JPH04152684A - 超電導接合 - Google Patents
超電導接合Info
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- JPH04152684A JPH04152684A JP2278497A JP27849790A JPH04152684A JP H04152684 A JPH04152684 A JP H04152684A JP 2278497 A JP2278497 A JP 2278497A JP 27849790 A JP27849790 A JP 27849790A JP H04152684 A JPH04152684 A JP H04152684A
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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】
産業上の利用分野
本発明は、超電導接合に関する。より詳細には、酸化物
超電導体を用いた新規な超電導接合に関する。
超電導体を用いた新規な超電導接合に関する。
従来の技術
ジョセフソン接合に代表される超電導接合を実現する構
成は各種あって、最も好ましい構造は、一対の超電導体
で薄い非超電導体をはさんだトンネル型の接合である。
成は各種あって、最も好ましい構造は、一対の超電導体
で薄い非超電導体をはさんだトンネル型の接合である。
しかしながら、点接触型、マイクロブリッジ型等一対の
超電導体を弱く結合した超電導接合も、特性は異なるも
ののジョセフソン効果を発揮する。一般に、このような
超電導接合は非常に微細な構成であり、上記の超電導体
および非超電導体は、いわゆる薄膜で構成されている。
超電導体を弱く結合した超電導接合も、特性は異なるも
ののジョセフソン効果を発揮する。一般に、このような
超電導接合は非常に微細な構成であり、上記の超電導体
および非超電導体は、いわゆる薄膜で構成されている。
例えば、超電導体に酸化物超電導体を使用してトンネル
型超電導接合を実現する場合には、基板上に第１の酸化
物超電導薄膜、非超電導体薄膜および第２の酸化物超電
導薄膜を順に積層する。
型超電導接合を実現する場合には、基板上に第１の酸化
物超電導薄膜、非超電導体薄膜および第２の酸化物超電
導薄膜を順に積層する。
非超電導体には、用途により例えばＭｇＯ等の絶縁体、
Ｓｉ等の半導体、Ａｕ等の金属が使用され、それぞれ異
なる特性の超電導接合を構成する。
Ｓｉ等の半導体、Ａｕ等の金属が使用され、それぞれ異
なる特性の超電導接合を構成する。
トンネル型超電導接合における非超電導体の厚さは、超
電導体のコヒーレンス長によって決まる。
電導体のコヒーレンス長によって決まる。
酸化物超電導体は、コヒーレンス長が非常に短いため、
酸化物超電導体を使用したトンネル型超電導接合におい
ては、非超電導体の厚さは数ｎｍ程度にしなければなら
ない。
酸化物超電導体を使用したトンネル型超電導接合におい
ては、非超電導体の厚さは数ｎｍ程度にしなければなら
ない。
また、点接触型超電導接合、マイクロブリッジ型超電導
接合は、いずれも一対の超電導体の弱結合が実現するよ
うな非常に微細な加工を必要とする。
接合は、いずれも一対の超電導体の弱結合が実現するよ
うな非常に微細な加工を必要とする。
一方、超電導接合の動作特性を考慮すると、超電導接合
を構成する各層の結晶性がよく、単結晶または単結晶に
ごく近い配向性を有する多結晶でなければならない。
を構成する各層の結晶性がよく、単結晶または単結晶に
ごく近い配向性を有する多結晶でなければならない。
発明が解決しようとする課題
上記のトンネル型超電導接合では、それぞれ結晶性のよ
い第１の酸化物超電導薄膜、非超電導体の薄膜および第
２の酸化物超電導薄膜を積層しなければならない。酸化
物超電導薄膜上にごく薄く、且つ結晶性のよい非超電導
体の薄膜を積層することは困難であり、この非超電導体
薄膜のさらに上に結晶性のよい酸化物超電導薄膜を形成
するのは酸化物超電導体の特性上非常に困難である。
い第１の酸化物超電導薄膜、非超電導体の薄膜および第
２の酸化物超電導薄膜を積層しなければならない。酸化
物超電導薄膜上にごく薄く、且つ結晶性のよい非超電導
体の薄膜を積層することは困難であり、この非超電導体
薄膜のさらに上に結晶性のよい酸化物超電導薄膜を形成
するのは酸化物超電導体の特性上非常に困難である。
また、上記の積層構造が実現しても、従来は酸化物超電
導体と非超電導体との界面の状態が良好でなく所望の特
性が得られなかった。
導体と非超電導体との界面の状態が良好でなく所望の特
性が得られなかった。
一方、点接触型超電導接合、マイクロブリッジ型超電導
接合を実現するような、微細な加工も非常に困難であり
、安定した性能の超電導接合を再現性よく作製すること
ができなかった。
接合を実現するような、微細な加工も非常に困難であり
、安定した性能の超電導接合を再現性よく作製すること
ができなかった。
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
した、酸化物超電導体を用いた新規な構成の超電導接合
を提供することにある。
した、酸化物超電導体を用いた新規な構成の超電導接合
を提供することにある。
課題を解決するための手段
本発明に従うと、底面が成膜面に垂直であり、一側面が
成膜面に略垂直である三角柱型の突出部を有する基板上
に前記突出部を横切るように形成され、前記三角柱型の
突出部の前記成膜面に略垂直な側面上の部分が薄い酸化
物超電導体の薄膜または結晶性の乱れた酸化物超電導体
の薄膜で構成されていることを特徴とする超電導接合が
提供される。
成膜面に略垂直である三角柱型の突出部を有する基板上
に前記突出部を横切るように形成され、前記三角柱型の
突出部の前記成膜面に略垂直な側面上の部分が薄い酸化
物超電導体の薄膜または結晶性の乱れた酸化物超電導体
の薄膜で構成されていることを特徴とする超電導接合が
提供される。
作用
本発明の超電導接合は、三角柱型の突出部を有する基板
上に形成された酸化物超電導薄膜で構成されている。即
ち、本発明の超電導接合は、酸化物超電導薄膜で一体に
形成された第１の超電導層および第２の超電導層が、基
板の前記突出部上の部分で弱く結合されている。上記酸
化物超電導薄膜の上記三角柱型の突出部の基板成膜面に
略垂直な側面上に形成された部分は薄くなっているか、
または結晶性が乱れて超電導電流が流れ難くなっており
、いわゆるマイクロブリッジ型に近い構成の弱結合にな
っている。
上に形成された酸化物超電導薄膜で構成されている。即
ち、本発明の超電導接合は、酸化物超電導薄膜で一体に
形成された第１の超電導層および第２の超電導層が、基
板の前記突出部上の部分で弱く結合されている。上記酸
化物超電導薄膜の上記三角柱型の突出部の基板成膜面に
略垂直な側面上に形成された部分は薄くなっているか、
または結晶性が乱れて超電導電流が流れ難くなっており
、いわゆるマイクロブリッジ型に近い構成の弱結合にな
っている。
本発明の超電導接合は、酸化物超電導体のＣ軸配向の薄
膜を使用することが好ましい。これは、酸化物超電導体
のＣ軸と垂直な方向の臨界電流密度およびコヒーレンス
長が大きいためである。本発明の超電導接合をＣ軸配向
の酸化物超電導薄膜で作製すると、主電流はＣ軸と垂直
な方向に流れるのでより優れた特性を有する。
膜を使用することが好ましい。これは、酸化物超電導体
のＣ軸と垂直な方向の臨界電流密度およびコヒーレンス
長が大きいためである。本発明の超電導接合をＣ軸配向
の酸化物超電導薄膜で作製すると、主電流はＣ軸と垂直
な方向に流れるのでより優れた特性を有する。
上記本発明の超電導接合は、上述の形状の突出部を有す
る基板上に、酸化物超電導薄膜をスパッタリング法、Ｍ
ＢＥ法、真空蒸着法、レーザアブレーション法で成膜す
ることにより作製することができる。この場合、特に基
板の表面に垂直な方向から材料粒子（分子・気体）を供
給、堆積させて形成することが好ましい。材料粒子をこ
のように供給すると、酸化物超電導薄膜は突出部の基板
成膜面に略垂直な面上には薄く堆積するからである。
る基板上に、酸化物超電導薄膜をスパッタリング法、Ｍ
ＢＥ法、真空蒸着法、レーザアブレーション法で成膜す
ることにより作製することができる。この場合、特に基
板の表面に垂直な方向から材料粒子（分子・気体）を供
給、堆積させて形成することが好ましい。材料粒子をこ
のように供給すると、酸化物超電導薄膜は突出部の基板
成膜面に略垂直な面上には薄く堆積するからである。
本発明の超電導接合を作製するには、以下の手順による
。まず、例えば基板表面をＡｒイオンミリングでエツチ
ングして、基板上に三角柱型の突出部を形成する。次に
、突出部を形成した基板を５９０〜６５０℃に加熱して
、基板の突出部を横切るような形状の酸化物超電導体の
薄膜を成膜する。この基板温度で酸化物超電導薄膜を成
膜すると、Ｃ軸配向の酸化物超電導体結晶で構成された
酸化物超電導薄膜が形成される。必要に応じ、酸化物超
電導薄膜の形状を加工したり、電極を設けたりすること
により本発明の超電導接合を用いた超電導素子が完成す
る。
。まず、例えば基板表面をＡｒイオンミリングでエツチ
ングして、基板上に三角柱型の突出部を形成する。次に
、突出部を形成した基板を５９０〜６５０℃に加熱して
、基板の突出部を横切るような形状の酸化物超電導体の
薄膜を成膜する。この基板温度で酸化物超電導薄膜を成
膜すると、Ｃ軸配向の酸化物超電導体結晶で構成された
酸化物超電導薄膜が形成される。必要に応じ、酸化物超
電導薄膜の形状を加工したり、電極を設けたりすること
により本発明の超電導接合を用いた超電導素子が完成す
る。
本発明の超電導接合では、酸化物超電導体には、任意の
ものが使用できるが、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物超電
導体は安定的に高品質の結晶性のよい薄膜が得られるの
で好ましい。また、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系酸化
物超電導体は、特にその超電導臨界温度Ｔｃが高いので
好ましい。
ものが使用できるが、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物超電
導体は安定的に高品質の結晶性のよい薄膜が得られるの
で好ましい。また、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系酸化
物超電導体は、特にその超電導臨界温度Ｔｃが高いので
好ましい。
また、本発明の超電導接合は、ＭｇＯ１ＳｒＴｉＯ３、
ＹＳＺ等の酸化物基板上に作製することも好ましい。こ
れらの基板の特定の面上には、酸化物超電導体のＣ軸配
向の薄膜を形成し易いからである。
ＹＳＺ等の酸化物基板上に作製することも好ましい。こ
れらの基板の特定の面上には、酸化物超電導体のＣ軸配
向の薄膜を形成し易いからである。
以下、本発明を実施例により、さらに詳しく説明するが
、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎず、本発明
の技術的範囲をなんら制限するものではない。
、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎず、本発明
の技術的範囲をなんら制限するものではない。
実施例
第１図（ａ）および（ｂ）に、本発明の超電導接合の一
例の概略図を示す。第１図（ａ）は平面図、第２図（ｂ
）は第１図（ａ）のＡ−Ａにおける断面図である。
例の概略図を示す。第１図（ａ）は平面図、第２図（ｂ
）は第１図（ａ）のＡ−Ａにおける断面図である。
第１図の超電導接合は、基板４上に設けられた三角柱型
の突出部４０を横切るように形成された酸化物超電導薄
膜１で構成される。突出部４０の断面は直角三角形であ
り、側面４１は基板４の成膜面に垂直である。また、突
出部４０の高さは１５０ｎｍであり、最大幅は１０μｍ
である。突出部４０上の酸化物超電導薄膜の結晶配向性
の劣化を防ぐために、突出部４０の上面と基板４とがな
す角は小さい鋭角にしておくことが好ましい。
の突出部４０を横切るように形成された酸化物超電導薄
膜１で構成される。突出部４０の断面は直角三角形であ
り、側面４１は基板４の成膜面に垂直である。また、突
出部４０の高さは１５０ｎｍであり、最大幅は１０μｍ
である。突出部４０上の酸化物超電導薄膜の結晶配向性
の劣化を防ぐために、突出部４０の上面と基板４とがな
す角は小さい鋭角にしておくことが好ましい。
酸化物超電導薄膜１は、厚さ約３００ ｎｍの超電導層
１１および１２と、突出部４０の側面４１上の弱結合部
１３とに分かれる。弱結合部１３の厚さは約１００ｍで
ある。
１１および１２と、突出部４０の側面４１上の弱結合部
１３とに分かれる。弱結合部１３の厚さは約１００ｍで
ある。
実施例１
第１図に示した構成の本発明の超電導接合を作製した。
まず、ＭｇＯ基板の（１００）面上に、以下の条件でＡ
ｒイオンミリングを行って、突出部４０を形成した。
ｒイオンミリングを行って、突出部４０を形成した。
加速電圧 ７００Ｖ
カソード電流 ５０ｍＡ
真空度 ３ ＸＩＯ’ＴｏｒｒＡｒガス流量
２０ ＳＣＣＭ 次いでレーザアブレーション法により、Ｃ軸配向のＹＩ
Ｂａ２Ｃｕ３０’＋−ｘ超電導薄膜を突出部４０を横切
るように形成した。主な成膜条件を以下に示す。
２０ ＳＣＣＭ 次いでレーザアブレーション法により、Ｃ軸配向のＹＩ
Ｂａ２Ｃｕ３０’＋−ｘ超電導薄膜を突出部４０を横切
るように形成した。主な成膜条件を以下に示す。
レーザ エキシマレーザ
（波長１９３ ｎｍ）
３．５Ｊ／ｃ＋＋ｔ、
１七
６５０℃
１００ ｍＴｏｒｒ
（０２のみ）
膜厚 ２００ｎｍ
レーザ出力
パルス周波数
基板温度
圧力
上記のように作製した本発明の超電導接合に端子を設け
て特性を測定した。８５Ｋに冷却し、周波数１５ＧＨｚ
、出力０．２ ｍＷのマイクロ波を印加したところ、３
１μＶの倍数の電圧点でシャピロステップが観測され、
ジョセフソン結合が実現していることが確２忍された。
て特性を測定した。８５Ｋに冷却し、周波数１５ＧＨｚ
、出力０．２ ｍＷのマイクロ波を印加したところ、３
１μＶの倍数の電圧点でシャピロステップが観測され、
ジョセフソン結合が実現していることが確２忍された。
実施例２
第１図に示した構成の本発明の超電導接合をＢＩＳｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−〇系酸化物超電導体を使用して作製した
。まず、ＭｇＯ基板の（１００）面上に、以下の条件で
ＡｒイオンミＩＪングを行って、突出部４０を形成した
。
−Ｃａ−Ｃｕ−〇系酸化物超電導体を使用して作製した
。まず、ＭｇＯ基板の（１００）面上に、以下の条件で
ＡｒイオンミＩＪングを行って、突出部４０を形成した
。
加速電圧 ７００ｖ
カソード電流 ５０ｍＡ
真空度 ３ ＸＩＯ’ＴｏｒｒＡｒガス流量
２０５ＣＣＵ 次いでレーザアブレーション法により、Ｃ軸配向のＢ１
□５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０８超電導薄膜を突出部４０を横
切るように形成した。主な成膜条件を以下に示す。
２０５ＣＣＵ 次いでレーザアブレーション法により、Ｃ軸配向のＢ１
□５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０８超電導薄膜を突出部４０を横
切るように形成した。主な成膜条件を以下に示す。
レーザ エキシマレーザ
（波長１９３ ｎｍ）
レーザ出力 １．５Ｊ／ｃｎｆ、
パルス周波数 １七
基板温度 ６５０℃
圧力 １４０ ｍＴｏｒｒ
（０２のみ）
膜厚 ２００ｎｍ
上記のように作製した本発明の超電導接合に端子を設け
て特性を測定した。９０Ｋに冷却し、周波数１１ＧＨｚ
、出力０．ＩＷのマイクロ波を印加したところ、２２．
７μＶの倍数の電圧点でシャピロステップが観測され、
ジョセフソン結合が実現していることが確言忍された。
て特性を測定した。９０Ｋに冷却し、周波数１１ＧＨｚ
、出力０．ＩＷのマイクロ波を印加したところ、２２．
７μＶの倍数の電圧点でシャピロステップが観測され、
ジョセフソン結合が実現していることが確言忍された。
発明の詳細
な説明したように、本発明に従うと、新規な構成の超電
導接合を酸化物超電導体により実現できる。本発明の超
電導接合は、一体に形成された酸化物超電導体で構成さ
れているので作製が容易であり、特性の優れたものが得
やすい。
導接合を酸化物超電導体により実現できる。本発明の超
電導接合は、一体に形成された酸化物超電導体で構成さ
れているので作製が容易であり、特性の優れたものが得
やすい。
本発明により、超電導技術の電子デバイスへの応用がさ
らに促進される。
らに促進される。
第１図は、本発明の超電導接合の概略図である。
〔主な参照番号〕
１・・・酸化物超電導薄膜、
４・・・基板
特許出願人 住友電気工業株式会社
Claims (1)
- 底面が成膜面に垂直であり、一側面が成膜面に略垂直
である三角柱型の突出部を有する基板上に前記突出部を
横切るように形成され、前記三角柱型の突出部の前記成
膜面に略垂直な側面上の部分が薄い酸化物超電導体の薄
膜または結晶性の乱れた酸化物超電導体の薄膜で構成さ
れていることを特徴とする超電導接合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2278497A JPH04152684A (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 超電導接合 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2278497A JPH04152684A (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 超電導接合 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04152684A true JPH04152684A (ja) | 1992-05-26 |
Family
ID=17598140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2278497A Pending JPH04152684A (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 超電導接合 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04152684A (ja) |
-
1990
- 1990-10-17 JP JP2278497A patent/JPH04152684A/ja active Pending
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