JPH02162779A - 超伝導トンネル接合およびその作製方法 - Google Patents
超伝導トンネル接合およびその作製方法Info
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- JPH02162779A JPH02162779A JP63316426A JP31642688A JPH02162779A JP H02162779 A JPH02162779 A JP H02162779A JP 63316426 A JP63316426 A JP 63316426A JP 31642688 A JP31642688 A JP 31642688A JP H02162779 A JPH02162779 A JP H02162779A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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。
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、高性能の超伝導デバイスの基本構成要素とな
る超伝導トンネル接合およびその作製方法に関するもの
である。
る超伝導トンネル接合およびその作製方法に関するもの
である。
［従来の技術］
従来の超伝導トンネル接合は、第４図に示すように、基
板１上に超伝導体からなる下部電極２が設けられ、この
下部電極２上に膜圧１００Å以下の薄い絶縁層（絶縁性
バリア層３）が設けられ、絶縁性バリア層３上に超伝導
体からなる上部電極４が設けられた構造となっている。
板１上に超伝導体からなる下部電極２が設けられ、この
下部電極２上に膜圧１００Å以下の薄い絶縁層（絶縁性
バリア層３）が設けられ、絶縁性バリア層３上に超伝導
体からなる上部電極４が設けられた構造となっている。
この超伝導トンネル接合を高品質に作製するためには、
超伝導体薄膜そのものが、薄膜のごく表面まで均一な超
伝導特性を示すこと、用いる超伝導体のコヒーレンス長
（ξ）程度の距離において、反応層、遷穆層、劣化層を
生じないようにすること、極薄のバリア層３が十分な絶
縁性を有し、かつピンホールがない均一な連続膜である
ことが必要である。そこで用いる超伝導体としては、超
伝導転移温度Ｔｃの低い（７〜２２Ｋ）金属系超伝導体
（Ｐｂ、Ｎｂあるいはそれらの化合物） と、Ｔｃの高
い（３０〜１００に）酸化物系超伝導体とがあるが、実
用的価値の高い超伝導トンネル接合を作製する場合には
、超伝導体電極の少なくとも一方には、酸化物系超伝導
体を用いることとなる。
超伝導体薄膜そのものが、薄膜のごく表面まで均一な超
伝導特性を示すこと、用いる超伝導体のコヒーレンス長
（ξ）程度の距離において、反応層、遷穆層、劣化層を
生じないようにすること、極薄のバリア層３が十分な絶
縁性を有し、かつピンホールがない均一な連続膜である
ことが必要である。そこで用いる超伝導体としては、超
伝導転移温度Ｔｃの低い（７〜２２Ｋ）金属系超伝導体
（Ｐｂ、Ｎｂあるいはそれらの化合物） と、Ｔｃの高
い（３０〜１００に）酸化物系超伝導体とがあるが、実
用的価値の高い超伝導トンネル接合を作製する場合には
、超伝導体電極の少なくとも一方には、酸化物系超伝導
体を用いることとなる。
従来の方法によれば、超伝導トンネル接合は、以下の二
種類のいずれかの方法で作製される。第一の方法では、
まず絶縁性の基板ｌ上に酸化物超伝導体薄膜をスパッタ
リング法、蒸着法あるいはＣＶＤ法により形成し、フォ
トリソグラフィ工程（レジスト塗布、露光、現像、エツ
チング）により下部電極２をバターニングする０次に、
基板１を真空装置内に置き、フォトリソグラフィ工程で
劣化した下部型８ｉ２の表面層をＡｒ等のガス中でのＲ
Ｆ（高周波）スパッタエツチング法で除去し、ついで極
薄膜の絶縁性バリア層３を形成し、その上に上部電極４
を形成して、超伝導トンネル接合の作製を終わる。第二
の方法では、真空装置内で、基板上に酸化物超伝導体薄
膜、絶縁性バリア層、酸化物超伝導体薄膜の順に連続的
に形成する。次に、フォトリソグラフィ工程を複数回行
うことにより、下部電極、上部電極、配線層のバターニ
ングを行い、超伝導トンネル接合の作製を終了する。
種類のいずれかの方法で作製される。第一の方法では、
まず絶縁性の基板ｌ上に酸化物超伝導体薄膜をスパッタ
リング法、蒸着法あるいはＣＶＤ法により形成し、フォ
トリソグラフィ工程（レジスト塗布、露光、現像、エツ
チング）により下部電極２をバターニングする０次に、
基板１を真空装置内に置き、フォトリソグラフィ工程で
劣化した下部型８ｉ２の表面層をＡｒ等のガス中でのＲ
Ｆ（高周波）スパッタエツチング法で除去し、ついで極
薄膜の絶縁性バリア層３を形成し、その上に上部電極４
を形成して、超伝導トンネル接合の作製を終わる。第二
の方法では、真空装置内で、基板上に酸化物超伝導体薄
膜、絶縁性バリア層、酸化物超伝導体薄膜の順に連続的
に形成する。次に、フォトリソグラフィ工程を複数回行
うことにより、下部電極、上部電極、配線層のバターニ
ングを行い、超伝導トンネル接合の作製を終了する。
しかしながら、このような従来の方法では酸化物超伝導
体を用いたトンネル接合の作製は非常に困難であった。
体を用いたトンネル接合の作製は非常に困難であった。
その理由は以下の通りである。第一は、酸化物超伝導体
のξが３〜３０人と非常短いためである。第二に、酸化
物超伝導体が化学的に非常に不安定で、大気中の露出や
フォトリソグラフィ工程における現像液等の浸漬により
、その超伝導特性が著しく劣化しやすいという特有の性
質を持つためである。超伝導トンネル接合の特性は、用
いようとする超伝導体のξ程度までの電極−バリア界面
の特性に支配されるが、ξが短いことはその界面特性に
対して非常に敏感なことを意味する。つまり、非常にわ
ずかな界面の劣化層の存在によって、超伝導トンネル接
合の特性は著しく劣化する。従って、上記の従来の第一
の方法では、スパッタエツチングによる表面劣化層を除
去する工程が非常に重要となるが、表面劣化層を完全に
除去し、しかもその下に存在する超伝導層に損傷等の悪
影響を残さないことは事実上不可能である。また上記の
従来のいずれの方法でも、酸化物超伝導体の表面に直接
絶縁性バリア層を堆積するが、この際、酸化物超伝導体
と絶縁性バリア層との反応は避けられない、さらに、特
に上記の従来の第二の方法では、複数回のフォトリソグ
ラフィ工程が必要なため、その工程における酸化物超伝
導体の劣化は避けられない。
のξが３〜３０人と非常短いためである。第二に、酸化
物超伝導体が化学的に非常に不安定で、大気中の露出や
フォトリソグラフィ工程における現像液等の浸漬により
、その超伝導特性が著しく劣化しやすいという特有の性
質を持つためである。超伝導トンネル接合の特性は、用
いようとする超伝導体のξ程度までの電極−バリア界面
の特性に支配されるが、ξが短いことはその界面特性に
対して非常に敏感なことを意味する。つまり、非常にわ
ずかな界面の劣化層の存在によって、超伝導トンネル接
合の特性は著しく劣化する。従って、上記の従来の第一
の方法では、スパッタエツチングによる表面劣化層を除
去する工程が非常に重要となるが、表面劣化層を完全に
除去し、しかもその下に存在する超伝導層に損傷等の悪
影響を残さないことは事実上不可能である。また上記の
従来のいずれの方法でも、酸化物超伝導体の表面に直接
絶縁性バリア層を堆積するが、この際、酸化物超伝導体
と絶縁性バリア層との反応は避けられない、さらに、特
に上記の従来の第二の方法では、複数回のフォトリソグ
ラフィ工程が必要なため、その工程における酸化物超伝
導体の劣化は避けられない。
【発明が解決しようとする課題］
以上説明したように、従来の、方法では酸化物超伝導薄
膜を用いて酸化物超伝導トンネル接合を作製することは
、非常に困難であった。
膜を用いて酸化物超伝導トンネル接合を作製することは
、非常に困難であった。
そこで、本発明の目的は、酸化物超伝導薄膜の超伝導特
性の劣化が避けられないという従来技術の問題点を解決
し、超伝導デバイスに適用可能な高品質の超伝導トンネ
ル接合およびその作製方法を提供することにある。
性の劣化が避けられないという従来技術の問題点を解決
し、超伝導デバイスに適用可能な高品質の超伝導トンネ
ル接合およびその作製方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
このような目的を達成するために、本発明の第１の態様
は、基板上に、超伝導体からなる下部電極、絶縁性バリ
ア層、および超伝導からなる上部電極の順に積層された
超伝導トンネル接合において、下部電極と絶縁性バリア
層との間、絶縁性バリア層と上部電極との間、および上
部電極の上部の中から選ばれた少なくとも１箇所に貴金
属層が設けられていることを特徴とする。
は、基板上に、超伝導体からなる下部電極、絶縁性バリ
ア層、および超伝導からなる上部電極の順に積層された
超伝導トンネル接合において、下部電極と絶縁性バリア
層との間、絶縁性バリア層と上部電極との間、および上
部電極の上部の中から選ばれた少なくとも１箇所に貴金
属層が設けられていることを特徴とする。
さらに、本発明の第２の態様は、基板上に超伝導体から
なる下部電極と、絶縁性バリア層と、超伝導体からなる
上部電極を順次形成する工程とを含む超伝導トンネル接
合の作製方法において、さらに下部電極上に貴金属層を
形成する工程、絶縁性バリア層上に貴金属層を形成する
工程および上部電極上に貴金属層を形成する工程の中か
ら選ばれた少なくとも１つの工程を含むことを特徴とす
る。
なる下部電極と、絶縁性バリア層と、超伝導体からなる
上部電極を順次形成する工程とを含む超伝導トンネル接
合の作製方法において、さらに下部電極上に貴金属層を
形成する工程、絶縁性バリア層上に貴金属層を形成する
工程および上部電極上に貴金属層を形成する工程の中か
ら選ばれた少なくとも１つの工程を含むことを特徴とす
る。
［作 用１
本発明によれば、基板上に、超伝導体からなる下部電極
、絶縁性バリア層、および超伝導体からなる上部電極の
順に積層された基本構造を有する超伝導トンネル接合に
おいて、下部電極と絶縁性バリア層との間および絶縁性
バリア層と上部電極との間および上部電極上のうち少な
くとも一箇所に、化学的に安定性が高く、反応性の低い
貴金属層を設けたので、ジョセフソン電流が観測され、
ギャップ電圧が高く、接合界面の超伝導特性が劣化する
ことはなくなる。
、絶縁性バリア層、および超伝導体からなる上部電極の
順に積層された基本構造を有する超伝導トンネル接合に
おいて、下部電極と絶縁性バリア層との間および絶縁性
バリア層と上部電極との間および上部電極上のうち少な
くとも一箇所に、化学的に安定性が高く、反応性の低い
貴金属層を設けたので、ジョセフソン電流が観測され、
ギャップ電圧が高く、接合界面の超伝導特性が劣化する
ことはなくなる。
【実施例］
以下、図面を参照して本発明の実施例をより詳細に説明
する。
する。
Ｋ直■ユ
第１図は本発明の超伝導トンネル接合の一実施例を示す
断面図である。マグネトロンスパッタリング装置を用い
て本発明および従来の超伝導トンネル接合を作製した。
断面図である。マグネトロンスパッタリング装置を用い
て本発明および従来の超伝導トンネル接合を作製した。
まず、サファイア（＾１□０．）を基板１として、焼結
体ターゲットを用い、Ａｒ＋５０零〇、ガスの雰囲気中
で、４Ｐａの圧力下において、電カニ １００Ｗ、基板
温度二６５０℃の条件下において、下部電極２として膜
厚１０００人のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０薄膜を基板１上に堆
積し、次に中間層５１として＾Ｕツタ−ットを用い、＾
ｒガスの雰囲気中で、５Ｐａの圧力下において、電カニ
３０Ｗ 、基板温度：室温の条件下で膜厚５００人の
Ａｕ層を形成した。ついで、Ｍｇターゲットを用い、＾
ｒ＋３０零〇２ガスの雰囲気中で、２Ｐａの圧力下にお
いて、電カニ ＳＯＷ １．基板温度：室温の条件下で
、絶縁性バリア層３として膜厚１００人のＭｇＯを堆積
し、その後、中間層５１のＡｕ層を堆積したのと同じ条
件のもとで、中間層５２として膜厚５００人の＾Ｕ膜を
形成した。さらに、下部電極２として薄膜を形成したの
と同じ条件のもとで、上部電極４として膜厚２０００人
のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０薄膜を形成した。さらに、中間層
５１および５２のＡｕ層の堆積条件と同じように、膜厚
３００人のＡＵ層５３を上部電極４であるＹ−Ｂａ−Ｃ
ｕ−０薄膜上に形成した。ここで、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０
薄膜、ＭｇＯ層およびＡｕ層の形成は真空を破ることな
く連続的に形成した。このようにして本実施例の超伝導
トンネル接合を作製した。
体ターゲットを用い、Ａｒ＋５０零〇、ガスの雰囲気中
で、４Ｐａの圧力下において、電カニ １００Ｗ、基板
温度二６５０℃の条件下において、下部電極２として膜
厚１０００人のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０薄膜を基板１上に堆
積し、次に中間層５１として＾Ｕツタ−ットを用い、＾
ｒガスの雰囲気中で、５Ｐａの圧力下において、電カニ
３０Ｗ 、基板温度：室温の条件下で膜厚５００人の
Ａｕ層を形成した。ついで、Ｍｇターゲットを用い、＾
ｒ＋３０零〇２ガスの雰囲気中で、２Ｐａの圧力下にお
いて、電カニ ＳＯＷ １．基板温度：室温の条件下で
、絶縁性バリア層３として膜厚１００人のＭｇＯを堆積
し、その後、中間層５１のＡｕ層を堆積したのと同じ条
件のもとで、中間層５２として膜厚５００人の＾Ｕ膜を
形成した。さらに、下部電極２として薄膜を形成したの
と同じ条件のもとで、上部電極４として膜厚２０００人
のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０薄膜を形成した。さらに、中間層
５１および５２のＡｕ層の堆積条件と同じように、膜厚
３００人のＡＵ層５３を上部電極４であるＹ−Ｂａ−Ｃ
ｕ−０薄膜上に形成した。ここで、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０
薄膜、ＭｇＯ層およびＡｕ層の形成は真空を破ることな
く連続的に形成した。このようにして本実施例の超伝導
トンネル接合を作製した。
比較例として従来法により、サファイアを基板１として
、この基板１上に本実施例の作製方法と同様にして、下
部電極２として膜厚１０００人のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０薄
膜を形成し、ついて絶縁性バリア層３として膜厚１００
人のＭｇＯ層を形成し、最後に上部電極４として膜厚２
０００人のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０薄膜を真空を破ることな
く連続的に形成し、第４図に示した構成の超伝導トンネ
ル接合を作製した。
、この基板１上に本実施例の作製方法と同様にして、下
部電極２として膜厚１０００人のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０薄
膜を形成し、ついて絶縁性バリア層３として膜厚１００
人のＭｇＯ層を形成し、最後に上部電極４として膜厚２
０００人のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０薄膜を真空を破ることな
く連続的に形成し、第４図に示した構成の超伝導トンネ
ル接合を作製した。
本実施例に従って作製した超伝導トンネル接合の積層膜
について、＾ｒイオンガンによりエツチングを行って、
オージェ電子分光法を用いて膜厚方向の元素分析を行な
った所、第２図に示すような結果となり、絶縁性バリア
層３であるＭｇＯ層と中間層５１であるＡｕ層との界面
、および絶縁性バリア層３であるＭｇＯ層と中間層５２
であるＡｕ層との界面においては、バリア界面において
急峻なオージェ強度の変化を示し、拡散層がほとんど形
成していないことがわかった。
について、＾ｒイオンガンによりエツチングを行って、
オージェ電子分光法を用いて膜厚方向の元素分析を行な
った所、第２図に示すような結果となり、絶縁性バリア
層３であるＭｇＯ層と中間層５１であるＡｕ層との界面
、および絶縁性バリア層３であるＭｇＯ層と中間層５２
であるＡｕ層との界面においては、バリア界面において
急峻なオージェ強度の変化を示し、拡散層がほとんど形
成していないことがわかった。
従来法に従って作製した超伝導トンネル接合の積層膜に
ついて、＾「イオンガンでエツチングを行って、オージ
ェ電子分光法を用いて膜厚方向の元素分析を行い、接合
界面の拡散の様子を調べた。
ついて、＾「イオンガンでエツチングを行って、オージ
ェ電子分光法を用いて膜厚方向の元素分析を行い、接合
界面の拡散の様子を調べた。
第３図にその測定結果を示す。第３図に示されるように
、従来法により作製した超伝導トンネル接合積層膜では
、絶縁性バリア層であるＭｇＯ層と下部電極であるＹ−
Ｂａ−Ｃｕ−Ｏｎ！膜との界面、また絶縁性バリア層で
あるＭｇＯ層と上部電極であるＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０薄膜
との界面に拡散層が形成されているのがわかる。
、従来法により作製した超伝導トンネル接合積層膜では
、絶縁性バリア層であるＭｇＯ層と下部電極であるＹ−
Ｂａ−Ｃｕ−Ｏｎ！膜との界面、また絶縁性バリア層で
あるＭｇＯ層と上部電極であるＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０薄膜
との界面に拡散層が形成されているのがわかる。
本実施例および従来法によって作製した２種類の超伝導
トンネル接合の積層膜を用いて、フォトリソグラフィ工
程を複数回行うことにより、下部電極、配線層のパター
ンニングを行い、接合への加工を行った。ここで接合部
の面積は、５０μ鳳×５０μ■とした０作製したトンネ
ル接合の電流−電圧特性を、液体ヘリウム温度４．２に
で測定した。その結果を第１表に示す。
トンネル接合の積層膜を用いて、フォトリソグラフィ工
程を複数回行うことにより、下部電極、配線層のパター
ンニングを行い、接合への加工を行った。ここで接合部
の面積は、５０μ鳳×５０μ■とした０作製したトンネ
ル接合の電流−電圧特性を、液体ヘリウム温度４．２に
で測定した。その結果を第１表に示す。
第 １ 表
二二で、Ｊｃはジョセフソン電流密度（Ａ／ｃａｒ’）
、Ｖｇはギャップ電圧（＋ａＶ）、Ｒｓｇ／Ｒｎｎはギ
ャップ電圧以下での接合抵抗Ｒｓｇ（ここではＩＱｍＶ
で測定）とギャップ電圧以上での接合抵抗Ｒｓｇ （こ
こでは５０ｍＶで測定）の比で、接合品質を示すパラメ
ータである。
、Ｖｇはギャップ電圧（＋ａＶ）、Ｒｓｇ／Ｒｎｎはギ
ャップ電圧以下での接合抵抗Ｒｓｇ（ここではＩＱｍＶ
で測定）とギャップ電圧以上での接合抵抗Ｒｓｇ （こ
こでは５０ｍＶで測定）の比で、接合品質を示すパラメ
ータである。
本実施例の超伝導トンネル接合は、ジョセフソン電流が
観測され、ギャップ電圧が３５ｍＶとＹ４ａ−Ｃｕ−０
薄膜の高いＴｃにほぼ対応した高い値を示し、また接合
品質パラメータＲｓｇ／Ｒｎｎも２．５と比較的高い値
を示す。これに対し、従来例の超伝導トンネル接合は、
ジョセフソン電流が観測されず、ギャップ電圧がｔ ２
ｍＶと低く接合界面の超伝導特性が劣化していることが
分かる。また接合品質パラメータＲｓｇ／Ｒｎｎも非常
に低い値となっている。
観測され、ギャップ電圧が３５ｍＶとＹ４ａ−Ｃｕ−０
薄膜の高いＴｃにほぼ対応した高い値を示し、また接合
品質パラメータＲｓｇ／Ｒｎｎも２．５と比較的高い値
を示す。これに対し、従来例の超伝導トンネル接合は、
ジョセフソン電流が観測されず、ギャップ電圧がｔ ２
ｍＶと低く接合界面の超伝導特性が劣化していることが
分かる。また接合品質パラメータＲｓｇ／Ｒｎｎも非常
に低い値となっている。
夾亙■ユ
Ｓ「Ｔｉｏ、を基板として、Ｅｕ、Ｂａ、Ｇｕを蒸着原
料として真空蒸着法により、基板温度を室温として膜厚
４０００人の薄膜を形成した。その後、９００℃におい
て酸素ガス中で熱処理することにより、Ｅｕ−Ｂａ−Ｃ
ｕ−０薄膜を形成した。このようにして作製した薄膜の
一部を用いて、その超伝導転移温度Ｔｃを４端子電気抵
抗法で測定した結果、ゼロ抵抗温度が８０にであった。
料として真空蒸着法により、基板温度を室温として膜厚
４０００人の薄膜を形成した。その後、９００℃におい
て酸素ガス中で熱処理することにより、Ｅｕ−Ｂａ−Ｃ
ｕ−０薄膜を形成した。このようにして作製した薄膜の
一部を用いて、その超伝導転移温度Ｔｃを４端子電気抵
抗法で測定した結果、ゼロ抵抗温度が８０にであった。
次にフォトリソグラフィ工程（レジスト塗布、露光、現
像、エツチング）により下部電極形状にパターンニング
した。ついで、フォトリソグラフィ工程（レジスト塗布
、露光、現像）により上部電極用のリフトオフステンシ
ルを形成し、これを真空装置内に置き、下部電極表面を
＾ｒガスを用いて、２Ｐａの圧力下でＲＦスパッタクリ
ーニング（高周波電圧Ｖ＝４００Ｖ、電圧印加時間−３
０ｍ１ｎ）を行い、その後中間層として膜厚５００人の
ｐｔ薄膜を形成し、ついで絶縁性バリア層として膜厚５
０人のｚ「０７層を形成し、最後に上部電極として膜厚
１５００人のＮｂ層を形成して、超伝導トンネル接合を
作製した。
像、エツチング）により下部電極形状にパターンニング
した。ついで、フォトリソグラフィ工程（レジスト塗布
、露光、現像）により上部電極用のリフトオフステンシ
ルを形成し、これを真空装置内に置き、下部電極表面を
＾ｒガスを用いて、２Ｐａの圧力下でＲＦスパッタクリ
ーニング（高周波電圧Ｖ＝４００Ｖ、電圧印加時間−３
０ｍ１ｎ）を行い、その後中間層として膜厚５００人の
ｐｔ薄膜を形成し、ついで絶縁性バリア層として膜厚５
０人のｚ「０７層を形成し、最後に上部電極として膜厚
１５００人のＮｂ層を形成して、超伝導トンネル接合を
作製した。
作製したトンネル接合の電流−電圧特性を、液体ヘリウ
ム温度４．２にで測定した結果、ジョセフソン電流（Ｊ
ｃ−１５Ａ／ｃｍ２）、および１８１Ｖ（７）ギｗｙ”
ｊＮ圧が観測された。
ム温度４．２にで測定した結果、ジョセフソン電流（Ｊ
ｃ−１５Ａ／ｃｍ２）、および１８１Ｖ（７）ギｗｙ”
ｊＮ圧が観測された。
また、同様にして中間層としてＰｔの代わりにＰｄ、Ｒ
ｈ、Ａｇを用いてトンネル接合を作製した結果、いずれ
の接合においても、Ｊｃ−１Ｏ〜１０００＾／ｃｌ１２
のジョセフソン電流、および１５〜１８！ＩＶのギャッ
プ電圧が観測された。
ｈ、Ａｇを用いてトンネル接合を作製した結果、いずれ
の接合においても、Ｊｃ−１Ｏ〜１０００＾／ｃｌ１２
のジョセフソン電流、および１５〜１８！ＩＶのギャッ
プ電圧が観測された。
さらに、同様にして下部電極として旧−Ｂａ−Ｃｕ−０
（Ｍ１＝Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｓ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ。
（Ｍ１＝Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｓ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ。
Ｙｂ 、 Ｌｕ）、あるいはＭ２．Ｓｒ、Ｃａ２Ｃｕ３
０ （Ｍ２はＢｉ、ＴＩ） として用いても、Ｊｃ−
５〜１３００＾／Ｃｌ１１２のジョセフソン電流、およ
び１５〜２５ｍＶのギャップ電圧が観測された。
０ （Ｍ２はＢｉ、ＴＩ） として用いても、Ｊｃ−
５〜１３００＾／Ｃｌ１１２のジョセフソン電流、およ
び１５〜２５ｍＶのギャップ電圧が観測された。
実施例１においては、超伝導体からなる下部電極と絶縁
性バリア層との間、絶縁性バリア層と超伝導体からなる
上部電極との間、および上部電極上に貴金属層を設けた
構成となっている。
性バリア層との間、絶縁性バリア層と超伝導体からなる
上部電極との間、および上部電極上に貴金属層を設けた
構成となっている。
実施例２においては、超伝導体からなる電極と絶縁性バ
リア層との間にのみ貴金属層を設けたものである。
リア層との間にのみ貴金属層を設けたものである。
その他の例としては、絶縁性バリア層と超伝導体とから
なる上部電極との間に貴金属層を設けて、絶縁性バリア
界面に拡散層を生成させないこともできるし、あるいは
大気中に直接露出させる上部電極表面に貴金属層を設け
ると、上部電極表面の劣化を抑制することができる。
なる上部電極との間に貴金属層を設けて、絶縁性バリア
界面に拡散層を生成させないこともできるし、あるいは
大気中に直接露出させる上部電極表面に貴金属層を設け
ると、上部電極表面の劣化を抑制することができる。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば、化学的に不安定
で、経時変化が生じやすい酸化物超伝導体に対して、そ
の絶縁性バリア層との界面、あるいは大気中に直接露出
される上部電極表面に、化学的に安定性が高く、反応性
の低い貴金属層を設けるのであるから、接合積層膜堆積
、およびその加工プロセスの過程において、酸化物超伝
導体の界面特性、表面特性の劣化を抑制できるという利
点がある。従って、酸化物超伝導体を用いたトンネル接
合を高品質に作製することが可能となる。
で、経時変化が生じやすい酸化物超伝導体に対して、そ
の絶縁性バリア層との界面、あるいは大気中に直接露出
される上部電極表面に、化学的に安定性が高く、反応性
の低い貴金属層を設けるのであるから、接合積層膜堆積
、およびその加工プロセスの過程において、酸化物超伝
導体の界面特性、表面特性の劣化を抑制できるという利
点がある。従って、酸化物超伝導体を用いたトンネル接
合を高品質に作製することが可能となる。
第１図は本発明のトンネル接合の一実施例を示す断面図
、 第２図は本実施例による超伝導トンネル接合の積層膜に
ついて、オージェ電子分光法を用いて膜厚方向の元素分
析の結果を示す特性図、第３図は従来法による超伝導ト
ンネル接合の積層膜薄膜について、オージェ電子分光法
を用いて膜厚方向の元素分析の結果を示す特性図、第４
図は従来の超伝導トンネル接合を示す断面図である。 ！・・・基板、 ２・・・下部電極、 ３・・・絶縁性バリア層、 ４・・・上部電極、 ５１．５２・・・中間層、 ５３・”Ａｕ層。
、 第２図は本実施例による超伝導トンネル接合の積層膜に
ついて、オージェ電子分光法を用いて膜厚方向の元素分
析の結果を示す特性図、第３図は従来法による超伝導ト
ンネル接合の積層膜薄膜について、オージェ電子分光法
を用いて膜厚方向の元素分析の結果を示す特性図、第４
図は従来の超伝導トンネル接合を示す断面図である。 ！・・・基板、 ２・・・下部電極、 ３・・・絶縁性バリア層、 ４・・・上部電極、 ５１．５２・・・中間層、 ５３・”Ａｕ層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）基板上に、超伝導体からなる下部電極、絶縁性バリ
ア層、および超伝導体からなる上部電極の順に積層され
た超伝導トンネル接合において、前記下部電極と前記絶
縁性バリア層との間、前記絶縁性バリア層と前記上部電
極との間、および前記上部電極の上部の中から選ばれた
少なくとも１箇所に貴金属層が設けられていることを特
徴とする超伝導トンネル接合。 ２）基板上に超伝導体からなる下部電極と、絶縁性バリ
ア層と、 超伝導体からなる上部電極を順次形成する工程とを含む
超伝導トンネル接合の作製方法において、さらに 前記下部電極上に貴金属層を形成する工程、前記絶縁性
バリア層上に貴金属層を形成する工程および前記上部電
極上に貴金属層を形成する工程の中から選ばれた少なく
とも１つの工程を含むことを特徴とする超伝導トンネル
接合の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63316426A JPH02162779A (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | 超伝導トンネル接合およびその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63316426A JPH02162779A (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | 超伝導トンネル接合およびその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02162779A true JPH02162779A (ja) | 1990-06-22 |
Family
ID=18076950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63316426A Pending JPH02162779A (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | 超伝導トンネル接合およびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02162779A (ja) |
-
1988
- 1988-12-16 JP JP63316426A patent/JPH02162779A/ja active Pending
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