JPH04288885A - Tunnel-type josephson element - Google Patents

Tunnel-type josephson element

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JPH04288885A
JPH04288885A JP3052727A JP5272791A JPH04288885A JP H04288885 A JPH04288885 A JP H04288885A JP 3052727 A JP3052727 A JP 3052727A JP 5272791 A JP5272791 A JP 5272791A JP H04288885 A JPH04288885 A JP H04288885A
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JP
Japan
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superconductor
superconductor layer
layer
tunnel
substrate
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JP3052727A
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Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Matsui
正和 松井
Masaji Yoshihara
吉原 正司
Kiyoshi Yamamoto
潔 山本
Isanori Sato
功紀 佐藤
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.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To achieve an improved junction at an interface between a superconductor and a non-superconductor layer and improved superconductive characteristics by using a conductive and tetragonal perovskite type oxide as a non-superconductor layer which is formed between a pair of superconductor layers. CONSTITUTION:A first superconductor layer 2, a non-superconductor layer 3, and a second superconductor layer 4 are laminated in sequence on a substrate 1. The non-superconductor layer 2 and the second superconductor layer 4 are partially eliminated, thus enabling the first superconductor layer 2 to be exposed partially. A first electrode 5a and a second electrode 5b are formed on the exposed surface of the first superconductor layer 2 and on the surface of the second superconductor layer 4, respectively. The superconductor and the non- superconductor layer are subjected to epitaxial growth mutually with the c axis of the superconductor layer in a direction which is vertical to the substrate. The non-superconductor layer has a lattice constant which is closer to a lattice constant of the superconductor layer and consists of a conductive or a tetragonal perovskite type oxide.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、高温超電導材料の優れ
た特性を活かしたトンネル型ジョセフソン素子に関する
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tunnel-type Josephson device that takes advantage of the excellent properties of high-temperature superconducting materials.

【0002】0002

【従来の技術】ジョセフソン素子は、超電導体同士の弱
結合から構成される。この弱結合を実現するための具体
的構成として幾つかの構造が提案されており、その中で
最も典型的な構造を有するものとして、トンネル型ジョ
セフソン素子が知られている。このトンネル型ジョセフ
ソン素子は、一対の超電導体層の間に極めて薄い非超電
導体層を挿入した構造を有する。
2. Description of the Related Art A Josephson element is constructed from weak coupling between superconductors. Several structures have been proposed as specific structures for realizing this weak coupling, and among them, a tunnel type Josephson element is known as having the most typical structure. This tunnel-type Josephson device has a structure in which an extremely thin non-superconductor layer is inserted between a pair of superconductor layers.

【0003】実際に作製されたトンネル型ジョセフソン
素子は、超電導体としてNb,NbN、Pb等を用い、
非超電導体としてNb又はPbの表面を酸化した酸化物
又はMgO、α−Siなどの蒸着膜を形成したものを使
用している。しかし、これらの金属系超電導体は、一般
に超電導臨界温度が非常に低く、実際には極めて高価な
液体ヘリウムにより冷却しなければ有効な特性を発揮し
なかった。
[0003] Tunnel-type Josephson devices that have actually been manufactured use Nb, NbN, Pb, etc. as superconductors.
As a non-superconductor, an oxide obtained by oxidizing the surface of Nb or Pb, or a vapor deposited film of MgO, α-Si, etc. is used. However, these metal-based superconductors generally have very low superconducting critical temperatures, and in fact do not exhibit effective properties unless they are cooled with extremely expensive liquid helium.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】一方、1986年に、
[La,Sn]2 CuO4 等の酸化物焼結体が、高
いTcを有する超電導材料であることが見出だされ、こ
れに続いてY1 Ba2 Cu3O7−X で表される
酸化物超電導体が、液体窒素の温度以上の温度範囲で有
効な超電導特性を示すことが確認された。
[Problem to be solved by the invention] Meanwhile, in 1986,
It has been discovered that sintered oxides such as [La,Sn]2CuO4 are superconducting materials with high Tc, followed by oxide superconductors represented by Y1Ba2Cu3O7-X, It was confirmed that the material exhibits effective superconducting properties in a temperature range above the temperature of liquid nitrogen.

【0005】このような高温で超電導特性を示す材料は
、安価な液体窒素を冷却媒体として使用することが出来
るので、超電導技術の実用的な応用が検討されるように
なり、酸化物高温超電導材料を用いたジョセフソン素子
の実現に向けて、各種の試みがなされている。
Materials that exhibit superconducting properties at such high temperatures can use inexpensive liquid nitrogen as a cooling medium, so practical applications of superconducting technology have been studied, and oxide high-temperature superconducting materials Various attempts have been made to realize Josephson devices using .

【0006】このような酸化物高温超電導体を用いて試
作したジョセフソン素子の例として、粒界接合型の素子
がある。しかし、この型のジョセフソン素子の接合の形
成は、偶然性に頼るところが多く、所望の特性を有する
ジョセフソン素子を再現性良く得ることは困難である。 従って、粒界接合型のジョセフソン素子は、工業的実用
性に欠けていた。これに対し、酸化物高温超電導体を用
いて試作したトンネル型ジョセフソン素子の例として、
以下のものが知られている。
An example of a Josephson device prototyped using such an oxide high-temperature superconductor is a grain boundary junction type device. However, the formation of junctions in this type of Josephson element often relies on chance, and it is difficult to obtain Josephson elements with desired characteristics with good reproducibility. Therefore, the grain boundary junction type Josephson element lacks industrial practicality. In contrast, as an example of a tunnel-type Josephson device prototyped using an oxide high-temperature superconductor,
The following are known:

【0007】(1)超電導体としてc軸が基板と垂直な
方向に成長したY1Ba2 Cu3 O7−X で表さ
れる酸化物超電導体を用い、非超電導体としてMgO、
SrTiO3、Al2 O3 等の絶縁体を用いたもの
、(2)(1)と同様の材料の組合わせであって、超電
導体のa軸が基板に垂直な方向に成長したもの、
(1) As a superconductor, an oxide superconductor represented by Y1Ba2 Cu3 O7-X, whose c-axis is grown in a direction perpendicular to the substrate, is used, and as a non-superconductor, MgO,
(2) A combination of materials similar to (1), in which the a-axis of the superconductor is grown perpendicular to the substrate,

【00
08】(3)超電導体としてc軸が基板と垂直な方向に
成長したY1Ba2 Cu3 O7−X で表される酸
化物超電導体を用い、非超電導体としてPr1 Ba2
 Cu3O7−X で表される常電導体を超電導体と同
一の方向に成長させたもの、 (4)(3)と同様の材料の組合わせであって、超電導
体と非超電導体のa軸が基板に垂直な方向に成長したも
のしかし、これらのトンネル型ジョセフソン素子は、液
体ヘリウム温度である4.2Kにおいてすら、充分な特
性を発揮するものではない。
00
(3) As a superconductor, an oxide superconductor represented by Y1Ba2 Cu3 O7-X whose c-axis grew in a direction perpendicular to the substrate was used, and as a non-superconductor, Pr1 Ba2
A normal conductor represented by Cu3O7-X grown in the same direction as the superconductor, (4) A combination of materials similar to (3), where the a-axis of the superconductor and non-superconductor is However, these tunnel-type Josephson devices grown in the direction perpendicular to the substrate do not exhibit sufficient characteristics even at the liquid helium temperature of 4.2K.

【0009】本発明は、上述の従来技術の問題点を解決
し、酸化物高温超電導体の優れた超電導特性を有効にに
発揮するトンネル型ジョセフソン素子を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a tunnel-type Josephson device that effectively exhibits the excellent superconducting properties of an oxide high-temperature superconductor.

【0010】0010

【課題を解決するための手段】本発明によると、酸化物
高温超電導体からなる一対の超電導体層と、これら一対
の超電導体層の間に形成された非超電導体からなる非超
電導体層とを具備するトンネル型ジョセフソン素子であ
って、前記超電導体層のc軸は基板に垂直な方向に、ま
た前記超電導体層と非超電導体層とが相互に各々エピタ
キシャルに成長しており、前記非超電導体層は、前記超
電導体層の格子定数に近い格子定数を有し、伝導性かつ
正方晶のペロブスカイト型酸化物からなることを特徴と
するトンネル型ジョセフソン素子が提供される。
[Means for Solving the Problems] According to the present invention, a pair of superconductor layers made of an oxide high temperature superconductor, a non-superconductor layer made of a non-superconductor formed between the pair of superconductor layers, A tunnel-type Josephson device comprising: the c-axis of the superconductor layer being perpendicular to the substrate; the superconductor layer and the non-superconductor layer growing epitaxially with respect to each other; A tunnel Josephson device is provided, wherein the non-superconductor layer has a lattice constant close to that of the superconductor layer and is made of a conductive, tetragonal perovskite oxide.

【0011】本発明のトンネル型ジョセフソン素子に使
用される超電導材料としては、Y1Ba2 Cu3 O
7−X で表される複合酸化物、この複合酸化物のYを
Ho、Er等のランタノイド元素により置換した組成を
有する複合酸化物、Tl2 Ba2 Ca1 Cu2 
Ox 、Tl2 Ba2 Ca2 Cu3 O10−Y
、Bi2 Sr2 Ca1 Cu2 Ox 、Bi2 
Sr2 Ca2 Cu3 O10−Y、及びこれらの複
合酸化物にPbを添加したもの等を挙げることが出来る
The superconducting material used in the tunnel-type Josephson device of the present invention is Y1Ba2 Cu3O.
A composite oxide represented by 7-X, a composite oxide having a composition in which Y in this composite oxide is replaced with a lanthanoid element such as Ho or Er, Tl2 Ba2 Ca1 Cu2
Ox, Tl2 Ba2 Ca2 Cu3 O10-Y
, Bi2 Sr2 Ca1 Cu2 Ox , Bi2
Examples include Sr2 Ca2 Cu3 O10-Y, and composite oxides of these to which Pb is added.

【0012】非超電導材料としては、LaNiO3 、
La0.5Sr0.5 VO3 、SrCrO3 、L
aTiO3 、BaPbO3 、SrFeO3 、Ba
1−X KX BiO3 等、超電導材料の格子定数に
近い格子定数を有し、伝導性かつ正方晶のABO3 型
のペロブスカイト酸化物を挙げることが出来る。
[0012] Examples of non-superconducting materials include LaNiO3,
La0.5Sr0.5 VO3, SrCrO3, L
aTiO3, BaPbO3, SrFeO3, Ba
Examples include conductive and tetragonal ABO3 type perovskite oxides having a lattice constant close to that of superconducting materials, such as 1-X KX BiO3.

【0013】[0013]

【作用】本発明者らは、酸化物高温超電導体を用いたト
ンネル型ジョセフソン素子を得るために従来行われてい
た様々な試みについて、種々検討を加え、それらがいず
れも一定の問題点を有する理由について研究した。
[Operation] The present inventors have conducted various studies on various attempts that have been made in the past to obtain tunnel-type Josephson devices using oxide high-temperature superconductors, and have found that all of them have certain problems. We researched the reasons for this.

【0014】まず、超電導体の表面酸化により絶縁体を
形成する方法は、もともと酸化物である酸化物超電導体
に対しては有効ではない。そこで、既に述べたように、
一対の超電導体層の間に他の絶縁材料例えばMgO、S
rTiO3 、Al2 O3 などからなる絶縁層を形
成することが試みられたが、有効な特性が発揮されなか
った。 本発明者らの研究によれば、その原因は以下の通りであ
る。
First, the method of forming an insulator by surface oxidation of a superconductor is not effective for oxide superconductors which are originally oxides. So, as already mentioned,
Another insulating material such as MgO, S is used between the pair of superconductor layers.
Attempts have been made to form an insulating layer made of rTiO3, Al2O3, etc., but no effective properties have been achieved. According to research by the present inventors, the causes are as follows.

【0015】(1)酸化物高温超電導体は、その成膜の
際の温度が650〜750℃と高い。また、酸化物高温
超電導体のコヒ−レンス長は非常に短いので、c軸が基
板に垂直な方向に成長し、かつ非超電導体層が絶縁体で
ある場合には、非超電導体層の厚さを10〜50オング
ストロ−ムと超薄膜にしなければならない。このような
成膜時の高温と膜厚の薄さのため、超電導体層の成膜時
に非超電導体層と超電導体層との界面近傍に拡散が生ず
る。この結果、非超電導体層は、平坦な表面から島状の
構造に変化してしまい、一対の超電導体層同士が、非超
電導体層を介さずに直接接合してしまう。 (2)絶縁層と酸化物高温超電導体との格子定数が大き
く異なることが多く、その場合、両者の界面に歪みが生
じてしまう。
(1) Oxide high temperature superconductors require a high temperature of 650 to 750° C. during film formation. In addition, since the coherence length of oxide high temperature superconductors is very short, when the c-axis grows in a direction perpendicular to the substrate and the non-superconducting layer is an insulator, the thickness of the non-superconducting layer The film must be extremely thin, with a thickness of 10 to 50 angstroms. Due to the high temperature and thin film thickness during film formation, diffusion occurs near the interface between the non-superconductor layer and the superconductor layer when the superconductor layer is formed. As a result, the non-superconductor layer changes from a flat surface to an island-like structure, and a pair of superconductor layers are directly bonded to each other without interposing the non-superconductor layer. (2) The lattice constants of the insulating layer and the oxide high-temperature superconductor often differ greatly, in which case distortion occurs at the interface between the two.

【0016】次に、酸化物高温超電導体のコヒ−レンス
長は、a軸方向がc軸方向より長いことが知られている
ので、上述した酸化物超電導体と絶縁体の組合わせにお
いて超電導体層のa軸を基板に垂直な方向に成長させ、
絶縁層の膜厚を厚くすることが試みられた。しかし、こ
のようにして作製されたジョセフソン素子は、有効な特
性を発揮しなかった。本発明者らの研究によれば、その
原因は以下の通りである。
Next, it is known that the coherence length of an oxide high-temperature superconductor is longer in the a-axis direction than in the c-axis direction. The a-axis of the layer is grown in a direction perpendicular to the substrate,
Attempts have been made to increase the thickness of the insulating layer. However, the Josephson device manufactured in this manner did not exhibit effective characteristics. According to research by the present inventors, the causes are as follows.

【0017】(1)a軸が基板に垂直に成長した酸化物
高温超電導体は、表面の平坦性が悪い。従って、この上
に非超電導体を積層した場合、下地の凹凸のため、非超
電導体は不連続・非平坦な層となってしまう。この上に
上層の超電導体層を積層すると、一対の超電導体層同士
が直接接触してしまう。
(1) An oxide high temperature superconductor whose a-axis is grown perpendicular to the substrate has poor surface flatness. Therefore, when a non-superconductor is laminated on top of this, the non-superconductor becomes a discontinuous and non-flat layer due to the unevenness of the underlying layer. If an upper superconductor layer is laminated on top of this, the pair of superconductor layers will come into direct contact with each other.

【0018】(2)a軸が基板に垂直に成長した酸化物
高温超電導体を得るためには、成膜温度をc軸の場合に
比べ50〜100℃低くする必要がある。このように低
温で成膜した場合には、得られた層は結晶性が悪く、液
体窒素温度では超電導特性を示さない。そこで、超電導
特性を得るためポストアニ−ルが施されるが、その際、
超電導体層と非超電導体層との間で拡散が生じてしまう
(2) In order to obtain an oxide high temperature superconductor in which the a-axis is grown perpendicular to the substrate, the film-forming temperature must be lowered by 50 to 100° C. compared to the case where the a-axis is grown. When a film is formed at such a low temperature, the resulting layer has poor crystallinity and does not exhibit superconducting properties at liquid nitrogen temperatures. Therefore, post-annealing is performed to obtain superconducting properties, but at that time,
Diffusion occurs between the superconductor layer and the non-superconductor layer.

【0019】更に、Y1 Ba2 Cu3 O7−X 
やPr1 Ba2 Cu3 O7−Xのような酸化物高
温超電導体は、構成元素の置換により超電導性を失って
非超電導体となることを利用して、超電導体の構成元素
を置換した複合酸化物により非超電導体層を形成するこ
とが試みられた。しかし、このようにして作製されたジ
ョセフソン素子も、有効な特性を発揮しなかった。本発
明者らの研究によれば、その原因は以下の通りである。
Furthermore, Y1 Ba2 Cu3 O7-X
Oxide high-temperature superconductors such as Pr1 and Pr1 Ba2 Cu3 O7-X lose their superconductivity and become non-superconductors due to substitution of constituent elements. Attempts have been made to form non-superconductor layers. However, the Josephson device fabricated in this manner also did not exhibit effective characteristics. According to research by the present inventors, the causes are as follows.

【0020】(1)超電導体の構成元素の置換による非
超電導体層は、構造自体は超電導体の構造と同一である
ため、異方性が強い。c軸が基板に垂直に成長したトン
ネル型ジョセフソン素子の場合には、上述と同様に、非
超電導体層の膜厚を10〜50オングストロ−ムという
超薄膜にしなければならない。従って、上述した絶縁体
の場合と同様の現象が生じてしまう。
(1) A non-superconductor layer obtained by replacing the constituent elements of a superconductor has a strong anisotropy because the structure itself is the same as that of the superconductor. In the case of a tunnel type Josephson device in which the c-axis is grown perpendicular to the substrate, the thickness of the non-superconducting layer must be extremely thin, 10 to 50 angstroms, as described above. Therefore, the same phenomenon as in the case of the insulator described above occurs.

【0021】(2)超電導体の構成元素の置換による非
超電導体層は、構造自体は超電導体の構造と同一である
ため、界面において被置換元素と置換元素との間の拡散
が生じてしまう。この試みにおいて、a軸を基板に垂直
に成長させた場合には、上述したのと同様の不都合が生
じた。本発明は、以上の検討結果に基づきなされた。
(2) Since the structure of the non-superconductor layer obtained by replacing constituent elements of the superconductor is the same as that of the superconductor, diffusion occurs between the substituted element and the substituted element at the interface. . In this attempt, when the a-axis was grown perpendicular to the substrate, problems similar to those described above occurred. The present invention was made based on the above study results.

【0022】本発明のトンネル型ジョセフソン素子では
、一対の超電導体層に挟まれた非超電導体層のキャリア
密度の増加により、一対の超電導体層間の距離を大きく
することが出来ること、および非超電導体層のキャリア
密度が超電導体層のキャリア密度と同程度又は多いとき
は、異方性のない非超電導体層からの近接効果により超
電導体層の異方性を緩和する作用があることを利用して
、上述の問題点を解決している。
In the tunnel-type Josephson device of the present invention, the distance between the pair of superconductor layers can be increased by increasing the carrier density of the non-superconductor layer sandwiched between the pair of superconductor layers, and the distance between the pair of superconductor layers can be increased. When the carrier density of the superconductor layer is similar to or higher than the carrier density of the superconductor layer, the proximity effect from the non-superconductor layer without anisotropy acts to alleviate the anisotropy of the superconductor layer. It is used to solve the above problems.

【0023】即ち、トンネル型ジョセフソン素子におい
て、c軸が基板に垂直な方向に成長した一対の超電導体
層の間に設けられる非超電導体層として、伝導性かつ正
方晶の酸化物を用いることにより、非超電導体層の厚さ
を厚くすることが出来、島状となることを防止すること
が出来、かつ異方性の影響を少なくすることが出来る。 更に、非超電導体層として、超電導体層の格子定数に近
い格子定数を有する正方晶のペロブスカイト型(ABO
3 )酸化物を用いることにより、超電導体層と非超電
導体層との間で、格子定数、熱膨脹係数等の差が少なく
なり、エピタキシャル成長が行われ、界面の歪みによる
特性劣化を押さえることが可能である。
That is, in a tunnel Josephson device, a conductive tetragonal oxide is used as a non-superconductor layer provided between a pair of superconductor layers grown with the c-axis perpendicular to the substrate. Accordingly, the thickness of the non-superconductor layer can be increased, island-like formation can be prevented, and the influence of anisotropy can be reduced. Furthermore, as a non-superconductor layer, a tetragonal perovskite type (ABO) having a lattice constant close to that of the superconductor layer is used.
3) By using oxides, the difference in lattice constant, thermal expansion coefficient, etc. between the superconductor layer and the non-superconductor layer is reduced, allowing epitaxial growth to occur and suppressing property deterioration due to interface distortion. It is.

【0024】[0024]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を示し
、本発明をより具体的に説明する。なお、以下の実施例
は本発明を例示するものであって、本発明の技術的範囲
を何ら限定するものではない。本実施例に係るトンネル
型ジョセフソン素子の構造を図1に示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be explained in more detail by showing examples of the present invention with reference to the drawings. Note that the following examples are intended to illustrate the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention in any way. FIG. 1 shows the structure of the tunnel-type Josephson device according to this embodiment.

【0025】図1に示すように、このトンネル型ジョセ
フソン素子は、基板1上に、第1の超電導体層2、非超
電導体層3、第2の超電導体層4が順次積層されている
。非超電導体層3及び第2の超電導体層4の一部は除去
されて、第1の超電導体層2の一部が露出している。 第1の超電導体層2のこの露出面に第1の電極5aが、
第2の超電導体層4の表面に第2の電極5bがそれぞれ
形成されている。以上のように構成される図1のトンネ
ル型ジョセフソン素子は、次のようにして作製される。
As shown in FIG. 1, this tunnel-type Josephson device has a first superconductor layer 2, a non-superconductor layer 3, and a second superconductor layer 4 laminated in this order on a substrate 1. . Parts of the non-superconductor layer 3 and the second superconductor layer 4 are removed, and a part of the first superconductor layer 2 is exposed. A first electrode 5a is provided on this exposed surface of the first superconductor layer 2,
Second electrodes 5b are formed on the surface of the second superconductor layer 4, respectively. The tunnel type Josephson device of FIG. 1 configured as described above is manufactured as follows.

【0026】MgO単結晶からなる基板1の(100)
面を成膜面として用い、この面上にRFスパッタリング
法により1000〜3000オングストロ−ムの膜厚の
第1の超電導体層2を形成した。タ−ゲットとしてY1
 Ba2 Cu3 O7−X の組成を有する酸化物焼
結体を用いた。成膜条件は、基板温度:700℃、成膜
速度:1オングストロ−ム/秒、RF電力:150W、
ガス流量:Ar/O2 =10SCCM/10SCCM
、圧力:400mTorrであった。
(100) of the substrate 1 made of MgO single crystal
The first superconductor layer 2 having a thickness of 1000 to 3000 angstroms was formed on this surface by RF sputtering using the surface as a film forming surface. Y1 as a target
An oxide sintered body having a composition of Ba2Cu3O7-X was used. The film forming conditions were: substrate temperature: 700°C, film forming rate: 1 angstrom/sec, RF power: 150 W,
Gas flow rate: Ar/O2 = 10SCCM/10SCCM
, Pressure: 400 mTorr.

【0027】このようにして得られたY1 Ba2 C
u3 O7−X 薄膜2は、X線回折法によると、c軸
配向特有の(00l[エル])の回折ピ−クのみが観測
され、この薄膜が、c軸が基板と垂直な方向に成長した
結晶膜であることが確認された。
Y1 Ba2 C thus obtained
According to the X-ray diffraction method, u3 O7-X thin film 2 has only a diffraction peak of (00l [L]) peculiar to the c-axis orientation, and this thin film is grown with the c-axis perpendicular to the substrate. It was confirmed that the film was a crystalline film.

【0028】次に、タ−ゲットとしてBaPbO3 焼
結体を用いたことを除いて、上述と同様の成膜条件で、
50〜100オングストロ−ムの膜厚のBaPbO3 
薄膜からなる非超電導体層3を形成した。このようにし
て作製された非超電導体層3上に、更に、第1の超電導
体層2と同様にして第2の超電導体層4を形成した。
Next, a film was formed under the same conditions as above, except that a BaPbO3 sintered body was used as the target.
BaPbO3 with a film thickness of 50-100 angstroms
A non-superconductor layer 3 made of a thin film was formed. On the non-superconductor layer 3 produced in this manner, a second superconductor layer 4 was further formed in the same manner as the first superconductor layer 2.

【0029】このようにして得られた積層体に対し、、
第1の超電導体層2の一部の領域が露出するまで、SF
6 ガスによるRIBE(反応性イオンビ−ムエッチン
グ)法を用いてエッチングを行なった。次いで、露出し
た第1の超電導体層2及び第2の超電導体層4のそれぞ
れの上面にAuを蒸着し、第1及び第2の電極5a,5
bを形成した。以上のようにして得たトンネル型ジョセ
フソン素子の電圧−電流特性を測定したところ、図2に
示す結果を得た。測定は、77Kの温度で行われた。
For the laminate thus obtained,
SF until some regions of the first superconductor layer 2 are exposed.
6. Etching was performed using RIBE (reactive ion beam etching) using gas. Next, Au is deposited on the exposed upper surfaces of the first superconductor layer 2 and the second superconductor layer 4, and the first and second electrodes 5a, 5
b was formed. When the voltage-current characteristics of the tunnel Josephson device obtained as described above were measured, the results shown in FIG. 2 were obtained. The measurements were carried out at a temperature of 77K.

【0030】図2に示すように、本実施例に係るトンネ
ル型ジョセフソン素子では、エネルギ−ギャップに対応
する10mV付近で急激に電流が低下しており、良質な
トンネル接合が形成されていることが確認された。
As shown in FIG. 2, in the tunnel-type Josephson device according to this example, the current drops rapidly around 10 mV, which corresponds to the energy gap, indicating that a high-quality tunnel junction is formed. was confirmed.

【0031】以上説明した手順に従い、10個のトンネ
ル型ジョセフソン素子サンプルを作製し、エネルギ−ギ
ャップに相当する電圧を測定したところ、すべてのサン
プルが5mA〜12mAの範囲に入り、再現性が良好で
あることが確認された。
According to the procedure explained above, 10 tunneling type Josephson element samples were prepared and the voltage corresponding to the energy gap was measured. All samples fell within the range of 5 mA to 12 mA, indicating good reproducibility. It was confirmed that

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
一対の超電導体層の間に形成された非超電導体層として
、伝導性かつ正方晶のペロブスカイト型酸化物を用いて
いるため、超電導体層と非超電導体層との間の界面にお
いて良質な接合が実現され、優れた超電導特性を発揮す
るトンネル型ジョセフソン素子を得ることが出来る。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention,
Since a conductive, tetragonal perovskite oxide is used as the non-superconductor layer formed between a pair of superconductor layers, high-quality bonding is achieved at the interface between the superconductor layer and the non-superconductor layer. has been realized, and a tunnel-type Josephson device that exhibits excellent superconducting properties can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例に係るトンネル型ジョセフソ
ン素子の構成を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a tunnel-type Josephson device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例に係るトンネル型ジョセフソ
ン素子の電圧−電流特性図。
FIG. 2 is a voltage-current characteristic diagram of a tunneling Josephson device according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、2…第1の超電導体層、3…非超電導体層、
4…第2の超電導体層、5a…第1の電極、5b…第2
の電極。
1... Substrate, 2... First superconductor layer, 3... Non-superconductor layer,
4... Second superconductor layer, 5a... First electrode, 5b... Second
electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  酸化物高温超電導体からなる一対の超
電導体層と、これら一対の超電導体層の間に形成された
非超電導体からなる非超電導体層とを具備するトンネル
型ジョセフソン素子であって、前記超電導体層のc軸は
基板に垂直な方向に、また前記超電導体層と非超電導体
層とが相互に各々エピタキシャルに成長しており、前記
非超電導体層は、前記超電導体層の格子定数に近い格子
定数を有し、伝導性かつ正方晶のペロブスカイト型酸化
物からなることを特徴とするトンネル型ジョセフソン素
子。
1. A tunnel-type Josephson device comprising a pair of superconductor layers made of an oxide high-temperature superconductor and a non-superconductor layer made of a non-superconductor formed between the pair of superconductor layers. The c-axis of the superconductor layer is perpendicular to the substrate, and the superconductor layer and the non-superconductor layer are grown epitaxially with respect to each other, and the non-superconductor layer is grown in a direction perpendicular to the substrate. A tunnel-type Josephson device characterized by having a lattice constant close to that of the layer and being made of a conductive, tetragonal perovskite-type oxide.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06244469A (en) * 1993-02-16 1994-09-02 Nec Corp Laminated sns type josephson junction element
US5710437A (en) * 1993-03-05 1998-01-20 Nippon Steel Corporation Radiation detecting device using superconducting tunnel junction and method of fabricating the same

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