JPH0141225B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0141225B2 JPH0141225B2 JP22563382A JP22563382A JPH0141225B2 JP H0141225 B2 JPH0141225 B2 JP H0141225B2 JP 22563382 A JP22563382 A JP 22563382A JP 22563382 A JP22563382 A JP 22563382A JP H0141225 B2 JPH0141225 B2 JP H0141225B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- superconductor thin
- superconductor
- opposing
- portions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/035—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using superconductive devices
- G01R33/0354—SQUIDS
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は磁力計用ジヨセフソン接合素子、特
にマイクロブリツジ形の磁力計用ジヨセフソン接
合素子に関する。
にマイクロブリツジ形の磁力計用ジヨセフソン接
合素子に関する。
一般に、超伝導磁力計はジヨセフソン接合を含
む超伝導体閉ループの磁束の量子化（閉ループに
鎖交する磁束は磁束量子φ0の整数倍）及び閉ル
ープ電流が臨界電流値を超えると超伝導がこわれ
る現象を利用しており、第１図にこの種の超伝導
磁力計に使用されるジヨセフソン接合素子を示し
ている。同図において絶縁体基板（たとえば
SiO2）１上に超伝導体薄膜（たとえばNb）２が
形成されており、この超伝導体薄膜２に弱結合部
３が形成されている。この弱結合部３は、従来第
２図の拡大図に示すように、ブリツジ部４が他の
部分５と同一平面内に形成されていた。
む超伝導体閉ループの磁束の量子化（閉ループに
鎖交する磁束は磁束量子φ0の整数倍）及び閉ル
ープ電流が臨界電流値を超えると超伝導がこわれ
る現象を利用しており、第１図にこの種の超伝導
磁力計に使用されるジヨセフソン接合素子を示し
ている。同図において絶縁体基板（たとえば
SiO2）１上に超伝導体薄膜（たとえばNb）２が
形成されており、この超伝導体薄膜２に弱結合部
３が形成されている。この弱結合部３は、従来第
２図の拡大図に示すように、ブリツジ部４が他の
部分５と同一平面内に形成されていた。
一方、ジヨセフソン接合素子において、第２図
に示すたとえばブリツジ（橋絡）部４の長さＬが
短い程性能、特に温度に対する特性の良いものが
得られる。それゆえ、ブリツジ部４の長さＬは短
くすることが望ましい。
に示すたとえばブリツジ（橋絡）部４の長さＬが
短い程性能、特に温度に対する特性の良いものが
得られる。それゆえ、ブリツジ部４の長さＬは短
くすることが望ましい。
しかしながら上記したようにブリツジ部４を他
の部分５と同一平面に形成する場合には弱結合部
のブリツジ長を短くするには加工上の限界があり
余り小さくできず性能を良くすることができなか
つた。
の部分５と同一平面に形成する場合には弱結合部
のブリツジ長を短くするには加工上の限界があり
余り小さくできず性能を良くすることができなか
つた。
この発明の目的は、上記した従来の磁力計用ジ
ヨセフソン接合素子の欠点を解消し平面的なリソ
グラフイ技術では実現困難なブリツジ長等を実現
し得るとともに、ブリツジ寸法が正確容易に制御
できる磁力計用ジヨセフソン接合素子を提供する
にある。
ヨセフソン接合素子の欠点を解消し平面的なリソ
グラフイ技術では実現困難なブリツジ長等を実現
し得るとともに、ブリツジ寸法が正確容易に制御
できる磁力計用ジヨセフソン接合素子を提供する
にある。
上記目的を達成するためにこの発明の磁力計用
ジヨセフソン接合素子は、絶縁体基板上に、弱結
合部を作るため所定間隙をおいて対向した部分を
含む超伝導体薄膜（第１）を形成し、この超伝導
体薄膜の対向した部分間に絶縁体薄膜と超伝導体
薄膜（第２）とからなる２重膜層を跨設し、さら
に前記超伝導体薄膜の対向部分の一方より２重膜
層に沿つて他方の対向部分にかけて超伝導体薄膜
（第３）を設け、この超伝導体薄膜により絶縁体
薄膜で絶縁される第１の超伝導体薄膜と第２の超
伝導体薄膜を２重膜層の両端で橋絡し、かつこの
橋絡部分は第３の超伝導体薄膜の幅を異なるもの
とするか、あるいは絶縁体薄膜の厚さを異なるも
のとし、両橋絡部分の臨界電流値が異なるように
している。なお上記２重膜層の絶縁体薄膜と超伝
導体薄膜の両端部は揃えられている。
ジヨセフソン接合素子は、絶縁体基板上に、弱結
合部を作るため所定間隙をおいて対向した部分を
含む超伝導体薄膜（第１）を形成し、この超伝導
体薄膜の対向した部分間に絶縁体薄膜と超伝導体
薄膜（第２）とからなる２重膜層を跨設し、さら
に前記超伝導体薄膜の対向部分の一方より２重膜
層に沿つて他方の対向部分にかけて超伝導体薄膜
（第３）を設け、この超伝導体薄膜により絶縁体
薄膜で絶縁される第１の超伝導体薄膜と第２の超
伝導体薄膜を２重膜層の両端で橋絡し、かつこの
橋絡部分は第３の超伝導体薄膜の幅を異なるもの
とするか、あるいは絶縁体薄膜の厚さを異なるも
のとし、両橋絡部分の臨界電流値が異なるように
している。なお上記２重膜層の絶縁体薄膜と超伝
導体薄膜の両端部は揃えられている。
以下、図面に示す実施例によりこの発明を詳細
に説明する。
に説明する。
第３図はこの発明の１実施例を示す磁力計用ジ
ヨセフソン接合素子の斜視図である。図に示した
部分は第１図に示す弱結合部３に対応する。
ヨセフソン接合素子の斜視図である。図に示した
部分は第１図に示す弱結合部３に対応する。
第３図において１１ａ，１１ｂは絶縁体基板
（図示省略）上に形成される超伝導体薄膜１１の
突出部分であり間隙１２をおいて対向している。
この対向した突出部１１ａ，１１ｂ間には、絶縁
体薄膜１３、超伝導体薄膜１４が重層されて構成
される２重膜層１５が跨設されている。なお絶縁
体薄膜１３の端部１３ａと超伝導体薄膜１４の端
部１４ａはブリツジ長を出来るだけ短くするた
め、同一面となるように揃えられている。さらに
前記超伝導体薄膜１２の突出部分１１ａと１１ｂ
間には、２重膜層１５上を介して超伝導体薄膜１
６を形成している。この超伝導体薄膜１６によつ
て、突出部分１１ａと、超伝導体薄膜１４及び突
出部分１１ｂと超伝導体薄膜１４がそれぞれ橋絡
されている。
（図示省略）上に形成される超伝導体薄膜１１の
突出部分であり間隙１２をおいて対向している。
この対向した突出部１１ａ，１１ｂ間には、絶縁
体薄膜１３、超伝導体薄膜１４が重層されて構成
される２重膜層１５が跨設されている。なお絶縁
体薄膜１３の端部１３ａと超伝導体薄膜１４の端
部１４ａはブリツジ長を出来るだけ短くするた
め、同一面となるように揃えられている。さらに
前記超伝導体薄膜１２の突出部分１１ａと１１ｂ
間には、２重膜層１５上を介して超伝導体薄膜１
６を形成している。この超伝導体薄膜１６によつ
て、突出部分１１ａと、超伝導体薄膜１４及び突
出部分１１ｂと超伝導体薄膜１４がそれぞれ橋絡
されている。
超伝導体薄膜１６の橋絡部分１６ａは橋絡部分
１６ｂより幅が狭くなつている。すなわち臨界電
流の異なる橋絡部分１６ａ，１６ｂが形成されて
いる。臨界電流の小さい橋絡部分１６ａが弱結合
部を形成し、橋絡部分１６ｂは超伝導ループの一
部として作動することになる。
１６ｂより幅が狭くなつている。すなわち臨界電
流の異なる橋絡部分１６ａ，１６ｂが形成されて
いる。臨界電流の小さい橋絡部分１６ａが弱結合
部を形成し、橋絡部分１６ｂは超伝導ループの一
部として作動することになる。
以上のように構成される磁力計用ジヨセフソン
素子において、ブリツジ寸法を調節する場合に
は、絶縁体薄膜１３の厚さがブリツジ長さとなる
のでこの絶縁体薄膜１３の厚さを変えることによ
りブリツジ寸法を変えることになる。
素子において、ブリツジ寸法を調節する場合に
は、絶縁体薄膜１３の厚さがブリツジ長さとなる
のでこの絶縁体薄膜１３の厚さを変えることによ
りブリツジ寸法を変えることになる。
次に第３図に示した磁力計用ジヨセフソン接合
素子の製造手順を第４図ないし第７図を参照して
説明する。
素子の製造手順を第４図ないし第７図を参照して
説明する。
先ず第４図に示すように絶縁体基板１０上に超
伝導体薄膜１１（１１ａ，１１ｂ）を形成する。
なお１２は弱結合部形成用の間隙である。次に第
５図に示すように超伝導体薄膜１１の突出部分１
１ａ，１１ｂに跨つて絶縁体薄膜１３を形成し、
さらに続いて第６図に示すように超伝導体薄膜１
４を形成する。この絶縁体薄膜１３および超伝導
体薄膜１４はスパツタおよびリフトオフの方法等
で同時形成される。
伝導体薄膜１１（１１ａ，１１ｂ）を形成する。
なお１２は弱結合部形成用の間隙である。次に第
５図に示すように超伝導体薄膜１１の突出部分１
１ａ，１１ｂに跨つて絶縁体薄膜１３を形成し、
さらに続いて第６図に示すように超伝導体薄膜１
４を形成する。この絶縁体薄膜１３および超伝導
体薄膜１４はスパツタおよびリフトオフの方法等
で同時形成される。
ここでこのリフトおよびスパツタの方法により
絶縁体薄膜１３および超伝導体薄膜１４の形成方
法についてさらに詳述すると第８図ａに示すよう
に超伝導体薄膜１１ａ，１１ｂおよび間隙１２上
にレジスト剤１７を塗布し、さらに絶縁体薄膜１
３等を設ける領域のみを露光する（矢符Ａ）。そ
して第８図ｃに示すようにレジスト１７を除却
し、さらに続いて第８図ｄに示すようにスパツタ
により絶縁体薄膜１３および超伝導体薄膜１４を
同時形成し、次に第５図ｅに示すようにレジスト
１７を溶かしてレジスト１７上の絶縁体薄膜１３
および超伝導体薄膜１４を取除く。
絶縁体薄膜１３および超伝導体薄膜１４の形成方
法についてさらに詳述すると第８図ａに示すよう
に超伝導体薄膜１１ａ，１１ｂおよび間隙１２上
にレジスト剤１７を塗布し、さらに絶縁体薄膜１
３等を設ける領域のみを露光する（矢符Ａ）。そ
して第８図ｃに示すようにレジスト１７を除却
し、さらに続いて第８図ｄに示すようにスパツタ
により絶縁体薄膜１３および超伝導体薄膜１４を
同時形成し、次に第５図ｅに示すようにレジスト
１７を溶かしてレジスト１７上の絶縁体薄膜１３
および超伝導体薄膜１４を取除く。
以上のようにして絶縁体薄膜１３と超伝導体薄
膜１４よりなる２重膜層１５を形成した後、第７
図に示すように超伝導体薄膜１１ａから超伝導体
薄膜１４上を経て超伝導体薄膜１１ｂにかけて、
ブリツジ用の超伝導体薄膜１６を形成する。この
場合もスパツタ及びリフトオフの方法が採用され
る。
膜１４よりなる２重膜層１５を形成した後、第７
図に示すように超伝導体薄膜１１ａから超伝導体
薄膜１４上を経て超伝導体薄膜１１ｂにかけて、
ブリツジ用の超伝導体薄膜１６を形成する。この
場合もスパツタ及びリフトオフの方法が採用され
る。
なお上記実施例において、２重膜層両端の橋絡
部分すなわちブリツジ部の臨界電流値を異なる値
とするためブリツジ用の超伝導体の幅に差異をも
たせているが、これに代えて絶縁体薄膜の厚さに
差異をもたせてもよい。
部分すなわちブリツジ部の臨界電流値を異なる値
とするためブリツジ用の超伝導体の幅に差異をも
たせているが、これに代えて絶縁体薄膜の厚さに
差異をもたせてもよい。
また上記実施例では、両ブリツジ部を１個の超
伝導体薄膜で形成しているがこの超伝導体薄膜は
ブリツジ部毎に個別であつてもよいし、もちろん
その材料が異なるものであつてもよい。
伝導体薄膜で形成しているがこの超伝導体薄膜は
ブリツジ部毎に個別であつてもよいし、もちろん
その材料が異なるものであつてもよい。
さらにまた絶縁体基板上に形成される超伝導体
薄膜の形状も第１図のものに限られるものでな
く、たとえば第９図に示す形状のものであつても
よい。
薄膜の形状も第１図のものに限られるものでな
く、たとえば第９図に示す形状のものであつても
よい。
以上のように、この発明の磁力計用ジヨセフソ
ン接合素子によれば間隙を有して対向する第１の
超伝導体薄膜の対向部分に両端が揃えられた絶縁
体薄膜と第２の超伝導体薄膜でなる２重膜層を跨
設し、この２重膜層の両端で第１と第２の超伝導
体薄膜を第３の超伝導体薄膜により橋絡し、一方
の橋絡部分のみを弱結合部とするものであるか
ら、絶縁体薄膜の厚さ部分がブリツジの長さを形
成することになり、この絶縁体薄膜の厚さは非常
に薄く形成容易なので温度特性の優れたものを得
ることができ、しかもブリツジの寸法自体を正確
に制御することができる。
ン接合素子によれば間隙を有して対向する第１の
超伝導体薄膜の対向部分に両端が揃えられた絶縁
体薄膜と第２の超伝導体薄膜でなる２重膜層を跨
設し、この２重膜層の両端で第１と第２の超伝導
体薄膜を第３の超伝導体薄膜により橋絡し、一方
の橋絡部分のみを弱結合部とするものであるか
ら、絶縁体薄膜の厚さ部分がブリツジの長さを形
成することになり、この絶縁体薄膜の厚さは非常
に薄く形成容易なので温度特性の優れたものを得
ることができ、しかもブリツジの寸法自体を正確
に制御することができる。
第１図は従来の磁力計用ジヨセフソン接合素子
を示す斜視図、第２図は第１図に示す磁力計用ジ
ヨセフソン接合素子の弱結合部の拡大図、第３図
はこの発明の１実施例を示す磁力計用ジヨセフソ
ン接合素子を示す斜視図、第４図、第５図、第６
図及び第７図は第３図に示す磁力計用ジヨセフソ
ン接合素子の製造過程を示す図であつて、第４図
ａ、第５図ａ、第６図ａ及び第７図ａはそれぞれ
各過程の平面図、第４図ｂ、第５図ｂ、第６図
ｂ、及び第７図ｂはそれぞれ各過程の側断面図、
第８図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは第５図及び第６図の
製造過程のさらに詳細な一例を説明するための
図、第９図は絶縁体基板上に形成される超伝導体
薄膜の形状の他の例を示す図である。 １０：絶縁体基板、１１，１４，１６：超伝導
体薄膜、１１ａ，１１ｂ：対向（突出）部分、１
２：間隙、１３：絶縁体薄膜、１５：２重膜層、
１６ａ，１６ｂ：橋絡部。
を示す斜視図、第２図は第１図に示す磁力計用ジ
ヨセフソン接合素子の弱結合部の拡大図、第３図
はこの発明の１実施例を示す磁力計用ジヨセフソ
ン接合素子を示す斜視図、第４図、第５図、第６
図及び第７図は第３図に示す磁力計用ジヨセフソ
ン接合素子の製造過程を示す図であつて、第４図
ａ、第５図ａ、第６図ａ及び第７図ａはそれぞれ
各過程の平面図、第４図ｂ、第５図ｂ、第６図
ｂ、及び第７図ｂはそれぞれ各過程の側断面図、
第８図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは第５図及び第６図の
製造過程のさらに詳細な一例を説明するための
図、第９図は絶縁体基板上に形成される超伝導体
薄膜の形状の他の例を示す図である。 １０：絶縁体基板、１１，１４，１６：超伝導
体薄膜、１１ａ，１１ｂ：対向（突出）部分、１
２：間隙、１３：絶縁体薄膜、１５：２重膜層、
１６ａ，１６ｂ：橋絡部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 絶縁基板上に形成され、弱結合部を作るため
所定間隔をおいて対向した部分１１ａ，１１ｂを
含む第１の超伝導体薄膜１１と、 絶縁体薄膜１３と第２の超伝導体薄膜１４の端
部が揃えられて重設されてなり、前記対向した部
分１１ａ，１１ｂ間に跨設された２重膜層１５
と、 前記第１の超伝導体薄膜１１の対向した部分の
一方１１ａから、前記第２の超伝導体薄膜１４の
上面を経て、対向した部分の他方１１ｂ間に形成
される第３の超伝導体薄膜１６とからなり、 かつ、前記第１の超伝導体薄膜１１の対向した
部分の一方１１ａと前記第２の超伝導体薄膜１４
を橋絡する第３の超伝導体薄膜１６の幅と、第１
の超伝導体薄膜１１の対向した部分の他方１１ｂ
と前記第２の超伝導体薄膜１４を橋絡する超伝導
体薄膜１６の幅とが相違するように設定したこと
を特徴とする磁力計用ジヨセフソン接合素子。 ２ 絶縁基板上に形成され、弱結合部を作るため
所定間隔をおいて対向した部分１１ａ，１１ｂを
含む第１の超伝導体薄膜１１と、 絶縁体薄膜１３と第２の超伝導体薄膜１４の端
部が揃えられて重設されてなり、前記対向した部
分１１ａ，１１ｂ間に跨設された２重膜層１５
と、 前記第１の超伝導体薄膜１１の対向した部分の
一方１１ａから、前記第２の超伝導体薄膜１４の
上面を経て、対向した部分の他方１１ｂ間に形成
される第３の超伝導体薄膜１６とからなり、 かつ、前記二重膜層１５の前記絶縁体薄膜１３
の厚さを、前記対向した部分１１ａ，１１ｂに対
応する両端で相違するように設定したことを特徴
とする磁力計用ジヨセフソン接合素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22563382A JPS59114473A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 磁力計用ジヨセフソン接合素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22563382A JPS59114473A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 磁力計用ジヨセフソン接合素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59114473A JPS59114473A (ja) | 1984-07-02 |
| JPH0141225B2 true JPH0141225B2 (ja) | 1989-09-04 |
Family
ID=16832359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22563382A Granted JPS59114473A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 磁力計用ジヨセフソン接合素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59114473A (ja) |
-
1982
- 1982-12-21 JP JP22563382A patent/JPS59114473A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59114473A (ja) | 1984-07-02 |
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