JPH0385776A - 有機超電導体を用いた素子 - Google Patents

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〉 この発明は、有機超電導体を用いた素子に関し、より詳
しくは、ジョセフソン効果を示す有機超電導体を用いた
素子に関する。

〈従来の技術〉 従来、ジョセフソン効果を示す素子としては、二つの超
電導体を非常に薄い絶縁層を介して接合したもの、上記
素子において絶縁層の代わりに常導体金属を用いたもの
、超電導体に非常に狭いくびれを作ることにより弱結合
領域を形成したもの、二つの超電導体を非常に小さい領
域で接合したもの等がある。これらは、二つの超電導領
域か弱結合領域を介して接合された構造、つまりジョセ
フソン接合が形成されたものである。

また、ジョセフソン効果を示す素子であって、有機超電
導体を用いたものとしては、特開昭５８１５７１８２号
公報に示されたように、（ＴＭＴＳＦ）２Ｘ　（Ｘは、
無機陰イオンを示す）で表されるテトラメチルテトラチ
アフルバレン（以下、「ＴＭＴＳＦＪという）系化合物
の単結晶を用いたものが提案されている。

（ＴＭＴＳＦ）２Ｘは、疑似１次元性電導体であるので
、その結晶の一部をバイエルス転移させて、絶縁領域と
することができる。

上記素子は、（ＴＭＴＳＦ）２Ｘからなる二つの超電導
体間に絶縁領域を設けたものである。このため、この素
子は、二つの超電導体とその間の絶縁領域とがジョセフ
ソン接合を形成しており、ジョセフソン効果を示す。

この素子は、（ＴＭＴＳＦ）２Ｘの単結晶を用いて製造
され、該単結晶の所定部分に、ＩＫｅＶ以上のエネルギ
ーを有する粒子の極細ビームを照射し、当該部分を絶縁
領域とすることにより製造される。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、上記素子に用いられる超電導体である（ＴＭＴ
ＳＦ）２Ｘは、疑似−次元電導体であるので、高エネル
ギー粒子の照射によってその結晶内に欠陥や損傷が形成
されるという問題があった。

また、（ＴＭＴＳＦ）２Ｘの単結晶は針状結晶であるた
め、素子として使用することは困難であった。

さらに、（ＴＭＴＳＦ）２　Ｘのうち、（ＴＭＴＳＦ）
２　Ｃｇ０４は、常圧下で超電導を示すが、その臨界温
度（以下、ｒＴｃＪという）は１．４にと低く、また、
（ＴＭＴＳ　Ｆ）２　Ｃｌ３０４以外の（ＴＭＴＳＦ）
２Ｘは、高圧ｆてなければ超電導を示さないため、この
素子をジョセフソン効果を示す素子として使用すること
は困難であった。

また、上記素子は、高エネルギーを有する粒子ビームを
、（ＴＭＴＳＦ）２Ｘの単結晶に照射することにより製
造されるが、該ビームにより上記単結晶が損傷をうける
虞れがあるという問題もあった。

これらの問題のため、上記素子は、実用化されるにいた
っていない。

この発明は、充分に実用に供する有機超電導体を用いた
素子、特にジョセフソン効果を示す素子を提供すること
を目的とする。

く課題を解決するための手段および作用〉上記問題を解
決するためのこの発明の有機超電導体を用いた素子は、
ビス（エチレンジチオ）テトラチアフルバレン（以下、
ｒＢＥＤＴ−ＴＴＦＪという）系化合物からなる二つの
有機超電導体が、厚さ１０〜１０００Åの常電導金属か
らなる金属層を介して接合されていることを特徴とする
。

上記構成の有機超電導体を用いた素子であれば、二つの
有機超電導体が、厚さ１０〜１０００Åの常電導金属か
らなる金属層を介して接合されているので、二つの有機
超電導体と金属層とがジョセフソン結合を形成しており
、この素子はジョセフソン効果を示す。

この素子を製造する際には、有機超電導体に対する高エ
ネルギー粒子の照射を必要としないので、有機超電導体
が損傷を受ける虞れはない。

ＢＥＤＴ−ＴＴＦ系化合物の単結晶は板状であるので、
その単結晶は、素子の材料として好適に用いられる。

上記素子の金属層の厚さを１０〜１０００Åの範囲に限
定したのは、金属層の厚さがＩＯＡ未満の場合は、ピン
ホールができ易く、過大電流が流れ、１．、０００　Ａ
より大きい場合は、電流が流れ難くなり、いずれの場合
も特性上好ましくないからである。また、金属層の厚さ
は、良好なジョセフソン効果を得るうえから、１０〜２
００Ａの範囲であることが特に好ましい。

また、金属層を形成する金属としては、金、釦白金等の
常導体金属が挙げられるが、薄膜の作成の容易さ、安定
性等の点から金または白金か好ましい。

なお、（Ｂ　Ｅ　Ｄ　Ｔ−Ｔ　Ｔ　Ｆ　）　２　Ｃｕ　
（Ｎ　ＣＳ　）　２（ジ（イソチオシアナト）銅ジ［ビ
ス（エチレンジチオ）テトラチアフルバレン］）および
（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）２　１３　　（トリョードジ［ビ
ス（エチレンジチオ）テトラチアフルバレン］）のＴｃ
は、それぞれ常圧下で２に、常圧下で１１にであり、い
ずれも常圧下において液体ヘリウムによる冷却でバルク
超電導状態とすることができるので、上記素子の有機超
電導体として特に好適に用いられる。

この素子を製造する場合は、有機溶媒中に電子供与性原
料としてのＢＥＤＴ−ＴＴＦ、およびＩ３　　　Ｃｕ　
（ＮＣＳ）２−等の電子受容体原料（アクセプター）を
溶解させ、０．５〜２μＡの電流を流すことにより、電
気化学的に酸化・還元して行う電解法か、あるいはＢＥ
ＤＴ−ＴＴＦおよび電子受容体原料の拡散により行う拡
散状により、ＢＥＤＴ−ＴＴＦ系化合物の単結晶を製造
する。

次いで、該単結晶の一面に、常導体である金属からなる
層を、通常の蒸着法、スパッタリング、ＣＶＤ法等によ
り形成する。

そして、上記金属層上に、ＢＥＤＴ−ＴＴＦ系化合物の
単結晶を、前述の場合と同様に形成し、二つの超電導体
とその間に形成された金属層とが、ジョセフソン結合を
形成する。

〈実施例〉 ＢＥＤＴ−ＴＴＦ３０ｍｇ、ＣｕＳＣＮ７０ｍｇ、ＫＳ
ＣＮ１２６ｍｇおよび１８−クラウン６−エーテル２Ｉ
０ｍｇを、１，１．２−）リクロロエタン９６．４ｍｌ
と２重量％のエタノール３．６ｍｌとを混合した混合溶
媒に溶解した。該溶液を白金電極を有する電解セルに入
れ、２週間２０℃に保ちつつ、０．５μＡの電流を流し
て、（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）２　Ｃｕ　（ＳＣＮ）２　（
７）単結晶を成長させた。その結果、白金電極上に６　
ｍｍ　Ｘ３ｍｍＸ０．１ｍｍの黒色平板状の（ＢＥＤＴ
ＴＴＦ）２　Ｃｕ　（ＳＣＮ）２の単結晶１を得た。

この単結晶１を取り出して、エタノールで洗浄して、真
空乾燥した後、第２図に示すように、０ｉ結晶１の成長
端面の一つに、金からなる厚さ１５０Δの金属層２を蒸
着した。

次いで、単結晶１に白金リード線を取り付け、金属層２
が上記溶液に浸る状態で、単結晶１を電解セルに戻し、
再び前述の条件下で単結晶を金属層上に形成した。この
結果、第１図に示すように、（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）２　
Ｃｕ　（ＳＣＮ）２からなるの二つの超電導体が金から
なる金属層を介して接合された構造を有する素子Ａを得
た。

第３図に示すように、上記素子Ａの（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ
）２　Ｃｕ　（ＳＣＮ）２の二つのＬｌｌ、ｆｌ！ｉ品
部分のそれぞれに、リード線３を有する電圧端子４と電
流端子４′　とを接続し、液体ヘリウムで冷却した状態
における電流−電圧特性をマイクロ波照射下で調べたと
ころ、マイクロ波照射によりＩｃの低−Ｆと定電流ステ
ップが認められ、ジョセフソン接合が形成されているこ
とが確認された。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明の有機超電導体を用いた素子に
おいては、ジョセフソン接合が形成されており、ジョセ
フソン効果を示すので、センサー等に広く利用すること
ができる。

また、ＢＥＤＴ−ＴＴＦ系化合物の単結晶は、平板状で
あり、室温で多量に台底することができるので、この素
子は、容易かつ多量に製造することができる。

特に、有機超電導体が、（Ｂ　Ｅ　Ｄ　Ｔ　−Ｔ　Ｔ　
Ｆ　）２Ｃｕ　（ＮＣ５）２又は（Ｂ　Ｅ　Ｄ　Ｔ　　
Ｔ　Ｔ　Ｆ　）　ｚ　　１３である場合、上記化合物は
、常圧下、液体ヘリウムによる冷却によって超電導状態
となるので、その素子がジョセフソン効果を示す状態に
容易に保つことかできるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる素子の一実施例を示す斜視図
、第２図はこの発明の素子に用いられる有機超電導体の
単結晶に金属層を設けた状態を示す斜視図であり、第３
図は上記素子に端子を接続した状態を示す斜視図である
。 Ａ　・・ 素子、 ・・単結晶、 ２　・・ 常導体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ビス（エチレンジチオ）テトラチアフ ルバレン系化合物からなる二つの有機超 電導体が、厚さが１０〜１０００Åの常 電導金属からなる金属層を介して接合さ れていることを特徴とする有機超電導体 を用いた素子。 ２、上記有機超電導体が、（ＢＥＤＴ− ＴＴＦ）＿２Ｃｕ（ＮＣＳ）＿２または （ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）＿２Ｉ＿３である請求項１記載の
   有機超電導体を用いた素子。