JPH0897474A - 酸化物超電導接合素子 - Google Patents
酸化物超電導接合素子Info
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- JPH0897474A JPH0897474A JP6226238A JP22623894A JPH0897474A JP H0897474 A JPH0897474 A JP H0897474A JP 6226238 A JP6226238 A JP 6226238A JP 22623894 A JP22623894 A JP 22623894A JP H0897474 A JPH0897474 A JP H0897474A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 酸化物超電導体からなるマイクロブリッジ型
接合およびこれを用いた磁束量子論理素子を提供する。 【構成】 マイクロブリッジ型接合部の超電導層の膜厚
と配線部の膜厚を変える。すなわち、膜厚が磁場侵入長
よりも厚い配線部を形成した後、接合部の箇所を除去
し、薄い超電導薄膜でこの部分を繋ぐ。さらにグランド
プレーンと電極を併用する素子構成とし、層数の低減を
行う。 【効果】 接合部の形成を２段階で行うことにより、微
細加工を要求する接合の作製を容易にし、かつ、配線部
を磁場侵入長よりも厚く保つことができ、ＳＱＵＩＤを
基本とする磁束量子論理素子が形成できる。層数の低減
が図れるため、積層に伴う超電導特性の劣化が防止でき
る。
接合およびこれを用いた磁束量子論理素子を提供する。 【構成】 マイクロブリッジ型接合部の超電導層の膜厚
と配線部の膜厚を変える。すなわち、膜厚が磁場侵入長
よりも厚い配線部を形成した後、接合部の箇所を除去
し、薄い超電導薄膜でこの部分を繋ぐ。さらにグランド
プレーンと電極を併用する素子構成とし、層数の低減を
行う。 【効果】 接合部の形成を２段階で行うことにより、微
細加工を要求する接合の作製を容易にし、かつ、配線部
を磁場侵入長よりも厚く保つことができ、ＳＱＵＩＤを
基本とする磁束量子論理素子が形成できる。層数の低減
が図れるため、積層に伴う超電導特性の劣化が防止でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は酸化物超電導体を用いた
エレクトロニクス素子に係り、特に磁束量子を情報の担
体とする磁束量子超電導素子に関する。
エレクトロニクス素子に係り、特に磁束量子を情報の担
体とする磁束量子超電導素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導体からなるエレクトロニクス素子
の多くはジョセフソン効果を利用しており、ジョセフソ
ン接合の設計と作製は素子作製上極めて重要である。ジ
ョセフソン接合にはトンネル型と弱結合型がある。トン
ネル型接合は図２に示すように超電導体薄膜２０で極め
て薄い絶縁体２１を挾んだ構造であり、電流−電圧特性
には（ｂ）に示すようにヒステリシスが見られる。一
方、弱結合型接合は図３に示すように常伝導体や半導体
３０を超電導体３１で挾んだものであり、電流−電圧特
性にはヒステリシスはない。ＰｂやＮｂのような金属系
超電導体を用いて、これまで多くの超電導素子が作られ
てきた。いずれも厚み方向に各層を形成して、ジョセフ
ソン接合、抵抗や配線を作製している。ヒステリシスが
ない電流−電圧特性を必要とする接合を作製する場合、
多くはトンネル接合を抵抗でシャントした構造が使われ
ている。
の多くはジョセフソン効果を利用しており、ジョセフソ
ン接合の設計と作製は素子作製上極めて重要である。ジ
ョセフソン接合にはトンネル型と弱結合型がある。トン
ネル型接合は図２に示すように超電導体薄膜２０で極め
て薄い絶縁体２１を挾んだ構造であり、電流−電圧特性
には（ｂ）に示すようにヒステリシスが見られる。一
方、弱結合型接合は図３に示すように常伝導体や半導体
３０を超電導体３１で挾んだものであり、電流−電圧特
性にはヒステリシスはない。ＰｂやＮｂのような金属系
超電導体を用いて、これまで多くの超電導素子が作られ
てきた。いずれも厚み方向に各層を形成して、ジョセフ
ソン接合、抵抗や配線を作製している。ヒステリシスが
ない電流−電圧特性を必要とする接合を作製する場合、
多くはトンネル接合を抵抗でシャントした構造が使われ
ている。
【０００３】一方、近年発見された酸化物超電導体は超
電導になる臨界温度が液体窒素温度を超えるものが多
く、超電導エレクトロニクス素子の応用分野を大きく広
げるものと期待されている。
電導になる臨界温度が液体窒素温度を超えるものが多
く、超電導エレクトロニクス素子の応用分野を大きく広
げるものと期待されている。
【０００４】酸化物超電導体をエレクトロニクス素子に
応用する試みが多くなされてきたが、多くは微弱な磁場
を検出するＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉素子）で論理素
子作製の試みは少ない。ＳＱＵＩＤの場合、接合は基板
に段差を設けたり、基板の面方位を違えることで、その
界面上にできた超電導薄膜の結晶粒界を利用している。
応用する試みが多くなされてきたが、多くは微弱な磁場
を検出するＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉素子）で論理素
子作製の試みは少ない。ＳＱＵＩＤの場合、接合は基板
に段差を設けたり、基板の面方位を違えることで、その
界面上にできた超電導薄膜の結晶粒界を利用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記記載のとおり、従
来の超電導素子にはジョセフソン集積回路に見られるよ
うにトンネル型接合が多く用いられてきた。しかしなが
ら、酸化物超電導体を用いた理想的なトンネル型接合の
作製は、酸化物超電導体のコヒーレンス長が数ｎｍと短
く、トンネル障壁層の厚さを極めて薄く（〜１ｎｍ）し
なければならないため、酸化物で均質なこのような薄い
絶縁層を作製することが困難であった。そのため、酸化
物超電導論理集積回路を作るにはマイクロブリッジ、結
晶粒界や金属を常伝導層にした超電導／常伝導／超電導
（ＳＮＳ）接合などの弱結合型接合を用いる必要があ
る。また、論理素子の設計に当たっては、このタイプの
接合で作製できる素子を採用することが必要である。こ
れまで作製された多くの弱結合型接合は、基板に段差を
設けたり、結晶方位の異なる基板を貼り合わせ、その上
に超電導薄膜をエピタキシャル成長させることで膜中に
生じさせた結晶粒界を用いている。このように基板を加
工する方法は素子作製上大きな制約を受け、とくに集積
化を必要とする論理回路では採用できない方法である。
そのため、論理素子ではプレナー型で集積化可能な弱結
合型接合が望まれる。また、弱結合型接合でできる論理
回路は、超電導状態と電圧状態で情報の１、０を決める
通常の電圧伝達型ジョセフソン素子ではなく、量子磁束
を情報の担体とする素子が適切である。
来の超電導素子にはジョセフソン集積回路に見られるよ
うにトンネル型接合が多く用いられてきた。しかしなが
ら、酸化物超電導体を用いた理想的なトンネル型接合の
作製は、酸化物超電導体のコヒーレンス長が数ｎｍと短
く、トンネル障壁層の厚さを極めて薄く（〜１ｎｍ）し
なければならないため、酸化物で均質なこのような薄い
絶縁層を作製することが困難であった。そのため、酸化
物超電導論理集積回路を作るにはマイクロブリッジ、結
晶粒界や金属を常伝導層にした超電導／常伝導／超電導
（ＳＮＳ）接合などの弱結合型接合を用いる必要があ
る。また、論理素子の設計に当たっては、このタイプの
接合で作製できる素子を採用することが必要である。こ
れまで作製された多くの弱結合型接合は、基板に段差を
設けたり、結晶方位の異なる基板を貼り合わせ、その上
に超電導薄膜をエピタキシャル成長させることで膜中に
生じさせた結晶粒界を用いている。このように基板を加
工する方法は素子作製上大きな制約を受け、とくに集積
化を必要とする論理回路では採用できない方法である。
そのため、論理素子ではプレナー型で集積化可能な弱結
合型接合が望まれる。また、弱結合型接合でできる論理
回路は、超電導状態と電圧状態で情報の１、０を決める
通常の電圧伝達型ジョセフソン素子ではなく、量子磁束
を情報の担体とする素子が適切である。
【０００６】さらに、回路に適用可能な超電導素子を作
製する上で、解決すべき課題には以下のようなものがあ
る。電極層、配線層、層間絶縁層などからなる素子は数
種類の材料からなる積層構造を有する。酸化物超電導体
と他の酸化物材料を積層する場合、膜形成温度が６５０
℃以上と高いこともあり、その層数が増し、高温に曝さ
れる時間が長くなるほど、下部の超電導層の超電導特性
が劣化する恐れがある。そのため、金属系超電導素子が
１０層以上の積層構造でできているのに対して、酸化物
超電導素子ではできるだけ層数を減らすことが望まれ
る。磁束を利用する素子では磁束が超電導体にトラップ
されないように超電導グランドプレーンは必須である。
層数低減の要求とグランドプレーンの必要性は相反する
ものである。
製する上で、解決すべき課題には以下のようなものがあ
る。電極層、配線層、層間絶縁層などからなる素子は数
種類の材料からなる積層構造を有する。酸化物超電導体
と他の酸化物材料を積層する場合、膜形成温度が６５０
℃以上と高いこともあり、その層数が増し、高温に曝さ
れる時間が長くなるほど、下部の超電導層の超電導特性
が劣化する恐れがある。そのため、金属系超電導素子が
１０層以上の積層構造でできているのに対して、酸化物
超電導素子ではできるだけ層数を減らすことが望まれ
る。磁束を利用する素子では磁束が超電導体にトラップ
されないように超電導グランドプレーンは必須である。
層数低減の要求とグランドプレーンの必要性は相反する
ものである。
【０００７】もう１つの課題には超電導層の膜厚があ
る。酸化物超電導体の磁場侵入長はおおよそ１４０ｎｍ
と金属系超電導体の８０ｎｍに比べて長いことが特徴で
ある。量子磁束を情報の担体とする素子は、一般にＳＱ
ＵＩＤを構成要素としている。ＳＱＵＩＤには超電導ル
ープが必要であり、それを実現するには配線層も含めて
膜厚は磁場侵入長より厚くする必要がある。
る。酸化物超電導体の磁場侵入長はおおよそ１４０ｎｍ
と金属系超電導体の８０ｎｍに比べて長いことが特徴で
ある。量子磁束を情報の担体とする素子は、一般にＳＱ
ＵＩＤを構成要素としている。ＳＱＵＩＤには超電導ル
ープが必要であり、それを実現するには配線層も含めて
膜厚は磁場侵入長より厚くする必要がある。
【０００８】集積化に適したプレーナ型の弱結合型接合
を作製するには超電導電極間を繋ぐ超電導ブリッジや常
伝導層の長さや幅（超電導電極間距離）は０．１μｍオ
ーダであることが条件である。このような微細加工（一
般に溝形状のエッチング加工）を超電導膜に施す場合、
加工時のアスペクト比を小さくするために、超電導電極
層の膜厚は０．１μｍ以下にしなければならない。これ
は上に記した配線層を含む超電導層の膜厚条件と一致し
ない。
を作製するには超電導電極間を繋ぐ超電導ブリッジや常
伝導層の長さや幅（超電導電極間距離）は０．１μｍオ
ーダであることが条件である。このような微細加工（一
般に溝形状のエッチング加工）を超電導膜に施す場合、
加工時のアスペクト比を小さくするために、超電導電極
層の膜厚は０．１μｍ以下にしなければならない。これ
は上に記した配線層を含む超電導層の膜厚条件と一致し
ない。
【０００９】本発明の目的は、上記問題点を解決し酸化
物超電導体を用いた集積化可能な論理素子を作製するこ
とにある。
物超電導体を用いた集積化可能な論理素子を作製するこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、超電導層の厚さを場所により変化させ
る。すなわち、接合部分を薄く、超電導ループ部分およ
び配線部分を厚く（理想的には磁場侵入長よりも厚く）
するものである。その膜厚比は１：１０と大きいため
に、エッチングでは精度よく膜厚を制御することは困難
である。そのために本発明では超電導層の形成は２段階
で行い、膜厚の大きな層で全体のパターンを加工し、接
合部分を除去する。その後、接合作製に必要な極めて薄
い膜を厚い超電導層の上に形成、下地の厚い超電導層部
分を結合し、この部分に０．１μｍオーダの微細加工を
施して接合とするのが特徴である。
に本発明では、超電導層の厚さを場所により変化させ
る。すなわち、接合部分を薄く、超電導ループ部分およ
び配線部分を厚く（理想的には磁場侵入長よりも厚く）
するものである。その膜厚比は１：１０と大きいため
に、エッチングでは精度よく膜厚を制御することは困難
である。そのために本発明では超電導層の形成は２段階
で行い、膜厚の大きな層で全体のパターンを加工し、接
合部分を除去する。その後、接合作製に必要な極めて薄
い膜を厚い超電導層の上に形成、下地の厚い超電導層部
分を結合し、この部分に０．１μｍオーダの微細加工を
施して接合とするのが特徴である。
【００１１】一方、積層すべき層数を減らすためにグラ
ンドプレーンと超電導電極層を共通化し、共通化した電
極と他の電極との間隔は磁場侵入長以下の距離にした。
ンドプレーンと超電導電極層を共通化し、共通化した電
極と他の電極との間隔は磁場侵入長以下の距離にした。
【００１２】
【作用】磁場侵入長よりも厚い超電導膜で配線、電極を
作製することにより、磁束量子超電導素子に必要な超電
導状態を維持することが可能となる。一方、接合部分の
膜厚は０．１μｍ以下にするため、平面型弱結合を作製
するために必要な電極間距離（〜０．１μｍ）の加工が
同時に可能となる。その結果、ＳＱＵＩＤを構成要素と
する超電導論理素子が作製できる。
作製することにより、磁束量子超電導素子に必要な超電
導状態を維持することが可能となる。一方、接合部分の
膜厚は０．１μｍ以下にするため、平面型弱結合を作製
するために必要な電極間距離（〜０．１μｍ）の加工が
同時に可能となる。その結果、ＳＱＵＩＤを構成要素と
する超電導論理素子が作製できる。
【００１３】
【実施例】本発明の内容を実施例でもって説明する。
【００１４】（実施例１）酸化物超電導体を用いて磁束
量子パラメトロン（ＱＦＰ）を作製した。作製プロセス
を 図４の側面図と上面図で説明する。側面図は上面図
の一点破線で示した個所Ａ−Ａ´の断面である。（１）
面方位が（１１０）であるチタン酸ストロンチウム（Ｓ
ｒＴｉＯ3）基板上４０に３００ｎｍの膜厚を有するＹ
Ｂａ2Ｃｕ3ＯX薄膜４１をレーザ蒸着法で作製した。こ
の薄膜形成時の基板温度は７００℃、酸素分圧は０.２
Ｔｏｒｒであった。薄膜は形成した状態で超電導特性を
示した。（２）この薄膜を加工し、素子パターンを形成
した。その方法は電子線レジストを塗布した後、電子線
描画とイオンビームエッチング法で比較的大きなパター
ンを作製するものである。パターン作製に電子線描画法
を採用したのは微細化が可能であることと、使用する電
子線レジストが水を用いないプロセスが採用できるため
である。これは超電導薄膜の特性劣化防止に効果があ
る。接合部に該当する箇所の薄膜には幅１μｍにわたっ
て堀４２を作製した。（３）次に絶縁膜のＳｒＴｉＯ3
薄膜を層間絶縁膜として同じくレーザ蒸着法で作製し
た。膜厚は３００ｎｍであった。その後、超電導膜と同
じように電子線描画とイオンビームエッチング法によ
り、絶縁膜４３にパターンを形成した。（４）この上に
ＱＦＰの２本の励振線４４と入出力線４５用の膜厚３０
０ｎｍのＹＢａ2Ｃｕ3ＯX薄膜をレーザ蒸着法で作製し
た。パターン加工プロセスは上記プロセスと同じであ
る。（５）次に２５ｎｍの膜厚を有するＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ
X薄膜４６をレーザ蒸着法で作製した。作製条件は下層
の超電導膜と同じである。（６）この薄い超電導膜に電
子線描画とイオンビームエッチング法により幅０．１μ
ｍ、長さ０．１μｍのブリッジ図４の（４）において丸
印で示した４ヵ所４６に作製、接合４７とした。このよ
うにして作製した接合部分の断面構造は図１に示すよう
に膜厚が異なった形状となっている。
量子パラメトロン（ＱＦＰ）を作製した。作製プロセス
を 図４の側面図と上面図で説明する。側面図は上面図
の一点破線で示した個所Ａ−Ａ´の断面である。（１）
面方位が（１１０）であるチタン酸ストロンチウム（Ｓ
ｒＴｉＯ3）基板上４０に３００ｎｍの膜厚を有するＹ
Ｂａ2Ｃｕ3ＯX薄膜４１をレーザ蒸着法で作製した。こ
の薄膜形成時の基板温度は７００℃、酸素分圧は０.２
Ｔｏｒｒであった。薄膜は形成した状態で超電導特性を
示した。（２）この薄膜を加工し、素子パターンを形成
した。その方法は電子線レジストを塗布した後、電子線
描画とイオンビームエッチング法で比較的大きなパター
ンを作製するものである。パターン作製に電子線描画法
を採用したのは微細化が可能であることと、使用する電
子線レジストが水を用いないプロセスが採用できるため
である。これは超電導薄膜の特性劣化防止に効果があ
る。接合部に該当する箇所の薄膜には幅１μｍにわたっ
て堀４２を作製した。（３）次に絶縁膜のＳｒＴｉＯ3
薄膜を層間絶縁膜として同じくレーザ蒸着法で作製し
た。膜厚は３００ｎｍであった。その後、超電導膜と同
じように電子線描画とイオンビームエッチング法によ
り、絶縁膜４３にパターンを形成した。（４）この上に
ＱＦＰの２本の励振線４４と入出力線４５用の膜厚３０
０ｎｍのＹＢａ2Ｃｕ3ＯX薄膜をレーザ蒸着法で作製し
た。パターン加工プロセスは上記プロセスと同じであ
る。（５）次に２５ｎｍの膜厚を有するＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ
X薄膜４６をレーザ蒸着法で作製した。作製条件は下層
の超電導膜と同じである。（６）この薄い超電導膜に電
子線描画とイオンビームエッチング法により幅０．１μ
ｍ、長さ０．１μｍのブリッジ図４の（４）において丸
印で示した４ヵ所４６に作製、接合４７とした。このよ
うにして作製した接合部分の断面構造は図１に示すよう
に膜厚が異なった形状となっている。
【００１５】このようにして作製した磁束量子パラメト
ロンは７７Ｋの液体窒素中で低速ではあるが、動作する
ことを確認した。
ロンは７７Ｋの液体窒素中で低速ではあるが、動作する
ことを確認した。
【００１６】（実施例２）実施例１と同様の作製プロセ
スによりマイクロブリッジ型接合を作製したが、接合の
幅を０.１μｍ、接合の長さを０.２μｍにした。接合の
寸法を変更したが、超電導接合としての特性を示し、論
理素子への応用が可能であった。
スによりマイクロブリッジ型接合を作製したが、接合の
幅を０.１μｍ、接合の長さを０.２μｍにした。接合の
寸法を変更したが、超電導接合としての特性を示し、論
理素子への応用が可能であった。
【００１７】（実施例３）実施例１で作製したものと同
じ磁束量子パラメトロン５１を４個組合せ、１／２分周
回路を作製した。その回路構成を図５に示す。出力信号
の検出には本実施例の接合を利用した直流ＳＱＵＩＤ５
２を用いた。１／２分周回路では配線交差部が多く必要
となり、図６にような構造の交差部を作製した。図では
超電導配線６１とグランドプレーンを兼ねる超電導層６
２のみを表示しており、絶縁層の記載は省略した。その
結果、液体ヘリウム中ではあるが１ＧＨｚのクロック
（励振電源の周波数）で動作していることが、スペクト
ルアナライザによる出力分析に５００ＭＨｚのピークが
存在することから確認できた。交差部にはグランドプレ
ーンが存在しないが、磁束トラップによる動作障害は生
じなかった。
じ磁束量子パラメトロン５１を４個組合せ、１／２分周
回路を作製した。その回路構成を図５に示す。出力信号
の検出には本実施例の接合を利用した直流ＳＱＵＩＤ５
２を用いた。１／２分周回路では配線交差部が多く必要
となり、図６にような構造の交差部を作製した。図では
超電導配線６１とグランドプレーンを兼ねる超電導層６
２のみを表示しており、絶縁層の記載は省略した。その
結果、液体ヘリウム中ではあるが１ＧＨｚのクロック
（励振電源の周波数）で動作していることが、スペクト
ルアナライザによる出力分析に５００ＭＨｚのピークが
存在することから確認できた。交差部にはグランドプレ
ーンが存在しないが、磁束トラップによる動作障害は生
じなかった。
【００１８】（実施例４）実施例の１から３では基板に
直接、超電導電極を形成したが、本実施例では基板直上
に膜厚３００ｎｍのＹＢａ2Ｃｕ3ＯX超電導薄膜を最初
に形成し、これをグランドプレーンとした。この上に実
施例１と同じ方法でＱＦＰを作製した。積層層数が増加
したため、グランドプレーンに使用した超電導薄膜及び
積層した超電導薄膜の特性が劣化しており、ＱＦＰの動
作は２０Ｋで可能となった。
直接、超電導電極を形成したが、本実施例では基板直上
に膜厚３００ｎｍのＹＢａ2Ｃｕ3ＯX超電導薄膜を最初
に形成し、これをグランドプレーンとした。この上に実
施例１と同じ方法でＱＦＰを作製した。積層層数が増加
したため、グランドプレーンに使用した超電導薄膜及び
積層した超電導薄膜の特性が劣化しており、ＱＦＰの動
作は２０Ｋで可能となった。
【００１９】基板に面方位（１００）の酸化マグネシウ
ム（ＭｇＯ）を用い、実施例１の方法によりマイクロブ
リッジ型接合を作製した。基板の影響を受け、超電導薄
膜の面方位は（００１）すなわちｃ軸が基板に垂直な結
晶方位関係を示した。この場合、接合の幅を０.１μｍ
と０.２μｍにした場合に超電導電流の大きさに大きな
変化が生じず、接合の寸法を変えることによる素子設計
に困難さが生じた。そのため、結晶のｃ軸を基板に対し
て傾ける必要がある。
ム（ＭｇＯ）を用い、実施例１の方法によりマイクロブ
リッジ型接合を作製した。基板の影響を受け、超電導薄
膜の面方位は（００１）すなわちｃ軸が基板に垂直な結
晶方位関係を示した。この場合、接合の幅を０.１μｍ
と０.２μｍにした場合に超電導電流の大きさに大きな
変化が生じず、接合の寸法を変えることによる素子設計
に困難さが生じた。そのため、結晶のｃ軸を基板に対し
て傾ける必要がある。
【００２０】上記実施例ではＹＢａ2Ｃｕ3ＯX超電導薄
膜を超電導体として用いたが、本発明はＹ系、すなわち
１−２−３系材料以外のＢｉ系材料にも適用できること
は明らかである。また、磁束量子素子として、ＱＦＰを
作製したが、ＱＦＰの他に同じくＳＱＵＩＤから構成さ
れ、磁束量子を情報の担体とするＲＳＦＱ(Ｒａｐｉｄ
Ｓｉｎｇｌｅ Ｆｌｕｘ Ｑｕａｎｔｕｍ)にも適用
できる。
膜を超電導体として用いたが、本発明はＹ系、すなわち
１−２−３系材料以外のＢｉ系材料にも適用できること
は明らかである。また、磁束量子素子として、ＱＦＰを
作製したが、ＱＦＰの他に同じくＳＱＵＩＤから構成さ
れ、磁束量子を情報の担体とするＲＳＦＱ(Ｒａｐｉｄ
Ｓｉｎｇｌｅ Ｆｌｕｘ Ｑｕａｎｔｕｍ)にも適用
できる。
【００２１】
【発明の効果】以上、説明したように接合部分と配線部
分の膜厚を変えることによって、接合部分では幅及び長
さが０.１μｍオーダの加工が可能になり、マイクロブ
リッジ型接合が作製できた。マイクロブリッジ型接合は
段差を利用した接合とは異なり、平面構造であるため、
集積化に適している。このことは本実施例で示したＱＦ
Ｐとしての応用ばかりでなく、弱結合型超電導接合を利
用する素子に広く適用できることを意味する。一方、配
線部分の膜厚を磁場侵入長よりも厚くしたためＳＱＵＩ
Ｄ用超電導ループを形成することができた。
分の膜厚を変えることによって、接合部分では幅及び長
さが０.１μｍオーダの加工が可能になり、マイクロブ
リッジ型接合が作製できた。マイクロブリッジ型接合は
段差を利用した接合とは異なり、平面構造であるため、
集積化に適している。このことは本実施例で示したＱＦ
Ｐとしての応用ばかりでなく、弱結合型超電導接合を利
用する素子に広く適用できることを意味する。一方、配
線部分の膜厚を磁場侵入長よりも厚くしたためＳＱＵＩ
Ｄ用超電導ループを形成することができた。
【００２２】酸化物超電導体を用いる際に問題であった
素子作製時の積層化による超電導特性の劣化は、グラン
ドプレーンを一方の電極で肩代わりさせることにより解
決することができた。
素子作製時の積層化による超電導特性の劣化は、グラン
ドプレーンを一方の電極で肩代わりさせることにより解
決することができた。
【図１】本発明のマイクロブリッジ型接合のを示す断面
図と上面図で、断面図は上面図の中央部の断面を示す図
である。
図と上面図で、断面図は上面図の中央部の断面を示す図
である。
【図２】トンネル型接合の構造をその場合の電流−電圧
特性を示す図である。
特性を示す図である。
【図３】弱結合型接合の構造をその場合の電流−電圧特
性を示す図である。
性を示す図である。
【図４】本発明の作製プロセスを示す概略図であり、各
プロセスにおける素子の断面（上面図の記号Ａ−Ａ´で
示す箇所）と上面を示す図である。
プロセスにおける素子の断面（上面図の記号Ａ−Ａ´で
示す箇所）と上面を示す図である。
【図５】磁束量子パラメトロンを４個組合せた１／２分
周回路の回路構成を示す図である。
周回路の回路構成を示す図である。
【図６】超電導配線の交差部を示す図である。
２０・・超電導体薄膜、２１・・絶縁体、３０・・半導
体、３１・・超電導体、４０・・チタン酸ストロンチウ
ム基板、４１・・ＹＢａ2Ｃｕ3ＯX薄膜、４２・・堀、
４３・・絶縁膜、４４・・励振線、４５・・入出力線、
４６・・ＹＢａ2Ｃｕ3ＯX薄膜、４７・・接合、５１・
・磁束量子パラメトロン、５２・・直流ＳＱＵＩＤ、６
１・・超電導配線、６２・・超電導層。
体、３１・・超電導体、４０・・チタン酸ストロンチウ
ム基板、４１・・ＹＢａ2Ｃｕ3ＯX薄膜、４２・・堀、
４３・・絶縁膜、４４・・励振線、４５・・入出力線、
４６・・ＹＢａ2Ｃｕ3ＯX薄膜、４７・・接合、５１・
・磁束量子パラメトロン、５２・・直流ＳＱＵＩＤ、６
１・・超電導配線、６２・・超電導層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深沢 徳海 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 塚本 晃 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 赤松 正一 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 樺沢 宇紀 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】基板上の１対の超電導電極上に形成された
超電導の電流が流れる部分の断面積を局所的に細くする
ことにより形成されたマイクロブリッジ型接合と、上記
接合の電極を含む超電導配線部分とからなり、上記マイ
クロブリッジ型接合部分の膜厚が上記超電導配線部分の
膜厚よりも薄いことを特徴とする酸化物超電導接合素
子。 - 【請求項２】請求項１に記載の酸化物超電導接合素子に
おいて、上記超電導電極および上記超電導配線は、ペロ
ブスカイト型酸化物高温超電導体のＹ−Ｂａ−Ｃｕ系酸
化物、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ系酸化物からなることを
特徴とする酸化物超電導接合素子。 - 【請求項３】請求項１または２に記載の酸化物超電導接
合素子において、上記マイクロブリッジ型接合を流れる
電流の方向は、酸化物超電導体のｃ軸に垂直なａ−ｂ面
に平行であることを特徴とする酸化物超電導接合素子。 - 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の酸化物
超電導接合素子において、上記酸化物超電導接合素子を
用いることにより、磁束量子パラメトロンまたは磁束量
子の情報の担体を構成することを特徴とする酸化物超電
導接合素子。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の酸化物
超電導接合素子において、入出力用配線が接続される接
合の一方の側の超電導電極が同一平面上にある接地側の
超電導電極がグランドプレーンを兼ねており、入出力用
配線、励振用配線が絶縁膜を介して接合を除く領域上に
形成されていることを特徴とする酸化物超電導接合素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6226238A JP2768276B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 酸化物超電導接合素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6226238A JP2768276B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 酸化物超電導接合素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0897474A true JPH0897474A (ja) | 1996-04-12 |
| JP2768276B2 JP2768276B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=16842063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6226238A Expired - Fee Related JP2768276B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 酸化物超電導接合素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2768276B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109560189B (zh) * | 2017-09-26 | 2021-04-13 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种磁通超导探测器及制备方法以及探测方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5823391A (ja) * | 1981-08-03 | 1983-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | ジヨセフソンメモリ装置 |
| JPH01205481A (ja) * | 1988-02-10 | 1989-08-17 | Sanyo Electric Co Ltd | Ｄｃ−ｓｑｕｉｄの製造方法 |
| JPH01293581A (ja) * | 1988-05-20 | 1989-11-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 超電導素子の製造方法 |
-
1994
- 1994-09-21 JP JP6226238A patent/JP2768276B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5823391A (ja) * | 1981-08-03 | 1983-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | ジヨセフソンメモリ装置 |
| JPH01205481A (ja) * | 1988-02-10 | 1989-08-17 | Sanyo Electric Co Ltd | Ｄｃ−ｓｑｕｉｄの製造方法 |
| JPH01293581A (ja) * | 1988-05-20 | 1989-11-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 超電導素子の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2768276B2 (ja) | 1998-06-25 |
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