JPS63318176A - 酸化物超伝導体接合の作製方法 - Google Patents
酸化物超伝導体接合の作製方法Info
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- JPS63318176A JPS63318176A JP62152882A JP15288287A JPS63318176A JP S63318176 A JPS63318176 A JP S63318176A JP 62152882 A JP62152882 A JP 62152882A JP 15288287 A JP15288287 A JP 15288287A JP S63318176 A JPS63318176 A JP S63318176A
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- 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
- H10N60/124—Josephson-effect devices comprising high-Tc ceramic materials
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Ceramic Engineering (AREA)
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、酸化物超伝導体を電極に用いた超伝導体接合
の作製方法に関する。
の作製方法に関する。
下地電極・対向電極共に高Ｔｃ酸化物超伝導体で構成さ
れるトンネル型ジョセフソン接合は。
れるトンネル型ジョセフソン接合は。
トンネルバリアの膜厚と絶縁性、およびバリアの上下界
面の電極の良好な超伝導性が保証されれば、高い温度で
動作する高性能・高信軌の超伝導素 子として実用的意
義を有する。
面の電極の良好な超伝導性が保証されれば、高い温度で
動作する高性能・高信軌の超伝導素 子として実用的意
義を有する。
従来から、高Ｔｃ酸化物超伝導体を電極材料に用いたト
ンネル型ジョセフソン接合を作製する検討が進められて
いるが９本発明以前には満足な結果は得られていない。
ンネル型ジョセフソン接合を作製する検討が進められて
いるが９本発明以前には満足な結果は得られていない。
本発明以前の酸化物超伝導体を用いたトンネル型ジョセ
フソン接合（本発明では以下において単にジョセフソン
接合あるいはトンネル接合という略称を用いることにす
る）は、下地電極には高Ｔｃ酸化物超伝導体を用いてい
るものの、対向電極にはｐｂやＮｂなどのＴｃがＩＯＫ
以下の超伝導材料あるいはＴｃがたかだか１５にのＮｂ
Ｎを用いたものであった。
フソン接合（本発明では以下において単にジョセフソン
接合あるいはトンネル接合という略称を用いることにす
る）は、下地電極には高Ｔｃ酸化物超伝導体を用いてい
るものの、対向電極にはｐｂやＮｂなどのＴｃがＩＯＫ
以下の超伝導材料あるいはＴｃがたかだか１５にのＮｂ
Ｎを用いたものであった。
従来型のトンネル接合の作製においては、下地電極形成
後は、基板加熱を全く行わず、むしろ基板を強制水冷し
つつトンネルバリアの形成および対向電極の形成を行う
ため、バリア上下界面には遷移層の形成はなく、対向電
極の転移温度以下では、良好な特性を示すものを得るの
も比較的容易である。しかし、下地電極に転移温度２０
Ｍを超える高Ｔｃ酸化物超伝導体を用いても、対向電極
に従来の超伝導体を用いたのでは、動作温度は、小型冷
凍機の使用が容易になる２０Ｋを超えることはない、こ
のため、従来のトンネル接合の利点は、ギャップ電圧が
高くなることにより、出力電圧が高くなることのみであ
った。
後は、基板加熱を全く行わず、むしろ基板を強制水冷し
つつトンネルバリアの形成および対向電極の形成を行う
ため、バリア上下界面には遷移層の形成はなく、対向電
極の転移温度以下では、良好な特性を示すものを得るの
も比較的容易である。しかし、下地電極に転移温度２０
Ｍを超える高Ｔｃ酸化物超伝導体を用いても、対向電極
に従来の超伝導体を用いたのでは、動作温度は、小型冷
凍機の使用が容易になる２０Ｋを超えることはない、こ
のため、従来のトンネル接合の利点は、ギャップ電圧が
高くなることにより、出力電圧が高くなることのみであ
った。
このような、従来技術を用いて、下地電極および対向電
極共に酸化物超伝導体で構成されるトンネル接合を作製
しようとしても、対向電極形成時に基板加熱を行わなけ
れば、対向電極は高Ｔｃにはならず、高温動作のジョセ
フソン接合は９作製できない。また、基板加熱を行って
。
極共に酸化物超伝導体で構成されるトンネル接合を作製
しようとしても、対向電極形成時に基板加熱を行わなけ
れば、対向電極は高Ｔｃにはならず、高温動作のジョセ
フソン接合は９作製できない。また、基板加熱を行って
。
対向電極を形成すると、トンネルバリアと対向電極の初
期堆積層が反応して遷移層を形成するため、対向電極は
、超伝導を示しても、トンネル接合の特性は良好なもの
にはならない。
期堆積層が反応して遷移層を形成するため、対向電極は
、超伝導を示しても、トンネル接合の特性は良好なもの
にはならない。
このように、従来技術により高性能・高品質のジョセフ
ソン接合を形成するのは極めて困難であうた。
ソン接合を形成するのは極めて困難であうた。
本発明は、上述の欠点を改善するためになされたもので
ある。下地電極および対向電極共に高Ｔｃ酸化物超伝導
体を用いた超伝導接合を形成するに際し、トンネルバリ
アを形成した後処理および対向電極を形成する前処理と
して、トンネルバリア上に、極薄の貴金属膜をバッファ
層として形成しトンネルバリアと対向電極の界面に遷移
層が形成されるのを防止する。
ある。下地電極および対向電極共に高Ｔｃ酸化物超伝導
体を用いた超伝導接合を形成するに際し、トンネルバリ
アを形成した後処理および対向電極を形成する前処理と
して、トンネルバリア上に、極薄の貴金属膜をバッファ
層として形成しトンネルバリアと対向電極の界面に遷移
層が形成されるのを防止する。
以上により、高品質な酸化物超伝導体接合の作製方法を
提供することを目的とする。
提供することを目的とする。
本発明は、下地電極および対向電極材料に高Ｔｃ酸化物
超伝導体を用いた超伝導体接合において、トンネルバリ
ア上に極薄の貴金属膜で構成されるバッファ層を形成し
て対向電極形成時にトンネルバリアとの界面に遷移層が
形成されるのを防止する。従来の技術とは、トンネルバ
リア上に貴金属のバッファ層が存在することが異なる。
超伝導体を用いた超伝導体接合において、トンネルバリ
ア上に極薄の貴金属膜で構成されるバッファ層を形成し
て対向電極形成時にトンネルバリアとの界面に遷移層が
形成されるのを防止する。従来の技術とは、トンネルバ
リア上に貴金属のバッファ層が存在することが異なる。
本発明による超伝導接合は、第１図にその断面図を示す
接合構造に於て、下地電極２および対向電極５に（ＭＬ
−ｘ Ｍ２１１ ） ｖ Ｃｕ０ｚ（０＜Ｘ＜１゜１≦
Ｙ≦２．２≦Ｚ≦４５Ｍ１は■族金属（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ
、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｂ、Ａ１Ａｌ
１Ｇａ１ｌｎｌＴｌｌＢＳ）１は■族金属（Ｂｅ、 Ｍ
ｇ、 Ｃａ、 Ｓｒ、 Ｂａ、 Ｚｎ、 Ｃｄ、 Ｈｇ
、 Ｃｆ） ）の中から選ばれた一種の高Ｔｃ酸化物超
伝導材料を用い、トンネルバリア３の上に形成したバッ
ファ層４にＡｕ＋ Ｐｔ、 Ｐｄ、 Ａｇの中から選ば
れた一種または複数種の貴金属で構成される極薄膜を用
いる。
接合構造に於て、下地電極２および対向電極５に（ＭＬ
−ｘ Ｍ２１１ ） ｖ Ｃｕ０ｚ（０＜Ｘ＜１゜１≦
Ｙ≦２．２≦Ｚ≦４５Ｍ１は■族金属（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ
、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｂ、Ａ１Ａｌ
１Ｇａ１ｌｎｌＴｌｌＢＳ）１は■族金属（Ｂｅ、 Ｍ
ｇ、 Ｃａ、 Ｓｒ、 Ｂａ、 Ｚｎ、 Ｃｄ、 Ｈｇ
、 Ｃｆ） ）の中から選ばれた一種の高Ｔｃ酸化物超
伝導材料を用い、トンネルバリア３の上に形成したバッ
ファ層４にＡｕ＋ Ｐｔ、 Ｐｄ、 Ａｇの中から選ば
れた一種または複数種の貴金属で構成される極薄膜を用
いる。
これら酸化物超伝導材料は２本質的に２０Ｍ以上の温度
で完全に超伝導状態に転移するため。
で完全に超伝導状態に転移するため。
これら材料の超伝導性を損なわない方法で接合を形成す
れば２０に以上の温度で超伝導トンネル接合の動作が可
能になる。
れば２０に以上の温度で超伝導トンネル接合の動作が可
能になる。
機能的回路を構成するための超伝導接合は。
従来以下の工程により形成される。
まず、サファイア等の基板ｌ上に下地電極２のための酸
化物超伝導体薄膜を形成する。次にフォト工程により、
下地電極２を形成するためのレジストパターンを形成し
、エツチングにより下地電極２を加工・形成する。次に
、接合窓を構成するための絶縁層を下地電極上に形成す
る。
化物超伝導体薄膜を形成する。次にフォト工程により、
下地電極２を形成するためのレジストパターンを形成し
、エツチングにより下地電極２を加工・形成する。次に
、接合窓を構成するための絶縁層を下地電極上に形成す
る。
続いて、接合部にトンネルバリア３を形 成し。
最後に対向電極薄膜をその上に形成し、対向電極５をパ
ターニングして、接合の形成を終る。
ターニングして、接合の形成を終る。
この従来のトンネル接合の形成工程において。
下地電極表面および対向電極の形成は、基板温度を少な
くとも３００°Ｃ以上に上昇させて行う必要がある。こ
れは、電極薄膜が、 ３００’Ｃ以下の基板温度で形成
しても、超伝導を示す結晶構造にならないためである。
くとも３００°Ｃ以上に上昇させて行う必要がある。こ
れは、電極薄膜が、 ３００’Ｃ以下の基板温度で形成
しても、超伝導を示す結晶構造にならないためである。
トンネルバリアの形成は、基板を冷却した状態で行うこ
とができ。
とができ。
トンネルバリアに、絶縁性の酸化物を用いれば。
下地電極酸化物超伝導体薄膜との界面で反応が生ずるこ
とはなく、安定な酸化物どうしであるため、その後加熱
を行っても、下地電極とトンネルバリアの界面での反応
に基づく遷移層の形成はない。一方、対向電極形成時に
は、予め高温超伝導を示す組成の酸化物を原料として対
向電極を形成しようとしても、酸素欠陥が生じ易く、基
板温度を３００°Ｃ以上に上昇させて高温超伝導を示す
結晶構造を作ろうとすると、トンネルバリアを構成する
絶縁性酸化物と反応して酸素を奪い取るか、あるいはト
ンネルバリアが酸化物でない場合には、トンネルバリア
物質に酸素が奪い取られる形でいずれにしても酸素欠陥
がある遷移層が形成される。この遷移層の存在により、
第２図に例を示す一般的ジョセフソントンネル接合の電
流・電圧特性における。ギャッ°プ電圧Ｖｇ以下でのコ
ンダクタンスが増加するとともに、最大ジョセフソン電
流１ｊが１本来の電極材料の超伝導特性から得られる値
に対して大幅に減少する。このような遷移層の形成を防
止して、接合の品質を向上させるためには。
とはなく、安定な酸化物どうしであるため、その後加熱
を行っても、下地電極とトンネルバリアの界面での反応
に基づく遷移層の形成はない。一方、対向電極形成時に
は、予め高温超伝導を示す組成の酸化物を原料として対
向電極を形成しようとしても、酸素欠陥が生じ易く、基
板温度を３００°Ｃ以上に上昇させて高温超伝導を示す
結晶構造を作ろうとすると、トンネルバリアを構成する
絶縁性酸化物と反応して酸素を奪い取るか、あるいはト
ンネルバリアが酸化物でない場合には、トンネルバリア
物質に酸素が奪い取られる形でいずれにしても酸素欠陥
がある遷移層が形成される。この遷移層の存在により、
第２図に例を示す一般的ジョセフソントンネル接合の電
流・電圧特性における。ギャッ°プ電圧Ｖｇ以下でのコ
ンダクタンスが増加するとともに、最大ジョセフソン電
流１ｊが１本来の電極材料の超伝導特性から得られる値
に対して大幅に減少する。このような遷移層の形成を防
止して、接合の品質を向上させるためには。
対向電極薄膜形成時にトンネルバリアと対向電極の初期
堆積層との反応を抑制する必要がある。
堆積層との反応を抑制する必要がある。
反応を抑制する方法としては、■温度を下げて活性度を
下げること■トンネルバリア上にバッファ層を設けて、
対向電極形成時の相互拡散を抑えることの二つが考えら
れるが、温度を下げると対向電極が高温超伝導体になら
ないため、バッファ層による方法が最有力である。
下げること■トンネルバリア上にバッファ層を設けて、
対向電極形成時の相互拡散を抑えることの二つが考えら
れるが、温度を下げると対向電極が高温超伝導体になら
ないため、バッファ層による方法が最有力である。
本発明では、バッファ層としてＡｕ、 Ｐｔｌ Ｐｄ＋
Ａｇの中から選ばれた一種以上の貴金属の極薄膜を用い
る。これら貴金属は、トンネルバリアを構成する通常の
絶縁性の物質とは、全く反応せず、トンネルバリア上に
急峻な界面を持つバッファ層が形成できる。また、これ
ら貴金属は。
Ａｇの中から選ばれた一種以上の貴金属の極薄膜を用い
る。これら貴金属は、トンネルバリアを構成する通常の
絶縁性の物質とは、全く反応せず、トンネルバリア上に
急峻な界面を持つバッファ層が形成できる。また、これ
ら貴金属は。
対向電極の酸化物超伝導体を構成する金属元素ではなく
、貴金属自体の化学的に不活性な性質により、基板温度
が、３００°Ｃ以上に上昇しても、対向電極の初期堆積
層と反応することはほとんどない。さらに、これら貴金
属は、超伝導体からの超伝導電子の波動関数のじみだし
の長さくコヒーレンス長）が、十分長いため、トンネル
バリアと対向電極の界面に存在しても、特性に悪影響を
与えることはない。
、貴金属自体の化学的に不活性な性質により、基板温度
が、３００°Ｃ以上に上昇しても、対向電極の初期堆積
層と反応することはほとんどない。さらに、これら貴金
属は、超伝導体からの超伝導電子の波動関数のじみだし
の長さくコヒーレンス長）が、十分長いため、トンネル
バリアと対向電極の界面に存在しても、特性に悪影響を
与えることはない。
本発明では１以上の構成により、トンネルバリアと対向
電極の界面に遷移層のない、良好な特性を示す、酸化物
超伝導体トンネル接合を容易に作製することを可能にす
る。
電極の界面に遷移層のない、良好な特性を示す、酸化物
超伝導体トンネル接合を容易に作製することを可能にす
る。
（実施例１）
酸化物超伝導体と格子整合が可能な酸化物絶縁体基板１
を用意して、下地電極２および対向電極５に高Ｔｃ酸化
物超伝導体を用い、トンネルバリア３と対向電極５間の
バッファ層４にＡｇの極薄膜を用いたトンネル接合を作
製した。
を用意して、下地電極２および対向電極５に高Ｔｃ酸化
物超伝導体を用い、トンネルバリア３と対向電極５間の
バッファ層４にＡｇの極薄膜を用いたトンネル接合を作
製した。
すなわち、 Ｌａ２ＣｕＯ４の多結晶絶縁性基板上に。
Ｌａ−Ｂａ−Ｃｕ−０ターゲツト（１００ｍｍ φ、５
龍厚）を用いて、 ５Ｐａの＾ｒガス中で５００Ｈの電
力を印加して、 ｒｆマグネトロンスパッタリングによ
り、５００°Ｃに加熱した基板−上に下地電極用（Ｌａ
６． ｇＢａ＠、 ＋）ｚｃｕｏ＊酸化物超伝導薄膜を
２００ｎｍの厚さに形成した。つぎに、レジストコート
・露光・現像・エツチングにより下地電極のパターンを
形成した。続いて、 ２５０ｎｍの厚さのＳｉＯ接合窓
用絶縁層をレジストステンシルを用いたリフトオフ法に
より形成した。
龍厚）を用いて、 ５Ｐａの＾ｒガス中で５００Ｈの電
力を印加して、 ｒｆマグネトロンスパッタリングによ
り、５００°Ｃに加熱した基板−上に下地電極用（Ｌａ
６． ｇＢａ＠、 ＋）ｚｃｕｏ＊酸化物超伝導薄膜を
２００ｎｍの厚さに形成した。つぎに、レジストコート
・露光・現像・エツチングにより下地電極のパターンを
形成した。続いて、 ２５０ｎｍの厚さのＳｉＯ接合窓
用絶縁層をレジストステンシルを用いたリフトオフ法に
より形成した。
トンネルバリアには、 ｒｆマグネトロンスパック法に
より形成した２膜ｍのＭｇＯ１膜を用いた。トンネルバ
リア形成後、 ｄｃマグネトロンスパッタ法により、
Ａｇのバッファ層を３ｎｍの厚さに形成（９９，９９χ
Ａｇターゲット１００ｍｍφ２ｍｍ厚、 Ａｒガス圧５
Ｐａ、 Ｉｄｃ ＝ ０．ＬＡ） シた。
より形成した２膜ｍのＭｇＯ１膜を用いた。トンネルバ
リア形成後、 ｄｃマグネトロンスパッタ法により、
Ａｇのバッファ層を３ｎｍの厚さに形成（９９，９９χ
Ａｇターゲット１００ｍｍφ２ｍｍ厚、 Ａｒガス圧５
Ｐａ、 Ｉｄｃ ＝ ０．ＬＡ） シた。
最後に、対向電極（Ｌａｏ、 Ｊａｏ、 Ｉ） ＩＣＩ
＋０４酸化物超伝導薄膜を下地電極と同一の条件で３０
０ｎｍの厚さに形成して、レジストコート・露光・現像
・エツチングにより対向電極をパターニングし、トンネ
ル接合の作製を終った。
＋０４酸化物超伝導薄膜を下地電極と同一の条件で３０
０ｎｍの厚さに形成して、レジストコート・露光・現像
・エツチングにより対向電極をパターニングし、トンネ
ル接合の作製を終った。
この超伝導接合を小型冷凍器を用いて、冷却し動作温度
を調べたところ、２５に以下の温度でジョセフソン電流
が流れる高温動作超伝導接合であることが確認できた。
を調べたところ、２５に以下の温度でジョセフソン電流
が流れる高温動作超伝導接合であることが確認できた。
また、この超伝導接合のＩＯＫにおける特性は以下の通
りであった。
りであった。
Ｉｊ ＝ １ｍＡ、 Ｊｃ ＝ ＩＫＡ／ｃｍ”。
（接合面積 １０μｍ Ｘ ）
Ｒｊ／Ｒｎ ＝ １５． Ｖｇ ＝ １５ｍＶ（Ｒｊ
は、 ７ｍＶ ニおケル抵抗。
は、 ７ｍＶ ニおケル抵抗。
Ｒｎは２０ｍＶにおける抵抗。
Ｖｇはギャップ電圧である）
この実施例から明らかなように、このトンネル接合は、
Ａｇのバッファ層の効果により、出力電圧が１５ｍＶ
と大きく、シかもギャップ電圧以下でのリーク電流の少
ない極めて良好な特性を有する高性能の高温動作トンネ
ル接合であった。
Ａｇのバッファ層の効果により、出力電圧が１５ｍＶ
と大きく、シかもギャップ電圧以下でのリーク電流の少
ない極めて良好な特性を有する高性能の高温動作トンネ
ル接合であった。
（実施例２）
・サファイア基板を用意して、 Ｍ−３ｒ−Ｃｕ−０タ
ーゲツ ト （Ｍ ： Ｓｃ＋Ｙｌａ＋Ｃｅ＋Ｐ
ｒ＋Ｎｄ＋Ｐｍ＋Ｙｂ＋Ｌｕ＋Ｂ＋ＡＩ。
ーゲツ ト （Ｍ ： Ｓｃ＋Ｙｌａ＋Ｃｅ＋Ｐ
ｒ＋Ｎｄ＋Ｐｍ＋Ｙｂ＋Ｌｕ＋Ｂ＋ＡＩ。
Ｇａ、Ｉｎ＋ ＴＩ＋ Ｅｓ）を用いてｒｆマグネトロ
ンスパッタ法によりｒ （Ｍｏ、ｔＳｒｏ、ｉ）＋、
ａＣｕＯ＋ （Ｍ ： Ｓｃ、Ｙ。
ンスパッタ法によりｒ （Ｍｏ、ｔＳｒｏ、ｉ）＋、
ａＣｕＯ＋ （Ｍ ： Ｓｃ、Ｙ。
Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｂ、ＡＩ
、Ｇａ、Ｉｎ、ＴＩ、Ｅｓ）酸化物超伝導薄膜を３００
ｎｍの厚さに形成（Ａｒガス圧ｇＰａ、 ｒｆ電力５０
０Ｗ、基板温度３５０”Ｃ）Ｌ、 レジストコート・
露光・現像・エツチングにより下地電極のパターンを形
成した。つぎに、１０μｍ ｘ １０μｍの接合面積を
規定するための接合窓を、 ３５０ｎｍの膜厚のＭｇＯ
により形成し、 ２．５ｎｍの膜厚のＡｆｔ（ｈをトン
ネルバリアとして形成した。
、Ｇａ、Ｉｎ、ＴＩ、Ｅｓ）酸化物超伝導薄膜を３００
ｎｍの厚さに形成（Ａｒガス圧ｇＰａ、 ｒｆ電力５０
０Ｗ、基板温度３５０”Ｃ）Ｌ、 レジストコート・
露光・現像・エツチングにより下地電極のパターンを形
成した。つぎに、１０μｍ ｘ １０μｍの接合面積を
規定するための接合窓を、 ３５０ｎｍの膜厚のＭｇＯ
により形成し、 ２．５ｎｍの膜厚のＡｆｔ（ｈをトン
ネルバリアとして形成した。
トンネルバリア形成後、 Ａｕ−Ｐｄインゴットを蒸着
原料として、 ３ｎｍのＡｕ−５０ａｔ、χＰｄ極薄膜
をトンネルバリア上にバッファ層として、真空蒸着によ
り形成し、最後に４００ｒｖの対向電極（Ｍｏ、？Ｓｒ
ｏ、ｓ）＋、５ＣｕＯ＋ （Ｍ ： Ｓｃ、Ｙ＋Ｌａ、
Ｃｅ、Ｐｒ＋Ｎｄ。
原料として、 ３ｎｍのＡｕ−５０ａｔ、χＰｄ極薄膜
をトンネルバリア上にバッファ層として、真空蒸着によ
り形成し、最後に４００ｒｖの対向電極（Ｍｏ、？Ｓｒ
ｏ、ｓ）＋、５ＣｕＯ＋ （Ｍ ： Ｓｃ、Ｙ＋Ｌａ、
Ｃｅ、Ｐｒ＋Ｎｄ。
Ｐｓ、 Ｙｂ、 Ｌｕ、 Ｂ、 ＡＩ、 Ｇａ、 Ｉｎ
、 ＴＩ 、 Ｅｓ）酸化物超伝導薄膜を、下地電極と
同一の条件で形成し、レジストコート・露光・現像・エ
ツチングによりパターニングしてトンネル接合の作製を
終った。
、 ＴＩ 、 Ｅｓ）酸化物超伝導薄膜を、下地電極と
同一の条件で形成し、レジストコート・露光・現像・エ
ツチングによりパターニングしてトンネル接合の作製を
終った。
第１表に、これらの接合の特性を示す。全ての接合は、
＾ｕ−Ｐｄのバッファ層の効果により。
＾ｕ−Ｐｄのバッファ層の効果により。
トンネルバリアと対向電極の界面に遷移層が存在しない
ため２０に以上の温度で動作し、ギャップ電圧以下での
リーク電流の少ない高性能・高品質のトンネル接合であ
った。
ため２０に以上の温度で動作し、ギャップ電圧以下での
リーク電流の少ない高性能・高品質のトンネル接合であ
った。
（以下余白）
第１表 ■族金属を変えた場合のトンネル接合の特性（
実施例３） サファイア基板を用意して、 Ｙ−Ｍ−Ｃｕ−０混合物
ターゲット （Ｍ ： Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ
１ＺｎｌＣｄ、Ｈｇ１Ｃｆ）を用いてｒｆマグネトロン
スパッタ法により、 （Ｙｏ、Ｊｏ、、）＋、ｚＣｕ
Ｏ＋ （Ｍ ： Ｂｅ、Ｍｇ＋Ｃａ＋Ｓｒ、Ｂａ。
実施例３） サファイア基板を用意して、 Ｙ−Ｍ−Ｃｕ−０混合物
ターゲット （Ｍ ： Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ
１ＺｎｌＣｄ、Ｈｇ１Ｃｆ）を用いてｒｆマグネトロン
スパッタ法により、 （Ｙｏ、Ｊｏ、、）＋、ｚＣｕ
Ｏ＋ （Ｍ ： Ｂｅ、Ｍｇ＋Ｃａ＋Ｓｒ、Ｂａ。
Ｚｎ、 Ｃｄ、 Ｈｇ、 Ｃｆ）酸化物超伝導薄膜を３
００ｎｍの厚さに堆積しくＡｒガス圧１０Ｐａ、 ｒｆ
電力６０〇−１基板温度４００’Ｃ）、 レジストコ
ート露光・現像・エツチングにより下地電極のパターン
を形成した。３５０ｎｍのＡｈＯｓ接合窓用絶縁層を形
成（接合面積１０μｍ”） シ、 Ｚｒ（ｈ ｌ−ン
ネルバリアをｒｆマグネトロンスパッタ法により３ｎＩ
１１の厚さに形成（Ａｒガス圧５Ｐａ、 ｒｆ電力５０
Ｗ） した。
００ｎｍの厚さに堆積しくＡｒガス圧１０Ｐａ、 ｒｆ
電力６０〇−１基板温度４００’Ｃ）、 レジストコ
ート露光・現像・エツチングにより下地電極のパターン
を形成した。３５０ｎｍのＡｈＯｓ接合窓用絶縁層を形
成（接合面積１０μｍ”） シ、 Ｚｒ（ｈ ｌ−ン
ネルバリアをｒｆマグネトロンスパッタ法により３ｎＩ
１１の厚さに形成（Ａｒガス圧５Ｐａ、 ｒｆ電力５０
Ｗ） した。
トンネルバリアを形成した後、 ＺｎｍのＰｔバッファ
層をｄｃマグネトロンスパッタ法により形成（Ａｒガス
圧４Ｐａ、 Ｉｄｃ ＝ ０．ＩＡ） シ、下地電極と
同一条件で対向電極酸化物超伝導薄膜を。
層をｄｃマグネトロンスパッタ法により形成（Ａｒガス
圧４Ｐａ、 Ｉｄｃ ＝ ０．ＩＡ） シ、下地電極と
同一条件で対向電極酸化物超伝導薄膜を。
５００ｎｍの厚さに形成し、レジストコート・露光・現
像・エツチングによりパターニングしてトンネル接合の
作製を終った。
像・エツチングによりパターニングしてトンネル接合の
作製を終った。
これらの超伝導接合の性能を第２表に示す。
表から明らかなように１作製した接合は、Ｐｔバッファ
層の効果により、全て高性能・高品質のトンネル接合で
あった。
層の効果により、全て高性能・高品質のトンネル接合で
あった。
第２表 ■族金属を変えた場合のトンネル接合の特性以
上説明したように２本発明は、電極に高Ｔｃ酸化物超伝
導体を用いた超伝導接合を形成するに際し、トンネルバ
リア上にＡｕ、 ＰＬ、 Ｐｄ、 Ａｇの中から選ばれ
た一種または複数種の貴金属で構成されるバッファ層を
形成することにより。
上説明したように２本発明は、電極に高Ｔｃ酸化物超伝
導体を用いた超伝導接合を形成するに際し、トンネルバ
リア上にＡｕ、 ＰＬ、 Ｐｄ、 Ａｇの中から選ばれ
た一種または複数種の貴金属で構成されるバッファ層を
形成することにより。
基板温度を３００°Ｃ以上に上げて対向電極を形成して
も、トンネルバリアと対向電極の間で相互拡散がない、
すなわち遷移層のない理想的な界面を形成できることに
より、トンネル接合の高品質化が達成できるものである
。
も、トンネルバリアと対向電極の間で相互拡散がない、
すなわち遷移層のない理想的な界面を形成できることに
より、トンネル接合の高品質化が達成できるものである
。
第１図は１本発明により作製された酸化物超伝導体接合
の概念断面図を示す。 第２図は、ジョセフソントンネル接合の電流・電圧特性
の一般例を示す。 １・・・基板 ２・・・下地電極 ３・・・トンネルバリア ４・・・バッファ層 ５・・・対向電極 Ｉｊ：最大ジョセフソン電流 ｖｇ：ギャップ電圧 Ｒｊ：サブギャップ抵抗 Ｒｎ：常伝導トンネル抵抗
の概念断面図を示す。 第２図は、ジョセフソントンネル接合の電流・電圧特性
の一般例を示す。 １・・・基板 ２・・・下地電極 ３・・・トンネルバリア ４・・・バッファ層 ５・・・対向電極 Ｉｊ：最大ジョセフソン電流 ｖｇ：ギャップ電圧 Ｒｊ：サブギャップ抵抗 Ｒｎ：常伝導トンネル抵抗
Claims (3)
- （１）基板上に高Ｔｃ酸化物超伝導体からなる下地電極
を形成し、該下地電極の上にトンネルバリアを形成し、
該トンネルバリアの上にバッファ層を形成し、該バッフ
ァ層の上に高Ｔｃ酸化物超伝導体からなる対向電極を形
成することを特徴とする酸化物超伝導体接合の作製方法
。 - （２）酸化物超伝導体が（Ｍ１＿１＿−＿ＸＭ２＿Ｘ）
＿ＹＣｕＯ＿Ｚ（０＜Ｘ＜１、１≦Ｙ≦２、２≦Ｚ≦４
、Ｍ１はIII族金属（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ、Ｐｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、
Ｅｓ）からなる群から選ばれた一または二以上の金属、
Ｍ２はII族金属（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ
、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｆ）からなる群から選ばれた一または
以上の金属）であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の酸化物超伝導体接合の作製方法。 - （３）バッファ層がＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇの中から選
ばれた一種または複数種の貴金属により構成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
載の酸化物超伝導体接合の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62152882A JPS63318176A (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 酸化物超伝導体接合の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62152882A JPS63318176A (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 酸化物超伝導体接合の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63318176A true JPS63318176A (ja) | 1988-12-27 |
Family
ID=15550182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62152882A Pending JPS63318176A (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 酸化物超伝導体接合の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63318176A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2020261667A1 (ja) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 |
-
1987
- 1987-06-19 JP JP62152882A patent/JPS63318176A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2020261667A1 (ja) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | ||
| WO2020261667A1 (ja) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | 日本電気株式会社 | 回路製造方法及び超伝導回路 |
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