DE1279241B

DE1279241B - Verwendung einer ganz oder teilweise durch Blei oder Zinn ersetzten Kupferschicht ineiner Kryotronanordnung

Info

Publication number: DE1279241B
Application number: DEN24166A
Authority: DE
Inventors: Jean Francois Marchand; Cornelis Van De Stolpe
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1962-12-21
Filing date: 1963-12-17
Publication date: 1968-10-03
Also published as: BE641643A; US3342631A; GB994740A; NL287163A; DK107759C; CH446850A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer-Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIv

Deutsche KL: 21g-35

P 12 79 241.5-33 (N 24166)

17. Dezember 1963

3. Oktober 1968

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer supraleitenden Metallschicht aus Blei oder Zinn in einer KryOtronanordnung.

Unter Metallschichten sind in diesem Zusammenhang nicht nur gleichmäßige Schichten zu verstehen, sondern auch Schichten in Form von aus nichtzusammenhängenden Teilen bestehenden Mustern.

Solche supraleitenden Metallschichten finden Verwendung bei Kryotronen, unter denen Schaltelemente zu verstehen sind, die einen Stromleiter aus einem supraleitenden Metall enthalten und mit Mittein, z. B. einem zweiten Stromleiters zum Anlegen eines Magnetfeldes an den Stromleiter versehen sind, um diesen ersten Stromleiter aus dem supraleitenden Zustand in den normalleitenden Zustand überzuführen, oder umgekehrt. Das Kryotron wird in einer Umgebung mit einer so niedrigen Temperatur, z. B. im Bereich von 1 bis 20^aK betrieben, daß der supraleitende Zustand des Kryotrons erreichbar ist.

Für eine gute Wirkung eines Kryotrons ist der Verstärkungsfaktor g sehr wichtig. Diese Größe ist durch das Verhältnis zwischen dem kritischen Strom i_e und dem kritischen Steuerstrom I₉ definiert. Er muß möglichst groß und mindestens gleich 1 sein (Solid State Electronics, 1, S. 261 bis 272 [I960]).

Um einen hohen Wert von g zu erhalten, muß der Bereich der magnetischen Feldstärke Δ H, in dem sich das Verhältnis der Widerstände des aus dem supraleitenden Zustand in den normalleitenden Zustand gebrachten Materials von 10 auf 90 % ^des Widerstands* wertes in dem normalleitenden Zustand ändert, bei einer Temperatur, die um 0,01⁰K niedriger ist als die Temperatur, bei der das erwähnte Verhältnis ohne Magnetfeld 10% beträgt, höchstens 2 Gauß sein. Eine weitere wichtige Größe ist der Temperaturbereich AT, in dem sich das erwähnte Widerstandsverhältnis von 10 auf 90% ändert; AT darf höchstens O₉Ol⁰K sein.

Für die praktische Verwendung muß die Schichtdicke des supraleitenden Metalls möglichst klein sein, z. B. in der Größenordnung von 1 μ. Dies hängt mit der Schaltgeschwindigkeit zusammen; damit diese hoch ist, muß der Widerstand der Schicht hoch sein. Je dicker die Schichten sind, je kleiner wird die Schaltgeschwindigkeit, was für diese Anwendung unerwünscht ist.

Die Anforderungen hinsichtlich der Reinheit, die an eine solche supraleitende Schicht gestellt werden, sind außerordentlich streng. Verunreinigungen, insbesondere gasförmige Verunreinigungen!, wie Sauerstoff, sind nur in einer Menge von höchstens 0,01 Atomprozent zulässig.

Verwendung einer ganz oder teilweise durch Blei oder Zinn ersetzten Kupferschicht in einer
Kryotronanordnung

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenf abrieken, Eindhoven , (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Auer, Patentanwalt,

2000 Hamburg 1, MÖnckebergstr. 7 . :

Als Erfinder benannt:

Cornells van de Stolpe,

Jean Francois Marchandj Eindhoven

(Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 21. Dezember 1962 (287163)

Deshalb hat man bisher für diese Verwendungen die supraleitende Schicht stets durch Aufdampfen im Vakuum hergestellt, wobei ein extrem hohes Vakuum von mindestens 10"^Bmm Hg angewendet werden mußte. Das Aufbringen der supraleitenden Schicht, insbesondere einer aus Sn oder Pb bestehenden Schicht, in einem äußerst feinen Muster, wie dies für Kryotrone notwendig ist, ist jedoch mit HiUe einer Maske mittels einer derartigen Aufdampftechnik nicht sehr zweckmäßig.

Es ist noch ein Verfahren bekanntgeworden, gemäß dem auf galvanischem Wege eine supraleitende Zinn* schicht auf einem Träger hergestellt wird. Mit diesem Verfahren werden AT-Werte von etwa 0,01⁰K erreicht. Das verwendete Verzinnungsbad reagiert sauer und enthält Saccharin, einen Komplexbildner und eine oberflächenaktive Verbindung.

Nach diesem Verfahren können jedoch keine Zinnschichten gleichmäßiger Dicke hergestellt werden, was insbesondere für supraleitende Muster geringer Abmessungen, wie sie für Kryotrone Verwendung finden, nachteilig ist. Es ist dabei nämlich nicht möglich,

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Claims

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Kryotrone mit reproduzierbaren Eigenschaften her- Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten

zustellen. supraleitenden Schichten wird an Hand der nach-

Überraschenderweise wurde nunmehr gefunden, daß folgenden Beispiele näher erläutert, durch die Verwendung einer auf einem elektrisch

nichtleitenden Träger abgeschiedenen Kupferschicht, 5 Beispiel! die in an sich bekannter. Weise durch Berührung mit Eine bis zu einer Tiefe von 6 μ verseifte Zelluloseeiner ein Cyanid enthaltenden alkalischen Lösung von triazetatfolie wurde in einer Lösung, die 0,15 Mol Plumbat- oder Stannationen ganz oder teilweise durch o-methoxybenzoldiazosulfonsaures-Na und 0,1 Mol Blei oder Zinn ersetzt ist, als supraleitende Metall- Kadmiunüaktat enthielt, getränkt, hinter einem Negaschicht in einer Kjcyotronanordnung die notwendigen io tiv eines Musters eines Kryotrons in einem Abstand reproduzierbaren supraleitenden Eigenschaften und von 30 cm mit einer 125^W-Hochdruckquecksilberein Δ T-Wert zwischen etwa 0,005 und 0,01⁰K erhalten dampflampe belichtet und dann in eine wäßrige Löwerden, sung, die 0,05 Mol Merkuronitrat, 0,03 Mol Silber-

Durch die erfindungsgemäß zurAnwendungkorn- nitrat und 0,1 Mol Salpetersäure enthielt, eingetaucht,

menden supraleitenden Metalischichten wird somit 15 Nach Spülen in Wasser wurde die Folie während

einerseits einmal ein wesentlich besserer Δ T-Wert er- 15 Minuten physikalisch in einer wäßrigen Lösung der

halten, zum anderen zeichnen sich diese Schichten nachfolgenden Zusammensetzung: durch eine völlig gleichmäßige Dicke und eine einfache

Herstellung aus. 0,1 Mol/l p-Methylaminophenolsulfat,

Wenn mehrere elektrisch isolierte Muster hergestellt ao 0,05 Mol/l Silbernitrat,

werden sollen, brauchen keine besonderen Maßnahmen 01 Mol/l Zitronensäure

getroffen zu werden um diese Muster vor der Anbrin- 0^02 Gewichtsprozent eines Gemisches von gung der supraleitenden Schicht elektrisch miteinander * _mnH

zu verbinden. ⁹⁰'< > (CmH₂BNH₂)CH₃COOH,

Die für die erfindungsgemäße Verwendung am 35 . 9'/0(QIiH₂₉NHa)CH₃COOH und meisten geeignete Unterlage besteht aus einem elek- 1% (C₁₈H₃₇NH₂)CH₃COOH und irisch nichtleitenden Träger, auf dem die Kupfer- 0,02 Gewichtsprozent eines Polymers von Alkylscbicht in Form eines Musters auf photographischem phenolen und Äthylenoxyd (Lissapol N) Wege angebracht worden ist. Hierzu wird ein hydrophiler Träger oder ein Träger, der wenigstens ober- 30 entwickelt.

flächlich hydrophil gemacht wird, gewählt. Dieser · Die Folie wurde erneut in destilliertem Wasser und Träger wird in einer Lösung einer phqtoempfindlichen dann in einer In-Lösung von Schwefelsäure in Wasser Verbindung getränkt, deren Lichtreaktionsprodukt in gespült, wonach das erhaltene Silbermuster während Gegenwart von Feuchtigkeit aus einer wasserlöslichen !Minute elektrolytisch in einem Elektrolyten, der Quecksilber- oder Silberverbindung Metall frei machen 35 0,75 Mol/l CuSO₄ und 0,75 Mol/l H₂SO₄ enthielt, mit kann, wonach der auf diese Weise empfindlich gemachte einer Stromdichte von 5 A/dm² verkupfert. Die Kupfer-Träger hinter einem Negativ mit einer verhältnismäßig schicht hatte eine Dicke von 1 μ. hohen Lichtmenge belichtet und dann der belichtete Das Ganze wurde 2 Minuten in eine wäßrige Lösung Träger mit einem Keimintrdduktionsbad in Berührung mit einer Temperatur von 75° C getaucht, die je gebracht wird, das aus einer Lösung mindestens einer 40 jqq jjj Wasser der erwähnten Quecksilber- oder Silberverbindungen __Qf. „ _n. '._nn besteht, wonach eine physikalische Entwicklung er- ^iW ^{mg bnL42}'^/±laU' folgt, wodurch sich ein elektrisch leitendes Edelmetall- 560 mg NaOH und muster ergibt. Die Belichtung erfolgt mit einer der- 9,16 g KCN artigen Intensität, daß in Abhängigkeit von der Kon- 45

zentration des Metalls im Keimintroduktionsbad und enthielt. Die erhaltene Zinnschicht hatte eine Dicke

der physikalischen Entwicklung ein äußeres Metall- von 0,5 μ, und die vorstehend definierte Größe ΔΤ

muster mit einem elektrischen Oberflächenwiderstand hatte einen Wert zwischen 0,005 und 0,01° K.

von höchstens 10⁴ Ohm gebildet wird. Durch eine _p . . ,

Nachbehandlung läßt sich der Oberflächenwiderstand 50 Beispiel^

des äußeren Metallmusters in der Regel auf höchstens Auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise wurde ein

100 Ohm herabsetzen. Dies kann z. B. dadurch erfol- Kupfermuster mit einer Dicke von 2 μ auf einem

gen, daß die Schicht auf eine Temperatur von 100° C gleichen Träger hergestellt. Danach wurde die Folie

erhitzt wird. während 2 Minuten in eine auf 75⁰C erhitzte Lösung

Das erhaltene Edelmetallmuster wird dann mit einer 55 getaucht, die je

Kupferschicht überzogen, und zwar entweder elektro- 1100 ml Wasser,

lytisch oder mit Hilfe eines stromlosen Verkupferungs- 4 g Pb(NO₃)₂,

bades, das ein Kupfersalz und ein Reduktionsmittel für 50 _g NaOH und

dieses Salz enthält. trrvr

Das Metallbild kann auf diese Weise durch Beiich- 60 ^iU S ^KCJN

tung hinter einem Negativ unmittelbar in Form des enthielt. Die erhaltene Bleischicht hatte eine Dicke von Musters des Kryotronelementes erhalten werden, oder 1 μ, und der Δ Γ-Wert lag zwischen 0,005 und 0,01°K. aber es kann auf bekannte Weise eine gleichmäßige _D .. Kupferschicht hergestellt werden, die mittels eines Patentansprüche: photohärtenden Lackes außerhalb des erwünschten 65 1. Verwendung einer auf einem elektrisch nichtMusters mit einer Bedeckung versehen wird, wonach leitenden Träger abgeschiedenen Kupferschicht, der völlige oder teilweise Austausch gegen Zinn oder die in an sich bekannter Weise durch Berührung Blei durchgeführt wird. mit einer ein Cyanid enthaltenden alkalischen

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Lösung von Plumbat-oder Stannationen ganz oder schem Wege auf dem elektrisch nichtleitenden

teilweise durch Blei oder Zinn ersetzt ist, als supra- Träger angebracht worden ist.

leitende Metallschicht in einer Kryotronanordnung.

2. Ausführungsform einer Verwendung nach An- In Betracht gezogene Druckschriften:

Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupfer- 5 USA.-Patentschriften Nr. 2159 510, 2 230 602;

schicht in Form eines Musters auf photograph!- »Metalloberfläche«, 1954, Ausgabe A, S. 107 bis 110.

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