JPH01217980A - ブリッジ型粒界ジョセフソン素子 - Google Patents
ブリッジ型粒界ジョセフソン素子Info
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- JPH01217980A JPH01217980A JP63041915A JP4191588A JPH01217980A JP H01217980 A JPH01217980 A JP H01217980A JP 63041915 A JP63041915 A JP 63041915A JP 4191588 A JP4191588 A JP 4191588A JP H01217980 A JPH01217980 A JP H01217980A
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- bridge
- grain
- grain boundary
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Landscapes
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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】
［イ、産業上の利用分野］
本発明はブリッジ内の酸化物超電導体粒子がつくる粒界
数を１〜６にしたシャピロステップ（定電圧ステップ）
の大きいジョセフソン素子に関する。
数を１〜６にしたシャピロステップ（定電圧ステップ）
の大きいジョセフソン素子に関する。
［口、従来の技術］
ジョセフソン索子（Ｊｏｓｅｐｈｓｏｎ Ｊｕｎｃｔｉ
ｏｎ）はジョセフソン効果に基づいて作られた素子で、
広帯域あるいは微弱な電磁波検出用素子としてエレクト
ロニクス分野への応用が注目されている。
ｏｎ）はジョセフソン効果に基づいて作られた素子で、
広帯域あるいは微弱な電磁波検出用素子としてエレクト
ロニクス分野への応用が注目されている。
そのようなジョセフソン素子には従来数種のタイプのも
のが開発されており、本願のブリッジ型もその一つであ
る。
のが開発されており、本願のブリッジ型もその一つであ
る。
ブリッジ型粒界ジョセフソン素子の基本的構造は第１図
に示すようにアルミナ、ジルコニア等で作製された基板
ｌ、超電導体でつくられた２つのバンク２．３およびそ
れらと接続したブリッジ４とからなる。
に示すようにアルミナ、ジルコニア等で作製された基板
ｌ、超電導体でつくられた２つのバンク２．３およびそ
れらと接続したブリッジ４とからなる。
酸化物超電導体を利用した該素子はブリッジ内の前記超
電導体粒子が相互に接して粒界をつくり、その粒界でジ
ョセフソン効果が現れる。
電導体粒子が相互に接して粒界をつくり、その粒界でジ
ョセフソン効果が現れる。
従来のブリッジ型粒界ジョセフソン素子の一例を挙げる
と基板上に臨界温度（Ｔｃ）８１にの（Ｙ、Ｅｒ）Ｂａ
ＣｕＯ膜をスパッター法で製膜し、次いで８９０℃、８
時間酸素雰囲気中でアニール処理したのち、８５％りん
酸でウェットエツチングしてつくられ、ブリッジの大き
さが幅４μｍ、長さ２０μｍ、厚さ４μ慣、で、それを
構成する超電導体粒子径が２〜４μ鎖であるものが知ら
れている（電子情報通信学会技術研究報告Ｓ ＣＥ ８
？−３８（、１９８７年））。
と基板上に臨界温度（Ｔｃ）８１にの（Ｙ、Ｅｒ）Ｂａ
ＣｕＯ膜をスパッター法で製膜し、次いで８９０℃、８
時間酸素雰囲気中でアニール処理したのち、８５％りん
酸でウェットエツチングしてつくられ、ブリッジの大き
さが幅４μｍ、長さ２０μｍ、厚さ４μ慣、で、それを
構成する超電導体粒子径が２〜４μ鎖であるものが知ら
れている（電子情報通信学会技術研究報告Ｓ ＣＥ ８
？−３８（、１９８７年））。
［ハ１発明が解決しようとする問題点］従来のブリッジ
型粒界ジョセフソン素子のブリッジは、単に小径の超電
導体粒子を密に形成しただけであったために、電流が通
過する粒界数は著しく多かった。
型粒界ジョセフソン素子のブリッジは、単に小径の超電
導体粒子を密に形成しただけであったために、電流が通
過する粒界数は著しく多かった。
そのためブリッジ型粒界ジョセフソン素子を液体窒素（
７７Ｋ）で冷却しながら電流を流し、電磁波を照射した
さい、電流が粒界を通過する都度、干渉を受け、Ｉ−Ｖ
特性上に、一定電圧が階段状に表れるはずのシャピロス
テップが非常に小さいか、場合によっては消失した。
７７Ｋ）で冷却しながら電流を流し、電磁波を照射した
さい、電流が粒界を通過する都度、干渉を受け、Ｉ−Ｖ
特性上に、一定電圧が階段状に表れるはずのシャピロス
テップが非常に小さいか、場合によっては消失した。
そのため、従来のブリッジ型粒界ジョセフソン素子を液
体窒素温度で前述の検出器に応用するには不十分であっ
た。
体窒素温度で前述の検出器に応用するには不十分であっ
た。
［二８問題点を解決するための手段］
そこで本発明者は大きなシャピロステップを具備する素
子をつくるためブリッジ内の粒界について研究した結果
、ブリッジ内の電流々路上の粒界数を特定することによ
り、明瞭なシャピロステップ現象を呈することを知見し
て以下に述べるような発明を完成させた。
子をつくるためブリッジ内の粒界について研究した結果
、ブリッジ内の電流々路上の粒界数を特定することによ
り、明瞭なシャピロステップ現象を呈することを知見し
て以下に述べるような発明を完成させた。
すなわち、本発明はブリッジ内の酸化物超電導体粒子が
２つのバンク間を粒界数１〜５で連接しているブリッジ
型粒界ジョセフソン素子を提供するものである。
２つのバンク間を粒界数１〜５で連接しているブリッジ
型粒界ジョセフソン素子を提供するものである。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明はブリッジ型粒界ジョセフソン素子のブリッジを
構成する酸化物超電導体粒子が粒界を介して連接し、一
方のバンクから他方のバンクへ超電導状態で接続してい
る。
構成する酸化物超電導体粒子が粒界を介して連接し、一
方のバンクから他方のバンクへ超電導状態で接続してい
る。
酸化物超電導体粒子の連接の形態には該粒子が直線状、
ジグザグ状、Ｘ字状、Ｙ字状等種々の形態が見られるが
、本発明はその形態について特に規定するものではない
。
ジグザグ状、Ｘ字状、Ｙ字状等種々の形態が見られるが
、本発明はその形態について特に規定するものではない
。
ブリッジ内で連接した粒子による粒界数は１〜５である
ことが本発明において特に重要である。
ことが本発明において特に重要である。
粒界数はブリッジ内にあるものを計数し、バンクとブリ
ッジとの境界にある粒界も含まれる。
ッジとの境界にある粒界も含まれる。
粒界数が１未溝（すなわち零）とは、たとえばブリッジ
内において、酸化物超電導体粒子がバンク間で不連続状
態のものであり、このようなブリッジはシャピロステッ
プ現象を呈さない、また逆に粒界数が６以上になると電
磁波による干渉が大きくなり、呈するシャピロステップ
が小さくなるので好ましくない。
内において、酸化物超電導体粒子がバンク間で不連続状
態のものであり、このようなブリッジはシャピロステッ
プ現象を呈さない、また逆に粒界数が６以上になると電
磁波による干渉が大きくなり、呈するシャピロステップ
が小さくなるので好ましくない。
ブリッジの大きさは本発明では特に限定しないが、おお
よそ巾５００μ■以下、長さ１００μ−以下、厚さ５０
μ−以下程度のものに適用できる。
よそ巾５００μ■以下、長さ１００μ−以下、厚さ５０
μ−以下程度のものに適用できる。
なお、本発明では電導体粒子の大きさおよびブリッジ内
における該粒子の直径の相違による配列の仕方も特に限
定されない。
における該粒子の直径の相違による配列の仕方も特に限
定されない。
１〜５０粒界数を有するブリッジのつくり方はいかなる
方法によってもよい、具体的には、ブリッジ寸法が決め
られている場合には膜形成用原料の粒径、アニール処理
条件等製造工程上の要因を適宜に選んで、所要の大きさ
の結晶に成長させて規定の粒界数にする方法、またブリ
ッジ寸法が任意である場合には、基板−面に超電導体粒
子の膜をつくったのち、ブリッジ想定箇所の粒子径を測
定し、所望の粒界数になるように前記膜を加工して、バ
ンクとブリッジを形成する方法などが挙げられる。
方法によってもよい、具体的には、ブリッジ寸法が決め
られている場合には膜形成用原料の粒径、アニール処理
条件等製造工程上の要因を適宜に選んで、所要の大きさ
の結晶に成長させて規定の粒界数にする方法、またブリ
ッジ寸法が任意である場合には、基板−面に超電導体粒
子の膜をつくったのち、ブリッジ想定箇所の粒子径を測
定し、所望の粒界数になるように前記膜を加工して、バ
ンクとブリッジを形成する方法などが挙げられる。
酸化物超電導体粒子の材質はＢ ａ−Ｌ ａ−Ｃｕ−０
系、Ｂ ａ−Ｙ −Ｃｕ−０系、Ｂ ａ−Ｅ ｒ−Ｃｕ
−０系、Ｂ ｉ−９ｒ−Ｃｕ−０系等の４元素系、Ｂ
ａ−３ｒ−Ｙ −Ｃｕ−０系、Ｂｉ−白ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０系の５元素系等があり具体的には、Ｂ ａｚＹ Ｃ
ｕ３０ ？−δ、Ｂ ａ２Ｅ ｒＣｕ３０７−δ、Ｂ
ｉＳ ｒＣａＣｕ２０ ｘ等が示される。
系、Ｂ ａ−Ｙ −Ｃｕ−０系、Ｂ ａ−Ｅ ｒ−Ｃｕ
−０系、Ｂ ｉ−９ｒ−Ｃｕ−０系等の４元素系、Ｂ
ａ−３ｒ−Ｙ −Ｃｕ−０系、Ｂｉ−白ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０系の５元素系等があり具体的には、Ｂ ａｚＹ Ｃ
ｕ３０ ？−δ、Ｂ ａ２Ｅ ｒＣｕ３０７−δ、Ｂ
ｉＳ ｒＣａＣｕ２０ ｘ等が示される。
基板材料には従来のものが採用され、本願では特に限定
しない。
しない。
次に本発明を実施例に基づいて説明する。
［ホ、実施例］
実施例１〜２ 比較例Ｉ
Ｃｕを蒸着した表面がＩＯＸ １０ｍｍのジルコニア基
板上に、平均粒径１μＩの超電導体粉末（Ｂａ２ＹＣｕ
３０７−δ）をエタノールに分散させたスリップ（固形
分濃度２０ｘ）を滴下し、１１０’Ｃで乾燥した。
板上に、平均粒径１μＩの超電導体粉末（Ｂａ２ＹＣｕ
３０７−δ）をエタノールに分散させたスリップ（固形
分濃度２０ｘ）を滴下し、１１０’Ｃで乾燥した。
その滴下、乾燥作業を５回繰り返したのち、１０００℃
、２時間酸素雰囲気でアニール処理して膜を形成させ、
３個の積層基板をつくった。
、２時間酸素雰囲気でアニール処理して膜を形成させ、
３個の積層基板をつくった。
これらの膜の臨界温度を四端子法で測定した結果、９２
に〜９３にであった。
に〜９３にであった。
次いで、上記積層基板の膜を拡大鏡で観察しながら、カ
ッターを用いて連接した粒界数が（Ａ）２〜３、（Ｂ）
４〜５、（Ｃ）６〜８になるように切削加工して第１図
に示すような形状のブリッジ型粒界ジョセフソン素子を
つくった。ブリッジの長さはそれぞれ２０μ曙、４０μ
欄、７５μ曙であった。ブリ・ンジを構成する超電導体
粒子径は２〜ｌ十μ−であった。
ッターを用いて連接した粒界数が（Ａ）２〜３、（Ｂ）
４〜５、（Ｃ）６〜８になるように切削加工して第１図
に示すような形状のブリッジ型粒界ジョセフソン素子を
つくった。ブリッジの長さはそれぞれ２０μ曙、４０μ
欄、７５μ曙であった。ブリ・ンジを構成する超電導体
粒子径は２〜ｌ十μ−であった。
次いで（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の各ジョセフソン素子の
バンクに電流電圧測定用端子を取り付け、電磁波（８，
１５Ｇ Ｈ２）を照射して７７ＫにおけるＡＣジョセフ
ソン効果を測定し、各々のシャピロステップを得た。
得られた結果について（Ａ）は第２図に、（Ｂ）は第３
図（以上実施例１．２）に、（Ｃ）は第４図（比較例１
）にそれぞれ示した。
バンクに電流電圧測定用端子を取り付け、電磁波（８，
１５Ｇ Ｈ２）を照射して７７ＫにおけるＡＣジョセフ
ソン効果を測定し、各々のシャピロステップを得た。
得られた結果について（Ａ）は第２図に、（Ｂ）は第３
図（以上実施例１．２）に、（Ｃ）は第４図（比較例１
）にそれぞれ示した。
その結果、粒界数５以下のブリッジ型粒界ジョセフソン
素子は明瞭なシャピロステップを呈した。
素子は明瞭なシャピロステップを呈した。
［へ０発明の効果］
本発明は粒界ジョセフソン素子のシャピロステップにつ
いて、従来配慮されていなかったブリッジ内の粒界数に
着目して研究し、その数を特定したことにより液体窒素
温度（７７Ｋ）で明瞭なシャピロステップを呈するブリ
ッジ型粒界ジョセフソン素子を開発したものである。そ
の結果従来できなかった微弱な電磁波の検出測定が高温
で可能とな第１図はブリッジ型粒界ジョセフソン素子の
全体図、第２〜４図は粒界数の異なる場合のシャピロス
テップである。
いて、従来配慮されていなかったブリッジ内の粒界数に
着目して研究し、その数を特定したことにより液体窒素
温度（７７Ｋ）で明瞭なシャピロステップを呈するブリ
ッジ型粒界ジョセフソン素子を開発したものである。そ
の結果従来できなかった微弱な電磁波の検出測定が高温
で可能とな第１図はブリッジ型粒界ジョセフソン素子の
全体図、第２〜４図は粒界数の異なる場合のシャピロス
テップである。
特許出願人 日本セメント株式会社
Ｍ１図 ２バンク ３バンク１基板
電圧（μＶ）
Claims (1)
- ブリッジ内の酸化物超電導体粒子が２つのバンク間を
粒界数１〜５で連接していることを特徴とするブリッジ
型粒界ジョセフソン素子
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63041915A JPH01217980A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | ブリッジ型粒界ジョセフソン素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63041915A JPH01217980A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | ブリッジ型粒界ジョセフソン素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01217980A true JPH01217980A (ja) | 1989-08-31 |
Family
ID=12621552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63041915A Pending JPH01217980A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | ブリッジ型粒界ジョセフソン素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01217980A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08264849A (ja) * | 1995-11-27 | 1996-10-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超伝導素子の製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57153482A (en) * | 1981-03-17 | 1982-09-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Josephson element |
| JPS59210677A (ja) * | 1983-05-14 | 1984-11-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ジヨセフソン接合を用いた光検出素子 |
| JPH01161881A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Nec Corp | ジョセフソン素子およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-02-26 JP JP63041915A patent/JPH01217980A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57153482A (en) * | 1981-03-17 | 1982-09-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Josephson element |
| JPS59210677A (ja) * | 1983-05-14 | 1984-11-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ジヨセフソン接合を用いた光検出素子 |
| JPH01161881A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Nec Corp | ジョセフソン素子およびその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08264849A (ja) * | 1995-11-27 | 1996-10-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超伝導素子の製造方法 |
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