JPH0272683A - ジョセフソン接合素子 - Google Patents
ジョセフソン接合素子Info
- Publication number
- JPH0272683A JPH0272683A JP63223985A JP22398588A JPH0272683A JP H0272683 A JPH0272683 A JP H0272683A JP 63223985 A JP63223985 A JP 63223985A JP 22398588 A JP22398588 A JP 22398588A JP H0272683 A JPH0272683 A JP H0272683A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- high temperature
- bridge
- temperature superconducting
- film
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- Pending
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- 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明はジョセフソン接合素子に関し、更に詳しくは、
高温超電導薄膜を用いた５ＮＳ（超電導体−宮電導体一
超電導体）構造の近接効果を利用したジョセフソン接合
素子に関する。
高温超電導薄膜を用いた５ＮＳ（超電導体−宮電導体一
超電導体）構造の近接効果を利用したジョセフソン接合
素子に関する。
〈従来の技術〉
高温超電導薄膜を用いたジョセフソン接合素子として、
ＹＢＣＯ薄膜−Ａｕ″Ｆｉｌ膜−ＹＢＣｏ薄膜の形のＳ
ＮＳ構造の近接効果を利用した平面型の素子が報告され
ている（Ｐ、Ｍ、Ｍａｎｋｉｅｗｉｃｈ、ｅｔ、ａｌ。
ＹＢＣＯ薄膜−Ａｕ″Ｆｉｌ膜−ＹＢＣｏ薄膜の形のＳ
ＮＳ構造の近接効果を利用した平面型の素子が報告され
ている（Ｐ、Ｍ、Ｍａｎｋｉｅｗｉｃｈ、ｅｔ、ａｌ。
５ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏ
ｐ ｏｎ Ｆｕｔｕｒｅ ＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃ
ｅｓ、Ｊｕｎｅ ２−４．１９８８）。
ｐ ｏｎ Ｆｕｔｕｒｅ ＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃ
ｅｓ、Ｊｕｎｅ ２−４．１９８８）。
この報告においては、３ｒＴｉＯ＋等の基板平面上にＹ
Ｂａ、Ｃｕ３０７薄膜を形成した後、これを電子ビーム
リソグラフィにより１μｍ幅のギャップで仕切られた２
つのバンクにパターニングし、このバンク間をＡｕ薄膜
製のブリッジで接続している。
Ｂａ、Ｃｕ３０７薄膜を形成した後、これを電子ビーム
リソグラフィにより１μｍ幅のギャップで仕切られた２
つのバンクにパターニングし、このバンク間をＡｕ薄膜
製のブリッジで接続している。
〈発明が解決しようとする課題〉
以上の報告における構造では、ブリッジ長が１μｍと長
（、安定に動作させるためには０．１μｍ程度のブリッ
ジ長とすることが望ましい。
（、安定に動作させるためには０．１μｍ程度のブリッ
ジ長とすることが望ましい。
しかし、平面上の加工では自ずと限界があり、Ｙ−Ｂ−
Ｃ−０等のセラミックス系の高温超電導薄膜では０．１
μｍのギャップを加工するのは極めて困難である。
Ｃ−０等のセラミックス系の高温超電導薄膜では０．１
μｍのギャップを加工するのは極めて困難である。
本発明の目的は、高温超電導薄膜を用いたＳＮＳ構造で
、しかも、ブリッジ長を容易に０．１μｍ程度とするこ
とができ、もって高温でしかも安定に動作するジョセフ
ソン接合素子を提供することにある。
、しかも、ブリッジ長を容易に０．１μｍ程度とするこ
とができ、もって高温でしかも安定に動作するジョセフ
ソン接合素子を提供することにある。
〈課題を解決するための手段〉
上記の目的を達成するための構成を、実施例に対応する
第１図を参照しつつ説明すると、本発明は、基板１上に
形成された第１の高温超電導薄膜２と、その第１の高温
超電導薄膜２の表面２ａ上に絶縁層３を介して端面部４
ａを含む少くとも一部が積層形成された第２の高温超電
導薄膜４と、第１の高温超電導薄膜２の表面２ａと第２
の高温超電導薄膜４の端面４ａとを接続する常電導金属
薄膜製のブリッジ５を備えたことによって、特徴づけら
れる。
第１図を参照しつつ説明すると、本発明は、基板１上に
形成された第１の高温超電導薄膜２と、その第１の高温
超電導薄膜２の表面２ａ上に絶縁層３を介して端面部４
ａを含む少くとも一部が積層形成された第２の高温超電
導薄膜４と、第１の高温超電導薄膜２の表面２ａと第２
の高温超電導薄膜４の端面４ａとを接続する常電導金属
薄膜製のブリッジ５を備えたことによって、特徴づけら
れる。
く作用〉
第１と第２の高温超電導薄膜２と４は、常電導・金属薄
膜製のブリッジ５によって接続され、近接効果を利用し
たＳＮＳ構造のジョセフソン接合素子が得られる。
膜製のブリッジ５によって接続され、近接効果を利用し
たＳＮＳ構造のジョセフソン接合素子が得られる。
ここで、ブリッジ長は従来のように平面上のバンク間の
ギャップの寸法によらず、絶縁層３の膜厚によって決定
されることになり、平面加工技術に鯨ることなく、比較
的容易な製膜工程における膜厚制御により所望のギャッ
プ長が得られる。
ギャップの寸法によらず、絶縁層３の膜厚によって決定
されることになり、平面加工技術に鯨ることなく、比較
的容易な製膜工程における膜厚制御により所望のギャッ
プ長が得られる。
〈実施例〉
第１図は本発明実施例のジョセフソン接合素子の構造説
明図で、（ａ）は中央縦断面図を、（ｂ）は平面図を示
している。
明図で、（ａ）は中央縦断面図を、（ｂ）は平面図を示
している。
ＭｇＯ製の基板１の上面の一部に、ＹＢａｚＣｕ＋ＯＸ
からなる第１の高温超電導薄膜２が形成されており、そ
の表面２ａの一部から基板１の表面にかけてＭｇＯ製の
絶縁層３が形成されている。また、その絶縁層３の直上
にのみ、同じ＜ＹＢａｚＣｕ ３０ ｘからなる第２の
高温超電導薄膜４が形成されている。
からなる第１の高温超電導薄膜２が形成されており、そ
の表面２ａの一部から基板１の表面にかけてＭｇＯ製の
絶縁層３が形成されている。また、その絶縁層３の直上
にのみ、同じ＜ＹＢａｚＣｕ ３０ ｘからなる第２の
高温超電導薄膜４が形成されている。
そして、第１の高温超電導薄膜２の表面２ａと、この第
１の高温超電導薄膜２の上方の第２の高温超電導薄膜４
の端面４ａとが、Ａｕ薄膜製のブリッジ５によって接合
されている。
１の高温超電導薄膜２の上方の第２の高温超電導薄膜４
の端面４ａとが、Ａｕ薄膜製のブリッジ５によって接合
されている。
以上の構造において、絶縁層３の膜厚は０．１μｍとし
ており、これによってブリッジ長０．１μｍのＳＮＳ構
造のジョセフソン接合素子が得られた。
ており、これによってブリッジ長０．１μｍのＳＮＳ構
造のジョセフソン接合素子が得られた。
次に、本発明実施例の製造方法を説明する。第２図乃至
第５１はその説明図である。
第５１はその説明図である。
まず、厚さ０．５ｍ負の５鰭×１０鶴程度のＭｇＯ（１
００）基板１を用意し、基板温度を６５０℃とし、ター
ゲットをＹＢａｚＣｕａ、５０、として、雰囲気ガスＡ
ｒ：０ｚ＝１：１でガス圧を３ Ｘ １Ｏ−３Ｔｏｒｒ
としてスパッタリングし、基板１上に一様な０４５μｍ
厚のＹＢＣＯ薄膜２を形成した（第２図）。
００）基板１を用意し、基板温度を６５０℃とし、ター
ゲットをＹＢａｚＣｕａ、５０、として、雰囲気ガスＡ
ｒ：０ｚ＝１：１でガス圧を３ Ｘ １Ｏ−３Ｔｏｒｒ
としてスパッタリングし、基板１上に一様な０４５μｍ
厚のＹＢＣＯ薄膜２を形成した（第２図）。
次に通常のフォトリソグラフィ工程によりパタニングし
、ＩＮのＨ３ＰＯ３溶液を用いて第３図（ａｌに中央縦
断面図を、同図（ｂｌに平面図を示すような形状にエツ
チングした。
、ＩＮのＨ３ＰＯ３溶液を用いて第３図（ａｌに中央縦
断面図を、同図（ｂｌに平面図を示すような形状にエツ
チングした。
その後、レーザスパッタ法によってｙＢｃＯＦ！膜２と
基板１上に一様に０．１μｍ厚のＭｇＯ薄膜３を形成し
、真空を破らずにターゲットを変え、そのＭｇ０ｆｆｉ
膜３の上方にレーザスパッタ法によって厚さ０．５μｍ
のＹＢＣＯｉ膜４を形成した（第４図）。このときの基
板温度は４００±３０℃とした。
基板１上に一様に０．１μｍ厚のＭｇＯ薄膜３を形成し
、真空を破らずにターゲットを変え、そのＭｇ０ｆｆｉ
膜３の上方にレーザスパッタ法によって厚さ０．５μｍ
のＹＢＣＯｉ膜４を形成した（第４図）。このときの基
板温度は４００±３０℃とした。
次いで、このＭｇ０ｉ膜３とＹＢＣＯ薄膜４とを、上記
と同様のフォトリソグラフィによるパタニングとエツチ
ングにより、第５図（ａ）に中央縦断面図、同図（ｂ）
に平面図を示すように、ＹＢＣＯ薄膜４の一部がＭｇＯ
薄膜３を介してＹＢＣＯ薄膜２の上方に重った状態で、
ＹＢＣＯ薄膜２の表面２ａとＹＢＣＯＩ膜４の端面が露
呈するような形状とした。
と同様のフォトリソグラフィによるパタニングとエツチ
ングにより、第５図（ａ）に中央縦断面図、同図（ｂ）
に平面図を示すように、ＹＢＣＯ薄膜４の一部がＭｇＯ
薄膜３を介してＹＢＣＯ薄膜２の上方に重った状態で、
ＹＢＣＯ薄膜２の表面２ａとＹＢＣＯＩ膜４の端面が露
呈するような形状とした。
その後、リフトオフ法を用いたパターニングとＥＢ法に
よる製膜により、第１図に示すようなＡｕｆｆ膜製のブ
リッジ５を形成した。なお、この膜厚は０．３μｍとし
た。
よる製膜により、第１図に示すようなＡｕｆｆ膜製のブ
リッジ５を形成した。なお、この膜厚は０．３μｍとし
た。
以上の手順によって、準平面型ＳＮＳ構造のブリッジ長
０．１μｍのジョセフソン接合素子を得た。
０．１μｍのジョセフソン接合素子を得た。
なお、基板１および絶縁層としては、ＭｇＯのほか、高
温超電導薄膜の成長が容易な他の材料、例えばＺｒ０ｚ
、ｙｓｚ、ＳｒＴｉＯ３，あるいはサファイア等を用い
ることができる。また、高温超電導薄膜２および４とし
ては、ＹＢＣＯ以外のランタン系等のセラミックス系超
電導材料およびビスマス系、タリウム系の超電導材料を
用いることができる。更に、ブリッジ５としては、Ａｕ
のほかにＡｇ等の他の常電導金属を用いることができる
。また、エツチングはＡｒミリング法等のドライエンチ
ングを用いてもよい。
温超電導薄膜の成長が容易な他の材料、例えばＺｒ０ｚ
、ｙｓｚ、ＳｒＴｉＯ３，あるいはサファイア等を用い
ることができる。また、高温超電導薄膜２および４とし
ては、ＹＢＣＯ以外のランタン系等のセラミックス系超
電導材料およびビスマス系、タリウム系の超電導材料を
用いることができる。更に、ブリッジ５としては、Ａｕ
のほかにＡｇ等の他の常電導金属を用いることができる
。また、エツチングはＡｒミリング法等のドライエンチ
ングを用いてもよい。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば、高温超電導薄膜
を用いたＳＮＳ構造のジョセフソン素子において、第１
の高温超電導薄膜の表面に絶縁層を介して第２の高温超
電導薄膜を積層形成し、その第２の高温超電導薄膜の端
面とその下方の第１の高温超電導薄膜の表面との間を、
常電導金属製のブリッジで接合したから、ブリッジ長は
絶縁層の膜厚によって決定することになり、従来のＳＮ
Ｓ構造の素子のように平面上の微細加工技術に顛ること
なく、容易にブリッジ長を０，１μｍ程度に短くするこ
とができ、より安定に動作をすることのできるジョセフ
ソン素子が得られるようになった。
を用いたＳＮＳ構造のジョセフソン素子において、第１
の高温超電導薄膜の表面に絶縁層を介して第２の高温超
電導薄膜を積層形成し、その第２の高温超電導薄膜の端
面とその下方の第１の高温超電導薄膜の表面との間を、
常電導金属製のブリッジで接合したから、ブリッジ長は
絶縁層の膜厚によって決定することになり、従来のＳＮ
Ｓ構造の素子のように平面上の微細加工技術に顛ること
なく、容易にブリッジ長を０，１μｍ程度に短くするこ
とができ、より安定に動作をすることのできるジョセフ
ソン素子が得られるようになった。
第１図は本発明実施例の構造説明図、
第２図乃至第５図はその製造方法の説明図である。
基板
第１の高温超電導薄膜
絶縁層
第２の高温超電導薄膜
ブリッジ
Claims (1)
- 基板上に形成された第１の高温超電導薄膜と、その第１
の高温超電導薄膜の表面上に絶縁層を介して端面部を含
む少くとも一部が積層形成された第２の高温超電導薄膜
と、上記第１の高温超電導薄膜の表面と上記第２の高温
超電導薄膜の端面部とを接続する常電導金属薄膜製のブ
リッジとを備えてなるジョセフソン接合素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63223985A JPH0272683A (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | ジョセフソン接合素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63223985A JPH0272683A (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | ジョセフソン接合素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0272683A true JPH0272683A (ja) | 1990-03-12 |
Family
ID=16806773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63223985A Pending JPH0272683A (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | ジョセフソン接合素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0272683A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58134484A (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-10 | Rikagaku Kenkyusho | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
| JPS61179584A (ja) * | 1985-02-04 | 1986-08-12 | Oki Electric Ind Co Ltd | ジヨセフソン接合素子 |
-
1988
- 1988-09-07 JP JP63223985A patent/JPH0272683A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58134484A (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-10 | Rikagaku Kenkyusho | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
| JPS61179584A (ja) * | 1985-02-04 | 1986-08-12 | Oki Electric Ind Co Ltd | ジヨセフソン接合素子 |
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