JPH02264485A - 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。
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が期待され
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なＴｌ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が期待され
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なＴｌ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ＹＢ ａ２Ｃｕ３０７−ｙ系はＩＢＭベル研究所
の報告によるとＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７＋ Ｈ２ＯはＹ２
Ｂａｃｕ０５＋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。
の報告によるとＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７＋ Ｈ２ＯはＹ２
Ｂａｃｕ０５＋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。
そのため影響を受は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Ｓ
ｉ Ｏ，Ｓ ｉ ０２、Ａ １２０３、Ｓｉ３Ｎ４、
ＡＩＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ａｌ−３ｉ−Ｎ等保護層を形成
する検討が進められていた。
の表面部に蒸着、スパッタ法、’ ＣＶＤ法等によりＳ
ｉ Ｏ，Ｓ ｉ ０２、Ａ １２０３、Ｓｉ３Ｎ４、
ＡＩＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ａｌ−３ｉ−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ＳｉＯ，Ｓｉ０２、Ａｌ２
Ｏ３膜は水分を透過させ易い、ｓ ｉ Ｎ、Ａ Ｉ Ｎ
、ＢＮ膜は密着性が悪い、クラックが入り易い欠点を持
ち保護効果が無く長期的な安定性、信頼性は皆無であっ
た。Ａｌ−８ｉ−Ｎは上記の様な致命的な欠点は無いが
超伝導膜の表面部が還元されて表面部が劣化する問題を
有していた。
Ｏ３膜は水分を透過させ易い、ｓ ｉ Ｎ、Ａ Ｉ Ｎ
、ＢＮ膜は密着性が悪い、クラックが入り易い欠点を持
ち保護効果が無く長期的な安定性、信頼性は皆無であっ
た。Ａｌ−８ｉ−Ｎは上記の様な致命的な欠点は無いが
超伝導膜の表面部が還元されて表面部が劣化する問題を
有していた。
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−０−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。
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−０−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。
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Ｅ ｒ ＩＢ ａ２Ｃｕ ５ｃｉｙ膜
を３５０ｎｍ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°Ｃ１成膜速度２０〜２５ｎｍ／ｍｉ
ｎ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Ｅ ｒ ＩＢ ａ２Ｃｕ ５ｃｉｙ膜
を３５０ｎｍ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°Ｃ１成膜速度２０〜２５ｎｍ／ｍｉ
ｎ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℃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。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。
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。
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
波プラズマエツチャー（Ｃ１２ガス使用）によりエツチ
ングし結晶粒界ジョセフソン接合素子の適正形状化を図
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。
波プラズマエツチャー（Ｃ１２ガス使用）によりエツチ
ングし結晶粒界ジョセフソン接合素子の適正形状化を図
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−８ｉ−０−Ｎ膜４を形成した
。 （第２図は接合部２の断面を示す。） この時の成膜条件を第２表に示した。
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−８ｉ−０−Ｎ膜４を形成した
。 （第２図は接合部２の断面を示す。） この時の成膜条件を第２表に示した。
第２表
第１表
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は測定のための定電流電源、８は電圧計で
ある。
１図に示す７は測定のための定電流電源、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ＵＶ２０４ＳＲ）を用い７０
Ｋに冷却−した後接合部２に光ファイバー３により波長
１．３μｍ１ 強度０． ７μＷの光を照射したとこ
ろ１４０μＶ〜１５０μＶの出力電圧を得た。
温冷凍機（ダイキン工業製ＵＶ２０４ＳＲ）を用い７０
Ｋに冷却−した後接合部２に光ファイバー３により波長
１．３μｍ１ 強度０． ７μＷの光を照射したとこ
ろ１４０μＶ〜１５０μＶの出力電圧を得た。
次にこの超伝導素子の安定性、信頼性試験を行った。
試験方法は初期の出力電圧を基準に超伝導素子を温度７
０’Ｃ湿度８０％の雰囲気に長時間晒した時（加速試験
）と室温〜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。
０’Ｃ湿度８０％の雰囲気に長時間晒した時（加速試験
）と室温〜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３表（加速試験のみ）と第４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った
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った
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くなっている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くなっている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。
第一３表
（％）
第３表
比較例に於いてＡＩ Ｎ、−Ｓ ｉ３Ｎ４、ＢＮ、Ｔｉ
Ｎ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イニル。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。更にＡ
１−３ｉ−Ｎは比較例の中では最も安定しているが酸化
物超伝導膜の表面部が還元されるため劣化している。表
面層の劣化は微細加工になればなるほど影響は大きくな
るため注意が必要である。
Ｎ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イニル。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。更にＡ
１−３ｉ−Ｎは比較例の中では最も安定しているが酸化
物超伝導膜の表面部が還元されるため劣化している。表
面層の劣化は微細加工になればなるほど影響は大きくな
るため注意が必要である。
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５Ｑ
ＵＩＤ、ジョセフソン素子、磁気センサー 磁束量子メ
モリ、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
。
め最も適した例として赤外線センサーで説明したが５Ｑ
ＵＩＤ、ジョセフソン素子、磁気センサー 磁束量子メ
モリ、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出来、更に保護膜による酸
化物超伝導体の還元劣化も無いため安定性、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出来、更に保護膜による酸
化物超伝導体の還元劣化も無いため安定性、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。 電圧計 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 鈴 木 喜 三 部 化１名 超伝導素子 接合部 光ファイバー Ａｌ−８ｉ−０−Ｎ膜（保護層） ＹＳＺ基板 電極 定電流電源
図。 第２図は超伝導素子の接合部２の断面図。 電圧計 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 鈴 木 喜 三 部 化１名 超伝導素子 接合部 光ファイバー Ａｌ−８ｉ−０−Ｎ膜（保護層） ＹＳＺ基板 電極 定電流電源
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−Ｏ−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 |
|---|---|---|---|
| JP1085934A JPH02264485A (ja) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | 超伝導素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1085934A JPH02264485A (ja) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | 超伝導素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02264485A true JPH02264485A (ja) | 1990-10-29 |
Family
ID=13872589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1085934A Pending JPH02264485A (ja) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | 超伝導素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02264485A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5274249A (en) * | 1991-12-20 | 1993-12-28 | University Of Maryland | Superconducting field effect devices with thin channel layer |
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 |
| JPS6448315A (en) * | 1987-08-14 | 1989-02-22 | Hitachi Metals Ltd | High temperature superconductor |
| JPS6488318A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Nec Corp | Superconductive photodetector having memory function |
-
1989
- 1989-04-05 JP JP1085934A patent/JPH02264485A/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 |
| JPS6448315A (en) * | 1987-08-14 | 1989-02-22 | Hitachi Metals Ltd | High temperature superconductor |
| JPS6488318A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Nec Corp | Superconductive photodetector having memory function |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5274249A (en) * | 1991-12-20 | 1993-12-28 | University Of Maryland | Superconducting field effect devices with thin channel layer |
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