JPH0610708Y2 - セラミックス系ジョセフソン素子 - Google Patents
セラミックス系ジョセフソン素子Info
- Publication number
- JPH0610708Y2 JPH0610708Y2 JP1987083146U JP8314687U JPH0610708Y2 JP H0610708 Y2 JPH0610708 Y2 JP H0610708Y2 JP 1987083146 U JP1987083146 U JP 1987083146U JP 8314687 U JP8314687 U JP 8314687U JP H0610708 Y2 JPH0610708 Y2 JP H0610708Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- josephson
- superconductor
- superconducting
- neck
- ceramics
- Prior art date
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案はスクイッド磁束計やジョセフソン電圧標準装置
等に用いて好適なセラミックス系ジョセフソン素子に関
する。
等に用いて好適なセラミックス系ジョセフソン素子に関
する。
〈従来の技術〉 スクイッド磁束計やジョセフソン電圧標準装置等に用い
られる超伝導材料としては，従来ＰｂやＮｂ系の合金が
用いられ，ジョセフソン接合の種類としては例えば第８
図ａ〜ｄに示すものが知られている。図においてａは一
方の超伝導体の先端を円錘状に形成した点接触型，ｂは
超伝導体の薄膜にネックを形成したブリッジ型，ｃは超
伝導体の薄膜と薄膜の間に絶縁膜を形成したトンネル接
合型，ｄは超伝導体薄膜の途中に臨界電流密度の小さな
部分を形成したイオン注入型である。
られる超伝導材料としては，従来ＰｂやＮｂ系の合金が
用いられ，ジョセフソン接合の種類としては例えば第８
図ａ〜ｄに示すものが知られている。図においてａは一
方の超伝導体の先端を円錘状に形成した点接触型，ｂは
超伝導体の薄膜にネックを形成したブリッジ型，ｃは超
伝導体の薄膜と薄膜の間に絶縁膜を形成したトンネル接
合型，ｄは超伝導体薄膜の途中に臨界電流密度の小さな
部分を形成したイオン注入型である。
〈考案が解決しようとする問題点〉 しかしながら，これらのジョフセソン接合は前記合金を
用いて形成されるため，使用状態においては超伝導体を
液体ヘリウム温度に冷却する必要がある。しかし液体ヘ
リウムはコストが高く，弗点が低いので断熱装置も大掛
かりなものとなる。
用いて形成されるため，使用状態においては超伝導体を
液体ヘリウム温度に冷却する必要がある。しかし液体ヘ
リウムはコストが高く，弗点が低いので断熱装置も大掛
かりなものとなる。
近年セラミックス系の超伝導材料が開発され，例えば液
体窒素温度（弗点７７Ｋ）以上で超伝導現象を示すもの
が現れている。このようなセラミックス系の材料でジョ
セフソン接合を実現する場合，第８図の従来例に示す
ｂ，ｃ，ｄのように薄膜化してジョセフソン接合を形成
することは困難なのでａに示すような点接触型とした
り，第９図に示すように棒または板状に形成したセラミ
ックス系の材料を破断後，再結合して矢印方向の両端か
ら押圧することによりジョセフソン接合を得ている。し
かしセラミックス超伝導体は全体がすべて超伝導現象を
生じる組成とはなっていないので，この様に一度分離し
た２つのものを接合した状態おいてはジョセフソン素子
としての品質にバラツキが生じ，甚だしい場合はジョセ
フソン効果を示さない場合がある。
体窒素温度（弗点７７Ｋ）以上で超伝導現象を示すもの
が現れている。このようなセラミックス系の材料でジョ
セフソン接合を実現する場合，第８図の従来例に示す
ｂ，ｃ，ｄのように薄膜化してジョセフソン接合を形成
することは困難なのでａに示すような点接触型とした
り，第９図に示すように棒または板状に形成したセラミ
ックス系の材料を破断後，再結合して矢印方向の両端か
ら押圧することによりジョセフソン接合を得ている。し
かしセラミックス超伝導体は全体がすべて超伝導現象を
生じる組成とはなっていないので，この様に一度分離し
た２つのものを接合した状態おいてはジョセフソン素子
としての品質にバラツキが生じ，甚だしい場合はジョセ
フソン効果を示さない場合がある。
本考案は上記問題点に鑑みて成されたもので，セラミッ
クス系超伝導材料を用いて確実にジョセフソン接合を実
現することを目的とするものである。
クス系超伝導材料を用いて確実にジョセフソン接合を実
現することを目的とするものである。
〈問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決するための本考案の構成は，セラミッ
クス系超伝導体と，該超伝導体と同等の熱膨張係数を有
する絶縁基板と，前記超伝導体と絶縁基板を接着する接
着剤とからなり，前記超伝導体に機械加工によりスリッ
トを入れ，ジョセフソン接合として機能するネックを形
成したことを特徴とするものである。
クス系超伝導体と，該超伝導体と同等の熱膨張係数を有
する絶縁基板と，前記超伝導体と絶縁基板を接着する接
着剤とからなり，前記超伝導体に機械加工によりスリッ
トを入れ，ジョセフソン接合として機能するネックを形
成したことを特徴とするものである。
〈実施例〉 第１図（ａ）〜（ｄ）は本考案のセラミックス系ジョセ
フソン素子の一実施例および製作工程例を示すものであ
る。はじめに工程(a)において超伝導体１と絶縁基板
（以下，単に基板という）２を接着材３等を用いて固着
する。なお，基板２の材質は超伝導体と同等な熱膨脹係
数を有する（例えばセラミックス）材料を用いる。次に
工程(b)においてダイヤモンドソーやワイヤーソウ（図
示せず，以下，単に工具という）等を用いて超伝導体１
の相対する側からスリット５を形成する。このスリット
は工具の歯部が直線的に移動するものであれば超伝導体
の底面に対して所定の角度をつけて切削し，両側から切
削した場合底部の所定の箇所がわずかに残るように切削
する。（ｃ）は（ｂ）工程で示す図のＡ−Ａ断面で，超
伝導体の底部にネック４（ジョセフソン接合）が形成さ
れている。なお，工具が円形に形成され歯部が回転し，
両側から工具を追込んだ状態で底部に所望のネックを得
られる直径で有れば前記角度を設ける必要はない（図中
点線は工具の軌跡を示している）。（ｄ）図はネック４
を形成した超伝導素子の平面図であり，スリット５で２
分された超伝導体Ａ，Ｂがネック４で接合されている状
態を示している。
フソン素子の一実施例および製作工程例を示すものであ
る。はじめに工程(a)において超伝導体１と絶縁基板
（以下，単に基板という）２を接着材３等を用いて固着
する。なお，基板２の材質は超伝導体と同等な熱膨脹係
数を有する（例えばセラミックス）材料を用いる。次に
工程(b)においてダイヤモンドソーやワイヤーソウ（図
示せず，以下，単に工具という）等を用いて超伝導体１
の相対する側からスリット５を形成する。このスリット
は工具の歯部が直線的に移動するものであれば超伝導体
の底面に対して所定の角度をつけて切削し，両側から切
削した場合底部の所定の箇所がわずかに残るように切削
する。（ｃ）は（ｂ）工程で示す図のＡ−Ａ断面で，超
伝導体の底部にネック４（ジョセフソン接合）が形成さ
れている。なお，工具が円形に形成され歯部が回転し，
両側から工具を追込んだ状態で底部に所望のネックを得
られる直径で有れば前記角度を設ける必要はない（図中
点線は工具の軌跡を示している）。（ｄ）図はネック４
を形成した超伝導素子の平面図であり，スリット５で２
分された超伝導体Ａ，Ｂがネック４で接合されている状
態を示している。
第２図は本出願人が試作した前記第１図に示すセラミッ
クス系ジョセフソン素子（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘの混
合体，ネック面積略１mm2）を液体窒素中に配置し，電
流電圧特性を測定した測定系を示す概念構成図である。
第２図において１は超伝導素子，１０は電源，１１はＣ
ＲＴを有する信号処理装置，Ｒは１０Ωの抵抗である。
上記測定系において，電源１０からネック４と抵抗Ｒに
電圧を印加することにより抵抗Ｒを流れる電流とネック
（ジョセフソン接合）両端の電圧が信号処理装置４に取
込まれる。
クス系ジョセフソン素子（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘの混
合体，ネック面積略１mm2）を液体窒素中に配置し，電
流電圧特性を測定した測定系を示す概念構成図である。
第２図において１は超伝導素子，１０は電源，１１はＣ
ＲＴを有する信号処理装置，Ｒは１０Ωの抵抗である。
上記測定系において，電源１０からネック４と抵抗Ｒに
電圧を印加することにより抵抗Ｒを流れる電流とネック
（ジョセフソン接合）両端の電圧が信号処理装置４に取
込まれる。
第３図は実験により測定したジョセフソン素子の電流電
圧特性を縦軸を電圧，横軸を電流出力として示す図，第
４図は同測定系のジョセフソン素子にマイクロ波（ｆ＝
６．８ＧＨｚ）を照射し，特性曲線が階段（シャロピス
テップ）状に変化した状態を示すものである。第５図は
第４図に示す階段波形を誇張して示す図で，階段のステ
ップの電圧（ΔＶ）は照射したマイクロ波の周波数に比
例し，次式で表わすことができる。
圧特性を縦軸を電圧，横軸を電流出力として示す図，第
４図は同測定系のジョセフソン素子にマイクロ波（ｆ＝
６．８ＧＨｚ）を照射し，特性曲線が階段（シャロピス
テップ）状に変化した状態を示すものである。第５図は
第４図に示す階段波形を誇張して示す図で，階段のステ
ップの電圧（ΔＶ）は照射したマイクロ波の周波数に比
例し，次式で表わすことができる。
ΔＶ＝ｈｆ／２ｅ ｈ；プランク定数 ｅ；電子の電荷 ｆ；マイクロ波の周波数 上記のように本考案の構成のセラミックス系ジョセフソ
ン素子においても従来のＰｂやＮｂ合金同様ジョセフソ
ン素子として充分機能することが出来る。なお，ジョセ
フソン接合部の室温での抵抗と超伝導臨界電流との関係
を測定しておけばネックの面積を機械加工で手軽に増減
出来るので，超伝導臨界電流を制御することが可能であ
る。
ン素子においても従来のＰｂやＮｂ合金同様ジョセフソ
ン素子として充分機能することが出来る。なお，ジョセ
フソン接合部の室温での抵抗と超伝導臨界電流との関係
を測定しておけばネックの面積を機械加工で手軽に増減
出来るので，超伝導臨界電流を制御することが可能であ
る。
第６図〜第７図は他の実施例を示す斜視図で，第６図に
示すものはドーナツ状の超伝導板１に同様の直径を有す
る基板（中空のない円盤）を接着し，外周から孔の中心
に向かってリングが切断する直前までスリットを入れて
１つのネック（ジョセフソン接合）を形成したもので，
この様な形状の超伝導素子は交流超伝導量子干渉計（Ｒ
Ｆ−ＳＱＵＩＤ）に適用することが出来る。
示すものはドーナツ状の超伝導板１に同様の直径を有す
る基板（中空のない円盤）を接着し，外周から孔の中心
に向かってリングが切断する直前までスリットを入れて
１つのネック（ジョセフソン接合）を形成したもので，
この様な形状の超伝導素子は交流超伝導量子干渉計（Ｒ
Ｆ−ＳＱＵＩＤ）に適用することが出来る。
第７図に示すものはドーナツ状の超伝導板に同様の直径
を有する基板（中空のない円盤）を接着し，外周から孔
の中心に向かってリングを切断する直前までスリットを
入れて，相対する側に２つのネックを形成したもので，
この様な形状の超伝導素子は直流超伝導量子干渉計（Ｄ
Ｃ−ＳＱＵＩＤ）に適用することが出来る。
を有する基板（中空のない円盤）を接着し，外周から孔
の中心に向かってリングを切断する直前までスリットを
入れて，相対する側に２つのネックを形成したもので，
この様な形状の超伝導素子は直流超伝導量子干渉計（Ｄ
Ｃ−ＳＱＵＩＤ）に適用することが出来る。
なお，セラミックス系超伝導材料は材質的に脆いのでネ
ックを設けた場合破損する恐れが有るが，本考案で示す
実施例においては第１図，第６図，第７図に示したよう
に超伝導素子の一方の側に基板が接着されているので強
度が強いという効果がある。
ックを設けた場合破損する恐れが有るが，本考案で示す
実施例においては第１図，第６図，第７図に示したよう
に超伝導素子の一方の側に基板が接着されているので強
度が強いという効果がある。
なお，超伝導素子の形状は本実施例に限ることなく種々
変形が可能であり，要はセラミックス系の超伝導体にネ
ックを設けることによりジョセフソン効果が得られれば
よい。
変形が可能であり，要はセラミックス系の超伝導体にネ
ックを設けることによりジョセフソン効果が得られれば
よい。
〈考案の効果〉 以上実施例とともに具体的に説明したように本考案によ
れば，セラミックス系の超伝導板に機械加工によりスリ
ットを入れ，ネックを形成したので従来の様に２つの素
子を接触させたものに比較し，安定したジョセフソン接
合を得ることが出来る。また，機械加工によりスリット
を形成しているので比較的簡単にネック面積の調整が可
能である。従ってジョセフソン接合部の臨界電流（Ｉ
ｃ）の調整が出来るので素子の特性を変化させることが
出来る。さらにセラミックス系超伝導素子は液体窒素で
超伝導状態となるので液体ヘリウムを用いて冷却する場
合に比較してランニングコストが安く，また，断熱装置
を簡素化することが可能である。
れば，セラミックス系の超伝導板に機械加工によりスリ
ットを入れ，ネックを形成したので従来の様に２つの素
子を接触させたものに比較し，安定したジョセフソン接
合を得ることが出来る。また，機械加工によりスリット
を形成しているので比較的簡単にネック面積の調整が可
能である。従ってジョセフソン接合部の臨界電流（Ｉ
ｃ）の調整が出来るので素子の特性を変化させることが
出来る。さらにセラミックス系超伝導素子は液体窒素で
超伝導状態となるので液体ヘリウムを用いて冷却する場
合に比較してランニングコストが安く，また，断熱装置
を簡素化することが可能である。
第１図は本考案のセラミックス系ジョセフソン素子の一
実施例および製作工程例を示す図，第２図は電流電圧特
性を測定した測定系を示す概念構成図，第３図は電流電
圧特性の実験結果を示す図，第４図はジョセフソン素子
にマイクロ波を照射し，特性曲線が階段状に変化した状
態を示す図，第５図は第４図に示す階段波形を誇張して
示す図，第６〜第７図は他の実施例を示す図，第８図，
第９図は従来のジョセフソン素子を示す図である。 １……超伝導体，２……絶縁体基板，３……接着剤，４
……ネック（ジョセフソン接合），５……スリット。
実施例および製作工程例を示す図，第２図は電流電圧特
性を測定した測定系を示す概念構成図，第３図は電流電
圧特性の実験結果を示す図，第４図はジョセフソン素子
にマイクロ波を照射し，特性曲線が階段状に変化した状
態を示す図，第５図は第４図に示す階段波形を誇張して
示す図，第６〜第７図は他の実施例を示す図，第８図，
第９図は従来のジョセフソン素子を示す図である。 １……超伝導体，２……絶縁体基板，３……接着剤，４
……ネック（ジョセフソン接合），５……スリット。
Claims (1)
- 【請求項１】セラミックス系超伝導体と，該超伝導体と
同等の熱膨張係数を有する絶縁基板と，前記超伝導体と
絶縁基板を接着する接着剤とからなり，前記超伝導体に
機械加工によりスリットを入れ，ジョセフソン接合とし
て機能するネックを形成したことを特徴とするセラミッ
クス系ジョセフソン素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987083146U JPH0610708Y2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | セラミックス系ジョセフソン素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987083146U JPH0610708Y2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | セラミックス系ジョセフソン素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63190980U JPS63190980U (ja) | 1988-12-08 |
| JPH0610708Y2 true JPH0610708Y2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=30936469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987083146U Expired - Lifetime JPH0610708Y2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | セラミックス系ジョセフソン素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610708Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2810046B2 (ja) * | 1988-02-24 | 1998-10-15 | 株式会社日立製作所 | 磁気ヘッドおよびその製造方法並びにそれを用いた磁気記録再生装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59182586A (ja) * | 1983-04-01 | 1984-10-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ジヨセフソン接合素子 |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP1987083146U patent/JPH0610708Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63190980U (ja) | 1988-12-08 |
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