JPS607187A - トンネル形ジヨセフソン接合素子 - Google Patents

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】 本発明はトンネル形ジョセフソン接合素子の改良に関す
る。

１−ンネル形ジョゼノソン接合素子としノで、従来、次
に述べる構成を右するものが提案されている。

すなわち、第１図に示すように、基板１の平らな面上に
、各部間じ絶縁月利で、各部一様の厚ざにｎつ各部均質
に形成された絶縁層２を介して接地用導体層３が、各部
間じ超伝導々オ籾で。

各部一様の厚さに月つ各部均質に形成されている。

また、接地用導体層３−にに、各部間じ＋ＡＦＩで各部
一様の厚さに目つ各部均質に形成された絶縁層４を介し
て、第１の超伝導体層５が、各部間じ超伝導材料で、各
部一様の厚さに口つ各部均質に形成されている。

さらに、超伝導体層５上に、窓６を右する絶縁層７が、
各部間じ絶縁材料で、各部一様のＲｄにＪｌつ各部均質
に形成されている。

また、超伝導体層５の絶縁層７の窓６に臨む領［−にに
、１〜ンネル障壁膜８が、各部間じ月別で、各部一様の
厚さに口つ各部均質に形成されている。

また、超伝導体層５上に、トンネル障壁膜８を介して延
長し且つ絶縁層７上に延長している第２の超伝導体層９
が、各部間じ超伝導材料で、各部一様の厚さに月つ各部
均質に形成されている。

以上が、従来提案されている１〜ンネル形ジョセフソン
接合素子の構成である。

このにうな構成を有する］〜ンネル形ジョゼフ３− ソン接合素子は、スイッチング素子とし−Ｃの機能を有
するが、その接地用導体層３、超伝導体層５及び超伝導
体層０の何れか１つまたは複数が磁束を捕獲し、そして
、その磁束が］〜ンネル障壁膜８を貫通ずれば、スイッ
チング素子としての特性、特に直流ジヲセフソン電流に
変化が生ずる。

ところで、第１図に示す従来のトンネル形ジョセフソン
接合素子の場合、その接地用導体層３、第１の超伝導体
層５及び第２の超伝導体層９のそれぞれが、各部間じ材
料で、各部一様の厚さに且つ各部均質に形成されている
ので、接地用導体層３、第１の超伝導体層５及び第２の
超伝導体層９のそれぞれが磁束を捕獲する確率すなわち
磁束捕獲確率が、：〜ンネル障壁膜８下の領域と、それ
以外の領域とで略々等しい。

このため、第１図に示す従来のトンネル形ジョヒフソン
接合素子の場合、接地用導体層３、第１の超伝導体層５
及び第２の超伝導体層９の何れか１つまたは複数が捕獲
する磁束によるス４− イッヂング素子としての特１１の変化が、無視し１ｑな
い程大である、という欠点を有していた。

また、このため、従来、図示説明は省略するが、第１図
に示すトンネル形ジョセフソン接合素子と同様の構成の
トンネル形ジョセフソン接合素子において、その接地用
導体層が、トンネル障壁股下にお（プる臨界温度の高い
領域と、１〜ンネル障壁膜下以外の領域における臨界温
度の低い領域とからなり、接地用導体層に捕獲される磁
束を、臨界温度の低い領域で捕獲させることによって、
その磁束をトンネル障壁膜に貫通させないように構成さ
れたものが、ｒｆＢＭ王ｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄ　１ｓｃ
ｌｏｓｕｒｅ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ　、　Ｖｏｌ。

２４、Ｎ０１４、ｐ、　、　２００２．３　ｅｐｔｅｍ
ｂｅｒ　１９８１　Ｊに提案されている。

しかしながら、このような構成のトンネル形ジ」セフソ
ン接合素子の場合、接地用導体層に捕獲される磁束によ
るスイッチング素子としての特性の変化が、回避される
としても、第１及び第２の超伝導体層に捕獲される磁束
によるスイッチング素子どじ−ての’１３ｉ竹の変化が
、回避されないので、スイッチング素子どしての特↑ノ
１の変化の回避効果が、不充分である、という欠点を有
していた。

また、従来、図示説明は省略でるが、第１図に示す１〜
ヘンネル形ジヨレフソン接素子と同様の構成のトンネル
形ジョセフソン接合素子において、その第１の超伝導体
層が幅狭乃至小面積に形成され、これにＪ：って、第１
の超伝導体層に捕獲される磁束の石を減少させ、また、
接地用導体層と、第１の超伝導体層との間の絶縁間が十
分大なる厚さに形成され、従って、第１の超伝導体層が
接地用導体層から十分１ｌｌｌれて形成され、これによ
って、接地用導体層が捕獲する磁束がトンネル障壁膜に
貫通１−る吊を減少させるように構成されたものも、ｒ
　Ｗ　ａｓｈｉｎｇｔｏｎ＆　Ｆｕｌｔｏｎ著、Ａｐｐ
ｌ　、　Ｐｈｙｓ　、　Ｉ−ｅｔｔｅｒ、４０．８４８
、（１９８２）　Ｊに提案されている。

しかし４ｒがら、このような構成のトンネル形シ三】レ
フソン接合素子の場合、１〜ヘンネル形ジヨレフソン接
素子を、所望の特性を右するものとして製造づるのに制
約を受（プる、という欠点を有していた。

よって、本発明は、上）ホした欠点のイ丁い、新規な１
−ンネル形ジョセフソン接合素子を提案せんとりるもの
で、以下図面を伴なって本発明の実施例をｉＴ述すると
ころから明らかとなるであろう。

先ず、第２図を伴なって、本発明による］〜ンネル形ジ
ョセフソン接合素子の第１の実施例を述べよう。

第２図に４３いて、第１図どの対応部分には同一符号を
付して詳細説明を省略する。

第２図に示１本発明による１ヘンネル形ジョレフソン接
合素子の第１の実施例は、第１図に示づ従来のトンネル
形ジョセフソン接合素子において、その第１の超伝導体
層５が、第２の超伝導体層９どトンネル障壁膜８を介し
て対向している領域２１と、第２の超伝導体層９と１ヘ
ンネ７− ル障壁膜８を介して対向していない領域２２とからなり
、その領域２２が、領域２１に比し、その１０倍程度と
いうような、高い格子欠陥密度を有する、という第１の
超伝導体層２３に置換されていることを除いて、第１図
に示す従来の１〜ヘンネル形ジヨレフソン接素子と同様
の構成を有する。

以上が、本発明にＪ：るトンネル形ジョセフソン接合素
子の第１の実施例の構成である。

このような構成を有する本発明によるトンネル形ジョセ
フソン接合素子によれば、それが、上述した事項を除い
て、第１図に示す従来の］〜ンネル形ジョセフソン接合
素子と同様の構成を有し、その第１の超伝導体層２３が
、第１図に示す従来のトンネル形ジョセフソン接合素子
の第１の超伝導体層５に対応しているので、第１図に示
す従来のトンネル形ジョセフソン接合素子と同様のスイ
ッチング素子としての機能を有することは明らかである
。

しかしながら、第２図に示す本発明による１・８− ンネル形ジョはフソン接合素子の場合、第１の超伝導体
層２３が、その第２の超伝導体層９と１−ンネル障壁Ｉ
ＰＩ！８を介して対向している領域２１以外の領域２２
において、領域２１に比し高い格子欠陥密度を有してい
る。

このため、［ｓ、　Ｆｏｎｅｒ、　Ｂ、　Ｂ、　Ｓｃｈ
ｗａｒｔｌ　著、３　ｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　
Ｍ　ａｃｈｉｎｃｓ　ａｎｄＤｅｖｉｃｅ　、　Ｐｌｅ
ｕｎｕｍ　Ｐｒｅｓｓ社発行、１）、１０８〜１０９Ｊ
の記載からも明らかなＪ：うに、領域２２が、領域２１
に比し高い磁束捕獲確率を有している。

従って、第１の超伝導体層２３が捕獲づる磁束が、主ど
して領域２２に捕獲される。

このため、第１の超伝導体層２３が捕獲する磁束がトン
ネル障壁膜８に貫通ずる酎が、第１図に示す従来のトン
ネル形ジョセフソン接合素子において、その第１の超伝
導体層５が捕獲する磁束がトンネル障壁膜８を貫通する
吊に比し、格段的に少い。

よって、第２図に示１本発明によるトンネル形ジョセフ
ソン接合素子によれば、第１の超伝導体層２３に捕獲さ
れる磁束によるスイッチング素子としての特性の変化が
、有効且つ効果的に回避される、という大なる特性を有
する。

次に、第３図を伴なって、本発明によるトンネル形ジョ
セフソン接合素子の第２の実施例を述べＪ：う。

第３図において、第１図との対応部分には同一符号を付
して詳細説明を省略する。

第３図に示す本発明ににるトンネル形ジョセフソン接合
素子の第２の実施例は、第１図に示ず従来のトンネル形
ジョセフソン接合素子において、その第１の超伝導体層
５が、第２の超伝導体層９と１〜ンネル障壁膜８を介し
て対向している領［３１と、第２の超伝導体層９とトン
ネル障壁膜８を介して対向していない領域３２とからな
り、その領域３２が、領域３１に比し、その１／２程度
というＪ：うな、薄い厚さを有する、という第１の超伝
導体層３３に置換されていることを除いて、第１図に示
す従来のトンネル形ジョセフソン接合素子と同様の構成
を有する。

以上が、本発明ににるトンネル形ジョセフソン接合素子
の第２の実施例の構成である。。

このにうな構成を右する本発明にＪ：る］−ンネル形ジ
ョセフソン接合素子によれば、それが、」述した事項を
除いて、第１図に示す従来のトンネル形ジョセフソン接
合素子と同様の構成を有し、その第１の超伝導体層３３
が、第１図に示す従来のトンネル形ジョセフソン接合素
子の第１の超伝導体層５に対応しているので、第１図に
示す従来のトンネル形ジョセフソン接合素子と同様のス
イッチング素子としての機能を有することは明らかであ
る。

しかしながら、第３図に示す本発明にｊこるトンネル形
ジョセフソン接合素子の場合、第１の超伝導体層３３が
、その第２の超伝導体層９と１ヘンネル障壁膜８を介し
て対向している領域３１以外の領域３２において、領域
３１に比し薄い厚さを有している。

−１１− このため、ｒＭ、　Ｔｉｎｃｕｍ著、小林俊−訳、超伝
導現象、産業図書株式会社発行、ｐ、１６５　。

（５−１７）式」のｉｔ算からも明らかなように、領域
３２が、領域３１に比し高い磁束捕獲確率を有している
。

従って、第１の超伝導体層３３が捕獲する磁束が、主と
して領域３２に捕獲される。

このため、第１の超伝導体層３３が捕獲する磁束がトン
ネル障壁膜８に貫通する量が、第１図に示す従来のトン
ネル形ジョセフソン接合素子において、その第１の超伝
導体層５が捕獲する磁束が１〜ンネル障壁膜８を貫通す
る量に比し、格段的に少い。

よって、第３図に示す本発明による１〜ンネル形ジョセ
フソン接合、素子の場合も、第１の超伝導体層３３に捕
獲される磁束によるスイッチング素子としての特性の変
化が、有効且つ効果的に回避される、という大なる特性
を有する。

次に、第４図を伴なって、本発明によるトンネル形ジョ
セフソン接合素子の第３の実施例を１２− 述べよう。

第４図において、第１図との対応部分には同一符号をイ
リして詳細説明を省略する。

第４図に示す本発明によるトンネル形ジョセフソン接合
素子の第３の実施例は、第１図に示す従来のトンネル形
ジョセフソン接合素子において、その第１の超伝導体層
５が、第２の超伝導体層９ど１ヘンネル障壁膜８を介し
て対向している領域４１と、第２の超伝導体層９とトン
ネル障壁膜８を介して対向していない領域４２とからな
り、その領域４２が、領域４１に比し低い臨界温度を有
する超伝導材料で形成されている、という第１の超伝導
体層４３に置換されていることを除いて、第１図に示す
従来のトンネル形ジョセフソン接合素子と同様の構成を
有する。

以上が、本発明によるトンネル形ジョセフソン接合素子
の第３の実施例の構成である。

このような構成を有する本発明によるトンネル形ジョセ
フソン接合素子によれば、それが、上述した事項を除い
て、第１図に示す従来の１〜ンネル形ジョセフンン接合
素子と同様の構成を有し、その第１の超伝導体層７１．
３が、第１図に示す従来のトンネル形ジョセフソン接合
素子の第１の超伝導体層５に対応しているので、第１図
に示す従来のトンネル形ジョセフソン接合素子と同様の
スイッチング素子としての機能を有することは明らかで
ある。

しかしながら、第４図に示す本発明によるトンネル形ジ
ョセフソン接合素子の場合、第１の超伝導体層４３が、
その第２の超伝導体層９と１−ンネル障壁膜８を介して
対向している領域４１以外の領域４２において、領域４
１に比し低い臨Ｗ温度を有する超伝導材料で形成されて
いる。

このため、「Ｔ　、　Ｒ、Ｇ　ｈｅｅｗａｌｅ　ｅｔａ
ｌ　著、ＲＥＤＵＣＩＩＯＮ　ＯＦ　ＴＲＡＰＰＥＤＭ
ＡＧＮＦＴＴＣＦＬＬＩＸ　ＩＮ　Ａ　５ＵＰＥＲＣＯ
ＮＤＵＣＴＩＮＧ　ＧＲＯＵＮＤＰＬＡＮＥ、ｌ１３Ｍ
　Ｔｅｃｈｎｉｃａ！　ＤｉｓｃｌｏｓｕｒｅＢ旧１ｅ
ｔｉｎ　、　Ｖｏｌ、　２４、Ｎ００４、Ｓ　ｅｐｔｅ
ｍｂｃｒ１９８１、ｐ　、　２００２〜２００４Ｊの記
載からも明らかなように、領１ｉｉ１４２が、領域４１
に比し高い磁束捕獲確率を有している。

従って、第１の超伝導体層４３が捕獲する磁束が、主と
して領域４２に捕獲される。

このため、第１の超伝導体層７Ｉ３が捕獲する磁束がト
ンネル障壁膜８に貫通する量が、第１図に示す従来のト
ンネル形ジョセフソン接合素子において、その第１の超
伝導体層５が捕獲する磁束が１〜ンネル障壁膜８を貫通
する母に比し格段的に少い。

よって、第４図に示す本発明によるトンネル形ジョレフ
ソン接合素子の場合も、第１の超伝導体層４３に捕獲さ
れる磁束によるスイッチング素子としての特性の変化が
、有効且つ効果的に回避される、という大なる特性を有
する。

次に、第５図を伴なって、本発明によるトンネル形ジョ
セフソン接合素子の第４の実施例を述べよう。

１５− 第５図において、第１図との対応部分には同一符号を付
して詳細説明を省略する。

第５図に示す本発明ににるトンネル形ジョセフソン接合
素子の第４の実施例は、第１図に示す従来のトンネル形
ジョセフソン接合素子において、その第１の超伝導体層
５が、第２の超伝導体層９とトンネル障壁膜８を介して
対向している領域５１と、第２の超伝導体層９とトンネ
ル障壁膜８を介して対向していない領域５２とからなり
、その領域５２が、領域５１に比し小さな粒径を有する
超伝導材料で形成されている、という第１の超伝導体層
５３に置換されていることを除いて、第１図に示す従来
のトンネル形ジョレフソン接合素子と同様の構成を有す
る。

以上が、本発明によるトンネル形ジョセフソ、ン接合素
子の第４の実施例の構成である。

このような構成を有する本発明によるトンネル形ジョセ
フソン接合素子によれば、それが、上述した事項を除い
て、第１図に示す従来のト１６− ンネル形ジョセフソン接合素子と同様の構成を有し、そ
の第１の超伝導体層５３が、第１図に示す従来のトンネ
ル形ジョセフソン接合素子の第１の超伝導体層５に対応
しているので、第１図に示す従来のトンネル形ジョレフ
ソン接合素子と同様のスイッチング素子としての機能を
有することは明らかである。

しかしながら、第５図に示す本発明によるトンネル形ジ
ョセフソン接合素子の場合、第１の超伝導体層５３が、
その第２の超伝導体層９とトンネル障壁膜８を介して対
向している領域５１以外の領域５２において、領域５１
に比し小さな粒径を有する超伝導材料で形成されている
。

このため、ｒＡ、　Ｆ、　Ｈｅｂａｒｄ　、　Ｒ，Ｈ，
Ｆｉｃｋ　著、［）ｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ　ｗｉｔｈ　
５ｅｒｉｅｓ−ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　Ｊ　ｏｓｅｐｈｓ
ｏｎ　Ｔｕｎｎｅｌ　ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ　。

Ｊ、　Ａｐｐｌ　、Ｐｈｙｓ　、４９（１）　、　Ｊａ
ｎｕａｒｙ　１９７８ｐ、３４２右欄４〜９行」の記載
からも明らかなように、領域５２が、領域５１に比し高
い磁束捕獲確率を有し−（いる。

従って、第１の超伝導体層５３が捕獲リ−る磁束が、主
として領域５２に捕獲される。

このため、第１の超伝導体層５３が捕ＷＬ−する磁束が
トンネル障Ｖ膜８に貫通する量が、第１図に示す従来の
トンネル形ジョセフソン接合素子において、その第１の
超伝導体層５が捕獲する磁束がトンネル障壁膜８を貫通
ずる聞に比し、格段的に少い。

よって、第５図に示す本発明によるトンネル形ジョセフ
ソン接合素子の場合も、第１の超伝導体層５３に捕獲さ
れる磁束によるスイッチング素子としての特性の変化が
、有効且つ効果的に回避される、という大なる特＋Ｊ１
．を有する。

次に、第６図を伴なって、本発明による１−ンネル形ジ
ョセフソン接合素子の第５の実施例を述べよう。

第６図において、第１図との対応部分には同一符号を付
して詳細説明を省略する。

第６図に示す本発明によるトンネル形ジョセフソン接合
素子の第５の実施例は、第１図に承り従来のトンネル形
ジョセフソン接合素子にｄ３いて、その第１の超伝導体
図５が、第２の超伝導体層つと１−ンネル障壁膜８を介
して対向している領域６１ど、第２の超伝導体層９とト
ンネル障壁膜８を介して対向していない領＋ｆｆ１６２
とからなり、その領域６２が、領域６１に比し高い不純
物１１度を有する、という第１の超伝導体層６３に置換
されていることを除いて、第１図に示す従来のトンネル
形ジョセフソン接合素子と同様の構成を有する。

以上が１本発明による１〜ンネル形ジョセフソン接合素
子の第５の実施例の構成である。

このような構成を有する本発明によるｌヘンネル形ジョ
レフソン接合素子によれば、それが、上述した事項を除
いて、第１図に示す従来のトンネル形ジョセフソン接合
素子と同様の構成を右し、その第１の超伝導体層６３が
、第１図に示す従来の１〜ンネル形ジョセフソン接合素
子の第１の超伝導体層５に対応しているので、第１１９
− 図に示す従来のトンネル形ジョセフソン接合素子と同様
のスイッチング素子としての機能を有することは明らか
である。

しかしながら、第６図に示す本発明にＪ：るトンネル形
ジョセフソン接合素子の場合、第１の超伝導体層６３が
、その第２の超伝導体層９とトンネル障壁膜８を介して
対向している領域６１以外の領域６２が、領域６１に比
し高い不純物濃度を有している。

このため、第２図に示す本発明によるトンネル形ジョセ
フソン接合素子の第１の実施例の説明で述べた文献の記
載からも明らかなように、領域６２が、領域６１に比し
高い磁束捕獲確率を有している。

従って、第１の超伝導体層６３が捕獲する磁束が、主と
して領域６２に捕獲される。

このため、第１の超伝導体層６３が捕獲Ｊる磁束がトン
ネル障壁膜８に貫通する量が、第１図に示す従来のトン
ネル形ジョセフソン接合素子において、その第１の超伝
導体層５が捕獲す＝２０− る磁束がｉ〜ンネル障壁膜８を貫通ずる量に比し、格段
的に少い。

よって、第６図に示す本発明にＪ：るトンネル形ジョセ
フソン接合素子の場合も、第１の超伝導体層６３に捕獲
される磁束にＪ：るスイッチング素子としての特性の変
化が、有効且つ効果的に回避される、という大なる特性
を有する。

次に、第７図を伴なって、本発明によるトンネル形ジョ
レフソン接合素子の第６の実施例を述べよう。

第７図において、第１図との対応部分には同一符号を（
ｔ　Ｌ、て詳細説明を省略する。

第７図に示す本発明によるトンネル形ジョセフソン接合
素子の第６の実施例は、第１図に示ず従来のトンネル形
ジョセフソン接合素子において、その第１の超伝導体層
５が、第２の超伝導体層９と１〜ンネル障壁膜８を介し
て対向している領域７１と、第２の超伝導体層９とトン
ネル障壁膜８を介して対向していない領域７２とからな
り、その領域７２が、領域７１に比し高い格子欠陥密度
を有し且つ薄い厚さを有する、という第１の超伝導体層
７３に置換されていることを除いて、第１図に示す従来
のトンネル形ジョセフソン接合素子と同様の構成を有す
る３゜以上が、本発明によるトンネル形ジョセフソン接
合素子の第６の実施例の構成である。

このような構成を有する本発明によるトンネル形ジョヒ
フソン接合紫子にＪ、れば、それが、」二連した事項を
除いて、第１図に示す従来のトンネル形ジョレフソン接
合素子と同様の構成を有し、その第１の超伝導体層７３
が、第１図に示す従来のトンネル形ジョセフソン接合素
子の第１の超伝導体層５に対応しているので、第１図に
示す従来のトンネル形ジョセフソン接合素子と同様のス
イッチング素子としての機能を有することは明らかであ
る。

しかしながら、第７図に示す本発明による］・ンネル形
ジ三」レフソン接合素子の場合、第１の超伝導体層７３
が、その第２の超伝導体層９とトンネル障壁膜８を介し
て対向している領域７１以外の領域７２において、領域
７１に比し高い格子欠陥密度を有し且つ薄い厚さを有し
ている１□ このため、第２図及び第３図に示す本発明による第１及
び第２の実施例で述べたところからも明らかなように、
領域７２が、領域７１に比］ノ高い磁束捕獲確率を有し
ている。

従って、第１の超伝導体層７３が捕獲する磁束が、主と
して領域７２に捕獲される。

このため、第１の超伝導体層７３が捕獲する磁束がＩ〜
ンネル障壁膜８に貫通する量が、第１図に示す従来のト
ンネル形ジョセフソン接合素子において、その第１の超
伝導体層５が捕獲する磁束がトンネル障壁膜８を貫通す
る吊に比し、格段的に少い。

Ｊ：っで、第７図に示す本発明による１〜ンネル形ジョ
セフソン接合素子の場合も、第１の超伝導体層７３に捕
獲される磁束によるスイッヂン　′グ素子としての特性
の変化が、有効且つ効果的に回避される、という大なる
特性を有する。

２３− ちなみに、本例の１〜ンネル形ジョセフソン接合素子に
おいて、その第１及び第２の超伝導体層７３及び９が、
ともにＰｂで形成され、超伝導体層７３及び９のトンネ
ル障壁膜８を介して対抗している面積が、５μｍｘ５μ
ｍ−２５μｍ２であり、超伝導体層７３の領域７２が圧
力５ｍＴｏｒｒのアルゴンのスパッタリングによって形
成され、よって、本例のトンネル形ジョセフソン接合素
子が電流密度が３００Ａ／ｃｍ、最大ジョセフソン電流
値が７５μＡであるトンネル形ジョセフソン接合素子で
ある場合、磁束がトンネル障壁膜８を貫通することによ
って最大ジョセフソン電流値が抑圧、される値が、１０
％以下であった。

これに対し、本例のトンネル形ジョセフソン接合素子に
おいて、その第１の超伝導体層７３が、その領域７１と
同様の領域のみによって形成されている、ということを
除いて本例のトンネル形ジョセフソン接合素子と同様の
構成を有する、第１図に示す従来のトンネル形ジョセフ
２４− ソン接合素子に相当するトンネル形ジョセフソン接合素
子の場合、最大ジョセフソン電流が抑圧される値が、２
０％以上であった。

なお、上述においては、第１の超伝導体層を、その１ヘ
ンネル障壁膜を介して第２の超伝導体層と対向する領域
以外の全ての領域において、前者の領域に比し高い磁束
捕獲確率を有するものとした場合につぎ述べたが、１〜
ンネル障壁膜を介して第２の超伝導体層と対向する領域
以外の一部の領域においてのみ、前者の領域に比し高い
磁束捕獲確率を有するものとし、上述したと同様の優れ
た効宋を得ることもできる。

また、上述においては、第１の超伝導体層のトンネル障
壁膜を介して第２の超伝導体層と対向する第１の領域以
外の第３の領域を、第１の領域に比し高い磁束捕獲確率
を有するものとした場合につき）小べたが、図示詳細説
明は省略づるが、第２の超伝導体層のトンネル障壁膜を
介して第１の超伝導体層と対向している第２の領域１ス
外の第４の領域を、第２の領域に比し高い磁束捕獲確率
を有するものとし、上述したと同様の優れた効果を得る
こともできる。

勿論、第１の超伝導体層の第３の領域及び第２の超伝導
体層の第４の領域を、それぞれ第１の超伝導体層の第１
の領域及び第２の超伝導体層の第２の領域に比し高い磁
束捕獲確率を有するものとすることもできる。

また、上述においては、所謂フルウィンド型のトンネル
形ジョセフソン接合素子に、本発明を適用した場合を述
べたが、図示詳細説明は省略するが、所謂ハーフウィン
ド型、オーバラップ型などの、種々の型のトンネル形ジ
ョセフソン接合素子にも、本発明を適用し得ることは明
らかであろう。

その伯、本発明の精神を脱することなしに、種々の変型
、変更をなし得るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のトンネル形ジョセフソン接合素子を示
す路線的断面図である。 第２図、第３図、第４図、第５図、第６図及び第７図は
、それぞれ本発明によるトンネル形ジョセフソン接合素
子の第１、第２、第３、第４、第５及び第６の実施例を
示す路線的断面図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・基板２・・・・・・
・・・・・・・・・絶縁層３・・・・・・・・・・・・
・・・接地用導体層４・・・・・・・・・・・・・・・
絶縁層５・・・・・・・・・・・・・・・第１の超伝導
体層６・・・・・・・・・・・・・・・窓 ７・・・・・・・・・・・・・・・絶縁層８・・・・・
・・・・・・・・・・トンネル障壁膜９・・・・・・・
・・・・・・・・第２の超伝導体層２３・・・・・・・
・・・・・・・・第１の超伝導体層３３・・・・・・・
・・・・・・・・第１の超伝導体層３１．３２・・・・
・・領域 ４３・・・・・・・・・・・・・・・第１の超伝導体層
４１　、４．２・・・・・・領域 ５３・・・・・・・・・・・・・・・第１の超伝導体層
５１．５２・・・・・・領域 ２７− ６３・・・・・・・・・・・・・・・第１の超伝導体層
６１．６２・・・・・・領域 ７３・・・・・・・・・・・・・・・第１の超伝導体層
７１．７２・・・・・・領域 出願人　日本電信電話公社 ２８− 笛１図 第２図 ＠３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の超伝導体層と、該第１の超伝導体層上に形成
   されたトンネル障壁膜と、上記第１の超伝導体層上に上
   記］〜ンネル陣堅壁膜介して延長している第２の超伝導
   体層とを有するトンネル形ジョセフソン接合素子におい
   て、上記第１及び第２の超伝導体層の、上記１−ンネル
   障壁膜を介して互に対向している第１及び第２の領域以
   外の第３及び第４の領域の何れか一方または双方が、上
   記第１及び第２の領域に比し高い磁束捕獲確率を有する
   ことを特徴とするトンネル形ジョセフソン接合素子。 ２、特許請求の範囲第１項記載のトンネル形ジョセフソ
   ン接合素子において、 上記第３及び第４の領域の何れか一方または双方が、上
   記第１及び第２の領域に比し高い格子欠陥密度を有する
   ことを特徴とするトンネル形ジョセフソン接合素子。 ３、特許請求の範囲第１項記載のトンネル形ジョレフソ
   ン接合素子において、 上記第３及び第４の領域の何れか一方または双方が、上
   記第１及び第２の領域に比し薄い膜厚を有することを特
   徴どするトンネル形ジョセフソン接合素子。 ４、特許請求の範囲第１項記載のトンネル形ジョセフソ
   ン接合素子において、 上記第３及び第４の領域の何れか一方または双方が、上
   記第１及び第２の領域に比し低い臨界温度を有する超伝
   導材料で形成されていることを特徴とするトンネル形ジ
   ｉセフソン接合素子。 ５、特許請求の範囲第１項記載のトンネル形ジョセフソ
   ン接合素子において、 上記第３及び第４の領域の何れか一方または双方が、上
   記第１及び第２の領域に比し小さな粒径を有する超伝導
   材料で形成されていることをＱ’ｈ　ｔｆｉとする１〜
   ンネル形ジＥＴ　１？フソン接合素子。 ６、特許請求の範囲第１項記載の１〜ンネル形ジョセフ
   ソン接合素子において、 上記第３及び第４の領域の何れか一方または双方が、上
   記第１及び第２の領域に比し高い不純物温度を有刃るこ
   とを特徴とする１〜ンネル形ジＢｌ？フソン接合素子。