JP2003282980A - 定電圧発生装置及び定電圧発生装置の製造方法 - Google Patents
定電圧発生装置及び定電圧発生装置の製造方法Info
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- JP2003282980A JP2003282980A JP2002085211A JP2002085211A JP2003282980A JP 2003282980 A JP2003282980 A JP 2003282980A JP 2002085211 A JP2002085211 A JP 2002085211A JP 2002085211 A JP2002085211 A JP 2002085211A JP 2003282980 A JP2003282980 A JP 2003282980A
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンパクトな定電圧発生装置を提供する。
【解決手段】 誘電体基板１上において、超伝導層及び
絶縁層が交互に自然積層された構造を有するメサ形状の
超伝導超格子構造３を形成する。超伝導超格子構造３は
エポキシ樹脂２を介して誘電体基板１に接着固定されて
いる。超伝導超格子構造３のメサ構造部分３Ａは、金属
薄膜４を介して、λ／４マイクロストリップライン（長
さがマイクロ波の波長の１／４）８に電気的に接合され
ており、メサ構造部分３Ｂは、金属薄膜４を介して金属
電極９に接続されている。
絶縁層が交互に自然積層された構造を有するメサ形状の
超伝導超格子構造３を形成する。超伝導超格子構造３は
エポキシ樹脂２を介して誘電体基板１に接着固定されて
いる。超伝導超格子構造３のメサ構造部分３Ａは、金属
薄膜４を介して、λ／４マイクロストリップライン（長
さがマイクロ波の波長の１／４）８に電気的に接合され
ており、メサ構造部分３Ｂは、金属薄膜４を介して金属
電極９に接続されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、種々の電子デバイ
スや精密電子計測機器などに好適に用いることのでき
る、定電圧発生装置及びその製造方法に関する。
スや精密電子計測機器などに好適に用いることのでき
る、定電圧発生装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電圧の一次標準器として超伝導体
からなるジョセフソン素子を利用した装置が用いられて
いる。前記素子は二つの超伝導体の超伝導電子が弱く相
互作用するような構造をしており、最も標準的なものは
超伝導体／絶縁体／超伝導体からなるトンネル接合型素
子である。前記素子にマイクロ波を照射すると交流ジョ
セフソン効果により電流−電庄特性上に量子化された定
電圧ステップが発現する。この定電圧ステップの発生電
圧は照射マイクロ波の周波数により一意的に決定される
ことからジョセフソン素子が電圧標準器として応用され
ている。
からなるジョセフソン素子を利用した装置が用いられて
いる。前記素子は二つの超伝導体の超伝導電子が弱く相
互作用するような構造をしており、最も標準的なものは
超伝導体／絶縁体／超伝導体からなるトンネル接合型素
子である。前記素子にマイクロ波を照射すると交流ジョ
セフソン効果により電流−電庄特性上に量子化された定
電圧ステップが発現する。この定電圧ステップの発生電
圧は照射マイクロ波の周波数により一意的に決定される
ことからジョセフソン素子が電圧標準器として応用され
ている。
【０００３】実用化されているジョセフソン素子は、通
常、シリコンウェハ上にニオブ薄膜（〜１００ｎｍ厚）
／酸化アルミニウム膜（〜２ｎｍ）／ニオブ薄膜（〜１
００ｎｍ厚）を積層し、それを微細加工することにより
作製する。このような作製方法によれば、数万個以上の
素子からなる集積回路の作製が可能である。実際、金属
系ジョセフソン素子を電圧標準器として用いる場合、１
つの素子から発生可能な電圧は１ｍＶ程度なので数Ｖ〜
数１０Ｖの標準電圧を得るために数千〜数万個の素子を
直列接続して用いる。
常、シリコンウェハ上にニオブ薄膜（〜１００ｎｍ厚）
／酸化アルミニウム膜（〜２ｎｍ）／ニオブ薄膜（〜１
００ｎｍ厚）を積層し、それを微細加工することにより
作製する。このような作製方法によれば、数万個以上の
素子からなる集積回路の作製が可能である。実際、金属
系ジョセフソン素子を電圧標準器として用いる場合、１
つの素子から発生可能な電圧は１ｍＶ程度なので数Ｖ〜
数１０Ｖの標準電圧を得るために数千〜数万個の素子を
直列接続して用いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように金属系超伝
導体ジョセフソン素子の作製技術ならびに定電圧発生技
術はすでに確立しており高い信頼性をもっているが、従
来のジョセフソン電圧標準器では、数千〜数万個の素子
を２次元的に配置することが要求されるため、装置の面
積が大きくなるとともに接続した全素子に対して均一に
マイクロ波を印加することが困難であるという問題があ
る。そのため、大きい電圧が発生可能なよりコンパクト
な装置が望まれている。
導体ジョセフソン素子の作製技術ならびに定電圧発生技
術はすでに確立しており高い信頼性をもっているが、従
来のジョセフソン電圧標準器では、数千〜数万個の素子
を２次元的に配置することが要求されるため、装置の面
積が大きくなるとともに接続した全素子に対して均一に
マイクロ波を印加することが困難であるという問題があ
る。そのため、大きい電圧が発生可能なよりコンパクト
な装置が望まれている。
【０００５】本発明は、コンパクトな定電圧発生装置及
びその製造方法を提供することを目的とする。
びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明の定電圧発生装置は、誘電体基板と、この誘電体
基板上に形成され、超伝導層及び絶縁層が交互に積層さ
れた構造を有するメサ形状の超伝導超格子構造と、この
超伝導超格子構造のメサ構造部分の上面に接触するよう
にして設けられた、マイクロ波導入のためのマイクロス
トリップラインと、前記超伝導超格子構造の少なくとも
一部に電気的に接触するようにして設けられ、マイクロ
波の誘起によって生成した電圧を取り出すための金属電
極と、を具えることを特徴とする。
本発明の定電圧発生装置は、誘電体基板と、この誘電体
基板上に形成され、超伝導層及び絶縁層が交互に積層さ
れた構造を有するメサ形状の超伝導超格子構造と、この
超伝導超格子構造のメサ構造部分の上面に接触するよう
にして設けられた、マイクロ波導入のためのマイクロス
トリップラインと、前記超伝導超格子構造の少なくとも
一部に電気的に接触するようにして設けられ、マイクロ
波の誘起によって生成した電圧を取り出すための金属電
極と、を具えることを特徴とする。
【０００７】本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意
検討を行った。その結果、超伝導層及び絶縁層が交互に
自然積層された構造を有する超伝導超格子構造において
は、超伝導層／絶縁層／超伝導層なる積層構造が１つの
ジョセフソントンネル素子として機能することを見いだ
した。そして、前記超伝導超格子構造内には、前述した
積層構造が周期的に多数形成されているため、前記超伝
導超格子構造単独で前述したような、ジョセフソントン
ネル素子が数千〜数万個直列に配置された場合と等価に
なることを見いだした。
検討を行った。その結果、超伝導層及び絶縁層が交互に
自然積層された構造を有する超伝導超格子構造において
は、超伝導層／絶縁層／超伝導層なる積層構造が１つの
ジョセフソントンネル素子として機能することを見いだ
した。そして、前記超伝導超格子構造内には、前述した
積層構造が周期的に多数形成されているため、前記超伝
導超格子構造単独で前述したような、ジョセフソントン
ネル素子が数千〜数万個直列に配置された場合と等価に
なることを見いだした。
【０００８】さらに、前記超伝導超格子構造をメサ形状
に微細加工し、メサ構造部分の上面の面積をある程度の
大きさにまで低減させることにより、その上面部分にマ
イクロ波導入のためのマイクロストリップラインを接触
させた場合において、その接触部における臨界電流が低
減されるため、ジョセフソン接合アレーを実現できるこ
とを見いだした。
に微細加工し、メサ構造部分の上面の面積をある程度の
大きさにまで低減させることにより、その上面部分にマ
イクロ波導入のためのマイクロストリップラインを接触
させた場合において、その接触部における臨界電流が低
減されるため、ジョセフソン接合アレーを実現できるこ
とを見いだした。
【０００９】したがって、本発明によれば、単一の超伝
導超格子構造のみでジョセフソン接合アレイを実現する
ことができ、これを用いることによって極めてコンパク
トな定電圧発生装置を提供することができる。
導超格子構造のみでジョセフソン接合アレイを実現する
ことができ、これを用いることによって極めてコンパク
トな定電圧発生装置を提供することができる。
【００１０】なお、「自然積層」とは、超伝導層及び絶
縁層を所定の成膜技術を用いて意図的に積層させたもの
ではなく、超伝導超格子構造を構成する超伝導体の結晶
構造に起因し、その結晶構造において超伝導層と絶縁層
とが交互に積層されているような場合を意味するもので
ある。
縁層を所定の成膜技術を用いて意図的に積層させたもの
ではなく、超伝導超格子構造を構成する超伝導体の結晶
構造に起因し、その結晶構造において超伝導層と絶縁層
とが交互に積層されているような場合を意味するもので
ある。
【００１１】また、本発明の定電圧発生装置の製造方法
は、誘電体基板上に超伝導層及び絶縁層が交互に自然積
層された構造を有する超伝導超格子構造を形成する工程
と、前記超伝導超格子構造に対してフォトリソグラフィ
技術を施すことによって、前記超伝導超格子構造をメサ
形状にパターニングする工程と、前記超伝導超格子構造
の、前記メサ形状の上面に接触するようにして、マイク
ロ波導入のためのマイクロストリップラインを形成する
工程と、前記超伝導超格子構造の少なくとも一部に電気
的に接触するようにして、マイクロ波の誘起によって生
成した電圧を取り出すための金属電極を形成する工程
と、を含むことを特徴とする。
は、誘電体基板上に超伝導層及び絶縁層が交互に自然積
層された構造を有する超伝導超格子構造を形成する工程
と、前記超伝導超格子構造に対してフォトリソグラフィ
技術を施すことによって、前記超伝導超格子構造をメサ
形状にパターニングする工程と、前記超伝導超格子構造
の、前記メサ形状の上面に接触するようにして、マイク
ロ波導入のためのマイクロストリップラインを形成する
工程と、前記超伝導超格子構造の少なくとも一部に電気
的に接触するようにして、マイクロ波の誘起によって生
成した電圧を取り出すための金属電極を形成する工程
と、を含むことを特徴とする。
【００１２】本発明の製造方法によれば、多数のジョセ
フソン素子を２次元的に配置する必要がないため、目的
とする定電圧発生装置を簡易に得ることができる。
フソン素子を２次元的に配置する必要がないため、目的
とする定電圧発生装置を簡易に得ることができる。
【００１３】本発明のその他の特徴、及び本発明の定電
圧発生装置の製造方法は、以下に示す発明の実施の形態
において詳述する。
圧発生装置の製造方法は、以下に示す発明の実施の形態
において詳述する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
にしたがって詳細に説明する。図１は、本発明の定電圧
発生装置の一例を示す平面図であり、図２は、図１に示
す定電圧発生装置の長手方向中心に沿って切った場合の
断面図である。図１及び図２に示す定電圧発生装置２０
は、誘電体基板１上においてメサ形状の超伝導超格子構
造３が形成されている。超伝導超格子構造３はエポキシ
樹脂２を介して誘電体基板１に接着固定されている。超
伝導超格子構造３のメサ構造部分３Ａは、金属薄膜４を
介して、λ／４マイクロストリップライン（長さがマイ
クロ波の波長の１／４）８に電気的に接触されており、
メサ構造部分３Ｂは、金属薄膜４を介して金属電極９に
接続されている。
にしたがって詳細に説明する。図１は、本発明の定電圧
発生装置の一例を示す平面図であり、図２は、図１に示
す定電圧発生装置の長手方向中心に沿って切った場合の
断面図である。図１及び図２に示す定電圧発生装置２０
は、誘電体基板１上においてメサ形状の超伝導超格子構
造３が形成されている。超伝導超格子構造３はエポキシ
樹脂２を介して誘電体基板１に接着固定されている。超
伝導超格子構造３のメサ構造部分３Ａは、金属薄膜４を
介して、λ／４マイクロストリップライン（長さがマイ
クロ波の波長の１／４）８に電気的に接触されており、
メサ構造部分３Ｂは、金属薄膜４を介して金属電極９に
接続されている。
【００１５】超伝導超格子構造３は、超伝導層及び絶縁
層が交互に自然積層された構造を有することが必要であ
る。上述したように、超伝導超格子構造３がこのような
自然積層構造を有することによって、２次元的なアレイ
を形成することなく、超伝導超格子構造３単独でジョセ
フソン接合アレイを実現できるものである。このような
超伝導超格子構造３は、例えば銅酸化物系の高温超伝導
体から構成することができる。具体的には、(Bi1-XPbX)
2Sr2Can-1CunO2n+δ（０≦X≦0.5, n=1-3）又はTl2Ba2C
an-1CuｎO2n+4 (n=1-3)なる高温超伝導体から構成する
ことができる。
層が交互に自然積層された構造を有することが必要であ
る。上述したように、超伝導超格子構造３がこのような
自然積層構造を有することによって、２次元的なアレイ
を形成することなく、超伝導超格子構造３単独でジョセ
フソン接合アレイを実現できるものである。このような
超伝導超格子構造３は、例えば銅酸化物系の高温超伝導
体から構成することができる。具体的には、(Bi1-XPbX)
2Sr2Can-1CunO2n+δ（０≦X≦0.5, n=1-3）又はTl2Ba2C
an-1CuｎO2n+4 (n=1-3)なる高温超伝導体から構成する
ことができる。
【００１６】図３は、Bi２Sr2CaCu２Oｙ単結晶の結晶構
造を概念的に示す図である。この場合においては、CuO2
-Ca-CuO2の結合によって超伝導層が形成され、SrO-BiO-
BiO-SrOの結合によって絶縁層が形成されている。した
がって、このような超伝導体から超伝導超格子構造３を
構成することにより、ジョセフソントンネル素子が複数
直列に接続された場合と等価な構造を得ることができ
る。したがって、上述したように、超伝導超格子構造３
単独でジョセフソン接合アレイを実現することができ
る。
造を概念的に示す図である。この場合においては、CuO2
-Ca-CuO2の結合によって超伝導層が形成され、SrO-BiO-
BiO-SrOの結合によって絶縁層が形成されている。した
がって、このような超伝導体から超伝導超格子構造３を
構成することにより、ジョセフソントンネル素子が複数
直列に接続された場合と等価な構造を得ることができ
る。したがって、上述したように、超伝導超格子構造３
単独でジョセフソン接合アレイを実現することができ
る。
【００１７】なお、上述した銅酸化物系の高温超伝導体
の超伝導遷移温度は約８５Ｋであり、液体窒素温度（７
７Ｋ）よりも高い。したがって、超伝導超格子構造３、
すなわち定電圧発生装置２０を液体窒素温度範囲で駆動
させることができる。この結果、より簡易な条件で定電
圧発生装置２０を駆動させることができる。従来、液体
窒素温度範囲で駆動できる信頼性のあるジョセフソン素
子は実現されておらず、このようなジョセフソン素子の
実現が望まれていた。かかる観点からも本発明は極めて
重要である。
の超伝導遷移温度は約８５Ｋであり、液体窒素温度（７
７Ｋ）よりも高い。したがって、超伝導超格子構造３、
すなわち定電圧発生装置２０を液体窒素温度範囲で駆動
させることができる。この結果、より簡易な条件で定電
圧発生装置２０を駆動させることができる。従来、液体
窒素温度範囲で駆動できる信頼性のあるジョセフソン素
子は実現されておらず、このようなジョセフソン素子の
実現が望まれていた。かかる観点からも本発明は極めて
重要である。
【００１８】メサ構造部分３Ａはマイクロストリップラ
イン８と電気的に接触されて、ジョセフソン接合アレイ
を構成するものであり、接触部での臨界電流を十分に低
減されるべく、接触部である上面の面積をある大きさ以
下に設定する必要がある。具体的には、１００μｍ２以
下とすることが好ましい。これによって、接触部の臨界
電流を十分に低減することができ、ジョセフソン接合ア
レイを簡易に形成することができる。
イン８と電気的に接触されて、ジョセフソン接合アレイ
を構成するものであり、接触部での臨界電流を十分に低
減されるべく、接触部である上面の面積をある大きさ以
下に設定する必要がある。具体的には、１００μｍ２以
下とすることが好ましい。これによって、接触部の臨界
電流を十分に低減することができ、ジョセフソン接合ア
レイを簡易に形成することができる。
【００１９】なお、前記上面の大きさの下限については
特に限定されるものではないが、現状の加工技術及び加
工精度などを考慮すると５μｍ２である。
特に限定されるものではないが、現状の加工技術及び加
工精度などを考慮すると５μｍ２である。
【００２０】また、メサ構造部分３Ａ及び３Ｂはマイク
ロストリップライン８及び金属電極９と超伝導超格子構
造３との間に設けられた絶縁層６中に埋設されている。
これによって、マイクロストリップライン８及び金属電
極９の、超伝導超格子構造３におけるメサ構造部分３Ａ
及び３Ｂ以外の部分との電気的な接触を簡易に防止し、
装置全体の短絡を防止することができる。絶縁層６は、
例えばＳｉＯなどから構成する。
ロストリップライン８及び金属電極９と超伝導超格子構
造３との間に設けられた絶縁層６中に埋設されている。
これによって、マイクロストリップライン８及び金属電
極９の、超伝導超格子構造３におけるメサ構造部分３Ａ
及び３Ｂ以外の部分との電気的な接触を簡易に防止し、
装置全体の短絡を防止することができる。絶縁層６は、
例えばＳｉＯなどから構成する。
【００２１】また、超伝導超格子構造３の側端部は絶縁
部材７によって覆われている。これによって、超伝導超
格子構造３のエッジ部分とマイクロストリップライン８
及び金属電極９との電気的な接触を防止することがで
き、これによって装置全体の短絡を防止することができ
る。絶縁部材７は、例えばエポキシ樹脂などから構成す
る。
部材７によって覆われている。これによって、超伝導超
格子構造３のエッジ部分とマイクロストリップライン８
及び金属電極９との電気的な接触を防止することがで
き、これによって装置全体の短絡を防止することができ
る。絶縁部材７は、例えばエポキシ樹脂などから構成す
る。
【００２２】誘電体基板１の下面及び一側面には銅など
からなる金属接地板１０が設けられており、金属接地板
１０の側面には高周波コネクタ１１が設けられている。
さらに、マイクロストリップライン８の側方には、追加
の金属電極１２が高周波フィルタ１３を介して設けられ
ている。
からなる金属接地板１０が設けられており、金属接地板
１０の側面には高周波コネクタ１１が設けられている。
さらに、マイクロストリップライン８の側方には、追加
の金属電極１２が高周波フィルタ１３を介して設けられ
ている。
【００２３】次いで、図１及び図２に示す定電圧発生装
置２０を用いて所定の定電圧を発生させるための操作手
順について説明する。最初に、金属電極９及び１２間に
直流又は低周波の交流バイアス電流を印加する。次い
で、高周波コネクタ１１を介して図示しないマイクロ波
発振源より所定のマイクロ波をマイクロストリップライ
ン８に導入する。なお、高周波フィルタ１６によって前
記マイクロ波は図示しないバイアス電源内に流入しない
ように構成されている。
置２０を用いて所定の定電圧を発生させるための操作手
順について説明する。最初に、金属電極９及び１２間に
直流又は低周波の交流バイアス電流を印加する。次い
で、高周波コネクタ１１を介して図示しないマイクロ波
発振源より所定のマイクロ波をマイクロストリップライ
ン８に導入する。なお、高周波フィルタ１６によって前
記マイクロ波は図示しないバイアス電源内に流入しない
ように構成されている。
【００２４】前記マイクロ波はマイクロストリップライ
ン８より超伝導超格子構造３内に導かれ、前記マイクロ
波の周波数に応じて次式で示されるように、不連続的か
つ広範囲に電圧が誘起される。誘起された電圧は金属電
極９を介して外部へ取り出される。
ン８より超伝導超格子構造３内に導かれ、前記マイクロ
波の周波数に応じて次式で示されるように、不連続的か
つ広範囲に電圧が誘起される。誘起された電圧は金属電
極９を介して外部へ取り出される。
【００２５】
Ｖｎ＝ｎ（ｈ／２ｅ）ｆ （１）
なお、Ｖｎは誘起された電圧値を示し、ｆはマイクロ波
の周波数を示す。また、ｈはプランク定数であり、ｅは
素電荷である。さらに、ｎは整数であり、ステップ次数
を表す。
の周波数を示す。また、ｈはプランク定数であり、ｅは
素電荷である。さらに、ｎは整数であり、ステップ次数
を表す。
【００２６】次に、図１及び図２に示す定電圧発生装置
２０の製造方法について説明する。図４から図９は、定
電圧発生装置２０の製造過程を順次に示す工程図であ
る。
２０の製造方法について説明する。図４から図９は、定
電圧発生装置２０の製造過程を順次に示す工程図であ
る。
【００２７】最初に、図４に示すように、誘電体基板１
上に超伝導超格子構造３をエポキシ樹脂２で接着固定す
ることによって形成する。次いで、超伝導超格子構造３
の表面を劈開した後、直ちに真空蒸着法又はスパッタリ
ング法によって金属薄膜４を例えば厚さ５０ｎｍ〜１０
０ｎｍに形成する。次いで、金属薄膜４の表面にフォト
レジスト５を例えば厚さ０．５μｍ〜１μｍに形成した
後乾燥し、フォトリソグラフィを施すことによって図５
に示すようにメサ形状に加工する。
上に超伝導超格子構造３をエポキシ樹脂２で接着固定す
ることによって形成する。次いで、超伝導超格子構造３
の表面を劈開した後、直ちに真空蒸着法又はスパッタリ
ング法によって金属薄膜４を例えば厚さ５０ｎｍ〜１０
０ｎｍに形成する。次いで、金属薄膜４の表面にフォト
レジスト５を例えば厚さ０．５μｍ〜１μｍに形成した
後乾燥し、フォトリソグラフィを施すことによって図５
に示すようにメサ形状に加工する。
【００２８】次いで、イオンエッチングにより超伝導超
格子構造３及び金属薄膜４を所定の厚さだけエッチング
した後、図６に示すように、加工部分を平坦にするため
にＳｉＯなどからなる絶縁層６を真空蒸着法又はスパッ
タリング法などによって形成する。次いで、得られたア
センブリをアセトンなどの溶剤に浸漬させ、図７に示す
ように、フォトレジスト５及びその上に形成された金属
薄膜６をリフトオフして除去する。
格子構造３及び金属薄膜４を所定の厚さだけエッチング
した後、図６に示すように、加工部分を平坦にするため
にＳｉＯなどからなる絶縁層６を真空蒸着法又はスパッ
タリング法などによって形成する。次いで、得られたア
センブリをアセトンなどの溶剤に浸漬させ、図７に示す
ように、フォトレジスト５及びその上に形成された金属
薄膜６をリフトオフして除去する。
【００２９】次いで、図８に示すように、超伝導超格子
構造３と誘電体基板１との段差を埋めるようにエポキシ
樹脂を塗布する。次いで、真空蒸着法又はスパッタリン
グ法により金属薄膜を例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍの
厚さに形成した後、フォトリソグラフィ及びイオンエッ
チングによってパターンニングし、図９に示すように、
絶縁層６上において、超伝導超格子構造３のメサ構造部
分３Ａと電気的に接触するようにしてマイクロストリッ
プライン８を形成するとともに、メサ構造部分３Ｂと電
気的に接触するようにして金属電極９を形成する。
構造３と誘電体基板１との段差を埋めるようにエポキシ
樹脂を塗布する。次いで、真空蒸着法又はスパッタリン
グ法により金属薄膜を例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍの
厚さに形成した後、フォトリソグラフィ及びイオンエッ
チングによってパターンニングし、図９に示すように、
絶縁層６上において、超伝導超格子構造３のメサ構造部
分３Ａと電気的に接触するようにしてマイクロストリッ
プライン８を形成するとともに、メサ構造部分３Ｂと電
気的に接触するようにして金属電極９を形成する。
【００３０】その後、金属接地板及び高周波コネクタを
適宜に形成して、図１及び図２に示す定電圧発生装置を
得る。
適宜に形成して、図１及び図２に示す定電圧発生装置を
得る。
【００３１】
【実施例】超伝導超格子構造３をBi２Sr2CaCu２Oｙ単結
晶から構成し、上述した図４〜図９に示す工程に従って
図１及び図２に示すような定電圧発生装置を作製した。
そして、４．２Ｋの温度において、マイクロストリップ
ライン８に周波数２０ＧＨｚのマイクロ波を印加し、マ
イクロ波注入電力を増減させたところ図１０に示すよう
な電流−電圧特性を示すグラフが得られた。
晶から構成し、上述した図４〜図９に示す工程に従って
図１及び図２に示すような定電圧発生装置を作製した。
そして、４．２Ｋの温度において、マイクロストリップ
ライン８に周波数２０ＧＨｚのマイクロ波を印加し、マ
イクロ波注入電力を増減させたところ図１０に示すよう
な電流−電圧特性を示すグラフが得られた。
【００３２】図１０から明らかなように、マイクロ波注
入電力の増減によって上記（１）式を満足するようにし
て不連続的に、広範囲において電圧が発現していること
が分かる。したがって、Bi２Sr2CaCu２Oｙ単結晶から構
成した超伝導超格子構造３単独でジョセフソン素子接合
アレイが実現できることが確認された。
入電力の増減によって上記（１）式を満足するようにし
て不連続的に、広範囲において電圧が発現していること
が分かる。したがって、Bi２Sr2CaCu２Oｙ単結晶から構
成した超伝導超格子構造３単独でジョセフソン素子接合
アレイが実現できることが確認された。
【００３３】以上、具体例を挙げながら発明の実施の形
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能であ
る。
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能であ
る。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単一の超伝導超格子構造のみを用いてジョセフソン接合
アレイを実現することができるので、コンパクトな定電
圧発生装置を提供することができる。また、多数の素子
を２次元的に配列する必要がないため、簡易に製造する
ことができる。
単一の超伝導超格子構造のみを用いてジョセフソン接合
アレイを実現することができるので、コンパクトな定電
圧発生装置を提供することができる。また、多数の素子
を２次元的に配列する必要がないため、簡易に製造する
ことができる。
【図１】 本発明の定電圧発生装置の一例を示す平面図
である。
である。
【図２】 図１に示す定電圧発生装置の長手方向中心に
沿って切った場合の断面図である。
沿って切った場合の断面図である。
【図３】 Bi２Sr2CaCu２Oｙ単結晶の結晶構造を概念的
に示す図である。
に示す図である。
【図４】 本発明の製造方法における一工程図である。
【図５】 図４に示す工程の次の工程を示す図である。
【図６】 図５に示す工程の次の工程を示す図である。
【図７】 図６に示す工程の次の工程を示す図である。
【図８】 図７に示す工程の次の工程を示す図である。
【図９】 図８に示す工程の次の工程を示す図である。
【図１０】 本発明の定電圧発生装置における電流−電
圧特性を示すグラフである。
圧特性を示すグラフである。
１ 誘電体基板
２ エポキシ樹脂
３ 超伝導超格子構造
３Ａ、３Ｂ メサ構造部分
４ 金属薄膜
５ フォトレジスト
６ 絶縁層
７ 絶縁部材
８ マイクロストリップライン
９ 金属電極
１０ 金属接地板
１１ 高周波コネクタ
１２ 追加の金属電極
１３ 高周波フィルタ
２０ 定電圧発生装置
Claims (12)
- 【請求項１】 誘電体基板と、この誘電体基板上に形成
され、超伝導層及び絶縁層が交互に自然積層された構造
を有するメサ形状の超伝導超格子構造と、この超伝導超
格子構造のメサ構造部分の上面に接触するようにして設
けられた、マイクロ波導入のためのマイクロストリップ
ラインと、前記超伝導超格子構造の少なくとも一部に電
気的に接触するようにして設けられ、マイクロ波の誘起
によって生成した電圧を取り出すための金属電極と、を
具えることを特徴とする、定電圧発生装置。 - 【請求項２】 前記超伝導超格子構造の前記メサ構造部
分の前記上面の面積が１００μｍ２以下であることを特
徴とする、請求項１に記載の定電圧発生装置。 - 【請求項３】 前記超伝導超格子構造の前記メサ構造部
分は絶縁層内に埋設されていることを特徴とする、請求
項１又は２に記載の定電圧発生装置。 - 【請求項４】 前記超伝導超格子構造の側端部は、絶縁
部材によって覆われていることを特徴とする、請求項１
〜３のいずれか一に記載の定電圧発生装置。 - 【請求項５】 前記超伝導超格子構造は追加のメサ構造
部分を有し、前記金属電極は前記追加のメサ構造部分の
上面に電気的に接触していることを特徴とする、請求項
１〜４のいずれか一に記載の定電圧発生装置。 - 【請求項６】 前記超伝導超格子構造は、(Bi1-XPbX)2S
r2Can-1CunO2n+δ（０≦X≦0.5, n=1-3）又はTl2Ba2Ca
n-1CuｎO2n+4 (n=1-3)なる高温超伝導体からなることを
特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の定電圧
発生装置。 - 【請求項７】 誘電体基板上に超伝導層及び絶縁層が交
互に自然積層された構造を有する超伝導超格子構造を形
成する工程と、 前記超伝導超格子構造に対してフォトリソグラフィ技術
を施すことによって、前記超伝導超格子構造をメサ形状
にパターニングする工程と、 前記超伝導超格子構造の、前記メサ形状の上面に接触す
るようにして、マイクロ波導入のためのマイクロストリ
ップラインを形成する工程と、 前記超伝導超格子構造の少なくとも一部に電気的に接触
するようにして、マイクロ波の誘起によって生成した電
圧を取り出すための金属電極を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする、定電圧発生装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記フォトリソグラフィ技術において、
前記超伝導超格子構造の前記メサ構造部分の上面の面積
を１００μｍ２以下にパターニングすることを特徴とす
る、請求項７に記載の定電圧発生装置の製造方法。 - 【請求項９】 前記超伝導超格子構造の前記メサ構造部
分を絶縁層内に埋設する工程を含むことを特徴とする、
請求項７又は８に記載の定電圧発生装置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記超伝導超格子構造の側端部を、絶
縁部材によって覆う工程を含むことを特徴とする、請求
項７〜９のいずれか一に記載の定電圧発生装置の製造方
法。 - 【請求項１１】 前記フォトリソグラフィ技術におい
て、前記超伝導超格子構造に対して追加のメサ構造部分
を形成し、前記金属電極は前記追加のメサ構造部分の上
面に電気的に接触するように形成することを特徴とす
る、請求項７〜１０のいずれか一に記載の定電圧発生装
置。 - 【請求項１２】 前記超伝導超格子構造は、(Bi1-XPbX)
2Sr2Can-1CunO2n+δ（０≦X≦0.5, n=1-3）又はTl2Ba2C
an-1CuｎO2n+4 (n=1-3)なる高温超伝導体からなること
を特徴とする、請求項７〜１１のいずれか一に記載の定
電圧発生装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002085211A JP4129522B2 (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 定電圧発生装置及び定電圧発生装置の製造方法 |
| US10/392,823 US6958487B2 (en) | 2002-03-26 | 2003-03-21 | Device for generating a constant voltage and method for fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002085211A JP4129522B2 (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 定電圧発生装置及び定電圧発生装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003282980A true JP2003282980A (ja) | 2003-10-03 |
| JP4129522B2 JP4129522B2 (ja) | 2008-08-06 |
Family
ID=29232252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002085211A Expired - Lifetime JP4129522B2 (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 定電圧発生装置及び定電圧発生装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6958487B2 (ja) |
| JP (1) | JP4129522B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7615385B2 (en) | 2006-09-20 | 2009-11-10 | Hypres, Inc | Double-masking technique for increasing fabrication yield in superconducting electronics |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2674680B2 (ja) | 1994-02-23 | 1997-11-12 | 宇都宮大学長 | 超伝導超格子結晶デバイス |
| EP0823734A1 (en) * | 1996-07-23 | 1998-02-11 | DORNIER GmbH | Josephson junction array device, and manufacture thereof |
-
2002
- 2002-03-26 JP JP2002085211A patent/JP4129522B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-03-21 US US10/392,823 patent/US6958487B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6958487B2 (en) | 2005-10-25 |
| JP4129522B2 (ja) | 2008-08-06 |
| US20030209706A1 (en) | 2003-11-13 |
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