JPH0319382A - トンネル接合形ジョセフソン素子 - Google Patents
トンネル接合形ジョセフソン素子Info
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- JPH0319382A JPH0319382A JP1154941A JP15494189A JPH0319382A JP H0319382 A JPH0319382 A JP H0319382A JP 1154941 A JP1154941 A JP 1154941A JP 15494189 A JP15494189 A JP 15494189A JP H0319382 A JPH0319382 A JP H0319382A
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- Japan
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- superconductor
- layer
- tunnel junction
- junction type
- barrier layer
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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
本発明、トンネル接合形ジョセフソン素子に関する。
従来、９０Ｋ以上の高い臨界温度を有するＹＢａ Ｃ
ｕ３０，（ただし、ｙ−６．８ 〜７．２ ０）などの酸化物超伝導体を用いた、点接触形ジョセフ
ソン素子及び粒界面を利用した弱結合形ジョセフソン素
子が、９０Ｋ以上の高い使用温度でジョセフソン電流を
観測できるジョセフソン素子として提案されている。 また、従来、第１の超伝導体層と、その第１の超伝導体
層上に延長しているバリア層と、そのバリア層．［に第
１の超伝導体層と対向して延長している第２の超伝導体
層とを右し、バリア層がアルミニウム酸化物またはシリ
コン酸化物でなるトンネル接合形ジョセフソン素子にお
いて、その第１及び第２の超伝導体層として、上述した
点接触形ジョセフソン素子及び弱結合形ジョセフソン素
子において用いている９０Ｋ以上の高い臨界温度を有す
るｙ ｓ ａ ２ Ｇ Ｕ ３ ０ ｙ（ただし、ｙ＝
６．８〜７．０）などの酸化物超伝導体でなる超伝導体
層を用いたトンネル接合形ジョセフソン素子が、９０Ｋ
以上の高い温度で使用できるジョセフソン素子として提
案されている。 上述した従来のトンネル接合形ジョセフソン素子は、一
般に、トンネル接合形ジョセフソン素子が、ＩＩ造上か
らもまた使用上からも点接触形ジョセフソン素子及び弱
結合形ジョセフソン素子に比し有利であることから、産
業上、上述した従来の点接触形ジョセフソン素子及び弱
結合形ジョセフソン素子に比し有用であると考えられる
。
ｕ３０，（ただし、ｙ−６．８ 〜７．２ ０）などの酸化物超伝導体を用いた、点接触形ジョセフ
ソン素子及び粒界面を利用した弱結合形ジョセフソン素
子が、９０Ｋ以上の高い使用温度でジョセフソン電流を
観測できるジョセフソン素子として提案されている。 また、従来、第１の超伝導体層と、その第１の超伝導体
層上に延長しているバリア層と、そのバリア層．［に第
１の超伝導体層と対向して延長している第２の超伝導体
層とを右し、バリア層がアルミニウム酸化物またはシリ
コン酸化物でなるトンネル接合形ジョセフソン素子にお
いて、その第１及び第２の超伝導体層として、上述した
点接触形ジョセフソン素子及び弱結合形ジョセフソン素
子において用いている９０Ｋ以上の高い臨界温度を有す
るｙ ｓ ａ ２ Ｇ Ｕ ３ ０ ｙ（ただし、ｙ＝
６．８〜７．０）などの酸化物超伝導体でなる超伝導体
層を用いたトンネル接合形ジョセフソン素子が、９０Ｋ
以上の高い温度で使用できるジョセフソン素子として提
案されている。 上述した従来のトンネル接合形ジョセフソン素子は、一
般に、トンネル接合形ジョセフソン素子が、ＩＩ造上か
らもまた使用上からも点接触形ジョセフソン素子及び弱
結合形ジョセフソン素子に比し有利であることから、産
業上、上述した従来の点接触形ジョセフソン素子及び弱
結合形ジョセフソン素子に比し有用であると考えられる
。
【発明が解決しようとする課題１
しかしながら、上述した従来のトンネル接合形ジョセフ
ソン素子は、第１及び第２の超伝導体層が９０Ｋ以上の
高い臨界温度を有する酸化物超伝導体でなるにもかかわ
らず、９０Ｋ以上の高い使用温度において、ジョヒフソ
ン電流を、実質的に観測できない、というジョセフソン
素子であるに過ぎなかった。 その理由は、第１及び第２の超伝導体層として用いてい
る上述した酸化物超伝導体のコヒーレンス長が３ｎｍ以
下であると推定されていることから、バリア層が３ｎｍ
以下の薄い厚さを有していなければならないが、バリア
層が、アルミニウム酸化物またはシリコン酸化物でなり
、第１及び第２の超伝導体層との間に比較的大きな格子
定数の差を有していることなどのため、そのバリア層を
第１及び第２の超伝導体層との間で整合性の良い界面を
有して形成できず、このため、バリア層が３ｎｍ以下の
薄いＩ７さに各部均質に形成されていないからである、
と考えられる。 よって、本発明は、第１の超伝導体層と、その第１の超
伝導体層上に延長しているバリア層と、そのバリア層上
に上記第１の超伝導体層と対向して延長している第２の
超伝導体層とを有するトンネル接合形ジョセフソン素子
において、その第１及び第２の超伝導体層として、従来
の点接触形ジョセフソン素子及び弱結合形ジョセフソン
素子に用いていると同様の酸化物超伝導体でなる超伝導
体層を用いるが、９０Ｋ以上の高い使用温度においてジ
ョセフソン電流を、良好に観測できる、という新規なト
ンネル接合形ジョセフソン素子を捉案せんとするもので
ある。 【課題を解決するための手段】 本発明によるトンネル接合形ジョセフソン素子は、従来
のトンネル接合形ジョセフソン素子の場合と同様に、第
１の超伝導体層と、その第１の超伝導体層上に延長して
いるバリア層と、そのバリア層上に上記第１の超伝導体
層と対向して延長している第２の超伝導体層とを有する
。 しかしながら、本発明によるトンネル接合形ジョセフソ
ン素子は、第１及び第２の超伝導体層が、Ｌ Ｂ ａ
２ Ｃ ｕ ３０ ｖ （ただし、ｙ＝６．８〜７．
０１しは、Ｙ，ｌａ，ＮｄＸＳｍ，ＥＵ，Ｇｄ，ＤＶ，
ｌ−１０、Ｅｒ．Ｔｍ．Ｙｂ，Ｌｍ中から選ばれた１種
）で表される酸化物超伝導体でなる。 また、バリア層が、酸化ガリウムランタン（ＬａＧａＯ
３ ）または酸化アルミニウムランタンｌａＡＩ ｏ３
）でなる。 （作用・効果】 本発明によるトンネル接合形ジョセフソン素子によれば
、第１及び第２の超伝導体層が、ＬＢ ａ Ｃ ｕ
３ ０ ｙ （ただし、ｙ＝６．８ 〜７．２ ０，Ｌは、Ｙ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，
口０、Ｅ「、ｌｍ，Ｙｂ，Ｉ−ｍ中から選ばれた１種）
で表される酸化物超伝導体でなり、そして、それら酸化
物超伝導体が９０Ｋ以上の高い臨界温度を有しているこ
とから、９０Ｋ以上の温度において、使用することがで
きる。 また、バリア層が、酸化ガリウムランタン（ＬａＧａＯ
３＞または酸化アルミニウムランタン（ＬａＡＩＯ３）
でなることから、上述した酸化物超伝導体でなる第１及
び第２の超伝導体層との間で、格子定数の差を、わずか
しか有していない。 このため、バリア層を、第１及び第２の超伝導体層との
間で整合性の良い界面を右して形威でき、このため、パ
リ７層が各部均質に形成されている、と考えられる理由
で、ジョセフソン電流を観測することができる。 以上のことから、本発明によるトンネル接合形ジョセフ
ソン素子によれば、９０Ｋ以上の高い使用温度において
、ジョセフソン電流を観測できる、というジョセフソン
素子を提供し得る。
ソン素子は、第１及び第２の超伝導体層が９０Ｋ以上の
高い臨界温度を有する酸化物超伝導体でなるにもかかわ
らず、９０Ｋ以上の高い使用温度において、ジョヒフソ
ン電流を、実質的に観測できない、というジョセフソン
素子であるに過ぎなかった。 その理由は、第１及び第２の超伝導体層として用いてい
る上述した酸化物超伝導体のコヒーレンス長が３ｎｍ以
下であると推定されていることから、バリア層が３ｎｍ
以下の薄い厚さを有していなければならないが、バリア
層が、アルミニウム酸化物またはシリコン酸化物でなり
、第１及び第２の超伝導体層との間に比較的大きな格子
定数の差を有していることなどのため、そのバリア層を
第１及び第２の超伝導体層との間で整合性の良い界面を
有して形成できず、このため、バリア層が３ｎｍ以下の
薄いＩ７さに各部均質に形成されていないからである、
と考えられる。 よって、本発明は、第１の超伝導体層と、その第１の超
伝導体層上に延長しているバリア層と、そのバリア層上
に上記第１の超伝導体層と対向して延長している第２の
超伝導体層とを有するトンネル接合形ジョセフソン素子
において、その第１及び第２の超伝導体層として、従来
の点接触形ジョセフソン素子及び弱結合形ジョセフソン
素子に用いていると同様の酸化物超伝導体でなる超伝導
体層を用いるが、９０Ｋ以上の高い使用温度においてジ
ョセフソン電流を、良好に観測できる、という新規なト
ンネル接合形ジョセフソン素子を捉案せんとするもので
ある。 【課題を解決するための手段】 本発明によるトンネル接合形ジョセフソン素子は、従来
のトンネル接合形ジョセフソン素子の場合と同様に、第
１の超伝導体層と、その第１の超伝導体層上に延長して
いるバリア層と、そのバリア層上に上記第１の超伝導体
層と対向して延長している第２の超伝導体層とを有する
。 しかしながら、本発明によるトンネル接合形ジョセフソ
ン素子は、第１及び第２の超伝導体層が、Ｌ Ｂ ａ
２ Ｃ ｕ ３０ ｖ （ただし、ｙ＝６．８〜７．
０１しは、Ｙ，ｌａ，ＮｄＸＳｍ，ＥＵ，Ｇｄ，ＤＶ，
ｌ−１０、Ｅｒ．Ｔｍ．Ｙｂ，Ｌｍ中から選ばれた１種
）で表される酸化物超伝導体でなる。 また、バリア層が、酸化ガリウムランタン（ＬａＧａＯ
３ ）または酸化アルミニウムランタンｌａＡＩ ｏ３
）でなる。 （作用・効果】 本発明によるトンネル接合形ジョセフソン素子によれば
、第１及び第２の超伝導体層が、ＬＢ ａ Ｃ ｕ
３ ０ ｙ （ただし、ｙ＝６．８ 〜７．２ ０，Ｌは、Ｙ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，
口０、Ｅ「、ｌｍ，Ｙｂ，Ｉ−ｍ中から選ばれた１種）
で表される酸化物超伝導体でなり、そして、それら酸化
物超伝導体が９０Ｋ以上の高い臨界温度を有しているこ
とから、９０Ｋ以上の温度において、使用することがで
きる。 また、バリア層が、酸化ガリウムランタン（ＬａＧａＯ
３＞または酸化アルミニウムランタン（ＬａＡＩＯ３）
でなることから、上述した酸化物超伝導体でなる第１及
び第２の超伝導体層との間で、格子定数の差を、わずか
しか有していない。 このため、バリア層を、第１及び第２の超伝導体層との
間で整合性の良い界面を右して形威でき、このため、パ
リ７層が各部均質に形成されている、と考えられる理由
で、ジョセフソン電流を観測することができる。 以上のことから、本発明によるトンネル接合形ジョセフ
ソン素子によれば、９０Ｋ以上の高い使用温度において
、ジョセフソン電流を観測できる、というジョセフソン
素子を提供し得る。
【実施例１】
次に、第１図を伴って、本発明によるトンネル接合形ジ
ョセフソン素子の第１の実施例を述べよう。 第１図に示す本発明によるトンネル接合形ジョセフソン
素子は、ＴｉＳｒＯ３でなる基板１上にエビタキシャル
成長法によって形成ざれたＹ Ｂ ａ Ｃ Ｕ ３
０ ｙ （ただし、ｙ＝６．８−７．２ ０）による酸化物超伝導体でなる超伝導体層２と、その
超伝導体層２に延長して、同様にエビタキシャル成長法
によって形成されたＬａＧａＯ３でなるバリア層３ど、
そのバリア居３上に超伝導体層２と対向して延長して、
同様に、■ビタキシャル成長法によって形成された、超
伝導体層と同様のＹ ８ ａ Ｃｕ ３０ ｙ （
ただし、２ ｙ＝６．８〜７．０〉に、酸化物超伝導体でなる超伝導
体層４とを有する。 以上が、本発明によるトンネル接合形ジョセフソン素子
の第１の実施例の構成である。 このようなトンネル接合形ジョセフソン素子は、第２図
に示す装僧を用い、半導体層２について、容器内に塁板
１を配し、それを７００℃の温度に加熱させた状態で、
Ｙのための電子ビーム源を用い、また、３ａ及びＣｕの
ためのクヌードセンセルを用いて、Ｙ，Ｂａ及びＣｕを
、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ＝１ ：２：３となるように、酸素プ
ラズマ中で、３０分間悉発させで、半導体ＰＩＪ２を１
ｎｍ／分の速度ぐ、３００ｎｍの厚に形成し、次に、バ
リア層３について、容器内に、アルゴンガスによって５
％に希釈された１−リメヂルガリウム（Ｃｌ１３ ）
３ Ｇａ ）と、２／１０℃に予協加熱したトリメトキ
シランタン（ Ｌ ａ（ＱＣト１３）３）とをそれぞれ
１０Ｃ／分で導入し、塁板上に工：１シマレーザを５秒
間照躬させることによって、バリア囮３を約Ｑ，４ｎｍ
の厚さにエビタキシャル成民させて形成し、次に、超伝
導体層４について、超伝導体層２と＋ｉ＋様に形成する
ことによって、製造した。 このようにして製造された本発明によるトンネル接合形
ジョセフソン素子の場合、第３図のｆｆｉ流一電圧特性
上に示すように、ジ：Ｉセフソン電流がｖＡ３ＩＩＩざ
れた。 【実施例２｝ 次に、本発明によるトンネル接合形ジョセフソン素子の
第１の実施例を述べる。 本発明によるトンネル接合形ジョセフソン素子の第２の
実施例は、図示しないが、第１ ＋１ ｒ上述した本発
明によるトンネル接合形ジョセフソン素子において、そ
のバリア層３がＬ ａ ＡＯ３でなるこどを除いて、第
１図で上述した場合と同様の構成を有する。 以上が、本発明によるトンネル接合形ジ：Ｉｉ：！フソ
ン素子の第２の実施例の構成である。 このような１・ンネル接合形ジヲセフソン素子は、バリ
ア層３について、容器内にアルゴンで５％に希釈された
トリメチルアルミニウム〈Ｃ口，）３Ａ＋）に予備加熱
したトリメトキシランタン（Ｌａ （ＱＣ口３）３）を
導入させることを除いて、本発明の第１の実施例の場合
と同様にして、製造した。 このようにして製造された本発明によるトンネル接合形
ジョセフソン素子は、第４図に示すように、電流一電圧
特性上でみて、ジョセフソン電流が観測された。
ョセフソン素子の第１の実施例を述べよう。 第１図に示す本発明によるトンネル接合形ジョセフソン
素子は、ＴｉＳｒＯ３でなる基板１上にエビタキシャル
成長法によって形成ざれたＹ Ｂ ａ Ｃ Ｕ ３
０ ｙ （ただし、ｙ＝６．８−７．２ ０）による酸化物超伝導体でなる超伝導体層２と、その
超伝導体層２に延長して、同様にエビタキシャル成長法
によって形成されたＬａＧａＯ３でなるバリア層３ど、
そのバリア居３上に超伝導体層２と対向して延長して、
同様に、■ビタキシャル成長法によって形成された、超
伝導体層と同様のＹ ８ ａ Ｃｕ ３０ ｙ （
ただし、２ ｙ＝６．８〜７．０〉に、酸化物超伝導体でなる超伝導
体層４とを有する。 以上が、本発明によるトンネル接合形ジョセフソン素子
の第１の実施例の構成である。 このようなトンネル接合形ジョセフソン素子は、第２図
に示す装僧を用い、半導体層２について、容器内に塁板
１を配し、それを７００℃の温度に加熱させた状態で、
Ｙのための電子ビーム源を用い、また、３ａ及びＣｕの
ためのクヌードセンセルを用いて、Ｙ，Ｂａ及びＣｕを
、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ＝１ ：２：３となるように、酸素プ
ラズマ中で、３０分間悉発させで、半導体ＰＩＪ２を１
ｎｍ／分の速度ぐ、３００ｎｍの厚に形成し、次に、バ
リア層３について、容器内に、アルゴンガスによって５
％に希釈された１−リメヂルガリウム（Ｃｌ１３ ）
３ Ｇａ ）と、２／１０℃に予協加熱したトリメトキ
シランタン（ Ｌ ａ（ＱＣト１３）３）とをそれぞれ
１０Ｃ／分で導入し、塁板上に工：１シマレーザを５秒
間照躬させることによって、バリア囮３を約Ｑ，４ｎｍ
の厚さにエビタキシャル成民させて形成し、次に、超伝
導体層４について、超伝導体層２と＋ｉ＋様に形成する
ことによって、製造した。 このようにして製造された本発明によるトンネル接合形
ジョセフソン素子の場合、第３図のｆｆｉ流一電圧特性
上に示すように、ジ：Ｉセフソン電流がｖＡ３ＩＩＩざ
れた。 【実施例２｝ 次に、本発明によるトンネル接合形ジョセフソン素子の
第１の実施例を述べる。 本発明によるトンネル接合形ジョセフソン素子の第２の
実施例は、図示しないが、第１ ＋１ ｒ上述した本発
明によるトンネル接合形ジョセフソン素子において、そ
のバリア層３がＬ ａ ＡＯ３でなるこどを除いて、第
１図で上述した場合と同様の構成を有する。 以上が、本発明によるトンネル接合形ジ：Ｉｉ：！フソ
ン素子の第２の実施例の構成である。 このような１・ンネル接合形ジヲセフソン素子は、バリ
ア層３について、容器内にアルゴンで５％に希釈された
トリメチルアルミニウム〈Ｃ口，）３Ａ＋）に予備加熱
したトリメトキシランタン（Ｌａ （ＱＣ口３）３）を
導入させることを除いて、本発明の第１の実施例の場合
と同様にして、製造した。 このようにして製造された本発明によるトンネル接合形
ジョセフソン素子は、第４図に示すように、電流一電圧
特性上でみて、ジョセフソン電流が観測された。
第１図は、本発明によるトンネル接合形ジョセフソン素
子の実施例を示す略線的断而図である。 第２図は、本発明によるトンネル接合形ジョセフソン素
子の実施例の製法、及びそれに用いる装置を示す略線図
である。 第３図及び第４図は、本発明によるトンネル接合形ジョ
セフソン素子の電流一電圧特性を示す図である。
子の実施例を示す略線的断而図である。 第２図は、本発明によるトンネル接合形ジョセフソン素
子の実施例の製法、及びそれに用いる装置を示す略線図
である。 第３図及び第４図は、本発明によるトンネル接合形ジョ
セフソン素子の電流一電圧特性を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、第１の超伝導体層と、その第１の超伝導体層上に延
長しているバリア層と、そのバリア層上に上記第１の超
伝導体層と対向して延長している第２の超伝導体層とを
有するトンネル接合形ジョセフソン素子において、 上記第１及び第２の超伝導体層が、ＬＢａ ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿ｙ（ただし、ｙ＝６．８〜７．０、Ｌ
は、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、
Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｍ中から選ばれた１種）で表され
る酸化物超伝導体でなり、 上記バリア層が、酸化ガリウムランタン （ＬａＧａＯ＿３）でなることを特徴とするトンネル接
合形ジョセフソン素子。 ２、第１の超伝導体層と、その第１の超伝導体層上に延
長しているバリア層と、そのバリア層上に上記第１の超
伝導体層と対向して延長している第２の超伝導体層とを
有するトンネル接合形ジョセフソン素子において、 上記第１及び第２の超伝導体層が、ＬＢａ ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿ｙ（ただし、ｙ＝６．８〜７．０、Ｌ
は、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、
Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｍ中から選ばれた１種）で表され
る酸化物超伝導体でなり、 上記バリア層が、酸化アルミニウムランタ ン（ＬａＡｌＯ＿３）でなることを特徴とするトンネル
接合形ジョセフソン素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1154941A JPH0319382A (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | トンネル接合形ジョセフソン素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1154941A JPH0319382A (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | トンネル接合形ジョセフソン素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0319382A true JPH0319382A (ja) | 1991-01-28 |
Family
ID=15595281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1154941A Pending JPH0319382A (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | トンネル接合形ジョセフソン素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0319382A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05167115A (ja) * | 1991-12-16 | 1993-07-02 | Nec Corp | 超伝導三端子素子 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01320224A (ja) * | 1988-06-08 | 1989-12-26 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 超伝導体構造体 |
| JPH0291982A (ja) * | 1988-08-18 | 1990-03-30 | Trw Inc | 積層ペロブスカイト超電導体の薄膜のための高周波サブストレート材料 |
-
1989
- 1989-06-16 JP JP1154941A patent/JPH0319382A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01320224A (ja) * | 1988-06-08 | 1989-12-26 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 超伝導体構造体 |
| JPH0291982A (ja) * | 1988-08-18 | 1990-03-30 | Trw Inc | 積層ペロブスカイト超電導体の薄膜のための高周波サブストレート材料 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05167115A (ja) * | 1991-12-16 | 1993-07-02 | Nec Corp | 超伝導三端子素子 |
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