JPH0476967A - 超電導装置および作製方法 - Google Patents
超電導装置および作製方法Info
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- JPH0476967A JPH0476967A JP2191174A JP19117490A JPH0476967A JP H0476967 A JPH0476967 A JP H0476967A JP 2191174 A JP2191174 A JP 2191174A JP 19117490 A JP19117490 A JP 19117490A JP H0476967 A JPH0476967 A JP H0476967A
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- oxide
- superconducting
- superconducting thin
- superconductor
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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
本発明は、超電導装置およびその作製方法に関する。よ
り詳細には、基板上に形成された酸化物超電導薄膜とこ
の薄膜上に形成された絶縁体薄膜とを有する超電導装置
およびその作製する方法に関する。
り詳細には、基板上に形成された酸化物超電導薄膜とこ
の薄膜上に形成された絶縁体薄膜とを有する超電導装置
およびその作製する方法に関する。
従来の技術
酸化物超電導体を超電導装置に使用する場合、酸化物超
電導体を薄膜化し、絶縁体、半導体等の薄膜と積層した
構造とすることが必要となる。例えば、ジョセフソン接
合と称される超電導体−絶縁体−超電導体の接合を酸化
物超電導体を使用して実現する場合、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
が順に積層された構成としなければならない。
電導体を薄膜化し、絶縁体、半導体等の薄膜と積層した
構造とすることが必要となる。例えば、ジョセフソン接
合と称される超電導体−絶縁体−超電導体の接合を酸化
物超電導体を使用して実現する場合、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
が順に積層された構成としなければならない。
上記のジョセフソン接合において、非超電導体薄膜の厚
さは、超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ジョセフソン接合では、非超電導
体薄膜の厚さは数ｎｍ程度にしなければならない。
さは、超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ジョセフソン接合では、非超電導
体薄膜の厚さは数ｎｍ程度にしなければならない。
しかしながら、酸化物超電導薄膜は空気に触れると表面
から約ｌｎｍ程度の部分は、超電導性、結晶性ともに悪
化する。通常、酸化物超電導薄膜上に他の薄膜を積層す
る場合には、異なる成膜装置を使用するので、搬送の際
に酸化物超電導薄膜が空気に触れることが避けられなか
った。そのた約、従来は、酸化物超電導薄膜上に他の薄
膜を積層する前に、酸化物超電導薄膜をＩ Ｘｌ０−９
Ｔｏｒｒ程度の高真空中で約７００℃まで加熱する熱処
理を行っていた。
から約ｌｎｍ程度の部分は、超電導性、結晶性ともに悪
化する。通常、酸化物超電導薄膜上に他の薄膜を積層す
る場合には、異なる成膜装置を使用するので、搬送の際
に酸化物超電導薄膜が空気に触れることが避けられなか
った。そのた約、従来は、酸化物超電導薄膜上に他の薄
膜を積層する前に、酸化物超電導薄膜をＩ Ｘｌ０−９
Ｔｏｒｒ程度の高真空中で約７００℃まで加熱する熱処
理を行っていた。
発明が解決しようとする課題
上記の熱処理を行った酸化物超電導薄膜は、表面の結晶
性が改善され、その上に積層する薄膜をエピタキシャル
成長させることができる。しかしながら、上記のように
高真空中で酸化物超電導薄膜を加熱すると、薄膜を構成
している酸化物超電導体結晶中の酸素が失われ、薄膜の
超電導特性が悪化したり、薄膜が超電導性を示さなくな
る。
性が改善され、その上に積層する薄膜をエピタキシャル
成長させることができる。しかしながら、上記のように
高真空中で酸化物超電導薄膜を加熱すると、薄膜を構成
している酸化物超電導体結晶中の酸素が失われ、薄膜の
超電導特性が悪化したり、薄膜が超電導性を示さなくな
る。
酸素中で熱処理を行うと、薄膜の超電導特性に問題が生
じることはないが、薄膜表面の結晶性は改善されない。
じることはないが、薄膜表面の結晶性は改善されない。
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、新規な構成の超電導装置およびそれを作製する方
法を提供することにある。
した、新規な構成の超電導装置およびそれを作製する方
法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、基板上に形成された酸化物超電導薄膜
と、この酸化物超電導薄膜上に積層された絶縁体薄膜と
を有する超電導装置において、前記絶縁体薄膜が前記酸
化物超電導薄膜を形成する酸化物超電導体と等しい構成
元素からなる非晶質酸化物で構成されていることを特徴
とする超電導装置が提供される。
と、この酸化物超電導薄膜上に積層された絶縁体薄膜と
を有する超電導装置において、前記絶縁体薄膜が前記酸
化物超電導薄膜を形成する酸化物超電導体と等しい構成
元素からなる非晶質酸化物で構成されていることを特徴
とする超電導装置が提供される。
また、本発明では、上記の超電導装置を作製する方法と
して、前記酸化物超電導薄膜を成膜した後、前記酸化物
超電導薄膜を、前記酸化物超電導体を非晶質化する気体
雰囲気中で熱処理する工程を含むことを特徴とする超電
導装置の作製方法が提供される。
して、前記酸化物超電導薄膜を成膜した後、前記酸化物
超電導薄膜を、前記酸化物超電導体を非晶質化する気体
雰囲気中で熱処理する工程を含むことを特徴とする超電
導装置の作製方法が提供される。
一作月
本発明の超電導装置は、酸化物超電導薄膜上に形成され
ている非晶質酸化物の絶縁体薄膜の構成元素が、酸化物
超電導薄膜を構成している酸化物超電導体の構成元素と
等しいことをその主要な特徴とする。この非晶質酸化物
は、酸化物超電導薄膜が空気に触れると反応して生じ、
従来は、酸化物超電導薄膜が空気に触れて劣化したもの
と考えられていた。また、この非晶質酸化物の正確な組
成等は明らかではないが、酸化物超電導体の結晶が崩れ
、非晶質様になったものと考えられる。本発明の超電導
装置は、適切な厚さに形成されたこの非晶質酸化物薄膜
を絶縁体層として備える。
ている非晶質酸化物の絶縁体薄膜の構成元素が、酸化物
超電導薄膜を構成している酸化物超電導体の構成元素と
等しいことをその主要な特徴とする。この非晶質酸化物
は、酸化物超電導薄膜が空気に触れると反応して生じ、
従来は、酸化物超電導薄膜が空気に触れて劣化したもの
と考えられていた。また、この非晶質酸化物の正確な組
成等は明らかではないが、酸化物超電導体の結晶が崩れ
、非晶質様になったものと考えられる。本発明の超電導
装置は、適切な厚さに形成されたこの非晶質酸化物薄膜
を絶縁体層として備える。
従って、本発明の超電導装置は、絶縁体層の形成が容易
であり、絶縁体層が酸化物超電導薄膜に悪影響を与える
こともない。
であり、絶縁体層が酸化物超電導薄膜に悪影響を与える
こともない。
一方、本発明の方法は、上記の超電導装置を作製する方
法であり、酸化物超電導薄膜を成膜後、前記酸化物超電
導体を非晶質化する気体雰囲気中で熱処理することを特
徴とする。酸化物超電導体を非晶質化する気体としては
、例えばＨ２Ｏ、ＣＯ２等が挙げられる。本発明の方法
では、上記の気体雰囲気中で熱処理を行うが、その際の
圧力は、１ｘｉｏ−５〜Ｉ Ｘｌ０−’Ｔ’ｏｒｒが好
ましく、加熱温度は６００〜８００ ℃が好ましい。
法であり、酸化物超電導薄膜を成膜後、前記酸化物超電
導体を非晶質化する気体雰囲気中で熱処理することを特
徴とする。酸化物超電導体を非晶質化する気体としては
、例えばＨ２Ｏ、ＣＯ２等が挙げられる。本発明の方法
では、上記の気体雰囲気中で熱処理を行うが、その際の
圧力は、１ｘｉｏ−５〜Ｉ Ｘｌ０−’Ｔ’ｏｒｒが好
ましく、加熱温度は６００〜８００ ℃が好ましい。
また、本発明の方法においては、上記の気体雰囲気中で
熱処理を行った後、さらに酸素雰囲気中で酸化物超電導
薄膜を熱処理することも好ましい。
熱処理を行った後、さらに酸素雰囲気中で酸化物超電導
薄膜を熱処理することも好ましい。
これは、上記の気体雰囲気中で熱処理を行うと、酸化物
超電導体の超電導特性が劣化することがあるためで、酸
素雰囲気中の熱処理により酸化物超電導薄膜の超電導特
性は回復する。この処理の際の圧力は、５０〜２００Ｔ
ｏｒｒが好ましく、加熱温度は４００〜５００ ℃が好
ましい。
超電導体の超電導特性が劣化することがあるためで、酸
素雰囲気中の熱処理により酸化物超電導薄膜の超電導特
性は回復する。この処理の際の圧力は、５０〜２００Ｔ
ｏｒｒが好ましく、加熱温度は４００〜５００ ℃が好
ましい。
本発明の方法は、任意の酸化物超電導体に適用できるが
、ＹＩＢａ２ＣＵ＋０ｔ−ｘ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。
、ＹＩＢａ２ＣＵ＋０ｔ−ｘ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、Ｂｉ２５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０．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。
は、特にその超電導臨界温度Ｔｃが高いので好ましい。
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
本発明の方法により本発明の超電導装置の一例としてジ
ョセフソン素子を作製した。基板にはＭｇ○単結晶基板
を用い、酸化物超電導体にはＹ、Ｂａ２Ｃｕ３０７−Ｘ
を使用した。第１図（ａ）〜（Ｃ）を参照して、作製手
順を説明する。
ョセフソン素子を作製した。基板にはＭｇ○単結晶基板
を用い、酸化物超電導体にはＹ、Ｂａ２Ｃｕ３０７−Ｘ
を使用した。第１図（ａ）〜（Ｃ）を参照して、作製手
順を説明する。
まず、Ｍｇ０（１００）基板４上に、スパッタリング法
により、第１図（ａ）に示すよう第１のＹ ＋Ｂａ２Ｃ
ｕ３０１−Ｘ超電導薄膜１を形成した。主な成膜条件を
以下に示す。
により、第１図（ａ）に示すよう第１のＹ ＋Ｂａ２Ｃ
ｕ３０１−Ｘ超電導薄膜１を形成した。主な成膜条件を
以下に示す。
基板温度 ７００℃
スパッタリングガス Ａｒ ４．５ＳＣＣＭ０２
０、５ ＳＣＣ？、１ 圧 力 ５ Ｘ １０”−２Ｔｏｒｒ膜
厚 ４００ｎｍ 次に、この酸化物超電導薄膜１を以下の条件で処理し、
第１図ら）に示すよう表面に厚さ３ｎｍの非晶質酸化物
絶縁体層２を形成した。
０、５ ＳＣＣ？、１ 圧 力 ５ Ｘ １０”−２Ｔｏｒｒ膜
厚 ４００ｎｍ 次に、この酸化物超電導薄膜１を以下の条件で処理し、
第１図ら）に示すよう表面に厚さ３ｎｍの非晶質酸化物
絶縁体層２を形成した。
水蒸気雰囲気
圧 力 ５ Ｘｌ０−’Ｔｏｒｒ基板温度
７００℃ 処理時間 １５分 上記の処理の後、基板温度が４００℃になるまで放冷し
、酸素雰囲気中で以下の条件で処理した。
７００℃ 処理時間 １５分 上記の処理の後、基板温度が４００℃になるまで放冷し
、酸素雰囲気中で以下の条件で処理した。
酸素雰囲気
基板温度 ４００℃
圧 力 １００Ｔｏｒｒ
処理時間 １時間
さらに、この薄膜１表面の非晶質酸化物絶縁体層２上に
、第１図（Ｃ）に示すよう第２のＹ＋Ｂａ２［：’１１
３０７超電導薄膜３をレーザアブレーション法により形
成した。主な成膜条件を以下に示す。
、第１図（Ｃ）に示すよう第２のＹ＋Ｂａ２［：’１１
３０７超電導薄膜３をレーザアブレーション法により形
成した。主な成膜条件を以下に示す。
基板温度 ６３０℃
レーザ光エネルギ ０．３Ｊ／ｃａｔ圧 力
ＩＱ ７ｏｒｒ 膜 厚 ４００ｎｍ 体層を構成する絶縁体は、酸化物超電導薄膜が空気に触
れることで自然に生ずる物質と等しい。従って、本発明
の超電導装置では、酸化物超電導薄膜に隣接する絶縁体
層を形成することが容易である。また、絶縁体層を構成
する絶縁体が、酸化物超電導薄膜の各種特性に悪影響を
与えることもない。
ＩＱ ７ｏｒｒ 膜 厚 ４００ｎｍ 体層を構成する絶縁体は、酸化物超電導薄膜が空気に触
れることで自然に生ずる物質と等しい。従って、本発明
の超電導装置では、酸化物超電導薄膜に隣接する絶縁体
層を形成することが容易である。また、絶縁体層を構成
する絶縁体が、酸化物超電導薄膜の各種特性に悪影響を
与えることもない。
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。
上記のように作製したジョセフソン素子では、第２のＹ
１Ｂａ２Ｃｕ３０７−Ｘ超電導薄膜３も、Ｃ軸配向の
結晶で構成されていた。また、第１および第２のＹ 、
Ｂａ２Ｃｕ３０７−Ｘ薄膜の超電導臨界温度はそれぞれ
８５におよび８２にであった。
１Ｂａ２Ｃｕ３０７−Ｘ超電導薄膜３も、Ｃ軸配向の
結晶で構成されていた。また、第１および第２のＹ 、
Ｂａ２Ｃｕ３０７−Ｘ薄膜の超電導臨界温度はそれぞれ
８５におよび８２にであった。
発明の詳細
な説明したように、本発明の超電導装置は、酸化物超電
導薄膜の一部を絶縁体層に変えた構成となっている。ま
た、本発明の超電導装置の絶縁
導薄膜の一部を絶縁体層に変えた構成となっている。ま
た、本発明の超電導装置の絶縁
第１図は、本発明の方法により本発明の超電導装置を作
製する場合の工程を示す概略図である。 〔主な参照番号〕 ■、３・・・超電導体薄膜、 ２・・・絶縁体薄膜、 ４・・・基板
製する場合の工程を示す概略図である。 〔主な参照番号〕 ■、３・・・超電導体薄膜、 ２・・・絶縁体薄膜、 ４・・・基板
Claims (2)
- （１）基板上に形成された酸化物超電導薄膜と、この酸
化物超電導薄膜上に積層された絶縁体薄膜とを有する超
電導装置において、前記絶縁体薄膜が前記酸化物超電導
薄膜を形成する酸化物超電導体と等しい構成元素からな
る非晶質酸化物で構成されていることを特徴とする超電
導装置。 - （２）基板上に形成された酸化物超電導薄膜と、前記酸
化物超電導薄膜上に形成された前記酸化物超電導薄膜を
構成する酸化物超電導体と等しい構成元素からなる非晶
質酸化物絶縁体薄膜とを有する超電導装置を作製する方
法において、前記酸化物超電導薄膜を成膜した後、前記
酸化物超電導薄膜を、前記酸化物超電導体を非晶質化す
る気体雰囲気中で熱処理する工程を含むことを特徴とす
る超電導装置の作製方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2191174A JPH0476967A (ja) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | 超電導装置および作製方法 |
| CA002047413A CA2047413C (en) | 1990-07-19 | 1991-07-19 | Superconducting device having layered structure composed of oxide superconductor thin film and insulator thin film and method for manufacturing the same |
| DE69117378T DE69117378T2 (de) | 1990-07-19 | 1991-07-19 | Supraleitende Einrichtung mit geschichteter Struktur, zusammengesetzt aus oxidischem Supraleiter und Isolatordünnschicht und deren Herstellungsmethode |
| EP91402025A EP0468868B1 (en) | 1990-07-19 | 1991-07-19 | Superconducting device having a layered structure composed of oxide superconductor thin film and insulator thin film and method for manufacturing the same |
| US08/171,757 US5422497A (en) | 1990-07-19 | 1993-12-22 | Superconducting device having layered structure composed of oxide thin film and insulator thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2191174A JPH0476967A (ja) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | 超電導装置および作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0476967A true JPH0476967A (ja) | 1992-03-11 |
Family
ID=16270132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2191174A Pending JPH0476967A (ja) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | 超電導装置および作製方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0476967A (ja) |
| CA (1) | CA2047413C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100340008B1 (ko) * | 1994-08-31 | 2002-10-18 | 삼성전기주식회사 | 고온초전도조셉슨소자의제조방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01205579A (ja) * | 1988-02-12 | 1989-08-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導薄膜および超伝導薄膜素子の形成法 |
| JPH0282586A (ja) * | 1988-09-19 | 1990-03-23 | Fujitsu Ltd | 超電導素子の製造方法 |
| JPH02186681A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-20 | Agency Of Ind Science & Technol | 超電導接合装置 |
-
1990
- 1990-07-19 JP JP2191174A patent/JPH0476967A/ja active Pending
-
1991
- 1991-07-19 CA CA002047413A patent/CA2047413C/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01205579A (ja) * | 1988-02-12 | 1989-08-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導薄膜および超伝導薄膜素子の形成法 |
| JPH0282586A (ja) * | 1988-09-19 | 1990-03-23 | Fujitsu Ltd | 超電導素子の製造方法 |
| JPH02186681A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-20 | Agency Of Ind Science & Technol | 超電導接合装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100340008B1 (ko) * | 1994-08-31 | 2002-10-18 | 삼성전기주식회사 | 고온초전도조셉슨소자의제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2047413C (en) | 1996-07-02 |
| CA2047413A1 (en) | 1992-01-20 |
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