JPH02134881A - 超伝導電磁波検出素子およびその製造方法 - Google Patents

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〕 本発明は、高臨界温度（以下高Ｔｃ　と略称する）酸化
物超伝導体を用いた超伝導電磁波検出素子およびその製
造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、ミリ波、サブミリ波帯域における低雑音の検
出器（ミキサ）として、ジョセフソンＡＣ効果を利用し
たジョセフソンミキサが注目されている。ジョセフソン
ミキサは、ジョセフソン接合に電圧が加わっている場合
に、電圧が電極間の量子力学的位相差の時間変化に比例
するというジョセフソンＡＣ効果により、ジョセフソン
亀流の又流成分と照射された電磁波とがビートを生ずる
ことによってｈω／４πｅ（ただし、ｈはブランク定数
、ωは電磁波の角周波数、・は電子の電荷）の間隔でシ
ャピロステップと呼ばれるステップが［ｉ−電圧特性に
現れることを利用したものである。

ところで、高Ｔｃ酸化物超伝導体の発見によシ、酸化物
超伝導ブリッジ素子を用いた高温で動作するジョセフソ
ンミキサ作製のための検討が進められているが、現在の
ところ高性能のミキサの作裂は成功していない。それは
、以下の理由による。

高Ｔｃ酸化物超伝導体薄膜を用いてブリッジ素子を形成
する場合には多結晶薄膜を用いる。この場合、ブリッジ
素子は、基本的に結晶粒界における複数のジョセフソン
的弱結合を利用した粒界ジョセフソン接合により構成さ
れる。多結晶薄膜を用いれば、ジョセフソン電流の値は
、薄膜の臨界温度、結晶粒径、膜厚９弱結合部の寸法に
より所望の値に制御することは比較的容易であった。ジ
ョセフソンミキサを作製するにはブリッジ素子。

アンテナそしてバンク部が必要であるが、従来は、ブリ
ッジ素子の特性のみに着目して、絶縁性の基板上に多結
晶酸化物超伝導薄膜を形成して、ブリッジ部及びアンテ
ナ部そしてバンク部を同一の多結晶薄膜を加工する゛こ
とによρ形成して、ジョセフソンミキサを作製していた
。

ところが、多結晶薄膜は、結晶粒界間の結合が弱い所が
確率的に必ず存在し、そういう箇所があたかも量子干渉
素子の超伝導リングのごとく振舞う。また、結晶粒界は
ジョセフソン接合となっておシ、これが量子化磁束線の
通り道として働き、結合の弱い粒界には磁束がピン止め
され、蓄積される。しかるに、ブリッジ、アンテナおよ
びバンクを形成するために多結晶薄膜を加工しても、ア
ンテナおよびバンクの中に小さなインダクタンスがブリ
ッジに対して回路的に直並列に存在することになる。さ
らに、これらの小さなインダクタンスはブリッジ素子と
結合して、それ自体で量子干渉効果を示し、本来のジョ
セフソンミキサの動作に対して直流磁界の影響を受けて
ブリッジの動作点を変動させるために、マイクロ波応答
での誤動作を生ずる。

また、たとえ、上記のごとき／トさなインダクタンスを
なくすことができたとしても、アンテナおよびバンクを
形成する多結晶薄膜には結晶粒界が存在する。そして、
この結晶粒界を量子化磁束線がピン止めされつつ動き回
り、磁束雑音を生み出す。この量子化磁束線の運動は熱
的に励起されたものであシ、薄膜が超伝導状態にあれば
、温度が高いほど活発になシ、雑音は指数関数的に増加
する。

また、ブリッジ長が結晶粒の寸法に比較して著しく大で
ある場合には、マイクロ波を照射し走時のシャピロステ
プの高さが理想的なブリッジに比べて格段に小さくなり
、ミキサとしての感度が低下する。また、ブリッジの長
さ方向に少なくとも１０個程度の結晶粒が並んでいる場
合、電圧状態になると、特性の良くない粒界弱結合は急
激に抵抗が増加し、電流は残りの粒界弱結合に流れる。

このため、たかだか５００μＶ程度の全体の粒界ジョセ
フソン接合の抵抗が急激に増加を始め、ジョセフソンミ
キサに用いた場合、これ以上の電圧でのシャピロステッ
プは観測できなくなる。５００μＶまでシャピロステッ
プが観測できたとしても、周波数の応答上限はたかだか
２４２ＧＨｚ　であり、酸化物超伝導体のギャップ周波
数５〜２０ＴＨｚに比較して格段に小さいばか９でなく
、Ｎｂ系の材料を用いたミキサの応答上限〜Ｉ　ＴＨｚ
にすら及ばない。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来の酸化物超伝導ブリッジ素子を用いた
ジョセフソンミキサは、アンテナおよびバンク内に存在
する結晶粒界の影響により誤動作および雑音の増加があ
り、さらにシャピロステップ高が低いことによシ感度が
悪く、電圧状態における急激な抵抗の増加により応答周
波数の上限が低く抑えられるため、高性能のものは未だ
作製には成功していなかった。

本発明は以上の点に鑑み、かかる問題点を解決するため
になされたもので、雑音の低減を図るとともに、応答周
波数の範囲を広げて高性能化を実現可能にしたミリ波、
す？＜ＩＪ波帯域の超伝導電磁波検出素子およびその製
造方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明は、ミリ波、サブ
ミリ波帯域の超伝導電磁波検出素子（超伝導ミキサ）を
構成するに際し、高Ｔｃ酸化物多結晶超伝導薄膜と金属
薄膜を結合した基本構造を有するブリッジ素子と高Ｔｃ
酸化物単結晶超伝導薄膜によるアンテナおよびバンク部
を接続した素子を用いることを特徴とするものである。

また、本発明の方法は、上記超伝導電磁波検出素子を作
製するに際し、絶縁性の基板上に高Ｔｃ酸化物単結晶超
伝導薄膜によりアンテナおよびバンク部を形成したのち
、この基板上に高Ｔｃ酸化物多結晶超伝導薄膜、金属薄
膜を用いて、片側のアンテナ部から反対側のバンク部ま
でを結ぶブリッジ素子を形成し、その後熱処理を行って
各ブリッジ素子とアンテナおよびバンク部を超伝導的に
接触させることを特徴とするものである。

〔作用〕

したがって、本発明においては、アンテナ部およびバン
ク部に結晶粒界が存在せず、量子化磁束線の運動に伴な
う雑音を阻止できる。また、ブリッジ素子を高Ｔｃ酸化
物の多結晶超伝導薄膜と金属薄膜とを結合して形成する
ことにより、ジョセフソン電流の制御および鑞圧状態に
おける抵抗の線形化を良好にできる。

〔実施例〕

以下、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明による超伝導電磁波検出素子の基本構造
を示す概念図である。ただし、積層する薄膜の膜厚およ
び面積は、この概念図にとられれない。第１図において
、１は高Ｔｅ酸化物超伝導体の多結晶薄膜、２はこの多
結晶薄膜１をサンドイッチ状に挾んだ電極としての金属
薄膜であり、これら多結晶薄膜１と金属薄膜２によりブ
リッジ素子３つまり超伝導ブリッジ素子を構成する。ま
た、４はこのブリッジ素子３の一端と接続される高Ｔｃ
酸化物超伝導体の単結晶薄膜で形成したアンテナ、５は
そのブリッジ素子３の他端と接続される高Ｔｅ酸化物超
伝導体の単結晶薄膜で形成したバンクである。

ここで、高Ｔｃ酸化物超伝導体としてはＭｌｕＭ２ｘ　
Ｍ３ｙ　Ｃｕ０ｚ（０＜Ｕ＜　１　、　ｏ＜ｘ＜ｔ　、
　ｏ（Ｙ（１，２＜Ｚ＜４）”ｔ’あり、Ｍｌ、Ｍ２お
！びＭ３は■族金属（８ｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ＋Ｐｒ＋Ｎ
ｄ＋Ｓｍ＋Ｐｎ＋Ｂｕ　ｔＴｂ　、Ｉ）３Ｆ　ｔｏｏ　
ｅＥｒ＋Ｙｂ　ｌ　Ｌｕ　＋　Ｂ＊　Ａｔ１Ｇａ　Ｔ　
Ｉ　ｎ　ｔＴｂ）、■族金属（Ｂｅ＋Ｍｇ＋ｃａｌｓｒ
ｌＢａｌＺＨ，Ｃ４゜Ｈｇ）、■族元素（８１，Ｇｏ、
Ｓｎ、Ｐｉ）、Ｔｔ、Ｚｒ。

Ｈｆ）　　或いは■族元素（ｐ、Ａｓ、ｓｂ＋Ｂｔｔｖ
＋Ｎｂ＋Ｔａ）　　から選ばれた１種以上の金属）を用
いる。

また、金属薄膜には、Ａｕ　＋　Ｐｔ　ＨＰ　ｄ　ｅ　
Ａｇ　ｒ　Ｒｅ　Ｉ　Ｉ　Ｈの中から選ばれた一種以上
を用いる。作製の手順としては、後述するようにアンテ
ナおよびバンク部となる高Ｔｅ酸化物単結晶超伝導薄膜
を形成し、その後ブリッジ部となる高Ｔｃ酸化物多結晶
超伝導薄膜を形成する。

酸化物超伝導体を用いた従来の電磁波検出素子の電流−
電圧特性の一例ｔ−第３図に示す。同図において、破線
１１は電磁波としてマイクロ波を照射したときの特性を
、そして実Ｗｓ１２はマイクロ波を照射しないときの特
性をそれぞれ示す。この素子にＩＯＫの温度において周
波数ｆｏ（＝４８．３ＧＨｚ）の電磁波を照射すると破
線１１で示したようにｈＶ４π・およびその整数倍の位
置にシャピロステップが現れる。このシャピロステップ
にょシミ磁波の検出が可能となる。しかしながら、従来
型の酸化物電磁波検出素子では、等価雑音温度は３０Ｇ
Ｈｚ’で１００ＯＫ程度ときわめて高く、また、第３図
に見ちれるように、シャピロステップの高さが理想的な
ブリッジに比べて格段に小さく、電磁波に対する検出感
度が低下していた。また、従来の電磁波検出素子では、
第３図に見られるように、高々５００μＶ程度の電圧か
ら急激に抵抗が増加する。この抵抗の増加により、６０
０μＶ以上の電圧においては、シャピロステップが観測
できなくなシ、酸化物超伝導体が本来的に有する性能を
十分に引き出すことはできていなかった。

本発明による電磁波検出素子では、第１図に構造の概念
を示すように、高Ｔｃ酸化物多結晶超伝導薄膜１と金属
薄膜２ｔ−結合したブリッジ素子３と高Ｔｃ酸化物多結
晶超伝導薄膜にょシ形成したアンテナ４およびバンク５
とを組み合わせて用いることにより、これらアンテナ４
およびバンク５に結晶粒界が存在しない之め、量子化磁
束線の運動に伴う雑音を防止できる。また、ブリッジ素
子３は、前記多結晶超伝導薄膜１と金属薄膜２とを結合
して形成するため、ジョセフソン電流の制御および電圧
状態における抵抗の線形性を良好にでき、酸化物超伝導
体のギャップ周波数近くまでの応答をすることができる
。その結果、高性能の超伝導電磁波検出素子を実現でき
る。

以下に本発明の具体的な実施例について説明する。

実施例１ 絶縁性の基板として１ｃｒｎ×１ｃｒｒｉの５ｒＴｉ０
３単結晶基板（００１）面を用意して、高Ｔａ酸化物単
結晶超伝導薄膜１をＡｕとＩｎ　の金属薄膜電極２で挾
んだ構造の酸化物超伝導ブリッジ素子３と高Ｔｃ酸化物
単結晶超伝導薄膜を用いたアンテナ４およびバンク部５
から構成される超伝導電磁波検出素子を作製し、その性
能を評価した。

まず、Ｂ％−Ｍｌ−Ｍ２−Ｃｕ　　Ｏターゲット（１０
０■φ、５箇厚、ＭｌはＳｒ或いはＢａ、Ｍ２はＢｅ。

Ｍ、或いはＣａ）を用いて、５ＰａのＡｒガス中で１０
０Ｗの電力を印加してｒｆマグネトロンスパッタリング
により、６５０℃に加熱したＳ　ｒＴ　ｉ　０３．基板
上にＢｉ−Ｍｌ−Ｍ２−Ｃｕ−０酸化物単結晶超伝導薄
膜を６００ｎｍの厚さに形成した。次に、レズストコー
ト、露光、現像を行い、Ａｒによるイオンミリングで前
記酸化物単結晶超伝導薄膜を加工して、第１図に示すよ
うにアンテナ部４およびバンク部５を形成した。次に、
ブリッジ素子のパターニング用のレジストステンシルを
ＡＺ１４７０７オトレジストにより形成し、電子ビーム
蒸着法によシ３００ｎｍの厚さのＡ、電極薄膜、単結晶
超伝導薄膜と同一のターゲットを用いて室温でｒｆマグ
ネトロンスパッタにより４００ｎｍのＢ１−Ｍｌ−Ｍ２
−Ｃｕ−０酸化物多結晶超伝導薄膜、続いて電子ビーム
蒸着によシ２００ｎｍのＩ、電極薄膜を多層膜として形
成し、アセトンによコンタクトを溶解してリフトオフす
ることにより、第１図に示すように片側のバンクつまり
アンテナ４から反対側のバンク部５までを結ぶブリッジ
素子３を形成した。最後に、酸素雰囲気中で５００℃の
温度で２時間の熱処理を行って多結晶超伝導薄膜の超伝
導特性を向上させると共に、ブリッジ素子と各アンテナ
、バンク部との超伝導コンタクトをとることにより、電
磁波検出素子を作製した。この時、Ａｕ薄膜の効果によ
シ、良好なコンタクト特性が得られると共に、下部に位
置する高Ｔｃ酸化物単結晶超伝導薄膜の劣化もなかった
。

この電磁波検出素子の性能を第１表に示す。すなわち、
第１表は、Ａｕ、Ｉｎ金属薄膜電極を有する多結晶超伝
導薄膜による超伝導ブリッジ素子と単結晶超伝導薄膜に
よるアンテナおよびバンクで構成された電磁波検出素子
の性能を示す。この表に見られるように、これらの素子
では、上記金属薄膜電極の効果によシ、ブリッジ部の結
晶粒界での磁束ピン止めの影響はなかった。また、バン
ク部およびアンテナ部に単結晶超伝導薄膜金柑いている
ために、磁束雑音が極めて小さく高性能の電磁波検出素
子として動作した。また、第２図に、本発明による電磁
波検出素子に４０にの温度において４．８３ＴＨｚのマ
イクロ波を照射した時の電流−電圧特性を示す。この第
２図から明らかなように、本発明のｘｉ波検出素子によ
ると、上述した従来例のもの１９光分シャピロステップ
が高いことがわかる。

第１表 実施例２ 上記実施例１と同様の５ｒＴｉ０３単結晶基板（００１
）面を用意して、高Ｔｃ酸化物多結晶超伝導薄膜１ｔ−
Ｐａとｐｔの金属薄膜電極２で挾んだ構造の酸化物超伝
導ブリッジ素子３と高Ｔａ酸化物単結晶超伝導薄膜を用
いたアンテナ４およびバンク部５から構成される超伝導
電磁波検出素子を作製し、その性能を評価した。

まず、Ｍｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０ターゲット（Ｚｏ。

■φ、５■厚、Ｍｌは■族金属Ｓｅ、Ｙ、Ｌａ、Ｏｓ。

Ｐ　ｒ　Ｔ　Ｎ　ｄ　＋　Ｓ　ｍ　＊　Ｐ　ｍ　ｌ　Ｅ
　ｕ　ｓ　Ｔ　ｂ　＋　ＤＦ　Ｔ　ＨＯ＋　Ｅ　ｒ　＊
　Ｙｂ　＋Ｌｕ、Ｂ、Ａｔ、Ｇａ、ｔｎ、Ｔｔの中から
選ばれた一種以上の金属）を用いて、７００℃に加熱し
７’ｈＳｒＴｉＯｓ基板上にｒｆマグネトロンスパッタ
法により６００ｎｍのＭｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０酸化
物単結晶超伝導薄膜を形成（Ａｒガス圧５Ｐａ、ｒｆ電
力２００Ｗ）　した。

次に、レジストコート、露光、現像を行い、Ａｒによる
イオンミリングで前記酸化物単結晶超伝導薄膜を加工し
て、第１図に示すように５００ＧＨｚに対してλ／４＝
０．１５ｍの長さのアンテナ部４とバンク部５を形成し
た。次に、ＡＺ１４７０フオトレジスｉ用いてブリッジ
素子をパターニングするためのレジストステンシルを形
成した後、Ｐｄ薄膜を電子ビーム蒸着法によ＃）　２０
０ｎｍの厚さに形成し、続いて、酸化物単結晶超伝導薄
膜の形成と同一のターゲットを用いて室温でｒｆマグネ
トロンスパッタによ’）　４００ｎｍのＭｌ−Ｂａ−Ｃ
ａ−Ｃｕ　−０酸化物多結晶超伝導薄膜、さらに、電子
ビーム蒸着によ’）１００ｎｍのｐｔ電極薄膜を多層膜
として形成し、アセトン中でレジストを溶解して不要部
をリフトオフしてパターニングし、第１図に示すように
アンテナ４．バンク５間を結ぶブリッジ素子３を形成し
た。最後に、酸素雰囲気中で８００℃の温度で１０時間
の熱処理を行って、ブリッジ素子３ｔ−多結晶超伝導体
にすると共に、該ブリッジ部と各アンテナ４．バンク部
５との超伝導コンタクトをとることによｐ１電磁波検出
素子を作製した。

この電磁波検出素子の性態を第２表に示す。すなわち、
第２表は、Ｐｄ、Ｐｔ金属薄膜電極を有する多結晶超伝
導薄膜で形成した酸化物超伝導ブリッジ素子と単結晶超
伝導薄膜により形成したアンテナおよびバンクで構成さ
れた電磁波検出素子の性能を示す。この表に見られるよ
うに、これらの素子では、上記金属薄膜電極の効果によ
り、ブリッジ部の結晶粒界での磁束ピン止めの影響によ
る雑音はなかった。また、バンク部およびアンテナ部に
単結晶超伝導薄膜金柑いているため、量子化磁束線の結
晶粒界での運動がなく、磁束雑音が極めて小さい、高性
能の電磁波検出素子として動作した。

第２表 実施例３ 上記実施例１と同様の５ｒＴＩＯ１単結晶基板（００１
）面を用意して、高’ｒｅ酸化物多結晶超伝導薄膜１ｔ
”ＲｅとＡｇの金属薄膜電極２で挾んだ構造の酸化物超
伝導ブリッジ素子３と高’ｒｅ酸化物単結晶超伝導薄膜
を用い九アンテナ４およびバンク部５から構成される超
伝導電磁波検出素子を作製し、その性能を評価した。

まず、Ｍｌ−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０ターゲツト（１００
■φ、５箇厚、Ｍｌはｓｌ、ｃ・、ｓｎ、ｐｂ＋’ｒｚ
＋ｚｒ＋Ｈｆ、Ｐ、Ａｓ、８ｂ、Ｂｌ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ
の中から選ばれた一種以上の元素）を用いて、５Ｐ＆の
Ａ、ガス中で２００Ｗの電力を印加してｒｆマグネトロ
ンスパッタリングにより、ｓｏｏ℃に加熱した５ｒＴｉ
Ｏｓ基板上にＭｌ−８ｒ−Ｃｍ−Ｃｕ−０酸化物単結晶
超伝導薄膜ｔ′７００ｎｍの厚さに形成した。次に、レ
ジストコート、露光、現像を行い、Ａｒによるイオンミ
リングで前記酸化物多結晶超伝導薄膜を加工して、第１
図に示すように１．５ＴＨｚに対してλ／４＝０．０５
鱈の長さのアンテナ部４とバンク部５を形成した。次に
、ＡＺ１４７０フォトレジストを用いてブリッジ素子を
パターニングするためのレジストステンシルを形成した
後、Ｒｅ薄膜を電子ビーム蒸着法によ１２００ｎｍの厚
さに形成する。続いて、酸化物単結晶超伝導薄膜の形成
と同一のターゲットを用いて、室温でｒｆマグネトロン
スパッタによ’）　４００ｎｍのＭＩ　　Ｓｒ−Ｃｍ−
Ｃｕ−０酸化物多結晶超伝導薄膜、さらに、電子ビーム
蒸着により１１００ｎのＡｇ電極薄膜を多層膜として形
成し、アセトン中でレジストを溶解して不要部をリフト
オフしてパターニングすることにより、第１図に示すよ
うに、アンテナ４．バンク５間を結ぶブリッジ素子３を
形成した。最後に、酸素雰囲気中で８５０℃の温度で１
０時間の熱処理を行って、ブリッジ素子３の超伝導特性
を向上すると共に、該ブリッジ部と各アンテナ４．バン
ク部５との超伝導コンタクトｔ−とシ、電磁波検出素子
を作製した。

この電磁波検出素子の性能をｔｇ３表に示す。すなわち
、第３表は、Ｒ・＋　Ａ　ｇ金属薄膜電極を有する多結
晶超伝導薄膜で形成した酸化物超伝導ブリッジ素子と単
結晶超伝導薄膜によシ形成し九アンテナおよびバンクで
構成される電磁波検出素子の性能を示す。この表に見ら
れるように、これらの素子では、前記金属薄膜電極の効
果によシ、ブリッジ部の結晶粒界での磁束ピン止めの影
響による雑音はなかった。また、バンク部およびアンテ
ナ部に単結晶超伝導薄膜を用いているため、量子化磁束
線の結晶粒界での運動がなく、磁束雑音が極めて小さい
高性能の電磁波検出素子として動作した。

第３表 実施例４ 上記実施例１と同様の５ｒＴｉＯｓ単結晶基板（００１
）面を用意して、下部コンタクト金属薄膜電極２にＰｉ
薄膜、上部コンタクト金属薄膜電極２にＡｕ薄膜を有す
る酸化物超伝導ブリッジ素子３を作製し、ジョセフソン
ミキサとしての性能を評価した。

まず、Ｌａ−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０ターゲツト（１００
霧φ、５■厚）を用いて、５ＰａのＡｒガス中で２００
Ｗの電力全印加してｒｆマグネトロンスパッタリングに
より、８００℃に加熱した５ｒＴＳＯｓ基板上にＬａ−
８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０酸化物単結晶超伝導薄膜を７００
ｎｍの厚さに形成した。次に、レジストコート、露光、
現像を行い、Ａｒによるイオンミリングで前記酸化物単
結晶超伝導薄膜を加工して、第１図に示すように１．５
ＴＨｚに対してλ／４＝０．０５−の長さのアンテナ部
４とバンク部５を形成した。

次に、ＡＺ１４７０フォトレジストを用いてブリッジ素
子をパターニングするためのレジストステンシルを形成
した後、酸化物単結晶超伝導薄膜の形成と同一のターゲ
ラトラ用いて、室温でｒｆマグネトロンスパッタによ’
）　４００ｎｍのＬ　＠　−Ｓ　ｒ　−Ｃａ−Ｃｕ−０
酸化物多結晶超伝導薄膜を形成し、アセトン中でレジス
トを溶解して不要部をリフトオフしてパターニングし、
第１図に示すようにアンテナ４．バンク５間を結ぶブリ
ッジ素子３ｔ−形成した。

最後に、酸素雰囲気中で８５０℃の温度で１０時間の熱
処理を行って、ブリッジ素子３の超伝導特性を向上する
と共に、該ブリッジ部と各アンテナ４゜バンク部５との
超伝導コンタクトをと９、電磁波検出素子を作製した。

この電磁波検出素子の性能を第４表に示す。すなわち、
第４表は、Ｌ＠−８ｙ−Ｃａ−Ｃｕ　Ｏ酸化物超伝導体
の多結晶薄膜によるブリッジ素子と単結晶薄膜によるア
ンテナおよびバンクから構成される電磁波検出素子の性
能を示す。この表に見られるように、これらの素子では
、バンク部およびアンテナ部に単結晶薄膜を用いている
ため、量子化磁束線の結晶粒界での運動がなく、磁束雑
音が極めて小さい高性能の電磁波検出素子として動作し
た。

第４表 以上の実施例では絶縁性の基板として５ｒＴｉ０３単結
晶基板を用いたが、その他のＭｇＯ基板などを用いたシ
、おるいはブリッジ素子を構成するのに高Ｔｃ酸化物多
結晶超伝導薄膜の両面を金属薄膜で挾む構造以外に、そ
の片面と金属薄膜を結合した構造にすることなど、本発
明が種々の変更を行なえることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、高Ｔｃ酸化物多結晶超伝
導薄膜と金属薄Ｍを結合したブリッジ素子と高Ｔｃ酸化
物単結晶超伝導薄膜により形成したアンテナおよびバン
クとを組み合わせて用いることによシ、アンテナおよび
バンクに結晶粒界が存在しないため、量子化磁束線の運
動に伴う雑音を防止できる。また、ブリッジ部は、、多
結晶超伝導薄膜と金属薄膜とを結合して形成するため、
ジョセフノン電流の制御および電圧状態における抵抗の
線形性を良好にでき、超伝導体のギャップ周波数近くま
での応答をすることができ、高性能の超伝導電磁波検出
素子を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電磁波検出素子の概念図、第２図
は本発明による電磁波検出素子に４０にの温度において
４．８３ＴＨｚのマイクロ波を照射したときの一例を示
す電流−電圧特性図、第３図は酸化物超伝導体を用いた
従来の電磁波検出素子に１０にの温度において４８．３
ＧＨｚのマイクロ波を照射したときの一例を示す電流−
電圧特性図である。 １・・・・高Ｔ（！［化物多結晶超伝導薄膜、２・−・
・金属薄膜、３・・・・ブリッジ素子、４・・命・高Ｔ
ｃ酸化物単結晶超伝導薄膜によるアンテナ、５・・・曇
高Ｔｃ酸化物単結晶超伝導薄膜によるバンク。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高臨界温度酸化物多結晶超伝導薄膜と金属薄膜に
   よるブリッジ素子と、高臨界温度酸化物単結晶超伝導薄
   膜によるアンテナ部およびバック部から構成されること
   を特徴とする超伝導電磁波検出素子。
2. （２）絶縁性の基板上に高臨界温度酸化物単結晶超伝導
   薄膜によりアンテナ部およびバック部を形成する工程と
   、この基板上に高臨界温度酸化物多結晶超伝導薄膜、金
   属薄膜を用いて、片側のアンテナ部から反対側のバンク
   部までを結ぶブリッジ素子を形成する工程と、その後熱
   処理を行つて各ブリッジ素子とアンテナ部およびバンク
   部を超伝導的に接触させる工程とを具備することを特徴
   とする超伝導電磁波検出素子の製造方法。