JPH01120879A - スクイッドの作成方法 - Google Patents
スクイッドの作成方法Info
- Publication number
- JPH01120879A JPH01120879A JP62278742A JP27874287A JPH01120879A JP H01120879 A JPH01120879 A JP H01120879A JP 62278742 A JP62278742 A JP 62278742A JP 27874287 A JP27874287 A JP 27874287A JP H01120879 A JPH01120879 A JP H01120879A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thick film
- josephson
- neck
- critical current
- josephson junction
- Prior art date
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- Pending
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- Measuring Magnetic Variables (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〉
本発明はスクイッド磁束計やジョセフソン電圧標準装置
等に用いて好適なスクイッドの作成方法に関する。
等に用いて好適なスクイッドの作成方法に関する。
〈従来の技術〉
スクイッド（ｓｕｐｅｒＣＯｎｄｕＣｔｉｒ＋ｇ ｑｕ
ａｎｔｕｍ １ｎｔｅｒｆｅｎｃｅ ｄｅｖｉｃｅ）
は超伝導材料からなる弱い結合部分くジョセフソン接合
）を含むリングであり、スクイッド磁束計やジョセフソ
ン電圧標準装置等に用いられる。超伝導材料としては、
従来ｐｂやＮｂ系の合金が用いられ、ジョセフソン接合
の種類としては例えば第７図ａ−ｄに示すものが知られ
ている。図においてａは一方の超伝導体の先端を円錐状
に形成した点接触型、ｂは超伝導体の薄膜にネックを形
成したブリッジ型、Ｃは超伝導体の薄膜と薄膜の間に絶
縁膜を形成したトンネル接合型、ｄは超伝導体薄膜の途
中に臨界電流密度の小さな部分を形成したイオン注入型
である。
ａｎｔｕｍ １ｎｔｅｒｆｅｎｃｅ ｄｅｖｉｃｅ）
は超伝導材料からなる弱い結合部分くジョセフソン接合
）を含むリングであり、スクイッド磁束計やジョセフソ
ン電圧標準装置等に用いられる。超伝導材料としては、
従来ｐｂやＮｂ系の合金が用いられ、ジョセフソン接合
の種類としては例えば第７図ａ−ｄに示すものが知られ
ている。図においてａは一方の超伝導体の先端を円錐状
に形成した点接触型、ｂは超伝導体の薄膜にネックを形
成したブリッジ型、Ｃは超伝導体の薄膜と薄膜の間に絶
縁膜を形成したトンネル接合型、ｄは超伝導体薄膜の途
中に臨界電流密度の小さな部分を形成したイオン注入型
である。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、これらのジョセフソン接合は前記合金を
用いて形成されるため、使用状態においては超伝導体を
液体ヘリウム温度程度に冷却する必要がある。しかし液
体ヘリウムはコストが高く。
用いて形成されるため、使用状態においては超伝導体を
液体ヘリウム温度程度に冷却する必要がある。しかし液
体ヘリウムはコストが高く。
弗点が低いので断熱装置も大掛かりなものとなる。
近年セラミックス系の超伝導材料が開発され。
例えば液体窒素温度（弗点７７Ｋ）以上で超伝導現象を
示すものが現れている。このようなセラミックス系の材
料でジョセフソン接合を実現する場合、第７図に示すす
、ｃ、ｄのように薄膜化してジョセフソン接合を形成す
ることは困難なのでａに示すような点接触型としたり、
第８図に示すように棒または板状に形成したセラミック
ス系の材料を破ＩＦｉ４ｆｉ、再接合して矢印方向の両
端から押圧することによりジョセフソン接合を得ている
。しかしセラミックス超伝導体は全体がすべて超伝導現
象を生じる組成とはなっていないので、この様に一度分
離した２つのものを接合した状態おいてはジョセフソン
素子としての品質にバラツキが生じ、甚だしい場合はジ
ョセフソン効果を示さない場合がある。また、この様な
構成でジョセフソン効果が得られてもスクイッド磁束計
や、Ｗｉ圧標準装置に用いるには利用しにくいという問
題点がある。
示すものが現れている。このようなセラミックス系の材
料でジョセフソン接合を実現する場合、第７図に示すす
、ｃ、ｄのように薄膜化してジョセフソン接合を形成す
ることは困難なのでａに示すような点接触型としたり、
第８図に示すように棒または板状に形成したセラミック
ス系の材料を破ＩＦｉ４ｆｉ、再接合して矢印方向の両
端から押圧することによりジョセフソン接合を得ている
。しかしセラミックス超伝導体は全体がすべて超伝導現
象を生じる組成とはなっていないので、この様に一度分
離した２つのものを接合した状態おいてはジョセフソン
素子としての品質にバラツキが生じ、甚だしい場合はジ
ョセフソン効果を示さない場合がある。また、この様な
構成でジョセフソン効果が得られてもスクイッド磁束計
や、Ｗｉ圧標準装置に用いるには利用しにくいという問
題点がある。
本発明は上記問題点に鑑みて成されたもので。
セラミックス系超伝導材料を用いて確実なジョセフソン
接合を有するとともに、利用し易いスクイッドを提供す
ることを目的とするものである。
接合を有するとともに、利用し易いスクイッドを提供す
ることを目的とするものである。
く問題点を解決するための手段〉
上記問題点を解決するための本発明の構成は。
絶縁体の表面に高温セラミックス超伝導体を厚膜焼成技
術により形成し、この厚膜の一部を除去することにより
弱い結合部分を形成し、この弱い結合部分をレーザによ
り加熱して臨界１流値を調整するようにしたことを特徴
とするものである。
術により形成し、この厚膜の一部を除去することにより
弱い結合部分を形成し、この弱い結合部分をレーザによ
り加熱して臨界１流値を調整するようにしたことを特徴
とするものである。
〈実施例〉
第６図（ａ）〜（ｌは本発明に先立って出願人が試作・
実験したジョセフソン接合の一例を示すものである。（
ａ）は超伝導体（例えばＹＢａ２ Ｃｕ：ｚ ０？−艮
の混合体）１と絶縁基板（例えば超伝導体と同等な９ａ
ｍ係数を有するセラミックス材料・・・以下、単に基板
という）２を接着剤を用い、ダイヤモンドソーやワイヤ
ーソウ（図示せず。
実験したジョセフソン接合の一例を示すものである。（
ａ）は超伝導体（例えばＹＢａ２ Ｃｕ：ｚ ０？−艮
の混合体）１と絶縁基板（例えば超伝導体と同等な９ａ
ｍ係数を有するセラミックス材料・・・以下、単に基板
という）２を接着剤を用い、ダイヤモンドソーやワイヤ
ーソウ（図示せず。
以下、単に工具という）等を用いて超伝導体１の相対す
る側からスリット５を形成したもの。（ｂ）は（ａ）図
のＡ−Ａ断面で、超伝導体の底部にネック４（ジョセフ
ソン接合・・・ネック面積略１ｍｍ２）が形成されてい
る。
る側からスリット５を形成したもの。（ｂ）は（ａ）図
のＡ−Ａ断面で、超伝導体の底部にネック４（ジョセフ
ソン接合・・・ネック面積略１ｍｍ２）が形成されてい
る。
なお、（ｂ）図において点線は工具（例えばダイヤモン
ドソー）の軌跡を示している。（Ｃ）図はネック４を形
成した超伝導素子の平面図であり。
ドソー）の軌跡を示している。（Ｃ）図はネック４を形
成した超伝導素子の平面図であり。
スリット５で２分された超伝導体Ａ、Ｂがネック４で接
合されている状態を示している。
合されている状態を示している。
（ｄ）図は試作した前記（Ｃ）図に示すセラミックス系
ジョセフソン素子を液体窒素中に配置し。
ジョセフソン素子を液体窒素中に配置し。
電流電圧特性を測定した測定系を示す概念構成図である
。（ｄ）図において１は超伝導素子、１０は電源、１１
はＣＲＴを有する信号処理装置、Ｒは１０Ωの抵抗であ
る。上記測定系において、電源１０からネック４と抵抗
Ｒに電圧を印加することにより抵抗Ｒを流れる電流とネ
ック（ジ」セフソン接合）両端の電圧が信号処理装置１
ｆ４に取込まれる。（ｅ）図は同測定系のジョセフソン
素子にマイクロ波を照射し、特性曲線が階段（シャロビ
ステップ）状に変化した状態を誇張して示す図で。
。（ｄ）図において１は超伝導素子、１０は電源、１１
はＣＲＴを有する信号処理装置、Ｒは１０Ωの抵抗であ
る。上記測定系において、電源１０からネック４と抵抗
Ｒに電圧を印加することにより抵抗Ｒを流れる電流とネ
ック（ジ」セフソン接合）両端の電圧が信号処理装置１
ｆ４に取込まれる。（ｅ）図は同測定系のジョセフソン
素子にマイクロ波を照射し、特性曲線が階段（シャロビ
ステップ）状に変化した状態を誇張して示す図で。
階段のステップの電圧（ΔＶ）は照射したマイクロ波の
周波数に比例する。
周波数に比例する。
上記のような構成のセラミックス系ジョセフソン素子に
おいても従来のｐｂやＮｂ合会合同様ジョセフソン素子
して充分機能することが出来る。
おいても従来のｐｂやＮｂ合会合同様ジョセフソン素子
して充分機能することが出来る。
なお、ジョセフソン接合部の室温での抵抗と超伝導臨界
′ＩＩｉ流との関係を測定しておけばネックの面積を機
械加工で手軽に増減出来るので、超伝導臨界電流を制御
することが可能である。
′ＩＩｉ流との関係を測定しておけばネックの面積を機
械加工で手軽に増減出来るので、超伝導臨界電流を制御
することが可能である。
第１図（ａ−ｅ）は本発明のスクイッドの一実施例を示
す概略製作工程図である。（ａ）図において１０は例え
ば部分安定化ジルコニア。
す概略製作工程図である。（ａ）図において１０は例え
ば部分安定化ジルコニア。
５ｒＴｉＯｓ：ＭＱＯ等の絶ｌｌｉ基板であり、この絶
縁基板１０の表面に、所定の混合比に調整されペースト
状にされた超伝導材（例えばＹＢａ２Ｃｕ、Ｏ，−んの
混合体）を厚膜中欄する。斜線で示す厚膜の寸法はＤ＝
３ｍｍ、ｄ−１ｍｍｌｊ度、イ。
縁基板１０の表面に、所定の混合比に調整されペースト
状にされた超伝導材（例えばＹＢａ２Ｃｕ、Ｏ，−んの
混合体）を厚膜中欄する。斜線で示す厚膜の寸法はＤ＝
３ｍｍ、ｄ−１ｍｍｌｊ度、イ。
口部は配線スペースである。（ｂ）図は１ｇ膜を形成し
た基板を９２０〜９７０℃の酸素雰囲気中で１０ｈ８！
度加熱して焼成する工程ａ （Ｃ）図は焼成した厚膜
部にジョセフソン接合を形成寸べく厚膜部の一部（図で
はハ、二部）を削りとる工程である。なお、厚ｍ部を削
る際はレーザカットやナイフ等を用いて行うが接合部は
最終的な幅より多めに残しておく。上記工程により作成
したスクィラドを液体窒素温度（非点７７Ｋ）に保持し
て第６図（ｄ）で示した測定系に組込んでジョセフソン
接合部のＩ−Ｖ特性を測定する。その場合、■−■特性
の電流■は多めに流れるが、流れる電流の程麿をみてジ
ョセフソン接合部をレーザによりアニールし、所望の■
−■特性に調整する。
た基板を９２０〜９７０℃の酸素雰囲気中で１０ｈ８！
度加熱して焼成する工程ａ （Ｃ）図は焼成した厚膜
部にジョセフソン接合を形成寸べく厚膜部の一部（図で
はハ、二部）を削りとる工程である。なお、厚ｍ部を削
る際はレーザカットやナイフ等を用いて行うが接合部は
最終的な幅より多めに残しておく。上記工程により作成
したスクィラドを液体窒素温度（非点７７Ｋ）に保持し
て第６図（ｄ）で示した測定系に組込んでジョセフソン
接合部のＩ−Ｖ特性を測定する。その場合、■−■特性
の電流■は多めに流れるが、流れる電流の程麿をみてジ
ョセフソン接合部をレーザによりアニールし、所望の■
−■特性に調整する。
なお、絶縁板にスクイッドを形成する場合、第１図で示
す形状の他１例えば第２図に示すように。
す形状の他１例えば第２図に示すように。
ジョセフソン接合部を１箇所（ＲＦスクイッド用）とし
たり、第３図に示すようにジョセフソン接合部を２箇所
（ＤＣＣスクイッド）形成することも可能である。
たり、第３図に示すようにジョセフソン接合部を２箇所
（ＤＣＣスクイッド）形成することも可能である。
また、第４図に示すようにジョセフソン接合が形成され
た近傍（図ではｄで示す部分の基板に孔を開けその孔に
超伝導体からなる棒を出入れすることによりスクイッド
リングのインピーダンスを調整することが可能である。
た近傍（図ではｄで示す部分の基板に孔を開けその孔に
超伝導体からなる棒を出入れすることによりスクイッド
リングのインピーダンスを調整することが可能である。
第５図（ａ）〜（Ｃ）はさらに他の実施例を示す概略工
程図を示すものである。図において（ａ）図は絶縁体１
０を円筒状に形成し、その外周にベースト状にした超伝
導材を塗布する工程であり。
程図を示すものである。図において（ａ）図は絶縁体１
０を円筒状に形成し、その外周にベースト状にした超伝
導材を塗布する工程であり。
（ｂ）図は厚膜を形成した基板を９２０〜９７０℃の酸
素雰囲気中で１０ｈ程度加熱して焼成し。
素雰囲気中で１０ｈ程度加熱して焼成し。
焼成した厚膜部にジョセフソン接合を形成すべく厚膜部
の一部（図ではハ、二部）を削りとる工程である。（Ｃ
）図は作成したスクイッドに配線を施した拡大図で、こ
のスクイッドを第６図（ｄ）に示す測定系に組込んでジ
ョセフソン接合部のＩ−■特性を測定する。その場合、
ジョセフソン接合部のＩ−Ｖ特性の調整は前述の基板の
場合と同様レーザアニールを用いる。、また、この例に
おいても円筒の中心部に超伝導体を出入れすることによ
りスクイッドリングのインピーダンスの調整が可能であ
る。
の一部（図ではハ、二部）を削りとる工程である。（Ｃ
）図は作成したスクイッドに配線を施した拡大図で、こ
のスクイッドを第６図（ｄ）に示す測定系に組込んでジ
ョセフソン接合部のＩ−■特性を測定する。その場合、
ジョセフソン接合部のＩ−Ｖ特性の調整は前述の基板の
場合と同様レーザアニールを用いる。、また、この例に
おいても円筒の中心部に超伝導体を出入れすることによ
りスクイッドリングのインピーダンスの調整が可能であ
る。
なお、超伝導素子（絶縁体の形状１寸法、および厚膜の
形状）は本実施例に限ることなく種々変型が可能である
。
形状）は本実施例に限ることなく種々変型が可能である
。
〈発明の効果〉
以上実施例とともに具体的に説明したように本発明によ
れば、絶縁体の表面に高温セラミックス超伝導材を厚膜
焼成技術により形成し、この厚膜の一部を除去すること
により弱い接合部分を形成し、この弱い接合部分をレー
ザにより加熱して臨界電流値を調整するようにしたので
、従来の様に２つの素子を接触させたものに比較し、安
定したジョセフソン接合を得ることが出来る。また、ジ
ョセフソン接合部をレーザで７ニールすることによりジ
ョセフソン接合部の臨界電流（Ｉｃ）の調整が出来るの
でスクイッドの特性を変化させることが出来る。さらに
セラミックス系超伝導素子は液体窒素で超伝導状態とな
るので液体ヘリウムを用いて冷却する場合に比較してラ
ンニングコストが安く、また、断熱装置を簡素化するこ
とが可能である。
れば、絶縁体の表面に高温セラミックス超伝導材を厚膜
焼成技術により形成し、この厚膜の一部を除去すること
により弱い接合部分を形成し、この弱い接合部分をレー
ザにより加熱して臨界電流値を調整するようにしたので
、従来の様に２つの素子を接触させたものに比較し、安
定したジョセフソン接合を得ることが出来る。また、ジ
ョセフソン接合部をレーザで７ニールすることによりジ
ョセフソン接合部の臨界電流（Ｉｃ）の調整が出来るの
でスクイッドの特性を変化させることが出来る。さらに
セラミックス系超伝導素子は液体窒素で超伝導状態とな
るので液体ヘリウムを用いて冷却する場合に比較してラ
ンニングコストが安く、また、断熱装置を簡素化するこ
とが可能である。
第１図は本発明のスクイッドの一実施例および製作工程
例を示す図、第２図〜第５図は他の実施例を示す図、第
６図は本発明に先立って本出願人が作成したジョセフソ
ン素子の電流電圧特性を測定するための測定系および電
流電圧特性の実験結果を示す図、第７図、第８図は従来
のジョセフソン素子を示す図である。 １・・・絶縁体、２・・・超伝導体、１０・・・超伝導
厚膜。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 （（Ｌ ） （ｂ ） （Ｃ） Ｕ 喝 − 恢 挺
例を示す図、第２図〜第５図は他の実施例を示す図、第
６図は本発明に先立って本出願人が作成したジョセフソ
ン素子の電流電圧特性を測定するための測定系および電
流電圧特性の実験結果を示す図、第７図、第８図は従来
のジョセフソン素子を示す図である。 １・・・絶縁体、２・・・超伝導体、１０・・・超伝導
厚膜。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 （（Ｌ ） （ｂ ） （Ｃ） Ｕ 喝 − 恢 挺
Claims (1)
- 絶縁体の表面に高温セラミックス超伝導材を厚膜焼成
技術により形成し、この厚膜の一部を除去することによ
り弱い結合部分を形成し、この弱い結合部分をレーザに
より加熱して臨界電流値を調整するようにしたことを特
徴とするスクイッドの作成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62278742A JPH01120879A (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | スクイッドの作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62278742A JPH01120879A (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | スクイッドの作成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01120879A true JPH01120879A (ja) | 1989-05-12 |
Family
ID=17601572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62278742A Pending JPH01120879A (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | スクイッドの作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01120879A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105094201A (zh) * | 2015-08-25 | 2015-11-25 | 河南师范大学 | 一种低温恒压源 |
-
1987
- 1987-11-04 JP JP62278742A patent/JPH01120879A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105094201A (zh) * | 2015-08-25 | 2015-11-25 | 河南师范大学 | 一种低温恒压源 |
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