JPH02207575A - ジヨセフソン接合とその製造方法 - 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〕 本発明は酸化物超伝導体を両方の電極に持つ５−Ｎ−３
型ジョセフソン接合及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

高温酸化物超伝導体は超伝導コヒーレンス長が約数ｎｍ
と大変短いので、これを電極にしたジョセフソン接合は
、５−Ｉ−５型よりも５−Ｎ−５型の方が作りやすいと
考えられている。従来この種の５−Ｎ−３接合は第４図
に示した断面構造を持つものが作られていた。第４図中
１と２とはそれぞれ第１及び第２の酸化物超伝導体より
なる電極、３は常伝導膜、４は基板、５は酸化物超伝導
体自然表面にある劣化層である。

酸化物超伝導体電極１と２との超伝導オーダパラメータ
は常伝導膜３の中まで近接効果により侵入するので、こ
の常伝導膜３が十分に薄ければ画電極１．２はジョセフ
ソン結合する。この常伝導膜の厚さは近接効果によるコ
ヒーレンス長ξＮと同じオーダーであることが必要であ
り、極低温では通常ξＮα１ｐである。

（発明が解決しようとする課題〕 ところで、ＹｌＢａ、　Ｃｕ、０．−＠に代表される１
−２−３相化合物やＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０，ＴＱ
−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０などの高温酸化物超伝導体の自
然に形成された表面は、非超伝導の物質による劣化層に
より覆われている。

通常のパックスバッタ法などによる表面のクリーニング
は、超伝導体の結晶にイオンダメージを与えるので効果
がない、したがってこのような劣化層を介して、第４図
のように５−Ｎ−５接合を作っても、酸化物超伝導体電
極１，２と、常伝導膜３間の清浄なコンタクトがとれな
いので、得られたジョセフソン接合の特性は理想的な５
−Ｎ−５接合特性からほど遠いものであった。

本発明の目的は上記課題を解決したジョセフソン接合と
その製造方法を提供することにある。

［８題を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、本発明によるジョセフソン接
合においては、第１の酸化物超伝導電極と第２の酸化物
超伝導電極とをそれぞれの膜側壁襞開面を介し常伝導膜
に接続してジョセフソン接合を形成させたものである。

本発明によるジョセフソン接合は、第１と第２の酸化物
超伝導電極膜が成膜されている基板を真空かつ低温環境
内で臂関し、それにより得られた膜側壁劈開面に前記の
真空低温環境内で常伝導膜を成膜することによって得ら
れる。

〔作用〕

酸化物超伝導体を低温環境で劈開すると清浄な酸化物の
表面を露出させることができる。これは低温環境下では
化学反応速度が大変遅くなるので、新しく露出した表面
が劣化しないからである。このような状態でこの清浄面
に常伝導膜を成膜することにより、清浄なＳ−Ｎ界面が
形成される。このような手順を第３図（ａ）〜（ｃ）に
より説明する。図中、１及び２は酸化物超伝導体膜より
なる第１及び第２の電極、３は常伝導膜、４は基板、５
は劣化層、６は膜側壁劈開面である。図中右はサンプル
の平面図、左は断面図である。第３図（ａ）に示したよ
うな酸化物超伝導体電極１，２が成膜されている基板４
を真空装置内に入れ、まず、低温状態にする。

これは液体窒素トラップ付きのサンプルホルダーなどの
手段を用いて実施できる。このような環境下で基板４に
圧力をかけ、基板４に予め作っである溝に沿って、第３
図（ｂ）のように基板４及び電極１．２の超伝導体膜を
劈開する。すると清浄な膜側壁襞開面６が露出する。こ
の露出した劈開面６は、基板４が低温状態にあるので、
化学変化や表面の酸素の真空中への脱出が起らない、こ
のような清浄な状態で、第３図（ｃ）に示した矢印の成
膜方向に沿って常伝導膜３を真空成膜すると、清浄なＳ
−Ｎ界面が得られる。このようにして面電極１，２が清
浄なＳ−Ｎ界面を介して接続され、５−Ｎ−５ジョセフ
ソン接合が実現できる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を図によって説明する。

（実施例１） 第１図に本発明の第１の実施例の斜視図を示す。

図中１と２とは、酸化物超伝導体膜によりなる第１と第
２の電極、３は常伝導膜、４は基板、５は劣化層、６は
膜側壁劈開面である。第１図において、真空中で低温に
冷却した酸化物超伝導体電極膜が成膜されている基板４
を劈開する。このようにして得られた清浄な膜側壁劈開
面に１図に示した矢印の方向から常伝導膜を真空成膜す
ることにより、５−Ｎ−５接合が得られる。この場合酸
化物超伝導体には多くの種類のものが考えられるが、も
っとも化学的に不安定なＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０のような酸
化物超伝導体でも、常伝導膜に金又は白金を使用して安
定したＳ−Ｎ界面が得られる。また酸化物超伝導体がエ
ピタキシャル膜であれば、平坦な膜側壁劈開面が得られ
るので、さらに良質のジョセフソン接合ができる。接合
長は両電極間の距離により決まる。電極の加工は通常の
リングラフィ技術又は細いイオンビームによる加工など
によって行われる。

（実施例２） 第２図に本発明の第２の実施例の斜視図を示す。

本実施例の構成及び製法はほぼ第１の実施例と同じであ
る０本実施例では予め基板４上に段差７が作られ、この
段差７により分離された電極膜を使用している。このよ
うなサンプルを低温真空環境内で劈開し、得られた膜側
壁劈開面６上に、第２図に矢印で示した方向により常伝
導膜３を成膜し。

５−Ｎ−５接合を形成する。このように段差７を利用し
て画電極１．２間の距離を設定することにより、大変微
細な接合長を得ることができる。接合長が数ｎｍであれ
ば、かなりの高温領域まで画電極１，２間のジョセフソ
ン接合が保たれる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、酸化物超伝導体を
両方の電極に使用した清浄なＳ−Ｎ界面を持つ良質な５
−Ｎ−５接合ができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の第１及び第２の実
施例の斜視図、第３図（ａ）〜（ｃ）はＳ−Ｎ界面の形
成手順を示すサンプルの平面図及び断面図。 第４図は従来例の断面図である。 １・・・第１の酸化物超伝導電極 ２・・・第２の酸化物超伝導電極　３・・・常伝導膜４
・・・基板　　　　　　　　　　５・・・劣化層６・・
・膜側壁劈開面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の酸化物超伝導電極と第２の酸化物超伝導電
   極とをそれぞれの膜側壁劈開面を介し常伝導膜に接続し
   てジョセフソン接合を形成させたことを特徴とするジョ
   セフソン接合。
2. （２）第１と第２の酸化物超伝導電極膜が成膜されてい
   る基板を真空かつ低温環境内で劈開し、それにより得ら
   れた膜側壁劈開面に前記の真空低温環境内で常伝導膜を
   成膜することを特徴とするジョセフソン接合の製造方法
   。