JPH01309390A - 超伝導電子装置の製造方法 - Google Patents

超伝導電子装置の製造方法

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JPH01309390A
JPH01309390A JP1046332A JP4633289A JPH01309390A JP H01309390 A JPH01309390 A JP H01309390A JP 1046332 A JP1046332 A JP 1046332A JP 4633289 A JP4633289 A JP 4633289A JP H01309390 A JPH01309390 A JP H01309390A
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JP
Japan
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film
superconducting
substrate
superconductivity
regions
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Pending
Application number
JP1046332A
Other languages
English (en)
Inventor
Karl A Gehring
カール　エイドリアン　ジェリング
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
The General Electric Company PLC
Original Assignee
The General Electric Company PLC
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/01—Manufacture or treatment
    • H10N60/0912—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices
    • H10N60/0941—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices comprising high-Tc ceramic materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
    • Y10S505/70—High TC, above 30 k, superconducting device, article, or structured stock
    • Y10S505/701—Coated or thin film device, i.e. active or passive
    • Y10S505/702—Josephson junction present

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野コ 本発明は超伝導電子装置の製造方法に関する。
［従来技術及びその課題］ 従来の超伝導電子装置は２個の超伝導体間の弱いリンク
（ジョセフソン接合）の特性に基礎をおいている。この
ような弱いリンクは超伝導体間に（＋）点接触、（ｉ　
ｉ）マイクロブリッジ及び（ｉ　ｔ　ｉ）薄い絶縁バリ
ヤを使用して形成することができる。
最近開発されたセラミック超伝導体は、従来の超伝導体
に比較して、より利用し易い温度で超伝導性になる点で
有利である。これら超伝導体は幾つかの理由から取り扱
いが難しく、特に、（例えばフォトリトグラフィーなど
の）従来のミクロな製造技術とは両立し難い高い処理温
度が必要である。
ところが、セラミック超伝導体は自然に粒子構造になり
、この構造では粒界が自然な弱いリンクとして作用する
。これら自然な弱いリンクは５ＱＵＩＤ的挙動の公開実
験で既に利用されている。この公開実験では、粒界が適
正な弱いリンク挙動を示すセラミ・ｙり試料内部のラン
ダム・ループ状の相互結合粒子から超伝導回路を形成す
る。
本発明の目的は、超伝導電子装置を制御された状態で製
造するさいにこの粒子特性を利用することにある。
［課題を解決する手段］ 即ち、この発明は所定の粒径及び粒子構造を有する基体
上に超伝導セラミックの薄膜を形成して、護膜が基体に
相当する粒径及び粒子構造をもつようにし、そして護膜
を選択的に処理して、粒状膜の比較的弱いリンク領域に
よって結合した比較的大きな面積の粒状膜を形成する工
程を含む超伝導電子装置の製造方法を提供することにあ
る。
薄膜の厚みは好ましくは代表的な単一粒子の粒径以下で
あり、該粒径よりかない小さいのがより好ましい。好ま
しくは、このリンク領域の幅は幾つかの粒子の合計粒径
に対応する幅である。また、その最小幅が単一粒子の粒
径に対応しているのが望ましい。
薄いリンク領域は、粒状超伝導セラミックのネック付き
領域を残すように、膜材料を片側又は両側から物理的に
除去して形成すればよい。リンク領域の各側において膜
の特性を選択的に変性して、超伝導挙動を示さないよう
にしてもよい。
このように、所定の粒径範囲の粒子を使用して調製した
別なセラミック材料の基体を使用することによって、超
伝導セラミックの粒径を制御すればよい。エピタキシャ
ル成長に好適な方法を使用して、基体に超伝導体の膜を
付着する場合には、膜中の粒径及び粒子構造は基体それ
らに一致する。従って、比較的精度が低く、かつ低コス
トの超伝導装置製造方法が使用できる。特に、寸法が粒
径に相当するネック・ダウン領域がひとつ（又は所要数
）の弱いリンクを含む可能性が高い。これら装置は製造
コストが低く、所定の試験方法で合否を判定できる。
装置の構造を定める方法は幾つかある。例えば、 ａ）超伝導体の付着前に、パターン化ポイゾニング層の
付着を実施する。。パターンは装置構造の“ネガチブで
なければならず、従って装置構造に必要な超伝導層のこ
れらの部分はポイゾニング機構によって超伝導性が抑制
されことはない。
ｂ）超伝導層上面へのパターン化層の付着。これら上面
層は（ａ）の場合と同様にボイゾニング作用示すか、酸
素の拡散に対してバリヤを与えるなどの他の抑制作用を
示す。
これらの場合には、ネガチブ・パターンが必要であ菖。
あるいは、この上面層は超伝導層の形成又は強化に必要
なある種の反応性成分を与えるなどの作用を示し、この
場合には、ボジチブ・パターンが必要である。また、ポ
ジチブ・マスクを使用して、超伝導体を次の工程から保
護して、超伝導性の劣化を避けてもよい。
あるいは、レーザー加工を使用して、自然な粒間にある
弱いリンクを唯ひとっ含むネック・ダウン領域を形成し
てもよい。
本発明のひとつ実施例では、基体材料は次の材料から選
択する。
ａ）　Ｓ　ｒＴ　ｉ　Ｏ３゜ ｂ）ＭｇＯ０ Ｃ）ジルコニア、ＺｒＯ，又はイツトリア安定化ジルコ
ニア（ｙｓｚ）。
ｄ）超伝導体と同じ元素の異なる相を含む材料。（例え
ば、超伝導体がＹ、Ｂａ、Ｃｕ５Ｏ□である場合、基体
はＹ、ＢａＣｕ０ｓである。） 基体材料を加工して、０．１１−１０ｕの範囲にある粒
径の基体にする。代表的な超伝導セラミック材料はＹ、
Ｂａ、Ｃｕ５Ｏｔ□（式中、Ｘは例えばＯ〜０．５の範
囲にある小分数である）。
超伝導セラミックの膜を基体上にエピタキシャル成長に
よって形成し、厚みがほぼ単一粒子の粒径か少し小さい
程度になるまで膜を成長させる。エピタキシャル層の付
着は下記方法のいずれかを使用して実施できる。
ａ）真空蒸着。例えば、蒸発か分子状ビーム・エピタキ
シーの使用。
ｂ）化学的蒸着。
Ｃ）液相蒸着。
ｄ）表面再結晶。
膜を形成したならば、レーザー加工を使用して、その面
積の一部を選択的に除去して、２つの比較的大きな面積
部分を接合する狭いリンクを残す。最も狭い部分に幅が
単一粒子の粒径に相当するように、リンクの幅を設定す
る。従って、これがジョセフソン接合として挙動する可
能性は高い。この方法は簡単である上に、反復可能であ
り、従って超伝導電子装置の量産に十分好適な製造技術
といえる。
特許出願人：ザ　ゼネラル　エレクトリックカンパニー
、ビー、エル、シー

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）所定の粒径及び粒子構造を有する基体上に超伝導
    セラミックの薄膜を形成して、該膜が基体に相当する粒
    径及び粒子構造をもつようにし、そして該膜を選択的に
    処理して、粒状膜の比較的弱いリンク領域によって結合
    した比較的大きな面積の粒状膜を形成する工程を含む超
    伝導電子装置の製造方法。
  2. （２）基体がセラミクック材料からなる請求項第１項記
    載の方法。
  3. （３）超伝導膜をエピタキシャル成長によって付着する
    請求項第１項又は第２項記載の方法。
  4. （４）超伝導膜の厚みが基体材料の単一粒子の粒径以下
    である請求項第１〜３項いずれか１項記載の方法。
  5. （５）超伝導膜を付着する前に、所定材料のパターン化
    層を基体に付着して、所定の一部又は複数の領域におい
    て超伝導性を抑制する請求項第１〜４項いずれか１項記
    載の方法。
  6. （６）超伝導膜に所定材料のパターン化層を付着して、
    所定の一部又は複数の領域において超伝導性を抑制する
    請求項第１〜４項いずれか１項記載の方法。
  7. （７）上記一部又は複数の領域において超伝導膜にポイ
    ゾニング作用を与えることによって該パターン化層が超
    伝導性を抑制する請求項第６項記載の方法。
  8. （８）上記一部又は複数の領域において該膜の超伝導性
    を得るのに必要な過程を抑制することによって該パター
    ン化層が超伝導性を抑制する請求項第６項記載の方法。
  9. （９）装置の形状を選択的レーザー加工に よって定める請求項第１〜８項いずれか１項記載の方法
    。
  10. （１０）該パターン化層又は該レーザー加工によって、
    超伝導膜の２つの大きな面積部間に狭い超伝導リンクを
    形成する請求項第５〜９項いずれか１項記載の方法。
  11. （１１）上記の狭いリンク領域の幅が粒子粒径に相当す
    る請求項第１０項記載の方法。
  12. （１２）上記の狭いリンク領域がジョセフソン接合とし
    て挙動する請求項第１１項記載の方法。
  13. （１３）超伝導膜がＹ＿１Ｂａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７＿−
    ＿ｘ（式中、ｘは０〜０．５である）からなる請求項第
    １〜１２項いずれか１項記載の方法。
  14. （１４）ＳｒＴｉＯ＿３、ＭｇＯ、ＺｒＯ＿２又はイッ
    トリア安定化ジルコニアから基体材料を選択する請求項
    第１〜１３項いずれか１項記載の方法。
  15. （１５）請求項第１〜１４項いずれか１項記載の方法に
    よって製造した超伝導電子装置。
JP1046332A 1988-02-26 1989-02-27 超伝導電子装置の製造方法 Pending JPH01309390A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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GB8804568A GB2215548B (en) 1988-02-26 1988-02-26 A method of fabricating superconducting electronic devices
GB8804568 1988-02-26

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JPH01309390A true JPH01309390A (ja) 1989-12-13

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US (1) US4980341A (ja)
EP (1) EP0330438A3 (ja)
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EP0330438A2 (en) 1989-08-30
GB2215548A (en) 1989-09-20
EP0330438A3 (en) 1990-04-18
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