JPH0262081A - 超伝導部品 - Google Patents
超伝導部品Info
- Publication number
- JPH0262081A JPH0262081A JP63213074A JP21307488A JPH0262081A JP H0262081 A JPH0262081 A JP H0262081A JP 63213074 A JP63213074 A JP 63213074A JP 21307488 A JP21307488 A JP 21307488A JP H0262081 A JPH0262081 A JP H0262081A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- superconducting
- diamond
- josephson
- plasma
- 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.)
- Pending
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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
- 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
本発明はダイヤモンド薄膜、もしくはダイヤモンド状薄
膜の少なくとも一方を表面保護膜とした超伝導部品にか
かわるものである。
膜の少なくとも一方を表面保護膜とした超伝導部品にか
かわるものである。
従来の技術
近年、超伝導体の持つ零電気抵抗、ジョセフソン効果な
どの特異な現象を利用した超伝導部品が、多数考案され
ている。たとえば、零電気抵抗を利用した超伝導線の超
伝導コイル、ジョセフソン効果を利用したジョセフソン
素子などがその一例として挙げられる。これら超伝導部
品では、超伝導体が線状、帯状、あるいは基板上へ薄膜
状に加工されて用いられている。以下に超伝導体が薄膜
状に加工されて用いられているジョセフソン素子を一例
にして説明する。第５図に従来の技術によるジョセフソ
ン素子の典型的な一例を示す（引用例；オーム社薄膜ハ
ンドブックｐ、６６６）。
どの特異な現象を利用した超伝導部品が、多数考案され
ている。たとえば、零電気抵抗を利用した超伝導線の超
伝導コイル、ジョセフソン効果を利用したジョセフソン
素子などがその一例として挙げられる。これら超伝導部
品では、超伝導体が線状、帯状、あるいは基板上へ薄膜
状に加工されて用いられている。以下に超伝導体が薄膜
状に加工されて用いられているジョセフソン素子を一例
にして説明する。第５図に従来の技術によるジョセフソ
ン素子の典型的な一例を示す（引用例；オーム社薄膜ハ
ンドブックｐ、６６６）。
まず、石英等の基板３０上へ、例えばイツトリウム・バ
リウム・鋼酸化物の超伝導薄膜３３をスパッタリング等
で形成し、次にこの超伝導薄膜３３の表面を酸素雰囲気
中で５０Ａ程度酸化し、絶縁層３２とする。しか４後に
、例えばバリウム・イツトリウム・鋼酸化物のもう一方
の超伝導薄膜３１をスパッタリング等で形成してジョセ
フソン素子が製造される。このジョセフソン素子は磁束
、電圧に対し感度が極めて高いことで超高感度な磁束計
である超伝導量子干渉計などに応用される。また、応答
が高速であることと消費電力が極めて少ないことに着目
し、超高速、極低消費電力のコンピューターへ応用され
る。
リウム・鋼酸化物の超伝導薄膜３３をスパッタリング等
で形成し、次にこの超伝導薄膜３３の表面を酸素雰囲気
中で５０Ａ程度酸化し、絶縁層３２とする。しか４後に
、例えばバリウム・イツトリウム・鋼酸化物のもう一方
の超伝導薄膜３１をスパッタリング等で形成してジョセ
フソン素子が製造される。このジョセフソン素子は磁束
、電圧に対し感度が極めて高いことで超高感度な磁束計
である超伝導量子干渉計などに応用される。また、応答
が高速であることと消費電力が極めて少ないことに着目
し、超高速、極低消費電力のコンピューターへ応用され
る。
発明が解決しようとする課題
ところが、前記従来のジョセフソン素子では、超伝導薄
膜の表面がそのまま露出しているため、例えば大気中に
存在する水分にさらされると前記超伝導薄膜の超伝導特
性が短時間のうちに著しく劣化するという問題点があっ
た。これは、前記水分が前記超伝導薄膜を構成する例え
ばイツトリウム・バリウム・銅酸化物中に侵入すること
で前記超伝導薄膜の組成、構造を変化させ、その特性に
悪影響を及ぼすためである。
膜の表面がそのまま露出しているため、例えば大気中に
存在する水分にさらされると前記超伝導薄膜の超伝導特
性が短時間のうちに著しく劣化するという問題点があっ
た。これは、前記水分が前記超伝導薄膜を構成する例え
ばイツトリウム・バリウム・銅酸化物中に侵入すること
で前記超伝導薄膜の組成、構造を変化させ、その特性に
悪影響を及ぼすためである。
すなわち、従来のジョセフソン素子では、長期間、高信
頼性で動作する超伝導量子干渉計とか超高速、極低消費
電力のコンピューターなどを提供することは困難である
。
頼性で動作する超伝導量子干渉計とか超高速、極低消費
電力のコンピューターなどを提供することは困難である
。
課題を解決するための手段
前記従来の技術にあった問題点は、例えば大気中に存在
する水分が超伝導体へ侵入できないようにすれば解決で
きる。すなわち、水分をはじきやす（、耐環境性に優れ
た薄膜を超伝導体の表面に形成すればよい。本発明の超
伝導部品はこの点に鑑みて考案されたものであり、ダイ
ヤモンド薄膜、もしくは・ダイヤモンド状薄膜の少な（
とも−方を超伝導体の表面に形成したことを特徴として
いる。
する水分が超伝導体へ侵入できないようにすれば解決で
きる。すなわち、水分をはじきやす（、耐環境性に優れ
た薄膜を超伝導体の表面に形成すればよい。本発明の超
伝導部品はこの点に鑑みて考案されたものであり、ダイ
ヤモンド薄膜、もしくは・ダイヤモンド状薄膜の少な（
とも−方を超伝導体の表面に形成したことを特徴として
いる。
作用
ダイヤモンド薄膜およびダイヤモンド状薄膜はいずれも
化学的に極めて安定である。このため表面が不活性では
っ水性に優れており水分をはじきやすい。更に、耐環境
性；ごも優れているので前記水分にさらされても変質せ
ず長期間安定している。すなわちダイヤモンド薄膜、も
しくはダイヤモンド状薄膜の少なくとも一方を超伝導体
の表面に形成することによって、水分の侵入を長期間防
ぐことが、できる。この結果前記従来のジョセフソン素
子等の超伝導部品にあった超伝導特性の劣化を防ぐこと
ができる。
化学的に極めて安定である。このため表面が不活性では
っ水性に優れており水分をはじきやすい。更に、耐環境
性；ごも優れているので前記水分にさらされても変質せ
ず長期間安定している。すなわちダイヤモンド薄膜、も
しくはダイヤモンド状薄膜の少なくとも一方を超伝導体
の表面に形成することによって、水分の侵入を長期間防
ぐことが、できる。この結果前記従来のジョセフソン素
子等の超伝導部品にあった超伝導特性の劣化を防ぐこと
ができる。
実施例
第１図に本発明の第１の実施例のジョセフソン素子を示
す。まず、石英等の基板１上へ、例えばイツトリウム・
バリウム・銅酸化物の超伝導薄膜５をスパッタリング等
で形成し、次にこの超伝導薄膜５の表面を酸素雰囲気中
で５０Ａ程度酸化し、絶縁層４とする。次に、例えばバ
リウム・イツトリウム・銅酸化物のもう一方の超伝導薄
膜２をスパッタリング等で形成する。しかる後にダイヤ
モンド薄ｌｌｌｌ３を形成してジョセフソン素子が製造
される。前記ダイヤモンド薄膜は、本実施例ではマイク
ロ波プラズマＣＶＤ法で合成したく引用例；瀬高信雄
日本産業技術振興協会技術資料Ｎｏ、 １３８ ）。第
２図に前記マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を示す。まず
、前記ジョセフソン素子６を基板ホルダー７に設置し合
成室８を真空ポンプ９で真空排気する。次に、原料のメ
タンガス１０と補助ガスの水素ガス１１とを合成室８に
例えば２０００Ｐａ程度導入する。この合成室８内のガ
スに、マイクロ波発擾器１２で発振したマイクロ波電力
を導波管１３を通じて２００Ｗ投入することで前記ガス
をプラズマ化し、ダイヤモンド薄膜を形成した。本発明
は、前記ダイヤモンド薄膜の形成方法にかんして何ら規
定するものではな（、前記マイクロ波ＣＶＤ法以外にも
例えば、ＥＡＣＶＤ法、熱ライラメシトＣＶＤ法等々に
よってもダイヤモンド薄膜を形成できる。第３図に本発
明の第２の実施例のジョセフソン素子を示す。まず、石
英等の基板１４上へ、例えばイツトリウム・バリウム・
銅酸化物の超伝導薄膜１８をスパッタリング等で形成し
、次にこの超伝導薄膜１８の表面を酸素雰囲気中で５０
Ａ程度酸化し、絶縁層１７とする。
す。まず、石英等の基板１上へ、例えばイツトリウム・
バリウム・銅酸化物の超伝導薄膜５をスパッタリング等
で形成し、次にこの超伝導薄膜５の表面を酸素雰囲気中
で５０Ａ程度酸化し、絶縁層４とする。次に、例えばバ
リウム・イツトリウム・銅酸化物のもう一方の超伝導薄
膜２をスパッタリング等で形成する。しかる後にダイヤ
モンド薄ｌｌｌｌ３を形成してジョセフソン素子が製造
される。前記ダイヤモンド薄膜は、本実施例ではマイク
ロ波プラズマＣＶＤ法で合成したく引用例；瀬高信雄
日本産業技術振興協会技術資料Ｎｏ、 １３８ ）。第
２図に前記マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を示す。まず
、前記ジョセフソン素子６を基板ホルダー７に設置し合
成室８を真空ポンプ９で真空排気する。次に、原料のメ
タンガス１０と補助ガスの水素ガス１１とを合成室８に
例えば２０００Ｐａ程度導入する。この合成室８内のガ
スに、マイクロ波発擾器１２で発振したマイクロ波電力
を導波管１３を通じて２００Ｗ投入することで前記ガス
をプラズマ化し、ダイヤモンド薄膜を形成した。本発明
は、前記ダイヤモンド薄膜の形成方法にかんして何ら規
定するものではな（、前記マイクロ波ＣＶＤ法以外にも
例えば、ＥＡＣＶＤ法、熱ライラメシトＣＶＤ法等々に
よってもダイヤモンド薄膜を形成できる。第３図に本発
明の第２の実施例のジョセフソン素子を示す。まず、石
英等の基板１４上へ、例えばイツトリウム・バリウム・
銅酸化物の超伝導薄膜１８をスパッタリング等で形成し
、次にこの超伝導薄膜１８の表面を酸素雰囲気中で５０
Ａ程度酸化し、絶縁層１７とする。
次に、例えばバリウム・イツトリウム・銅酸化物のもう
一方の超伝導薄膜１５をスパッタリング等で形成する。
一方の超伝導薄膜１５をスパッタリング等で形成する。
しかる後にダイヤモンド状薄膜１６を形成し−てジョセ
フソン素子が製造される。前記ダイヤモンド状薄膜は、
本実施例ではプラズマインジェクションＣＶＤ法で合成
した。第４図に前記プラズマインジェクションＣＶＤ装
置を示す（引用例；特開昭６１−１３０４８７号公報：
プラズマインジェクションＣＶＤ装置、特開昭６１−１
３６６７８号公報：高硬度炭素膜の形成方法２等）。ま
ず、前記ジョセフソン素子１９を基板ホルダー２０に設
置し、真空容器２１を真空ポンプ２２で真空排気する。
フソン素子が製造される。前記ダイヤモンド状薄膜は、
本実施例ではプラズマインジェクションＣＶＤ法で合成
した。第４図に前記プラズマインジェクションＣＶＤ装
置を示す（引用例；特開昭６１−１３０４８７号公報：
プラズマインジェクションＣＶＤ装置、特開昭６１−１
３６６７８号公報：高硬度炭素膜の形成方法２等）。ま
ず、前記ジョセフソン素子１９を基板ホルダー２０に設
置し、真空容器２１を真空ポンプ２２で真空排気する。
次に原料のメタンガス２６と補助ガスのアルゴンガス２
７とをプラズマ管２３内へ例えば４ＯＰａ程度導入する
。このプラズマ管２３内のガスに高周波電源２９の高周
波電力を高周波コイル２５を通じて投入し、プラズマ化
する。このプラズマに直流電源２８とメツシュ状加速電
極２４とで直流電圧を印加しプラズマ中のイオンをジョ
セフソン素子１９方向へ加速しつつ、前記プラズマを真
空容器２１とプラズマ管との圧力差でジョセフソン素子
に吹き付けて前記ダイヤモンド状薄膜を合成した。本発
明は、前記ダイヤモンド状薄膜の形成方法にかんして何
ら規定するものではなく、前記プラズマインジェクショ
ンＣＶＤ法以外にもイオンビームスパッタ法、イオンビ
ーム蒸着法、ＲＦプラズマＣＶＤ法等々によってもダイ
ヤモンド状薄膜を形成できる。
７とをプラズマ管２３内へ例えば４ＯＰａ程度導入する
。このプラズマ管２３内のガスに高周波電源２９の高周
波電力を高周波コイル２５を通じて投入し、プラズマ化
する。このプラズマに直流電源２８とメツシュ状加速電
極２４とで直流電圧を印加しプラズマ中のイオンをジョ
セフソン素子１９方向へ加速しつつ、前記プラズマを真
空容器２１とプラズマ管との圧力差でジョセフソン素子
に吹き付けて前記ダイヤモンド状薄膜を合成した。本発
明は、前記ダイヤモンド状薄膜の形成方法にかんして何
ら規定するものではなく、前記プラズマインジェクショ
ンＣＶＤ法以外にもイオンビームスパッタ法、イオンビ
ーム蒸着法、ＲＦプラズマＣＶＤ法等々によってもダイ
ヤモンド状薄膜を形成できる。
以上記した第１の実施例及び第２の実施例のジョセフソ
ン素子と、ダイヤモンド薄膜、もしくはダイヤモンド状
薄膜のいずれも形成しない前記従来のジョセフソン素子
とを４０℃、９０％ＲＨの高温多湿雰囲気中にさらし、
その前後での臨界温度と電流電圧特性を測定した。表に
その結果を示す。前記高温多湿雰囲気中にさらす以前で
はいずれのジョセフソン素子とも特性に差異は認められ
ない。ところが、第１の実施舛及び第２の実施例のジョ
セフソン素子の臨界温度、ジョセフソン臨界電流及びエ
ネルギーギャップ電圧は１時間さらした後でも変わらな
かったが、前記従来のジョセフソン素子では、わずか５
分間さらしただけで臨界温度が確認されず、ジョセフソ
ン臨界電流は測定されなくなり、超伝導特性が全く失わ
れてしまった。
ン素子と、ダイヤモンド薄膜、もしくはダイヤモンド状
薄膜のいずれも形成しない前記従来のジョセフソン素子
とを４０℃、９０％ＲＨの高温多湿雰囲気中にさらし、
その前後での臨界温度と電流電圧特性を測定した。表に
その結果を示す。前記高温多湿雰囲気中にさらす以前で
はいずれのジョセフソン素子とも特性に差異は認められ
ない。ところが、第１の実施舛及び第２の実施例のジョ
セフソン素子の臨界温度、ジョセフソン臨界電流及びエ
ネルギーギャップ電圧は１時間さらした後でも変わらな
かったが、前記従来のジョセフソン素子では、わずか５
分間さらしただけで臨界温度が確認されず、ジョセフソ
ン臨界電流は測定されなくなり、超伝導特性が全く失わ
れてしまった。
発明の効果
すなわち以上記したごとく、ダイヤモンド薄膜、もしく
はダイヤモンド状薄膜の少なくとも一方をジョセフソン
素子の超伝導体の表面に形成することによって長期間、
高信頼性で動作するジョセフソン素子が提供可能となる
。その結果、本発明のジョセフソン素子を使用すること
で、長期間、高信頼性で動作する超伝導量子干渉計とが
超高速、極低消費電力のコンピューター等々を提供でき
る。
はダイヤモンド状薄膜の少なくとも一方をジョセフソン
素子の超伝導体の表面に形成することによって長期間、
高信頼性で動作するジョセフソン素子が提供可能となる
。その結果、本発明のジョセフソン素子を使用すること
で、長期間、高信頼性で動作する超伝導量子干渉計とが
超高速、極低消費電力のコンピューター等々を提供でき
る。
なお、本発明は上記実施例とジョセフソン素子に限らす
、他の用途、例えば線状、帯状あるいは薄膜状に加工さ
れた超伝導体の表面にダイヤモンド薄膜、もしくはダイ
ヤモンド状薄膜の少なくとも一方を形成しているため、
超伝導コイルにも適用できる。
、他の用途、例えば線状、帯状あるいは薄膜状に加工さ
れた超伝導体の表面にダイヤモンド薄膜、もしくはダイ
ヤモンド状薄膜の少なくとも一方を形成しているため、
超伝導コイルにも適用できる。
第１図は本発明の第１の実施例の超伝導部品の構成図、
第２図は第１の実施例に関するダイヤモンド薄膜の合成
装置の構成図、第３図は本発明の第２の実施例の超伝導
部品の構成図、第４図は第２の実施例に関するダイヤモ
ンド状薄膜の合成装置の構成図、第５図は従来例の超伝
導部品の構成図である。 １・・・基板、２・・・超伝導薄膜、３・・・ダイヤモ
ンド薄膜、４・・・絶縁層、５・・・超伝導薄膜。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名芦 図 第 図 第 図 ３３超伝褥薄腹
第２図は第１の実施例に関するダイヤモンド薄膜の合成
装置の構成図、第３図は本発明の第２の実施例の超伝導
部品の構成図、第４図は第２の実施例に関するダイヤモ
ンド状薄膜の合成装置の構成図、第５図は従来例の超伝
導部品の構成図である。 １・・・基板、２・・・超伝導薄膜、３・・・ダイヤモ
ンド薄膜、４・・・絶縁層、５・・・超伝導薄膜。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名芦 図 第 図 第 図 ３３超伝褥薄腹
Claims (1)
- ダイヤモンド薄膜、もしくはダイヤモンド状薄膜の少
なくとも一方を超伝導体の表面に形成した超伝導部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63213074A JPH0262081A (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | 超伝導部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63213074A JPH0262081A (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | 超伝導部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0262081A true JPH0262081A (ja) | 1990-03-01 |
Family
ID=16633112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63213074A Pending JPH0262081A (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | 超伝導部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0262081A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02253517A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 超電導線 |
| US5171732A (en) * | 1988-12-23 | 1992-12-15 | Troy Investments, Inc. | Method of making a josephson junction |
| US6518648B1 (en) * | 2000-09-27 | 2003-02-11 | Advanced Micro Devices, Inc. | Superconductor barrier layer for integrated circuit interconnects |
-
1988
- 1988-08-26 JP JP63213074A patent/JPH0262081A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5171732A (en) * | 1988-12-23 | 1992-12-15 | Troy Investments, Inc. | Method of making a josephson junction |
| JPH02253517A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 超電導線 |
| US6518648B1 (en) * | 2000-09-27 | 2003-02-11 | Advanced Micro Devices, Inc. | Superconductor barrier layer for integrated circuit interconnects |
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