JPH02264484A - 超伝導素子 - Google Patents
超伝導素子Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は５ＱＵＩＤ、ジョセフソン素子、電磁波センサ
ー 光スイッチング素子、磁束量子メモリ、磁気センサ
ー等超伝導物質の持つ特性（抵抗ゼロ、マイスナー効果
、磁束の量子化、ジョセフソン効果等）を応用した超伝
導素子に関する。
ー 光スイッチング素子、磁束量子メモリ、磁気センサ
ー等超伝導物質の持つ特性（抵抗ゼロ、マイスナー効果
、磁束の量子化、ジョセフソン効果等）を応用した超伝
導素子に関する。
現在話題の酸化物超伝導物質は臨界温度が高く安価な液
体窒素冷却により使用できるため幅広い応用か期待され
ている。しかしヒユーストン大学のチューらが発見した
Ｙ系、金属材料技術研究所の前出らが発見したＢｉ系、
アーカンソー大学のバーマンらの発見したＴ１系どの系
もアルカリ金属元素やアルカリ土類元素を含むため水分
に弱く分解し易い。
体窒素冷却により使用できるため幅広い応用か期待され
ている。しかしヒユーストン大学のチューらが発見した
Ｙ系、金属材料技術研究所の前出らが発見したＢｉ系、
アーカンソー大学のバーマンらの発見したＴ１系どの系
もアルカリ金属元素やアルカリ土類元素を含むため水分
に弱く分解し易い。
例えばＹＢａ２Ｃｕ３０７−ｙ系はＩＢＭベル研究所の
報告によるとＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７＋ Ｈ２ＯはＹ２Ｂａ
ｃｕ０５＋Ｂａ （ＯＨ）２＋ＣｕＯ＋０２に分解され
ると言われてい゛る。分解後の物質は式から判るように
超伝導物質とはかけ離れたものであり単純な脱水だけで
は再生は出来ない。更にμ単位の微細加工を行う様な超
伝導素子は微細化に従い反応面積が急激に広くなるため
より水分の影響を受は易く且僅かな劣化の進行により素
子は壊れる。
報告によるとＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７＋ Ｈ２ＯはＹ２Ｂａ
ｃｕ０５＋Ｂａ （ＯＨ）２＋ＣｕＯ＋０２に分解され
ると言われてい゛る。分解後の物質は式から判るように
超伝導物質とはかけ離れたものであり単純な脱水だけで
は再生は出来ない。更にμ単位の微細加工を行う様な超
伝導素子は微細化に従い反応面積が急激に広くなるため
より水分の影響を受は易く且僅かな劣化の進行により素
子は壊れる。
そのため影響を受゛け易い超伝導素子を主体に超伝導物
質の表面部に蒸着、スパッタ法、ＣＶＤ法等によりＳｉ
Ｏ１Ｓ ｉ ０２、Ａ １２０３、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ
、ＢＮ、Ｔｉ’Ｎ等保護層を形成する検討が進められて
いた。
質の表面部に蒸着、スパッタ法、ＣＶＤ法等によりＳｉ
Ｏ１Ｓ ｉ ０２、Ａ １２０３、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ
、ＢＮ、Ｔｉ’Ｎ等保護層を形成する検討が進められて
いた。
しかしながら従来の保護層はＳｉＯ１Ｓ ｉ ０２、Ａ
ｌ２Ｏ３膜は水分を透過させ易い、ＳｉＮ、ＡｌＮ、Ｂ
Ｎ膜は密着性が悪い、クラックが入り易い等欠点を有し
ており長期的な安定性１．信頼性は皆無であった。
ｌ２Ｏ３膜は水分を透過させ易い、ＳｉＮ、ＡｌＮ、Ｂ
Ｎ膜は密着性が悪い、クラックが入り易い等欠点を有し
ており長期的な安定性１．信頼性は皆無であった。
本発明はこの様な問題を解決するものでありその目的は
安定性、耐環境性の優れた超伝導素子を得んとするもの
である。
安定性、耐環境性の優れた超伝導素子を得んとするもの
である。
上記の問題を解決するため本発明の超伝導素子は１）ア
ルカリ金属またはアルカリ土類元素等活性な元素により
構成される超伝導物質を用いた超伝導素子に於て表面部
にＳｉ−Ａｌ−Ｎより成る保護層を形成したこと２）′
超伝導素子が電磁波センサー 光スイツーチーング素子
等電磁波に関するものであることを特徴とする。
ルカリ金属またはアルカリ土類元素等活性な元素により
構成される超伝導物質を用いた超伝導素子に於て表面部
にＳｉ−Ａｌ−Ｎより成る保護層を形成したこと２）′
超伝導素子が電磁波センサー 光スイツーチーング素子
等電磁波に関するものであることを特徴とする。
先ず最初にＹＳＺ（Ｙ安定化ジルコニア）焼結基板上に
反応蒸着法によりＥｒ１Ｂａ２Ｃｕ３０ｙ膜を３５０ｎ
ｍ形成した。成膜条件は蒸発源にＥｒ、Ｂａ、Ｃｕの金
属を用い、真空度３〜６＊１０−”Ｔｏｒｒ、基板温度
５６０℃、成膜速度２０〜２５ｎｍ／ｍｉｎであり、酸
素の供給はマイクロ波で活性化した酸素プラズマを基板
部に成膜中に照射して行う。
反応蒸着法によりＥｒ１Ｂａ２Ｃｕ３０ｙ膜を３５０ｎ
ｍ形成した。成膜条件は蒸発源にＥｒ、Ｂａ、Ｃｕの金
属を用い、真空度３〜６＊１０−”Ｔｏｒｒ、基板温度
５６０℃、成膜速度２０〜２５ｎｍ／ｍｉｎであり、酸
素の供給はマイクロ波で活性化した酸素プラズマを基板
部に成膜中に照射して行う。
次に５００°Ｃ酸素雰囲気中において５時間アニール処
理を行い酸化物超伝導薄膜を得る。得られた超伝導膜は
基板が異方性の無い多結晶であり基板と超伝導物質の゛
格子のマツチングが良くないため多結晶となっている。
理を行い酸化物超伝導薄膜を得る。得られた超伝導膜は
基板が異方性の無い多結晶であり基板と超伝導物質の゛
格子のマツチングが良くないため多結晶となっている。
本実施例の超伝導素子は結晶粒界型ジョセフソン接合を
利用するため意識的に多結晶膜としている。またこの膜
の臨界温度（ゼロ）は９１に〜９２にであった。
利用するため意識的に多結晶膜としている。またこの膜
の臨界温度（ゼロ）は９１に〜９２にであった。
次に第１図に示すようなパターンに超伝導膜をマイクロ
波プラズーマーエツチャーによりエツチングし結晶粒界
ジョセフソン接合素子を作る。尚湿式エツチングは超伝
導特性の劣化を招くため好ましくない。
波プラズーマーエツチャーによりエツチングし結晶粒界
ジョセフソン接合素子を作る。尚湿式エツチングは超伝
導特性の劣化を招くため好ましくない。
次に超伝導膜上にＡｕを蒸着し電極部６を形成し更にＲ
Ｆマグネトロンスパッタ装置を用い電極部６を残し第１
表に示した組成比のＡｌ−３ｉ−Ｎ膜４を形成した。（
第２図は接合部２の断面を示す。 ） 第１表 Ａｌ−３ｉ−Ｎ膜の形成条件はスパッタガスにＡｒ−Ｎ
２（７０： ３０）混合ガスを、ターゲットにはＡｌ
Ｓｉ合金雇用い、真空度１〜３Ｘ１０−２Ｔ ｏ ｒ
ｒ、 パワー密度１．２Ｗ／ｃｍ”で行った。
Ｆマグネトロンスパッタ装置を用い電極部６を残し第１
表に示した組成比のＡｌ−３ｉ−Ｎ膜４を形成した。（
第２図は接合部２の断面を示す。 ） 第１表 Ａｌ−３ｉ−Ｎ膜の形成条件はスパッタガスにＡｒ−Ｎ
２（７０： ３０）混合ガスを、ターゲットにはＡｌ
Ｓｉ合金雇用い、真空度１〜３Ｘ１０−２Ｔ ｏ ｒ
ｒ、 パワー密度１．２Ｗ／ｃｍ”で行った。
次に電極部６にリード線を接合し超伝導素子を得た。第
１図に示す７は定電流電源、８は電圧計である。
１図に示す７は定電流電源、８は電圧計である。
得られた超伝導素子１（実施例は赤外線センサー）を低
温冷凍機（ダイキン工業製）を用い７０Ｋに冷却した後
接合部２に光ファイバー３により波長１．３μｍ、強度
０． ７μＷの光を照射したところ１４５μＶ〜１５５
μＶの出力電圧を得た。
温冷凍機（ダイキン工業製）を用い７０Ｋに冷却した後
接合部２に光ファイバー３により波長１．３μｍ、強度
０． ７μＷの光を照射したところ１４５μＶ〜１５５
μＶの出力電圧を得た。
この超伝導素子の安定性、信頼性試験を行った。
方法は初期の出力電圧を基準に超伝導素子を温度７０°
Ｃ湿度８０％の雰囲気に長時間晒した時（加速試験）、
室温〜７７にの温度サイクルを５回行った後前記加速試
゛験を行った時の出力電圧の変化率で調べた。温度サイ
クルの時の雰囲気はヘリウムガス中である。
Ｃ湿度８０％の雰囲気に長時間晒した時（加速試験）、
室温〜７７にの温度サイクルを５回行った後前記加速試
゛験を行った時の出力電圧の変化率で調べた。温度サイ
クルの時の雰囲気はヘリウムガス中である。
結果を第２表（加速試験のみ）と第３表（温度サイクル
後の加速試験）に比較例（実施例外の保護膜形成）と共
に示す。表中の一記号は劣化して光応答性が無くなδた
ものを示す。
後の加速試験）に比較例（実施例外の保護膜形成）と共
に示す。表中の一記号は劣化して光応答性が無くなδた
ものを示す。
表に示したように本実施例の超伝導素子は微細加工をし
て湿度の影響を受は易いにも関わらず比較例に比べ顕著
に安定性が良い事が判る。
て湿度の影響を受は易いにも関わらず比較例に比べ顕著
に安定性が良い事が判る。
第２表
（％）
第３宍
比較例に於いてＡｌＮ１． Ｓ ｉ ３Ｎ４、ＢＮ、Ｔ
ｉＮが温度サイクル後急激に劣化したのはこれらの膜の
剥離とクラックが発生したためである。中でもＢＮは成
膜に於いて平滑な面が得られないため劣化が早い。実際
使用する場合には温度サイクルが加わることは避けられ
ないためこの欠点は致命的といえる。ＳｉＯ，Ｓｉ０２
、Ａｌ２Ｏ３は剥離とクラックの発生が無いため上記窒
化物はど温度サイクルによる短時間の急激な劣化は無い
が水分の透過が有るため時間と共に劣化している。
ｉＮが温度サイクル後急激に劣化したのはこれらの膜の
剥離とクラックが発生したためである。中でもＢＮは成
膜に於いて平滑な面が得られないため劣化が早い。実際
使用する場合には温度サイクルが加わることは避けられ
ないためこの欠点は致命的といえる。ＳｉＯ，Ｓｉ０２
、Ａｌ２Ｏ３は剥離とクラックの発生が無いため上記窒
化物はど温度サイクルによる短時間の急激な劣化は無い
が水分の透過が有るため時間と共に劣化している。
尚実施例では保°護層の光透過率が高く且安定している
ため最も適した例として赤外線センサーで説明したが５
ＱＵＩＤ、ジョセフソン素子、磁気センサー 磁束量子
メモ１ハ 電圧標準デバイス、素子間配線等電磁波を用
いないものに応用しても効果は同じであり何等差し支え
ない。
ため最も適した例として赤外線センサーで説明したが５
ＱＵＩＤ、ジョセフソン素子、磁気センサー 磁束量子
メモ１ハ 電圧標準デバイス、素子間配線等電磁波を用
いないものに応用しても効果は同じであり何等差し支え
ない。
以上述べたように本発明によれば水分に弱い超伝導物質
を用いても確実に水分を遮断するため安定性、信頼性共
に優れた超伝導素子を得ることが出来る。中でも電磁波
センサー 光スィッチ等に用いると本発明より成る保護
層は光の透過が良好なためより効率のよい応用となる。
を用いても確実に水分を遮断するため安定性、信頼性共
に優れた超伝導素子を得ることが出来る。中でも電磁波
センサー 光スィッチ等に用いると本発明より成る保護
層は光の透過が良好なためより効率のよい応用となる。
第１図は本発明の超伝導素子（赤外線センサー）の斜視
図。 第２図は超伝導素子の接合部２の断面図。 超伝導素子 接合部 光ファイ、バー Ａｌ−３ｉ−Ｎ膜（保護層） ＹＳＺ基板 電極 定電流電源 電圧計
図。 第２図は超伝導素子の接合部２の断面図。 超伝導素子 接合部 光ファイ、バー Ａｌ−３ｉ−Ｎ膜（保護層） ＹＳＺ基板 電極 定電流電源 電圧計
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）アルカリ金属またはアルカリ土類元素等活性な元素
により構成される超伝導物質を用いた超伝導素子に於て
表面部にＳｉ−Ａｌ−Ｎより成る保護層を形成したこと
を特徴とする超伝導素子。 ２）超伝導素子が電磁波センサー、光スイッチング素子
等電磁波に関するものであることを特徴とする請求項１
記載の超伝導素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1085932A JPH02264484A (ja) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | 超伝導素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1085932A JPH02264484A (ja) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | 超伝導素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02264484A true JPH02264484A (ja) | 1990-10-29 |
Family
ID=13872534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1085932A Pending JPH02264484A (ja) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | 超伝導素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02264484A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63234570A (ja) * | 1987-03-24 | 1988-09-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超高速半導体装置 |
| JPS63256587A (ja) * | 1987-04-14 | 1988-10-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | セラミツクス系超電導部材 |
| JPS6488318A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Nec Corp | Superconductive photodetector having memory function |
-
1989
- 1989-04-05 JP JP1085932A patent/JPH02264484A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63234570A (ja) * | 1987-03-24 | 1988-09-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超高速半導体装置 |
| JPS63256587A (ja) * | 1987-04-14 | 1988-10-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | セラミツクス系超電導部材 |
| JPS6488318A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Nec Corp | Superconductive photodetector having memory function |
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