JPH04372179A - 有機超電導体を用いた素子の製造方法 - Google Patents
有機超電導体を用いた素子の製造方法Info
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- JPH04372179A JPH04372179A JP3150508A JP15050891A JPH04372179A JP H04372179 A JPH04372179 A JP H04372179A JP 3150508 A JP3150508 A JP 3150508A JP 15050891 A JP15050891 A JP 15050891A JP H04372179 A JPH04372179 A JP H04372179A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、有機超電導体を用いた
、ジョセフソン効果を示す素子の製造方法に関するもの
である。
、ジョセフソン効果を示す素子の製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、二つの超電導領域を、絶縁体や常
電導体からなる非常に薄い弱結合領域を介して接合した
素子が、ジョセフソン効果を示す素子として知られてい
る。上記素子の製造方法としては、例えば、以下に示す
方法が提案されている。 ■ テトラメチルテトラチアフルバレン（以下「ＴＭ
ＴＳＦ」という）系の有機超電導材料のうち、疑似１次
元性電導体であり、その結晶の一部に、ジョセフソン接
合に必要な絶縁領域を形成することができる、（ＴＭＴ
ＳＦ）２ Ｘ（Ｘは、無機陰イオンを示す）で表される
化合物を超電導体として使用する。そして、この化合物
の単結晶の所定部分に、１ＫｅＶ以上のエネルギーを有
する粒子の極細ビームを照射して、当該照射部分の単結
晶をパイエルス転移により絶縁領域化する方法（特開昭
５８−１５７１８２号公報参照）。 ■ ビス（エチレンジチオ）テトラチアフルバレン（
以下「ＢＥＤＴ−ＴＴＦ」という）系の有機超電導材料
を使用し、このＢＥＤＴ−ＴＴＦ系の有機超電導材料か
らなる超電導体の所定部分に光を照射して、当該照射部
分を絶縁領域化する方法（特開平２−２６７９７５号公
報参照）。 ■ 上記ＢＥＤＴ−ＴＴＦ系の有機超電導材料を電解
法により結晶成長させて超電導領域を形成し、この超電
導領域上に、金、白金等からなる、弱結合領域としての
、厚み１０〜１０００Åの金属層を真空蒸着法等によっ
て形成したのち、この金属層上に、再び、ＢＥＤＴ−Ｔ
ＴＦ系の有機超電導材料を電解法により結晶成長させて
超電導領域を形成する方法（特開平３−８５７７６号公
報参照）。 ■ 上記ＢＥＤＴ−ＴＴＦ系の有機超電導材料を電解
法により結晶成長させて超電導領域を形成し、この超電
導領域上に、同系の有機電導材料を電解法により結晶成
長させて、弱結合領域としての常電導層を形成したのち
、この金属層上に、再び、ＢＥＤＴ−ＴＴＦ系の有機超
電導材料を電解法により結晶成長させて超電導領域を形
成する方法（特願平３−１１３２７４号）。 ■ テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）等のドナーの蒸
着膜に、ＴＣＮＱ等のアクセプタをドーピングして超電
導層を形成し、この超電導層上に、弱結合領域としての
金属層を形成したのち、この金属層上に、再び、ドナー
の蒸着膜を形成して、アクセプタをドーピングして超電
導層を形成する方法（特願平２−８７２２９号）。 ■ テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）等のドナーの蒸
着膜に、ＴＣＮＱ等のアクセプタをドーピングして超電
導層を形成し、この超電導層上に、弱結合領域としての
絶縁層を形成したのち、この絶縁層上に、再び、ドナー
の蒸着膜を形成して、アクセプタをドーピングして超電
導層を形成する方法（特願平２−８７２３０号）。
電導体からなる非常に薄い弱結合領域を介して接合した
素子が、ジョセフソン効果を示す素子として知られてい
る。上記素子の製造方法としては、例えば、以下に示す
方法が提案されている。 ■ テトラメチルテトラチアフルバレン（以下「ＴＭ
ＴＳＦ」という）系の有機超電導材料のうち、疑似１次
元性電導体であり、その結晶の一部に、ジョセフソン接
合に必要な絶縁領域を形成することができる、（ＴＭＴ
ＳＦ）２ Ｘ（Ｘは、無機陰イオンを示す）で表される
化合物を超電導体として使用する。そして、この化合物
の単結晶の所定部分に、１ＫｅＶ以上のエネルギーを有
する粒子の極細ビームを照射して、当該照射部分の単結
晶をパイエルス転移により絶縁領域化する方法（特開昭
５８−１５７１８２号公報参照）。 ■ ビス（エチレンジチオ）テトラチアフルバレン（
以下「ＢＥＤＴ−ＴＴＦ」という）系の有機超電導材料
を使用し、このＢＥＤＴ−ＴＴＦ系の有機超電導材料か
らなる超電導体の所定部分に光を照射して、当該照射部
分を絶縁領域化する方法（特開平２−２６７９７５号公
報参照）。 ■ 上記ＢＥＤＴ−ＴＴＦ系の有機超電導材料を電解
法により結晶成長させて超電導領域を形成し、この超電
導領域上に、金、白金等からなる、弱結合領域としての
、厚み１０〜１０００Åの金属層を真空蒸着法等によっ
て形成したのち、この金属層上に、再び、ＢＥＤＴ−Ｔ
ＴＦ系の有機超電導材料を電解法により結晶成長させて
超電導領域を形成する方法（特開平３−８５７７６号公
報参照）。 ■ 上記ＢＥＤＴ−ＴＴＦ系の有機超電導材料を電解
法により結晶成長させて超電導領域を形成し、この超電
導領域上に、同系の有機電導材料を電解法により結晶成
長させて、弱結合領域としての常電導層を形成したのち
、この金属層上に、再び、ＢＥＤＴ−ＴＴＦ系の有機超
電導材料を電解法により結晶成長させて超電導領域を形
成する方法（特願平３−１１３２７４号）。 ■ テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）等のドナーの蒸
着膜に、ＴＣＮＱ等のアクセプタをドーピングして超電
導層を形成し、この超電導層上に、弱結合領域としての
金属層を形成したのち、この金属層上に、再び、ドナー
の蒸着膜を形成して、アクセプタをドーピングして超電
導層を形成する方法（特願平２−８７２２９号）。 ■ テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）等のドナーの蒸
着膜に、ＴＣＮＱ等のアクセプタをドーピングして超電
導層を形成し、この超電導層上に、弱結合領域としての
絶縁層を形成したのち、この絶縁層上に、再び、ドナー
の蒸着膜を形成して、アクセプタをドーピングして超電
導層を形成する方法（特願平２−８７２３０号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記■の方
法に使用される（ＴＭＴＳＦ）２ Ｘは、前述したよう
に疑一次元電導体であり、高エネルギー粒子の照射によ
って、結晶内に欠陥や損傷を生じやすいので、絶縁領域
形成の際に、結晶自身が損傷を受けて、素子の特性が悪
化する危険性が高いという問題がある。また、上記（Ｔ
ＭＴＳＦ）２ Ｘで表される化合物の多くは、高圧下で
なければ超電導を示さず、唯一、常圧下で超電導を示す
（ＴＭＴＳＦ）２ ＣｌＯ４ も、その臨界温度（Ｔｃ
）が１．４Ｋと低い等、何れも、超電導材料としての特
性が不十分であるため、得られる素子の特性も、実用化
には程遠い。
法に使用される（ＴＭＴＳＦ）２ Ｘは、前述したよう
に疑一次元電導体であり、高エネルギー粒子の照射によ
って、結晶内に欠陥や損傷を生じやすいので、絶縁領域
形成の際に、結晶自身が損傷を受けて、素子の特性が悪
化する危険性が高いという問題がある。また、上記（Ｔ
ＭＴＳＦ）２ Ｘで表される化合物の多くは、高圧下で
なければ超電導を示さず、唯一、常圧下で超電導を示す
（ＴＭＴＳＦ）２ ＣｌＯ４ も、その臨界温度（Ｔｃ
）が１．４Ｋと低い等、何れも、超電導材料としての特
性が不十分であるため、得られる素子の特性も、実用化
には程遠い。
【０００４】■の方法では、前記のように、光の照射に
よって絶縁領域を形成するので、光の拡散により、ジョ
セフソン効果の発現に必要な、数百Åオーダーの絶縁領
域を形成するのが困難になる場合があり、ジョセフソン
素子としての特性が十分に得られないおそれがある。 ■の方法は、液相での結晶成長による超電導領域の形成
（ウエットプロセス）と、真空蒸着法等の気相成長法に
よる金属層の形成（ドライブロセス）という、複数の異
なった工程を組み合わせる必要があり、特に、ウエット
プロセスからドライプロセスに移行する際に、結晶の洗
浄や乾燥が必要で、製造工程が複雑化する上、それぞれ
の工程に全く異なる設備が必要となる等、生産性の点で
種々の問題を生じるおそれがある。また、上記ウエット
プロセスでは、不純物の混入による純度の低下により、
素子の特性が低下する可能性も高い。
よって絶縁領域を形成するので、光の拡散により、ジョ
セフソン効果の発現に必要な、数百Åオーダーの絶縁領
域を形成するのが困難になる場合があり、ジョセフソン
素子としての特性が十分に得られないおそれがある。 ■の方法は、液相での結晶成長による超電導領域の形成
（ウエットプロセス）と、真空蒸着法等の気相成長法に
よる金属層の形成（ドライブロセス）という、複数の異
なった工程を組み合わせる必要があり、特に、ウエット
プロセスからドライプロセスに移行する際に、結晶の洗
浄や乾燥が必要で、製造工程が複雑化する上、それぞれ
の工程に全く異なる設備が必要となる等、生産性の点で
種々の問題を生じるおそれがある。また、上記ウエット
プロセスでは、不純物の混入による純度の低下により、
素子の特性が低下する可能性も高い。
【０００５】■■の方法も、同様に、気相でのドナー蒸
着膜、金属膜、絶縁膜の形成（ドライブロセス）と、液
相でのアクセプタのドーピング（ウエットプロセス）と
いう、複数の異なった工程を組み合わせる必要があるの
で、製造工程が複雑化する上、それぞれの工程に全く異
なる設備が必要となる等、生産性の点で種々の問題を生
じるおそれがある。また、ウエットプロセスによるアク
セプタのドーピングでは、ドープ量の厳密な制御が難し
いため、十分な特性を有する素子を得られないおそれも
ある。
着膜、金属膜、絶縁膜の形成（ドライブロセス）と、液
相でのアクセプタのドーピング（ウエットプロセス）と
いう、複数の異なった工程を組み合わせる必要があるの
で、製造工程が複雑化する上、それぞれの工程に全く異
なる設備が必要となる等、生産性の点で種々の問題を生
じるおそれがある。また、ウエットプロセスによるアク
セプタのドーピングでは、ドープ量の厳密な制御が難し
いため、十分な特性を有する素子を得られないおそれも
ある。
【０００６】■の方法は、超電導領域と絶縁層とを、何
れも、液相での結晶成長（ウエットプロセス）により形
成するので、プロセスとしての一貫性はあるが、この液
相での結晶成長工程は時間がかかるので、生産性の点で
問題を生じるおそれがある。また、前記のように、不純
物の混入による純度の低下により、素子の特性が低下す
るおそれもある。
れも、液相での結晶成長（ウエットプロセス）により形
成するので、プロセスとしての一貫性はあるが、この液
相での結晶成長工程は時間がかかるので、生産性の点で
問題を生じるおそれがある。また、前記のように、不純
物の混入による純度の低下により、素子の特性が低下す
るおそれもある。
【０００７】本発明は、以上の事情に鑑みてなされたも
のであって、従来の製造方法の問題点を解消し、ジョセ
フソン素子としての特性に優れた素子を、効率良く製造
することができる製造方法を提供することを目的として
いる。
のであって、従来の製造方法の問題点を解消し、ジョセ
フソン素子としての特性に優れた素子を、効率良く製造
することができる製造方法を提供することを目的として
いる。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するための、本発明の有機超電導体を用いた素子の製
造方法は、真空下における気相成長法によって、基板上
に、有機超電導材料からなる超電導層、導電性材料また
は絶縁材料からなる弱結合層、および、有機超電導材料
からなる超電導層を順次、積層形成して、２つの超電導
層が弱結合層を介して接合された素子を製造することを
特徴とする。
決するための、本発明の有機超電導体を用いた素子の製
造方法は、真空下における気相成長法によって、基板上
に、有機超電導材料からなる超電導層、導電性材料また
は絶縁材料からなる弱結合層、および、有機超電導材料
からなる超電導層を順次、積層形成して、２つの超電導
層が弱結合層を介して接合された素子を製造することを
特徴とする。
【０００９】上記構成からなる、本発明の有機超電導体
を用いた素子の製造方法によれば、素子を構成する２つ
の超電導層と弱結合層とを、何れも、真空下における気
相成長法（ドライプロセス）により形成するので、プロ
セスとしての一貫性があり、製造工程が複雑化するおそ
れがない。しかも、真空下における気相成長法は、液相
での結晶成長に比べて処理時間が短いという利点もある
。さらに、上記真空下における気相成長法は、光の照射
によって絶縁領域を形成する場合に比べて、弱結合層の
膜厚を正確にコントロールできるので、ジョセフソン効
果の発現に必要な、数百Åオーダーの絶縁領域を精度良
く形成することができる。しかも、真空下における気相
成長法では、ウエットプロセスに比べて不純物の混入が
少なく、各層の高純度化が図れる上、蒸発源の制御を厳
密に行うことにより、ドーパントのドープ量の厳密な制
御も可能となる。したがって、本発明の製造方法によれ
ば、ジョセフソン素子としての特性に優れた素子を、効
率良く製造することが可能となる。
を用いた素子の製造方法によれば、素子を構成する２つ
の超電導層と弱結合層とを、何れも、真空下における気
相成長法（ドライプロセス）により形成するので、プロ
セスとしての一貫性があり、製造工程が複雑化するおそ
れがない。しかも、真空下における気相成長法は、液相
での結晶成長に比べて処理時間が短いという利点もある
。さらに、上記真空下における気相成長法は、光の照射
によって絶縁領域を形成する場合に比べて、弱結合層の
膜厚を正確にコントロールできるので、ジョセフソン効
果の発現に必要な、数百Åオーダーの絶縁領域を精度良
く形成することができる。しかも、真空下における気相
成長法では、ウエットプロセスに比べて不純物の混入が
少なく、各層の高純度化が図れる上、蒸発源の制御を厳
密に行うことにより、ドーパントのドープ量の厳密な制
御も可能となる。したがって、本発明の製造方法によれ
ば、ジョセフソン素子としての特性に優れた素子を、効
率良く製造することが可能となる。
【００１０】以下に、本発明を、その工程の一例を示す
図面を参照しつつ説明する。まず、図１（ａ） に示す
ように、基板１の表面に、真空下における気相成長法に
よって、有機超電導材料からなる超電導層２を形成する
。気相成長法としては、通常の真空蒸着法の他、電子ビ
ーム蒸着法、各種のスパッタリング法、イオンプレーテ
ィング法、分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法、イオン
化クラスタービーム（ＩＣＢ）法、各種のＣＶＤ法等、
従来公知の種々の気相成長法を採用することができる。
図面を参照しつつ説明する。まず、図１（ａ） に示す
ように、基板１の表面に、真空下における気相成長法に
よって、有機超電導材料からなる超電導層２を形成する
。気相成長法としては、通常の真空蒸着法の他、電子ビ
ーム蒸着法、各種のスパッタリング法、イオンプレーテ
ィング法、分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法、イオン
化クラスタービーム（ＩＣＢ）法、各種のＣＶＤ法等、
従来公知の種々の気相成長法を採用することができる。
【００１１】基板１としては、種々の材料からなるもの
を使用できるが、特に、超電導層２を構成する有機超電
導材料との格子定数の整合性が良く、しかも、熱膨張係
数の差の少ないものが好適に使用される。しかし、一般
的な無機系の材料は、上記の条件を満たすものが少ない
ので、この場合には、基板１の表面に、当該基板１を構
成する材料、および、超電導層２を構成する有機超電導
材料の中間的な格子定数、熱膨張係数を有する薄膜を、
やはり気相成長法で形成したのち、この薄膜の表面に、
超電導層２を積層形成すれは良い。
を使用できるが、特に、超電導層２を構成する有機超電
導材料との格子定数の整合性が良く、しかも、熱膨張係
数の差の少ないものが好適に使用される。しかし、一般
的な無機系の材料は、上記の条件を満たすものが少ない
ので、この場合には、基板１の表面に、当該基板１を構
成する材料、および、超電導層２を構成する有機超電導
材料の中間的な格子定数、熱膨張係数を有する薄膜を、
やはり気相成長法で形成したのち、この薄膜の表面に、
超電導層２を積層形成すれは良い。
【００１２】超電導層２を構成する有機超電導材料とし
ては、従来公知の種々の有機超電導材料を使用すること
ができるが、特に、真空下における気相成長方法として
、通常の真空蒸着法を採用する場合には、ＢＥＤＴ−Ｔ
ＴＦ系の有機超電導材料のうち、（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）
２ Ｉ３ が最も好適に使用される。上記（ＢＥＤＴ−
ＴＴＦ）２ Ｉ３ は、真空下の加熱によって気化、蒸
発させることができるので、通常の真空蒸着法によって
、薄膜状の超電導層を形成することができる。
ては、従来公知の種々の有機超電導材料を使用すること
ができるが、特に、真空下における気相成長方法として
、通常の真空蒸着法を採用する場合には、ＢＥＤＴ−Ｔ
ＴＦ系の有機超電導材料のうち、（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）
２ Ｉ３ が最も好適に使用される。上記（ＢＥＤＴ−
ＴＴＦ）２ Ｉ３ は、真空下の加熱によって気化、蒸
発させることができるので、通常の真空蒸着法によって
、薄膜状の超電導層を形成することができる。
【００１３】また、ＢＥＤＴ−ＴＴＦとＩ２ とを別の
蒸発源から気化、蒸発させて、基板１の表面に（ＢＥＤ
Ｔ−ＴＴＦ）２ Ｉ３ からなる超電導層を形成するこ
ともできる。この場合には、前記両化合物の蒸発を制御
することで、超電導層の組成をコントロールできるので
、高温超電導性に優れた理想的な組成を有する超電導層
を形成することが容易となる。
蒸発源から気化、蒸発させて、基板１の表面に（ＢＥＤ
Ｔ−ＴＴＦ）２ Ｉ３ からなる超電導層を形成するこ
ともできる。この場合には、前記両化合物の蒸発を制御
することで、超電導層の組成をコントロールできるので
、高温超電導性に優れた理想的な組成を有する超電導層
を形成することが容易となる。
【００１４】超電導層２の膜厚は特に限定されず、適宜
の膜厚にすることができる。つぎに、上記超電導層２の
上に、前記例示の気相成長法によって、導電性材料また
は絶縁材料からなる弱結合層３を積層形成する〔図１（
ｂ） 参照〕。弱結合層３を構成する導電性材料として
は、Ｐｔ，Ａｕ等の金属、ＩＴＯ等の導電性無機化合物
の他、上記超電導層２を構成する有機超電導材料と同系
で、かつ、有機超電導材料が超電導を示す温度において
非超電導体である化合物を使用することもできる。
の膜厚にすることができる。つぎに、上記超電導層２の
上に、前記例示の気相成長法によって、導電性材料また
は絶縁材料からなる弱結合層３を積層形成する〔図１（
ｂ） 参照〕。弱結合層３を構成する導電性材料として
は、Ｐｔ，Ａｕ等の金属、ＩＴＯ等の導電性無機化合物
の他、上記超電導層２を構成する有機超電導材料と同系
で、かつ、有機超電導材料が超電導を示す温度において
非超電導体である化合物を使用することもできる。
【００１５】例えば、有機超電導材料として、前記（Ｂ
ＥＤＴ−ＴＴＦ）２Ｉ３ を使用する場合には、（ＢＥ
ＤＴ−ＴＴＦ）２ Ｂｒ３ 等の化合物が好適に使用さ
れる。上記化合物の結晶は、（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）２
Ｉ３ の結晶との格子定数の整合性が良く、しかも、熱
膨張係数の差が少ない。弱結合層３を構成する絶縁材料
としては、ボリイミド、ポリパラキシリレン（パリレン
）、長鎖脂肪酸類等の有機物、ＭｇＯ、Ａｌ２ Ｏ３
、ＳｉＯ２ 等の無機物があげられる。
ＥＤＴ−ＴＴＦ）２Ｉ３ を使用する場合には、（ＢＥ
ＤＴ−ＴＴＦ）２ Ｂｒ３ 等の化合物が好適に使用さ
れる。上記化合物の結晶は、（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）２
Ｉ３ の結晶との格子定数の整合性が良く、しかも、熱
膨張係数の差が少ない。弱結合層３を構成する絶縁材料
としては、ボリイミド、ポリパラキシリレン（パリレン
）、長鎖脂肪酸類等の有機物、ＭｇＯ、Ａｌ２ Ｏ３
、ＳｉＯ２ 等の無機物があげられる。
【００１６】上記弱結合層３の厚みは、特に限定されな
いが、１０〜１０００Åの範囲内であることが好ましい
。なぜなら、弱結合層３の厚みが１０Å未満では、過大
電流の原因となるピンホールが発生しやすくなり、逆に
、弱結合層３の厚みが１０００Åを上回ると、トンネル
電流が流れにくくなって、共に、素子の特性上好ましく
ないからである。
いが、１０〜１０００Åの範囲内であることが好ましい
。なぜなら、弱結合層３の厚みが１０Å未満では、過大
電流の原因となるピンホールが発生しやすくなり、逆に
、弱結合層３の厚みが１０００Åを上回ると、トンネル
電流が流れにくくなって、共に、素子の特性上好ましく
ないからである。
【００１７】つぎに、上記弱結合層３の上に、前記例示
の気相成長法によって、有機超電導材料からなる超電導
層４を形成すれば、２つの超電導層２，４が弱結合層３
を介して接合された素子が完成する〔図１（ｃ） 参照
〕。 上記の各工程は、超電導層２，４および弱結合層３を構
成する材料の蒸発に適した複数の蒸発源を有する、同一
のチャンバ内で、真空を破ることなく連続的に行うこと
が好ましい。各工程の終了後、真空を破って基板１を装
置外に取り出すと、形成された層の表面に空気中の不純
物が吸着され、結果として、素子の特性が低下するおそ
れがある。
の気相成長法によって、有機超電導材料からなる超電導
層４を形成すれば、２つの超電導層２，４が弱結合層３
を介して接合された素子が完成する〔図１（ｃ） 参照
〕。 上記の各工程は、超電導層２，４および弱結合層３を構
成する材料の蒸発に適した複数の蒸発源を有する、同一
のチャンバ内で、真空を破ることなく連続的に行うこと
が好ましい。各工程の終了後、真空を破って基板１を装
置外に取り出すと、形成された層の表面に空気中の不純
物が吸着され、結果として、素子の特性が低下するおそ
れがある。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明を、実施例にもとづいて説明
する。 有機超電導材料の調製 電子供与性原料としてのＢＥＤＴ−ＴＴＦ３０ｍｇと、
電子受容性原料としてのＩ− の材料物質である（ｎ−
Ｂｕ）４ ＮＩ３ ２４３ｍｇと、溶媒としての１，１
，２−トリクロロエタン１００ｍｌとを、窒素ガスを充
填した電解セル中において配合し、十分に攪拌して溶解
させて、有機超電導材料としての（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）
２ Ｉ３ の原料溶液を作製した。
する。 有機超電導材料の調製 電子供与性原料としてのＢＥＤＴ−ＴＴＦ３０ｍｇと、
電子受容性原料としてのＩ− の材料物質である（ｎ−
Ｂｕ）４ ＮＩ３ ２４３ｍｇと、溶媒としての１，１
，２−トリクロロエタン１００ｍｌとを、窒素ガスを充
填した電解セル中において配合し、十分に攪拌して溶解
させて、有機超電導材料としての（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）
２ Ｉ３ の原料溶液を作製した。
【００１９】つぎに、電解セルに直径１ｍｍの白金電極
を装着し、液温を２０℃に保ちつつ、上記白金電極に０
．５〜１μＡの直流電流（電流密度０．５〜１μＡ／ｃ
ｍ２ ）を流した。そして、約１か月間かけて、電解結
晶成長法による結晶成長を行ったところ、陽極側である
上記白金電極の表面に、多数の黒色の微結晶が成長した
。
を装着し、液温を２０℃に保ちつつ、上記白金電極に０
．５〜１μＡの直流電流（電流密度０．５〜１μＡ／ｃ
ｍ２ ）を流した。そして、約１か月間かけて、電解結
晶成長法による結晶成長を行ったところ、陽極側である
上記白金電極の表面に、多数の黒色の微結晶が成長した
。
【００２０】上記微結晶を、白金電極ごと電解セル中か
ら取り出し、エタノールで洗浄しながら白金電極からこ
すり落とし、さらにエタノールで十分に洗浄したのち乾
燥した。そして、得られた微結晶を４軸Ｘ線測定にかけ
て、その格子定数を求めたところ、β−（ＢＥＤＴ−Ｔ
ＴＦ）２ Ｉ３ であることか確認された。
ら取り出し、エタノールで洗浄しながら白金電極からこ
すり落とし、さらにエタノールで十分に洗浄したのち乾
燥した。そして、得られた微結晶を４軸Ｘ線測定にかけ
て、その格子定数を求めたところ、β−（ＢＥＤＴ−Ｔ
ＴＦ）２ Ｉ３ であることか確認された。
【００２１】つぎに、上記微結晶を８５℃の温度で３週
間熱処理して、βＴ−（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）２ Ｉ３
を得た。臨界温度ＴＣ は８Ｋであった。 実施例１ 真空蒸着装置のチャンバ内の基板装着部に、基板として
のｎ型シリコンウエハ〈１００面〉を装着するとともに
、第１の蒸発源に、上記有機超電導材料の調製で作製し
たβＴ −（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）２ Ｉ３ の微結晶を
供給し、第２の蒸発源には、弱結合層の原料であるポリ
イミドを供給した。
間熱処理して、βＴ−（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）２ Ｉ３
を得た。臨界温度ＴＣ は８Ｋであった。 実施例１ 真空蒸着装置のチャンバ内の基板装着部に、基板として
のｎ型シリコンウエハ〈１００面〉を装着するとともに
、第１の蒸発源に、上記有機超電導材料の調製で作製し
たβＴ −（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）２ Ｉ３ の微結晶を
供給し、第２の蒸発源には、弱結合層の原料であるポリ
イミドを供給した。
【００２２】そして、真空蒸着装置のチャンバを閉じ、
同装置の真空系によって、チャンバ内を、１０−７〜１
０−１０ Ｔｏｒｒの真空度まで真空排気した。つぎに
、基板温度を５０℃に保ちつつ、第１の蒸発源の温度を
室温から２００℃まで徐徐に昇温して、βＴ −（ＢＥ
ＤＴ−ＴＴＦ）２ Ｉ３ の微結晶を蒸発させ、基板と
してのｎ型シリコンウエハの表面に、超電導層としての
、膜厚０．５〜１μｍのβＴ −（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）
２ Ｉ３ 蒸着膜を形成した。
同装置の真空系によって、チャンバ内を、１０−７〜１
０−１０ Ｔｏｒｒの真空度まで真空排気した。つぎに
、基板温度を５０℃に保ちつつ、第１の蒸発源の温度を
室温から２００℃まで徐徐に昇温して、βＴ −（ＢＥ
ＤＴ−ＴＴＦ）２ Ｉ３ の微結晶を蒸発させ、基板と
してのｎ型シリコンウエハの表面に、超電導層としての
、膜厚０．５〜１μｍのβＴ −（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）
２ Ｉ３ 蒸着膜を形成した。
【００２３】つぎに、装置内の真空度を１０−６Ｔｏｒ
ｒに維持しつつ、第２の蒸発源の温度を室温から３００
℃まで徐徐に昇温して、ポリイミドを蒸発させ、先のβ
Ｔ −（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）２ Ｉ３ 蒸着膜の表面に
、弱結合層としての、膜厚５００〜６００Åのポリイミ
ド蒸着膜を形成した。つぎに、装置内の真空度を１０−
７〜１０−１０ Ｔｏｒｒに維持しつつ、再度、第１の
蒸発源の温度を室温から２００℃まで徐徐に昇温して、
βＴ −（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）２ Ｉ３ の微結晶を蒸
発させ、先のポリイミド蒸着膜の表面に、超電導層とし
ての、膜厚０．５〜１μｍのβＴ −（ＢＥＤＴ−ＴＴ
Ｆ）２ Ｉ３ 蒸着膜を形成した。
ｒに維持しつつ、第２の蒸発源の温度を室温から３００
℃まで徐徐に昇温して、ポリイミドを蒸発させ、先のβ
Ｔ −（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）２ Ｉ３ 蒸着膜の表面に
、弱結合層としての、膜厚５００〜６００Åのポリイミ
ド蒸着膜を形成した。つぎに、装置内の真空度を１０−
７〜１０−１０ Ｔｏｒｒに維持しつつ、再度、第１の
蒸発源の温度を室温から２００℃まで徐徐に昇温して、
βＴ −（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）２ Ｉ３ の微結晶を蒸
発させ、先のポリイミド蒸着膜の表面に、超電導層とし
ての、膜厚０．５〜１μｍのβＴ −（ＢＥＤＴ−ＴＴ
Ｆ）２ Ｉ３ 蒸着膜を形成した。
【００２４】以上の工程により、図１に示すように、β
Ｔ −（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）２ Ｉ３ の蒸着膜からな
る２つの超電導層２，４が、ポリイミド蒸着膜からなる
弱結合層３を介して接合された素子が、基板１の表面に
完成した。上記素子を液体ヘリウムで冷却しつつ、素子
の電流−電圧特性の変化を調べることによりジョセフソ
ン接合の形成が確認された。
Ｔ −（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）２ Ｉ３ の蒸着膜からな
る２つの超電導層２，４が、ポリイミド蒸着膜からなる
弱結合層３を介して接合された素子が、基板１の表面に
完成した。上記素子を液体ヘリウムで冷却しつつ、素子
の電流−電圧特性の変化を調べることによりジョセフソ
ン接合の形成が確認された。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成されており
、素子を構成する２つの超電導層と弱結合層とを、何れ
も、真空下における気相成長法により形成するので、製
造工程が複雑化するおそれがない。しかも、上記気相成
長法は、液相での結晶成長に比べて処理時間が短いとい
う利点もある。さらに、上記気相成長法は、弱結合層の
膜厚を正確にコントロールできるので、ジョセフソン効
果の発現に必要な、数百Åオーダーの絶縁領域を精度良
く形成することができる。しかも、上記気相成長法は、
ウエットプロセスに比べて不純物の混入が少なく、各層
の高純度化が図れる上、ドーパントのドープ量の厳密な
制御も可能である。したがって、本発明の製造方法によ
れば、ジョセフソン素子としての特性に優れた素子を、
効率良く製造することが可能となる。
、素子を構成する２つの超電導層と弱結合層とを、何れ
も、真空下における気相成長法により形成するので、製
造工程が複雑化するおそれがない。しかも、上記気相成
長法は、液相での結晶成長に比べて処理時間が短いとい
う利点もある。さらに、上記気相成長法は、弱結合層の
膜厚を正確にコントロールできるので、ジョセフソン効
果の発現に必要な、数百Åオーダーの絶縁領域を精度良
く形成することができる。しかも、上記気相成長法は、
ウエットプロセスに比べて不純物の混入が少なく、各層
の高純度化が図れる上、ドーパントのドープ量の厳密な
制御も可能である。したがって、本発明の製造方法によ
れば、ジョセフソン素子としての特性に優れた素子を、
効率良く製造することが可能となる。
【図１】同図（ａ） は、本発明の工程のうち、基板上
に、有機超電導材料からなる超電導層を積層した状態を
示す断面図、同図（ｂ） は、超電導層の上に、導電性
材料または絶縁材料からなる弱結合層を積層した状態を
示す断面図、同図（ｃ） は、弱結合層の上に、有機超
電導材料からなる超電導層を積層した状態を示す断面図
である。 １ 基板 ２ 超電導層 ３ 弱結合層 ４ 超電導層
に、有機超電導材料からなる超電導層を積層した状態を
示す断面図、同図（ｂ） は、超電導層の上に、導電性
材料または絶縁材料からなる弱結合層を積層した状態を
示す断面図、同図（ｃ） は、弱結合層の上に、有機超
電導材料からなる超電導層を積層した状態を示す断面図
である。 １ 基板 ２ 超電導層 ３ 弱結合層 ４ 超電導層
Claims (2)
- 【請求項１】真空下における気相成長法によって、基板
上に、有機超電導材料からなる超電導層、導電性材料ま
たは絶縁材料からなる弱結合層、および、有機超電導材
料からなる超電導層を順次、積層形成して、２つの超電
導層が弱結合層を介して接合された素子を製造すること
を特徴とする有機超電導体を用いた素子の製造方法。 - 【請求項２】有機超電導材料として、（ＢＥＤＴ−ＴＴ
Ｆ）２ Ｉ３ を使用する請求項１記載の有機超電導体
を用いた素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3150508A JPH04372179A (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 有機超電導体を用いた素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3150508A JPH04372179A (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 有機超電導体を用いた素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04372179A true JPH04372179A (ja) | 1992-12-25 |
Family
ID=15498402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3150508A Pending JPH04372179A (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 有機超電導体を用いた素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04372179A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010509603A (ja) * | 2006-11-14 | 2010-03-25 | コンセジョ スペリオール デ インベスティガショネス シエンティフィカス | 有機センサーデバイスおよびその用途 |
-
1991
- 1991-06-21 JP JP3150508A patent/JPH04372179A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010509603A (ja) * | 2006-11-14 | 2010-03-25 | コンセジョ スペリオール デ インベスティガショネス シエンティフィカス | 有機センサーデバイスおよびその用途 |
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