JP2000252532A - Ｓｑｕｉｄセンサ - Google Patents
ＳｑｕｉｄセンサInfo
- Publication number
- JP2000252532A JP2000252532A JP11049626A JP4962699A JP2000252532A JP 2000252532 A JP2000252532 A JP 2000252532A JP 11049626 A JP11049626 A JP 11049626A JP 4962699 A JP4962699 A JP 4962699A JP 2000252532 A JP2000252532 A JP 2000252532A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- barrier layer
- superconductor
- squid
- superconducting
- sis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】従来、障壁層を有するトンネル型ジョセフソン
接合（ＪＪ）は、障壁層がＪＪ直下に形成されているた
め、これを挟む超伝導体の間でリーク電流が発生し易
く、理想的なＳＩＳ（超伝導−絶縁物−超伝導）構造の
特性が得難い問題があった。 【解決手段】これを解決するため、障壁層をＪＪより大
きなサイズで形成することとした。このＪＪ構造は、望
ましいＳＩＳ構造の特性が揃って得られるため、ＳＱＵ
ＩＤの高感度化及び高歩留化を図ることができる。
接合（ＪＪ）は、障壁層がＪＪ直下に形成されているた
め、これを挟む超伝導体の間でリーク電流が発生し易
く、理想的なＳＩＳ（超伝導−絶縁物−超伝導）構造の
特性が得難い問題があった。 【解決手段】これを解決するため、障壁層をＪＪより大
きなサイズで形成することとした。このＪＪ構造は、望
ましいＳＩＳ構造の特性が揃って得られるため、ＳＱＵ
ＩＤの高感度化及び高歩留化を図ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気計測装置、特に
脳，心臓などの生体磁気測定装置に係り、さらに詳細に
はＳＱＵＩＤセンサに関する。
脳，心臓などの生体磁気測定装置に係り、さらに詳細に
はＳＱＵＩＤセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＳＱＵＩＤセンサのジョセフソン
接合（ＪＪと略記する）構成を図６に示す。超伝導材か
らなるワッシャ２の上に酸化物等からなる障壁層４が形
成され、さらにこの上にＪＪの大きさを規定する超伝導
層５がパターニングされている。従来は、本図に示すよ
うにトンネル障壁層４はＪＪの大きさとほぼ同一に形成
されるものであった。
接合（ＪＪと略記する）構成を図６に示す。超伝導材か
らなるワッシャ２の上に酸化物等からなる障壁層４が形
成され、さらにこの上にＪＪの大きさを規定する超伝導
層５がパターニングされている。従来は、本図に示すよ
うにトンネル障壁層４はＪＪの大きさとほぼ同一に形成
されるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の構造では、超伝
導層が非常に薄い（１０ｎｍ程度）障壁層を介して積層
されているためこの間に電流を流すと障壁層を通らずに
周辺からリークしてしまい、十分なＪＪ特性を得られな
い問題があった。
導層が非常に薄い（１０ｎｍ程度）障壁層を介して積層
されているためこの間に電流を流すと障壁層を通らずに
周辺からリークしてしまい、十分なＪＪ特性を得られな
い問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記周辺リークの問題を
解決するため、障壁層をＪＪよりも大きく形成し、必ず
電流が障壁層を介して流れるようにしたものである。
解決するため、障壁層をＪＪよりも大きく形成し、必ず
電流が障壁層を介して流れるようにしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１，図２に本発明の一実施例，
ＤＣ−ＳＱＵＩＤを示す。シリコン等からなる基板１上
にワッシャリング状に加工されたＮｂ等からなる超伝導
体２、及びこの上にアルミ等からなる酸化物４を障壁層
として設け、さらに超伝導体５を積層する。このプロセ
スは通常、超伝導体２，障壁層４及び超伝導体５が真空
を破ることなく連続してスパッタし、この後、超伝導体
５をパターニングし、ＪＪサイズを規定する。さらに、
この上に絶縁膜６を設け、配線層（超伝導体）７を形成
するものである。
ＤＣ−ＳＱＵＩＤを示す。シリコン等からなる基板１上
にワッシャリング状に加工されたＮｂ等からなる超伝導
体２、及びこの上にアルミ等からなる酸化物４を障壁層
として設け、さらに超伝導体５を積層する。このプロセ
スは通常、超伝導体２，障壁層４及び超伝導体５が真空
を破ることなく連続してスパッタし、この後、超伝導体
５をパターニングし、ＪＪサイズを規定する。さらに、
この上に絶縁膜６を設け、配線層（超伝導体）７を形成
するものである。
【０００６】動作について簡単に説明する。ＳＱＵＩＤ
の電流は、配線層７から２つのＪＪを介してワッシャ２
に流れ、左右に分流した後、再び合流する。ワッシャに
インプットコイル１０を介して磁束が入るとこれに応じ
て臨界電流Ｉｃの大きさが変化する。この臨界電流値Ｉ
ｃを測定することにより、磁束を検出するものである。
従来型ＳＱＵＩＤのＪＪ特性を劣化させる要因として、
ＪＪ周辺からのリーク電流がある。これをＶ−Ｉ特性と
してみると図３に示すように、Ｉｃが異常に大きくな
り、さらにヒステリシス特性も観測されず、いわゆるＳ
ＮＳ（超伝導−常伝導−超伝導）構造の特性となること
が多い。これに対し、本発明のＪＪ構造は障壁層４を超
伝導体５で規定されるＪＪよりも大きく（図２では、ワ
ッシャリング全体に）形成しているため、ＪＪ周辺から
のリーク電流は大幅に抑制できる。このため、Ｖ−Ｉ特
性は図４に示すようにきれいなＳＩＳ（超伝導−絶縁体
−超伝導）構造のＶ−Ｉ特性に改善でき、さらにどのＪ
Ｊも揃った特性を示す。一方、リーク電流の大きい従来
型では、ＳＩＳ構造が得られる場合でもＪＪ特性が不揃
いになってしまう。
の電流は、配線層７から２つのＪＪを介してワッシャ２
に流れ、左右に分流した後、再び合流する。ワッシャに
インプットコイル１０を介して磁束が入るとこれに応じ
て臨界電流Ｉｃの大きさが変化する。この臨界電流値Ｉ
ｃを測定することにより、磁束を検出するものである。
従来型ＳＱＵＩＤのＪＪ特性を劣化させる要因として、
ＪＪ周辺からのリーク電流がある。これをＶ−Ｉ特性と
してみると図３に示すように、Ｉｃが異常に大きくな
り、さらにヒステリシス特性も観測されず、いわゆるＳ
ＮＳ（超伝導−常伝導−超伝導）構造の特性となること
が多い。これに対し、本発明のＪＪ構造は障壁層４を超
伝導体５で規定されるＪＪよりも大きく（図２では、ワ
ッシャリング全体に）形成しているため、ＪＪ周辺から
のリーク電流は大幅に抑制できる。このため、Ｖ−Ｉ特
性は図４に示すようにきれいなＳＩＳ（超伝導−絶縁体
−超伝導）構造のＶ−Ｉ特性に改善でき、さらにどのＪ
Ｊも揃った特性を示す。一方、リーク電流の大きい従来
型では、ＳＩＳ構造が得られる場合でもＪＪ特性が不揃
いになってしまう。
【０００７】実際にＳＱＵＩＤを構成した時の両者の特
性の違いを図５に示す。本図は外部磁束に対する臨界電
流の変化を示したものである。本発明のＳＱＵＩＤは２
０に示すように、０.５Φｏ を中心に対称な特性を示す
（ここで、Φｏは磁束量子２.０７Ｅ−１５〔ｗｂ〕で
ある)。一方、従来型のＳＱＵＩＤは２つのＪＪの特性
がうまく揃わず、このため２１に示すように非対象なΦ
−Ｉ特性となってしまうケースが多い。臨界電流の最大
値と最小値の差ΔＩｃ、すなわちセンサの感度は対称の
場合に最大値をとる。したがって本発明によれば、ＪＪ
の特性が均一となり、ＳＱＵＩＤの高感度化と高歩留化
を実現することができる。
性の違いを図５に示す。本図は外部磁束に対する臨界電
流の変化を示したものである。本発明のＳＱＵＩＤは２
０に示すように、０.５Φｏ を中心に対称な特性を示す
（ここで、Φｏは磁束量子２.０７Ｅ−１５〔ｗｂ〕で
ある)。一方、従来型のＳＱＵＩＤは２つのＪＪの特性
がうまく揃わず、このため２１に示すように非対象なΦ
−Ｉ特性となってしまうケースが多い。臨界電流の最大
値と最小値の差ΔＩｃ、すなわちセンサの感度は対称の
場合に最大値をとる。したがって本発明によれば、ＪＪ
の特性が均一となり、ＳＱＵＩＤの高感度化と高歩留化
を実現することができる。
【０００８】
【発明の効果】本発明によれば、ジョセフソン接合（Ｊ
Ｊ）のリーク電流を低減できるので理想的なＳＩＳ（超
伝導−絶縁体−超伝導）構造の特性が得られる。このた
め、１素子内の複数のＪＪ特性が揃い、磁束に対する高
感度化が達成できる。さらに、センサの工程歩留が向上
できる。
Ｊ）のリーク電流を低減できるので理想的なＳＩＳ（超
伝導−絶縁体−超伝導）構造の特性が得られる。このた
め、１素子内の複数のＪＪ特性が揃い、磁束に対する高
感度化が達成できる。さらに、センサの工程歩留が向上
できる。
【図１】本発明の一実施例のＪＪ部断面図である。
【図２】本発明の一実施例のＳＱＵＩＤ鳥瞰図である。
【図３】従来例構造のＶ−Ｉ特性図である。
【図４】図１構造のＶ−Ｉ特性図である。
【図５】外部磁束と臨界電流の関係を示す図である。
【図６】従来のＪＪ部断面図である。
１…基板、２，５…超伝導膜、４…障壁層、６…絶縁
膜、７…配線層、１０…インプットコイル、２１，２２
…特性曲線。
膜、７…配線層、１０…インプットコイル、２１，２２
…特性曲線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 康司 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器事業部内 Ｆターム(参考） 2G017 AD34 AD39 4M113 AA04 AA14 AA25 AC06 AC25 AD36 CA13
Claims (2)
- 【請求項１】ワッシャリング上に少なくとも１つのトン
ネル型ジョセフソン接合を有するＳＱＵＩＤセンサにお
いて、トンネル障壁層の領域がジョセフソン接合の領域
よりも大きく形成されたことを特徴とするＳＱＵＩＤセ
ンサ。 - 【請求項２】ワッシャリング上に少なくとも１つのトン
ネル型ジョセフソン接合を有するＳＱＵＩＤセンサにお
いて、トンネル障壁層の領域がワッシャリングとほぼ同
じ領域に形成されたことを特徴とするＳＱＵＩＤセン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11049626A JP2000252532A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | Ｓｑｕｉｄセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11049626A JP2000252532A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | Ｓｑｕｉｄセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000252532A true JP2000252532A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12836447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11049626A Pending JP2000252532A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | Ｓｑｕｉｄセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000252532A (ja) |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP11049626A patent/JP2000252532A/ja active Pending
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