JPH0291981A - 二端子素子 - Google Patents
二端子素子Info
- Publication number
- JPH0291981A JPH0291981A JP63245718A JP24571888A JPH0291981A JP H0291981 A JPH0291981 A JP H0291981A JP 63245718 A JP63245718 A JP 63245718A JP 24571888 A JP24571888 A JP 24571888A JP H0291981 A JPH0291981 A JP H0291981A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide
- base electrode
- oxide superconductor
- superconductor
- counter electrode
- 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
Links
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (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】
〔概 要〕
酸化物超伝導体を素子の構成要素とした二端子素子に関
し、 酸化物超伝導体を用いて整流特性等を得るとともに、再
現性を高くすることを目的とし、電子をキャリアとする
酸化物導電体をベース電極として形成するとともに、酸
化物超伝導体よりなるカウンタ電極を上記ベース電極に
接合したことを含み構成する。
し、 酸化物超伝導体を用いて整流特性等を得るとともに、再
現性を高くすることを目的とし、電子をキャリアとする
酸化物導電体をベース電極として形成するとともに、酸
化物超伝導体よりなるカウンタ電極を上記ベース電極に
接合したことを含み構成する。
本発明は、二端子素子に関し、より詳しくは、酸化物超
伝導体を素子の構成要素として使用した二端子素子に関
する。
伝導体を素子の構成要素として使用した二端子素子に関
する。
高速かつ低消費電力という利点を有する超伝導二端子素
子として、例えばアルミニウム酸化物（＾１０、）をニ
オブ（Ｎｂ）によって挟み込んだ三層構造Ｎｂ／ＡｌＯ
＋ ／Ｎｂを有するジ日セフソン接合素子が知られてい
る。
子として、例えばアルミニウム酸化物（＾１０、）をニ
オブ（Ｎｂ）によって挟み込んだ三層構造Ｎｂ／ＡｌＯ
＋ ／Ｎｂを有するジ日セフソン接合素子が知られてい
る。
この超伝導二端子素子は、第６図に例示するように、表
面が熱酸化されたシリコンウェハの基板６１上にニオブ
からなるベース電極６２を形成し、この上にアルミニウ
ム酸化物よりなるトンネルバリア膜６３及びニオブより
なるカウンタ電極６４をスパッタリング等によって積層
して構成されている。
面が熱酸化されたシリコンウェハの基板６１上にニオブ
からなるベース電極６２を形成し、この上にアルミニウ
ム酸化物よりなるトンネルバリア膜６３及びニオブより
なるカウンタ電極６４をスパッタリング等によって積層
して構成されている。
しかし、超伝導体層の間に絶縁体や半導体を挟んでＳ
Ｉ Ｓ （ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−ｉｎｓｕｌ
ａｔｏｒ−ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造やＳ
−３ｅ−Ｓ （ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−ｓｅＩ
ｌｉｃ。
Ｉ Ｓ （ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−ｉｎｓｕｌ
ａｔｏｒ−ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造やＳ
−３ｅ−Ｓ （ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−ｓｅＩ
ｌｉｃ。
ｎｄｕｃｔｏｒ−ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造
を実現するためには、第７図のダイアダラムに示すよう
に、トンネルバリアの障壁の高さｖｈやその厚みＷを調
整して理想状態に近づける必要があるが、精度良くトン
−ネルバリアを制御することはきわめて困難である。
を実現するためには、第７図のダイアダラムに示すよう
に、トンネルバリアの障壁の高さｖｈやその厚みＷを調
整して理想状態に近づける必要があるが、精度良くトン
−ネルバリアを制御することはきわめて困難である。
また、二端子素子に用いる超伝導材としては、臨界温度
が低いニオブのような材料だけでなく、臨界温度が液体
窒素の沸点７７ｋを越える酸化物高温超伝導体を適用す
ることも考えられるが、この酸化物高温超伝導体をジョ
セフソン接合素子として使用する場合には、多結晶の酸
化物高温超伝導体における結晶粒界が一種のジョセフソ
ン接合になるため、整流特性のような希望の特性が得難
いといった問題がある。
が低いニオブのような材料だけでなく、臨界温度が液体
窒素の沸点７７ｋを越える酸化物高温超伝導体を適用す
ることも考えられるが、この酸化物高温超伝導体をジョ
セフソン接合素子として使用する場合には、多結晶の酸
化物高温超伝導体における結晶粒界が一種のジョセフソ
ン接合になるため、整流特性のような希望の特性が得難
いといった問題がある。
さらに、酸化物超伝導体をカウンタ電極６４として結晶
成長する場合には、高温の条件で処理するため、ベース
電極６２上に形成したトンネルバリア材料が熱によって
酸化物超伝導体内に拡散してしまい、トンネルバリア膜
６３を形成しにくく、整流特性効果を得ることができな
いといった問題がある。
成長する場合には、高温の条件で処理するため、ベース
電極６２上に形成したトンネルバリア材料が熱によって
酸化物超伝導体内に拡散してしまい、トンネルバリア膜
６３を形成しにくく、整流特性効果を得ることができな
いといった問題がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、酸化物超伝導体を用いて整流特性等を得ることがで
き、しかも再現性の高い二端子素子を提供することを目
的とする。
て、酸化物超伝導体を用いて整流特性等を得ることがで
き、しかも再現性の高い二端子素子を提供することを目
的とする。
上記した課題は、電子をキャリアとする酸化物導電体を
ベース電極４として形成するとともに、酸化物超伝導体
よりなるカウンタ電極５を上記ベース１ｔｉ４に接合し
たことを特徴とする二端子素子により解決する。
ベース電極４として形成するとともに、酸化物超伝導体
よりなるカウンタ電極５を上記ベース１ｔｉ４に接合し
たことを特徴とする二端子素子により解決する。
上記した発明において、二端子素子のベース電極４はｎ
型として形成され、また、カウンタ電極５を構成する酸
化物超伝導体は一般にｐ盟約キャリアを有することが知
られ、さらに、ベース電極４とカウンタ電極５は共に酸
化物により形成されて格子整合となっているため、その
構成図とポテンシャル・ダイヤグラムは第２図（ａ）
、 （ｂ）に示すようになる。
型として形成され、また、カウンタ電極５を構成する酸
化物超伝導体は一般にｐ盟約キャリアを有することが知
られ、さらに、ベース電極４とカウンタ電極５は共に酸
化物により形成されて格子整合となっているため、その
構成図とポテンシャル・ダイヤグラムは第２図（ａ）
、 （ｂ）に示すようになる。
このダイヤグラムにおいて、ベース電極４のフェルミ準
位ＥＦは上のエネルギバンドの下端よりも上になり、ま
た、カウンタ電極５のフェルミ準位Ｅ、は下のエネルギ
バンドの上端よりも下になるため、これらはトンネル接
合となり、第３図に示すような電圧・電流特性に負の勾
配をもつ領域が得られる。
位ＥＦは上のエネルギバンドの下端よりも上になり、ま
た、カウンタ電極５のフェルミ準位Ｅ、は下のエネルギ
バンドの上端よりも下になるため、これらはトンネル接
合となり、第３図に示すような電圧・電流特性に負の勾
配をもつ領域が得られる。
また、ベース電極４の上層部分のキャリア濃度を少なく
すると、第２図（ｂ）に示すバリア幅Ｗが広くなるため
に、トネル接合にはならず、第５図に示すような整流性
の電流・電圧特性が得られる。
すると、第２図（ｂ）に示すバリア幅Ｗが広くなるため
に、トネル接合にはならず、第５図に示すような整流性
の電流・電圧特性が得られる。
（ａ）本発明の一実施例の説明
第１図は、本発明の一実施例を示すものであって、図中
符号１は、半導体基板２表面の酸化膜３上に形成された
二端子素子で、この素子ｌは、ｎ型にする元素をドープ
した酸化物導電体膜を酸化１１１３上に積層してｎ型の
ベース電極４とするとともに、このベース電極４の上に
酸化物超伝導体膜をカウンタ電極５として積層したもの
であり、電極４．５の接合面は酸化物を積層した状態と
なり、格子整合がとれたヘテロ接合となっている。
符号１は、半導体基板２表面の酸化膜３上に形成された
二端子素子で、この素子ｌは、ｎ型にする元素をドープ
した酸化物導電体膜を酸化１１１３上に積層してｎ型の
ベース電極４とするとともに、このベース電極４の上に
酸化物超伝導体膜をカウンタ電極５として積層したもの
であり、電極４．５の接合面は酸化物を積層した状態と
なり、格子整合がとれたヘテロ接合となっている。
これらベース電極４、カウンタ電極５の形成は、ＭＢＥ
法、スパッタリング法等によって行い、接合部分をヘテ
ロ接合としている。
法、スパッタリング法等によって行い、接合部分をヘテ
ロ接合としている。
この実施例に使用する材料を具体化して説明すると、半
導体基Ｆｉ、２にはシリコンウェハを用い、その表面を
熱酸化して酸化膜３ （Ｓｉ（ｈ）を形成し、この上に
、超伝導体として使用されるニオブ（Ｎｂ）を１．５
ＸＩＯ”個／ ｃｄの濃度にドープしたストロンチウム
・チタン・酸素（ＳｒＴｉ０３）を積層し、この５ｒＴ
ｉＯｓ膜をベース電極４とする。また、このベース電極
４の上には、酸化物超伝導体であるバリウム・イツトリ
ウム・銅酸素（ｆｌａｇＹＣｕｉＯ＋＋ （ｘは６゜８
のような正数である））を積層してカウンタ電極５とし
て形成する。
導体基Ｆｉ、２にはシリコンウェハを用い、その表面を
熱酸化して酸化膜３ （Ｓｉ（ｈ）を形成し、この上に
、超伝導体として使用されるニオブ（Ｎｂ）を１．５
ＸＩＯ”個／ ｃｄの濃度にドープしたストロンチウム
・チタン・酸素（ＳｒＴｉ０３）を積層し、この５ｒＴ
ｉＯｓ膜をベース電極４とする。また、このベース電極
４の上には、酸化物超伝導体であるバリウム・イツトリ
ウム・銅酸素（ｆｌａｇＹＣｕｉＯ＋＋ （ｘは６゜８
のような正数である））を積層してカウンタ電極５とし
て形成する。
なお、図中符号６は、二端子素子ｌを外部に電気的に接
続するためにベース電極４とカウンタ電極５に取り付け
られた金の電極を示し、７は、二酸化シリコン（ＳｉＯ
□）等により形成した保護膜を示している。
続するためにベース電極４とカウンタ電極５に取り付け
られた金の電極を示し、７は、二酸化シリコン（ＳｉＯ
□）等により形成した保護膜を示している。
次に、この実施例の作用について説明する。
上記した実施例において、二端子素子１のベース電極４
はｎ型として形成され、また、カウンタ電極５を構成す
る酸化物超伝導体は一般にｐ盟約キャリアを有すること
が知られ、さらに、基板電極４とカウンタ電極５は共に
酸化物により形成されてヘテロ接合となるため、この二
端子素子１の模式図とポテンシャル・ダイヤグラムは第
２図（ａ） 。
はｎ型として形成され、また、カウンタ電極５を構成す
る酸化物超伝導体は一般にｐ盟約キャリアを有すること
が知られ、さらに、基板電極４とカウンタ電極５は共に
酸化物により形成されてヘテロ接合となるため、この二
端子素子１の模式図とポテンシャル・ダイヤグラムは第
２図（ａ） 。
（ｂ）に示すようになる。
このダイヤグラムにおいて、ベース電極４を構成する５
ｒＴｉＯ＝膜のフェルミ準位Ｅ、は上のエネルギバンド
の下端よりも上になり、カウンタ電極５を構成するＢａ
ｚＹＣＬＩｓＯｘのフェルミ準位Ｅ、は下のエネルギバ
ンドの上端よりも下になるために、これらはトンネル接
合となり、第３図に示すような電圧・電流特性に負の勾
配をもつ領域が表れる。
ｒＴｉＯ＝膜のフェルミ準位Ｅ、は上のエネルギバンド
の下端よりも上になり、カウンタ電極５を構成するＢａ
ｚＹＣＬＩｓＯｘのフェルミ準位Ｅ、は下のエネルギバ
ンドの上端よりも下になるために、これらはトンネル接
合となり、第３図に示すような電圧・電流特性に負の勾
配をもつ領域が表れる。
なお、ベース電極４をｎ型にするためのドーピング処理
にはイオン打込みも含み、また、ベース電極４へのドー
ピング量、即ちキャリア濃度を変えることによって第２
図（ｂ）に示すバリア幅Ｗを制御することができる。
にはイオン打込みも含み、また、ベース電極４へのドー
ピング量、即ちキャリア濃度を変えることによって第２
図（ｂ）に示すバリア幅Ｗを制御することができる。
（ｂ）発明のその他の実施例の説明
上記した実施例は、高温酸化物超伝導材と、ニオブをド
ープした酸化物導電体とを接合することによりｐｎ）ン
ネル接合の二端子素子を構成したが、第４図に示すよう
に、ｎ型にするための元素をドープした酸化物導電体１
１１４１の上に、さらにそのドープ量が少ない第２の酸
化物導電体膜４２を積層してベース電極４とするととも
に、この上に高温酸化物超伝導体からなるカウンタ電極
５を積層し、トンネル型でないｐｎ接合を構成すること
ができる。
ープした酸化物導電体とを接合することによりｐｎ）ン
ネル接合の二端子素子を構成したが、第４図に示すよう
に、ｎ型にするための元素をドープした酸化物導電体１
１１４１の上に、さらにそのドープ量が少ない第２の酸
化物導電体膜４２を積層してベース電極４とするととも
に、この上に高温酸化物超伝導体からなるカウンタ電極
５を積層し、トンネル型でないｐｎ接合を構成すること
ができる。
この実施例をさらに具体的に説明すると、１．５ｘｌＱ
２０個／Ｃａ１１の濃度でニオブをドープした５ｒＴｉ
０３膜を形成した後、この上に第２の酸化物導電体４２
となる５ｒＴｉ０３膜をエピタキシャル成長させ、この
酸化物導電体４２に１．５ ＸＩＯ”個／ ｃｒａの低
い濃度でニオブをドープすることにより、これらの膜４
１．４２をベース電極４となし、さらに、この酸化物導
電体４２の上にカウンタ電極５としてＢａｚＹＣｕｚＯ
＋＋を形成する。
２０個／Ｃａ１１の濃度でニオブをドープした５ｒＴｉ
０３膜を形成した後、この上に第２の酸化物導電体４２
となる５ｒＴｉ０３膜をエピタキシャル成長させ、この
酸化物導電体４２に１．５ ＸＩＯ”個／ ｃｒａの低
い濃度でニオブをドープすることにより、これらの膜４
１．４２をベース電極４となし、さらに、この酸化物導
電体４２の上にカウンタ電極５としてＢａｚＹＣｕｚＯ
＋＋を形成する。
この実施例において、第２の酸化物導電体膜４２のキャ
リア濃度が低いために、第２図（ｂ）に示すバリア幅Ｗ
が大きくなり、この構造によればバンド間におけるキャ
リアの遷移が起こらず、同一バンド内におけるキャリア
の移動だけが生じることになり、第５図に示すような整
流性の電圧・電流特性が得られる。
リア濃度が低いために、第２図（ｂ）に示すバリア幅Ｗ
が大きくなり、この構造によればバンド間におけるキャ
リアの遷移が起こらず、同一バンド内におけるキャリア
の移動だけが生じることになり、第５図に示すような整
流性の電圧・電流特性が得られる。
以上述べたように本発明によれば、電子がキャリアとな
る酸化物導電体と酸化物超伝導体を接合して二端子素子
を構成したので、バリア材の拡散を考慮する必要がなく
、酸化物超伝導材を使用した素子の再現性を向上するこ
とができる。しかも、酸化物導電体のキャリア量を調整
することにより、接合領域のバリア幅を変えることがで
き、特性を変えることが容易になる。
る酸化物導電体と酸化物超伝導体を接合して二端子素子
を構成したので、バリア材の拡散を考慮する必要がなく
、酸化物超伝導材を使用した素子の再現性を向上するこ
とができる。しかも、酸化物導電体のキャリア量を調整
することにより、接合領域のバリア幅を変えることがで
き、特性を変えることが容易になる。
第１図は、本発明の一実施例を示す装置の断面図、
第２図は、本発明の一実施例を示す装置の模式図とポテ
ンシャル・ダイアダラム図、 第３図は、本発明の一実施例の装置における電圧・電流
特性図、 第４図は、本発明の第２の実施例を示す装置の断面図、 第５図は、本発明の第２の実施例における電圧・電流特
性図、 第６図は、従来装置の一例を示す断面図、第７図は、従
来装置のポテンシャル・ダイアグラム図である。 （符号の説明） １・・・二端子素子、 ２・・・半導体基板、 ３・・・酸化膜、 ４・・・ベース電極、 ５・・・カウンタ電橋、 ４１・・・酸化物導電体膜、 ４２・・・第２の酸化物導電体膜。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 岡 本 啓 三 （Ｑ） （ｂ） 本発明の一実施例を示す装置の模式図とポテンシャル・
ダイアグラム図 第 図 本発明の一実施例を示す装置の断面図 第１図 本発明の一実施例の装置における 電圧・電流特性図 本発明の第２の実施例を示す装置の断面図第４図 電 圧 本発明の第２の実施例にｉ臂る電圧・ 電流特性図 従来装置の一例を示す断面図 第６図 従来装置のポテンシャル・ダイアグラム図笛７間
ンシャル・ダイアダラム図、 第３図は、本発明の一実施例の装置における電圧・電流
特性図、 第４図は、本発明の第２の実施例を示す装置の断面図、 第５図は、本発明の第２の実施例における電圧・電流特
性図、 第６図は、従来装置の一例を示す断面図、第７図は、従
来装置のポテンシャル・ダイアグラム図である。 （符号の説明） １・・・二端子素子、 ２・・・半導体基板、 ３・・・酸化膜、 ４・・・ベース電極、 ５・・・カウンタ電橋、 ４１・・・酸化物導電体膜、 ４２・・・第２の酸化物導電体膜。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 岡 本 啓 三 （Ｑ） （ｂ） 本発明の一実施例を示す装置の模式図とポテンシャル・
ダイアグラム図 第 図 本発明の一実施例を示す装置の断面図 第１図 本発明の一実施例の装置における 電圧・電流特性図 本発明の第２の実施例を示す装置の断面図第４図 電 圧 本発明の第２の実施例にｉ臂る電圧・ 電流特性図 従来装置の一例を示す断面図 第６図 従来装置のポテンシャル・ダイアグラム図笛７間
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 電子をキャリアとする酸化物導電体をベース電極として
形成するとともに、 酸化物超伝導体よりなるカウンタ電極を上記ベース電極
に接合したことを特徴とする二端子素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63245718A JPH0291981A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 二端子素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63245718A JPH0291981A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 二端子素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0291981A true JPH0291981A (ja) | 1990-03-30 |
Family
ID=17137768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63245718A Pending JPH0291981A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 二端子素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0291981A (ja) |
-
1988
- 1988-09-28 JP JP63245718A patent/JPH0291981A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2862137B2 (ja) | 超電導トランジスタ | |
| JPS59103389A (ja) | 超伝導素子及びその製法 | |
| JPH0262082A (ja) | 超伝導トランジスタ | |
| JPH0291981A (ja) | 二端子素子 | |
| JPH06112538A (ja) | 超電導素子 | |
| US5441926A (en) | Superconducting device structure with Pr-Ba-Cu-O barrier layer | |
| JPH09172208A (ja) | 超電導デバイス | |
| JPH0621521A (ja) | 電流変調装置 | |
| JP3221037B2 (ja) | 電流変調装置 | |
| JP2597745B2 (ja) | 超電導素子および作製方法 | |
| JPH0484469A (ja) | 三端子デバイス | |
| JP2624666B2 (ja) | 超伝導素子 | |
| JP2599499B2 (ja) | 超電導素子および作製方法 | |
| JP2597747B2 (ja) | 超電導素子および作製方法 | |
| JP3232642B2 (ja) | 電流変調装置 | |
| JP2949519B2 (ja) | 超伝導ベーストランジスタ | |
| JPH01194315A (ja) | 炭化珪素半導体素子 | |
| JP2597743B2 (ja) | 超電導素子の作製方法 | |
| JP3203799B2 (ja) | 超伝導３端子素子 | |
| JP2641976B2 (ja) | 超電導素子および作製方法 | |
| JP2691065B2 (ja) | 超電導素子および作製方法 | |
| JP3248210B2 (ja) | 超伝導素子 | |
| JP2599498B2 (ja) | 超電導素子および作製方法 | |
| JPH03150879A (ja) | 超電導スイッチ素子 | |
| JPH0585705A (ja) | 酸化物超電導薄膜 |