JPH02244682A - 超電導素子 - Google Patents
超電導素子Info
- Publication number
- JPH02244682A JPH02244682A JP1064131A JP6413189A JPH02244682A JP H02244682 A JPH02244682 A JP H02244682A JP 1064131 A JP1064131 A JP 1064131A JP 6413189 A JP6413189 A JP 6413189A JP H02244682 A JPH02244682 A JP H02244682A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- oxide superconductor
- insulating layer
- superconducting
- ionization energy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、酸化物超電導体を用いた超電導素子に関する
。
。
（従来の技術）
従来から、ある温度以下でその電気抵抗が零となる超電
導物質は数多く発見されており、それらを用いて超電導
導線や超電導電子デバイスなどを実現しようとする試み
が種々検討されてきている。また、最近、液体窒素の沸
点温度以上の転移温度を有する酸化物系の高温超電導体
、たとえばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系で代表される酸素欠陥
を有する欠陥ペロブスカイト型の酸化物超電導体、さら
に臨界温度が高いＢ１−８「−Ｃａ−Ｃｕ−０系やＴ
Ｉ −Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系の酸化物超電導体などが
種々発見され、これら高温超電導体を用いて高価な液体
ヘリウムを必要としない超電導素子を実現する試みが関
心を呼ぶに至っている。
導物質は数多く発見されており、それらを用いて超電導
導線や超電導電子デバイスなどを実現しようとする試み
が種々検討されてきている。また、最近、液体窒素の沸
点温度以上の転移温度を有する酸化物系の高温超電導体
、たとえばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系で代表される酸素欠陥
を有する欠陥ペロブスカイト型の酸化物超電導体、さら
に臨界温度が高いＢ１−８「−Ｃａ−Ｃｕ−０系やＴ
Ｉ −Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系の酸化物超電導体などが
種々発見され、これら高温超電導体を用いて高価な液体
ヘリウムを必要としない超電導素子を実現する試みが関
心を呼ぶに至っている。
超電導素子の多くは、ジョセフソン素子に代表されるよ
うに、超電導層／絶縁層／超電導層、あるいは超電導層
／半導体層／超電導層による接合を基本構造として含ん
でいる。ここで、上記超電導層／絶縁層／超電導層接合
における絶縁層は、充分なトンネル電流を得るために、
１０人〜５０人と言ったように充分に薄く形成しなけれ
ばならない。
うに、超電導層／絶縁層／超電導層、あるいは超電導層
／半導体層／超電導層による接合を基本構造として含ん
でいる。ここで、上記超電導層／絶縁層／超電導層接合
における絶縁層は、充分なトンネル電流を得るために、
１０人〜５０人と言ったように充分に薄く形成しなけれ
ばならない。
しかし、酸化物超電導体を利用して上記３層構造の接合
を形成しようとする場合、従来の合金系超電導体のよう
に金属薄膜を酸化することによって形成される酸化膜を
絶縁層とし、て利用することができず、また通常の絶縁
体を薄膜形成しようとする場合には、酸化物超電導体層
自体の表面平滑性を充分に向上させることが困難である
ために、。
を形成しようとする場合、従来の合金系超電導体のよう
に金属薄膜を酸化することによって形成される酸化膜を
絶縁層とし、て利用することができず、また通常の絶縁
体を薄膜形成しようとする場合には、酸化物超電導体層
自体の表面平滑性を充分に向上させることが困難である
ために、。
表面粗さの大きい酸化物超電導体層上に充分に薄い絶縁
層を均一にかつ再現性よく形成することは非常に困難で
あった。
層を均一にかつ再現性よく形成することは非常に困難で
あった。
一方、上記３層構造のトンネル接合に代えて、点接触型
やスリット型の接合方式による超電導素子も検討されて
いるが、将来超電導索子による集積回路などを］」指す
上では、上記３層構造の接合が不可欠である。
やスリット型の接合方式による超電導素子も検討されて
いるが、将来超電導索子による集積回路などを］」指す
上では、上記３層構造の接合が不可欠である。
（発明が解決しようとする課題）
上述したように、臨界温度の高い酸化物超電導体を用い
て良好な接合特性を示す超電導層／絶縁層／超電導層の
接合を構成する上で、酸化物超電導体層上に充分なトン
ネル電流を得ることが可能な絶縁層を再現性よく形成す
ることが必須条件であるが、現状の薄膜形成技術では、
酸化物超電導体層上に充分に薄い絶縁層を均一にかつ再
現性よく形成することは非常に困難を極めている。
て良好な接合特性を示す超電導層／絶縁層／超電導層の
接合を構成する上で、酸化物超電導体層上に充分なトン
ネル電流を得ることが可能な絶縁層を再現性よく形成す
ることが必須条件であるが、現状の薄膜形成技術では、
酸化物超電導体層上に充分に薄い絶縁層を均一にかつ再
現性よく形成することは非常に困難を極めている。
このように、良好な接合特性を示しか・つ再現性に優れ
た酸化物超電導体と絶縁体とによるトンネル接合は、今
だ得られていないのが現状である。
た酸化物超電導体と絶縁体とによるトンネル接合は、今
だ得られていないのが現状である。
これは、準粒子注入型３端子素子などにおける超電導層
／絶縁層／半導体層によるトンネル接合においても同様
である。そして、酸化物超電導体を用いて具体的な超電
導素子を実現する上で、酸化物超電導体層上に絶縁層を
介在させることによって形成されるトンネル接合の接合
特性や再現性を向上させることが強く望まれている。
／絶縁層／半導体層によるトンネル接合においても同様
である。そして、酸化物超電導体を用いて具体的な超電
導素子を実現する上で、酸化物超電導体層上に絶縁層を
介在させることによって形成されるトンネル接合の接合
特性や再現性を向上させることが強く望まれている。
本発明は、このような課題に対処するためになされたも
ので、絶縁層の成形技術に拘らず、再現性に優れかつ良
好な接合特性が得られる、酸化物超電導体層上に絶縁層
を介在させることによって形成されるトンネル接合部を
有する超電導素子を提供することを目的としている。
ので、絶縁層の成形技術に拘らず、再現性に優れかつ良
好な接合特性が得られる、酸化物超電導体層上に絶縁層
を介在させることによって形成されるトンネル接合部を
有する超電導素子を提供することを目的としている。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
すなわち本発明は、酸化物超電導体層上に薄膜状の絶縁
層が介在されることによって形成されるトンネル接合部
を有する超電導素子において、前記絶縁層は、イオン化
エネルギーが５ｅＶ〜６．５ｅＶの範囲にあり、前記超
電導素子の動作温度において絶縁体として機能する物質
によって構成されていることを特徴としている。
層が介在されることによって形成されるトンネル接合部
を有する超電導素子において、前記絶縁層は、イオン化
エネルギーが５ｅＶ〜６．５ｅＶの範囲にあり、前記超
電導素子の動作温度において絶縁体として機能する物質
によって構成されていることを特徴としている。
酸化物超電導体としては多数のものが知られているが、
本発明においては希土類元素含有のペロブスカイト型構
造を有する酸化物超電導体や、Ｂ１．−８ｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−０系酸化物超電導体、Ｔ Ｉ −Ｄａ−Ｃａ−Ｃｕ
−０系酸化物超電導体などが適用される。
本発明においては希土類元素含有のペロブスカイト型構
造を有する酸化物超電導体や、Ｂ１．−８ｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−０系酸化物超電導体、Ｔ Ｉ −Ｄａ−Ｃａ−Ｃｕ
−０系酸化物超電導体などが適用される。
ここでいう希土類元素を含有しペロブスカイト型構造を
有する酸化物超電導体は、超電導状態を実現できるもの
であればよく、たとえばＬｒ１Ｍ Ｃｕ Ｏ系（Ｌ
ｎは Ｙ％ Ｌａ、、Ｓｅ、 Ｎｄ、、、 Ｓｍ。
有する酸化物超電導体は、超電導状態を実現できるもの
であればよく、たとえばＬｒ１Ｍ Ｃｕ Ｏ系（Ｌ
ｎは Ｙ％ Ｌａ、、Ｓｅ、 Ｎｄ、、、 Ｓｍ。
２３７−δ
Ｅｕ、Ｇｄｓ Ｄｙ５ＨＯ％ Ｅｒｓ Ｔｍ、ＹＩ）、
Ｌｕなどの希土類元素から選ばれた少なくとも ｉｓの
元素を、ＨはＢａ、Ｓ「、Ｃａから選ばれた少なくとも
１種の元素を、δは酸素欠陥を表し通常１以下の数、
Ｃｕの一部はＴＩ、Ｖ 、Ｃｒ、Ｍｎｓ Ｆｅｓ ＣＯ
％旧、Ｚｎなどで置換可能。）の酸化物などが例示され
る。また、旧＝Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−〇系酸化物超電導体
は、化学式 ％式％（１） （式中、Ｂ１の一部はｐｂやｓｂなどで置換可能。）な
どで表されるものであり、Ｔ ｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−
０系酸化物超電導体は、化学式 ％式％） などで表されるものである。
Ｌｕなどの希土類元素から選ばれた少なくとも ｉｓの
元素を、ＨはＢａ、Ｓ「、Ｃａから選ばれた少なくとも
１種の元素を、δは酸素欠陥を表し通常１以下の数、
Ｃｕの一部はＴＩ、Ｖ 、Ｃｒ、Ｍｎｓ Ｆｅｓ ＣＯ
％旧、Ｚｎなどで置換可能。）の酸化物などが例示され
る。また、旧＝Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−〇系酸化物超電導体
は、化学式 ％式％（１） （式中、Ｂ１の一部はｐｂやｓｂなどで置換可能。）な
どで表されるものであり、Ｔ ｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−
０系酸化物超電導体は、化学式 ％式％） などで表されるものである。
また、本発明の超電導素子における絶縁層は、イオン化
エネルギーが５ｅＶ −６，５ｅｖの範囲にあり、超電
導素子の動作温度におい゛Ｃ絶縁体として機能する物質
によって構成される。たとえば、電気絶縁体または超電
導素子の動作温度において絶縁体として機能する（抵抗
値で１にΩ以上）半導体によって構成される。
エネルギーが５ｅＶ −６，５ｅｖの範囲にあり、超電
導素子の動作温度におい゛Ｃ絶縁体として機能する物質
によって構成される。たとえば、電気絶縁体または超電
導素子の動作温度において絶縁体として機能する（抵抗
値で１にΩ以上）半導体によって構成される。
このような半導体材料としては、Ｇａ１−Ｘへｌｙ、Ａ
ｓ、ＧａＡｓ、ｘＰ 、などのｍ−ｖ族化合物半導体、
Ｚｎ５ｅｌ−、ＳｘなどのＩＮ−Ｖｌ族化合物半導体、
Ｓａ Ｔｅ ｓ Ｓ、−ｘＳｅｘなどの■族生
導体などが１−ｘ Ｘ 例示され、不純物のドーピング量を調節することによっ
てイオン化エネルギーを上記範囲内に制御することが可
能である。
ｓ、ＧａＡｓ、ｘＰ 、などのｍ−ｖ族化合物半導体、
Ｚｎ５ｅｌ−、ＳｘなどのＩＮ−Ｖｌ族化合物半導体、
Ｓａ Ｔｅ ｓ Ｓ、−ｘＳｅｘなどの■族生
導体などが１−ｘ Ｘ 例示され、不純物のドーピング量を調節することによっ
てイオン化エネルギーを上記範囲内に制御することが可
能である。
ここで、絶縁層となる電気絶縁体または半導体のイオン
化エネルギーを５ｅＶ〜６．５ｅｖの範囲に限定したの
は、以下の理由による。
化エネルギーを５ｅＶ〜６．５ｅｖの範囲に限定したの
は、以下の理由による。
たとえば超電導層／絶縁層／超電導層によるトンネル障
壁の高さは、金属系超電導体を用いた場合には、金属の
仕事関数と絶縁体の電子親和力との差によってほぼ決定
されるが、酸化物超電導体を用いた場合には、酸化物超
電導体がｐ型の縮退半導体であるため、酸化物超電導体
のイオン化エネルギーと絶縁層のイオン化エネルギーと
の差によってほぼ決定され、この値をできるだけ小さく
することによって絶縁層の厚さを無視することが可能と
なる。そして、酸化物超電導体のイオン化エネルギーは
、従来の遷移金属酸化物の値から５ｅＶ −８，５ｅＶ
の範囲と推定される。したがって、絶縁層となる電気絶
縁体あるいは低温で絶縁体として振舞う半導体のイオン
化エネルギーの値を５ｅＶ〜６．５ｅＶの範囲とするこ
とによって、絶縁層の厚さを良好な膜形成が可能な程度
まで厚くしても、トンネル障壁の低い接合が得られ、充
分なトンネル電流を流すことが可能となる。
壁の高さは、金属系超電導体を用いた場合には、金属の
仕事関数と絶縁体の電子親和力との差によってほぼ決定
されるが、酸化物超電導体を用いた場合には、酸化物超
電導体がｐ型の縮退半導体であるため、酸化物超電導体
のイオン化エネルギーと絶縁層のイオン化エネルギーと
の差によってほぼ決定され、この値をできるだけ小さく
することによって絶縁層の厚さを無視することが可能と
なる。そして、酸化物超電導体のイオン化エネルギーは
、従来の遷移金属酸化物の値から５ｅＶ −８，５ｅＶ
の範囲と推定される。したがって、絶縁層となる電気絶
縁体あるいは低温で絶縁体として振舞う半導体のイオン
化エネルギーの値を５ｅＶ〜６．５ｅＶの範囲とするこ
とによって、絶縁層の厚さを良好な膜形成が可能な程度
まで厚くしても、トンネル障壁の低い接合が得られ、充
分なトンネル電流を流すことが可能となる。
また、この際の絶縁層構成材料のイオン化エネルギーは
、酸化物超電導体のイオン化エネルギーに対して± ０
．２ｅＶ程度に設定することが好ましい。
、酸化物超電導体のイオン化エネルギーに対して± ０
．２ｅＶ程度に設定することが好ましい。
本発明の超電導素子におけるトンネル接合は、たとえば
ジョセフソン素子、準粒子注入型３端子素子、５ＱＵＩ
Ｄ素子などにおける超電導層／絶縁層／超電導層による
ものや、準粒子注入型３端子素子における超電導層／絶
縁層／半導体層によるものなどである。
ジョセフソン素子、準粒子注入型３端子素子、５ＱＵＩ
Ｄ素子などにおける超電導層／絶縁層／超電導層による
ものや、準粒子注入型３端子素子における超電導層／絶
縁層／半導体層によるものなどである。
本発明の超電導素子における超電導体層および絶縁層は
、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法、
クラスターイオンビーム法、分子線エピタキシ（ＭＢＥ
）法、プラズマＣＶＤ法などの各種薄膜形成法によって
得ることができる。また、超電導体層の厚さは、酸化物
超電導体が超電導特性を示す厚さ、すなわち概ね１００
０Å以上とすることが好ましく、絶縁層の厚さは上述し
たように各層の形成材料のイオン化エネルギーの差によ
って決定されるトンネル障壁の高さに依存し、トンネル
効果を阻害しない範囲内で良好な膜形成が可能な厚さ、
たとえば５０人〜１００人程度とすることが好ましい。
、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法、
クラスターイオンビーム法、分子線エピタキシ（ＭＢＥ
）法、プラズマＣＶＤ法などの各種薄膜形成法によって
得ることができる。また、超電導体層の厚さは、酸化物
超電導体が超電導特性を示す厚さ、すなわち概ね１００
０Å以上とすることが好ましく、絶縁層の厚さは上述し
たように各層の形成材料のイオン化エネルギーの差によ
って決定されるトンネル障壁の高さに依存し、トンネル
効果を阻害しない範囲内で良好な膜形成が可能な厚さ、
たとえば５０人〜１００人程度とすることが好ましい。
（作 用）
たとえば超電導層／絶縁層／超電導層による接合の場合
、絶縁層の厚さが余り厚くなると、超電導体間の弱い接
合が得られなくなり、充分なトンネル電流が得られなく
なる。そこで、充分なトンネル電流を得るためには、ト
ンネル障壁の高さを充分に低くすることが重要である。
、絶縁層の厚さが余り厚くなると、超電導体間の弱い接
合が得られなくなり、充分なトンネル電流が得られなく
なる。そこで、充分なトンネル電流を得るためには、ト
ンネル障壁の高さを充分に低くすることが重要である。
本発明においては、酸化物超電導体層上に絶縁層が介在
して形成されるトンネル障壁の高さが、酸化物超電導体
のイオン化エネルギーと絶縁層のイオン化エネルギーと
の差によってほぼ決定されることを利用し、絶縁層とな
る電気絶縁体あるいは低温で絶縁体として振舞う半導体
のイオン化エネルギーの値を５ｅＶ〜６゜５ｅＶと、酸
化物超電導体のイオン化エネルギーと同等な値に設定し
ているため、トンネル障壁の高さを極力低くすることが
でき、よって絶縁層の厚さを良好な膜形成が可能な程度
に多少厚くすることが可能となる。したがって、たとえ
ば酸化物超電導体層／絶縁層／酸化物超電導体層による
トンネル接合を極めて容易にかつ再現性よく得ることが
できる。
して形成されるトンネル障壁の高さが、酸化物超電導体
のイオン化エネルギーと絶縁層のイオン化エネルギーと
の差によってほぼ決定されることを利用し、絶縁層とな
る電気絶縁体あるいは低温で絶縁体として振舞う半導体
のイオン化エネルギーの値を５ｅＶ〜６゜５ｅＶと、酸
化物超電導体のイオン化エネルギーと同等な値に設定し
ているため、トンネル障壁の高さを極力低くすることが
でき、よって絶縁層の厚さを良好な膜形成が可能な程度
に多少厚くすることが可能となる。したがって、たとえ
ば酸化物超電導体層／絶縁層／酸化物超電導体層による
トンネル接合を極めて容易にかつ再現性よく得ることが
できる。
（実施例）
次に、この発明の実施例について説明する。
第１図は、本発明を適用した一実施例のジョセフソン素
子を模式的に示す図である。チタン酸ストロンチウム（
５ｒＴｉ（ｈ ）基板１上には、厚さ約５０００人のＹ
Ｂａ２Ｃｕ３０．７．組成の第１の酸化物超電導体層２
（転移温度−９０Ｋ）がストライブ状に形成されている
。
子を模式的に示す図である。チタン酸ストロンチウム（
５ｒＴｉ（ｈ ）基板１上には、厚さ約５０００人のＹ
Ｂａ２Ｃｕ３０．７．組成の第１の酸化物超電導体層２
（転移温度−９０Ｋ）がストライブ状に形成されている
。
この第１の酸化物超電導体層２上のほぼ中央部には、厚
さ約５０人の絶縁層３が形成されている。
さ約５０人の絶縁層３が形成されている。
この絶縁層３はＧａＡｓ Ｐ からなるもので
あ０．４ ０．０ す、約５０にで電気絶縁体として機能し、またイオン化
エネルギーは約６ ｅ Ｖ−Ｑある。この絶縁層３上に
は、第１の酸化物超電導体層２と直交するように、厚さ
約５０００人のＹ１３ａ Ｃｕ Ｏ組成の第２２３
７−δ の酸化物超電導体４（転移温度−７５Ｋ）がストライブ
状に形成されている。
あ０．４ ０．０ す、約５０にで電気絶縁体として機能し、またイオン化
エネルギーは約６ ｅ Ｖ−Ｑある。この絶縁層３上に
は、第１の酸化物超電導体層２と直交するように、厚さ
約５０００人のＹ１３ａ Ｃｕ Ｏ組成の第２２３
７−δ の酸化物超電導体４（転移温度−７５Ｋ）がストライブ
状に形成されている。
そして、第１および第２の酸化物超電導体層２．４のそ
れぞれの両端部上に電流電圧端子となるＡｕ電極５．６
．７．８が形成されてジョセフソン素子が構成されてい
る。なお、第１および第２の酸化物超電導体層２．４の
形成材料であるＹ Ｂ ａ ２ＣＩＪ Ｏのイオン化
エネルギーは、ＵＰＳからの３７−δ 推定によると約６．３ｅＶである。
れぞれの両端部上に電流電圧端子となるＡｕ電極５．６
．７．８が形成されてジョセフソン素子が構成されてい
る。なお、第１および第２の酸化物超電導体層２．４の
形成材料であるＹ Ｂ ａ ２ＣＩＪ Ｏのイオン化
エネルギーは、ＵＰＳからの３７−δ 推定によると約６．３ｅＶである。
このようなジョセフソン素子は、たとえば以下のように
して製造される。
して製造される。
まず、５ｒＴＩ０３基板］上にレーザ蒸希法によってＹ
Ｂａ Ｃｕ Ｏ組成の酸化物超電導体膜を形２３７
−δ 成する。次に、この酸化物超電導体膜上に所定の幅でＭ
ＢＥ法によりＧａＡｓ Ｐ からなる半導体０
．４ Ｇ、８ 膜を形成した後に、半導体膜が所定の長さだけ残存する
ように、ストライブ状にウェットエツチングなどによっ
て加工し、第１の酸化物超電導体層２と絶縁層３とを形
成する。
Ｂａ Ｃｕ Ｏ組成の酸化物超電導体膜を形２３７
−δ 成する。次に、この酸化物超電導体膜上に所定の幅でＭ
ＢＥ法によりＧａＡｓ Ｐ からなる半導体０
．４ Ｇ、８ 膜を形成した後に、半導体膜が所定の長さだけ残存する
ように、ストライブ状にウェットエツチングなどによっ
て加工し、第１の酸化物超電導体層２と絶縁層３とを形
成する。
次いで、ストライブ状に形成された第１の酸化物超電導
体層２および絶縁層３上に、直交して第２の酸化物超電
導体層４が形成されるようにマスキングを施し、再びレ
ーザ蒸着法によってＹＢａ２Ｃｕ Ｏ組成の酸化物超
電導体膜を着膜させ、３７−δ 第２の酸化物超電導体層４を形成する。
体層２および絶縁層３上に、直交して第２の酸化物超電
導体層４が形成されるようにマスキングを施し、再びレ
ーザ蒸着法によってＹＢａ２Ｃｕ Ｏ組成の酸化物超
電導体膜を着膜させ、３７−δ 第２の酸化物超電導体層４を形成する。
この後、Ａｕ電極５．６．７．８を第１および第２の酸
化物超電導体層２．４の両端部に通常の蒸着法によって
形成し、ジョセフソン素子を得る。
化物超電導体層２．４の両端部に通常の蒸着法によって
形成し、ジョセフソン素子を得る。
このようにして作製した上記構成のジョセフソン素子の
電圧−電流特性を液体ヘリウム温度中で測定したところ
、第２図に示す結果が得られた。
電圧−電流特性を液体ヘリウム温度中で測定したところ
、第２図に示す結果が得られた。
同図からも明らかなように、この実施例のジョセフソン
素子は、大きい超電導ギャップ（２Δ−１０ｍＶ）が観
測され、良好なジョセフソン接合が形成されていること
が確認された。
素子は、大きい超電導ギャップ（２Δ−１０ｍＶ）が観
測され、良好なジョセフソン接合が形成されていること
が確認された。
このように、この実施例のジョセフソン素子においては
、酸化物超電導体からなる第１および第２の酸化物超電
導体層２．４と絶縁層３とのイオン化エネルギーが近似
しているため、絶縁層３の厚さを５０人と比較的厚くし
ているのにも拘らず、充分なトンネル電流が得られ、結
果として大きい超電導ギャップが得られている。
、酸化物超電導体からなる第１および第２の酸化物超電
導体層２．４と絶縁層３とのイオン化エネルギーが近似
しているため、絶縁層３の厚さを５０人と比較的厚くし
ているのにも拘らず、充分なトンネル電流が得られ、結
果として大きい超電導ギャップが得られている。
次に、本発明の他の実施例について説明する。
第３図は、本発明の超電導素子を準粒子注入型３端ｒ素
子に適用した実施例を示す図である。
子に適用した実施例を示す図である。
同図において、１１はＧａＡｓからなる半導体基板であ
り、この半導体基板１１上には、この３端子素子の動作
温度で絶縁体として機能するＧ ａ Ａ ｓ ｏ 、
４Ｐ 膜１２を介して、ＹＢａ Ｃｕ Ｏ組成の
０．６ ２ ３ ７−δ第１の酸化
物超電導体層１３が形成されている。
り、この半導体基板１１上には、この３端子素子の動作
温度で絶縁体として機能するＧ ａ Ａ ｓ ｏ 、
４Ｐ 膜１２を介して、ＹＢａ Ｃｕ Ｏ組成の
０．６ ２ ３ ７−δ第１の酸化
物超電導体層１３が形成されている。
この第１の酸化物超電導体層１３上には、同様にＧａ、
Ａｓ Ｐ 膜１４を介して、ＹＢａ２Ｃｕ３０
゜４０．６ ０７−０組成の第２の酸化物超電導体層１５が形成され
、準粒子注入型３端子素子が構成されている。
Ａｓ Ｐ 膜１４を介して、ＹＢａ２Ｃｕ３０
゜４０．６ ０７−０組成の第２の酸化物超電導体層１５が形成され
、準粒子注入型３端子素子が構成されている。
この準粒子注入型３端子素子においては、ＧａＡｓ
Ｐ 膜が第１の酸化物超電導体層１３０．４ ０
．８ 上と第２の酸化物超電導体層１５とをトンネル接合する
絶縁層の他に、半導体基板１１から第１の酸化物超電導
体膜１３への準粒子注入のためのトンネル障壁としても
ＧａＡｓ Ｐ 膜が利用され０．４ ０．６ ており、それぞれにおいて良好なトンネル接合を形成し
ている。
Ｐ 膜が第１の酸化物超電導体層１３０．４ ０
．８ 上と第２の酸化物超電導体層１５とをトンネル接合する
絶縁層の他に、半導体基板１１から第１の酸化物超電導
体膜１３への準粒子注入のためのトンネル障壁としても
ＧａＡｓ Ｐ 膜が利用され０．４ ０．６ ており、それぞれにおいて良好なトンネル接合を形成し
ている。
［発明の効果］
以上説明したように本発明の超電導素子によれば、酸化
物超電導体層上に絶縁層を介在させることによって形成
されるトンネル接合における優れた接合特性を再現性よ
く得ることができる。したがって、酸化物超電導体を用
いたジョセフソン素子のような超電導素子の実現に大き
く貢献するものである。
物超電導体層上に絶縁層を介在させることによって形成
されるトンネル接合における優れた接合特性を再現性よ
く得ることができる。したがって、酸化物超電導体を用
いたジョセフソン素子のような超電導素子の実現に大き
く貢献するものである。
第１図は本発明の一実施例のジョセフソン素子を示す斜
視図、第２図はその電流−電圧特性を示す図、第３図は
本発明の他の実施例の準粒子注入型３端子素子の構成を
模式的に示す断面図である。 ２．１３・・・・・・第１の酸化物超電導体層、３・・
・・・・化合物半導体からなる絶縁層、４．１５・・・
・・・第２の酸化物超電導体層、 ・・・・・・半導体基板、 １２、 ４−＝−ＧａＡｓｏ、４ 口、６ 膜。
視図、第２図はその電流−電圧特性を示す図、第３図は
本発明の他の実施例の準粒子注入型３端子素子の構成を
模式的に示す断面図である。 ２．１３・・・・・・第１の酸化物超電導体層、３・・
・・・・化合物半導体からなる絶縁層、４．１５・・・
・・・第２の酸化物超電導体層、 ・・・・・・半導体基板、 １２、 ４−＝−ＧａＡｓｏ、４ 口、６ 膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 酸化物超電導体層上に薄膜状の絶縁層が介在されること
によって形成されるトンネル接合部を有する超電導素子
において、 前記絶縁層は、イオン化エネルギーが５ｅＶ〜６．５ｅ
Ｖの範囲にあり、前記超電導素子の動作温度において絶
縁体として機能する物質によって構成されていることを
特徴とする超電導素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1064131A JP2746990B2 (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | 超電導素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1064131A JP2746990B2 (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | 超電導素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02244682A true JPH02244682A (ja) | 1990-09-28 |
| JP2746990B2 JP2746990B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=13249217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1064131A Expired - Fee Related JP2746990B2 (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | 超電導素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2746990B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1182712A3 (en) * | 2000-08-21 | 2004-10-06 | National Institute for Materials Science | Method for forming high temperature superconducting Josephson junction |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60142580A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-27 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | トランジスタ装置 |
| JPS63211688A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-02 | Hitachi Ltd | 超電導トランジスタ |
| JPS6446990A (en) * | 1987-08-17 | 1989-02-21 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Josephson element and manufacture thereof |
| JPS6451680A (en) * | 1987-08-22 | 1989-02-27 | Sumitomo Electric Industries | Oxide ceramics laminated layer structure and its manufacture |
| JPH01102973A (ja) * | 1987-10-16 | 1989-04-20 | Hitachi Ltd | 光制御超電導素子 |
-
1989
- 1989-03-16 JP JP1064131A patent/JP2746990B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60142580A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-27 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | トランジスタ装置 |
| JPS63211688A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-02 | Hitachi Ltd | 超電導トランジスタ |
| JPS6446990A (en) * | 1987-08-17 | 1989-02-21 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Josephson element and manufacture thereof |
| JPS6451680A (en) * | 1987-08-22 | 1989-02-27 | Sumitomo Electric Industries | Oxide ceramics laminated layer structure and its manufacture |
| JPH01102973A (ja) * | 1987-10-16 | 1989-04-20 | Hitachi Ltd | 光制御超電導素子 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1182712A3 (en) * | 2000-08-21 | 2004-10-06 | National Institute for Materials Science | Method for forming high temperature superconducting Josephson junction |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2746990B2 (ja) | 1998-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1022654C (zh) | 隧道型约瑟夫森器件及其制造方法 | |
| US5627139A (en) | High-temperature superconducting josephson devices having a barrier layer of a doped, cubic crystalline, conductive oxide material | |
| US5378683A (en) | Josephson junction structure | |
| US5250817A (en) | Alkali barrier superconductor Josephson junction and circuit | |
| CN1073045A (zh) | 带反向misfet基片的超导场效应晶体管及其制作方法 | |
| EP0314484B1 (en) | Superconductor element and method of manufacturing the same | |
| US5621223A (en) | Superconducting device having a reduced thickness of oxide superconducting layer and method for manufacturing the same | |
| US5256897A (en) | Oxide superconducting device | |
| JPH104223A (ja) | 酸化物超電導体ジョセフソン素子 | |
| JPH0834320B2 (ja) | 超電導素子 | |
| US5854493A (en) | Superconduting device having an extremely short superconducting channel formed of oxide superconductor material and method for manufacturing the same | |
| EP0488837B1 (en) | Method for manufacturing superconducting device having a reduced thickness of oxide superconducting layer and superconducting device manufactured thereby | |
| JP2746990B2 (ja) | 超電導素子 | |
| EP0371462B1 (en) | Oxide superconducting device | |
| US6160266A (en) | Superconducting device and a method of manufacturing the same | |
| JPH0217943B2 (ja) | ||
| JP3011411B2 (ja) | 超電導素子 | |
| JP2955407B2 (ja) | 超電導素子 | |
| JP3076503B2 (ja) | 超電導素子およびその製造方法 | |
| JP2679610B2 (ja) | 超電導素子の製造方法 | |
| JP2515947B2 (ja) | 超電導素子 | |
| JP2899287B2 (ja) | ジョセフソン素子 | |
| JP3034322B2 (ja) | 超電導接合構造体の製造方法 | |
| JPH0394485A (ja) | トンネル型ジョセフソン素子および超伝導トランジスタ | |
| JP2829201B2 (ja) | 超電導素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |