JPS60250682A - 超電導素子 - Google Patents
超電導素子Info
- Publication number
- JPS60250682A JPS60250682A JP59106374A JP10637484A JPS60250682A JP S60250682 A JPS60250682 A JP S60250682A JP 59106374 A JP59106374 A JP 59106374A JP 10637484 A JP10637484 A JP 10637484A JP S60250682 A JPS60250682 A JP S60250682A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- barrier layer
- superconductive
- superconducting
- superconducting element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/10—Junction-based devices
- H10N60/12—Josephson-effect devices
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は極低温で動作する超電導素子に係り、素子の微
細化による回路の高性能化と高集積化に好適な超電導素
子に係る。
細化による回路の高性能化と高集積化に好適な超電導素
子に係る。
従来の超電導素子、例えばジョセフソン接合素子におい
ては、障壁層材料にＰｂ、！ｎ＊ Ｓｔ。
ては、障壁層材料にＰｂ、！ｎ＊ Ｓｔ。
ＡＱ、Ｎｂの酸化物等が用いられている。この場合、障
壁層部分の面積は５μ−以上であった。この面積をさら
に微小化して２μｄ以下にする場合、従来はＰｂ、Ｉｎ
、Ｓｔ、ＡＱ等の酸化物を該障壁層に用いていたため該
障壁層と超電導電極とによって構成される静電容量が小
さくなり、素子特性が変化して回路の安定な動作を確保
できないという欠点があった。
壁層部分の面積は５μ−以上であった。この面積をさら
に微小化して２μｄ以下にする場合、従来はＰｂ、Ｉｎ
、Ｓｔ、ＡＱ等の酸化物を該障壁層に用いていたため該
障壁層と超電導電極とによって構成される静電容量が小
さくなり、素子特性が変化して回路の安定な動作を確保
できないという欠点があった。
本発明の目的は、従来技術の持つ欠点を改良して、高集
積度でかつ動作が安定な超電導素子の材料とその製造方
法を提供することにある。
積度でかつ動作が安定な超電導素子の材料とその製造方
法を提供することにある。
超電導素子がスイッチした後の状態においては一般に交
流ジョセフソン効果による振動成分が存在し、この効果
のために、素子を安定にスイッチさせるためには、スイ
ッチ後も一定の電流Ｉ ｗｉｎを素子に供給する必要が
ある。Ｉ ｌｌ１ｉｎ値は障壁層材料の誘電率εｒによ
って上、下し、εｒが大きいほどＩ ｍｉｎ小さくなる
。Ｉ ｓｉｎ大きいことはスイッチとしてのＯＦＦ抵抗
が小さいことに対応する。従って、εｒの大きな材料を
使用することが必要になる。
流ジョセフソン効果による振動成分が存在し、この効果
のために、素子を安定にスイッチさせるためには、スイ
ッチ後も一定の電流Ｉ ｗｉｎを素子に供給する必要が
ある。Ｉ ｌｌ１ｉｎ値は障壁層材料の誘電率εｒによ
って上、下し、εｒが大きいほどＩ ｍｉｎ小さくなる
。Ｉ ｓｉｎ大きいことはスイッチとしてのＯＦＦ抵抗
が小さいことに対応する。従って、εｒの大きな材料を
使用することが必要になる。
障壁層が超電導電極によってはさまれる部分の面積が２
．０μ−の場合には、εｒが２０以下であると、Ｉ ｗ
ｉｎ飽和値１．の４０％以上になり、一般に回路は非常
に動作しづらくなる。この問題はεｒが２０以上の材料
を使用することで解決される。
．０μ−の場合には、εｒが２０以下であると、Ｉ ｗ
ｉｎ飽和値１．の４０％以上になり、一般に回路は非常
に動作しづらくなる。この問題はεｒが２０以上の材料
を使用することで解決される。
以下１本発明を実施例を参照して詳細な説明する。
第１図は本発明の実施例による超電導素子の一部を示す
断面図である。表面を熱酸化して、厚さ約７００ｎｍの
５ｉｎ１２膜を形成したＳｔ基板１上に厚さ約２００ｎ
ｍのＮｂ膜をスパッタリング法により形成し、ホトレジ
ストをマスクとじたＡｒイオンエツチング法により加工
し第１の超電導電極２とした。その後に、ＳｊＯよりな
る開孔部を持った厚さ約２５０ｎｍの層間絶縁膜３を形
成した。ＳｉＯは真空蒸着法によって製膜し、リフトオ
フ法によって加工した。次にＴｉを酸素ガス１０％を含
むＡｒガスによってスパッタリングして、厚さ約５ｎｍ
のＴｉ酸化膜を形成し引き続いて厚さ約３００ｎｍのＮ
ｂ膜をスパッタ法によって形成した。次にホトレジスト
をマスクとして、このＴｉ酸化膜とＮｂ膜をＡｒイオン
エツチングによって加工し、障壁層４と第２の超電導電
極５とした。以上によって本発明の超電導素子を作製す
ることができた。この素子の開孔部面積は１．０μ−と
した。この素子のジョセブソン効果にもとづく臨界電流
の密度は１０” Ａ／ｒｒｆとした。この素子を液体ヘ
リウム温度で動作させたところ、Ｉ ｗｉｎ値は飽和値
の２０％程度となり、回路は安定に動作した。
断面図である。表面を熱酸化して、厚さ約７００ｎｍの
５ｉｎ１２膜を形成したＳｔ基板１上に厚さ約２００ｎ
ｍのＮｂ膜をスパッタリング法により形成し、ホトレジ
ストをマスクとじたＡｒイオンエツチング法により加工
し第１の超電導電極２とした。その後に、ＳｊＯよりな
る開孔部を持った厚さ約２５０ｎｍの層間絶縁膜３を形
成した。ＳｉＯは真空蒸着法によって製膜し、リフトオ
フ法によって加工した。次にＴｉを酸素ガス１０％を含
むＡｒガスによってスパッタリングして、厚さ約５ｎｍ
のＴｉ酸化膜を形成し引き続いて厚さ約３００ｎｍのＮ
ｂ膜をスパッタ法によって形成した。次にホトレジスト
をマスクとして、このＴｉ酸化膜とＮｂ膜をＡｒイオン
エツチングによって加工し、障壁層４と第２の超電導電
極５とした。以上によって本発明の超電導素子を作製す
ることができた。この素子の開孔部面積は１．０μ−と
した。この素子のジョセブソン効果にもとづく臨界電流
の密度は１０” Ａ／ｒｒｆとした。この素子を液体ヘ
リウム温度で動作させたところ、Ｉ ｗｉｎ値は飽和値
の２０％程度となり、回路は安定に動作した。
本実施例では、障壁層の材料としてＴｉの酸化物を用い
たがＷ、Ｐｒ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｔｎ、ＳｍｔＬａの酸化物
を用いても同様の効果を得ることができた。
たがＷ、Ｐｒ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｔｎ、ＳｍｔＬａの酸化物
を用いても同様の効果を得ることができた。
以上述べたように、本発明によれば、微小面積の超電導
素子におけるＩ■ｉｎ値を飽和値の１７５以下とするこ
とができるので、高集積度でかつ動作が安定な超電導素
子を実現できる効果がある。
素子におけるＩ■ｉｎ値を飽和値の１７５以下とするこ
とができるので、高集積度でかつ動作が安定な超電導素
子を実現できる効果がある。
第１図は本発明の一実施例による超電導素子を示す断面
図。 １・・・基板、２．訃・・超電導電極、３・・・層間絶
縁膜、第 １ 日
図。 １・・・基板、２．訃・・超電導電極、３・・・層間絶
縁膜、第 １ 日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ともに超電導体より成る２つの対向する電極の間に
絶縁物あるいは光導体より成る障壁層を有する構造の超
電導素子において、障壁層材料の比誘電率は２０以上で
あること、を特徴とする超電導素子。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の超電導素子において
、該障壁層材料はＴｉ、Ｗ、Ｐｒ、Ｔｂ。 Ｃｅ、ＴＱ、Ｓｍ、Ｌａの元素の群から選ばれた１種又
は２種以上の元素の酸化物より成り、かつ該障壁層が２
つの超電導電極によってはさまれる部分の面積が２．０
μｍ以下であることを特徴とする超電導素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59106374A JPS60250682A (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 超電導素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59106374A JPS60250682A (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 超電導素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60250682A true JPS60250682A (ja) | 1985-12-11 |
Family
ID=14431941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59106374A Pending JPS60250682A (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 超電導素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60250682A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63261769A (ja) * | 1987-04-18 | 1988-10-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 酸化物超電導材料の作製方法 |
| JPS63261770A (ja) * | 1987-04-18 | 1988-10-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 酸化物超電導材料の作製方法 |
| JPS63261771A (ja) * | 1987-04-18 | 1988-10-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | ジヨセフソン型装置の作製方法 |
-
1984
- 1984-05-28 JP JP59106374A patent/JPS60250682A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63261769A (ja) * | 1987-04-18 | 1988-10-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 酸化物超電導材料の作製方法 |
| JPS63261770A (ja) * | 1987-04-18 | 1988-10-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 酸化物超電導材料の作製方法 |
| JPS63261771A (ja) * | 1987-04-18 | 1988-10-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | ジヨセフソン型装置の作製方法 |
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