JPH04132279A - 超伝導薄膜素子の製造方法 - Google Patents
超伝導薄膜素子の製造方法Info
- Publication number
- JPH04132279A JPH04132279A JP2253622A JP25362290A JPH04132279A JP H04132279 A JPH04132279 A JP H04132279A JP 2253622 A JP2253622 A JP 2253622A JP 25362290 A JP25362290 A JP 25362290A JP H04132279 A JPH04132279 A JP H04132279A
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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
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は超伝導薄膜素子の製造方法に関し、特に超伝導
転移温度幅が小さい弱結合ジョセフソン接合を有する超
伝導薄膜素子を製造する方法に関する。
転移温度幅が小さい弱結合ジョセフソン接合を有する超
伝導薄膜素子を製造する方法に関する。
［従来の技術］
近年の薄膜形成技術の進展に伴い、超伝導セラミクスの
薄膜を基板上に形成して種々のセンサ類を製作する試み
がなされており、特に高感度の磁気センサを実現するた
めには超伝導薄膜に弱結合ジョセフソン接合を作り込む
必要がある。
薄膜を基板上に形成して種々のセンサ類を製作する試み
がなされており、特に高感度の磁気センサを実現するた
めには超伝導薄膜に弱結合ジョセフソン接合を作り込む
必要がある。
この弱結合ジョセフソン接合を実現する方法としては、
従来、化学的ないし物理的エツチング、あるいはレーザ
トリミング等により、超伝導薄膜を所定形状に成形する
等の方法が試みられている。
従来、化学的ないし物理的エツチング、あるいはレーザ
トリミング等により、超伝導薄膜を所定形状に成形する
等の方法が試みられている。
［発明が解決しようとする課題Ｊ
しかしながら、上記従来の方法では超微細加工が困難で
ある上に、加工部以外の比較的広い範囲に熱等による悪
影響を及ぼし、特に結晶粒界のない高品質の膜体におい
ては、超伝導転移温度幅を小さく抑えて、臨界電流値が
十分に小さい弱結合ジヲセフソン接合を実現することが
困難であった。
ある上に、加工部以外の比較的広い範囲に熱等による悪
影響を及ぼし、特に結晶粒界のない高品質の膜体におい
ては、超伝導転移温度幅を小さく抑えて、臨界電流値が
十分に小さい弱結合ジヲセフソン接合を実現することが
困難であった。
本発明はかかる課題を解決するもので、超伝導転移温度
幅が十分に小さい状態で、臨界電流値が小さい弱結合ジ
ョセフソン接合を実現した超伝導薄膜素子の製造方法を
提供することを目的とする。
幅が十分に小さい状態で、臨界電流値が小さい弱結合ジ
ョセフソン接合を実現した超伝導薄膜素子の製造方法を
提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明の製造方法は、基板１上に５００Ａ〜１０００Ａ
の厚さでセラミクス超伝導薄膜２を形成し、該超伝導薄
膜２の一部を切り込んで幅が１０μｍ〜３０μｍの狭小
なブリッジ部２１を形成するとともに、該ブリッジ部２
１を横切ってその表面に０．１μｍ〜０．４μｍの幅で
電子ビームを照射することを特徴とするものである。
の厚さでセラミクス超伝導薄膜２を形成し、該超伝導薄
膜２の一部を切り込んで幅が１０μｍ〜３０μｍの狭小
なブリッジ部２１を形成するとともに、該ブリッジ部２
１を横切ってその表面に０．１μｍ〜０．４μｍの幅で
電子ビームを照射することを特徴とするものである。
［作用］
かかる方法により製造された超伝導薄膜素子は、超伝導
転移温度幅が絶対温度１０に以下と小さく、また、臨界
電流値も十分小さなものとなる。かかる方法は特に結晶
粒界のない高品質膜体に対して極めて有効である。
転移温度幅が絶対温度１０に以下と小さく、また、臨界
電流値も十分小さなものとなる。かかる方法は特に結晶
粒界のない高品質膜体に対して極めて有効である。
「実施例コ
以下、本発明の製造方法の一例を第１図ないし第４図に
従って説明する。
従って説明する。
最初に第１図に示す如く、単結晶ＭｇＯ基板１の（００
１）面上にセラミクス酸化物ＹＩ Ｂａ２ Ｃｕ３０ｘ
（ＹＢＣＯという）の超伝導薄膜２を所定厚ａで形成
する。この薄膜形成はＲＦ−マグネトロンスパッタ法に
よりＹＢＣＯ薄膜２を基板Ｉ上に堆積せしめるもので、
その条件を以下に示す。
１）面上にセラミクス酸化物ＹＩ Ｂａ２ Ｃｕ３０ｘ
（ＹＢＣＯという）の超伝導薄膜２を所定厚ａで形成
する。この薄膜形成はＲＦ−マグネトロンスパッタ法に
よりＹＢＣＯ薄膜２を基板Ｉ上に堆積せしめるもので、
その条件を以下に示す。
ターゲット； ＹＩ Ｂａ２ Ｃｕ４．５０ｘ焼結体基
板温度；７００℃ Ａｒ流量：３０ＳＣＣＩＩ Ｏ２流量：１１０５ｃｃ＋ スパッタ圧カニ １０８１ Ｔｏｒｒ スパッタ電カニ１５０Ｗ ターゲット基板間距離；４０！ｍｌ 堆積レート：５ｎｍ／ｎｉｎ 続いて、ＹＢＣＯ薄膜２の一部を第２図に示す如く両側
より矩形状に切り込んで所定幅すの狭小なブリッジ部２
１を形成する。このブリッジ部２１の形成はケミカル・
エツチングにより行い、フォトレジストとしてシル−社
製５１４００−２５、エッチャントとして塩酸水溶液（
０，１５ｖｏ１％）を使用した。
板温度；７００℃ Ａｒ流量：３０ＳＣＣＩＩ Ｏ２流量：１１０５ｃｃ＋ スパッタ圧カニ １０８１ Ｔｏｒｒ スパッタ電カニ１５０Ｗ ターゲット基板間距離；４０！ｍｌ 堆積レート：５ｎｍ／ｎｉｎ 続いて、ＹＢＣＯ薄膜２の一部を第２図に示す如く両側
より矩形状に切り込んで所定幅すの狭小なブリッジ部２
１を形成する。このブリッジ部２１の形成はケミカル・
エツチングにより行い、フォトレジストとしてシル−社
製５１４００−２５、エッチャントとして塩酸水溶液（
０，１５ｖｏ１％）を使用した。
しかる後、上記ブリッジ部２１を横切って電子線を照射
する（第３図矢印）。この電子線照射は、日本電子社製
ＪＥＭ−４０００ＥＸ電子顕微鏡内に試料をセットし、
加速電圧４００ＫＶ、フィラメント電流１３２．５μＡ
、電子線スポットサイズ約４ｎｍで行った。かくして、
ブリッジ部２１のＹＢＣＯ薄膜には電子線露光により非
超伝導体化した所定幅Ｃの帯状層２２が形成される（第
４図）。
する（第３図矢印）。この電子線照射は、日本電子社製
ＪＥＭ−４０００ＥＸ電子顕微鏡内に試料をセットし、
加速電圧４００ＫＶ、フィラメント電流１３２．５μＡ
、電子線スポットサイズ約４ｎｍで行った。かくして、
ブリッジ部２１のＹＢＣＯ薄膜には電子線露光により非
超伝導体化した所定幅Ｃの帯状層２２が形成される（第
４図）。
上記製造方法において、超伝導薄膜の膜厚ａ、ブリッジ
部の幅ｂ、電子ビーム加工層の幅Ｃを変更して得られた
実験結果を別表に示す。なお、表中、’ｒｃ−ｏｎは超
伝導開始温度、ΔＴは超伝導転移点での抵抗値１０〜９
０％変化に要する温度幅（超伝導転移温度幅）、Ｉｃは
絶対温度１０Ｋにおける臨界電流値である。この臨界電
流値Ｉｃは、ブリッジ部を形成した状態から電子ビーム
加工により１／１０以下にすることを目標とした。
部の幅ｂ、電子ビーム加工層の幅Ｃを変更して得られた
実験結果を別表に示す。なお、表中、’ｒｃ−ｏｎは超
伝導開始温度、ΔＴは超伝導転移点での抵抗値１０〜９
０％変化に要する温度幅（超伝導転移温度幅）、Ｉｃは
絶対温度１０Ｋにおける臨界電流値である。この臨界電
流値Ｉｃは、ブリッジ部を形成した状態から電子ビーム
加工により１／１０以下にすることを目標とした。
表より知られる如く、実施例１．２．４においては、温
度幅ΔＴが大幅に増大することなく絶対温度１０に以下
に抑えられており、臨界電流値ＩＣはブリッジ部の加工
をしただけの状態よりいずれも１／１０以下に減少して
、弱結合ジョセフソン接合が形成されたことを示してい
る。また、実施例３は残留抵抗が零になっておらず、厳
密な意味で弱結合ジョセフソン接合にはなっていないが
、温度幅ΔＴは絶対温度１０に以下に抑えられており、
各種センサの実現には使用し得る。
度幅ΔＴが大幅に増大することなく絶対温度１０に以下
に抑えられており、臨界電流値ＩＣはブリッジ部の加工
をしただけの状態よりいずれも１／１０以下に減少して
、弱結合ジョセフソン接合が形成されたことを示してい
る。また、実施例３は残留抵抗が零になっておらず、厳
密な意味で弱結合ジョセフソン接合にはなっていないが
、温度幅ΔＴは絶対温度１０に以下に抑えられており、
各種センサの実現には使用し得る。
これら実施例１〜４によれば、ＹＢＣＯ薄膜の膜厚ａ（
第１図）は５００Ａ〜１０００人、ブリッジ部の幅ｂ（
第２図）は１０μｍ〜３０μｍ、電子ビーム加工層の幅
Ｃ（第４図）は０．１μｍ〜０．４μｍとするのが良い
。
第１図）は５００Ａ〜１０００人、ブリッジ部の幅ｂ（
第２図）は１０μｍ〜３０μｍ、電子ビーム加工層の幅
Ｃ（第４図）は０．１μｍ〜０．４μｍとするのが良い
。
これに対して、膜厚が５００人より薄いと、加工前の温
度幅へＴが非常に大きいため不適である（参考例１）。
度幅へＴが非常に大きいため不適である（参考例１）。
また、膜厚が１００ＯＡを越えると臨界電流値Ｉｃの低
減が十分でなく（参考例４）あるいは温度幅へＴが増大
する（参考例５）。
減が十分でなく（参考例４）あるいは温度幅へＴが増大
する（参考例５）。
ブリッジ部の幅は３０μｍを越えると温度幅ΔＴが増大
する（参考例６）。電子ビーム加工層の幅が０．１μｍ
より小さいと臨界電流値Ｉｃが小さくならず（参考例２
＞、０．４μｍを越えると温度幅へＴが増大する（参考
例３）。
する（参考例６）。電子ビーム加工層の幅が０．１μｍ
より小さいと臨界電流値Ｉｃが小さくならず（参考例２
＞、０．４μｍを越えると温度幅へＴが増大する（参考
例３）。
「発明の効果Ｊ
以上の如く、本発明の製造方法によれば、超伝導転移温
度幅を小さく抑えた状態で、臨界電流値の十分率さい弱
結合ジョセフソン接合を有する超電導薄膜素子を実現す
ることができ、高感度磁気センサ等の実現に大きく寄与
するものである。
度幅を小さく抑えた状態で、臨界電流値の十分率さい弱
結合ジョセフソン接合を有する超電導薄膜素子を実現す
ることができ、高感度磁気センサ等の実現に大きく寄与
するものである。
［＝ヨ
第１図ないし第４図は超伝導薄膜素子の製造過程を説明
する概念的斜視図である。 １・・・基板 ２・・・超伝導薄膜 ２１・・・ブリッジ部 ２２・・・電子ビーム加工層
する概念的斜視図である。 １・・・基板 ２・・・超伝導薄膜 ２１・・・ブリッジ部 ２２・・・電子ビーム加工層
Claims (1)
- 基板上に５００Å〜１０００Åの厚さでセラミクス超伝
導薄膜を形成し、該超伝導薄膜の一部を切り込んで幅が
１０μｍ〜３０μｍの狭小なブリッジ部を形成するとと
もに、該ブリッジ部を横切ってその表面に０．１μｍ〜
０．４μｍの幅で電子ビームを照射することを特徴とす
る超伝導薄膜素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2253622A JP2890771B2 (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 超伝導薄膜素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2253622A JP2890771B2 (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 超伝導薄膜素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04132279A true JPH04132279A (ja) | 1992-05-06 |
| JP2890771B2 JP2890771B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=17253917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2253622A Expired - Lifetime JP2890771B2 (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 超伝導薄膜素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2890771B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999017382A1 (fr) * | 1997-09-30 | 1999-04-08 | Yoichi Okabe | Procede de fabrication d'un dispositif a effet josephson coplanaire |
-
1990
- 1990-09-21 JP JP2253622A patent/JP2890771B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999017382A1 (fr) * | 1997-09-30 | 1999-04-08 | Yoichi Okabe | Procede de fabrication d'un dispositif a effet josephson coplanaire |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2890771B2 (ja) | 1999-05-17 |
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