JPH03249571A - 電磁波検出素子 - Google Patents
電磁波検出素子Info
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- JPH03249571A JPH03249571A JP4793790A JP4793790A JPH03249571A JP H03249571 A JPH03249571 A JP H03249571A JP 4793790 A JP4793790 A JP 4793790A JP 4793790 A JP4793790 A JP 4793790A JP H03249571 A JPH03249571 A JP H03249571A
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Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ） 産業上の利用分野
本発明はいわゆる粒界接合型の電磁波検出素子に関する
。
。
（ロ） 従来の技術
高温超電導体の発見以来、これを用いた電子デバイスが
種々検討されている。そのうち、電磁波検出素子はジョ
セフソン弱結合の磁場に敏感な性質を利用したものであ
り、高温超電導体の応用として最も有望視されているも
のの１つである。
種々検討されている。そのうち、電磁波検出素子はジョ
セフソン弱結合の磁場に敏感な性質を利用したものであ
り、高温超電導体の応用として最も有望視されているも
のの１つである。
電磁波検出素子に関して、スパッタ法等により得られる
高温超電導薄膜を用いた粒界接合型のものについては、
すでにいくつかの報告が成されている（例えば、Ｊ、
Ｋｏｎｏｐｋａ、 Ｒ，Ｓｏｂｏｌｅｗｓｋｉ、 Ａ、
Ｋｏｎｏｐｋａ、 ａｎｄ Ｓ、 Ｊ、 Ｌｅｗａｎ
ｄｏｗｓｋｉ ：Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔ ｔ
、 ５３（９）。
高温超電導薄膜を用いた粒界接合型のものについては、
すでにいくつかの報告が成されている（例えば、Ｊ、
Ｋｏｎｏｐｋａ、 Ｒ，Ｓｏｂｏｌｅｗｓｋｉ、 Ａ、
Ｋｏｎｏｐｋａ、 ａｎｄ Ｓ、 Ｊ、 Ｌｅｗａｎ
ｄｏｗｓｋｉ ：Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔ ｔ
、 ５３（９）。
２９（１９８８）７９６参照）６
しかしながら、膜の組成、粒径等のコントロールが難し
く、再現性のよいデバイス特性を持つものは得られてい
ない。
く、再現性のよいデバイス特性を持つものは得られてい
ない。
そこで、本発明の発明者等は、バルク微粒子セラミック
超電導体を用いた電磁波検出素子を開発した。これは、
微粒子（平均粒径１μｍ以下）で構成される均質なセラ
ミックス超電導体を用いる点と、バルクセラミックスＭ
ｉｔ導体の検出部の加工法として、超電導特性を劣化さ
せることなく、精度のよい微細加工が可能なプロセスを
開発して採用した点に特徴を有するものであり、これら
により再現性よく、良好な電磁波検出特性が得られた。
超電導体を用いた電磁波検出素子を開発した。これは、
微粒子（平均粒径１μｍ以下）で構成される均質なセラ
ミックス超電導体を用いる点と、バルクセラミックスＭ
ｉｔ導体の検出部の加工法として、超電導特性を劣化さ
せることなく、精度のよい微細加工が可能なプロセスを
開発して採用した点に特徴を有するものであり、これら
により再現性よく、良好な電磁波検出特性が得られた。
（ハ） 発明が解決しようとする課組
新たに開発された上記を磁波検出素子は、その電磁波検
出部の厚みを大きくしていくと、検出出力が大きくなる
が、その厚みに比例して雑音が大きくなることが分かっ
た。
出部の厚みを大きくしていくと、検出出力が大きくなる
が、その厚みに比例して雑音が大きくなることが分かっ
た。
そこで１本発明は検出出力が大きく、且つ５．／Ｎ比が
大きい電磁波検出素子を提供することを解決課組とする
。
大きい電磁波検出素子を提供することを解決課組とする
。
（ニ） 課組を解決するための手段
本発明による電磁波検出素子は、微粒子セラミック超電
導体における電磁波検出部の厚みを前記超電導体に対す
る電磁波の侵入長に略一致させたことを特徴とする。
導体における電磁波検出部の厚みを前記超電導体に対す
る電磁波の侵入長に略一致させたことを特徴とする。
（ホ） 作用
ジョセフソン弱結合部を有する電磁波検出素子電流（Ｉ
）−電圧（Ｖ）特性は第１図に示す実線特性となり、こ
の素子に電磁波が照射されると、電磁波の吸収による準
粒子の発生により破線特性のように変化する。従って、
最大ゼロ電圧ジョセフソン電流（１１）よ？）少し大き
い値のバイアス電流（ＩＢ）を流しておくと、この時発
生する直流電圧（δ■）を検出することにより、電磁波
を検出することができる。
）−電圧（Ｖ）特性は第１図に示す実線特性となり、こ
の素子に電磁波が照射されると、電磁波の吸収による準
粒子の発生により破線特性のように変化する。従って、
最大ゼロ電圧ジョセフソン電流（１１）よ？）少し大き
い値のバイアス電流（ＩＢ）を流しておくと、この時発
生する直流電圧（δ■）を検出することにより、電磁波
を検出することができる。
本発明による電磁波検出素子は、微粒子セラミック超電
導体からなるため、上記ジョセフソン弱結合部が多数存
在しており、それらが並列及び直列に接続されてネット
ワークを形成しており、それぞれの変化の和が検出され
る。
導体からなるため、上記ジョセフソン弱結合部が多数存
在しており、それらが並列及び直列に接続されてネット
ワークを形成しており、それぞれの変化の和が検出され
る。
しかして、電磁波は超電導体の内部にある程度の深さま
でしか侵入することができないので、その超電導体の表
面からその侵入深ざまでのジョセフソン弱結合部が上述
の変化をもたらすことになる。
でしか侵入することができないので、その超電導体の表
面からその侵入深ざまでのジョセフソン弱結合部が上述
の変化をもたらすことになる。
これに対して、雑音の大きさはジョセフソン弱結び部の
全結合の数、即ち電磁波検出部の厚みに比例する。
全結合の数、即ち電磁波検出部の厚みに比例する。
そこで本発明により、その検呂部の厚みを電磁波の侵入
深さにほぼ等しくすることにより、検出信号が大きく、
且つＳ／Ｎ比が大きいものとすることができる。
深さにほぼ等しくすることにより、検出信号が大きく、
且つＳ／Ｎ比が大きいものとすることができる。
（へ） 実施例
本発明の一実施例を説明する。
微粒子セラミック超電導体を次のように作成した。
即ち、出発物質として、Ｙ（Ｎｏｗ）ｓ’３．５Ｈｔｏ
、Ｂａ（ＮＯ、）、、Ｃｕ（＼０ｓ）ｔ・３ＨｔＯを用
い、蓚酸を加えて沈殿させる共沈法（蓚酸塩法）により
、ＹＢａ ｔｃｕｓｏ＋ −１超電導体を作成した。沈
殿物はろ過、乾燥の後、８５０℃、９時間の条ｆ１−で
仮焼成し、つづいて １〜２トン／ｃｍ’の圧力で成形
後、９２０℃、酸素雰囲気中で１２時間本焼成を行い、
セラミック超電導体を得た。この共沈法では、焼成条件
等の作成条件で組成・粒径を制御することができ、実施
例で得たものは粒径が０．５〜１１１ｍであり、均質な
焼結体であった。
、Ｂａ（ＮＯ、）、、Ｃｕ（＼０ｓ）ｔ・３ＨｔＯを用
い、蓚酸を加えて沈殿させる共沈法（蓚酸塩法）により
、ＹＢａ ｔｃｕｓｏ＋ −１超電導体を作成した。沈
殿物はろ過、乾燥の後、８５０℃、９時間の条ｆ１−で
仮焼成し、つづいて １〜２トン／ｃｍ’の圧力で成形
後、９２０℃、酸素雰囲気中で１２時間本焼成を行い、
セラミック超電導体を得た。この共沈法では、焼成条件
等の作成条件で組成・粒径を制御することができ、実施
例で得たものは粒径が０．５〜１１１ｍであり、均質な
焼結体であった。
次に、その焼結体をスライスした後、結晶化ガラス基板
に酸素雰囲気中でオルソ−テトラ相転移温度以下である
４００〜５００℃の温度でフリットガラスで接合した。
に酸素雰囲気中でオルソ−テトラ相転移温度以下である
４００〜５００℃の温度でフリットガラスで接合した。
接合断面を光学顕微鏡で見るかぎり、均質でクラックが
ない良好な接合が得られていることが分かった。
ない良好な接合が得られていることが分かった。
続いて、電磁波検出部の加工を超音波による切削加工法
により行った。
により行った。
第２図は、電磁波検出素子の平面図であり、結晶化ガラ
ス基板１上の微粒子セラミックス超電導体２は、両端電
極部３．３の間にジグザグ状の電磁波検出部−１を有す
る。この検出部４の寸法は幅約１００ Ｉｌｍ、厚み３
０１ｉ ｍ、長さ３ｍｍであった。
ス基板１上の微粒子セラミックス超電導体２は、両端電
極部３．３の間にジグザグ状の電磁波検出部−１を有す
る。この検出部４の寸法は幅約１００ Ｉｌｍ、厚み３
０１ｉ ｍ、長さ３ｍｍであった。
一般に、セラミックスミｔ導体は脆性があり、微細加工
が困難であるとされているが、本実施例では結晶化ガラ
ス基板１と微粒子セラミック超電導体２とが機械的に一
体化されているため、超音波加工時に、接合部に加工時
の歪みが集中せず特性劣化なく微細加工をすることがで
きた。加工ｉ７ ？＆の臨界温度は変化がなく８９にで
あった。
が困難であるとされているが、本実施例では結晶化ガラ
ス基板１と微粒子セラミック超電導体２とが機械的に一
体化されているため、超音波加工時に、接合部に加工時
の歪みが集中せず特性劣化なく微細加工をすることがで
きた。加工ｉ７ ？＆の臨界温度は変化がなく８９にで
あった。
以りのようにして得た電磁波検出素子の電磁波応答測定
を次の様にして行った。
を次の様にして行った。
電磁波検出素子をクライオスタット内で７７Ｋにしてお
き、マイクロ波スィーパより発生した電磁波（８，６Ｇ
Ｈｚ）を電磁波検出素子に照射しこの素子にはバイアス
電流を流して出力変化を測定した。この場合に、微粒子
セラミックス＃ｉｉ電導体によって電磁波の進入深さが
異なるので同材料同製法で得た微粒子セラミックス超電
導体のスライスの厚みを種々異ならせて電磁波検出素子
を作成して電磁波応答測定をした。
き、マイクロ波スィーパより発生した電磁波（８，６Ｇ
Ｈｚ）を電磁波検出素子に照射しこの素子にはバイアス
電流を流して出力変化を測定した。この場合に、微粒子
セラミックス＃ｉｉ電導体によって電磁波の進入深さが
異なるので同材料同製法で得た微粒子セラミックス超電
導体のスライスの厚みを種々異ならせて電磁波検出素子
を作成して電磁波応答測定をした。
その結果、第３図に示す出力特性を得た。これによれば
電磁波検出部の厚みｔを増大していくと電磁波の進入深
さｔｌまでは出力電圧が１ 、／ １に比例して次第に
大きくなるが、その進入深さ１１以上の厚みを有するも
のであっても出力電圧が大きくならないことが分かる。
電磁波検出部の厚みｔを増大していくと電磁波の進入深
さｔｌまでは出力電圧が１ 、／ １に比例して次第に
大きくなるが、その進入深さ１１以上の厚みを有するも
のであっても出力電圧が大きくならないことが分かる。
因みに、マイクロ波発生器のパワーが一４０ｄＢｍとい
う微弱な入力信号に対しても、約５μＶの出力が得られ
た。
う微弱な入力信号に対しても、約５μＶの出力が得られ
た。
一方、雑音としては電磁波検出部の厚みに比例する雑音
Ｎａと厚みに比例しない一定の大きさの雑音（を極部と
の接触雑音等）Ｎｂとがあり、を磁波検出素子の出力雑
音は第４図に示すようにＮａとＮｂの和としてあられれ
る。
Ｎａと厚みに比例しない一定の大きさの雑音（を極部と
の接触雑音等）Ｎｂとがあり、を磁波検出素子の出力雑
音は第４図に示すようにＮａとＮｂの和としてあられれ
る。
この結果、電磁波検出部の厚みｔに対するＳ／Ｎ比の特
性は第５図に示すものとなる。
性は第５図に示すものとなる。
この実施例の微粒子セラミンクス超電導体は電磁波の進
入深さが３０μｍであったので、電磁波検出部の厚みｔ
を３０μｍにした。
入深さが３０μｍであったので、電磁波検出部の厚みｔ
を３０μｍにした。
（トラ 発明の効果
本発明による電磁波検出素子は、微粒子セラミック超電
導体における電磁波検出部の厚みを前記超電導体に対す
る電磁波の侵入長に略一致させたことを特徴とするから
、検出出力が大きく、且つｓ 、／’ Ｎ比が大きい電
磁波検出素子を提供することができる。
導体における電磁波検出部の厚みを前記超電導体に対す
る電磁波の侵入長に略一致させたことを特徴とするから
、検出出力が大きく、且つｓ 、／’ Ｎ比が大きい電
磁波検出素子を提供することができる。
第１図は電磁波検出素子の電流−電圧特性図、第２図は
本発明の一実施例を示すｔ磁波検出素子の平面図、第３
図は検出部の厚みに対する出力電圧の特性図、第４図は
検出部の厚みに対する雑音の大きさの特性図、第５図は
検出部の厚みに対するＳ／Ｎ比の大きさの特性図である
。 １−−−−−−・−結晶化ガラス基板、２−−−〜−−
−−微粒子セラミックス超電導体、３−−−−−−−−
を極部、４−−−−−−−一電磁波検出部。 第３図 ■ １ 升 社
本発明の一実施例を示すｔ磁波検出素子の平面図、第３
図は検出部の厚みに対する出力電圧の特性図、第４図は
検出部の厚みに対する雑音の大きさの特性図、第５図は
検出部の厚みに対するＳ／Ｎ比の大きさの特性図である
。 １−−−−−−・−結晶化ガラス基板、２−−−〜−−
−−微粒子セラミックス超電導体、３−−−−−−−−
を極部、４−−−−−−−一電磁波検出部。 第３図 ■ １ 升 社
Claims (1)
- （１）微粒子セラミック超電導体における電磁波検出部
の厚みを前記超電導体に対する電磁波の侵入長に略一致
させたことを特徴とする電磁波検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4793790A JPH03249571A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 電磁波検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4793790A JPH03249571A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 電磁波検出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03249571A true JPH03249571A (ja) | 1991-11-07 |
Family
ID=12789289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4793790A Pending JPH03249571A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 電磁波検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03249571A (ja) |
-
1990
- 1990-02-28 JP JP4793790A patent/JPH03249571A/ja active Pending
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