JPH01107582A - 超電導回路の形成方法および超電導素子 - Google Patents
超電導回路の形成方法および超電導素子Info
- Publication number
- JPH01107582A JPH01107582A JP62263817A JP26381787A JPH01107582A JP H01107582 A JPH01107582 A JP H01107582A JP 62263817 A JP62263817 A JP 62263817A JP 26381787 A JP26381787 A JP 26381787A JP H01107582 A JPH01107582 A JP H01107582A
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- JP
- Japan
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- superconducting
- wiring
- circuit
- forming
- focused
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- Pending
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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〕
本発明は超電導素子に係り、特に任意の回路形成を行う
のに好適な、集束ビームを用いた超電導回路の形成方法
に関する。
のに好適な、集束ビームを用いた超電導回路の形成方法
に関する。
現在世界中で、セラミック特にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の
高温超電導体のし烈な開発競争が行なわれている。その
中で最近セラミック高温超電導体に不純物を打ち込むと
抵抗が急激に上昇することが報告された。例えば日経マ
イクロデバイシダ１９８フ年９月号のＰ４７ ｒＹ−Ｂ
ａ−Ｃｕ−Ｆ−〇系超電導は本物、中国が追試に成功」
の記事では、本来臨界温度を下げる目的でＹ−Ｂａ−Ｃ
ｕ−０系超電導体にＦを打ち込んだ実験で、単にＦを打
ち込んだだけでは抵抗が逆に急激に上昇する事実が報告
されている。
高温超電導体のし烈な開発競争が行なわれている。その
中で最近セラミック高温超電導体に不純物を打ち込むと
抵抗が急激に上昇することが報告された。例えば日経マ
イクロデバイシダ１９８フ年９月号のＰ４７ ｒＹ−Ｂ
ａ−Ｃｕ−Ｆ−〇系超電導は本物、中国が追試に成功」
の記事では、本来臨界温度を下げる目的でＹ−Ｂａ−Ｃ
ｕ−０系超電導体にＦを打ち込んだ実験で、単にＦを打
ち込んだだけでは抵抗が逆に急激に上昇する事実が報告
されている。
上記の報告例では、超電導体全体に不純物としてＦイオ
ンを打ち込むと抵抗が急激に上昇する事実が報告されて
いる。
ンを打ち込むと抵抗が急激に上昇する事実が報告されて
いる。
一方集束イオンビームを用いれば、試料中の任意の微小
領域に精度よく選択的に不純物を打ち込むことができる
。
領域に精度よく選択的に不純物を打ち込むことができる
。
そこで、基板上に形成した超電導薄膜層に対して、集束
イオンビームを用いて選択的に不純物を打ち込み絶縁体
を形成することにより、超電導配線の直接描画や超電導
回路の切断が可能である。
イオンビームを用いて選択的に不純物を打ち込み絶縁体
を形成することにより、超電導配線の直接描画や超電導
回路の切断が可能である。
さらに集束ビームを用いて超電導配線のスイッチング回
路が形成できれば、超電導薄膜層に対して任意の回路形
成が可能となる。
路が形成できれば、超電導薄膜層に対して任意の回路形
成が可能となる。
本発明の目的は、集束ビームを用いて超電導薄膜上に絶
縁体およびスイッチング回路を形成し、任意の超電導回
路の形成を可能にした超電導回路の形成方法および超電
導素子を提供することにある。
縁体およびスイッチング回路を形成し、任意の超電導回
路の形成を可能にした超電導回路の形成方法および超電
導素子を提供することにある。
超電導薄膜上への絶縁体形成は、集束イオンビームを用
いて選択的に不純物を打ち込むことにより達成される。
いて選択的に不純物を打ち込むことにより達成される。
またスイッチング回路の形成は、集束イオンビーム等の
集束ビームによる局所成膜を用いて、超電導配線に対し
て絶縁膜を介して立体交叉する配線を形成し、既局所成
膜配線に電流を供給するための電源を設けることにより
達成される。
集束ビームによる局所成膜を用いて、超電導配線に対し
て絶縁膜を介して立体交叉する配線を形成し、既局所成
膜配線に電流を供給するための電源を設けることにより
達成される。
セラミック超電導体内では、各々の構成原子が規則的に
配列し結晶構造を形成している。この結晶中に高エネル
ギーのイオンを打ち込むと、結晶構造を破壊し不純物準
位をつくるため、超電導電流の流れを妨げ抵抗が急激に
上昇する。そこで、集束イオンビームを用いて、超電導
薄膜中に選択的に不純物イオンを打ち込むことにより、
打ち込み箇所に絶縁体を形成することができる。
配列し結晶構造を形成している。この結晶中に高エネル
ギーのイオンを打ち込むと、結晶構造を破壊し不純物準
位をつくるため、超電導電流の流れを妨げ抵抗が急激に
上昇する。そこで、集束イオンビームを用いて、超電導
薄膜中に選択的に不純物イオンを打ち込むことにより、
打ち込み箇所に絶縁体を形成することができる。
また、超電導体には３つの臨界条件すなわち臨界温度Ｔ
ｃ、臨界電流密度Ｊ 、ｃ、臨界磁界Ｈｅがあり、−い
ずれかの条件が臨界を越えると超電導状態が破壊されて
しまう、そこで、集束イオンビーム等の集束ビームによ
る局所成膜を用いて、超電導配線に対して絶縁膜を介し
て立体交叉する配線を形成し、既局所成膜配線に十分な
電流を供給すれば、その電流により発生する磁場をＨｅ
より十分大きくでき、超電導電流をしゃ断できる。これ
により超電導回路におけるスイッチングが可能である。
ｃ、臨界電流密度Ｊ 、ｃ、臨界磁界Ｈｅがあり、−い
ずれかの条件が臨界を越えると超電導状態が破壊されて
しまう、そこで、集束イオンビーム等の集束ビームによ
る局所成膜を用いて、超電導配線に対して絶縁膜を介し
て立体交叉する配線を形成し、既局所成膜配線に十分な
電流を供給すれば、その電流により発生する磁場をＨｅ
より十分大きくでき、超電導電流をしゃ断できる。これ
により超電導回路におけるスイッチングが可能である。
以下本発明の実施例を図を用いて説明する。
〈実施例１〉
第１図に本実施例の原理を示す。基板３上に絶縁層２を
介して超電導層１を形成しである。超電導層ｌに対して
、集束イオンビーム４を用いて所望箇所に不純物イオン
を打ち込み、イオン打ち込み層５を形成する。イオン打
ち込み層５は超電導状態を破壊して、絶縁体を形成する
。一方液体金属イオン源や電界電離イオン源から放出し
たイオンビームを用いれば、μｍオーダー以下にビーム
を集束でき、位置、深さともに精度よくイオンを打ち込
むことができるので、超電導薄膜層上の任意の領域に絶
縁体を形成することができる。
介して超電導層１を形成しである。超電導層ｌに対して
、集束イオンビーム４を用いて所望箇所に不純物イオン
を打ち込み、イオン打ち込み層５を形成する。イオン打
ち込み層５は超電導状態を破壊して、絶縁体を形成する
。一方液体金属イオン源や電界電離イオン源から放出し
たイオンビームを用いれば、μｍオーダー以下にビーム
を集束でき、位置、深さともに精度よくイオンを打ち込
むことができるので、超電導薄膜層上の任意の領域に絶
縁体を形成することができる。
第２図に本実施例による超電導配線形成例を示す。超電
導配線を形成すべき領域の周囲に、集束イオンビームを
用いてイオン打ち込み層５ｇｔ５ｂを形成し、周囲の超
電導層と分離絶縁することにより、超電導配線６を形成
する。この方法を用いれば、集束イオンビームを用いて
超電導配線の直接描画を行うことができる。
導配線を形成すべき領域の周囲に、集束イオンビームを
用いてイオン打ち込み層５ｇｔ５ｂを形成し、周囲の超
電導層と分離絶縁することにより、超電導配線６を形成
する。この方法を用いれば、集束イオンビームを用いて
超電導配線の直接描画を行うことができる。
第３図に本実施例によるジョセフソン接合の形成例を示
す。集束イオンビームを用いて−ｒオン打ち込み層５ｃ
、５ｄを形成し、両打ち込み層に狭まれた微小なブリッ
ジ部により、ジョセフソン接合７を形成したものである
。ここで、集束イオンビームは打ち込みに用いる場合は
、加速エネルギーが１００ｋｅｙ以上であるが、加速エ
ネルギーを数１０ｋｅｙに下げ、ビーム電流を増やせば
、物理的なスパッタ加工の効果が顕著になる。そこでス
パッタ加工を用いて超電導層の所望の領域を加工するこ
とにより、第３図と同様のジョセフソン接合を形成した
例を第４図に示した。
す。集束イオンビームを用いて−ｒオン打ち込み層５ｃ
、５ｄを形成し、両打ち込み層に狭まれた微小なブリッ
ジ部により、ジョセフソン接合７を形成したものである
。ここで、集束イオンビームは打ち込みに用いる場合は
、加速エネルギーが１００ｋｅｙ以上であるが、加速エ
ネルギーを数１０ｋｅｙに下げ、ビーム電流を増やせば
、物理的なスパッタ加工の効果が顕著になる。そこでス
パッタ加工を用いて超電導層の所望の領域を加工するこ
とにより、第３図と同様のジョセフソン接合を形成した
例を第４図に示した。
〈実施例２〉
第５図に本実施例の超電導スイッチング回路の形成方法
を示す。集束イオンビームや集束レーザビーム等の集束
ビームを、ＣＶＤガスふん囲気中で試料に照射すること
により、集束ビームの照射領域に局所成膜を行うことが
できる。例えば、集束ビームとしてＡ ｒ Ｆレーザ光
をＣＶＤガスとしてＳｉＨ４とＮ２０の混合ガスを用い
て、Ｓｉｎ、絶縁膜を形成した例や、集束ビームとして
ａａイオンビームをＣＶＤガスとしてＷ（ＣＯ）、を用
いて、Ｗ配線を形成した例など、多数の局所成膜例が報
告されている。そこで、集束ビームによる局所成膜を用
いることにより、まず超電導配線９上にＣＶＤ絶縁膜１
０を形成する。さらにＣＶＤ絶縁膜１０上を通り超電導
配線に対し立体交叉する様に。
を示す。集束イオンビームや集束レーザビーム等の集束
ビームを、ＣＶＤガスふん囲気中で試料に照射すること
により、集束ビームの照射領域に局所成膜を行うことが
できる。例えば、集束ビームとしてＡ ｒ Ｆレーザ光
をＣＶＤガスとしてＳｉＨ４とＮ２０の混合ガスを用い
て、Ｓｉｎ、絶縁膜を形成した例や、集束ビームとして
ａａイオンビームをＣＶＤガスとしてＷ（ＣＯ）、を用
いて、Ｗ配線を形成した例など、多数の局所成膜例が報
告されている。そこで、集束ビームによる局所成膜を用
いることにより、まず超電導配線９上にＣＶＤ絶縁膜１
０を形成する。さらにＣＶＤ絶縁膜１０上を通り超電導
配線に対し立体交叉する様に。
ＣＶＤ配線１２を形成する。ＣＶＤ配線１２の両端はパ
ッドｌｌａ、ｌｌｂに接続し、電流を供給することがで
きる。
ッドｌｌａ、ｌｌｂに接続し、電流を供給することがで
きる。
以上の様にして形成したスイッチング回路の動作原理を
第６図に示す。ここで、超電導体には３つの臨界条件す
なわち臨界温度Ｔｃ、臨界電流密度Ｊｃ、臨界磁界Ｈａ
があり、いずれかの条件が臨界を越えると超電導状態が
破壊される。そこで、超電導配線に外部からＨｃより十
分大きな磁界を与えることにより、超電導電流をしゃ断
することができる。第６図の左図では、ＣＶＤ配線１２
に電流を流しておらず、超電配線９内を超電導電流が流
れる。これに対し、第６図右図ではＣＶＤ配線１２に十
分な電流を流して生じる磁場（図中の点線矢印）により
超電導電流をしゃ断する。以上 ノの様にしで、ＣＶＤ
配線１２への電流の０ＮＯＦＦにより、超電導電流のス
イッチングを行うことができる。
第６図に示す。ここで、超電導体には３つの臨界条件す
なわち臨界温度Ｔｃ、臨界電流密度Ｊｃ、臨界磁界Ｈａ
があり、いずれかの条件が臨界を越えると超電導状態が
破壊される。そこで、超電導配線に外部からＨｃより十
分大きな磁界を与えることにより、超電導電流をしゃ断
することができる。第６図の左図では、ＣＶＤ配線１２
に電流を流しておらず、超電配線９内を超電導電流が流
れる。これに対し、第６図右図ではＣＶＤ配線１２に十
分な電流を流して生じる磁場（図中の点線矢印）により
超電導電流をしゃ断する。以上 ノの様にしで、ＣＶＤ
配線１２への電流の０ＮＯＦＦにより、超電導電流のス
イッチングを行うことができる。
〈実施例３〉
第７図に本実施例の超電導素子およびその回路形成方法
を示す。超電導素子は、超電導電極１３と、その間を格
子状に連結する超電導配線１４と。
を示す。超電導素子は、超電導電極１３と、その間を格
子状に連結する超電導配線１４と。
各・格子間に設けた電極１５からなる。実施例１を用い
て、所望の超電導配線に絶縁部１６ａ乃至１６ｄを設は
配線を切断し、実施例２を用いて、所望の超電導配線に
スイッチング回路１７９乃至１７ｄを設ける。以上の様
にして、全体として所望の動作を示す任意の回路を形成
することができる。
て、所望の超電導配線に絶縁部１６ａ乃至１６ｄを設は
配線を切断し、実施例２を用いて、所望の超電導配線に
スイッチング回路１７９乃至１７ｄを設ける。以上の様
にして、全体として所望の動作を示す任意の回路を形成
することができる。
以上説明したように本発明によれば、集束ビームを用い
て超電導薄膜上に絶縁体およびスイッチング回路を形成
できるので、任意の超電導回路を形成できる効果がある
。
て超電導薄膜上に絶縁体およびスイッチング回路を形成
できるので、任意の超電導回路を形成できる効果がある
。
第１図は実施例１の原理説明図、第２図は超電導配線形
成例を示す模式図、第３図および第４図はジョセフソン
接合形成例を示す模式図、第５図は実施例２のスイッチ
ング回路形成方法を示す模式図、第６図はスイッチング
回路の動作原理を示す模式図、第７図は実施例３の超電
素子およびその回路形成方法を示す模式図である。 １・・・超電導層、２・・・絶縁層、３・・・基板、４
・・・集束イオンビーム、５・・・イオン打ち込み層、
６・・・超電導配線、７・・・ジョセフソン接合、９・
・・超電導配線、１０・・・ＣＶＤ絶縁膜、１２・・・
ＣＶＤ配線。 代理人弁理士 小 川 勝 男（＼、・″・Ｊ″゛、筋
１１ｉ４ ′ 躬２圀 躬１ 筋 ４固 ７・・・ジ：Ｉｆ！７・ル芋【＠− １ゴ ｉＮ ）礒っ
て ＼ ＣＮ
成例を示す模式図、第３図および第４図はジョセフソン
接合形成例を示す模式図、第５図は実施例２のスイッチ
ング回路形成方法を示す模式図、第６図はスイッチング
回路の動作原理を示す模式図、第７図は実施例３の超電
素子およびその回路形成方法を示す模式図である。 １・・・超電導層、２・・・絶縁層、３・・・基板、４
・・・集束イオンビーム、５・・・イオン打ち込み層、
６・・・超電導配線、７・・・ジョセフソン接合、９・
・・超電導配線、１０・・・ＣＶＤ絶縁膜、１２・・・
ＣＶＤ配線。 代理人弁理士 小 川 勝 男（＼、・″・Ｊ″゛、筋
１１ｉ４ ′ 躬２圀 躬１ 筋 ４固 ７・・・ジ：Ｉｆ！７・ル芋【＠− １ゴ ｉＮ ）礒っ
て ＼ ＣＮ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、超電導層に対して、集束ビームによる加工あるいは
不純物打ち込みを用いて回路素子の絶縁を行い、また集
束ビームによる局所成膜を用いてスイッチング回路形成
を行うことを特徴とする超電導回路の形成方法。 ２、集束イオンビームによるスパッタ加工、あるいは集
束レーザビームによる熱加工を用いて、超電導層の一部
を物理的に除去して回路素子の絶縁を行うことを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の超電導回路の形成方
法。 ３、集束イオンビームを用いて、超電導層の所望の領域
に選択的に不純物を打ち込み絶縁体を形成し、回路素子
の絶縁を行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の超電導回路の形成方法。 ４、集束イオンビーム、集束電子ビーム、集束レーザビ
ーム等による局所成膜を用いて、超電導配線に対して絶
縁膜を介して立体交叉する配線を形成し、既局所成膜配
線に電流を流した時に生じる磁場を用いて、既超電導配
線のスイッチングを行う、スイッチング回路を形成する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超電導
回路の形成方法。 ５、格子状に形成した超電導配線と、格子間に設けた電
極からなり、超電導配線の所望箇所の切断を行い、また
既格子間電極を連結し超電導配線に対して絶縁膜を介し
て立体交叉する配線を形成し所望箇所にスイッチング回
路を形成することにより、任意の回路を形成できること
を特徴とする超電導素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62263817A JPH01107582A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 超電導回路の形成方法および超電導素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62263817A JPH01107582A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 超電導回路の形成方法および超電導素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01107582A true JPH01107582A (ja) | 1989-04-25 |
Family
ID=17394650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62263817A Pending JPH01107582A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 超電導回路の形成方法および超電導素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01107582A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7365271B2 (en) * | 2003-12-31 | 2008-04-29 | Superpower, Inc. | Superconducting articles, and methods for forming and using same |
| US7417192B2 (en) | 2004-09-22 | 2008-08-26 | Superpower, Inc. | Superconductor components |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP62263817A patent/JPH01107582A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7365271B2 (en) * | 2003-12-31 | 2008-04-29 | Superpower, Inc. | Superconducting articles, and methods for forming and using same |
| US7417192B2 (en) | 2004-09-22 | 2008-08-26 | Superpower, Inc. | Superconductor components |
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