JPH04774A - スクイッド素子及びその製造方法 - Google Patents

スクイッド素子及びその製造方法

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JPH04774A
JPH04774A JP2100476A JP10047690A JPH04774A JP H04774 A JPH04774 A JP H04774A JP 2100476 A JP2100476 A JP 2100476A JP 10047690 A JP10047690 A JP 10047690A JP H04774 A JPH04774 A JP H04774A
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JP
Japan
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squid
organic
complex
superconducting
thin film
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Pending
Application number
JP2100476A
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English (en)
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Kazue Kawabata
和重 川端
Makoto Mizutani
眞 水谷
Keiji Tanaka
田中 啓治
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Idemitsu Kosan Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04774A publication Critical patent/JPH04774A/ja
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は新規なスクイッド素子及びその製造方法に関す
るものである。さらに詳しくいえば、本発明は、熱処理
などの高温プロセスを必要とせずとも製造しうる、有機
超電導錯体を用いて成るスクイッド素子、及びこのもの
を低温プロセスのみを用いて効率よく製造する方法に関
するものである。
[従来の技術〕 スクイッド素子(Superconduc目ng qu
antuminterference device)
は、超電導材料内部に弱い結合部分(ジョセフソン接合
)、すなわちくびれ部分などを有するものであって、例
えばスクイッド磁束計やジョセフソン電圧標準装置など
に用いられる。
従来、スクイッド素子における超電導材料としてはPb
系やNb系の合金が用いられていたが、現在ではPb系
は酸化が進みゃすいため、Nb系が主流となっている。
しかしなから、このNb系合金を用いて均質な薄膜を形
成させてスクイッド素子を製造する場合、薄膜化プロセ
スにおいて、700°C以上の高温を必要とするという
欠点がある。
また、スクイッド素子の製造に、例えばYBa2Ctz
Oy−、などの酸化物系超電導体を用いる方法が提案さ
れているが(特開平1−120879号公報)、この方
法においても900°C以上の高温(熱処理)プロセス
を必要とするという欠点を有している。
他方、近年、電子供与体と電子受容体間の電荷移動力に
よって2種の分子が結合した電荷移動錯体は、導電性や
常磁性、電子ビームに対する感応性、湿度に対する電気
感応性などの特性を有し、例えば電子材料やレジスト材
料、あるいは電極活性物質、感湿素子、エレクトロミッ
ク表示素子などとしての応用が可能であることから注目
され、積極的な研究がなされている。
このような電荷移動錯体の中でも、特に臨界温度以下で
超電導性を示す有機超電導体は、例えばジョセフソン接
合素子や高感度磁気検知などへの利用が可能であること
から、最近注目されている。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、熱処理などの高温プロセスを必要とせずとも
製造しうる新規なスクイッド素子を提供することを目的
としてなされjこものである。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは前記目的を達成するために鋭意研究を重ね
j;結果、絶縁体基板上に、有機超電導体薄膜を設けた
ものから成るスクイ・ンド素子により、その目的を達成
しうろことを見い出し、この知見に基づいて本発明を完
成するに至った。
すなわち、本発明は、絶縁体基板上に、有機超電導体薄
膜を設けたものから成るスクイ・ンド素子を提供するも
のである。
本発明に従えば、前記スクイッド素子は、絶縁体基板上
に、有機超電導錯体を真空蒸着させて薄膜を形成させ、
次いでその一部を除去してくびれ部分を設けることによ
り、製造することができる。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明において用いられる有機超電導錯体としては、例
えばビス(エチレンジチオ)テトラチアフルバレン(B
EDT−TTF)を電子供与体とする電荷移動錯体、具
体的には、第1表に示すものを挙げることができる。こ
れらの中で、超電導転移温度の高さから考えて(B E
 D T  T T F ) zCu(SCN)2や(
BEDT−TTF)213が好適である。
1)σ−(BEDT 第  1 表 TTF)21.錯体を熱処理したもの これらの有機超電導錯体は、ビス(エチレンジチオ)テ
トラチアフルバレン(BEDT−TTF)と対応する電
子受容体とを公知の方法、例えば電解結晶成長法、拡散
法、徐冷法などの結晶成長法、あるいはBEDT−TT
Fに気相、液相、または固相でハロゲン元素を反応させ
る方法なとによって製造することができる。
本発明において用いられる絶縁体基板としては、例えば
塩化ナトリウムや塩化カリウムなとの単結晶、ガラス、
石英ガラス、あるいはポリ塩化ビニルやポリエチレンな
どの有機物などが挙げられる。
これらの絶縁体基板上に、前記有機超電導体薄膜を形成
させる方法としては、例えは真空蒸着法、スパッタリン
グ法、イオンクラスタビーム法、CVD法などの薄膜化
法を用いることができるが、本発明方法においては、該
有機超電導錯体が分解しにくい低エネルギーの薄膜形成
法である真空蒸着法が用いられる。
この真空蒸着法においては、該基板と有機超電導錯体と
の距離は10cm以内、好ましくは5cm以内に保つの
が好ましい。この距離がlocmを超えると該超電導錯
体か分解しt;す、形成された薄膜の配向性が十分でな
くなるなどの傾向が生しる。
また真空度は通常10pa (パスカル)以下、好まし
くは1O−2Pa以下の範囲で選ばれる。この真空度か
10Paを超えると超電導錯体の酸化や分解が起こる恐
れがあり好ましくない。該超電導錯体の加熱は、その温
度が通常昇華点近傍に達するように行われるが、該錯体
の種類によって加熱温度は適宜選はれる。基板の温度は
通常30〜150℃の範囲で選ばれる。この温度か15
0°Cを超えると該錯体が分解する傾向が生じる。
次に、有機超電導体薄膜の好適な形成方法の1例を添付
図面に従って説明する。第1図は超電導体薄膜を形成す
るための真空蒸着装置の1例の概略図であって、チェン
バー1内に蒸着ポート2と、その昇華口3かも10cm
以内の距離に基板ホルダー4が設置され、さらに蒸着ポ
ート2と基板ホルダー4との間にシャッター5が設けら
れている。
まず、蒸着ポート2の中へ所要の有機超電導錯体を入れ
、排気弁7を介してチェンバー内を真空度10Pa以下
、好ましくは1O−2Pa以下に減圧にしたのち、蒸着
ポート2を有機超電導錯体の昇華点近傍まで、通常15
0〜260°Cの範囲に加熱し、基板ホルダー4に保持
された基板上に該錯体を蒸着させる。この際、あらかじ
めチェンバー1内をアルゴンなどの不活性ガスで置換し
たのち、減圧にしてもよい。蒸着膜の膜厚の調整は、水
晶振動子膜厚計6でモニターしながら、シャッター5の
開閉によって行われる。この方法によると、膜厚が数1
00μm程度まで可能であるし、また膜の大きさは蒸着
ポートの型によって制御することができる。このように
して得られた有機超電導体薄膜は基板面に対して高電気
伝導度方向が平行になるように配向し、かつ単一相から
成っている。
なお、(B E D T −T T F ) 21 s
については、このような方法によるとσ型(B E D
 T −T T F ) 21 s(超電導を示さない
)のものも混入することがあるが、この場合は空気中で
30−150℃の温度で熱処理することにより、膜の構
造をβ型などの超電導を示す相にすることができる。β
型は基板温度約70°Cで生じ、θ、に、γ型はそれぞ
れ約60°C140°C130°Cの温度で生じる。
このようにして形成された有機超電導体薄膜の膜厚は1
0nmないし1μm程度がよく、薄すぎると電導性に劣
るし、厚すぎるともろくなる傾向がみられる。
本発明のスクイッド素子は、このようにして絶縁体基板
上に設けられた有機超電導体薄膜の一部を除去して、く
びれ部分を形成させることにより得られる。この一部を
除去する方法としては、例えはワイヤーソーやタイヤモ
ンドカッターなどによる機械的切断法や、電子線又はレ
ーザー照射による超電導錯体の分解法などを用いること
ができるが、くびれ部分を大きくする場合は前者の方法
が適しており、逆に小さくして集積化を図る場合には後
者の方法が適している。
このようにして作製された本発明のスクイッド素子は、
所望により、環境(水蒸気など)からの悪影響や機械的
強度を向上させるために、その全体をポリカーボネート
などの有機絶縁ポリマーによって包み込んでもよい。
本発明のスクイッド素子は、第2図(a)及び第2図(
b)に示すように成形することにより、RFスクイッド
や、DCCスクイッドしての利用も可能である。この図
において、11は絶縁体基板、12は有機超電導体薄膜
、13はくびれ部分を示す。
[実施例] 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するか、本
発明はこれらの例によってなんら限定されるものではな
い。
実施例I BEDT−TTF  [日本カーリット(株)製]及び
テトラブチルアンモニウムトリョウジド[和光紬薬(株
)製]を原料として、電解結晶成長法により(BEDT
−TTF)2I3錯体を作製した。
次に、第1図に示す真空蒸着装置を用い、前記錯体lo
mgをるつぼ(蒸着ポート)2に入れ、るつぼ口(昇降
口)3から2cm離れた位置に3×3X0.3cm3の
塩化ナトリウム単結晶基板を基板ホルダー4に保持し、
基板温度70°Cするつぼ温度200°C1チ工ンバー
内真空度10−’Paの条件で真空蒸着を行い、基板上
に膜厚500nmの薄膜を形成させた。次いで、これを
70°Cで5時間空気中でアニールし、高い超電導転移
温度を示す相に変化させた。
このようにして得られた薄膜から、0.5Xlc講の膜
の部分を残して、それ以外の膜をナイフによって除去し
、次いで残った膜の中心部分にワイヤーソーによりくび
れ部分を形成させ、第3図に示すような、絶縁体基板1
1上に、面積が1 mm2のくびれ部分13を有する有
機超電導体薄膜12が設けられた構造のスクイッド素子
を作製した。
この素子に、金ペーストを用いて電流電圧端子を取付け
、くびれ部分の電圧−電流特性を調べた。
第4図にこの測定系の概念図を示す。すなわち、スクイ
ッド素子14に、金ペーストを用いて端子15 a、 
15 b、 15 c、 15 dを取付け、電源16
、信号処理装置17及び10Ωの抵抗18を設置する。
測定は、まず素子14を液体ヘリウム温度に冷却して超
電導状態にしたのち、電源16よりくびれ部分13と抵
抗18に電圧を印加し、くびれ部分13に流れる電流を
抵抗18の両端に発生する電圧から調べるとともに、く
びれ部分13に発生する電圧を素子14に取付けた電圧
端子15c及び15dから調へt;。この両方の電圧か
ら、くびれ部分13の電圧−電流特性を信号処理装置1
7において調べた。
第5図は、くびれ部分にマイクロ波を照射した際の電圧
−電流特性曲線で、くびれ部分がスクイッド素子として
働くために必要なジョセフソン接合していることを示す
階段状の変化(シャピロステップ)が見られた。また、
この階段状ステップの電圧はマイクロ波の周波数に比例
することが確認された。
[発明の効果] 本発明によると、超電導材料として有機超電導錯体を用
い、真空蒸着法により絶縁体基板上に有機超電導体薄膜
を形成させたのち、その一部を除去してくびれ部分を形
成させることにより、熱処理などの高温プロセスを必要
とせず、低温プロセスのみでスクイッド素子を作製する
ことができる。
このようにして得られた本発明のスクイッド素子は適当
に成形することにより、RFスクイッドやDCCスクイ
ッドして利用することができ、例えばスクイッド磁束計
やジョセフソン電圧標準装置などに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のスクイッド素子の製造において用いら
れる真空蒸着装置の1例の概略図、第2図(a)、(b
)及び第3図は、それぞれ本発明のスクイッド素子の異
なった例の構造を示す概略図、第4図は本発明のスクイ
ッド素子におけるくびれ部分の電圧−電流特性を調べる
ための概念図、第5図は本発明のスクイッド素子におけ
るくびれ部分にマイクロ波を照射した際の電圧−電流特
性の1例を示すグラフである。 第1図において、符号1はチェンバー、2は蒸着ポート
、3は昇華口、4は基板ホルダー 5はシャッター、6
は膜圧針、7は排気弁であり、第2図、第3図及び第4
図において11は絶縁体基板、12は有機超電導体薄膜
、13はくびれ部分、14はスクイッド素子、15 a
、  15 b、  15 c及び15dは、金ペース
トで取付けられた端子、16は電源、17は信号処理装
置、18は抵抗である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 絶縁体基板上に、有機超電導体薄膜を設けたものか
    ら成るスクイッド素子。 2 絶縁体基板上に、有機超電導錯体を真空蒸着させて
    薄膜を形成させ、次いでその一部を除去してくびれ部分
    を設けることを特徴とする請求項1記載のスクイッド素
    子の製造方法。
JP2100476A 1990-04-18 1990-04-18 スクイッド素子及びその製造方法 Pending JPH04774A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8354591B2 (en) 2006-04-10 2013-01-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Superconducting cable

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8354591B2 (en) 2006-04-10 2013-01-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Superconducting cable

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