JPS6258156B2 - - Google Patents
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- JPS6258156B2 JPS6258156B2 JP58078263A JP7826383A JPS6258156B2 JP S6258156 B2 JPS6258156 B2 JP S6258156B2 JP 58078263 A JP58078263 A JP 58078263A JP 7826383 A JP7826383 A JP 7826383A JP S6258156 B2 JPS6258156 B2 JP S6258156B2
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- Japan
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- josephson
- superconducting
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- lower electrode
- Prior art date
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- Expired
Links
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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)
Description
【発明の詳細な説明】
ジヨセフソン効果を有する超電導トンネル接合
は、磁界制御によつて零電圧と有限電圧間の遷移
を起こさせることができる。このスイツチング時
間は10〜100psの範囲にあるので、ジヨセフソン
接合はスイツチング素子としてきわめて優れてい
る。ジヨセフソン接合の形状としては数種類ある
が、論理回路に用いるためには電圧状態における
電圧値が、電流や磁界に依存しないサンドイツチ
型接合が適している。サンドイツチ型接合の超電
導電極として、従来PbやPb系合金が用いられて
来た。pb系合金は接合の形成が容易であるとい
う利点をもつているが、室温と液体ヘリウム温度
間の熱サイクルによつて下部電極にヒルロツクが
発生し、酸化物バリアを破り、ジヨセフソン電圧
―電流特性を劣化させる。
は、磁界制御によつて零電圧と有限電圧間の遷移
を起こさせることができる。このスイツチング時
間は10〜100psの範囲にあるので、ジヨセフソン
接合はスイツチング素子としてきわめて優れてい
る。ジヨセフソン接合の形状としては数種類ある
が、論理回路に用いるためには電圧状態における
電圧値が、電流や磁界に依存しないサンドイツチ
型接合が適している。サンドイツチ型接合の超電
導電極として、従来PbやPb系合金が用いられて
来た。pb系合金は接合の形成が容易であるとい
う利点をもつているが、室温と液体ヘリウム温度
間の熱サイクルによつて下部電極にヒルロツクが
発生し、酸化物バリアを破り、ジヨセフソン電圧
―電流特性を劣化させる。
本発明は経時変化や熱サイクルによる劣化がな
く、かつ液体ヘリウム温度より高温（４〜15K）
で動作させることが可能なジヨセフソン接合の構
造を与えることにある。本発明では第１図のよう
なサンドイツチ型ジヨセフソン接合において、超
電導電極膜４としてReを10〜90at％含んだMo―
Re膜とする。超電導電極膜２はＶ，Nb，Moある
いはReなどの遷移金属元素をその一部または全
部として含む超電導膜である。このような超電導
材料としてV3Si，V3Ga，V3Al，Nb3Ga，
Nb3Al，Nb3Si，Nb3Ge，Nb3Sn，NbN，MoC，
MoNなどがある。Mo―Reも当然この中に含まれ
る。バリア３は半導体あるいは絶縁体により構成
される。
く、かつ液体ヘリウム温度より高温（４〜15K）
で動作させることが可能なジヨセフソン接合の構
造を与えることにある。本発明では第１図のよう
なサンドイツチ型ジヨセフソン接合において、超
電導電極膜４としてReを10〜90at％含んだMo―
Re膜とする。超電導電極膜２はＶ，Nb，Moある
いはReなどの遷移金属元素をその一部または全
部として含む超電導膜である。このような超電導
材料としてV3Si，V3Ga，V3Al，Nb3Ga，
Nb3Al，Nb3Si，Nb3Ge，Nb3Sn，NbN，MoC，
MoNなどがある。Mo―Reも当然この中に含まれ
る。バリア３は半導体あるいは絶縁体により構成
される。
このような接合の形成方法は次の手順で行なつ
た。10-5Paの真空装置中で、あらかじめ表面を清
浄化したガラスあるいはSiO2、あるいはAl2O3基
板１上にV3Si膜を蒸着した。V3Si膜はＶとSiを
別々の独立した蒸発源から蒸発させ、個々の蒸発
速度を一定にすることによつて、組成の均一化を
はかつた。下部電極膜となるV3Si膜を蒸着後、酸
素１気圧の雰囲気中で熱酸化を行なうことによ
り、厚さ10nm以下の絶縁膜層を形成した。上部
電極膜を形成するために、基板を水冷された基板
支持台に取付け、Mo―Re膜をV3Siと同じく蒸着
法により成膜した。組成はMoを58at％Reを42at
％とした。
た。10-5Paの真空装置中で、あらかじめ表面を清
浄化したガラスあるいはSiO2、あるいはAl2O3基
板１上にV3Si膜を蒸着した。V3Si膜はＶとSiを
別々の独立した蒸発源から蒸発させ、個々の蒸発
速度を一定にすることによつて、組成の均一化を
はかつた。下部電極膜となるV3Si膜を蒸着後、酸
素１気圧の雰囲気中で熱酸化を行なうことによ
り、厚さ10nm以下の絶縁膜層を形成した。上部
電極膜を形成するために、基板を水冷された基板
支持台に取付け、Mo―Re膜をV3Siと同じく蒸着
法により成膜した。組成はMoを58at％Reを42at
％とした。
このようにして製造したV3Si／酸化膜／
Mo58Re42ジヨセフソン接合はマイクロシヨート
がなく、スイツチング素子に適した直流電圧―電
流特性を示し、熱サイクルや空気中放置による特
性劣化は皆無であつた。ジヨセフソン特性および
超電導トンネル特性はMo58Re42の臨界温度12K近
傍まで測定できた。
Mo58Re42ジヨセフソン接合はマイクロシヨート
がなく、スイツチング素子に適した直流電圧―電
流特性を示し、熱サイクルや空気中放置による特
性劣化は皆無であつた。ジヨセフソン特性および
超電導トンネル特性はMo58Re42の臨界温度12K近
傍まで測定できた。
本発明における超電導材料の組合せによつて
10K以上で動作できるジヨセフソン接合を形成し
得たのは以下の理由による。すなわち、Nb3Geや
Nb3Snのような高臨界温度超電導材料は、それぞ
れの材料に固有の高い臨界温度を得るためには蒸
着時の基板温度を500℃以上にする必要がある。
この理由はこれ等の材料の結晶化温度が高いこと
および、臨界温度が原子配列の規則度に依存し、
原子配列の規則度を高めるためには500℃〜1000
℃の基板温度を必要とするからである。500℃以
上の温度で10nm以下の薄い酸化膜層上に上部電
極となすこれらの超電導膜を蒸着すれば、バリア
層と超電導膜が反応し、第１図に示した構造を得
ることができなくなる。たとえできたとしてもバ
リア層にピンホールが生じたり、超電導膜のバリ
アとの界面における特性が劣化して、十分なトン
ネル特性が得られない。従つて上部電極膜として
は室温以下、あるいは少なくとも100℃以下の基
板温度で作製しても固有の臨界温度を示し得る材
料を用いる必要がある。Mo―Reは室温基板温度
で蒸着した膜でも、Ｘ線回折測定によれば結晶化
し、臨界温度12Kを示した。
10K以上で動作できるジヨセフソン接合を形成し
得たのは以下の理由による。すなわち、Nb3Geや
Nb3Snのような高臨界温度超電導材料は、それぞ
れの材料に固有の高い臨界温度を得るためには蒸
着時の基板温度を500℃以上にする必要がある。
この理由はこれ等の材料の結晶化温度が高いこと
および、臨界温度が原子配列の規則度に依存し、
原子配列の規則度を高めるためには500℃〜1000
℃の基板温度を必要とするからである。500℃以
上の温度で10nm以下の薄い酸化膜層上に上部電
極となすこれらの超電導膜を蒸着すれば、バリア
層と超電導膜が反応し、第１図に示した構造を得
ることができなくなる。たとえできたとしてもバ
リア層にピンホールが生じたり、超電導膜のバリ
アとの界面における特性が劣化して、十分なトン
ネル特性が得られない。従つて上部電極膜として
は室温以下、あるいは少なくとも100℃以下の基
板温度で作製しても固有の臨界温度を示し得る材
料を用いる必要がある。Mo―Reは室温基板温度
で蒸着した膜でも、Ｘ線回折測定によれば結晶化
し、臨界温度12Kを示した。
下部電極膜にもMo―Re膜を用いればパターン
ニングのときに通常のレジスト膜を用いることが
できるという利点を有する。
ニングのときに通常のレジスト膜を用いることが
できるという利点を有する。
第１図は本発明の実施例によるジヨセフソン接
合装置の断面図を示す。図において、１はサフア
イア基板、２はV3Si膜、３は酸化膜、４は
Mo58Re42膜である。
合装置の断面図を示す。図において、１はサフア
イア基板、２はV3Si膜、３は酸化膜、４は
Mo58Re42膜である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超電導材料からなる下部電極、該下部電極上
に設けられた絶縁体および半導体の少なくとも一
方を含むバリア層および該バリア層上に設けられ
た超電導材料からなる上部電極を少なくとも有
し、該上部電極が10〜90原子％のReを含有する
Mo―Re合金からなることを特徴とするジヨセフ
ソン接合装置。 ２ 前記下部電極が、10〜90原子％のReを含有
するMo―Re合金からなることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のジヨセフソン接合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58078263A JPS58212186A (ja) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | ジヨセフソン接合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58078263A JPS58212186A (ja) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | ジヨセフソン接合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58212186A JPS58212186A (ja) | 1983-12-09 |
| JPS6258156B2 true JPS6258156B2 (ja) | 1987-12-04 |
Family
ID=13657090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58078263A Granted JPS58212186A (ja) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | ジヨセフソン接合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58212186A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6113678A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-21 | Agency Of Ind Science & Technol | ジヨセフソン接合素子の作製方法 |
| NL8800857A (nl) * | 1988-04-05 | 1989-11-01 | Philips Nv | Inrichting en werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting. |
-
1983
- 1983-05-06 JP JP58078263A patent/JPS58212186A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58212186A (ja) | 1983-12-09 |
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