JPH10294499A - Ｓｑｕｉｄおよびその製造方法 - Google Patents
Ｓｑｕｉｄおよびその製造方法Info
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- JPH10294499A JPH10294499A JP9115354A JP11535497A JPH10294499A JP H10294499 A JPH10294499 A JP H10294499A JP 9115354 A JP9115354 A JP 9115354A JP 11535497 A JP11535497 A JP 11535497A JP H10294499 A JPH10294499 A JP H10294499A
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Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳＱＵＩＤの人工粒界型ジョセフソン接合の
幅を狭くすることができるＳＱＵＩＤの構造および製造
方法の提供。 【解決手段】 本発明のＳＱＵＩＤは、ジョセフソン接
合が酸化物超電導薄膜を用いた人工粒界により形成され
ている。このジョセフソン接合のブリッジ（１）は、幅
が二段に狭くなっており、幅ｗ（１μｍ≦ｗ≦５０μ
ｍ）を有する幅広部分（２）、並びに、幅ｄ（０．２μ
ｍ≦ｄ＜１μｍ）及び長さｔ（０．１μｍ≦ｔ＜２μ
ｍ）を有する幅狭部分（３）から成っている。このＳＱ
ＵＩＤは、ジョセフソン接合部をフォトリソグラフィで
加工してブリッジ部を形成する第１ステップ、並びに、
冷却することなく、収束イオンビーム加工でブリッジ部
をエッチングして幅狭部分を形成する第２ステップによ
って、作製される。
幅を狭くすることができるＳＱＵＩＤの構造および製造
方法の提供。 【解決手段】 本発明のＳＱＵＩＤは、ジョセフソン接
合が酸化物超電導薄膜を用いた人工粒界により形成され
ている。このジョセフソン接合のブリッジ（１）は、幅
が二段に狭くなっており、幅ｗ（１μｍ≦ｗ≦５０μ
ｍ）を有する幅広部分（２）、並びに、幅ｄ（０．２μ
ｍ≦ｄ＜１μｍ）及び長さｔ（０．１μｍ≦ｔ＜２μ
ｍ）を有する幅狭部分（３）から成っている。このＳＱ
ＵＩＤは、ジョセフソン接合部をフォトリソグラフィで
加工してブリッジ部を形成する第１ステップ、並びに、
冷却することなく、収束イオンビーム加工でブリッジ部
をエッチングして幅狭部分を形成する第２ステップによ
って、作製される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＳＱＵＩＤ（Ｓup
erconducting Ｑｕantum Ｉnterfernce Ｄevice ：超
電導量子干渉素子）およびその製造方法に関し、より詳
細には、ジョセフソン接合が酸化物超電導薄膜を用いた
人工粒界により形成されるＳＱＵＩＤおよびその製造方
法に関する。
erconducting Ｑｕantum Ｉnterfernce Ｄevice ：超
電導量子干渉素子）およびその製造方法に関し、より詳
細には、ジョセフソン接合が酸化物超電導薄膜を用いた
人工粒界により形成されるＳＱＵＩＤおよびその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】このタイプのＳＱＵＩＤは、通常、酸化
物超電導薄膜を用いて、段差型、バイクリスタル基板
型、バイエピタキシャル型、ランプエッジ型などの人工
粒界を使ってジョセフソン接合を形成することにより作
製される。また、このような人工粒界型のジョセフソン
接合をもつＳＱＵＩＤは、図１に示すように、酸化物超
電導薄膜Ｆを加工して、フォトリソグラフィなどの技術
によって酸化物超電導薄膜Ｆを加工して人工粒界Ａを含
むブリッジＢを形成するのが一般的である。
物超電導薄膜を用いて、段差型、バイクリスタル基板
型、バイエピタキシャル型、ランプエッジ型などの人工
粒界を使ってジョセフソン接合を形成することにより作
製される。また、このような人工粒界型のジョセフソン
接合をもつＳＱＵＩＤは、図１に示すように、酸化物超
電導薄膜Ｆを加工して、フォトリソグラフィなどの技術
によって酸化物超電導薄膜Ｆを加工して人工粒界Ａを含
むブリッジＢを形成するのが一般的である。
【０００３】一方、ＳＱＵＩＤの変調電圧Ｖppは、例え
ば、"J. Appl. Phys 73 (11)" p.7929-7934 （1993, Am
erican Institute of Physics ）に説明されているよう
に、次の式で示されることが知られている： Ｖpp = (7/π2) [ＩｃＲｎ/(1+β)] [1 - 3.57 (ｋB ＴＬ)1/2 /Φ0] (1) ここで、Ｉｃ；ジョセフソン接合の臨界電流、 Ｒｎ；ジョセフソン接合の常電導抵抗、 ｋB ；ボルツマン定数、 Ｔ ；温度、 Ｌ ；ＳＱＵＩＤのインダクタンス、 Φ0 ；磁束量子、 β = 2ＬＩｃ/ Φ0 。
ば、"J. Appl. Phys 73 (11)" p.7929-7934 （1993, Am
erican Institute of Physics ）に説明されているよう
に、次の式で示されることが知られている： Ｖpp = (7/π2) [ＩｃＲｎ/(1+β)] [1 - 3.57 (ｋB ＴＬ)1/2 /Φ0] (1) ここで、Ｉｃ；ジョセフソン接合の臨界電流、 Ｒｎ；ジョセフソン接合の常電導抵抗、 ｋB ；ボルツマン定数、 Ｔ ；温度、 Ｌ ；ＳＱＵＩＤのインダクタンス、 Φ0 ；磁束量子、 β = 2ＬＩｃ/ Φ0 。
【０００４】一般に、臨界電流Ｉｃと常電導抵抗Ｒｎと
の積ＩｃＲｎを一定にして常電導抵抗Ｒｎを大きくした
ときに、変調電圧Ｖppは大きくなる。従って、膜厚を一
定としてジョセフソン接合の幅を狭くすれば、変調電圧
Ｖppが大きくなって特性が良くなる〔"Appl. Phys Let
t. 66 (22)" p.3059-3061（1995, American Instituteo
f Physics ）〕。
の積ＩｃＲｎを一定にして常電導抵抗Ｒｎを大きくした
ときに、変調電圧Ｖppは大きくなる。従って、膜厚を一
定としてジョセフソン接合の幅を狭くすれば、変調電圧
Ｖppが大きくなって特性が良くなる〔"Appl. Phys Let
t. 66 (22)" p.3059-3061（1995, American Instituteo
f Physics ）〕。
【０００５】このように、変調電圧Ｖppが大きく特性が
良好な所望のＳＱＵＩＤを得るには、ブリッジ幅を十分
に狭くすること、典型的には、１μｍより小さくするこ
とが必要になってくる。しかしながら、フォトリソグラ
フィによる酸化物超電導膜の微細加工では、人工粒界型
ジョセフソン接合のブリッジ幅を１μｍより小さくする
ことは、きわめて困難である。
良好な所望のＳＱＵＩＤを得るには、ブリッジ幅を十分
に狭くすること、典型的には、１μｍより小さくするこ
とが必要になってくる。しかしながら、フォトリソグラ
フィによる酸化物超電導膜の微細加工では、人工粒界型
ジョセフソン接合のブリッジ幅を１μｍより小さくする
ことは、きわめて困難である。
【０００６】そこで、微細な加工を行うことができる収
束イオンビーム（ＦＩＢ：FocusedIon Beam）を使用す
ることが考えられる。例えば、"J. Vac. Technol. B 13
(6)"p.2772-2776（1995, American Vacuum Society ）
には、このＦＩＢによってブリッジ幅を狭くするように
加工することが示されている。しかしながら、このブリ
ッジに人工粒界はない。
束イオンビーム（ＦＩＢ：FocusedIon Beam）を使用す
ることが考えられる。例えば、"J. Vac. Technol. B 13
(6)"p.2772-2776（1995, American Vacuum Society ）
には、このＦＩＢによってブリッジ幅を狭くするように
加工することが示されている。しかしながら、このブリ
ッジに人工粒界はない。
【０００７】また、ＦＩＢを使用して微細加工を行うこ
とにより、ブリッジ幅を１μｍより小さくすることは可
能であるが、酸化物超電導薄膜のＦＩＢ加工において
は、従来は、薄膜のエッチング周辺部分の受けるダメー
ジを少なくするために、薄膜サンプルを低温に下げて冷
却した状態にしておく必要がある。
とにより、ブリッジ幅を１μｍより小さくすることは可
能であるが、酸化物超電導薄膜のＦＩＢ加工において
は、従来は、薄膜のエッチング周辺部分の受けるダメー
ジを少なくするために、薄膜サンプルを低温に下げて冷
却した状態にしておく必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、ＳＱＵＩＤのジョセフソン接合の幅を狭くするのに
ＦＩＢ加工を行うに際して、サンプルを冷却することな
く、このジョセフソン接合の幅を１μｍより小さくする
ことができるＳＱＵＩＤの構造および製造方法を提供す
ることにある。
は、ＳＱＵＩＤのジョセフソン接合の幅を狭くするのに
ＦＩＢ加工を行うに際して、サンプルを冷却することな
く、このジョセフソン接合の幅を１μｍより小さくする
ことができるＳＱＵＩＤの構造および製造方法を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的のために、本発
明によれば、ジョセフソン接合が酸化物超電導薄膜を用
いた人工粒界により形成されており、ジョセフソン接合
のブリッジの幅が二段に狭くなっているＳＱＵＩＤが提
供される。
明によれば、ジョセフソン接合が酸化物超電導薄膜を用
いた人工粒界により形成されており、ジョセフソン接合
のブリッジの幅が二段に狭くなっているＳＱＵＩＤが提
供される。
【００１０】本発明により提供されるＳＱＵＩＤは、典
型的には、ブリッジの幅広部分の幅をｗとし、前記ブリ
ッジの幅狭部分の幅をｄ、長さをｔとしたとき、これら
の範囲は、 １ μｍ ≦ ｗ ≦ ５０μｍ ０．２μｍ ≦ ｄ ＜ １μｍ ０．１μｍ ≦ ｔ ＜ ２μｍ とするのが好ましい。
型的には、ブリッジの幅広部分の幅をｗとし、前記ブリ
ッジの幅狭部分の幅をｄ、長さをｔとしたとき、これら
の範囲は、 １ μｍ ≦ ｗ ≦ ５０μｍ ０．２μｍ ≦ ｄ ＜ １μｍ ０．１μｍ ≦ ｔ ＜ ２μｍ とするのが好ましい。
【００１１】さらに、本発明に従うと、ジョセフソン接
合が酸化物超電導薄膜を用いて人工粒界により形成され
るＳＱＵＩＤを製造するのに、ジョセフソン接合部をフ
ォトリソグラフィで加工して、所定の幅（ｗ）を有する
ブリッジ部を形成する第１ステップ、及び、前記加工さ
れたブリッジ部に対して、冷却することなく、収束イオ
ンビームで中間の側部をエッチングして加工することに
よって、前記幅より小さい所定の幅（ｄ）を有する幅狭
部分を形成する第２ステップが用いられ、これらのステ
ップによって、ジョセフソン接合のブリッジの幅が二段
に狭くなっているＳＱＵＩＤが得られる。
合が酸化物超電導薄膜を用いて人工粒界により形成され
るＳＱＵＩＤを製造するのに、ジョセフソン接合部をフ
ォトリソグラフィで加工して、所定の幅（ｗ）を有する
ブリッジ部を形成する第１ステップ、及び、前記加工さ
れたブリッジ部に対して、冷却することなく、収束イオ
ンビームで中間の側部をエッチングして加工することに
よって、前記幅より小さい所定の幅（ｄ）を有する幅狭
部分を形成する第２ステップが用いられ、これらのステ
ップによって、ジョセフソン接合のブリッジの幅が二段
に狭くなっているＳＱＵＩＤが得られる。
【００１２】また、本発明のＳＱＵＩＤでは、ジョセフ
ソン接合が、段差型、バイクリスタル基板型、バイエピ
タキシャル型、ランプエッジ型などの人工粒界を使って
形成される。
ソン接合が、段差型、バイクリスタル基板型、バイエピ
タキシャル型、ランプエッジ型などの人工粒界を使って
形成される。
【００１３】
【発明の特徴】図２には、本発明のＳＱＵＩＤの一実施
例によるジョセフソン接合の形状が示されている。上述
のように、本発明のＳＱＵＩＤは、ジョセフソン接合が
酸化物超電導薄膜を用いた人工粒界により形成される。
つまり、ジョセフソン接合は、酸化物超電導薄膜を用い
て、段差型、バイクリスタル基板型、バイエピタキシャ
ル型、ランプエッジ型などの人工粒界を使って形成され
る。本発明のＳＱＵＩＤでは、このような人工粒界型の
ジョセフソン接合をもつＳＱＵＩＤにおいて、図２に示
されるように、このジョセフソン接合のブリッジ１は、
幅が二段に狭くなっており、幅ｗを有する幅広部分２並
びに幅ｄ及び長さｔを有する幅狭部分３から成ってお
り、幅狭部分３に人工粒界４を有している。そして、こ
れらの幅ｗ，ｄ及び長さｔは、上述の範囲、即ち、 １ μｍ ≦ ｗ ≦ ５０μｍ ０．２μｍ ≦ ｄ ＜ １μｍ ０．１μｍ ≦ ｔ ＜ ２μｍ とするのが好適である。
例によるジョセフソン接合の形状が示されている。上述
のように、本発明のＳＱＵＩＤは、ジョセフソン接合が
酸化物超電導薄膜を用いた人工粒界により形成される。
つまり、ジョセフソン接合は、酸化物超電導薄膜を用い
て、段差型、バイクリスタル基板型、バイエピタキシャ
ル型、ランプエッジ型などの人工粒界を使って形成され
る。本発明のＳＱＵＩＤでは、このような人工粒界型の
ジョセフソン接合をもつＳＱＵＩＤにおいて、図２に示
されるように、このジョセフソン接合のブリッジ１は、
幅が二段に狭くなっており、幅ｗを有する幅広部分２並
びに幅ｄ及び長さｔを有する幅狭部分３から成ってお
り、幅狭部分３に人工粒界４を有している。そして、こ
れらの幅ｗ，ｄ及び長さｔは、上述の範囲、即ち、 １ μｍ ≦ ｗ ≦ ５０μｍ ０．２μｍ ≦ ｄ ＜ １μｍ ０．１μｍ ≦ ｔ ＜ ２μｍ とするのが好適である。
【００１４】本発明のＳＱＵＩＤにおいては、このよう
にジョセフソン接合のブリッジ１の幅を二段に狭くする
ことによって、接合幅ｄをできるだけ十分狭くし、例え
ば、１μｍより小さい接合幅のジョセフソン接合を得る
ことができ、これによって、（１）式に示されるＳＱＵ
ＩＤの変調電圧Ｖppを大きくし、ＳＱＵＩＤ特性を向上
することができるＳＱＵＩＤを実現することができる。
にジョセフソン接合のブリッジ１の幅を二段に狭くする
ことによって、接合幅ｄをできるだけ十分狭くし、例え
ば、１μｍより小さい接合幅のジョセフソン接合を得る
ことができ、これによって、（１）式に示されるＳＱＵ
ＩＤの変調電圧Ｖppを大きくし、ＳＱＵＩＤ特性を向上
することができるＳＱＵＩＤを実現することができる。
【００１５】また、本発明のＳＱＵＩＤ製作方法におい
ては、ジョセフソン接合が酸化物超電導薄膜を用いた人
工粒界により形成され、ジョセフソン接合のブリッジ１
の幅を二段に狭くなされたＳＱＵＩＤを製造するため
に、第１ステップで、ジョセフソン接合部をフォトリソ
グラフィで加工して、幅ｗを有するブリッジ部が形成さ
れた後、第２ステップにおいて、このブリッジ部に対し
て、冷却することなく、収束イオンビーム（ＦＩＢ）で
中間の側部をエッチングして加工することによって、幅
ｄ及び長さｔを有する幅狭部分が形成される。
ては、ジョセフソン接合が酸化物超電導薄膜を用いた人
工粒界により形成され、ジョセフソン接合のブリッジ１
の幅を二段に狭くなされたＳＱＵＩＤを製造するため
に、第１ステップで、ジョセフソン接合部をフォトリソ
グラフィで加工して、幅ｗを有するブリッジ部が形成さ
れた後、第２ステップにおいて、このブリッジ部に対し
て、冷却することなく、収束イオンビーム（ＦＩＢ）で
中間の側部をエッチングして加工することによって、幅
ｄ及び長さｔを有する幅狭部分が形成される。
【００１６】これらの工程については後で詳しく説明さ
れるが、このような２ステップから成る工程によって、
特に、サンプルを冷却せずＦＩＢ加工する第２ステップ
の採用によって、ブリッジ１が微細加工される結果、本
発明によるＳＱＵＩＤの接合幅ｄ及び長さｔは、精度よ
く且つ容易に、０．２μｍ≦ｄ＜１μｍ，０．１μｍ≦
ｔ＜２μｍの所望範囲とすることができ、７７Ｋで動作
することができるＳＱＵＩＤを実現することができる。
れるが、このような２ステップから成る工程によって、
特に、サンプルを冷却せずＦＩＢ加工する第２ステップ
の採用によって、ブリッジ１が微細加工される結果、本
発明によるＳＱＵＩＤの接合幅ｄ及び長さｔは、精度よ
く且つ容易に、０．２μｍ≦ｄ＜１μｍ，０．１μｍ≦
ｔ＜２μｍの所望範囲とすることができ、７７Ｋで動作
することができるＳＱＵＩＤを実現することができる。
【００１７】なお、ＳＱＵＩＤのブリッジ幅を、単に、
二段に狭くすること自体は、例えば、特開平３−１０８
７８２号公報（島津製作所）や特開平８−９７４７４号
公報（日立製作所）に示されるように、既に知られてい
る。しかしながら、これらの技術は、段差型などの人工
粒界型ジョセフソン接合を使用しておらず、むしろ、否
定的である。
二段に狭くすること自体は、例えば、特開平３−１０８
７８２号公報（島津製作所）や特開平８−９７４７４号
公報（日立製作所）に示されるように、既に知られてい
る。しかしながら、これらの技術は、段差型などの人工
粒界型ジョセフソン接合を使用しておらず、むしろ、否
定的である。
【００１８】例えば、前者の技術（島津）は、ＳＱＵＩ
Ｄのブリッジ幅を二段に狭められてはいるが、膜質を劣
化させずに接合部のくびれを細くすることのみで弱結合
を得ることはできないので、弱結合の幅を物理的に狭く
加工することなく、基板表面に複数の結晶面を露出させ
ることによって所望の弱結合型ジョセフソン接合を得よ
うとするものである。つまり、接合幅を物理的に狭くし
ないことを狙いとしており、また、段差型などの人工粒
界型ジョセフソン接合への適用については、否定的であ
る。
Ｄのブリッジ幅を二段に狭められてはいるが、膜質を劣
化させずに接合部のくびれを細くすることのみで弱結合
を得ることはできないので、弱結合の幅を物理的に狭く
加工することなく、基板表面に複数の結晶面を露出させ
ることによって所望の弱結合型ジョセフソン接合を得よ
うとするものである。つまり、接合幅を物理的に狭くし
ないことを狙いとしており、また、段差型などの人工粒
界型ジョセフソン接合への適用については、否定的であ
る。
【００１９】また、後者の技術（日立）も、ＳＱＵＩＤ
のブリッジ幅を二段に狭められてはいるが、その関心
は、専ら、マイクロブリッジ型ジョセフソン接合部の配
線部との膜厚関係にあり、これ又、段差型やバイクリス
タル基板型などの人工粒界型ジョセフソン接合への適用
については否定的である。さらに、この技術により接合
部に施される微細加工は、本発明のＳＱＵＩＤとは異な
り、接合幅は、０．１μｍという低い値である。
のブリッジ幅を二段に狭められてはいるが、その関心
は、専ら、マイクロブリッジ型ジョセフソン接合部の配
線部との膜厚関係にあり、これ又、段差型やバイクリス
タル基板型などの人工粒界型ジョセフソン接合への適用
については否定的である。さらに、この技術により接合
部に施される微細加工は、本発明のＳＱＵＩＤとは異な
り、接合幅は、０．１μｍという低い値である。
【００２０】これに対して、本発明は、前述したよう
に、ジョセフソン接合が、段差型、バイクリスタル基板
型、バイエピタキシャル型、ランプエッジ型などの人工
粒界を使って形成されるＳＱＵＩＤに適用される点で、
これらの公知技術と明確に異なっている。つまり、本発
明では、このような人工粒界型のジョセフソン接合をも
つＳＱＵＩＤにおいて、接合幅をできるだけ小さくする
ことを主たる狙いにしており、この狙いを実現するのに
好適なＳＱＵＩＤの構造及び作製方法が提供される。
に、ジョセフソン接合が、段差型、バイクリスタル基板
型、バイエピタキシャル型、ランプエッジ型などの人工
粒界を使って形成されるＳＱＵＩＤに適用される点で、
これらの公知技術と明確に異なっている。つまり、本発
明では、このような人工粒界型のジョセフソン接合をも
つＳＱＵＩＤにおいて、接合幅をできるだけ小さくする
ことを主たる狙いにしており、この狙いを実現するのに
好適なＳＱＵＩＤの構造及び作製方法が提供される。
【００２１】
【発明の実施の態様】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。
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。
【００２２】
【実施例】図３には、段差型のジョセフソン接合を備え
るＳＱＵＩＤを例にして、本発明によるＳＱＵＩＤの作
製方法の一実施例の加工ステップが示されており、図４
には、図３の作製方法に従って得られる本発明のＳＱＵ
ＩＤの一実施例によるジョセフソン接合の形状例が示さ
れている。
るＳＱＵＩＤを例にして、本発明によるＳＱＵＩＤの作
製方法の一実施例の加工ステップが示されており、図４
には、図３の作製方法に従って得られる本発明のＳＱＵ
ＩＤの一実施例によるジョセフソン接合の形状例が示さ
れている。
【００２３】この実施例では、先ず、例えば20ｍｍ×20
ｍｍのサイズを有するＳr Ｔi Ｏ3基板が用意される。
この基板には、後で形成される酸化物超電導薄膜５中に
人工粒界４を作製することができるようにするために、
フォトリソグラフィ及びイオンミリングによって0.15μ
ｍの段差６が形成される。その後、この基板上には、レ
ーザー蒸着法によって、酸化物超電導薄膜５としてＨo1
Ｂa2Ｃu3Ｏ7-x 薄膜が膜厚 0.2μｍで形成される。
ｍｍのサイズを有するＳr Ｔi Ｏ3基板が用意される。
この基板には、後で形成される酸化物超電導薄膜５中に
人工粒界４を作製することができるようにするために、
フォトリソグラフィ及びイオンミリングによって0.15μ
ｍの段差６が形成される。その後、この基板上には、レ
ーザー蒸着法によって、酸化物超電導薄膜５としてＨo1
Ｂa2Ｃu3Ｏ7-x 薄膜が膜厚 0.2μｍで形成される。
【００２４】次に、ブリッジ形成の第１ステップにおい
て、基板上に形成されたＨo1Ｂa2Ｃu3Ｏ7-x 薄膜５に
は、通常のフォトリソグラフィ及びイオンミリングが施
されて、所定の幅ｗを有するブリッジ部７が形成され
る。このとき、ジョセフソン接合部分は、図３の（ａ）
に示されるような形状を呈している。
て、基板上に形成されたＨo1Ｂa2Ｃu3Ｏ7-x 薄膜５に
は、通常のフォトリソグラフィ及びイオンミリングが施
されて、所定の幅ｗを有するブリッジ部７が形成され
る。このとき、ジョセフソン接合部分は、図３の（ａ）
に示されるような形状を呈している。
【００２５】さらに、ブリッジ形成の第２ステップにお
いて、サンプルを冷却することなく、このブリッジ部７
に対して、収束イオンビーム（ＦＩＢ）による加工が施
されて、ブリッジの中間の側部８がエッチングによって
除去される。これによって、図３の（ｂ）に示されるよ
うに、所定の幅ｄ及び所定の長さｔを有する幅狭部分３
が形成される。
いて、サンプルを冷却することなく、このブリッジ部７
に対して、収束イオンビーム（ＦＩＢ）による加工が施
されて、ブリッジの中間の側部８がエッチングによって
除去される。これによって、図３の（ｂ）に示されるよ
うに、所定の幅ｄ及び所定の長さｔを有する幅狭部分３
が形成される。
【００２６】以上の工程の結果、図４に示されるよう
に、段差型の人工粒界４を有するジョセフソン接合を備
え、このジョセフソン接合のブリッジ１は、幅が二段に
狭くなっており、幅ｗを有する幅広部分２並びに幅ｄ及
び長さｔを有する幅狭部分３から成っており、幅狭部分
３に人工粒界４を有するＳＱＵＩＤが得られる。
に、段差型の人工粒界４を有するジョセフソン接合を備
え、このジョセフソン接合のブリッジ１は、幅が二段に
狭くなっており、幅ｗを有する幅広部分２並びに幅ｄ及
び長さｔを有する幅狭部分３から成っており、幅狭部分
３に人工粒界４を有するＳＱＵＩＤが得られる。
【００２７】表１には、加工サイズｗ，ｄ，ｔを種々に
変化した場合に得られたサンプルの７７Ｋにおける特性
が示される。
変化した場合に得られたサンプルの７７Ｋにおける特性
が示される。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１において、サンプル番号“０”は、特
性比較の便のため、ＦＩＢ加工を行っていないサンプル
を示す。
性比較の便のため、ＦＩＢ加工を行っていないサンプル
を示す。
【００３０】表１のサンプル番号“０”の結果に対し
て、サンプル番号“１”及び“２”の結果を比較して明
らかなように、本発明により採用されるＦＩＢ加工によ
って、変調電圧Ｖppが大きくなり、特性が向上している
ことが分かる。これに対して、サンプル番号“３”のサ
ンプルは、ジョセフソン接合の幅ｄを小さくし過ぎたた
め、イオンビームによる加工部周辺のダメージによっ
て、７７Ｋでは非超電導に劣化している。従って、ジョ
セフソン接合の幅ｗは、０．１μｍより大きくすること
が望ましい。
て、サンプル番号“１”及び“２”の結果を比較して明
らかなように、本発明により採用されるＦＩＢ加工によ
って、変調電圧Ｖppが大きくなり、特性が向上している
ことが分かる。これに対して、サンプル番号“３”のサ
ンプルは、ジョセフソン接合の幅ｄを小さくし過ぎたた
め、イオンビームによる加工部周辺のダメージによっ
て、７７Ｋでは非超電導に劣化している。従って、ジョ
セフソン接合の幅ｗは、０．１μｍより大きくすること
が望ましい。
【００３１】表１のサンプル番号“４”〜“７”の結果
をみると、加工する幅狭部分３の長さｔを２μｍ以上に
すると、やはり、特性が劣化している（サンプル番号
“６”，“７”）。これは、加工長さｔを２μｍ以上に
すると、イオンビームによる加工部周辺のダメージが大
きくなっているものと考えられる。従って、加工する幅
狭部分３の長さｔは、２μｍより小さくすることが望ま
しい。
をみると、加工する幅狭部分３の長さｔを２μｍ以上に
すると、やはり、特性が劣化している（サンプル番号
“６”，“７”）。これは、加工長さｔを２μｍ以上に
すると、イオンビームによる加工部周辺のダメージが大
きくなっているものと考えられる。従って、加工する幅
狭部分３の長さｔは、２μｍより小さくすることが望ま
しい。
【００３２】また、この加工長さｔを０．１μｍより小
さくすると、人工粒界４の部分を精確に加工することが
できなくなる可能性がある。従って、この長さｔは、
０．１μｍ以上にすることが望ましい。
さくすると、人工粒界４の部分を精確に加工することが
できなくなる可能性がある。従って、この長さｔは、
０．１μｍ以上にすることが望ましい。
【００３３】なお、酸化物超電導薄膜５としては、これ
らの実施例では、Ｈo1Ｂa2Ｃu3Ｏ7-x 薄膜を用いている
が、Ｙ1 Ｂa2Ｃu3Ｏ7-x 薄膜など他の希土類系酸化物超
電導薄膜を使用することができる。また、Ｂｉ系やＴｌ
系等の酸化物超電導薄膜を使用することもできる。
らの実施例では、Ｈo1Ｂa2Ｃu3Ｏ7-x 薄膜を用いている
が、Ｙ1 Ｂa2Ｃu3Ｏ7-x 薄膜など他の希土類系酸化物超
電導薄膜を使用することができる。また、Ｂｉ系やＴｌ
系等の酸化物超電導薄膜を使用することもできる。
【００３４】また、これらの実施例では、人工粒界とし
て基板段差型人工粒界を使っているが、バイクリスタル
基板型人工粒界、バイエピタキシャル型人工粒界、ラン
プエッジ型人工粒界などの人工粒界を用いることができ
る。
て基板段差型人工粒界を使っているが、バイクリスタル
基板型人工粒界、バイエピタキシャル型人工粒界、ラン
プエッジ型人工粒界などの人工粒界を用いることができ
る。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
人工粒界型のジョセフソン接合のブリッジ幅を二段に狭
くすることによって、十分に狭い所望の接合幅を得るこ
とができるので、変調電圧を大きくし特性を向上したＳ
ＱＵＩＤを提供することができる。また、このような構
造をもつＳＱＵＩＤは、本発明の方法によって、冷却す
ることなく収束イオンビーム（ＦＩＢ）により微細加工
されるので、精度よく且つ容易に実現することができ
る。
人工粒界型のジョセフソン接合のブリッジ幅を二段に狭
くすることによって、十分に狭い所望の接合幅を得るこ
とができるので、変調電圧を大きくし特性を向上したＳ
ＱＵＩＤを提供することができる。また、このような構
造をもつＳＱＵＩＤは、本発明の方法によって、冷却す
ることなく収束イオンビーム（ＦＩＢ）により微細加工
されるので、精度よく且つ容易に実現することができ
る。
【図１】従来技術による人工粒界型ジョセフソン接合を
説明する図である。
説明する図である。
【図２】本発明のＳＱＵＩＤにおけるジョセフソン接合
の形状を概略的に説明する図である。
の形状を概略的に説明する図である。
【図３】本発明によるＳＱＵＩＤの作製方法の一実施例
の加工ステップを説明するための図である。
の加工ステップを説明するための図である。
【図４】本発明の一実施例によるＳＱＵＩＤのジョセフ
ソン接合の形状例を示す図である。
ソン接合の形状例を示す図である。
Ｆ，５ 酸化物超電導薄膜、 Ｂ，１ ブリッジ、 Ａ，４ 人工粒界、 ２ 幅ｗを有する幅広部分、 ３ 幅ｄ及び長さｔを有する幅狭部分、 ６ 段差、 ７ 中間の側部８が除去されるブリッジ部。
Claims (5)
- 【請求項１】 ジョセフソン接合が酸化物超電導薄膜を
用いた人工粒界により形成されており、ジョセフソン接
合のブリッジの幅が二段に狭くなっていることを特徴と
するＳＱＵＩＤ。 - 【請求項２】 前記ブリッジの幅広部分の幅をｗとし、
前記ブリッジの幅狭部分の幅をｄ、長さをｔとしたと
き、 １ μｍ ≦ ｗ ≦ ５０μｍ ０．２μｍ ≦ ｄ ＜ １μｍ ０．１μｍ ≦ ｔ ＜ ２μｍ であることを特徴とする請求項１に記載のＳＱＵＩＤ。 - 【請求項３】 ジョセフソン接合が、段差型、バイクリ
スタル基板型、バイエピタキシャル型、ランプエッジ型
などの人工粒界を使って形成されることを特徴とする請
求項１又は２に記載のＳＱＵＩＤ。 - 【請求項４】 ジョセフソン接合が酸化物超電導薄膜を
用いた人工粒界により形成されるＳＱＵＩＤの製造方法
において、 ジョセフソン接合部をフォトリソグラフィで加工して、
所定の幅（ｗ）を有するブリッジ部を形成する第１ステ
ップ、及び、 前記加工されたブリッジ部に対して、冷却することな
く、収束イオンビームで中間の側部をエッチングして加
工することによって、前記幅より小さい所定の幅（ｄ）
を有する幅狭部分を形成する第２ステップを備えること
を特徴とするＳＱＵＩＤの製造方法。 - 【請求項５】 ジョセフソン接合が、段差型、バイクリ
スタル基板型、バイエピタキシャル型、ランプエッジ型
などの人工粒界を使って形成されることを特徴とする請
求項４に記載のＳＱＵＩＤの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9115354A JPH10294499A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | Ｓｑｕｉｄおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9115354A JPH10294499A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | Ｓｑｕｉｄおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10294499A true JPH10294499A (ja) | 1998-11-04 |
Family
ID=14660458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9115354A Pending JPH10294499A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | Ｓｑｕｉｄおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10294499A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005015650A1 (ja) * | 2003-08-07 | 2005-02-17 | Riken | 微小トンネル接合回路の作製方法および微小トンネル接合回路 |
| GB2438241A (en) * | 2006-05-16 | 2007-11-21 | Secretary Trade Ind Brit | Machining of microstructures |
| WO2009056781A1 (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-07 | The Secretary Of State For Trade And Industry | Machining of microstructures |
-
1997
- 1997-04-17 JP JP9115354A patent/JPH10294499A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005015650A1 (ja) * | 2003-08-07 | 2005-02-17 | Riken | 微小トンネル接合回路の作製方法および微小トンネル接合回路 |
| GB2438241A (en) * | 2006-05-16 | 2007-11-21 | Secretary Trade Ind Brit | Machining of microstructures |
| WO2009056781A1 (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-07 | The Secretary Of State For Trade And Industry | Machining of microstructures |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060104 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060404 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060801 |