JPH0335572A - トンネル素子 - Google Patents

トンネル素子

Info

Publication number
JPH0335572A
JPH0335572A JP1171432A JP17143289A JPH0335572A JP H0335572 A JPH0335572 A JP H0335572A JP 1171432 A JP1171432 A JP 1171432A JP 17143289 A JP17143289 A JP 17143289A JP H0335572 A JPH0335572 A JP H0335572A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
plasma
lower electrode
nitrogen
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
Application number
JP1171432A
Other languages
English (en)
Inventor
Eiji Natori
栄治 名取
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP1171432A priority Critical patent/JPH0335572A/ja
Publication of JPH0335572A publication Critical patent/JPH0335572A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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。

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素子、超伝導ベーストランジスタ
、準粒子トンネル効果素子、などトンネルバリアを必要
とする超伝導デバイスに関する。
[従来の技術] ジョセフソン素子で説明する0周知の様にジョセフソン
素子は点接触型、結晶粒界型、サンドイッチ型の3種類
あるが集積化を図るにはサンドイッチ型、即ちトンネル
バリアを形成するタイプにする必要がある。このサンド
イッチ型には超伝導材料にコヒーレンス長さの長いNb
を、トンネルバリアに酸化アルミなどを用いていた。ま
たトンネルバリアは蒸着法やスパッタ法により形成して
いた。
[発明が解決しようとする課題] しかし臨界温度が液体窒素を大幅に越え使い易くなると
共にエネルギーギャップが大きく半導体との融合や高速
スイッチ化が図れると考えられている酸化物超伝導材料
のサンドイッチ型デバイスはまだ完成していない、その
原因は酸化物超伝導材料のコヒーレンス長さがNbに比
べ1/10以下と極端に短いためである。コヒーレンス
長さが短いためトンネルバリアの厚みも薄くする必要が
あり蒸着法やスパッタ法などにより絶縁膜等を形成して
トンネルバリアとする方法はNb系でも高度な成膜技術
を必要としたのに更に薄くするため膜厚の制御やピンホ
ールの抑制が非常に困難となる。
今後超伝導材料の臨界温度はより高くなるものと思われ
るが臨界温度が高くなるに従いコヒーレンス長さはより
短くなるため更に上記点は大きな問題となる。
本発明はこの様な問題を解決するものであり、高臨界温
度で使い安く高速スイッチ化が図れ且半導体との融合が
可能等、超伝導材料の持つ特性を引き出したトンネル素
子を容易に得んとするものである。
[課題を解決するための手段] 上記の問題を解決するため本発明のトンネル素子は1)
超伝導電極の表面部を窒素または窒素と不活性ガスの混
合ガス雰囲気中でプラズマ処理し、その表面部を絶縁層
または半導体層に変えた後その上にもう一方の超伝導ま
たは金属電極を形成して成ることを特徴とする。
[実施例] 以下実施例に従い本発明を説明する。
先ず最初に第1図に示すように単結晶5rTi03基板
1上に反応蒸着法によりHo1Ba2Cu30Y膜(以
後下部電極2とする)を250nm形成する。
成膜は蒸発原料にそれぞれHOlBa、Cuの金属を用
い、蒸発はBaのみ電子ビーム、他の金属はKnuds
enセルにより行なった。条件は初期真空度2*1(I
9Torr、成膜中真空度3〜9*10−’Torr、
基板温度560〜650℃、成膜速度20〜35nm/
minであり、酸素の供給はマイクロ波(ECR)で活
性化した酸素プラズマを基板部に成膜中に照射して行う
、この工程で得られた下部電極2はX線回折、RHEE
D分析、4端子法抵抗測定によるとエピタキシャル成長
した89〜91にの超伝導膜であった。
次に下部電極2の一部をレジストによりマスキングした
後プラズマリアクターを用い下部電極2の表面をプラズ
マ処理する。この時使用するガスは窒素ガスまたは窒素
とアルゴンの混合ガスである。プラズマ処理によりプラ
ズマに晒された部分は還元され半導体層か絶縁層3にな
る。尚窒素ガスのみより混合ガスを用いた方が膜厚制御
が容易になる傾向にある。
次にメタルマスクをした後絶縁層3上にAuを電子ビー
ム蒸着により厚さ、成膜速度それぞれ6nm、6nm/
minで成膜し中間層4を形成する。この中間層4は後
に形成するHo1Ba2Cu30Y膜を成膜する過程で
絶縁層3が酸化し超伝導体に戻らないよう防止する為の
ものである。後工程に於て可逆変化を起こさない超伝導
材料を用いる場合はこの中間層4は必要ない。
次に下部電極2と同様に反応蒸着法によりH。
lBa2Cu30Y膜(以後上部電極5とする)を11
00n形成する。
条件は初期真空度2ネ10−”Torr、成膜中真空度
7〜9*ICl’Torr、  基板温度560℃、成
膜速度20〜25nm/minであり、酸素の供給はマ
イクロ波(ECR)で活性化した酸素プラズマを成膜中
に照射して行う、また成膜後はチャンバー内に#素を圧
力2Torrまで導入し560℃で30分ホールドした
後徐冷した。
この様にして得られた素子のI−V特性とマイクロ波照
射特性を調べた。
その結果I−V特性では超伝導ジョセ・フソン電流がマ
イクロ波照射特性ではシャピロステップ(VSTEP=
 n−f−h/ 2 eを満足していた。ここでfはマ
イクロ波周波数、n=o、  ±1.±2゜±3・・・
、hはブランク定数、eは電気素量である。)が見られ
ジョセフソン素子となっていることが確認された。
この様に容易にトンネル素子が出来るのはトンネルバリ
アの膜厚制御性が良いだけでなく次の点も考えられる。
酸化物超伝導材料をプラズマ処理して得られる絶縁層は
エピタキシャル成長した膜を還元したものであるため構
造は規則性を持ち且超伝導体と連続している。そのため
トンネル電流の絶縁層での再配列による損失が少なくな
っている。
この絶縁層の規則性保持はプラズマ処理に用いるガスに
よっても左右されフッ素系や塩素系ガスよりも窒素の方
が良く更に窒素単独よりも不活性ガスと混合させた方が
良い。
尚ここではジョセフソン素子で説明したが超伝導ベース
トランジスタ、準粒子トンネル効果素子等トンネルバリ
アを形成するものであれば効果は同じであり何等差し支
えない。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば容易に精度良く且規則
性を持ってトンネルバリアを形成できるためコヒーレン
ス長さの短い超伝導材料を用いても容易にトンネル素子
を得られる。そのため超伝導材料の持つ高臨界温度で使
い安く、高速スイッチ化が図れ互生導体との融合が可能
等の有効な特性を引き出すことが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は絶縁層形成までの膜の断面図。 第2図はトンネル素子の断面図。 1・・・基板 2・・・下部電極 3・・・絶縁層 4・・・中間層 5・・・上部電極 以上 第 ■ 図 第211

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)超伝導電極の表面部を窒素または窒素と不活性ガ
    スの混合ガス雰囲気中でプラズマ処理し、その表面部を
    絶縁層または半導体層に変えた後その上にもう一方の超
    伝導または金属電極を形成して成ることを特徴とするト
    ンネル素子。
JP1171432A 1989-07-03 1989-07-03 トンネル素子 Pending JPH0335572A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1171432A JPH0335572A (ja) 1989-07-03 1989-07-03 トンネル素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1171432A JPH0335572A (ja) 1989-07-03 1989-07-03 トンネル素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0335572A true JPH0335572A (ja) 1991-02-15

Family

ID=15923020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1171432A Pending JPH0335572A (ja) 1989-07-03 1989-07-03 トンネル素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0335572A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5846846A (en) Method for making a superconducting field-effect device with grain boundary channel
US5322526A (en) Method for manufacturing a superconducting device having an extremely thin superconducting channel formed of oxide superconductor material
EP0390704B1 (en) Tunnel junction type Josephson device and method for fabricating the same
JPH0577347B2 (ja)
US4536414A (en) Superconductive tunnel junction device with enhanced characteristics and method of manufacture
KR100372889B1 (ko) 경사형 모서리 조셉슨 접합소자 및 그 제조방법
EP0478466B1 (en) A superconducting device and a method for manufacturing the same
EP0342039B1 (en) Josephson device and method of making same
US5219834A (en) Process for producing a superconducting transistor
US6524643B1 (en) Method for preparing layered structure including oxide superconductor thin film
JPH04285012A (ja) 酸化物超伝導体薄膜の形成方法
JPH0335571A (ja) トンネル素子
JPH02186682A (ja) ジョセフソン接合装置
JP2680949B2 (ja) 超電導電界効果型素子の作製方法
Horibe et al. Fabrication of natural-barrier ramp-edge Josephson junctions
JPH02194569A (ja) 酸化物超伝導薄膜の作製方法と超伝導素子
JP2641970B2 (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
JPH07120822B2 (ja) ジョセフソン素子の製造方法
JPH0523073B2 (ja)
JP2667289B2 (ja) 超電導素子および作製方法
JP2641971B2 (ja) 超電導素子および作製方法
JP2647251B2 (ja) 超電導素子および作製方法
JPS63283179A (ja) ジョセフソン接合素子の製造方法
JPH039579A (ja) 酸化物超伝導パターン