JPH01101677A - 電子装置 - Google Patents
電子装置Info
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- JPH01101677A JPH01101677A JP62260384A JP26038487A JPH01101677A JP H01101677 A JPH01101677 A JP H01101677A JP 62260384 A JP62260384 A JP 62260384A JP 26038487 A JP26038487 A JP 26038487A JP H01101677 A JPH01101677 A JP H01101677A
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- Japan
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- film
- electronic device
- rare earth
- superconductive
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、超伝導体結晶と絶縁体結晶からなる、超伝
導現象を利用した電子装置に関するものである。
導現象を利用した電子装置に関するものである。
従来より、ジョセフソン素子や5QUIDのような超伝
導現象を応用した電子装置の絶縁膜としては、Aβ、O
,、SiO□、SiO等の無定形薄膜が用いられてきた
(文献例;早用:応用物理51、患10 (1982)
1104)。これは、これらの電子装置にこれまで使
用されてきた超伝導体が、pb。
導現象を応用した電子装置の絶縁膜としては、Aβ、O
,、SiO□、SiO等の無定形薄膜が用いられてきた
(文献例;早用:応用物理51、患10 (1982)
1104)。これは、これらの電子装置にこれまで使
用されてきた超伝導体が、pb。
Nb等の等友釣な超伝導性を持つ材料であったため、特
に、超伝導体の結晶方位をそろえる必要性や利点がなか
ったからである。
に、超伝導体の結晶方位をそろえる必要性や利点がなか
ったからである。
一方、最近、液体窒素温度(77°K)以上で、超伝導
特性を示す希土類複合酸化物超伝導材料が発見された。
特性を示す希土類複合酸化物超伝導材料が発見された。
これは、斜方晶酸素欠損ペロプスカイト構造を有する結
晶であり、C軸方向とその垂直方向との超伝導性に大き
な異方性を有している。
晶であり、C軸方向とその垂直方向との超伝導性に大き
な異方性を有している。
特に、C軸に垂直方向の臨界電流密度は、C軸方向のそ
れに比べて著しく大きい(文献例;エノモト 他 JJ
AP 26.No、7 (1987)LL248) 、
従って、上記希土類複合酸化物超伝導材料を用いる場合
には、該材料の結晶方位を制御して臨界電流密度の大き
いC軸に垂直な方向を有効に利用することが、性能の良
い電子装置を得る上で重要であった。
れに比べて著しく大きい(文献例;エノモト 他 JJ
AP 26.No、7 (1987)LL248) 、
従って、上記希土類複合酸化物超伝導材料を用いる場合
には、該材料の結晶方位を制御して臨界電流密度の大き
いC軸に垂直な方向を有効に利用することが、性能の良
い電子装置を得る上で重要であった。
しかるに、従来のような無定形の絶縁膜を用いたのでは
、超伝導体の間に絶縁膜がはさまれてなる構造を形成す
るのに、絶縁膜の両側の超伝導体の結晶方位を制御する
ことが極めて困難であり、超伝導体として希土類複合酸
化物超伝導材料を用いその結晶方位を制御して有効に利
用することが困難であるという問題点があった。
、超伝導体の間に絶縁膜がはさまれてなる構造を形成す
るのに、絶縁膜の両側の超伝導体の結晶方位を制御する
ことが極めて困難であり、超伝導体として希土類複合酸
化物超伝導材料を用いその結晶方位を制御して有効に利
用することが困難であるという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、77”K以上の温度で超伝導現象を示す希土
類複合酸化物超伝導材料をその結晶方位を制御して有効
利用でき、高性能な電子装置を得ることを目的とする。
たもので、77”K以上の温度で超伝導現象を示す希土
類複合酸化物超伝導材料をその結晶方位を制御して有効
利用でき、高性能な電子装置を得ることを目的とする。
この発明に係る電子装置は、希土類複合酸化物超伝導体
結晶膜の間に絶縁膜がはさまれてなる構造を形成するの
に、該絶縁膜として、■族フッ化物絶縁体結晶を用いた
ものである。
結晶膜の間に絶縁膜がはさまれてなる構造を形成するの
に、該絶縁膜として、■族フッ化物絶縁体結晶を用いた
ものである。
この発明においては、■族フッ化物絶縁体結晶は、希土
類複合酸化物超伝導体結晶との間の実質的な格子不整合
を小さくでき、かつその熱膨張係数も該超伝導体結晶の
値に近い値にできるので、上記超伝導体結晶膜上に上記
絶縁体結晶膜を、及び上記絶縁体結晶膜上に上記超伝導
体結晶膜をそれぞれエピタキシャル成長して形成すると
、各結晶膜は結晶方位のそろった、品質の良い結晶膜と
なり、上層、下層の上記超伝導体結晶膜はその結晶方位
が所定の関係をもつこととなる。従って、上記超伝導体
材料をその結晶方位を制御して有効利用でき、電子装置
の性能向上を図ることができる。
類複合酸化物超伝導体結晶との間の実質的な格子不整合
を小さくでき、かつその熱膨張係数も該超伝導体結晶の
値に近い値にできるので、上記超伝導体結晶膜上に上記
絶縁体結晶膜を、及び上記絶縁体結晶膜上に上記超伝導
体結晶膜をそれぞれエピタキシャル成長して形成すると
、各結晶膜は結晶方位のそろった、品質の良い結晶膜と
なり、上層、下層の上記超伝導体結晶膜はその結晶方位
が所定の関係をもつこととなる。従って、上記超伝導体
材料をその結晶方位を制御して有効利用でき、電子装置
の性能向上を図ることができる。
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第1図はこの発明の一実施例による電子装置を示す。図
において、1は希土類複合酸化物エピタキシャル超伝導
体を堆積するための単結晶基板で、ここではSrTiO
3(110)基板を用いている。2は5rTiOz
(110)基板1上にエピタキシャル成長された、斜方
晶酸素欠損ペロブスカイト構造の希土類複合酸化物超伝
導体の薄膜で、ここではY B a z Cu 307
−δ薄膜である。3は該薄膜2上にエピタキシャル成長
された、螢石型構造の■族フッ化物絶縁体の薄膜で、こ
こではBa、−、−、S r、Ca、Fz薄膜である。
において、1は希土類複合酸化物エピタキシャル超伝導
体を堆積するための単結晶基板で、ここではSrTiO
3(110)基板を用いている。2は5rTiOz
(110)基板1上にエピタキシャル成長された、斜方
晶酸素欠損ペロブスカイト構造の希土類複合酸化物超伝
導体の薄膜で、ここではY B a z Cu 307
−δ薄膜である。3は該薄膜2上にエピタキシャル成長
された、螢石型構造の■族フッ化物絶縁体の薄膜で、こ
こではBa、−、−、S r、Ca、Fz薄膜である。
4は該薄膜3上にエピタキシャル成長されたYBa、C
u、0.−δ薄膜である。
u、0.−δ薄膜である。
本実施例に示す構造は、下層、上層のエピタキシャル超
伝導体薄膜2.4が、エピタキシャル絶縁体薄膜3に設
けられた微小な孔を通して接続されており、いわゆるブ
リフジ型ジョセフソン接合としての機能を有する。
伝導体薄膜2.4が、エピタキシャル絶縁体薄膜3に設
けられた微小な孔を通して接続されており、いわゆるブ
リフジ型ジョセフソン接合としての機能を有する。
次に、本実施例装置の製造方法を第2図を用いて説明す
る。第2図(a)は単結晶基板1、ここでは5rTiO
s (110)基板を示す。次に、希土類複合酸化物
超伝導体であるYB az Cus 0ff−δ薄膜2
を上記基板1上に、スパッタリング法、電子ビーム蒸着
法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法
、熱CVD法、プラズマエンハンストCVD法、光CV
D法などによりエピタキシャル成長する(第2図(b)
)。次に、■族フッ化物絶縁体であるB a I−X−
y S rXCa、 F。
る。第2図(a)は単結晶基板1、ここでは5rTiO
s (110)基板を示す。次に、希土類複合酸化物
超伝導体であるYB az Cus 0ff−δ薄膜2
を上記基板1上に、スパッタリング法、電子ビーム蒸着
法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法
、熱CVD法、プラズマエンハンストCVD法、光CV
D法などによりエピタキシャル成長する(第2図(b)
)。次に、■族フッ化物絶縁体であるB a I−X−
y S rXCa、 F。
薄膜3を上記薄膜2上に、分子線エピタキシー法やクラ
スターイオンビーム法などによりエピタキシャル成長す
る(第2図(C1)、次に、B a I−)l−ITS
r、Ca、Fz fi膜3に微小な孔をあけるために、
孔の大きさに相当した太さの電子ビームを酸素の存在す
る真空中で上記薄膜3に照射し、その照射部を蒸留水又
は希塩酸などによりエツチングする(第2図(d))。
スターイオンビーム法などによりエピタキシャル成長す
る(第2図(C1)、次に、B a I−)l−ITS
r、Ca、Fz fi膜3に微小な孔をあけるために、
孔の大きさに相当した太さの電子ビームを酸素の存在す
る真空中で上記薄膜3に照射し、その照射部を蒸留水又
は希塩酸などによりエツチングする(第2図(d))。
もちろん、この孔は、通常のレジストを用いたフォトリ
ソグラフィーにより作ってもよい、そして、微小な孔の
あけられたBat−x−y S r x Ca y F
z薄膜3上にYBaz Cu307−δ薄膜4をエピ
タキシャル成長する(第2図(e))。こうして第1図
に示す構造が形成される。
ソグラフィーにより作ってもよい、そして、微小な孔の
あけられたBat−x−y S r x Ca y F
z薄膜3上にYBaz Cu307−δ薄膜4をエピ
タキシャル成長する(第2図(e))。こうして第1図
に示す構造が形成される。
ところで、−例として混晶比をx =0.95.y=0
゜05と設定した場合のB a 1−x−v S r
X Ca y F zエピタキシャル絶縁体膜とY B
a z Cu307−δ膜との格子定数及び熱膨張係
数を表1に示す。
゜05と設定した場合のB a 1−x−v S r
X Ca y F zエピタキシャル絶縁体膜とY B
a z Cu307−δ膜との格子定数及び熱膨張係
数を表1に示す。
表1
表1かられかるように、YBa2Cus O?−δのa
軸及びb軸の格子定数a、bの値を1.5倍した値は、
Bat−X−Y S rx Cay Fz (X=0
゜95、 y −0,05)の格子定数aとそれぞれ1
%以内の誤差で等しく、またYBa、Cus Oツーδ
のC軸の格子定数Cは、B a l−X−+1 S r
X Ca y F 2(x −0,95+y−0,0
5)の格子定数aの値を2倍した値に、やはり1%以内
の誤差で等しく、両者の実質的な格子不整合は極めて小
さい。また、熱膨張係数についても、両者は比較的近い
値を有している。
軸及びb軸の格子定数a、bの値を1.5倍した値は、
Bat−X−Y S rx Cay Fz (X=0
゜95、 y −0,05)の格子定数aとそれぞれ1
%以内の誤差で等しく、またYBa、Cus Oツーδ
のC軸の格子定数Cは、B a l−X−+1 S r
X Ca y F 2(x −0,95+y−0,0
5)の格子定数aの値を2倍した値に、やはり1%以内
の誤差で等しく、両者の実質的な格子不整合は極めて小
さい。また、熱膨張係数についても、両者は比較的近い
値を有している。
従って、本実施例では、YBa、 Cu、、Ol−δ
薄膜2上にエピタキシャル成長したB a I−x−y
Sr、Ca、F、薄膜3、及びB ar−x−y S
r z Ca、Fz薄膜3上にエピタキシャル成長し
たYBa z Cus 07−δ薄膜4をそれぞれ結晶
方位のそろった、品質の良い結晶膜として得ることがで
きる。ただし、Bat−8−y S rX Ca y
F 2の混晶比の値x、yは、ここでは−例としてx
=0.95.y−0,05としたが、これは堆積方法、
基板温度などを考慮して、YBaz Cu30?−δと
の間の実質的な格子不整合が極めて小さく、かつ熱膨張
係数も該YB ax Cus O?−δと比較的近い値
となるような最適な値に調整することが必要である。
薄膜2上にエピタキシャル成長したB a I−x−y
Sr、Ca、F、薄膜3、及びB ar−x−y S
r z Ca、Fz薄膜3上にエピタキシャル成長し
たYBa z Cus 07−δ薄膜4をそれぞれ結晶
方位のそろった、品質の良い結晶膜として得ることがで
きる。ただし、Bat−8−y S rX Ca y
F 2の混晶比の値x、yは、ここでは−例としてx
=0.95.y−0,05としたが、これは堆積方法、
基板温度などを考慮して、YBaz Cu30?−δと
の間の実質的な格子不整合が極めて小さく、かつ熱膨張
係数も該YB ax Cus O?−δと比較的近い値
となるような最適な値に調整することが必要である。
また、本実施例では、単結晶基板1として5rTie3
(110)を用いているので、Y B a zCu、
O,−δ薄膜2のC軸は、基板面に対して平行となる。
(110)を用いているので、Y B a zCu、
O,−δ薄膜2のC軸は、基板面に対して平行となる。
このように、本実施例では、絶縁膜として■族フッ化物
絶縁体結晶であるBa、□−、5rXCayFt結晶を
用い、基板1としてS r T i Ox (110
)を用いたので、YBaz Cu30?−δ薄膜2,4
はともに、そのC軸が基板面に対して平行となり、臨界
電流密度が大きく超伝導特性の優れたC軸に垂直な方位
が、基板の垂直方向にそろうこととなり、超伝導体薄膜
2.4の接続によってつくられるジョセフソン接合を高
品質なものにできる。
絶縁体結晶であるBa、□−、5rXCayFt結晶を
用い、基板1としてS r T i Ox (110
)を用いたので、YBaz Cu30?−δ薄膜2,4
はともに、そのC軸が基板面に対して平行となり、臨界
電流密度が大きく超伝導特性の優れたC軸に垂直な方位
が、基板の垂直方向にそろうこととなり、超伝導体薄膜
2.4の接続によってつくられるジョセフソン接合を高
品質なものにできる。
なお、上記実施例では、希土類複合酸化物超伝導体とし
て−,YBaz Cus Car−δについてのみ示し
たが、Yの代わりにLa、Nd、Sm、Eu。
て−,YBaz Cus Car−δについてのみ示し
たが、Yの代わりにLa、Nd、Sm、Eu。
Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Ybのいずれかを用い
てもよしく。ただし、この時、B a I−8−ツSr
、Ca、F、膜の混晶比の値x、 yは、格子定数の
値を考慮して、希土類複合酸化物超伝導体との間の実質
的な格子不整合が極めて小さく、かつ熱膨張係数も該希
土類複合酸化物超伝導体に比較的近い値になるような最
適な値に調整することが必要である。
てもよしく。ただし、この時、B a I−8−ツSr
、Ca、F、膜の混晶比の値x、 yは、格子定数の
値を考慮して、希土類複合酸化物超伝導体との間の実質
的な格子不整合が極めて小さく、かつ熱膨張係数も該希
土類複合酸化物超伝導体に比較的近い値になるような最
適な値に調整することが必要である。
また、上記実施例では、半導体結晶として、Sr T
i 03 (110)を用いた場合を示したが、これ
は5rTi○3 (110)でもよく、さらには、こ
れらの材料及び面方位に限るわけではなく、用途に応じ
たものを用いればよい。
i 03 (110)を用いた場合を示したが、これ
は5rTi○3 (110)でもよく、さらには、こ
れらの材料及び面方位に限るわけではなく、用途に応じ
たものを用いればよい。
また、この発明の他の実施例として、上記実施例と同様
の超伝導体結晶薄膜の間に■族フッ化物絶縁体結晶薄膜
をはさんだ構造において、該絶縁体結晶薄膜の膜厚を2
0〜30人とし、その両側の超伝導体結晶薄膜間にトン
ネル現象による結合を与え、ジッセフソン接合として機
能するようにしたものがある。これにおいても、上記実
施例と同様の効果を奏する。
の超伝導体結晶薄膜の間に■族フッ化物絶縁体結晶薄膜
をはさんだ構造において、該絶縁体結晶薄膜の膜厚を2
0〜30人とし、その両側の超伝導体結晶薄膜間にトン
ネル現象による結合を与え、ジッセフソン接合として機
能するようにしたものがある。これにおいても、上記実
施例と同様の効果を奏する。
また、この発明のさらに他の実施例として、上述の3N
構造において、中間層の絶縁体結晶薄膜を、その両側の
超伝導体結晶薄膜を電気的に絶縁する層間絶縁膜として
使用するようにしたものがある。これにおいても、上記
実施例と同様の効果を奏する。
構造において、中間層の絶縁体結晶薄膜を、その両側の
超伝導体結晶薄膜を電気的に絶縁する層間絶縁膜として
使用するようにしたものがある。これにおいても、上記
実施例と同様の効果を奏する。
以上のようにこの発明の電子装置によれば、希土類複合
酸化物超伝導体結晶膜の間に絶縁膜がはさまれてなる構
造を形成するのに、該絶縁膜として、■族フッ化物絶縁
体結晶を用いるようにしたので、上層の超伝導結晶膜と
下層のそれとの結晶方位を所定の関係にそろえることが
でき、77゜K以上で動作する上記希土類複合酸化物超
伝導体材料を有効利用でき、装置の性能向上を図ること
ができる効果がある。
酸化物超伝導体結晶膜の間に絶縁膜がはさまれてなる構
造を形成するのに、該絶縁膜として、■族フッ化物絶縁
体結晶を用いるようにしたので、上層の超伝導結晶膜と
下層のそれとの結晶方位を所定の関係にそろえることが
でき、77゜K以上で動作する上記希土類複合酸化物超
伝導体材料を有効利用でき、装置の性能向上を図ること
ができる効果がある。
第1図はこの発明の一実施例による電子装置を示す断面
図、第2図はこの発明の一実施例による電子装置の製造
方法を示す工程別断面図である。 図において、1は単結晶基板、2.4は希土類複合酸化
物超伝導体膜、3はフッ化物絶縁体膜である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
図、第2図はこの発明の一実施例による電子装置の製造
方法を示す工程別断面図である。 図において、1は単結晶基板、2.4は希土類複合酸化
物超伝導体膜、3はフッ化物絶縁体膜である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (6)
- (1)超伝導体膜間に絶縁体膜がはさまれてなる三層構
造を有する電子装置において、 希土類複合酸化物超伝導体結晶膜上にII族フッ化物絶縁
体結晶膜をエピタキシャル成長して形成し、該絶縁体結
晶膜上に希土類複合酸化物超伝導体結晶膜をエピタキシ
ャル成長して形成してなることを特徴とする電子装置。 - (2)上記希土類複合酸化物超伝導体結晶は、斜方晶酸
素欠損ペロブスカイト構造を有するものであることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の電子装置。 - (3)上記II族フッ化物絶縁体結晶は、螢石型構造を有
するものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
又は第2項記載の電子装置。 - (4)上記電子装置は、上記II族フッ化物絶縁体結晶膜
に形成された微小な孔を介して両面の上記超伝導体結晶
膜が接続されてなるブリッジ型ジョセフソン接合として
機能するものであることを特徴とする特許請求の範囲第
1項ないし第3項のいずれかに記載の電子装置。 - (5)上記電子装置は、上記II族フッ化物絶縁体結晶膜
が、両側の上記超伝導結晶膜の間にトンネル現象による
接合を与え、ジョセフソン接合として機能するものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3項
のいずれかに記載の電子装置。 - (6)上記電子装置は、上記II族フッ化物絶縁体結晶膜
が、両側の上記超伝導体結晶を電気的に絶縁する層間絶
縁膜として機能するものであることを特徴とする特許請
求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の電子装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62260384A JPH01101677A (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 電子装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62260384A JPH01101677A (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 電子装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01101677A true JPH01101677A (ja) | 1989-04-19 |
Family
ID=17347170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62260384A Pending JPH01101677A (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 電子装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01101677A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01276679A (ja) * | 1988-04-27 | 1989-11-07 | Fujitsu Ltd | 超伝導セラミック線路 |
| JPH02298087A (ja) * | 1989-05-12 | 1990-12-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超電導素子の製造方法 |
| JPH04111368A (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-13 | Mitsubishi Electric Corp | 酸化物超電導体膜の形成方法 |
| US5821556A (en) * | 1994-03-25 | 1998-10-13 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Superconductive junction |
-
1987
- 1987-10-15 JP JP62260384A patent/JPH01101677A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01276679A (ja) * | 1988-04-27 | 1989-11-07 | Fujitsu Ltd | 超伝導セラミック線路 |
| JPH02298087A (ja) * | 1989-05-12 | 1990-12-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超電導素子の製造方法 |
| JPH04111368A (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-13 | Mitsubishi Electric Corp | 酸化物超電導体膜の形成方法 |
| US5821556A (en) * | 1994-03-25 | 1998-10-13 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Superconductive junction |
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