に、対応する。しかし、少し離れた場所では、変性材料１０２０は、いくつかのアパーチャ３１０に不十分な影響を及ぼして、そうでない場合よりも高い温度で電荷を運ばせる可能性があり；したがって、そのようなアパーチャ３１０は、ＥＬＲ材料３６０の場合と矛盾しない温度で電荷を伝搬する。
【０１３４】
本発明のいくつかの実施態様では、変性材料１０２０とアパーチャ３１０との間の距離は、より多くのアパーチャ３１０に対する変性材料１０２０の影響が増大するように、短くなる。事実上、より多くのアパーチャ３１０は、より高い温度に関連付けて個別のステップ１６１０で電荷を伝搬すべきである。例えば、図２０の配置２０００では、本発明の様々な実施態様によれば、ＥＬＲ材料３６０の層は、ＥＬＲ材料３６０および変性材料１３８０中のアパーチャ３１０間の距離を短くするために、単に数個の単位セルの厚さに作製することができる。この距離を短くすることによって、所与の温度で変性材料１３８０による影響を受けるアパーチャ３１０の数を、増加すべきである。この距離を短くすることによって、配置２０００の所与の全厚にあるＥＬＲ材料３６０が交互に配された層の数も増加し、それによって、配置２０００の全電荷伝搬容量も増加する。
【０１３５】
図３２は、基材３２２０上に形成されたＥＬＲ材料３２１０のフィルム３２００を示すが、基材３２２０は、本発明の様々な実施態様で必要としなくてよい。本発明の様々な実施態様では、フィルム３２００は、ある長さ、例えば１０ｃｍ超、１ｍ、１ｋｍまたはそれ以上の長さを有するテープに形成されてもよい。そのようなテープは、例えば、ＥＬＲ導体またはＥＬＲワイヤとして役立てることができる。理解されるように、本発明の様々な実施態様を、ＥＬＲフィルムに関して記述しているが、そのような実施態様はＥＬＲテープにも同様に適用される。
【０１３６】
この記述においては、図３２に示されるように、フィルム３２００は、１次表面３２３０と主軸３２４０とを有する。主軸３２４０は、フィルム３２００の長さに沿って延びる軸に該当する（フィルム３２００の幅またはフィルム３２００の厚さとは対照的に）。主軸３２４０は、電荷がフィルム３２００内を通して流れる１次方向に該当する。１次表面３２３０は、図３２に示されるフィルム３２００の主表面に該当し、フィルム３２００の幅および長さによって囲まれる表面に該当する。フィルム３２００は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な長さ、幅、および／または厚さを有してもよいことが理解されるべきである。
【０１３７】
本発明のいくつかの実施態様では、フィルム３２００の製作中に、ＥＬＲ材料３２１０の結晶構造は、それらのｃ−軸がフィルム３２００の１次表面３２３０に実質的に垂直になるように、かつそれらのそれぞれの結晶構造のａ−軸またはｂ−軸のどちらかが主軸３２４０に実質的に平行になるように、配向することができる。したがって、図３２に示されるように、ｃ−軸には名称が付され、ａ−軸およびｂ−軸は特に標識されず、本発明の様々な実施態様を記述する目的でそれらを同義に使用できることが反映されている。フィルム３２００のいくつかの製作プロセスでは、ＥＬＲ材料の結晶構造は、ｃ−平面内の任意の所与の線が主軸３２４０に実質的に平行となり得るように、配向してもよい。
【０１３８】
この記述においては、１次表面３２３０に実質的に垂直に配向したそれらのそれぞれの結晶構造のｃ−軸を有するフィルム３２００（図３２に示されるフィルム３２００を含む。）を、「ｃ−フィルム」（すなわち、ｃ−フィルム３２００）と呼ぶ。ＹＢＣＯからなるＥＬＲ材料３２１０を有するｃ−フィルム３２００は、例えばＡｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ（商標）（例えば、３４４  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｔｙｐｅ  ３４８Ｃ）またはＴｈｅｖａ  Ｄｕｎｎｓｃｈｉｃｈｔｔｅｃｈｎｉｋ  ＧｍｂＨ（例えば、ＨＴＳコーティング付き導体）から市販されている。
【０１３９】
本発明のいくつかの実施態様では、基材３２２０は、ＭｇＯ、ＳＴＯ、ＬＳＧＯ、金属やセラミックなどの多結晶質材料、不活性酸化物材料、立方晶酸化物材料、希土類酸化物材料、または理解されるようなその他の基材材料を含むがこれらに限定されない基材材料を含んでいてもよい。
【０１４０】
本発明の様々な実施態様によれば（以下により詳述されるように）、変性材料（例えば、変性材料１０２０、１３８０）は、ＥＬＲ材料３２１０の適切な表面上に層状化され、ＥＬＲ材料３２１０の適切な表面は、ＥＬＲ材料３２１０の結晶構造のｃ−軸に実質的に垂直ではない任意の表面に該当する。言い換えれば、ＥＬＲ材料３２１０の適切な表面は、１次表面３２３０に実質的に平行ではない任意の表面に該当し得る。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３２１０の適切な表面は、ＥＬＲ材料３２１０の結晶構造のｃ−軸に実質的に平行な任意の表面に該当し得る。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３２１０の適切な表面は、ＥＬＲ材料３２１０の結晶構造のｃ−軸に実質的に垂直ではない任意の表面に該当し得る。ｃ−フィルム３２００（その１次表面３２３０は、ＥＬＲ材料３２１０の結晶構造のｃ−軸に実質的に垂直である。）の適切な表面を変性させるために、ＥＬＲ材料３２１０の適切な表面は、ｃ−フィルム３２００上またはｃ−フィルム３２００内に形成することができる。本発明のいくつかの実施態様では、１次表面３２３０は、その上部に変性材料を層状化するため、ｃ−フィルム３２００上またはｃ−フィルム３２００内に、ＥＬＲ材料３２１０の（１つまたは複数の）適切な表面が露出するように処理することができる。本発明のいくつかの実施態様では、１次表面３２３０は、その上部に変性材料を層状化するため、ｃ−フィルム３２００上またはｃ−フィルム３２００内に、ＥＬＲ材料３２１０の１つまたは複数のアパーチャ２１０が露出するように処理することができる。本発明の様々な実施態様では、変性材料は、上述の適切な表面に加え、１次表面３２３０上に層状化することができると理解されるべきである。
【０１４１】
ＥＬＲ材料３２１０の適切な表面および／またはアパーチャ２１０を露出させる、ｃ−フィルム３２００の１次表面３２３０の処理は、様々な湿式プロセスまたは乾式プロセスを含む様々なパターニング技法を含んでいてもよい。様々な湿式プロセスは、リフトオフ、化学エッチング、またはその他のプロセスであって、そのいずれかでは化学物質を使用することを含むことができかつｃ−フィルム３２００内でその他の様々な表面を露出させることができるものを含んでいてもよい。様々な乾式プロセスは、イオンまたは電子ビーム照射、レーザ直接描画、レーザアブレーション、またはレーザ反応性パターニング、またはその他のプロセスであって、ｃ−フィルム３２００内でＥＬＲ材料３２１０の様々な適切な表面および／またはアパーチャ２１０を露出させることができるものを含んでいてもよい。
【０１４２】
図３３に示されるように、ｃ−フィルム３２００の１次表面３２３０は、ｃ−フィルム３２００内で適切な表面を露出するように処理することができる。例えば、ｃ−フィルム３２００は、結晶構造１００のｂ−平面に実質的に平行なｃ−フィルム３２００内の面、または結晶構造１００のａ−平面に実質的に平行なｃ−フィルム３２００内の面が露出するように処理してもよい。より一般には、本発明のいくつかの実施態様では、ｃ−フィルム３２００の１次表面３２３０は、ａ／ｂ−ｃ面（すなわち、ａｂ−平面に実質的に平行な面）に対応するｃ−フィルム３２００内の適切な表面が露出するように処理してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、ｃ−フィルムの１次表面３２３０は、１次表面３２３０に実質的に平行ではないｃ−フィルム３２００内の任意の面が露出するように処理することができる。本発明のいくつかの実施態様では、ｃ−フィルムの１次表面３２３０は、１次表面３２３０に実質的に平行ではなくかつまた主軸３２４０に実質的に平行であるｃ−フィルム３２００内の任意の面が露出するように処理することができる。これらの面のいずれかは、これらの面の組合せも含め、ｃ−フィルム３２００上またはｃ−フィルム３２００内のＥＬＲ材料３２１０の適切な表面に該当すると考えられる。本発明の様々な実施態様によれば、ＥＬＲ材料３２１０の適切な表面は、そのようなアパーチャ２１０を維持する目的で、ＥＬＲ材料３２１０中のアパーチャ２１０へのアクセスをもたらし、またはその他の方法でアパーチャ２１０を「露出させる」。
【０１４３】
本発明のいくつかの実施態様では、図３３に示されるように、１次表面３２３０は、１次表面３２３０に１つまたは複数の溝３３１０を形成するように処理される。溝３３１０は、変性材料が堆積される１つまたは複数の適切な表面（すなわち、１次表面３２３０に実質的に平行なもの以外の表面）を含む。溝３３１０は、その形状が実質的に矩形の断面を有するように図３３に示されているが、理解されるようにその他の形状の断面を使用してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、溝３３１０の幅は１０ｎｍより大きくてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、図３３に示されるように、溝３３１０の深さはｃ−フィルム３２００のＥＬＲ材料３２１０の全厚より小さくてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、図３４に示されるように、溝３３１０の深さはｃ−フィルム３２００のＥＬＲ材料３２１０の厚さに実質的に等しくてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、溝３３１０の深さは、ｃ−フィルム３２００のＥＬＲ材料３２１０内を通して延びて基材３２２０に入ってもよい（他に示されていない。）。本発明のいくつかの実施態様では、溝３３１０の深さは、ＥＬＲ材料３２１０の１つまたは複数の単位の厚さに対応していてもよい（他に示されていない。）。溝３３１０は、レーザエッチングまたはその他の技法などであるがこれらに限定されない様々な技法を使用して、１次表面３２３０に形成されてもよい。
【０１４４】
本発明のいくつかの実施態様では、溝３３１０の長さは、ｃ−フィルム３２００の全長に対応していてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、溝３３１０は、互いに対してかつ主軸３２４０に対して実質的に平行である。本発明のいくつかの実施態様では、溝３３１０は、本発明の様々な態様による様々な構成および／または配置をとってもよい。例えば、溝３３１０は、任意の手法でかつ／または方向に延びてもよく、線、湾曲、および／またはその他の幾何形状の断面であって、その延びに沿って様々なサイズおよび／または形状を有するものを含んでいてもよい。
【０１４５】
本発明の様々な態様について、１次表面３２３０内に溝３３１０を形成するとして述べてきたが、同様の幾何形状を実現するために、ＥＬＲ材料３２１０の適切な表面を含むバンプ、角、または突起が基材３２２０上に形成されてもよいことが理解されよう。
【０１４６】
本発明の様々な実施態様によれば、ｃ−フィルム３２００は、様々な変性したｃ−フィルムを形成するよう変性されてもよい。例えば、図３５を参照すると、変性材料３５２０（すなわち、変性材料１０２０、変性材料１３８０）は、１次表面３２３０上に、かつ変性していないｃ−フィルム（例えば、ｃ−フィルム３２００）の１次表面３２３０内に形成された溝３３１０内に、したがって様々な適切な表面３５１０上に層状化されて、変性したｃ−フィルム３５００を形成してもよい。適切な表面３５１０は、上記にて論じた任意の適切な表面を含んでいてもよい。適切な表面３５１０は、１次表面３２３０に垂直であるとして図３５に示されているが、これは、この記述から理解されるように必要ではない。
【０１４７】
本発明のいくつかの実施態様では、変性材料３５２０は、図３５に示されるように、１次表面３２３０上および溝３３１０内に層状化されてもよい。図３６に示されるようないくつかの実施態様では、変性材料３５２０は、変性材料３５２０が溝３３１０にのみ残るように様々な技法を使用して（例えば、様々な研磨技法）変性したｃ−フィルム３６００を形成するために１次表面３２３０から除去されてもよい。いくつかの実施態様では、変性したｃ−フィルム３６００は、溝３３１０にのみ変性材料３５２０を層状化することによって実現されてもよい。言い換えれば、いくつかの実施態様では、変性材料３５２０は、変性材料３５２０を１次表面３２３０上に層状化することなく溝３３１０内および／または適切な表面３５１０上にのみ層状化されてもよく、または、変性材料３５２０が１次表面３２３０に結合およびその他の方法で接着しないように層状化されてもよい（例えば、様々なマスキング技法を使用して）。本発明のいくつかの実施態様では、様々な選択的堆積技法は、適切な表面３５１０上に直接変性材料３５２０を層状化するのに用いてもよい。
【０１４８】
溝３３１０内および／または１次表面３２３０上の変性材料３５２０の厚さは、本発明の様々な実施態様に応じて変化してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料３５２０の単一の単位層（すなわち、変性材料３５２０の単一の単位に実質的に等しい厚さを有する層）は、溝３３１０の適切な表面３５１０上および／または１次表面３２３０上に層状化されてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料３５２０の２つ以上の単位層が、溝３３１０の適切な表面３５１０上および／または１次表面３２３０上に層状化されてもよい。
【０１４９】
本発明の様々な実施態様による、変性したｃ−フィルム３５００、３６００（すなわち、変性材料３５２０で変性したｃ−フィルム３２００）は、変性していないｃ−フィルム３２００の場合に勝る、１つまたは複数の改善された動作特性を実現するのに役立てることができる。
【０１５０】
図３７に示されるように、本発明のいくつかの実施態様では、変性していないｃ−フィルム３２００の１次表面３２３０は、１次表面３２３０上で利用可能な適切な表面３５１０の面積を露出させまたはその他の方法で増加させるように、化学エッチングを介して変性してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、１次表面３２３０内の適切な表面３５１０の広い面積を特徴付ける１つの手法は、ｃ−フィルム３２００の１次表面３２３０の実効（ＲＭＳ）表面粗さに基づいてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、化学エッチングの結果、ｃ−フィルム３２００の１次表面３２３０は、約１ｎｍから約５０ｎｍの範囲の表面粗さを有するエッチングされた表面３７１０を含んでいてもよい。ＲＭＳ表面粗さは、例えば、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）、走査型トンネル顕微鏡法（ＳＴＭ）、またはＳＥＭを使用して決定されてもよく、理解されるように粒度の半径（ｒ）の範囲であってもよいＲ−範囲の統計平均に基づいてもよい。化学エッチング後、ｃ−フィルム３７００のエッチングされた表面３７１０は、ＥＬＲ材料３２１０の適切な表面３５１０に対応してもよい。
【０１５１】
図３８に示されるように、化学エッチングの後、変性材料３５２０は、ｃ−フィルム３７００のエッチングされた表面３７１０上に層状化されて、変性したｃ−フィルム３８００を形成してもよい。変性材料３５２０は、表面３７１０の実質的に全てを覆ってもよく、変性材料３５２０の厚さは、本発明の様々な実施態様に応じて変化してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料３５２０の単一の単位層を、エッチングされた表面３７１０上に層状化してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料３５２０の２つ以上の単位層を、エッチングされた表面３７１０上に層状化してもよい。
【０１５２】
本発明のいくつかの実施態様では、ｃ−フィルム３２００の場合以外のＥＬＲ材料の結晶構造の配向を有するフィルムを、使用してもよい。例えば、図３９を参照すると、本発明の様々な実施態様によれば、ｃ−フィルム３２００の場合のように１次表面３２３０に垂直に配向するｃ−軸の代わりに、フィルム３９００は、主軸３２４０に垂直に配向したｃ−軸と、１次表面３２３０に垂直に配向したＥＬＲ材料３９１０のｂ−軸とを有していてもよい。同様に、フィルム３９００は、主軸３２４０に垂直に配向したｃ−軸と、１次表面３２３０に垂直に配向したＥＬＲ材料３９１０のａ−軸とを有していてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、フィルム３９００は、主軸３２４０に垂直に配向したｃ−軸と、主軸３２４０に沿って配向したｃ−平面に平行な任意の線とを有していてもよい。図３９に示されるように、本発明のこれらの実施態様では、フィルム３９００は、その結晶構造が主軸３２４０に垂直に配向しかつ１次表面３９３０に平行なｃ−軸を有するＥＬＲ材料３９１０を含み、これを本明細書では一般にａ−ｂフィルム３９００と呼ぶ。図３９は、特定の配向にある結晶構造のその他の２つの軸を示すが、そのような配向は、理解されるように必要ではない。図示されるようにａ−ｂフィルム３９００は、任意選択の基材３２２０を含んでいてもよい（ｃ−フィルム３２００の場合のように）。
【０１５３】
本発明のいくつかの実施態様では、ａ−ｂフィルム３９００は、図３９に示されるように配向したＥＬＲ材料３９１０の結晶構造のｃ−軸と、１次表面３９３０に垂直なａ−軸とを有するａ−フィルムである。そのようなａ−フィルムは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている非特許文献２に記載されているものを含む、様々な技法を介して形成されてもよい。いくつかの実施態様では、ａ−フィルムは、下記の材料：ＬＧＳＯ、ＬａＳｒＡｌＯ4、ＮｄＣａＡｌＯ4、Ｎｄ2ＣｕＯ4、またはＣａＮｄＡｌＯ4で形成された基材３２２０上に成長させてもよい。その他の基材材料を、理解されるように使用してもよい。
【０１５４】
本発明の様々な実施態様では、ａ−ｂフィルム３９００は、図３９に示されるように配向したＥＬＲ材料３９１０の結晶構造のｃ−軸と、１次表面３９３０に垂直なｂ−軸とを有するｂ−フィルムである。
【０１５５】
本発明のいくつかの実施態様によれば、ａ−ｂフィルム３９００の１次表面３９３０は、適切な表面３５１０に該当する。ａ−ｂフィルム３９００を用いるいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３９１０の適切な表面を形成するステップは、ａ−ｂフィルム３９００を形成するステップを含んでもよい。したがって、ａ−ｂフィルム３９００を含む本発明の実施態様では、図４０に示されるように、変性材料３５２０はａ−ｂフィルム３９００の１次表面３９３０上に層状化されて、変性したａ−ｂフィルム４０００を生成してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料３５２０は、ａ−ｂフィルム３９００の１次表面３９３０を全体的にまたは部分的に覆ってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料３５２０の厚さは、上記にて論じたように変化してもよい。より具体的には、本発明のいくつかの実施態様では、変性材料３５２０の単一の単位層を、ａ−ｂフィルム３９００の１次表面３９３０上に層状化してもよく；本発明のいくつかの実施態様では、変性材料３５２０の２つ以上の単位層を、ａ−ｂフィルム３９００の１次表面３９３０上に層状化してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、ａ−ｂフィルム３９００には、例えば、変性材料３５２０が表面に層状化されるＥＬＲ材料３９１０の適切な表面３５１０の全面積を増加させるため、ｃ−フィルム３２００に関して上記にて論じたように溝を彫ってもまたはその他の方法で変性させもよい。
【０１５６】
理解されるように、ａ−ｂフィルム３９００を利用するのではなく、本発明のいくつかの実施態様は、ａ−ｂフィルム３９００の場合と同様の手法で配向したその結晶構造を有するＥＬＲ材料３２１０の層を利用してもよい。
【０１５７】
本発明のいくつかの実施態様では（他に示されていない。）、緩衝材または絶縁材料を、前述のフィルムのいずれかの変性材料３５２０上に引き続き層状化してもよい。これらの実施態様では、緩衝材または絶縁材料および基材は、ＥＬＲ材料３２１０、３９１０およびそれらの間の変性材料３５２０と共に「サンドイッチ」を形成する。緩衝材または絶縁材料は、理解されるように変性材料３５２０上に層状化されてもよい。
【０１５８】
前述の材料のいずれかを、任意のその他の材料上に層状化してもよい。例えば、ＥＬＲ材料を変性材料上に層状化してもよい。同様に、変性材料をＥＬＲ材料上に層状化してもよい。さらに、層状化するステップは、理解されるようにその他の材料上に１種の材料を、組み合わせ、形成し、または堆積するステップを含んでもよい。層状化するステップは、パルスレーザ堆積法、同時蒸着、電子ビーム蒸着、および活性化反応性蒸着を含めた蒸着、マグネトロンスパッタリング、イオンビームスパッタリング、およびイオン支援スパッタリングを含めたスパッタリング、カソードアーク蒸着、ＣＶＤ、有機金属ＣＶＤ、プラズマ強化ＣＶＤ、分子線エピタキシー、ゾルゲル法、液相エピタキシー、および／またはその他の層状化技法が含むが、これらに限定されない任意の一般に公知の層状化技法を使用してもよい。
【０１５９】
ＥＬＲ材料３２１０、３９１０、変性材料３５２０、緩衝材もしくは絶縁層、および／または基材１１２０の多層を、本発明の様々な実施態様で配置してもよい。図４１は、本発明の様々な実施態様による、これらの層の様々な例示的な配置を示す。いくつかの実施態様では、所与の層は、緩衝材もしくは絶縁層または基材としても働く変性材料３５２０を含んでいてもよい。その他の配置または配置の組合せは、この記述を読むことによって理解されるように使用されてもよい。さらに、本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料の様々な層は、所与の配置で互いに異なる配向を有していてもよい。例えば、配置におけるＥＬＲ材料の１つの層は、主軸３２４０に沿って配向したその結晶構造のａ−軸を有していてもよく、この配置におけるＥＬＲ材料の別の層は、主軸３２４０に沿って配向したその結晶構造のｂ−軸を有していてもよい。その他の配向を、本発明の様々な実施態様による所与の配置内で使用してもよい。
【０１６０】
図４２は、本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料を生成するためのプロセスを示す。操作４２１０では、適切な表面３５１０が、ＥＬＲ材料上またはＥＬＲ材料内に形成される。ＥＬＲ材料がｃ−フィルム３２００のＥＬＲ材料３２１０として存在する本発明のいくつかの実施態様では、適切な表面３５１０は、ｃ−フィルム３２００の１次表面３２３０上または１次表面３２３０内に適切な（１つまたは複数の）表面３５１０を露出させることによって形成される。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３２１０の適切な表面は、上記にて論じたように、湿式もしくは乾式処理技法またはそれらの組合せのいずれかを使用して１次表面３２３０を変性させることにより、露出させてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、１次表面３２３０を、上記にて論じた化学エッチングによって変性させてもよい。
【０１６１】
ＥＬＲ材料がａ−ｂフィルム３９００のＥＬＲ材料３９１０として存在する（基材３２２０と共にまたはなしで）本発明のいくつかの実施態様では、適切な表面３５１０は、ＥＬＲ材料３９１０（上述のように適正な配向にある。）を、基材３２２０を含んでも含まなくてもよい表面上に層状化することによって形成される。
【０１６２】
本発明のいくつかの実施態様では、適切な表面３５１０は、ａｂ−平面に平行なＥＬＲ材料の表面を含む。本発明のいくつかの実施態様では、適切な表面３５１０は、ｂ−平面に平行なＥＬＲ材料の面を含む。本発明のいくつかの実施態様では、適切な表面３５１０は、ａ−平面に平行なＥＬＲ材料の面を含む。本発明のいくつかの実施態様では、適切な表面３５１０は、異なるａｂ−平面に平行なＥＬＲ材料の１つまたは複数の面を含む。本発明のいくつかの実施態様では、適切な表面３５１０は、ＥＬＲ材料のｃ−軸に実質的に垂直ではない１つまたは複数の面を含む。
【０１６３】
本発明のいくつかの実施態様では、様々な任意選択の操作を行ってもよい。例えば、本発明のいくつかの実施態様では、適切な表面３５１０またはＥＬＲ材料をアニールしてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、このアニール処理は、炉内アニールまたは高速熱処理（ＲＴＰ）アニールプロセスであってもよい。本発明のいくつかの実施態様では、そのようなアニール処理は、所定の時間内、温度範囲内、およびその他のパラメータでの１つまたは複数のアニール処理操作で行ってもよい。さらに、理解されるように、アニール処理は、化学気相成長（ＣＶＤ）チャンバ内で行ってもよく、適切な表面３５１０を、適切な表面３５１０を強化することができる所定時間にわたって温度および圧力の任意の組合せに供するステップを含んでもよい。そのようなアニール処理は、気体雰囲気中で、かつプラズマ強化によってまたはプラズマ強化なしで行ってもよい。
【０１６４】
操作４２２０では、変性材料３５２０を、１つまたは複数の適切な表面３５１０上に層状化してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料３５２０は、上述の様々なものを含む様々な層状化技法を使用して、適切な表面３５１０上に層状化してもよい。
【０１６５】
図４３は、本発明の様々な実施態様による、操作４２２０中に行うことができる追加の処理の例を示す。操作４３１０では、適切な表面３５１０を研磨してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、上記にて論じたように１種または複数の研磨剤を使用してもよい。
【０１６６】
操作４３２０では、適切な表面３５１０以外の様々な表面を、任意の一般に公知のマスキング技法を使用してマスクしてもよい。いくつかの実施態様では、適切な表面３５１０以外の全ての表面をマスクしてもよい。本発明のいくつかの実施態様では、適切な表面３５１０以外の１つまたは複数の表面をマスクすることができる。
【０１６７】
操作４３３０では、変性材料３５２０は、上記にて論じた任意の一般に公知の層状化技法を使用して、適切な表面３５１０上に層状化してもよい（またはいくつかの実施態様において、図４３に示されるように、適切な表面３５１０上に堆積してもよい。）。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料３５２０は、ＭＢＥを使用して適切な表面３５１０上に堆積してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料３５２０は、ＰＬＤを使用して適切な表面３５１０上に堆積してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料３５２０は、ＣＶＤを使用して適切な表面３５１０上に堆積してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、約４０ｎｍの変性材料３５２０を、適切な表面３５１０上に堆積してもよいが、１．７ｎｍ程度に小さなある変性材料３５２０（例えば、コバルト）が試験された。本発明の様々な実施態様では、例えば数オングストローム程度のさらに少量の変性材料３５２０を、使用してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、変性材料３５２０を、５×１０-6ｔｏｒｒ以下の圧力を有していてもよい真空中のチャンバ内で、適切な表面３５１０上に堆積してもよい。半導体ウェハを処理するのに使用されるものを含めた様々なチャンバを使用してもよい。本発明のいくつかの実施態様では、本明細書に記述されるＣＶＤプロセスは、Ｇｅｎｕｓ，Ｉｎｃ．（Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ、Ｃａｌｉｆ．）から７０００という商標名で入手可能な反応チャンバ、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、Ｃａｌｉｆ．）から５０００という商標名で入手可能な反応チャンバ、またはＮｏｖｅｌｕｓ，Ｉｎｃ．（Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、Ｃａｌｉｆ．）からＰｒｉｓｍという商標名で入手可能な反応チャンバなどのＣＶＤ反応器内で実施してもよい。しかし、ＭＢＥ、ＰＬＤ、またはＣＶＤを行うのに適切な任意の反応チャンバを使用してもよい。
【０１６８】
図４４は、本発明の様々な実施態様による、変性ＥＬＲ材料を形成するためのプロセスを示す。特に、図４４は、ａ−ｂフィルム３９００を形成しかつ／または変性するためのプロセスを示す。任意選択の操作４４１０では、緩衝材層を基材３２２０上に堆積する。本発明のいくつかの実施態様では、緩衝材層は、ＰＢＣＯまたはその他の適切な緩衝材材料を含む。本発明のいくつかの実施態様では、基材３２２０は、ＬＳＧＯまたはその他の適切な基材材料を含む。操作４４２０では、ＥＬＲ材料３９１０は、図３９に関連して既に述べた適正な配向を有する基材３２２０上に層状化される。理解されるように、任意選択の操作４４１０に応じて、ＥＬＲ材料３９１０は基材３２２０または緩衝材層上に層状化する。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３９１０の層は、２つ以上の単位層の厚さである。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３９１０の層は、数個の単位層の厚さである。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３９１０の層は、数個の単位層の厚さである。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３９１０の層は、多くの単位層の厚さである。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３９１０は、ＩＢＡＤプロセスを使用して基材３２２０上に層状化される。本発明のいくつかの実施態様では、ＥＬＲ材料３９１０は、基材３２２０上に層状化されると共に磁場に曝されて、ＥＬＲ材料３９１０内の結晶構造のアライメントが改善される。
【０１６９】
任意選択の操作４４３０では、ＥＬＲ材料３９１０の（１つまたは複数の）適切な表面３５１０（ａ−ｂフィルム３９００に関し、１次表面３９３０に該当する。）は、上述の様々な技法を使用して研磨される。本発明のいくつかの実施態様では、研磨は、ＥＬＲ材料３９１０の適切な表面３５１０上に不純物を導入することなく実現される。本発明のいくつかの実施態様では、研磨は、清浄なチャンバを崩壊させることなく実現される。操作４４４０では、変性材料３５２０は、適切な表面３５１０上に層状化される。任意選択の操作４４５０では、銀などであるがこれに限定されないカバー材料を、変性材料３５２０全体の上に層状化する。
【０１７０】
図のフローチャート、図解、およびブロック図は、本発明の様々な実施態様による方法および製品の可能性ある実施態様の機構、機能、および操作を示す。いくつかの大体の実施態様では、ブロックに示される機能が、図に示される順序とは異なって生じてもよいことにも留意すべきである。例えば、必要とされる機能性に応じて、相次いで示される２つのブロックが実際に実質的に同時に実行されてもよく、またはこれらのブロックが逆の順序で時々実行されてもよい。
【０１７１】
さらに、先の記述は本発明の様々な実施態様を対象とするが、その他の変更および修正は当業者に明らかであり、それらを本発明の精神または範囲から逸脱することなく行ってもよいことに、留意されたい。さらに、本発明の一実施態様に関連して記述される様々な特徴は、上記にて明示されていないとしても、本明細書に記述される様々なその他の特徴またはその他の実施態様と併せてまたは組み合わせて使用してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１３Ｇ】
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【図１３Ｈ】
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【図１３Ｉ】
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【図１３Ｊ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
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【図１６Ｇ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【国際調査報告】
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