JPH02186681A - 超電導接合装置 - Google Patents
超電導接合装置Info
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- JPH02186681A JPH02186681A JP1004869A JP486989A JPH02186681A JP H02186681 A JPH02186681 A JP H02186681A JP 1004869 A JP1004869 A JP 1004869A JP 486989 A JP486989 A JP 486989A JP H02186681 A JPH02186681 A JP H02186681A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高速、低消費電力でスイッチング動作を行う超
電導スイッチング装置等超電導エレクトロニクスの分野
に係り、とくに液体窒素温度で動作可能な超電導接合装
置に関するものである。
電導スイッチング装置等超電導エレクトロニクスの分野
に係り、とくに液体窒素温度で動作可能な超電導接合装
置に関するものである。
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物あるいはＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ
酸化物等の酸化物系超電導材料は、臨界温度が９０に以
上であり、液体窒素温度において完全な超電導性を示す
ものである。これらＹ−Ｂ ａ −Ｃｕ酸化物等の超電
導材料をエレクトロニクスの分野に応用するためには基
本的な超電導素子であるジョセフソン接合、すなわち超
電導接合装置を得る必要がある。
酸化物等の酸化物系超電導材料は、臨界温度が９０に以
上であり、液体窒素温度において完全な超電導性を示す
ものである。これらＹ−Ｂ ａ −Ｃｕ酸化物等の超電
導材料をエレクトロニクスの分野に応用するためには基
本的な超電導素子であるジョセフソン接合、すなわち超
電導接合装置を得る必要がある。
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物あるいはＢｉ−ＳｒＣａ−Ｃｕ酸
化物を用いた超電導接合装置としては、これら酸化物の
多結晶体から成る一枚の超電導薄膜を用い、この一部分
に薄幅の狭いくびれを形成する。多結晶超電導薄膜の結
晶粒界部は電流を通したときに超電導弱結合すなわちジ
ョセフソン接合としての特性を示す。このようないわゆ
る粒界ジョセフソン接合の構造と特性に関してはアプラ
イド フィジックス レターズ、５１巻。
化物を用いた超電導接合装置としては、これら酸化物の
多結晶体から成る一枚の超電導薄膜を用い、この一部分
に薄幅の狭いくびれを形成する。多結晶超電導薄膜の結
晶粒界部は電流を通したときに超電導弱結合すなわちジ
ョセフソン接合としての特性を示す。このようないわゆ
る粒界ジョセフソン接合の構造と特性に関してはアプラ
イド フィジックス レターズ、５１巻。
２０号（１９８７年）第２００頁から第２０２頁（Ａｐ
ｐｌｊｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、 Ｖｏ
ｌ、 ５１ 。
ｐｌｊｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、 Ｖｏ
ｌ、 ５１ 。
Ｎｏ、２０ （１９８７）ｐｐ、２００−２０２） に
記載されている。
記載されている。
しかしながら上記従来技術は以下に述べる問題点を有し
た。すなわち粒界ジョセフソン接合は微小なジョセフソ
ン接合の集合体であり、微小なジョセフソン接合が直列
および並列に接続された状態にある。ジョセフソン接合
の直列接続はとくに全体としての特性を低下させる。要
素となるジョセフソン接合の臨界電流および電圧−電流
特性がすべて等しければ、ジョセフソン接合全体の電圧
−電流特性の形態は同一である。直列につながったジョ
セフソン接合の臨界電流および電圧−電流特性が互に異
なる場合、ジョセフソン接合全体の電圧−電流特性にお
いて零電圧近傍で丸味が見られる。このような丸味を有
する特性は互に異なる電圧−電流特性を加算してみれば
明らかである。
た。すなわち粒界ジョセフソン接合は微小なジョセフソ
ン接合の集合体であり、微小なジョセフソン接合が直列
および並列に接続された状態にある。ジョセフソン接合
の直列接続はとくに全体としての特性を低下させる。要
素となるジョセフソン接合の臨界電流および電圧−電流
特性がすべて等しければ、ジョセフソン接合全体の電圧
−電流特性の形態は同一である。直列につながったジョ
セフソン接合の臨界電流および電圧−電流特性が互に異
なる場合、ジョセフソン接合全体の電圧−電流特性にお
いて零電圧近傍で丸味が見られる。このような丸味を有
する特性は互に異なる電圧−電流特性を加算してみれば
明らかである。
電圧−電流特性における丸味の存在はスイッチング素子
を構成したときの利得の低下、あるいは超電導量子干渉
デバイスを構成したときの感度の低下につながる。要素
となるジョセフソン接合を人工的に形成することのでき
ない粒界ジョセフソン接合において、要素となるジョセ
フソン接合特性の不一致による接合全体特性の丸味の存
在は避は難いところである。
を構成したときの利得の低下、あるいは超電導量子干渉
デバイスを構成したときの感度の低下につながる。要素
となるジョセフソン接合を人工的に形成することのでき
ない粒界ジョセフソン接合において、要素となるジョセ
フソン接合特性の不一致による接合全体特性の丸味の存
在は避は難いところである。
そこで本発明の目的は、粒界ジョセフソン接合一
に特有の丸味を持った特性を示さず、単一ジョセフソン
接合としての特性を有する超電導接合装置を提供するこ
とにある。
接合としての特性を有する超電導接合装置を提供するこ
とにある。
上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用した
。
。
すなわちＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物、あるいはＢｉ５ｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ酸化物をはじめとする酸素を成分として含む超
電導材料を電極として用いたサンドイッチ形超電導接合
装置を形成することにより、粒界ジョセフソン接合に特
有な直列接続による劣化した特性を有さす、単一接合と
してのジョセフソン接合特性を得る。２枚の超電導電極
によって挟まれたトンネル障壁層としては、その構成元
素を超電導電極材を構成する元素の中から選び、この組
成を超電導電極材とは異ならしめることにより、半導体
あるいは絶縁体特性を有する膜層を形成する。たとえば
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物は、ＹあるいはＢａを欠くことに
よって絶縁体特性となる。
ａ−Ｃｕ酸化物をはじめとする酸素を成分として含む超
電導材料を電極として用いたサンドイッチ形超電導接合
装置を形成することにより、粒界ジョセフソン接合に特
有な直列接続による劣化した特性を有さす、単一接合と
してのジョセフソン接合特性を得る。２枚の超電導電極
によって挟まれたトンネル障壁層としては、その構成元
素を超電導電極材を構成する元素の中から選び、この組
成を超電導電極材とは異ならしめることにより、半導体
あるいは絶縁体特性を有する膜層を形成する。たとえば
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物は、ＹあるいはＢａを欠くことに
よって絶縁体特性となる。
別のトンネル障壁層構造材として、超電導電極材を構成
する元素の中から選ばれた元素の組合せによって半導体
およびＭ縁体を形成するとともに、その結晶構造を超電
導電極材とは異ならしめることにより得る。たとえばＹ
−Ｂａ−Ｃｕ酸化物を超電導電極とするジョセフソン接
合において、非晶質Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物あるいはＢａ
とＹの原子位置が不規則なＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物結晶を
トンネル障壁層として用いる。
する元素の中から選ばれた元素の組合せによって半導体
およびＭ縁体を形成するとともに、その結晶構造を超電
導電極材とは異ならしめることにより得る。たとえばＹ
−Ｂａ−Ｃｕ酸化物を超電導電極とするジョセフソン接
合において、非晶質Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物あるいはＢａ
とＹの原子位置が不規則なＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物結晶を
トンネル障壁層として用いる。
さらに以上のごとき方法によって得られる酸化物１ヘン
ネル障壁層と超電導電極材の両界面にＡ ｕ 。
ネル障壁層と超電導電極材の両界面にＡ ｕ 。
ｐｔあるいはＡｇ等の貴金属を挿入することにより超電
導接合装置を得る。
導接合装置を得る。
上に述べた超電導接合装置における超電導電極材料とト
ンネル障壁層材料との組合せの例示およびそれらの製法
の例示は以下の通りである。
ンネル障壁層材料との組合せの例示およびそれらの製法
の例示は以下の通りである。
まずＹとＢａとＣｕの組成比が化学量論組成、すなわち
１：２：３であるＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜を上下電極
とする場合、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜はスパッタリン
グ等の製膜手段を用いて、６０ｏ℃以上の高基板温度に
て形成することにより、膜形成後の熱処理を施すことな
しに超電導特性を得ることができる。さらに３００℃以
下の基板温度で同一組成のＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物の極薄
層すなわち膜厚１〜１０ｎｍの非晶質薄膜をスパッタリ
ング等の方法により形成し、トンネル障壁層とする。Ｙ
−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜は基板温度６００℃〜７００℃
にて堆積させることにより超電導結晶を得ることができ
るが、非晶質状態のＹ−Ｂ ａ −Ｃｕ酸化物薄膜は７
５０℃以下の熱処理によって結晶化させることはできな
い。したがってＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜を積重ねるこ
とによってもトンネル障壁層部分が結晶化することはな
い。
１：２：３であるＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜を上下電極
とする場合、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜はスパッタリン
グ等の製膜手段を用いて、６０ｏ℃以上の高基板温度に
て形成することにより、膜形成後の熱処理を施すことな
しに超電導特性を得ることができる。さらに３００℃以
下の基板温度で同一組成のＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物の極薄
層すなわち膜厚１〜１０ｎｍの非晶質薄膜をスパッタリ
ング等の方法により形成し、トンネル障壁層とする。Ｙ
−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜は基板温度６００℃〜７００℃
にて堆積させることにより超電導結晶を得ることができ
るが、非晶質状態のＹ−Ｂ ａ −Ｃｕ酸化物薄膜は７
５０℃以下の熱処理によって結晶化させることはできな
い。したがってＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜を積重ねるこ
とによってもトンネル障壁層部分が結晶化することはな
い。
ＹとＢａとＣｕの組成比が化学量論組成のＹ−Ｂ ａ
−Ｃｕ酸化物薄膜を上下電極とし、組成の異なるＹ−Ｂ
ａ−Ｃｕ酸化物極薄膜をトンネル障壁層とする超電導接
合装置の場合においては以下の通りである。すなわち、
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物の上下電極の製膜方法は上に述べ
た方法と同一である。Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物トンネル障
壁層に関しては、たとえばＹ：Ｂａ：Ｃｕの組成比が２
＝１＝１でかつ膜厚が１〜１０ｎｍの範囲のＹ−Ｂａ−
Ｃｕ極薄膜を用いる。トンネル障壁層の膜形成温度は室
温であっても、電極材形成温度と同一であっても問題は
ない。
−Ｃｕ酸化物薄膜を上下電極とし、組成の異なるＹ−Ｂ
ａ−Ｃｕ酸化物極薄膜をトンネル障壁層とする超電導接
合装置の場合においては以下の通りである。すなわち、
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物の上下電極の製膜方法は上に述べ
た方法と同一である。Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物トンネル障
壁層に関しては、たとえばＹ：Ｂａ：Ｃｕの組成比が２
＝１＝１でかつ膜厚が１〜１０ｎｍの範囲のＹ−Ｂａ−
Ｃｕ極薄膜を用いる。トンネル障壁層の膜形成温度は室
温であっても、電極材形成温度と同一であっても問題は
ない。
トンネル障壁層をＡｕ、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物およびＡ
ｕのサンドイッチ形状にする場合、Ｙ−Ｂ ａ −Ｃｕ
酸化物電極材の形成方法は前記方法と同一とする。トン
ネル障壁層に関しては両側Ａｕ膜の膜厚を１〜３０ｎｍ
の範囲とし、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物の膜厚を１〜１０ｎ
ｍの範囲とする。
ｕのサンドイッチ形状にする場合、Ｙ−Ｂ ａ −Ｃｕ
酸化物電極材の形成方法は前記方法と同一とする。トン
ネル障壁層に関しては両側Ａｕ膜の膜厚を１〜３０ｎｍ
の範囲とし、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物の膜厚を１〜１０ｎ
ｍの範囲とする。
Ａｕ膜の形成温度は室温とし、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄
膜の形成温度および組成は任意とする。
膜の形成温度および組成は任意とする。
超電導電極材をＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ酸化物とした場
合も同様の超電導接合装置構造および製造方法とする。
合も同様の超電導接合装置構造および製造方法とする。
トンネル障壁層材としてＡｕに代えてＡｇあるいはｐｔ
等を用いる場合も同様である。
等を用いる場合も同様である。
本発明にかかる超電導接合装置は以下の点で超電導トン
ネル特性を得るのに必要な性能を有している。
ネル特性を得るのに必要な性能を有している。
一般にＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物をはじめとする酸化物系超
電導材料はコヒーレンス長さが短く、超電導特性がとぎ
れやすい。たとえばＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物のコヒーレン
ス長さは１．４ｎｍであり、この値は斜方晶ペロブスカ
イト型結晶のＣ軸方向の格子定数とほぼ等しい。さらに
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物に異種材料を接続した場合、コン
タクト抵抗が増大しやすい。これはＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化
物等の酸化物超電導材料に異種物質、たとえば金属や半
導体を接触させた場合、界面におけるＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸
化物の酸素原子が拡散し、酸素濃度が減少するとともに
、超電導特性が劣化するか、あるいは界面の超電導性が
消失するからである。
電導材料はコヒーレンス長さが短く、超電導特性がとぎ
れやすい。たとえばＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物のコヒーレン
ス長さは１．４ｎｍであり、この値は斜方晶ペロブスカ
イト型結晶のＣ軸方向の格子定数とほぼ等しい。さらに
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物に異種材料を接続した場合、コン
タクト抵抗が増大しやすい。これはＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化
物等の酸化物超電導材料に異種物質、たとえば金属や半
導体を接触させた場合、界面におけるＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸
化物の酸素原子が拡散し、酸素濃度が減少するとともに
、超電導特性が劣化するか、あるいは界面の超電導性が
消失するからである。
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物中の酸素濃度が斜方晶結晶として
本来あるべき値から減少するに従って、超電導臨界温度
が９３Ｋから低下し、Ｙ原子の濃度に相当する酸素濃度
が失われた時点で超電導性が消失する。とくにＹ−Ｂａ
−Ｃｕ酸化物中の酸素原子は結合が弱く、不安定である
からこのような現象が生じやすい。超電導電極とトンネ
ル障壁層の界面において、超電導状態から半導体あるい
は絶縁状態に不連続に変化することが望ましい。上に述
べたごとき、界面における超電導特性の劣化は、とくに
コヒーレンス長さの短い酸化物超電導材料を用いた場合
、超電導トンネル特性を得難くする。
本来あるべき値から減少するに従って、超電導臨界温度
が９３Ｋから低下し、Ｙ原子の濃度に相当する酸素濃度
が失われた時点で超電導性が消失する。とくにＹ−Ｂａ
−Ｃｕ酸化物中の酸素原子は結合が弱く、不安定である
からこのような現象が生じやすい。超電導電極とトンネ
ル障壁層の界面において、超電導状態から半導体あるい
は絶縁状態に不連続に変化することが望ましい。上に述
べたごとき、界面における超電導特性の劣化は、とくに
コヒーレンス長さの短い酸化物超電導材料を用いた場合
、超電導トンネル特性を得難くする。
これに対して本発明にかかる超電導接合装置は、トンネ
ル障壁層に酸化物超電導材料と共通する材料を用いてい
る。したがって超電導電極材とトンネル障壁層の界面に
おいて、超電導電極材の酸素濃度が低下し、超電導特性
劣化層が生じることはない。この理由はトンネル障壁層
材においても酸素原子の拡散による混入が無い程に十分
な酸素濃度、すなわち、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕの組成比が１：
２：３に対して７に近い組成比の酸素をあらかじめ保持
させるからである。さらにＡｕ、ＰｔあるいはＡｇ等貴
金属の挿入は酸素原子の相互拡散を防止する。したがっ
て超電導電極材からトンネル障壁層に向けて不連続に超
電導状態から絶縁状態に分布させることができる。
ル障壁層に酸化物超電導材料と共通する材料を用いてい
る。したがって超電導電極材とトンネル障壁層の界面に
おいて、超電導電極材の酸素濃度が低下し、超電導特性
劣化層が生じることはない。この理由はトンネル障壁層
材においても酸素原子の拡散による混入が無い程に十分
な酸素濃度、すなわち、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕの組成比が１：
２：３に対して７に近い組成比の酸素をあらかじめ保持
させるからである。さらにＡｕ、ＰｔあるいはＡｇ等貴
金属の挿入は酸素原子の相互拡散を防止する。したがっ
て超電導電極材からトンネル障壁層に向けて不連続に超
電導状態から絶縁状態に分布させることができる。
以下、本発明の実施例を以下に示す。
［実施例１］
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物から成る第１図に示すごとき超電
導接合装置を以下に示す工程により作製した。基板材に
は結晶方位が（１００）のＭｇ○単結晶１を用いた。高
周波マグネトロンスパッタリング装置を用い、Ａｒと酸
素の混合ガス雰囲気中において放電を行うことにより、
厚さ４００ｎｍのＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜２を形成し
た。
導接合装置を以下に示す工程により作製した。基板材に
は結晶方位が（１００）のＭｇ○単結晶１を用いた。高
周波マグネトロンスパッタリング装置を用い、Ａｒと酸
素の混合ガス雰囲気中において放電を行うことにより、
厚さ４００ｎｍのＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜２を形成し
た。
膜形成時の基板温度は７００℃とし、高周波印加電力は
１００Ｗ、膜堆積速度は３ｎｍ／ｍｉｎ。
１００Ｗ、膜堆積速度は３ｎｍ／ｍｉｎ。
混合ガス圧力は０．６Ｐａ、酸素ガス分圧は５０％とし
た。ターゲツト材にはＹＢａ−Ｃｕ酸化物の焼結体を用
いた。基板温度７００℃で製膜を行い、かつ組成をＹ、
ＢａおよびＣｕの比が１＝２：３になるように調製する
ことにより、超電導相のＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜２を
得た。
た。ターゲツト材にはＹＢａ−Ｃｕ酸化物の焼結体を用
いた。基板温度７００℃で製膜を行い、かつ組成をＹ、
ＢａおよびＣｕの比が１＝２：３になるように調製する
ことにより、超電導相のＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜２を
得た。
つぎに同一スパッタリング装置中において、組成が異な
る別のスパッタリングターゲットをターゲット電極移動
操作により基板材直下に設置した。
る別のスパッタリングターゲットをターゲット電極移動
操作により基板材直下に設置した。
上記超電導相酸化物薄膜を得るのと同一の条件により、
トンネル障壁層材４を形成した。トンネル障壁層材の組
成は、Ｙ、ＢａおよびＣｕの比が２：１：１になるよう
に調製し、膜厚は３ｎｍとした。
トンネル障壁層材４を形成した。トンネル障壁層材の組
成は、Ｙ、ＢａおよびＣｕの比が２：１：１になるよう
に調製し、膜厚は３ｎｍとした。
これら下部電極薄膜２およびトンネル障壁層４はＭｇＯ
製のマスクを用いることにより、＠０．５１１ｍの細線
状パタンに形成した。
製のマスクを用いることにより、＠０．５１１ｍの細線
状パタンに形成した。
さらにＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜から成る」二部電極３
を同じく、高周波マグネトロンスパッタリング法により
形成した。薄膜の形成条件は下部電極薄膜２と同一とし
、膜厚は６００ｎｍとした。
を同じく、高周波マグネトロンスパッタリング法により
形成した。薄膜の形成条件は下部電極薄膜２と同一とし
、膜厚は６００ｎｍとした。
ＭｇＯ製のマスクを用いることにより、幅０．５ｍｍで
トンネル障壁層４および下部電極薄膜２に対して直交す
る細線状パタンを得た。以上の工程によりＹ−Ｂａ−Ｃ
ｕ酸化物から成る十字状超電導接合装置を得た。
トンネル障壁層４および下部電極薄膜２に対して直交す
る細線状パタンを得た。以上の工程によりＹ−Ｂａ−Ｃ
ｕ酸化物から成る十字状超電導接合装置を得た。
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物の上、下部電極薄膜２゜３の臨界
温度は７０に以上であり、斜方晶のペロブスカイト型結
晶構造を有した。超電導接合装置は第４図に示すごとく
、２０Ｋにおいてジョセフソン電流を有するとともに超
電導接合に特有のヒステリシスを有する。
温度は７０に以上であり、斜方晶のペロブスカイト型結
晶構造を有した。超電導接合装置は第４図に示すごとく
、２０Ｋにおいてジョセフソン電流を有するとともに超
電導接合に特有のヒステリシスを有する。
［実施例２］
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物から成る第２図に示すごとき超電
導接合装置を以下に示す工程により作製した。Ｙ−Ｂａ
−Ｃｕ酸化物下部電極２の形成条件は実施例１と同一の
方法および条件により形成した。トンネル障壁層５の形
成条件は以下の条件により行った。すなわち、下部電極
薄膜を形成するのに用いたのと同一のターゲットを用い
、基板温度を３００ ’Ｃ以下に保った状態で、スパッ
タリング法により膜厚３ｎｍのＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄
膜５を得た。Ｙ、ＢａおよびＣｕの組成比は１：２：３
となるように調整した。Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜３か
ら成る上部電極の形成方法および形成条件は実施例１と
同一とした。
導接合装置を以下に示す工程により作製した。Ｙ−Ｂａ
−Ｃｕ酸化物下部電極２の形成条件は実施例１と同一の
方法および条件により形成した。トンネル障壁層５の形
成条件は以下の条件により行った。すなわち、下部電極
薄膜を形成するのに用いたのと同一のターゲットを用い
、基板温度を３００ ’Ｃ以下に保った状態で、スパッ
タリング法により膜厚３ｎｍのＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄
膜５を得た。Ｙ、ＢａおよびＣｕの組成比は１：２：３
となるように調整した。Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜３か
ら成る上部電極の形成方法および形成条件は実施例１と
同一とした。
上記条件で形成したＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜の構造は
別に形成した厚膜によって調べた結果によれば非晶質で
あった。上記のごとく形成せる超電導接合装置の特性は
実施例１の場合と同じく、ジョセフソン電流を有すると
ともに超電導接合に特有のヒステリシスを有する。
別に形成した厚膜によって調べた結果によれば非晶質で
あった。上記のごとく形成せる超電導接合装置の特性は
実施例１の場合と同じく、ジョセフソン電流を有すると
ともに超電導接合に特有のヒステリシスを有する。
［実施例３］
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物から成る第３図に示すごとき超電
導接合装置を以下に示す工程により作製した。ＹＢａ−
Ｃｕ酸化物下部電極２の形成条件は実施例１と同一の方
法および条件により形成した。トンネル障壁層５は以下
の方法により形成した。すなわち、下部電極薄膜２を形
成したのと同一のスパッタリング装置中において、Ａｕ
板をターゲラ１〜材として、Ａｕ薄膜６のスパッタリン
グによる膜形成を行う。膜厚は３ｎｍとする。つぎに下
部電極薄膜２を形成するのに用いたのと同一のターゲッ
トを用い、基板温度を３００℃以下に保った状態で、ス
パッタリング法により膜厚３ｎｍのＹ −Ｂ ａ −Ｃ
ｕ酸化物薄膜５を得る。Ｙ。
導接合装置を以下に示す工程により作製した。ＹＢａ−
Ｃｕ酸化物下部電極２の形成条件は実施例１と同一の方
法および条件により形成した。トンネル障壁層５は以下
の方法により形成した。すなわち、下部電極薄膜２を形
成したのと同一のスパッタリング装置中において、Ａｕ
板をターゲラ１〜材として、Ａｕ薄膜６のスパッタリン
グによる膜形成を行う。膜厚は３ｎｍとする。つぎに下
部電極薄膜２を形成するのに用いたのと同一のターゲッ
トを用い、基板温度を３００℃以下に保った状態で、ス
パッタリング法により膜厚３ｎｍのＹ −Ｂ ａ −Ｃ
ｕ酸化物薄膜５を得る。Ｙ。
ＢａおよびＣｕの組成比は１：２：３となるように調製
した。さらにこの上に上記方法により膜厚３ｎｍのＡｕ
膜６を形成する。Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜から成る上
部電極３の形成方法および形成条件は実施例１と同一と
する。
した。さらにこの上に上記方法により膜厚３ｎｍのＡｕ
膜６を形成する。Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物薄膜から成る上
部電極３の形成方法および形成条件は実施例１と同一と
する。
上記のごとく形成せる超電導接合装置の特性は実施例１
の場合と同じく、ジョセフソン電流を有するとともに超
電導接合に特有のヒステリシスを有する。さらにヒステ
リシスを有するために、粒界ジョセフソン接合に特有の
零電圧近傍における電圧−電流特性の丸味は存在しない
。
の場合と同じく、ジョセフソン電流を有するとともに超
電導接合に特有のヒステリシスを有する。さらにヒステ
リシスを有するために、粒界ジョセフソン接合に特有の
零電圧近傍における電圧−電流特性の丸味は存在しない
。
以上のごとき超電導接合装置の製造方法、構造および特
性はＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物に限ったものではなく、Ｂｉ
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ酸化物、ＴＱ−Ｂ ａ −Ｃａ −
Ｃｕ酸化物等信の酸化物系高臨界温度超電導材料を用い
た場合も同様に適用可能である。
性はＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物に限ったものではなく、Ｂｉ
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ酸化物、ＴＱ−Ｂ ａ −Ｃａ −
Ｃｕ酸化物等信の酸化物系高臨界温度超電導材料を用い
た場合も同様に適用可能である。
本発明によれば、超電導接合装置において以下の効果を
有する。
有する。
（１）酸化物系超電導材料を用いたサンドインチ形超電
導接合装置の形成を可能にする。すなわち、ジョセフソ
ン効果の４．２に以上における高温度における利用を可
能にする。
導接合装置の形成を可能にする。すなわち、ジョセフソ
ン効果の４．２に以上における高温度における利用を可
能にする。
（２）ヒステリシス特性を有するために、磁場信号を印
加したときの接合電流の調節幅を従来の粒界ジョセフソ
ン接合と比較して大きくとれる。このことは超電導量子
干渉デバイス磁束計に適用したときの感度向上、スイッ
チング素子に用いたときの利得向上につながる。
加したときの接合電流の調節幅を従来の粒界ジョセフソ
ン接合と比較して大きくとれる。このことは超電導量子
干渉デバイス磁束計に適用したときの感度向上、スイッ
チング素子に用いたときの利得向上につながる。
第１図は本発明の実施例１にかかる超電導接合装置の断
面図、第２図は本発明の実施例２にかかる超電導接合装
置の断面図、第３図は本発明の実施例３にかかる超電導
接合装置の断面図、第４図は実施例１にかかる超電導接
合装置の電圧−電流特性図である。 １−Ｍ ｇ Ｏ基板、２− Ｙ −Ｂ ａ −Ｃｕ酸化
物下部電極薄膜、３・・・Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物上部電
極薄膜、４＝・Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ （２： １ ： １）
酸化物トンネル障壁層、５・・・Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ非晶質
トンネル障壁層、６・・・Ａｕ薄膜。
面図、第２図は本発明の実施例２にかかる超電導接合装
置の断面図、第３図は本発明の実施例３にかかる超電導
接合装置の断面図、第４図は実施例１にかかる超電導接
合装置の電圧−電流特性図である。 １−Ｍ ｇ Ｏ基板、２− Ｙ −Ｂ ａ −Ｃｕ酸化
物下部電極薄膜、３・・・Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物上部電
極薄膜、４＝・Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ （２： １ ： １）
酸化物トンネル障壁層、５・・・Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ非晶質
トンネル障壁層、６・・・Ａｕ薄膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、酸素を成分として含む超電導材料からなる２枚の超
電導電極と、上記２枚の超電導電極によって挟まれたト
ンネル障壁層を有する超電導接合装置において、上記ト
ンネル障壁層が、上記超電導電極を構成する元素によっ
て得られる半導体あるいは絶縁体材料によって形成され
ることを特徴とする超電導接合装置。 ２、上記酸素を成分として含む超電導材料が、Ｙ−Ｂａ
−Ｃｕ酸化物あるいはＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ酸化物で
あることを特徴とする請求項１記載の超電導接合装置。 ３、上記トンネル障壁層の材料は、上記超電導電極の材
料とは異なる組成を有することを特徴とする請求項１ま
たは２記載の超電導接合装置。 ４、上記トンネル障壁層の材料の結晶構造が上記超電導
電極の材料の結晶構造とは異なることを特徴とする請求
項１または２記載の超電導接合装置。 ５、上記トンネル障壁層と上記超電導電極の界面に貴金
属が挟まれて成ることを特徴とする請求項１ないし４の
一に記載の超電導接合装置。 ６、上記貴金属として、Ａｕ、ＰｔあるいはＡｇを用い
ることを特徴とする請求項５記載の超電導接合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1004869A JPH0831623B2 (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 超電導接合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1004869A JPH0831623B2 (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 超電導接合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02186681A true JPH02186681A (ja) | 1990-07-20 |
| JPH0831623B2 JPH0831623B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=11595681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1004869A Expired - Lifetime JPH0831623B2 (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 超電導接合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831623B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0476967A (ja) * | 1990-07-19 | 1992-03-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導装置および作製方法 |
| JPH0513834A (ja) * | 1991-07-02 | 1993-01-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導装置およびその作製方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63274190A (ja) * | 1987-05-06 | 1988-11-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導薄膜 |
| JPS63299281A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-06 | Toshiba Corp | 超伝導素子 |
| JPS6446990A (en) * | 1987-08-17 | 1989-02-21 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Josephson element and manufacture thereof |
-
1989
- 1989-01-13 JP JP1004869A patent/JPH0831623B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63274190A (ja) * | 1987-05-06 | 1988-11-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導薄膜 |
| JPS63299281A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-06 | Toshiba Corp | 超伝導素子 |
| JPS6446990A (en) * | 1987-08-17 | 1989-02-21 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Josephson element and manufacture thereof |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0476967A (ja) * | 1990-07-19 | 1992-03-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導装置および作製方法 |
| JPH0513834A (ja) * | 1991-07-02 | 1993-01-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導装置およびその作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0831623B2 (ja) | 1996-03-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |