JPH02192775A - ジョセフソン接合素子及びその製造方法 - Google Patents
ジョセフソン接合素子及びその製造方法Info
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- JPH02192775A JPH02192775A JP1012418A JP1241889A JPH02192775A JP H02192775 A JPH02192775 A JP H02192775A JP 1012418 A JP1012418 A JP 1012418A JP 1241889 A JP1241889 A JP 1241889A JP H02192775 A JPH02192775 A JP H02192775A
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- barrier film
- josephson junction
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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】
〔概要〕
高温超伝導体を用いたジョセフソン接合素子およびその
製造方法に関し、 均一かつ所望膜厚を有する薄膜であり、しかも高温超伝
導体電極界面にダメージ（拡散も含めて）を与えないバ
リア膜を有し超伝導電流、準粒子電流が流れるジョセフ
ソン接合素子およびその製造方法を提供することを目的
とし、 少なくとも炭素（Ｃ）、フッ素（Ｆ ）元素の結合から
なり、これら炭素が少なくともＣＦ 基、ＣＦ３基と
して存在する組成を有するバリア膜を電極間に備えるよ
うに構成するとともに、 超伝導体の下部電極をプラズマ処理装置内に設置し、こ
の装置内に、フルオロメタン系または、フルオロエタン
系、あるいは、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオ
ロプロピレンなどのフルオロオレフィン系、あるいはフ
ッ化ビニリデン、あるいはフッ化ビニル、あるいは、ベ
ンゾトリフルオリドなどの芳香族フッ化炭化水素等のフ
ッ素化合物を処理ガスとして導入し超伝導体表面にプラ
ズマ放電処理を行ないバリア膜を形成するように構成す
る。
製造方法に関し、 均一かつ所望膜厚を有する薄膜であり、しかも高温超伝
導体電極界面にダメージ（拡散も含めて）を与えないバ
リア膜を有し超伝導電流、準粒子電流が流れるジョセフ
ソン接合素子およびその製造方法を提供することを目的
とし、 少なくとも炭素（Ｃ）、フッ素（Ｆ ）元素の結合から
なり、これら炭素が少なくともＣＦ 基、ＣＦ３基と
して存在する組成を有するバリア膜を電極間に備えるよ
うに構成するとともに、 超伝導体の下部電極をプラズマ処理装置内に設置し、こ
の装置内に、フルオロメタン系または、フルオロエタン
系、あるいは、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオ
ロプロピレンなどのフルオロオレフィン系、あるいはフ
ッ化ビニリデン、あるいはフッ化ビニル、あるいは、ベ
ンゾトリフルオリドなどの芳香族フッ化炭化水素等のフ
ッ素化合物を処理ガスとして導入し超伝導体表面にプラ
ズマ放電処理を行ないバリア膜を形成するように構成す
る。
本発明は、高温超伝導体を電極として用いたジョセフソ
ン接合素子およびその製造方法に関する。
ン接合素子およびその製造方法に関する。
現在高い転移温度を示す高温超伝導体としては１、ａｓ
ｒｃｕｏ系、ＹＩＢａ２Ｃｕ３０ｘ系あるいは旧、 ５
ｒＩＣａｌＣｕ２０ｘ系等が提示されており、前記Ｌａ
５ｒＣｕＯ系のものは転移温度（Ｔｃ）が４０ Ｋを示
し、Ｙ、 １３ａ２Ｃｕ３０．系のものは転移温度が９
０Ｋを示し、また旧ｌ５ｒＩＣａｌＣｕ２０ｘ系のもの
は転移温度が１０５Ｋを示す。そして、転移温度のより
高い超伝導体について各種の研究が行なわれている。
ｒｃｕｏ系、ＹＩＢａ２Ｃｕ３０ｘ系あるいは旧、 ５
ｒＩＣａｌＣｕ２０ｘ系等が提示されており、前記Ｌａ
５ｒＣｕＯ系のものは転移温度（Ｔｃ）が４０ Ｋを示
し、Ｙ、 １３ａ２Ｃｕ３０．系のものは転移温度が９
０Ｋを示し、また旧ｌ５ｒＩＣａｌＣｕ２０ｘ系のもの
は転移温度が１０５Ｋを示す。そして、転移温度のより
高い超伝導体について各種の研究が行なわれている。
これらの高温超伝導体を用いた、いわゆるサンドイッチ
型（超伝導体／バリア／超伝導体）のジョセフソン接合
素子は種々製造されており、例えば、下部電極に高温超
伝導体、バリア膜としてＡｕ／Ａｌ２Ｏ３またはＡ ｕ
／ Ｍ ｇ Ｏ１対向電匪である上部電極にニオブ（
Ｎｂ）を用いたもの等が提案されている。
型（超伝導体／バリア／超伝導体）のジョセフソン接合
素子は種々製造されており、例えば、下部電極に高温超
伝導体、バリア膜としてＡｕ／Ａｌ２Ｏ３またはＡ ｕ
／ Ｍ ｇ Ｏ１対向電匪である上部電極にニオブ（
Ｎｂ）を用いたもの等が提案されている。
しかしながら、上記のように（Ｒ成した素子では超伝導
電流、準粒子電流ともに観測されていないのが実情であ
る。すなわち、高温超伝導体は、その超伝導の本質を示
すコヒーレンス長（ξ）が１〜３ｎｍといわれており、
このような極めて短いξをもつ高温超伝導体では厳密な
界面制御が必要とされ、しかも用いるバリア膜の膜厚も
１〜３ｎｍ以“ドであることが要求される。
電流、準粒子電流ともに観測されていないのが実情であ
る。すなわち、高温超伝導体は、その超伝導の本質を示
すコヒーレンス長（ξ）が１〜３ｎｍといわれており、
このような極めて短いξをもつ高温超伝導体では厳密な
界面制御が必要とされ、しかも用いるバリア膜の膜厚も
１〜３ｎｍ以“ドであることが要求される。
この要求にもかかわらず、バリア；漠を前記のＡ ｕ
／ Ａ Ｉ ２０３ないしはＡ ｕ ／ Ｍ ｇ Ｏの
積層体で構成した場合、そのバリア機能を発揮させるた
めには例えば、Ａｕ膜厚を１０ｎｍ以上、Ａ ｌ ２０
ａ膜厚を３【】ｍ以上必要としており、これが超伝導
電流、準粒子電流ともに観ｆｌｅ＋されない理由とされ
ている。
／ Ａ Ｉ ２０３ないしはＡ ｕ ／ Ｍ ｇ Ｏの
積層体で構成した場合、そのバリア機能を発揮させるた
めには例えば、Ａｕ膜厚を１０ｎｍ以上、Ａ ｌ ２０
ａ膜厚を３【】ｍ以上必要としており、これが超伝導
電流、準粒子電流ともに観ｆｌｅ＋されない理由とされ
ている。
このような実情に鑑み、本発明は、上記の問題点を解消
し、均一かつ所望膜厚を有し、しかも高温超伝導体電極
界面にダメージ（拡散も含めて）を与えることのないバ
リア膜を有するジョセフソン接合素子およびその製造方
法を提供することを１−１的とする。
し、均一かつ所望膜厚を有し、しかも高温超伝導体電極
界面にダメージ（拡散も含めて）を与えることのないバ
リア膜を有するジョセフソン接合素子およびその製造方
法を提供することを１−１的とする。
上記課題は、ジョセフソン接合素子のバリア膜を、少な
くとも炭素（Ｃ） フッ素（Ｆ）の２元素の結合を有
し、これら炭素が少なくともＣＩ？ ２基、ＣＩ！３Ｊ
Ｊとして存在する組成の薄膜とすること、および下部電
極の上にバリア膜を介して上部電極を設置するジョセフ
ソン接合素子の製造方法おいて、前記バリア膜を、固相
ないし気相成膜法で成膜された下部電極を有する基板を
プラズマ処理装置内に設置し、この装置内に、フルオロ
メタン系または、フルオロエタン系、あるいは、テトラ
フルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンなどのフ
ルオロオレフィン系、あるいはフッ化ビニリデン、ある
いはフッ化ビニル、あるいは、ベンゾトリフルオリドな
どの芳香族フッ化炭化水素等のフッ素化合物を処理ガス
として導入し下部電極表面にプラズマ放電処理を行ない
形成することによって達成される。
くとも炭素（Ｃ） フッ素（Ｆ）の２元素の結合を有
し、これら炭素が少なくともＣＩ？ ２基、ＣＩ！３Ｊ
Ｊとして存在する組成の薄膜とすること、および下部電
極の上にバリア膜を介して上部電極を設置するジョセフ
ソン接合素子の製造方法おいて、前記バリア膜を、固相
ないし気相成膜法で成膜された下部電極を有する基板を
プラズマ処理装置内に設置し、この装置内に、フルオロ
メタン系または、フルオロエタン系、あるいは、テトラ
フルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンなどのフ
ルオロオレフィン系、あるいはフッ化ビニリデン、ある
いはフッ化ビニル、あるいは、ベンゾトリフルオリドな
どの芳香族フッ化炭化水素等のフッ素化合物を処理ガス
として導入し下部電極表面にプラズマ放電処理を行ない
形成することによって達成される。
ジョセフソン接合素子のバリア膜を、少なくとも炭素（
Ｃ）、フッ素（Ｆ）の２元素の結合を有し、これら炭素
が少なくともＣＦ２基、ＣＦ３基として存在する組成の
薄膜とすることによって、１〜３０ｍ以下の極めて薄い
膜が均一に得られる。これによって超伝導体電流、準粒
子電流が観察される。
Ｃ）、フッ素（Ｆ）の２元素の結合を有し、これら炭素
が少なくともＣＦ２基、ＣＦ３基として存在する組成の
薄膜とすることによって、１〜３０ｍ以下の極めて薄い
膜が均一に得られる。これによって超伝導体電流、準粒
子電流が観察される。
しかもこの膜は高温超伝導体電極に対し、界面における
拡散等のダメージを与えることもない。
拡散等のダメージを与えることもない。
また、さらに下部電極の上にバリア膜を介して上部電極
を設置するジョセフソン接合素子の製造方法おいて、前
記バリア膜を、固相ないし気相成膜法で成膜された下部
電極を有する基板をプラズマ処理装置内に設置し、この
装置内にフッ素化合物、たとえば、フルオロメタン系ま
たは、フルオロエタン系、あるいは、テトラフルオロエ
チレン、ヘキサフルオロプロピレンなどのフルオロオレ
フィン系、あるいはフッ化ビニリデン、あるいはフッ化
ビニル、あるいは、ベンゾトリフルオリドなどの芳香族
フッ素化炭化水素を流入して下部？！！極表面にプラズ
マ放電処理を行なうようにして形成する。
を設置するジョセフソン接合素子の製造方法おいて、前
記バリア膜を、固相ないし気相成膜法で成膜された下部
電極を有する基板をプラズマ処理装置内に設置し、この
装置内にフッ素化合物、たとえば、フルオロメタン系ま
たは、フルオロエタン系、あるいは、テトラフルオロエ
チレン、ヘキサフルオロプロピレンなどのフルオロオレ
フィン系、あるいはフッ化ビニリデン、あるいはフッ化
ビニル、あるいは、ベンゾトリフルオリドなどの芳香族
フッ素化炭化水素を流入して下部？！！極表面にプラズ
マ放電処理を行なうようにして形成する。
これによって、膜厚がきわめて薄く、しかもバリア膜が
均一に形成される。また、成膜時に高温超伝導体電極に
ダメージを与えることもない。
均一に形成される。また、成膜時に高温超伝導体電極に
ダメージを与えることもない。
さらに、プラズマ装置内の圧力、印加電力および印加時
間を調整すれば、バリア膜としてのプラズマ重合膜の厚
さを容易に調整しながら形成できる。
間を調整すれば、バリア膜としてのプラズマ重合膜の厚
さを容易に調整しながら形成できる。
以下、本発明の実施例を第１図に基づいて具体的に説明
する。
する。
第１図は本発明のジョセフソン接合素子の断面図を示し
たものであり、当該素子は、５ｉＴｉＯ、ＡＩ Ｏ、
ＭｇＯ等の基板７上に超伝導体薄膜の下部電極８を有し
、この電極８の上にバリア膜９を有し、このバリア膜９
の上に超伝導体薄膜の上部電極１０を有しジョセフソン
接合を形成している。
たものであり、当該素子は、５ｉＴｉＯ、ＡＩ Ｏ、
ＭｇＯ等の基板７上に超伝導体薄膜の下部電極８を有し
、この電極８の上にバリア膜９を有し、このバリア膜９
の上に超伝導体薄膜の上部電極１０を有しジョセフソン
接合を形成している。
本発明においては、前記上部および下部の電極８．１０
のうち少なくとも一つは高い転移温度を示すいわゆる高
温超伝導体で構成されており、高温超伝導体としては、
例えば、Ｌａ５ｒＣｕＯ系、Ｙ Ｂａ Ｃｕ Ｏ系
あるいは旧ｔ Ｓｒｔ Ｃａ１２３ｘ ＣＵ ２０ Ｘ系等のものが挙げられる。
のうち少なくとも一つは高い転移温度を示すいわゆる高
温超伝導体で構成されており、高温超伝導体としては、
例えば、Ｌａ５ｒＣｕＯ系、Ｙ Ｂａ Ｃｕ Ｏ系
あるいは旧ｔ Ｓｒｔ Ｃａ１２３ｘ ＣＵ ２０ Ｘ系等のものが挙げられる。
前記高温超伝導体を一方の電極のみに用いる場合、他の
電極としてはＮｂ系、ｐｂ系等の超伝導体をもちいる。
電極としてはＮｂ系、ｐｂ系等の超伝導体をもちいる。
このような上部および下部の電極８．１０はそれぞれ、
スッパタ、蒸着等の通常の固相成膜法あるいはＣＶＤの
ような気相成膜法で成膜され、その厚さは、通常、それ
ぞれ１００〜２００ｎｍ程度とされる。
スッパタ、蒸着等の通常の固相成膜法あるいはＣＶＤの
ような気相成膜法で成膜され、その厚さは、通常、それ
ぞれ１００〜２００ｎｍ程度とされる。
このような上部および下部の電極８，１０の間に密着し
て介在するバリア膜９は、少なくとも炭素（Ｃ）、フッ
素（Ｆ）の２元素の結合を有し、これら炭素が少なくと
もＯＦ 基、ＣＦ３基として存在する組成の薄膜であ
る。
て介在するバリア膜９は、少なくとも炭素（Ｃ）、フッ
素（Ｆ）の２元素の結合を有し、これら炭素が少なくと
もＯＦ 基、ＣＦ３基として存在する組成の薄膜であ
る。
このような組成を有するバリア膜９は、例えば、以下に
述べるようなプラズマ処理によってプラズマ重合膜とし
て成膜される。
述べるようなプラズマ処理によってプラズマ重合膜とし
て成膜される。
第２図は、公知の平行平板型プラズマ装置Ｍの概略構成
図を示したものであり、このプラズマ装置Ｍはケーシン
グ１を有し、このケーシング１内には相対向する平板２
．３が設けられ、下方の平板３には第３図に示されるよ
うな試料４が載置されている。
図を示したものであり、このプラズマ装置Ｍはケーシン
グ１を有し、このケーシング１内には相対向する平板２
．３が設けられ、下方の平板３には第３図に示されるよ
うな試料４が載置されている。
第３図は試料４の断面図を示したものであり、本図によ
れば、基板７上に高温超伝導体８（Ｙ １３ａ Ｃ
ｕ Ｏ５ＬａＳｒＣｕＯ又は旧、 Ｓｒ、 Ｃａ。
れば、基板７上に高温超伝導体８（Ｙ １３ａ Ｃ
ｕ Ｏ５ＬａＳｒＣｕＯ又は旧、 Ｓｒ、 Ｃａ。
２３Ｘ
ＣＵ ２０ Ｘ ）の薄膜が形成されている。
そして、前記両平板２．３には高周波が印加されるよう
になっており、ケーシング１内にはガス流入口５から処
理ガスが流入されるとともに処理後のガスは排出口６か
ら排出されるようになっている。
になっており、ケーシング１内にはガス流入口５から処
理ガスが流入されるとともに処理後のガスは排出口６か
ら排出されるようになっている。
本発明に用いる処理ガスとしては、フッ素化合物、たと
えば、フルオロメタン系または、フルオロエタン系、あ
るいは、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロ
ピレンなどのフルオロオレフィン系、あるいはフッ化ビ
ニリデン、あるいはフッ化ビニル、あるいは、ベンゾト
リフルオリドなどの芳香族フッ素化炭化水素が好ましく
、例えばフルオロメタン系ではＣｌ１Ｆ’ ガスのみ
、ＣＦ４ガスのみ又は叶４とＨ２との混合ガスが好まし
い。フロン系のガスであってもＣＦ ガスのみおよび
ＣＦ４ガスと０２ガスとの混合ガスではプラズマ重合膜
は形成されないばかりでなく超伝導特性も劣化されるの
で好ましくなく、０□ガスのみでも好ましくない。一般
に、フッ素（Ｆ）の性質は超伝導体の表面をエツチング
する性質があり、フッ素か余り多いと好ましくない。そ
こで、フッ素の作用を水素（１１）で弱めるようにして
いる。
えば、フルオロメタン系または、フルオロエタン系、あ
るいは、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロ
ピレンなどのフルオロオレフィン系、あるいはフッ化ビ
ニリデン、あるいはフッ化ビニル、あるいは、ベンゾト
リフルオリドなどの芳香族フッ素化炭化水素が好ましく
、例えばフルオロメタン系ではＣｌ１Ｆ’ ガスのみ
、ＣＦ４ガスのみ又は叶４とＨ２との混合ガスが好まし
い。フロン系のガスであってもＣＦ ガスのみおよび
ＣＦ４ガスと０２ガスとの混合ガスではプラズマ重合膜
は形成されないばかりでなく超伝導特性も劣化されるの
で好ましくなく、０□ガスのみでも好ましくない。一般
に、フッ素（Ｆ）の性質は超伝導体の表面をエツチング
する性質があり、フッ素か余り多いと好ましくない。そ
こで、フッ素の作用を水素（１１）で弱めるようにして
いる。
このような処理ガスを用いて行うプラズマ重合膜の成膜
条件は、装置槽内圧力０．１〜１．５Ｔｏｒｒ、印加電
力２００Ｗ以下、印加時間１０〜６０分の条件でプラズ
マ放電処理を行なうことがましい。この場合には、緻密
かつ膜厚均一の薄膜が形成でき、しかもこの膜は、上部
および下部電極にダメージを勾えることもない。
条件は、装置槽内圧力０．１〜１．５Ｔｏｒｒ、印加電
力２００Ｗ以下、印加時間１０〜６０分の条件でプラズ
マ放電処理を行なうことがましい。この場合には、緻密
かつ膜厚均一の薄膜が形成でき、しかもこの膜は、上部
および下部電極にダメージを勾えることもない。
このような所定の組成を有するプラズマ重合膜が形成さ
れているか否かは以下のように確認されている。すなわ
ち、上記の条件で、プラズマ処理をすると超伝導体表面
の色が黒色から緑色に変色することが確認され、このも
のを、Ｘ線分析（Ｘｒａｙ ｐｈｏＬｏａＩｅｃｔｒｏ
ｎ ５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ （ＸＰＳ））および赤
外線反射スペクトル（ＸＲ）で検査したところ、第４図
および第５図に示される結果が得られた。
れているか否かは以下のように確認されている。すなわ
ち、上記の条件で、プラズマ処理をすると超伝導体表面
の色が黒色から緑色に変色することが確認され、このも
のを、Ｘ線分析（Ｘｒａｙ ｐｈｏＬｏａＩｅｃｔｒｏ
ｎ ５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ （ＸＰＳ））および赤
外線反射スペクトル（ＸＲ）で検査したところ、第４図
および第５図に示される結果が得られた。
第４図はＸＰＳによる検出結果であり、曲線のＡ部分は
Ｃ１コ 、 ＣＦ２− ＣＰＩＩ 、 ＣＦ２基の存在
、Ｂ部分はＣ１１ｌ” −ＣＩ？ 、針’０ 、 Ｃ
’ＦＩＩ 、 ＣＩ”２− Ｃ１１２基の（ｒ−（Ｉ’
、、Ｃ部分は−ＣＩｌ ＯＨ，ＣＦＩＩ −０１１２
基の存在を示している。
Ｃ１コ 、 ＣＦ２− ＣＰＩＩ 、 ＣＦ２基の存在
、Ｂ部分はＣ１１ｌ” −ＣＩ？ 、針’０ 、 Ｃ
’ＦＩＩ 、 ＣＩ”２− Ｃ１１２基の（ｒ−（Ｉ’
、、Ｃ部分は−ＣＩｌ ＯＨ，ＣＦＩＩ −０１１２
基の存在を示している。
第５図は金／シリコンウェハの上にプラズマ重合膜を付
着させて赤外線反射スペクトラムの結果を示したもので
あり、この測定結果によれば、曲線のＤ部分はＣ−１基
、Ｅ部分はＣ−０、ＣＩｌ□−示している。
着させて赤外線反射スペクトラムの結果を示したもので
あり、この測定結果によれば、曲線のＤ部分はＣ−１基
、Ｅ部分はＣ−０、ＣＩｌ□−示している。
両測定結果を結合すれば、前記プラズマ重合膜はＣ，Ｆ
の元素からなりたっており、それが主としてＣＦ 基
、ＣＦ３基又はＧＯ基として存在していることが判明し
た。ＣＯ基あるいはＨとの結合基は、重合後、膜中に残
存するラジカルと空気中の酸素および水素との反応によ
って形成されたものであり、木質的ではない。
の元素からなりたっており、それが主としてＣＦ 基
、ＣＦ３基又はＧＯ基として存在していることが判明し
た。ＣＯ基あるいはＨとの結合基は、重合後、膜中に残
存するラジカルと空気中の酸素および水素との反応によ
って形成されたものであり、木質的ではない。
さらに、ＸＰＳによって、高温超伝導体表面と、プラズ
マ重合膜との界面を調べた。
マ重合膜との界面を調べた。
第６図は、プラズマ重合膜をつけていない、Ｙ、 Ｂ、
ａ２Ｃｕ３０ 、膜表面のＹ（イツトリウム）の３ｄス
ペクトラム、第７図は、プラズマ重合膜をつけたＹ、
ｌ１ａ２Ｃｕ３０．膜表面のＹの３ｄスペクトラムの結
果である。
ａ２Ｃｕ３０ 、膜表面のＹ（イツトリウム）の３ｄス
ペクトラム、第７図は、プラズマ重合膜をつけたＹ、
ｌ１ａ２Ｃｕ３０．膜表面のＹの３ｄスペクトラムの結
果である。
第６図の１５５．８ ｅＶのピークはＹ −ｍｅｔａｌ
、 １５７．７ｅＶのピークはＹ −ｏｘｉｄｅのピ
ークである。これに対して、第７図では１５５．８ ｅ
ＶのＹ −ｍｅｔａｌ 、 １５８．２ｅＶのＹ−ｏｗ
ｉｄｅのピークの外に、Ｉ［ｉｏ、２０Ｖのピークがみ
られる。このピークはＹフッ化物のピークである。Ｉｌ
ａ、ＣｕのＸＰＳスペクトラムも同じくプラズマ重合膜
後、１３ａのフッ化物、Ｃｕのフッ化物のピークがみら
れる。プラズマ重合によって、Ｙ＋ １３ａ２Ｃｕ３０
ｘＩｌ’！表面とプラズマ重合膜との界面に反応があ
ることを示している。この反応自体は、後で述べるよう
に、 Ｙ、 Ｉ（ａ２Ｃｕ３０ 、膜の超伝導特性に悪い影響
を及ぼすことはない。
、 １５７．７ｅＶのピークはＹ −ｏｘｉｄｅのピ
ークである。これに対して、第７図では１５５．８ ｅ
ＶのＹ −ｍｅｔａｌ 、 １５８．２ｅＶのＹ−ｏｗ
ｉｄｅのピークの外に、Ｉ［ｉｏ、２０Ｖのピークがみ
られる。このピークはＹフッ化物のピークである。Ｉｌ
ａ、ＣｕのＸＰＳスペクトラムも同じくプラズマ重合膜
後、１３ａのフッ化物、Ｃｕのフッ化物のピークがみら
れる。プラズマ重合によって、Ｙ＋ １３ａ２Ｃｕ３０
ｘＩｌ’！表面とプラズマ重合膜との界面に反応があ
ることを示している。この反応自体は、後で述べるよう
に、 Ｙ、 Ｉ（ａ２Ｃｕ３０ 、膜の超伝導特性に悪い影響
を及ぼすことはない。
以」この実験例はＹ１Ｂａ２Ｃｕ３０ｘ系の超伝導体を
下部電極とした場合のものであるが、１．、ａｓｒｃｕ
Ｏ。
下部電極とした場合のものであるが、１．、ａｓｒｃｕ
Ｏ。
旧、 ５ｒＩＣａ、 Ｃｕ２Ｏ、系等の超伝導体につい
ても同（すな結果が得られた。
ても同（すな結果が得られた。
なお、プラズマ重合膜（バリア膜）は、プラズマ装置内
の圧力、印加電力および印加時間等の作成条件を変化さ
せれば、その厚さを数オングストロームから１ミクロン
程度まで調整できるが、接合のバリアとしては通常１〜
３０人程度皮表る。
の圧力、印加電力および印加時間等の作成条件を変化さ
せれば、その厚さを数オングストロームから１ミクロン
程度まで調整できるが、接合のバリアとしては通常１〜
３０人程度皮表る。
また、平行平板型でなく、円筒形型プラズマ装置等プラ
ズマ重合がおきる装置であれば、その種類は限定されな
い。
ズマ重合がおきる装置であれば、その種類は限定されな
い。
以上説明したように、ジョセフソン素子のバリア膜とし
てＣＰ 基、ＣＦ３基を有する薄膜を用いることによ
って、薄膜を１〜３ｎｍ以下に薄くでき、しかもこの薄
膜は均一性に優れる。
てＣＰ 基、ＣＦ３基を有する薄膜を用いることによ
って、薄膜を１〜３ｎｍ以下に薄くでき、しかもこの薄
膜は均一性に優れる。
従って、従来、高温超伝導体を用いたジョセフソン接合
素子では観察できなかった超伝導電流、中粒子電流が観
察されるようになった。
素子では観察できなかった超伝導電流、中粒子電流が観
察されるようになった。
また、バリア膜は高温超伝導体電極に対し、拡散等のダ
メージを与えることもない また、バリア膜は、例えば、ＣＩ！Ｆ３ガスを使用して
プラズマ処理すれば、容易に形成でき、このプラズマ処
理によれば、超伝導特性に変化を与えることなく成膜可
能である。また、膜厚調整も極めて容易であり、薄い膜
が均一に成膜できる。
メージを与えることもない また、バリア膜は、例えば、ＣＩ！Ｆ３ガスを使用して
プラズマ処理すれば、容易に形成でき、このプラズマ処
理によれば、超伝導特性に変化を与えることなく成膜可
能である。また、膜厚調整も極めて容易であり、薄い膜
が均一に成膜できる。
第１図は、本発明の接合素子の断面図、第２図は、本発
明の一実施例におけるプラズマ処理装置の概略構成図、 第３図は、プラズマ処理前における試料の断面図、 第４図はプラズマ重合膜のＸＰｓ解析グラフ、第５図は
プラズマ重合膜の赤外線反射スペクトラム、 第６図はプラズマ重合していないＹ ｌｅａＣｕ３０
、のＹのｘｐｓスペクトラム、第７図はプラズマ重合
したＹＩＢａ２ｃｕ３ｏｘのＹのｘｐｓスペクトラムで
ある。
明の一実施例におけるプラズマ処理装置の概略構成図、 第３図は、プラズマ処理前における試料の断面図、 第４図はプラズマ重合膜のＸＰｓ解析グラフ、第５図は
プラズマ重合膜の赤外線反射スペクトラム、 第６図はプラズマ重合していないＹ ｌｅａＣｕ３０
、のＹのｘｐｓスペクトラム、第７図はプラズマ重合
したＹＩＢａ２ｃｕ３ｏｘのＹのｘｐｓスペクトラムで
ある。
１・・・ケーシング
２・甲板
３・・・平板
４・・・試料
シ’＋ｔフソン接合素子の断面図
第１図
プラズマ処理装置の胆略構成図
第２図
試料の断面図
第３図
スペクトル強度
Ｎ［Ｅ）／Ｅ
スペクトル強度Ｎ（Ｅ！／Ｅ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、（特定発明） 下部電極（８）の上にバリア膜（９）を介して上部電極
（１０）を有するジョセフソン接合素子において、 前記上部および下部の電極（８）、（１０）のうち少な
くとも一つは、高温超伝導体であり、前記バリア膜（９
）は、少なくとも炭素（Ｃ）、フッ素（Ｆ）の２元素の
結合を有し、これら炭素が少なくともＣＦ＿２基、ＣＦ
＿３基として存在する組成の薄膜であることを特徴とす
るジョセフソン接合素子。 ２、（３７条３号の関連発明） 下部電極（８）の上にバリア膜（９）を介して上部電極
（１０）を設置するジョセフソン接合素子の製造方法お
いて、 前記バリア膜（９）は、固相ないし気相成膜法で成膜さ
れた下部電極（８）を有する基板（７）をプラズマ処理
装置（Ｍ）内に設置し、この装置（Ｍ）内に、フルオロ
メタン系または、フルオロエタン系、あるいは、テトラ
フルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンなどのフ
ルオロオレフィン系、あるいはフッ化ビニリデン、ある
いはフッ化ビニル、あるいは、ベンゾトリフルオリドな
どの芳香族フッ化炭化水素等のフッ素化合物を処理ガス
として導入し下部電極（８）表面にプラズマ放電処理を
行ない形成することを特徴とするジョセフソン接合素子
の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1012418A JPH02192775A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | ジョセフソン接合素子及びその製造方法 |
| EP89107643A EP0341502A3 (en) | 1988-05-07 | 1989-04-27 | A cryoelectronic device including a ceramic superconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1012418A JPH02192775A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | ジョセフソン接合素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02192775A true JPH02192775A (ja) | 1990-07-30 |
Family
ID=11804721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1012418A Pending JPH02192775A (ja) | 1988-05-07 | 1989-01-20 | ジョセフソン接合素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02192775A (ja) |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1012418A patent/JPH02192775A/ja active Pending
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