JPS6164178A

JPS6164178A - 超伝導回路の製法

Info

Publication number: JPS6164178A
Application number: JP59185742A
Authority: JP
Inventors: Hajime Yamada; 肇山田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1984-09-05
Filing date: 1984-09-05
Publication date: 1986-04-02

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】Ｉ］（葉上の仙用分野本発明は、超伝導・超伝導接合と、超１へ導・常伝導接
合とを有する超伝導回路の製法に関１−る。

従来の技術超伝導・超伏ラク接合（ジコセフソン１ｇ合）と、超伝
導・常伝導接合とを有する超伝尋回）“ＩＳにおいて、
その超伝導・超伝導接合は、超伝導体ｈ“〆ｊとその超
伝導体層に形成された接合形成用絶縁体層と、その接合
形成用絶縁体層上に形成された超伝導体層とからなる（
？り成をイＴＬ、その超伝導・超伝導接合に、電流Ｉが
、最大ジョセフゾン電流Ｉｊ以下の値で供給されていれ
ば、両端間でみて、零電圧状態をとっているが、電流Ｉ
が、最大ジョセフソン電流Ｉ４以上の圃で（１（給され
れば、両端間でみて、電圧Ｖの値Ｖｓで有電圧状態をと
っている、という第１図で線２Ｑで示η電流Ｉ−電圧Ｖ
特性を〒゛ケる。

また、超伝導・常１云導匿合は、超伝導体層と、その上
に形成された接合形成用絶縁体層と、その接合形成用絶
縁体層上に形成された常伝）！、′休層とからなる構成
を有し、第１図の実線２２に示す通常の抵抗の線形電流
Ｉ−電電圧時特性は異なるが、それに近似していると評
価される点線２１で示す非線形電流■・電圧Ｖ特性を呈
する。

従って、上述した非線形電流■・電圧Ｖ特性２１を有す
る超伝導・常伝導接合を、第１図に示すように、上述し
た電流Ｉ・電圧Ｖ特性２０を有する抵抗負荷として用い
、超伝導・超伝導接合を動作させることが提案されてい
る。

しかしながら、この場合、超伝導・超伝導接合は、超伝
導・超伝導接合の最大ジョセフソン電流Ｉ、と超伝導・
常伝導接合の抵抗Ｒとの積が、予定の範囲内の値にある
場合、正常に動作し、そしてこのためには、超伝導・超
伝導接合を構成している接合形成用絶縁体層が予定の範
囲内の値であることが必要であり、また、超伝導・常伝
導接合を構成している接合形成用絶縁体層もまた予定の
範囲内の値であることが必要である。

しかしながら、従来、上述した超伝導・超伝導接合と超
伝導・常伝導接合とを有する超伝導回路は、絶縁性表面
を有する基板上に、超伝導・超伝導接合と超伝導・常伝
導接合とを藺別に形成して製造するのが酋通であった。

このため、従来の超伝導回路の製法の場合、超伝導・超
伝導接合の接合形成用絶縁体層を予定の範囲内の値の厚
さに形成するとともに、超伝導・常伝導接合の接合形成
用絶縁体層を予定の範囲内の値の厚さに形成して、超伝
導・超伝導接合の最大ジョセフソン電流［、と、超伝導
・常伝導接合の抵抗Ｒとの積を予定の範囲内の１直にな
らしめることが極めて困難であった。

よって、従来の超伝導回路の製法の場合、超伝導・超伝
導接合と超伝導・常伝導接合とを有し、超伝導・超伝導
接合の最大ジョセフソン電流と超伝導・常伝導接合の抵
抗との積が予定の範囲内の値にあるという超伝導回路を
、歩留り良く、容易に製造することができない、という
欠点を有していた。

問　を　゛するためのよって、本発明は、上述した欠点のない新規な超伝導回
路の製法を提案せんとするものである。

本発明による超伝導回路の製法は、絶縁性表面を有する
基板上に、第１の超伝導体層と、常伝導体層とを形成す
る第１の工程と、上記第１の超伝導体層及び上記常伝導
体層上に、それぞれ第１及び第２の接合形成用絶縁体層
を、同時に形成する第２の工程と、上記第１及び第２の
接合形成用絶縁体層上に、互に同じ超伝導体でなるそれ
ぞれ第２及び第３の超伝導体層を、同じ厚さに、同時に
形成して、上記第１の超伝導体層と上記第１の接合形成
用絶縁体層と上記第２の超伝導体層とからなる超伝導・
超伝導接合と、上記常伝導体層と上記第２の接合形成用
絶縁体層と上記第３の超伝導体層とからなる超伝導・常
伝導接合とを同時に形成する＠３の工程とを含んでいる
。

作用このような本発明による超伝導回路によれば、上述した
第１〜第３の工程を含んで、超伝導・超伝導接合と、超
伝導・常伝導接合とを有する超伝導回路を容易に製造す
ることができる。

この場合、基板上に第１の超伝導体層と、常伝導体層と
を予め形成して後の工程でみて、超伝導・超伝導接合と
超伝導・常伝導接合とを、同時に、形成することができ
る。

また、超伝導・超伝導接合を構成する第１の接合形成用
絶縁体層が予定の厚さよりも薄い厚さに形成されれば、
これに応じて、超伝導・常伝導接合を構成する第２の接
合形成用絶縁体層も予定の厚さよりも薄い厚さに形成さ
社る。また、逆に、超伝導・超伝導接合を構成する第１
の接合形成用絶縁体層が予定の厚さよりも厚い厚さに形
成されれば、これに応じて、超伝導・常伝導接合を構成
する第２の接合形成用絶縁体層も予定の厚さよりも厚い
厚さに形成される。

ところで、超伝導・超伝導接合の第１の接合形成用絶縁
体層が予定の厚さよりも薄い厚さに形成されれば、前述
したように、題伝）・７・超伝導接合の最大ジョセフソ
ン電流が予定の１直よりも大になり、一方、超伝導へ常
伝導接合の第２の接合形成用絶縁体層が予定の厚さより
し薄い厚さに形成されれば、超伝導・常伝導接合の抵抗
が予定の直よりも小さくなる。また、逆に、超伝導・超
伝導接合の第１の接合形成用絶縁体層が予定の厚さより
も厚い厚さに形成されれば、超伝導・超伝導接合の最大
ジョセフソン電流が予定の値よりも小になり、一方、超
伝導・常伝導接合の第２の接合形成用絶縁体層が予定の
直よりも厚い厚さに形成されれば、超伝導・常伝導接合
の抵抗が予定の値よりも大になる。

従って、同時に形成される超伝導・超伝導接合の第１の
接合形成用絶縁体層と、超伝導・常伝導接合の第２の接
合形成用絶縁体層とが、予定の厚さよりも薄い厚さに形
成されても、また、予定の値よりも厚い厚さに形成され
ても、超伝導・超伝導接合と超伝導・常伝導接合とを、
超伝導・超伝導接合の最大ジョセフソン電流と超（云〕
り・１２１１元ｎ１＞２合の１氏１人との１−１か、用
１人ノ９・川伝）り接合の第１の接合形成用絶縁体層と
超伝導・常（云々接合の第２の接合形成用絶縁体層とが
予定の厚さに形成されている場合と同じ値またはそれに
近い値を有するものとして、￥Ｊ造することができる。

発明の効果従って、本発明による超伝導回路のｖＪ法によれば、超
伝導・超１云導接合と超伝導・富′１云導接合とを有し
、そしてその超伝導・超伝導接合の最大ジョセフソン電
流と超伝導・常伝導接合の抵抗との積が予定の範囲内の
値にあるという超伝導回路を、前述した従来の超伝導回
路の製法の場合に比し、歩留り良く、少ない工程数で、
容易に、製造することができる、という特徴を有する。

実施例次に、本発明による超伝導回路の原理的実施例を、第２
図を伴なって述べよう。

絶縁性表面２を有する基板１を予め用ｇ、、、ｊる（第
２図Ａ）。

しかして、その基板１の絶縁性表面２上に、それ自体は
公知の種々の方法で、所要のパターンを有する鉛、鉛合
金、ニオブ、ニオブ化合物などを用いた超伝導体層３と
、金インジウム合金、金インジウム化合物、アルミニウ
ム、タングステンなどを用いた常伝導体層４とを、それ
らの順にまたはそれとは逆の順に形成する（第２図Ｂ）
。

次に、超伝導体層３及び常伝導体層４上に、それぞれ接
合形成用絶縁体層６及び７を、同じ厚さに、同時に、形
成する（第２図Ｃ）。

この場合、接合形成用絶縁体層６及び７は、例えば、接
合形成用絶縁体を用いたそれ自体は公知の蒸着法によっ
て形成することができる。

また、超伝導体層３及び４上に、それぞれ互に同じ材料
層を蒸着法によって形成し、それら材料層を酸化すると
いうそれ自体は公知の方法によって形成することもでき
る。ざらに、超伝導体層３及び常伝導体層４の表面の酸
化処理にＪ：つで形成することもできる。

次に、接合形成用絶縁体層６及び７上に、それぞれ超伝
導体層８及び９を、互に同じ例えば超伝導体層３と同様
の超伝導体を用いｐつ同じ厚さに、同時に、それ自体は
公知の伸ノ？の方法によって形成する（第２図Ｄ）。

しかして、基板１上に、超伝導体層３ど接合形成用ｆ１
！！縁休層６体超伝導体層８どから４”　８　Ｊｌ伝導
・超伝導接合１０と、常１只導体層４ど接合形成用絶縁
体層７と超伝導（上図９とからなるＩＧ伝導・常伝導接
合１１とを形成する。

以上が、本発明による超伝導回路の製法Ｄ′ｒ施例であ
る。

このような本発明による超伝導回路の製法の実施例によ
れば、基板１上に超伝導体層３と常伝導体層４とを形成
して後のＴ程でみて、超伝導・超伝導接合１０と川伝３
り・畠°１云導接合１１とを同時に形成することができ
る。

また、超伝導・超伝導接合１０を構成する１野合形成用
絶縁体層６が予定の厚さよりし１１９＜なれば、これに
応じて超伝導・常伝導接合１１を構成する接合形成用絶
縁体層７も予定の厚さよりも薄い厚さに形成される。ま
た、逆に超伝導・超伝導接合１０を構成する接合形成用
絶縁体層６が予定の厚さよりも厚い厚さに形成されれば
、これに応じて超伝導・常伝導接合１１を構成する接合
形成用絶縁体層７も予定の厚さよりも厚い厚さに形成さ
れる。

ところで、超伝導・超伝導接合１０の接合形成用絶縁体
層６が予定の厚さよりも薄い厚さに形成されれば、超伝
導・超伝導接合１０の最大ジョセフソン電流が予定の値
よりも大になり、一方、超伝導・常伝導接合１１の接合
形成用絶縁体ｍ７が予定の厚さよりも薄い厚さに形成さ
れれば、超伝導・常伝導接合１１の抵抗が予定の値より
も小さくなる。また、逆に、超伝導・超伝導接合１０の
接合形成用絶縁体層６が予定の厚さよりも厚い厚さに形
成されれば、超伝導・超伝導接合１０の最大ジョセフソ
ン電流が予定の値よりも小になり、一方、超伝導・常伝
導接合１１の１に合形成用絶縁体苦７が予定のＩＵより
も厚い厚さに形成されれば、超伝導・常伝Σり接合１１
の抵抗が予定の（ｉＱよりｂ大になる。

従って、第２図Ｃで上述したように、同「Ｓに形成され
る超伝導・超伝導接合１０の）＆金形成用絶縁体層６と
、超伝導・常伝う９接合１１のｊｌ；金形成用絶縁体層
７とが、予定の厚さよりも薄い厚さに形成されても、ま
た、予定の値よりも厚い厚さに形成されても、ＪＥ伝導
・ノ０臥々１名合１０と超伝導・常伝導接合１１とを、
超伝導・超伝導接合１０の最大ジョセフソン電流と超伝
導・常伝導接合１１の抵抗との積が、唱伝導・超伝導接
合１０の接合形成用絶縁体層６と超伝導・常伝導接合１
１の接合形成用絶縁体層７とが予定の厚さに形成されて
いる場合と同じ値またはそれに近い値を有するものとし
て、製造することができる。

なお、上述においては、本発明による超伝導回路の製法
の原理的実施例を述べたものであるが、詳細説明は省略
するが、第２図Ｂに示ケように基板１上に超伝導体層３
及び常伝導体層４を形成する工程後、第２図已に示すよ
うに超伝導体層３及び常伝導体層４上にそれぞれ接合形
成用絶縁体層６及び７を形成する工程前において、第３
図〜第９図に示すように、基板１上に、絶縁体層５を、
超伝導体層３及び常伝導体層４の上面の少くとも一部が
露出するように、それ自体は公知の方法によって形成す
る工程を含ま才ることもできる。

この場合、絶縁体層５は、第３図〜第５図に示すように
、超伝導体層３及び常伝導体層ｌ１間に、それらと連接
し且つそれらの上面上に延長してもよく、また、第６図
〜第９図に示ずように、超伝導体層３及び常伝導体層４
ＩＡに、それらとｊ重接せずに延長してもよい。

また、接合形成用絶縁体６及び７は、絶縁体層５が第３
図〜第５図で上述したように形成されている場合、第３
図に示すように、超伝導体層３及び常伝導体層４の上面
の絶縁体層５によって覆われていない領域の全域のみに
、形成されているのを可とするが、第４図に示づ°よう
に、絶縁体層５上にも形成されても、また、第５図に示
すように、絶縁体層５上に連続延長していてもよい。

さらに、接合形成用絶縁体層６及び７は、絶縁体層５が
第６図〜第９図で上述したように形成さ机ている場合、
第６図に承りように、す仮１の上面の超伝導体層３及び
常伝導体層４のぞれぞれと絶縁体層５との間の領域上に
延負しても、また、第７図に示すように、第６図の延ｆ
ｑ状態からさらに絶縁体層５上に連続延長していても、
さらに、第８図に示ずように、絶縁体層５上には形成さ
れていないが、基板１の上面の超伝導体層３及び常伝導
体層４のそれぞれと絶縁体層５との間の領域上にも形成
されても、なおさらに、第９図に示ずように、基数１の
上面の超伝導体層３及び常伝導体層４のそれぞれと絶縁
体層５との間の領域には形成されていない／＋（、絶縁
体層５上にも形成されていてもよい。

また、超伝導体層８及び９（ま、絶縁体層５が第３図〜
第５図に示すように形成されていて、接合形成用絶縁体
層６及び７が、第３図で上述しｌこように形成されてい
る場合、図示しないが、超伝導体層３及び常伝導体層４
の上面にそれぞれ接している接合形成用絶縁体層６及び
７の上面のみにその全域に亘って接してい・るのを可と
するが、接合形成用絶縁体層６及び７が第４図及び第６
図で上述したように形成されている場合、第４図及び第
５図に示すように、絶縁体Ｆｉ５上に形成されている接
合形成用絶縁体層６及び７上に延長していてもよい。

なお、第４図〜第９図で上述した本発明による超伝導回
路の実施例の場合、接合形成用絶縁体層−６及び７及び
または超伝導体層８及び９を、高い余裕度を以って比較
的容易に形成することができる特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に゛よる超伝導回路の製法の説明に供
する超伝導・超伝導接合の電流Ｉ−電圧Ｖ持性と、超伝
導・常伝導接合の抵抗特性とを示す図である。第２図Ａ−Ｄは、本発明による超伝う回１１の製法の原
理的実施例を示す順次の工程における路線的断面図であ
る。第３図、第４図、第５図、第６図、第７図、第８図及び
第９図は、本発明による超伝導回路の製法の他の実施例
を示す路線的断面図である。１・・・・・・・・・・・・・・・基板２・・・・・・
・・・・・・・・・基板１の絶縁性表面３・・・・・−
・・・・・・・・・超伝導体層４・・・・・・・・・・
・・・・・常伝導体層５・・・・・・・・・・・・・・
・絶縁体層６．７・・・・・・・・・接合形成用絶縁体
層８．９・・・・・・・・・超伝導体層１０・・・・・・・・・・・・超伝導・超伝導接合１１
・・・・・・・・・・・・超伝導・常伝導接合第１図第８図１ｉ！２図？第４図第５図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】　絶縁性表面を有する基板上に、第１の超伝導体層と、
常伝導体層とを形成する工程と、上記第１の超伝導体層及び上記常伝導体層上に、それぞ
れ第１及び第２の接合形成用絶縁体層を、同時に、形成
する工程と、上記第１及び第２の接合形成用絶縁体層上に、それぞれ
互に同じ超伝導体でなる第２及び第３の超伝導体層を、
同じ厚さに、同時に、形成して、上記第１の超電導体層
と上記第１の接合形成用絶縁体層と上記第２の超電導体
層とからなる超伝導・超伝導接合と、上記常伝導体層と
上記第２の接合形成用絶縁体層と上記第３の超電導体層
とからなる超伝導・常伝導接合とを同時に形成する工程
とを含むことを特徴とする超伝導回路の製法。