JPS6256673B2 - - Google Patents
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- JPS6256673B2 JPS6256673B2 JP56011823A JP1182381A JPS6256673B2 JP S6256673 B2 JPS6256673 B2 JP S6256673B2 JP 56011823 A JP56011823 A JP 56011823A JP 1182381 A JP1182381 A JP 1182381A JP S6256673 B2 JPS6256673 B2 JP S6256673B2
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- JP
- Japan
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- superconductor
- layer
- polycrystalline oxide
- oxide superconductor
- current
- Prior art date
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-
- 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
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0912—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超伝導体を用いて構成された超伝導体
素子に関する。
素子に関する。
斯種超伝導体素子として従来、第１図に示す如
き、絶縁基板１上に形成されたストライプ状の超
伝導体層２と、その超伝導体層２の表面に形成さ
れたトンネル電流を通し得るに十分な薄い厚さを
有する絶縁層３と、絶縁基板１上に超伝導体層２
の延長方向と交叉する方向に延長し且超伝導体層
２の延長途上部上に絶縁層３を介して延長せるス
トライプ状の超伝導体層４とを有し、超伝導体層
２及び４を夫々電極５及び６とし、絶縁層３の超
伝導体層２及び４にて挟まれた領域７に於てジヨ
セフソン接合８を形成している構成のものが所謂
交叉形トンネル接合型ジヨセフソン素子として提
案されている。
き、絶縁基板１上に形成されたストライプ状の超
伝導体層２と、その超伝導体層２の表面に形成さ
れたトンネル電流を通し得るに十分な薄い厚さを
有する絶縁層３と、絶縁基板１上に超伝導体層２
の延長方向と交叉する方向に延長し且超伝導体層
２の延長途上部上に絶縁層３を介して延長せるス
トライプ状の超伝導体層４とを有し、超伝導体層
２及び４を夫々電極５及び６とし、絶縁層３の超
伝導体層２及び４にて挟まれた領域７に於てジヨ
セフソン接合８を形成している構成のものが所謂
交叉形トンネル接合型ジヨセフソン素子として提
案されている。
又従来、第２図に示す如き、絶縁基板１上に形
成されたストライプ状の超伝導体層２と、その超
伝導体層２の表面にその全域に亘つて形成された
トンネル電流を通し得るに十分な薄い厚さを有す
る絶縁層３と、絶縁基板１上に超伝導体層２の延
長線に沿つて延長し且超伝導体層２の遊端部上に
絶縁層３を介して延長せるストライプ状の超伝導
体層４とを有し、超伝導体層２及び４を夫々電極
５及び６とし、絶縁層３の超伝導体層２及び４に
て挟まれた領域７に於てジヨセフソン接合８を形
成している構成のものが所謂直線形トンネル接合
型ジヨセフソン素子として提案されている。
成されたストライプ状の超伝導体層２と、その超
伝導体層２の表面にその全域に亘つて形成された
トンネル電流を通し得るに十分な薄い厚さを有す
る絶縁層３と、絶縁基板１上に超伝導体層２の延
長線に沿つて延長し且超伝導体層２の遊端部上に
絶縁層３を介して延長せるストライプ状の超伝導
体層４とを有し、超伝導体層２及び４を夫々電極
５及び６とし、絶縁層３の超伝導体層２及び４に
て挟まれた領域７に於てジヨセフソン接合８を形
成している構成のものが所謂直線形トンネル接合
型ジヨセフソン素子として提案されている。
更に従来、第３図に示す如き、絶縁基板１上に
形成されたくびれ部１０を有する超伝導体層１１
を有し、その超伝導体層１１のくびれ部１０を挟
む部１２及び１３を夫々電極５及び６とし、くび
れ部１０に於てジヨセフソン接合８を形成してい
る構成のものが所謂ブリツジ型ジヨセフソン素子
として提案されている。
形成されたくびれ部１０を有する超伝導体層１１
を有し、その超伝導体層１１のくびれ部１０を挟
む部１２及び１３を夫々電極５及び６とし、くび
れ部１０に於てジヨセフソン接合８を形成してい
る構成のものが所謂ブリツジ型ジヨセフソン素子
として提案されている。
所で、上述せる第１図、第２図及び第３図に示
す従来の超伝導体素子の場合、それ等の何れも
が、電極５及び６間の電圧Ｖと電極５及び６にジ
ヨセフソン接合８を通つて流れる電流I1との関係
でみて第４図に示す如きヒステリシス特性を呈
し、又ジヨセフソン接合８に外部より与える磁界
を得る為の制御電流I2と上述せる電流I1との関係
でみて第５図に示す如き特性を呈する（但し第４
図及び第５図に於てＩCは臨界電流、第４図に於
て２Δは超伝導体層２，４及び１１が同じ材質を
有するものとした場合に於けるそれ等のギヤツプ
エネルギΔの２倍に相当する電圧）ものである
が、第１図及び第２図に示す従来の超伝導体素子
の場合、超伝導体層２上に絶縁層３を介して超伝
導体層４が延長せる積層構成を有し、而して超伝
導体層２及び４と絶縁層３との間に熱膨張係数の
差を有することにより、室温と極低温との間の温
度サイクルで超伝導体層２及び４と絶縁層３とが
特にジヨセフソン接合８の位置に於て熱歪が生じ
て疲労し、この為超伝導体素子の特性が長期の使
用により劣化するという欠点を有していた。
す従来の超伝導体素子の場合、それ等の何れも
が、電極５及び６間の電圧Ｖと電極５及び６にジ
ヨセフソン接合８を通つて流れる電流I1との関係
でみて第４図に示す如きヒステリシス特性を呈
し、又ジヨセフソン接合８に外部より与える磁界
を得る為の制御電流I2と上述せる電流I1との関係
でみて第５図に示す如き特性を呈する（但し第４
図及び第５図に於てＩCは臨界電流、第４図に於
て２Δは超伝導体層２，４及び１１が同じ材質を
有するものとした場合に於けるそれ等のギヤツプ
エネルギΔの２倍に相当する電圧）ものである
が、第１図及び第２図に示す従来の超伝導体素子
の場合、超伝導体層２上に絶縁層３を介して超伝
導体層４が延長せる積層構成を有し、而して超伝
導体層２及び４と絶縁層３との間に熱膨張係数の
差を有することにより、室温と極低温との間の温
度サイクルで超伝導体層２及び４と絶縁層３とが
特にジヨセフソン接合８の位置に於て熱歪が生じ
て疲労し、この為超伝導体素子の特性が長期の使
用により劣化するという欠点を有していた。
又第１図及び第２図に示す従来の超伝導体素子
の場合、超伝導体層２を形成し、次に絶縁層３を
形成し、然る后超伝導体層４を形成するという多
くの工程を要して得られるという構成を有するの
で、超伝導体素子を簡易に製造し得ないという欠
点を有していた。
の場合、超伝導体層２を形成し、次に絶縁層３を
形成し、然る后超伝導体層４を形成するという多
くの工程を要して得られるという構成を有するの
で、超伝導体素子を簡易に製造し得ないという欠
点を有していた。
更に第１図及び第２図に示す従来の超伝導体素
子の場合、超伝導体層２及び４の外絶縁層３を形
成するを要するという欠点を有していたと共に、
その絶縁層３をそれにトンネル電流が通り得るに
十分な10〜40Åの如き極めて薄い厚さに高精度に
形成することが必要であることにより、その絶縁
層３を形成するに困難を伴い、この為超伝導体素
子を簡易に製造し得ないという欠点を有してい
た。
子の場合、超伝導体層２及び４の外絶縁層３を形
成するを要するという欠点を有していたと共に、
その絶縁層３をそれにトンネル電流が通り得るに
十分な10〜40Åの如き極めて薄い厚さに高精度に
形成することが必要であることにより、その絶縁
層３を形成するに困難を伴い、この為超伝導体素
子を簡易に製造し得ないという欠点を有してい
た。
尚更に第１図及び第２図に示す従来の超伝導体
素子の場合、上述せる如く絶縁層３を極めて薄い
厚さに高精度に形成するに困難を伴い、一方第４
図に示す如き電圧Ｖ−電流I1特性及び第５図に示
す如き電流I2−I1特性に於ける臨界電流ＩCが絶縁
層３の厚さに大きく依存することにより、超伝導
体素子を所期の優れた特性を有するものとして得
るに困難を伴うものであつた等の欠点を有してい
た。
素子の場合、上述せる如く絶縁層３を極めて薄い
厚さに高精度に形成するに困難を伴い、一方第４
図に示す如き電圧Ｖ−電流I1特性及び第５図に示
す如き電流I2−I1特性に於ける臨界電流ＩCが絶縁
層３の厚さに大きく依存することにより、超伝導
体素子を所期の優れた特性を有するものとして得
るに困難を伴うものであつた等の欠点を有してい
た。
又第３図に示す従来の超伝導体素子の場合、超
伝導体層１１に形成せるくびれ部１０が1000Å程
度の極めて小なる幅であるを要し、この為くびれ
部１０を斯る極めて小なる幅に高精度に形成する
に困難を伴い、依つて超伝導体素子を所期の特性
を有するものとし得るに困難を伴うものであつた
等の欠点を有していた。
伝導体層１１に形成せるくびれ部１０が1000Å程
度の極めて小なる幅であるを要し、この為くびれ
部１０を斯る極めて小なる幅に高精度に形成する
に困難を伴い、依つて超伝導体素子を所期の特性
を有するものとし得るに困難を伴うものであつた
等の欠点を有していた。
依つて本発明は、第１図、第２図及び第３図に
て上述せる超伝導体素子が呈すると類似の特性を
呈するも、上述せる欠点のない新規な超伝導体を
用いて構成された超伝導体素子を提案せんとする
もので、以下詳述する所より明らかとなるであろ
う。
て上述せる超伝導体素子が呈すると類似の特性を
呈するも、上述せる欠点のない新規な超伝導体を
用いて構成された超伝導体素子を提案せんとする
もので、以下詳述する所より明らかとなるであろ
う。
本発明者等は、種々の実験の結果、多結晶
BaPb1-xBixO3（但し0.05≦ｘ≦0.3）層、多結晶
Li1-yTi2-yO4（但し0.03≦ｙ≦0.3）層等の多結晶
酸化物超伝導体層に於ては、第６図にて全体とし
て符号２０で示す如く、例えば1000〜数1000Å程
度の直径を有する酸化物超伝導体結晶２１の多数
が面方向及び厚さ方向に順次相隣接して配列され
てなる構成を有していること、酸化物超伝導体結
晶２１が1021〜1022個／cm3程度の自由電子数を有
する半金属体であること、相隣接せる酸化物超伝
導体結晶２１間に電流に対するバリア２２を有す
ること、上述せるバリア２２を酸化物超伝導体結
晶２１の組成、多結晶酸化物超伝導体層２０の製
造条件等を適当に選定することにより、第７図に
示す如く数10Å程度の厚さを有し、1.0eV程度の
高さを有するものとして形成し得ること、相隣接
せる酸化物超伝導体結晶２１間には、約10〓程度
の温度に於て、バリア２２が上述せる数10Å程度
の厚さを有する場合、超伝導体電流がバリア２２
をトンネル電流として通つて流れ得ること、相隣
接せる酸化物超伝導体結晶２１間に上述せる如く
にバリア２２を通つて超伝導電流が流れ得ること
により、多結晶酸化物超伝導体層２０に超伝導電
流が流れ得ること、多結晶酸化物超伝導体層２０
に上述せる如くに超伝導電流が流れ得ることによ
り、第８図に示す如く、多結晶酸化物超伝導体層
２０上に窓２４を穿設せる絶縁層２５を形成し、
その絶縁層２５上に延長し且窓２４を通じて多結
晶酸化物超伝導体層２０に連結延長せる多結晶酸
化物超伝導体層２０と同様の多結晶酸化物超伝導
体層２６を形成してなる構成を得た場合、その多
結晶酸化物超伝導体層２０及び２６に多結晶酸化
物超伝導体層２６の窓２４内に延長せる部２７を
通つて超伝導電流が流れ得るも、その超伝導伝流
が部２７に於て挟窄して流れること、第８図にて
上述せる構成を得た場合、その多結晶酸化物超伝
導体層２０及び多結晶酸化物超伝導体層２６の部
２７以外の部２８間の電圧V′と多結晶酸化物超
伝導体層２０及び多結晶酸化物超伝導体層２６の
部２８に部２７を通つて流れる電流I′1との関係
をみるに、それが第９図に示す如く、第１図〜第
３図にて上述せる従来の超伝導体素子が呈する第
４図に示すヒステリシス特性と類似のヒステリシ
ス特性（但し第９図に於ては部２７がその厚さ方
向に２個のバリア２２が形成されているものとし
て示されている）を呈し、又部２７に外部より磁
界を与えるものとしてその磁界を得る為の制御電
流I2′と上述せる電流I1′との関係をみるに、それ
が第１０図に示す如く、第１図〜第３図にて上述
せる従来の超伝導体素子が呈する第５図に示す特
性と同様の特性を呈すること（但し第９図及び第
１０図に於てＩC′は臨界電流、第９図に於て２Δ
及び４Δは酸化物超伝導体結晶２１のギヤツプエ
ネルギΔの２倍及び４倍に相当する電圧）、従つ
て第８図にて上述せる構成を得た場合、機能的に
みて、その多結晶酸化物超伝導体層２０及び多結
晶酸化物超伝導体層２６の部２８が、第１図及び
第２図にて上述せる従来の超伝導体素子の超伝導
体層２及び４又は第３図にて上述せる超伝導体素
子の超伝導体層１１の部１２及び１３、従つて第
１図〜第３図にて上述せる従来の超伝導体素子の
電極５及び６に夫々対応し、又多結晶酸化物超伝
導体層２６の部２７が第１図及び第２図にて上述
せる従来の超伝導体素子の絶縁層３の超伝導体層
２及び４間の領域７又は第３図にて上述せる超伝
導体素子のくびれ部１０に対応し、そして部２７
に於て第１図〜第３図にて上述せる従来の超伝導
体素子のジヨセフソン接合８に対応する電流挟窄
部２９が形成されていることを確認するに到つ
た。
BaPb1-xBixO3（但し0.05≦ｘ≦0.3）層、多結晶
Li1-yTi2-yO4（但し0.03≦ｙ≦0.3）層等の多結晶
酸化物超伝導体層に於ては、第６図にて全体とし
て符号２０で示す如く、例えば1000〜数1000Å程
度の直径を有する酸化物超伝導体結晶２１の多数
が面方向及び厚さ方向に順次相隣接して配列され
てなる構成を有していること、酸化物超伝導体結
晶２１が1021〜1022個／cm3程度の自由電子数を有
する半金属体であること、相隣接せる酸化物超伝
導体結晶２１間に電流に対するバリア２２を有す
ること、上述せるバリア２２を酸化物超伝導体結
晶２１の組成、多結晶酸化物超伝導体層２０の製
造条件等を適当に選定することにより、第７図に
示す如く数10Å程度の厚さを有し、1.0eV程度の
高さを有するものとして形成し得ること、相隣接
せる酸化物超伝導体結晶２１間には、約10〓程度
の温度に於て、バリア２２が上述せる数10Å程度
の厚さを有する場合、超伝導体電流がバリア２２
をトンネル電流として通つて流れ得ること、相隣
接せる酸化物超伝導体結晶２１間に上述せる如く
にバリア２２を通つて超伝導電流が流れ得ること
により、多結晶酸化物超伝導体層２０に超伝導電
流が流れ得ること、多結晶酸化物超伝導体層２０
に上述せる如くに超伝導電流が流れ得ることによ
り、第８図に示す如く、多結晶酸化物超伝導体層
２０上に窓２４を穿設せる絶縁層２５を形成し、
その絶縁層２５上に延長し且窓２４を通じて多結
晶酸化物超伝導体層２０に連結延長せる多結晶酸
化物超伝導体層２０と同様の多結晶酸化物超伝導
体層２６を形成してなる構成を得た場合、その多
結晶酸化物超伝導体層２０及び２６に多結晶酸化
物超伝導体層２６の窓２４内に延長せる部２７を
通つて超伝導電流が流れ得るも、その超伝導伝流
が部２７に於て挟窄して流れること、第８図にて
上述せる構成を得た場合、その多結晶酸化物超伝
導体層２０及び多結晶酸化物超伝導体層２６の部
２７以外の部２８間の電圧V′と多結晶酸化物超
伝導体層２０及び多結晶酸化物超伝導体層２６の
部２８に部２７を通つて流れる電流I′1との関係
をみるに、それが第９図に示す如く、第１図〜第
３図にて上述せる従来の超伝導体素子が呈する第
４図に示すヒステリシス特性と類似のヒステリシ
ス特性（但し第９図に於ては部２７がその厚さ方
向に２個のバリア２２が形成されているものとし
て示されている）を呈し、又部２７に外部より磁
界を与えるものとしてその磁界を得る為の制御電
流I2′と上述せる電流I1′との関係をみるに、それ
が第１０図に示す如く、第１図〜第３図にて上述
せる従来の超伝導体素子が呈する第５図に示す特
性と同様の特性を呈すること（但し第９図及び第
１０図に於てＩC′は臨界電流、第９図に於て２Δ
及び４Δは酸化物超伝導体結晶２１のギヤツプエ
ネルギΔの２倍及び４倍に相当する電圧）、従つ
て第８図にて上述せる構成を得た場合、機能的に
みて、その多結晶酸化物超伝導体層２０及び多結
晶酸化物超伝導体層２６の部２８が、第１図及び
第２図にて上述せる従来の超伝導体素子の超伝導
体層２及び４又は第３図にて上述せる超伝導体素
子の超伝導体層１１の部１２及び１３、従つて第
１図〜第３図にて上述せる従来の超伝導体素子の
電極５及び６に夫々対応し、又多結晶酸化物超伝
導体層２６の部２７が第１図及び第２図にて上述
せる従来の超伝導体素子の絶縁層３の超伝導体層
２及び４間の領域７又は第３図にて上述せる超伝
導体素子のくびれ部１０に対応し、そして部２７
に於て第１図〜第３図にて上述せる従来の超伝導
体素子のジヨセフソン接合８に対応する電流挟窄
部２９が形成されていることを確認するに到つ
た。
叙上に鑑み本発明者等は此処に特許請求の範囲
所載の本発明による超伝導体素子を提案するに到
つたもので、実施例として第１１図に示す如き、
例えばサフアイア基板でなる絶縁基板３１上に形
成されたBaPb0.75Bi0.25O3でなる例えば厚さ5000
Åの多結晶酸化物超伝導体層３２と、その多結晶
酸化物超伝導体層３２上に形成されたその多結晶
酸化物超伝導体層３２を外部に臨ませる例えば１
辺の長さを１〜10μｍとせる正方形の窓３３を有
するAl2O3，SiO2等でなる例えば厚さ1000Å程度
の絶縁層３４と、その絶縁層３４上に延長し且窓
３３を通じて多結晶酸化物超伝導体層３２に連結
延長せる例えば厚さ5000Åの多結晶酸化物超伝導
体層３５とを有し、多結晶酸化物超伝導体層３２
を一方の電極３６、多結晶酸化物超伝導体層３５
の窓３３内に延長せる部３７以外の部３８を他方
の電極３９、多結晶酸化物超伝導体層３５の窓３
３内に延長せる部３７を電流挟窄部４０としてい
る構成を有する。実際上、斯る構成は絶縁基板３
１上に、それを例えば250℃に加熱し、ターゲツ
トとして例えばBa1.5Pb0.75Bi0.25O3でなる組成の
セラミツク板を用い、雰囲気として例えばAr及
びO2を各50％の割合で含み２×10-2Torrのガス
圧を有するものとし、スパツタ電圧を例えば
1.8kVとせるスパツタリング処理により
BaPb0.75Bi0.25O3でなる多結晶酸化物層を形成
し、次にその多結晶酸化物層上にAl2O3，SiO2等
でなる絶縁層を例えば蒸着により形成し、次にそ
の絶縁層にリソグライフ法によつて窓を形成し、
次に絶縁層上に延長し且それに穿設せる窓を通じ
て先の多結晶酸化物層に連結せる、その多結晶酸
化物層と同様の他の多結晶酸化物層を先の多結晶
酸化物層の場合と同様のスパツタリング処理によ
り形成し、然る后両多結晶酸化物層に対するアニ
ール処理を、温度例えば500℃、時間例えば12時
間で、両多結晶酸化物層を形成せる絶縁基板３１
を例えばPbO粉末を入れた容器内に配してなすこ
とにより、多結晶酸化物超伝導体層３２及び３５
がその酸化物超伝導体結晶をして約1000Åの直径
を有するものとして、得ることが出来る。
所載の本発明による超伝導体素子を提案するに到
つたもので、実施例として第１１図に示す如き、
例えばサフアイア基板でなる絶縁基板３１上に形
成されたBaPb0.75Bi0.25O3でなる例えば厚さ5000
Åの多結晶酸化物超伝導体層３２と、その多結晶
酸化物超伝導体層３２上に形成されたその多結晶
酸化物超伝導体層３２を外部に臨ませる例えば１
辺の長さを１〜10μｍとせる正方形の窓３３を有
するAl2O3，SiO2等でなる例えば厚さ1000Å程度
の絶縁層３４と、その絶縁層３４上に延長し且窓
３３を通じて多結晶酸化物超伝導体層３２に連結
延長せる例えば厚さ5000Åの多結晶酸化物超伝導
体層３５とを有し、多結晶酸化物超伝導体層３２
を一方の電極３６、多結晶酸化物超伝導体層３５
の窓３３内に延長せる部３７以外の部３８を他方
の電極３９、多結晶酸化物超伝導体層３５の窓３
３内に延長せる部３７を電流挟窄部４０としてい
る構成を有する。実際上、斯る構成は絶縁基板３
１上に、それを例えば250℃に加熱し、ターゲツ
トとして例えばBa1.5Pb0.75Bi0.25O3でなる組成の
セラミツク板を用い、雰囲気として例えばAr及
びO2を各50％の割合で含み２×10-2Torrのガス
圧を有するものとし、スパツタ電圧を例えば
1.8kVとせるスパツタリング処理により
BaPb0.75Bi0.25O3でなる多結晶酸化物層を形成
し、次にその多結晶酸化物層上にAl2O3，SiO2等
でなる絶縁層を例えば蒸着により形成し、次にそ
の絶縁層にリソグライフ法によつて窓を形成し、
次に絶縁層上に延長し且それに穿設せる窓を通じ
て先の多結晶酸化物層に連結せる、その多結晶酸
化物層と同様の他の多結晶酸化物層を先の多結晶
酸化物層の場合と同様のスパツタリング処理によ
り形成し、然る后両多結晶酸化物層に対するアニ
ール処理を、温度例えば500℃、時間例えば12時
間で、両多結晶酸化物層を形成せる絶縁基板３１
を例えばPbO粉末を入れた容器内に配してなすこ
とにより、多結晶酸化物超伝導体層３２及び３５
がその酸化物超伝導体結晶をして約1000Åの直径
を有するものとして、得ることが出来る。
以上が本発明による超伝導体素子の実施例の構
成であるが、斯る構成によれば、前述せる確認事
項よりして明らかであるので詳細説明はこれを省
略するも、電極３６及び３９間の電圧V″と電極
３６及び３９に電流挟窄部４０を通つて流れる電
流I1″との関係でみて、それが図示せざるも第９
図にて上述せる電圧V′と電流I1′との関係でみた
ヒステリシス特性と同様のヒステリシス特性を呈
し、又電流挟窄部４０に外部より磁界を与えるも
のとしてその磁界を得る為の制御電流I2″と上述
せる電流I1″との関係でみて、それが同様に図示
せざるも第１０図にて上述せる電流I2′と電流
I1′との関係でみた特性と同様の特性を呈し、依
つて第１図〜第３図にて上述せる従来の超伝導体
素子が呈すると種似の特性を呈し、この為第１図
〜第３図にて上述せる従来の超伝導体素子の場合
と同様に使用し得るものである。即ち例えば、第
１２図に示す如く、第１１図にて上述せる構成に
於てその多結晶酸化物超伝導体層３５上に絶縁層
４１が形成され、その絶縁層４１上に絶縁層４１
を介して電流挟窄部４０を横切る態様を以つて制
御用超伝導体層４２が形成されてなる構成とする
ことにより、制御用超伝導体層４２に例えば２値
表示で「１」及び「０」の値をとる制御電流を流
せば、電流挟窄部４０に２値表示で「１」及び
「０」の値をとる磁界が与えられるので、スイツ
チング素子として使用し得るものである。
成であるが、斯る構成によれば、前述せる確認事
項よりして明らかであるので詳細説明はこれを省
略するも、電極３６及び３９間の電圧V″と電極
３６及び３９に電流挟窄部４０を通つて流れる電
流I1″との関係でみて、それが図示せざるも第９
図にて上述せる電圧V′と電流I1′との関係でみた
ヒステリシス特性と同様のヒステリシス特性を呈
し、又電流挟窄部４０に外部より磁界を与えるも
のとしてその磁界を得る為の制御電流I2″と上述
せる電流I1″との関係でみて、それが同様に図示
せざるも第１０図にて上述せる電流I2′と電流
I1′との関係でみた特性と同様の特性を呈し、依
つて第１図〜第３図にて上述せる従来の超伝導体
素子が呈すると種似の特性を呈し、この為第１図
〜第３図にて上述せる従来の超伝導体素子の場合
と同様に使用し得るものである。即ち例えば、第
１２図に示す如く、第１１図にて上述せる構成に
於てその多結晶酸化物超伝導体層３５上に絶縁層
４１が形成され、その絶縁層４１上に絶縁層４１
を介して電流挟窄部４０を横切る態様を以つて制
御用超伝導体層４２が形成されてなる構成とする
ことにより、制御用超伝導体層４２に例えば２値
表示で「１」及び「０」の値をとる制御電流を流
せば、電流挟窄部４０に２値表示で「１」及び
「０」の値をとる磁界が与えられるので、スイツ
チング素子として使用し得るものである。
然し乍ら第１１図にて上述せる本発明による超
伝導体素子の場合、それが絶縁基板３１上に形成
された多結晶酸化物超伝導体層３２と、その多結
晶酸化物超伝導体層３２上に形成された窓３３を
有する絶縁層３４と、その絶縁層３４上に延長し
且窓３３を通じて多結晶酸化物超伝導体層３２に
連結延長せる多結晶酸化物超伝導体層３５とを有
するのみという構成であるので、室温と極低温と
の間の温度サイクルで、多結晶酸化物超伝導体層
３２及び３５が特に電流挟窄部４０の位置に於
て、第１図及び第２図にて上述せる超伝導体素子
のジヨセフソン接合８の位置に於けるが如くに熱
歪が生じて疲労したりすることがなく、この為超
伝導体素子の特性が長期の使用によつても劣化す
ることがないものである。又超伝導体素子が、絶
縁基板３１上に多結晶酸化物超伝導体層３２を形
成し、次に窓３３を有する絶縁層３４を形成し、
次に多結晶酸化物超伝導体層３５を形成する丈け
で得られ、そしてこの場合多結晶酸化物超伝導体
層３５の部３７の幅及び長さを第３図にて上述せ
る従来の超伝導体素子の場合に於けるくびれ部１
０の幅の如くに極めて小とする必要がなく、又部
３７が絶縁層３４の窓３３のパターンを以つて形
成されるものであるが、その絶縁層３４の窓３３
はこれを容易に形成し得るので、超伝導体素子を
所期の優れた特性を有するものとして容易に製造
し得るものである。更に多結晶酸化物超伝導体層
３５の部３７に於けるその厚さ方向に配列せる酸
化物超伝導体結晶の数をＮとするとき、電極３６
及び３９間で酸化物超伝導体結晶のギヤツプエネ
ルギΔに相当する電圧の2N倍の電圧を得ること
が出来、従つてその数Ｎが大で得られているべく
多結晶酸化物超伝導体層３５を形成し又は部３７
の長さ従つて絶縁層３４の厚さを選定し置けば、
電極３６及び３９間で大なる電圧を得ることが出
来、使用に便である等の大なる特徴を有するもの
である。
伝導体素子の場合、それが絶縁基板３１上に形成
された多結晶酸化物超伝導体層３２と、その多結
晶酸化物超伝導体層３２上に形成された窓３３を
有する絶縁層３４と、その絶縁層３４上に延長し
且窓３３を通じて多結晶酸化物超伝導体層３２に
連結延長せる多結晶酸化物超伝導体層３５とを有
するのみという構成であるので、室温と極低温と
の間の温度サイクルで、多結晶酸化物超伝導体層
３２及び３５が特に電流挟窄部４０の位置に於
て、第１図及び第２図にて上述せる超伝導体素子
のジヨセフソン接合８の位置に於けるが如くに熱
歪が生じて疲労したりすることがなく、この為超
伝導体素子の特性が長期の使用によつても劣化す
ることがないものである。又超伝導体素子が、絶
縁基板３１上に多結晶酸化物超伝導体層３２を形
成し、次に窓３３を有する絶縁層３４を形成し、
次に多結晶酸化物超伝導体層３５を形成する丈け
で得られ、そしてこの場合多結晶酸化物超伝導体
層３５の部３７の幅及び長さを第３図にて上述せ
る従来の超伝導体素子の場合に於けるくびれ部１
０の幅の如くに極めて小とする必要がなく、又部
３７が絶縁層３４の窓３３のパターンを以つて形
成されるものであるが、その絶縁層３４の窓３３
はこれを容易に形成し得るので、超伝導体素子を
所期の優れた特性を有するものとして容易に製造
し得るものである。更に多結晶酸化物超伝導体層
３５の部３７に於けるその厚さ方向に配列せる酸
化物超伝導体結晶の数をＮとするとき、電極３６
及び３９間で酸化物超伝導体結晶のギヤツプエネ
ルギΔに相当する電圧の2N倍の電圧を得ること
が出来、従つてその数Ｎが大で得られているべく
多結晶酸化物超伝導体層３５を形成し又は部３７
の長さ従つて絶縁層３４の厚さを選定し置けば、
電極３６及び３９間で大なる電圧を得ることが出
来、使用に便である等の大なる特徴を有するもの
である。
尚上述に於ては多結晶酸化物超伝導体層３２及
び３５が多結晶BaPb0.75Bi0.25O3層でなる場合に
つき述べたが、一般に多結晶BaPb1-xBixO3層
（但し0.05≦ｘ≦0.3）、多結晶Li1-yTi2-yO4層（但
し0.03≦ｙ≦0.3）等の酸化物超伝導体層でなる
ものとすることも出来、その他本発明の精神を脱
することなしに種々の変型変更をなし得るであろ
う。
び３５が多結晶BaPb0.75Bi0.25O3層でなる場合に
つき述べたが、一般に多結晶BaPb1-xBixO3層
（但し0.05≦ｘ≦0.3）、多結晶Li1-yTi2-yO4層（但
し0.03≦ｙ≦0.3）等の酸化物超伝導体層でなる
ものとすることも出来、その他本発明の精神を脱
することなしに種々の変型変更をなし得るであろ
う。
第１図、第２図及び第３図は夫々従来の超伝導
体素子を示す略線的斜視図、第４図及び第５図は
それ等の電圧Ｖ−電流I1特性及び電流I2−電流I1
特性を示す曲線図、第６図は本発明の説明に供す
る多結晶酸化物超伝導体層の内部構造を示す略線
図、第７図はそのバリアを示す曲線図、第８図は
本発明の説明に供する本発明の基礎となる構成の
略線的断面図、第９図及び第１０図は夫々その電
圧V′1−電流I1′特性及び電流I2′−電流I1′特性を示
す曲線図、第１１図及び第１２図は夫々本発明に
よる超伝導体素子の実施例を示す略線的断面図で
ある。 図中、３１は絶縁基板、３２及び３５は多結晶
酸化物超伝導体層、３７及び３８は部、３６及び
３９は電極、４０は電流挟窄部を夫々示す。
体素子を示す略線的斜視図、第４図及び第５図は
それ等の電圧Ｖ−電流I1特性及び電流I2−電流I1
特性を示す曲線図、第６図は本発明の説明に供す
る多結晶酸化物超伝導体層の内部構造を示す略線
図、第７図はそのバリアを示す曲線図、第８図は
本発明の説明に供する本発明の基礎となる構成の
略線的断面図、第９図及び第１０図は夫々その電
圧V′1−電流I1′特性及び電流I2′−電流I1′特性を示
す曲線図、第１１図及び第１２図は夫々本発明に
よる超伝導体素子の実施例を示す略線的断面図で
ある。 図中、３１は絶縁基板、３２及び３５は多結晶
酸化物超伝導体層、３７及び３８は部、３６及び
３９は電極、４０は電流挟窄部を夫々示す。
Claims (1)
- １ 絶縁基板上に形成された第１の多結晶酸化物
超伝導体層と、該第１の多結晶酸化物超伝導体層
上に形成された当該第１の多結晶酸化物超伝導体
層を外部に臨ませる窓を有する絶縁層と、該絶縁
層上に延長し且上記窓を通じて上記第１の多結晶
酸化物超伝導体層に連結延長せる第２の多結晶酸
化物超伝導体層とを有し、上記第１の多結晶酸化
物超伝導体層を第１の電極、上記第２の多結晶酸
化物超伝導体層の上記窓内に延長せる部以外の部
を第２の電極、上記第２の多結晶酸化物超伝導体
層の上記窓内に延長せる部を電流挟窄部としてい
る事を特徴とする超伝導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56011823A JPS57126182A (en) | 1981-01-28 | 1981-01-28 | Superconductor element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56011823A JPS57126182A (en) | 1981-01-28 | 1981-01-28 | Superconductor element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57126182A JPS57126182A (en) | 1982-08-05 |
| JPS6256673B2 true JPS6256673B2 (ja) | 1987-11-26 |
Family
ID=11788489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56011823A Granted JPS57126182A (en) | 1981-01-28 | 1981-01-28 | Superconductor element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57126182A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63220545A (ja) * | 1987-03-09 | 1988-09-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超伝導半導体装置の作製方法 |
| JPS63220544A (ja) * | 1987-03-09 | 1988-09-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超伝導半導体装置 |
| JPS63283175A (ja) * | 1987-05-15 | 1988-11-21 | Rikagaku Kenkyusho | 準平面型トンネルジョセフソン接合素子とその製法 |
| JPS63220546A (ja) * | 1987-11-09 | 1988-09-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超伝導装置の作製方法 |
-
1981
- 1981-01-28 JP JP56011823A patent/JPS57126182A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57126182A (en) | 1982-08-05 |
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