DE3018510A1 - Josephson-uebergangselement - Google Patents

Josephson-uebergangselement

Info

Publication number
DE3018510A1
DE3018510A1 DE19803018510 DE3018510A DE3018510A1 DE 3018510 A1 DE3018510 A1 DE 3018510A1 DE 19803018510 DE19803018510 DE 19803018510 DE 3018510 A DE3018510 A DE 3018510A DE 3018510 A1 DE3018510 A1 DE 3018510A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
base electrode
layer
alloy
josephson
element according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19803018510
Other languages
English (en)
Other versions
DE3018510C2 (de
Inventor
Ushio Kawabe
Yoshinobu Tarutani
Hiroji Yamada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of DE3018510A1 publication Critical patent/DE3018510A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3018510C2 publication Critical patent/DE3018510C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

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
    • H10N60/80—Constructional details
    • H10N60/85—Superconducting active materials
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
    • Y10S505/825—Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
    • Y10S505/873—Active solid-state device
    • Y10S505/874—Active solid-state device with josephson junction, e.g. squid

Landscapes

  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft sandwichartige Josephson-übergängselemente, insbesondere sandwichartige Josephson-Übergangselemente, die frei von Beschädigungen'aufgrund von Temperaturänderungen sind und eine höhe Betriebstemperatur besitzen. .
Ein supraleitender Tunnelübergang mit Josephson-Effekt kann Veranlassung geben, zu einem: Übergang zwischen einer 0-Spannung und einer Gfe.nzspannung durch Einwirkung eines Magnetfeldes. Da die- Schaltz'eit in diesem Falle im Bereich von 10 - 100 -p's. liegt, ist der Josephson-Übergang als Schaltelement besonders hervorragend geeignet. Aus.diesem Grunde wurde vom Josephson-Obergangselement seine Verwendung als Bauelement für Operationen oder zur Speicherung in einem elektronischen Computer erwartet.-Außerdem Sind viele Einsatzzwecke, einschließlich der Anwendung als Detektor^ für elektromagnetische Wellen usw. bekanntgeworden»
Josephson-Übergangselentente gibt es in verschiedenen Typen und Baufarmen. Dabei ist ein sandwichartiges Übergangselement, bei dem eine Sparirtung im Norjnalzustand unabhängig von Strömen oder Magnetfeldern ist, zur Verwendung in einer logischen Schaltung geeignet. Pb und Legierungen auf der Basis von Pb sind bislang für supraleitende. Elektroden bei sandwichartigen Obergangselementen verwendet worden. Die Materialien Pb und Legierungen auf der Basis yon Pb haben den Vorteil, daß sich die Übergänge ohne weiteres herstellen lassen. Die Josephson-Elemente, die sie verwenden, haben jedoch die Schwierigkeit, daß ein Hügel in einer Basiselektrode aufgrund des Temperaturwechsels zwischen Raumtemperatur und der Temperatur von flüssigem Helium auftritt und eine Oxidsperrschicht zerreißt, was zu einer Verschlechterung der JosephsonrSpannung-Strom-Charakteristik führt. Da darübei^hinaus die kritische Temperatur des die Elektrode bildenden Materials' einen sehr niedrigen Wert von ungefähr 7 K aufweist, ist es schwierig, die Betriebstemperatur des Elementes auf einen Wert von ungefähr 5 K oder höher zu bringen. Bei der Betriebstemperatur von ungefähr 5 K kann das Josephson-Übergangselement nicht
030047/0913
betrieben werden, indem es mit einer kryogenen Kältemaschine mit geschlossenem Kreislauf gekühlt wird, und es ist erforderlich j 'das Element in flüssiges Helium einzutauchen, um damit zu arbeiten* ' . . ' -
Man kennt auch Nb als Material für supraleitende Elektroden bei sandwichartigen Josephson-Üb.ergangselementen. Das Material Nb bildet keinen Hügel wie.", die Materialien Pb und Pb-Legierungen; ferner liegt seine kritische Temperatur um ungefähr 2 K höher als die von Pb und■beträgt ungefähr 9 K, so daß es besser ist als Pb und Pb-Legierungen als Material für die Elektrode eines Josephson-Übergangselementes^ Auch ein Josephson-Übergangselement unter Verwendung von Nb für-die Elektrode hat jedoch eine Betriebstemperatur von ungefähr 6 K. Es kann daher auch ,nicht betrieben werden, indem man es mit einer kryogenen Kältemaschine mit geschlossenem Kreislauf kühlt, und es ist immer noch erfor^ derLieh, die Kühlung.mit flüssigem Helium vorzunehmen. .
■Als supraleitende Materialien mit. hohen kritischen Temperaturen sind eine große Anzahl von Materialien bekannt geworden, zu denen Nb0Sn, Nb0Ge, V„Si usw. gehören, die alle höhere kritische Temperaturen als■Nb besitzen. Es hat den Anschein, daß dann, wenn die Elektroden aus diesen Materialien hergestellt werden, sich Josephsph-Übergangselemente herstellen lassen, die betrieben werden können, indem man sie mit kryogenen Kältemaschinen mit geschlossenem Kreislauf kühlt, ϊη Wirklichkeit jedoch ist es in den Fällen, wo ein derartiges Material als Gegenelektrode auf eine Grenzschicht aufgedampft wird, erforderlich, daß die SUbsträttemperatur oder die Temperatur des zusammengesetzten Körpers,· bestehend aus einer Basiselektrode und der Grenzschicht, auf einige 100° C oder mehr gebracht wird". Wenn das Material der Gegenelektrode bei derartig hohen Temperaturen aufgebracht wird} reagieren die Grenzschicht und das Material der aufgebrachten Elektrode miteinander' oder es treten feine Löcher (pinholes)
030047/0913
in der Grenzschicht auf, was zu dem Ergebnis führt, daß ein guter Josephson-Effekt beim Obergang nicht erreicht wird, wie es zu'erwarten ist. Andererseits ist es so, daß auch dann, wenn ein Material wie Nb-Sn auf die Grenzschicht bei.einer Substrattemperatur von weniger als ungefähr 500° C aufgedampft wirda keine Elektrode hoher kritischer Temperatur erzeugt wird« Dem-
. ■ ' ■ ' es ■ , ' ■.
entsprechend ist/so, daß auch dann, wenn diese Materialien für' die Gegenelektrode von sandwichartigen Josephson-G'ber.gangsele- ■ menten verwendet werden, die hergestellten Elemente- nicht betrieben werden "können, indem inan sie mit einer kryogeneri· Kalter 'maschine mit geschlossenem Kreislauf kühlte -
Hankann daher sagen, daß es bislang keine sandx-jichartigen Josephson-iibergangs elemente gegeben hat-, die betriebsfähig sind^ wenn man sie mit einer kryogenen Kältemaschine mit -geschlossenem Kreislauf kühlt, ohne flüssiges Helium zu verwenden.. Die Leistungsfähigkeit von derzeitigen kryogenen Kältemaschinen mit geschlossenem Kreislauf beträgt ungefähr 6,5 - 9 K, ausgedrückt in Temperaturen am kühlen Ende -bei einer Kühlleistung von G, ungef-ähr 8,2 - B,8 K bei einer Kühlleistung von Q.,5 1«J mid ungefähr 9 -IO.K bei einer Kühlleistung van IW. Es -steUrt sieh heraus, daß das Josephson-übergangselement., das durch Kühlung mit einer kryogenen Kältemaschine mit geschlossenem Kreislauf betriebsfähig ist, eine Betriebstemperatur von ungefähr 8,5 K oder mehr haben muß.
Wenn Elemente, deren Betriebstemperaturen unterhalb von 8,5 K liegen und die eine Kühlung mit flüssigem Helium erfordern, höhere Betriebstemperaturen als die von herkömmlichen Elementen haben, so wird ihre Kühlung in diesem Maße erleichtert. Lediglich der Vollständigkeit halber darf gesagt werden, daß derartige Josephson-Obergangselemente ebenfalls nützlich sind»
Zum Stande der Technik darf auf die JP-OS H7-1327U, die
03004770913
JP-OS 52-97695 und JP-OS 53-5 3293 verwiesen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein sandwlchartiges Josephson-Übergangselement anzugeben, das frei von Verschlechterungen oder Zerstörungen aufgrund einer säkularen Änderung oder eines Temperaturwechsels ist und das hohe Betriebstemperaturen aufweist, wobei ein derartiges sandwichartiges Josephson-Obergangselement eine hohe Lebensdauer aufweisen und betriebsfähig seinsoll j wenn man es mit einer kryqgenen Kältemaschine mit geschlossenem Kreislauf kühlt. .
Zur Erreichung die-ses Zieles wird gemäß tier "Erfindung ein sand— wichartiges Josephson-Übergangselement angegeben, welches eine Basiselektrode aus -einem supraleitenden Material, eine Sperrschicht, die aus einer .auf der -Basiselektrode aufgebrachten Isolierschicht und/oder -einer Haibleitsrschicht bestellt, sowie -eine auf die Sperrschicht aufgebrachte Gegenelektrode aus supraleitendem-Material aufweist und sich dadurch, -auszeichnet, daB die Gegenelektrode -aus einer Mb-JRe-Legierung besteht, die 10 9£> Atom-% Re enthält*
Ein noch -vorteilhafterer Bereich des Re-Gehaltes der die Gegenelektrode bildenden Ko-Re-Legierung liegt bei 20 — 80_Atom-l, während der bevorzugteste Bereich des Re-Gehaltes 35 - 50 Atom-' ausmacht. Die kritische Temperatur der Mo-Re-Legierung,. deren Re-Gehalt zwischen 10 Atom-% und 90 Atom-% liegt, beträgt ungefähr 7 K. Mo-Re-Legierungen, deren Re-Gehalte niedriger als 10 Atom-% oder höher als 90 Atom-% ausmachen, .ftaben kritische Temperaturen unterhalb von 7 K, welche in ungünstiger Weise niedriger sind als die kritische Temperatur von Pb oder Pb-Legierungen, die als Elektrodenmaterial bei Josephson-Elementen gemäß dem Stande der Technik verwendet werden. Die kritischen Temperaturen der Mo-Re-Legierungen, deren Re-Gehalte 20 - 80 AVtom-% bzw. 35 - 50 Atom-% ausmachen, betragen ungefähr 9 K oder darüber bzw. ungefähr 13 K, wobei beide Werte höher liegen
0300477091a
als die kritische Temperatur von Nb bei herkömmlichen Anord- . ■ nungen. -
Die Basiselektrode kann aus einem supraleitenden Material mit einer hohen kritischen Temperatur bestehen. Die kritische Temperatur des Basiselektrodenmaterials sollte zweckmäßigerweise höher liegen als die des Gegenelektrodenmaterials. Andererseits wird die'-Wirkung verringert, die dadurch erzielt wird, daß man die Gegenelektrode aus dem speziellen, oben genannten Material herstellt. Bevorzugte. Materialien für die Basiselektrode sowie ihre.ungefähren kritischen Temperaturen, die in Klammern angegeben -sind ,sind folgende:' V3Si (17 K),- V3Ga (15 K)',. V3Al (13 K), Nb3Oa (20,-&K) ν Hb3Al (ia|7-K>, Nb3Si (.9,9 K), Nb3Ge (23 K), " Nb-Sn- (IS: K:),.NbN (16 K)v MoC (13 K) und MoN (13 K). Es ver- : steht sich von selbst, daß die für die Gegenelektrode angegebenen Mo-Re-Legierungen auch als 'Materialien für die Basiselektrode Verwendet werden können, %Tobei-hinsichtlich .des Bereiches für den Re"-Gßhalt das gleiche gdlt wie für die Gegenelektrode- Wenn in diesem Falle, die -Gegenelektrode und die. Basiselektrode aus dem-selben Material hergestellt werden& läßt sich die. Herstellung weiter vei-einfachen. Jedes dieser· supraleitenden Materialien enthält ein. Obergangsmetallelemen't, z".B. Nb, Mo oder Re zumindest zu einem Teil. / : ■ ;'
Die Dicke der Gegenelektrode beträgt mindestens 2.000 S und die der Basis elektrode, beträgt 1.500 -■ 2.000 8 oder mehr, obwohl sie etwas in Abhängigkeit davon schwankt» welches Herstellungs-material verwendet wird. Geringere Dicken "sind ungünstig, da
. Wird . .--.-■-
der magnetische Abschirmeffekt dann unzureichend^Obwohl die jeweiligen Elektroden hinsichtlich ihrer Dicke nicht unbedingt die obere Grenze haben, sind sie selten so ausgebildet, daß sie sehr dick sind, um die Bauelemente zu miniaturisieren, die Kühlung zu erleichtern, die Zeitspanne zur Herstellung der Elektroden zu verkürzen usw.. Oft ist es zweckmäßig, die Gegenelektrode mit einer Dicke von etwa 4.000 8 und die Basiselektrode
030047/0913
mit einer Dicke von 2.000 - 4.000 R auszubilden.
Im allgemeinen wird die Sperrschicht aus einer-Isolierschicht oder einer Halbleiterschicht hergestellt. Besonders bevorzugt als Sperrschicht wird eine Schicht, die einen Siliziumoxidfilis. aufweist, der durch thermische Oxydation einer Si-Schicht erhalten worden ist, die mit einer Dicke von 10 - 50 A aufgebracht worden ist. Üblicherweise beträgt die Dicke der Si-Schicht ungefähr 15 - 30 Λ . Wenn die Sperrschicht zu dünn ist, besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit, daß ein Kurzschluß zwischen der Gegenelektrode und der Basiselektrode auftritt, und wenn die Sperrschicht zu dick ist, kann man nicht damit rechnen, daß der Tunneleffekt auftritt. Üblicherweise wird der Oberflächenbereich der Si-Schicht durch thermische Oxydation der Si-Schicht in eine Siliziumoxidschicht umgewandelt, während eine_nicht oxydierte Si-Schicht unter der Siliziumoxidschicht bleibt, um eine Döppelschicht aus einer Sxlizxumoxidschicht und einer Siliziumschicht zu bilden. In einigen Fällen wird jedoch die gesamte Si-Schicht oxydiert. ■
Die Basiselektrode, die durch.Oxydation in die Grenzschicht umzuwandelnde Si-Schicht und die Gegenelektrode können durch Verdampfung hergestellt werden. Die Substrattemperatur, d.h. die Temperatur eines zusammengesetzten Körpers, der aus der Basiselektrode und der Sperrschicht besteht, kann zu dem Zeitpunkt, wenn die Mo-Re-Legierung der Gegenelektrode verdampft wird, den Wert der Raumtemperatur oder niedrigere Werte haben.
Ein Substrat, um die Basiselektrode darauf aufzudampfen, besteht zumindest an seiner Oberfläche zum Aufdampfen aus einem Isolator. Üblicherweise werden Al„0,, Si0_, Glas, Silizium dessen Ober-^ fläche mit einem durch Oxydation hergestelltem SiO--Film überzogen ist, und andere verschiedene flache Materialien, deren Oberflächen mit Isolatoren Überzogen sind, als Substrate ver-
03004770913
wendet, auf welche die Basiselektroden aufgedampft werden.
In "den Fällen,, wo das sandwichartige Josephson-Element als Bauelement in einer Logikschaltung oder dgl. verwendet wird,,, wird im allgemeinen so vorgegangen, daß eine Basiselektrode auf ein Substrat aufgebracht wird, das aus einer geschliffenen Platte mit einer darauf ausgebildeten Isolierschicht besteht, und daß eine Steuerleitung auf dem Element durch eine Isolierschicht angeordnet ist. Das sandwichartige Josephson-Element gemäß der Erfindung kann selbstverständlich bei einer derartigen Konstruktion zum Einsatz gelangen.
Das erfindungsgemäße sandwichartige Josephson-Element der oben beschriebenen Art unterliegt keiner Zerstörung aufgrund einer säkularen Änderung oder einer Temperaturänderung, da das Auftreten eines Hügels oder Ätzhügels nicht festzustellen ist. Darüberhinaus kann es bei einer höheren Temperatur arbeiten als die bisher bekannten Elemente, und es ist möglich, mit einer Kühlung mit einer kryogenen Kältemaschine mit geschlossenem Kreislauf zu arbeiten, wenn man die Elektroden gemäß der bevorzugten Ausführungsform verwendet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen' und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
Figur 1 eine Darstellung im Schnitt zur Erläuterung einer Ausführungsform des sandwichartigen Josephson-Übergangselementes gemäß der Erfindung; und in
Figur 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Strom-Spannung-Charakteristik des erfindungsgemäßen sandwichartigen Josephson-Übergangselementes.
Beispiel:
Figur 1 zeigt im Schnitt ein Beispiel eines Josephson-Übergangs-
030047/0913
BAD ORIGINAL
elementes. Bei der Darstellung gemäß Figur 1 besteht das Josephson-Übergangselement aus einem Substrat I5 das aus Al2O3 (Saphir) besteht, einer Basiselektrode 2 in Form eines V3Si-FiInIeS, einer Sperrschicht. 3, die aus einer -Siliciumoxid-" schicht oder einer Doppelschicht aus einer Siliziumoxidschicht und einer Siliziumschicht besteht, sowie einer Gegenelektrode M-aus einer Mo-Re-Legiarung. Das Element wird in der nachstehend beschriebenen Weise hergestellt.
Während das Substrat I5 das aus Al2O3 besteht und dessen Oberfläche sauber war, auf ungefähr 900° C aufgeheizt ist, wird VoSi durch eine Metallmaske aus Mo mit einem vorgegebenen Muster durch Vakuumverdampfung bis zu einer Dicke von ungefähr M-. 000 Ä auf das Substrat aufgebracht. Auf diese Weise wird die Basiselektrode 2 hergestellt. Bei der Verdampfung werden V und Si aus einzelnen und unabhängigen Verdaiapfungsquellen in einem Vakuum von 10 Pa verdampft und die Verdampfungsgeschwindigkeiten der entsprechenden Materialien so festgelegt, daß eine gleichmäßige Verdampfungsschicht entsteht; ein derartiges Aufdampfungsverfahren mit einer gleichzeitigen Verdampfungstechnik is'C ansich bekannt.
Anschließend wurde die Substrattemperatur auf ungefähr 300 C gebracht und Si durch die Metallmaske mittels Vakuumverdampfung bis zu einer Dicke von 20 - 30 Ä aufgebracht, indem man eine Elektronenstrahlbeheizung verwendete. Anschließend wurde die Substrattemperatur auf etwa 4-0° C gebracht und Sauerstoff einge·* leitet, um eine Sauerstoffatmosphäre unter 1 atm aufzubauen, die für eine Stunde aufrechterhalten wurde, um die Oberflächenschicht des aufgedampften Siliziumfilmes in Siliziumoxid umzuwandeln. Auf diese Weise imrde/Sperrschicht 3 hergestellte Da die identische Metallmaske für die Aufdampfung der V3Si Schicht und die Aufdampfung· der Si-Schicht verwendet wurde, lagen die Positionen der beiden Schichten ohne Verschiebung übereinander»
030047/0913
ORIGINAL
,Anschließend wurde das mit der Basiselektrode 2 und der Sperrschicht 3 versehene Substrat 1 der oben beschriebenen Art auf einem Substrathalter angeordnet, der mit flüssigen Stickstoff gekühlt wurde j und es wurde eine Mo-Re-Legierung, die 42 Atorn-% Re enthielt, durch eine Metallmaske aus Mo mit einem vorgegebenen Küster nit der gleichzeitigen Verdampfungstechnik bis zu einer Dicke von"etwa 4.000 Ä auf das Substrat aufgedampft. Auf diese Weise wurde die Gegenelektrode 4 hergestellt. Die Metallmaske war in diesem Falle eine andere als die Metallmaske, die zum Aufdampfen der V„Si-Schicht und der Si-Schicht verwendet wurde.
Die jeweiligen Elektrocip^ des in der oben beschriebenen Weise hergestellten Josephson-Elementes wurden durch Verdampfung mit Tn-Elektroden versehen, anschließend wurden die Eigenschaften des Josephson-Elementes gemessen. Als Ergebnis stellte sich heraus, daß das sandwiclfertige Josephson-Element des beschriebenen Ausführungsbeispiels keine Verschlechterung seiner Eigenschaften aufgrund eines Mikrokurzschlus.aes/erlitt, eine geeignete Spannung-Strom-Kennlinie bei Gleichspannung für ein Schaltelement aufwies und frei von Zerstörung oder Verschlechterung seiner Eigenschaften aufgrund von Temperaturänderungen oder seiner Anordnung in Luft war. Josephson-Eigenschaften und supraleitende Tunnelübergange :konnten bis zu 9 - 10 K gemessen werden. Die kritische Temperatur der; Gegenelektrode betrüg ungefähr 13 K.
Figur 2 zeigt eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhanges zwischen dem Strom und der Spannung des sandwichartigen Josephson-Elementes beim vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Es basiert auf dem folgenden'Grunde, daß der bei ungefähr 10 K betriebsfähige Josephson-Übergang durch die Kombination der erfindungsgemäßen supraleitenden Materialien hergestellt werden konnte. Hinsichtlich der supraleitenden Materialien mit hohen kritischen Temperaturen, wie z.B. Nb3Ge und Nb3Sn, muß die Substrattemperatur während der Verdampfung auf 500 C oder mehr
-■'030047-/0913
gebracht werden5 um die hohen kritischen Temperaturen zu erreichen, die den entsprechenden Materialien eigen sind. Dies ist deswegen erforderlich, weil die Kristallisationstemperaturen dieser Materialien hoch sind und weil die kritische Temperatur vom Grad der Anordnung der Atome abhängt, wobei eine Substrattemperatur von 500 C bis 1 000 C erforderlich ist, um. einen höheren Grad der Anordnung der Atome zu erreichen. Wenn ein supraleitender Film aus einem, derartigen Material, der als Gegenelektrode dienen soll, auf eine dünne Oxidschicht von 10 nm oder weniger bei einer Temperatur von 500° C oder mehr aufgedampft wird, so reagieren die Sperrschicht und die supraleitende Schicht, und es wird unmöglich, die in Figur 1 dargestellte Struktur zu erreichen. Angenommen, daß es möglich wäre, so treten feine Löcher oder pinholes in der Sperrschicht auf oder die Eigenschaften in der Grenzschicht zwischen der supraleitenden Schicht und der Sperrschicht werden schlechter, so daß keine zufriedenstellenden Tunnelübergangseigenschaften erreicht werden. Dementsprechend muß die Schicht der Gegenelektrode aus einem Material hergestellt werden, das die damit zusammenhängende kritische Temperatur auch dann besitzen kann, wenn es bei einer Substrattemperatur· in der Größenordnung der Raumtemperatur oder weniger oder höchstens bei 100 C hergestellt v/orden ist. Hinsichtlich der gemäß der Erfindung verwendeten Schichten aus Mo-Re-Legierungen stellte sich heraus, daß auch dann, wenn die Schichten bei Substrattemperaturen von Umgebungstemperatur oder weniger aufgedampft waren, diese gemäß einer Röntgenstrahl-Beugungsraessung kristallisiert waren und kritische· Temperaturen von 12 - 13 K aufwiesen.
Die Mo-Re-Legierung kann bei einer Substrattemperatur von Raumtemperatur oder weniger·in der oben beschriebenen Weise" aufgedampft werden. Wenn eine Mo-Re-Schicht somit als Basiselektrode verwendet wird, ergibt sich der Vorteil, daß ein üblicher Resistfilm oder Photolack, dessen Wärmewiderstand vergleichsweise niedrig.ist, als Abhebematerial bei der Herstellung von Mustern
030047/0913
verwendet werden kann, wie es bei Abhebeverfahren praktiziert wird.
Zusammenfassend wird somit ein sandwichartiges Josephson-Übergangselement angegeben, bei dem eine Gegenelektrode aus einer Mo-Re-Legierung verwendet wird, die 10 - 90 Atom-% von Re enthält. Das Josephson-übergangselement weist eine hohe Betriebstemperatur auf, und es sind keine Zerstörungen oder Verschlech-* terungen seiner Eigenschaften aufgrund von Temperaturänderungen festzustellen.
030047/0913
BAD ORIGINAL
Leerseite

Claims (8)

SCHIFF v.FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK MARIAHILFPLATZ 2*3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 016p, D-8QOO MÖNCHEN 95 HITACHI, LTD.. . 1-4. Mai 1980 DEA-25 17O Josephson-Übergangselement ■ Patentansprüche .
1. Sandwichartiges Josephson-übergangselement, mit einer Basiselektrode aus einen· supraleitendem Material, mit einer Sperrschicht aus einer Isolierschicht und/oder einer Halbleiterschicht auf der Basiselektrode und mit einer Gegenelektrode aus einem supraleitendem Material, die auf die Sperrschicht aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Gegenelektrode aus einer Mo-Re-Legierung besteht, die 10 - 30 Atom-% an Re enthält.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mo-Re-Legierung 20 - SO Atom-% an Re enthält.
3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mo-Re-Legierung W - 50 Atom-% an Re enthält.
4. Element nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektrode aus einem supraleitendem Material besteht, dessen kritische Temperatur größer oder gleich der kritischen Temperatur der die Gegenelektrode bildenden
030047/QI13
Mo-Re-Legierung ist*.
5. Element nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des die Basiselektrode- bildenden Materials ein Übergangsmetallelement ist.
6. Element nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, : * daß das die Basiselektrode bildende Katerial ein. supraleiten- -;.; des Material aus der Gruppe ist, die aus V_Si, V Ga, V^Al, Nb3Ga, Nb3Al, Nb3Si, Nb3Ge, Nb3Sn5 NbN, MoC, KoN und einer .,-MoτRe-Legierung besteht, die 10 - 90 Atom-% an Re enthält-. . .
7. Element nach einem der Ansprüche 1-6 3 dadurch- gekennzeichnet, .daß das die Basiselektrode bildende Material aus derselben -Mo-Re-Legierung besteht, wie das die Gegenelektrode bildende, supraleitende Material. ■ ■
8.. Element nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch'gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des die Sperrschicht Taildenden Materials aus Siliciumoxid besteht. - .
0300A7/0I13
ORIGINAL
DE3018510A 1979-05-16 1980-05-14 Josephson-Übergangselement Expired DE3018510C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1979064227U JPS55164860U (de) 1979-05-16 1979-05-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3018510A1 true DE3018510A1 (de) 1980-11-20
DE3018510C2 DE3018510C2 (de) 1982-11-11

Family

ID=13252004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3018510A Expired DE3018510C2 (de) 1979-05-16 1980-05-14 Josephson-Übergangselement

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4319256A (de)
JP (1) JPS55164860U (de)
DE (1) DE3018510C2 (de)
NL (1) NL8002814A (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3128982A1 (de) * 1981-07-22 1983-02-10 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München "verfahren zur herstellung mindestens eines josephson-tunnelelementes"
DE3129000A1 (de) * 1981-07-22 1983-02-17 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München "verfahren zur herstellung einer josephson-schaltung unter verwendung von josephson-tunnelelementen"
CN113517386A (zh) * 2020-08-06 2021-10-19 阿里巴巴集团控股有限公司 约瑟夫森结、约瑟夫森结的制备方法、装置及超导电路

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8800857A (nl) * 1988-04-05 1989-11-01 Philips Nv Inrichting en werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting.
JPH02141569A (ja) * 1988-11-24 1990-05-30 Hitachi Ltd 超伝導材料

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2117801A1 (de) * 1970-04-13 1971-12-23 Air Liquide Josephson-Verbindung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE2840525A1 (de) * 1977-09-26 1979-04-05 Sperry Rand Corp Supraleitende quanten-interferenz- einrichtung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4012756A (en) * 1969-12-30 1977-03-15 International Business Machines Corporation Method of inhibiting hillock formation in films and film thereby and multilayer structure therewith
US3999203A (en) * 1974-03-29 1976-12-21 International Business Machines Corporation Josephson junction device having intermetallic in electrodes
US4157555A (en) * 1977-11-07 1979-06-05 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Superconducting transistor
US4145699A (en) * 1977-12-07 1979-03-20 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Superconducting junctions utilizing a binary semiconductor barrier
US4176365A (en) * 1978-05-08 1979-11-27 Sperry Rand Corporation Josephson tunnel junction device with hydrogenated amorphous silicon, germanium or silicon-germanium alloy tunneling barrier
US4220959A (en) * 1979-03-23 1980-09-02 Sperry Corporation Josephson tunnel junction with polycrystalline silicon, germanium or silicon-germanium alloy tunneling barrier

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2117801A1 (de) * 1970-04-13 1971-12-23 Air Liquide Josephson-Verbindung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE2840525A1 (de) * 1977-09-26 1979-04-05 Sperry Rand Corp Supraleitende quanten-interferenz- einrichtung

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GB-Z:Solid State Communications, Bd. 24, 1977, S. 615-618 *
US-B:A.C.Rose-Innes und H.E.Rhoderick:"IntroductioSuperconductivity", Pergamon Press, 2.Aufl.,1978, S.169 *
US-B:Proceedings of the 1972 Appl. SuperconductiviConference, 1.-3.Mai 1972, Annapolis(Maryland), USA, IEEE Pub.No.72CH0682-5-TABSC,1972,S.525-526 *
US-B:Proceedings of the 1972 Appl.Superconductivity Conference, 1.-3.Mai 1972, Annapolis(Maryland), USA, IEEE Pub.No.72CH0682-5-TABSC,1972,S.419-421, 608-612 *
US-Z:IEEE Transactions on Magnetics, Bd. MAG-11, No.2, März 1975, S. 197-200 *
US-Z:IEEE Transactions on Magnetics, Bd. MAG-13, Nr. 1, Januar 1977, S. 862-865 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3128982A1 (de) * 1981-07-22 1983-02-10 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München "verfahren zur herstellung mindestens eines josephson-tunnelelementes"
DE3129000A1 (de) * 1981-07-22 1983-02-17 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München "verfahren zur herstellung einer josephson-schaltung unter verwendung von josephson-tunnelelementen"
CN113517386A (zh) * 2020-08-06 2021-10-19 阿里巴巴集团控股有限公司 约瑟夫森结、约瑟夫森结的制备方法、装置及超导电路
US11910730B2 (en) 2020-08-06 2024-02-20 Alibaba Group Holding Limited Josephson junction, Josephson junction preparation method and apparatus, and superconducting circuit

Also Published As

Publication number Publication date
DE3018510C2 (de) 1982-11-11
NL8002814A (nl) 1980-11-18
US4319256A (en) 1982-03-09
JPS55164860U (de) 1980-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69119022T2 (de) Supraleitende Einrichtung mit ultradünnem Kanal aus oxydisch supraleitendem Material und Verfahren zu deren Herstellung
DE3632209C2 (de)
EP0829101B1 (de) RESISTIVE STROMBEGRENZUNGSEINRICHTUNG UNTER VERWENDUNG VON HOCH-Tc-SUPRALEITERMATERIAL
DE2556777C2 (de) Supraleitende Interferometerstruktur mit wenigstens zwei Josephson-Kontakten
DE4425356C2 (de) Magnetoresistiver Sensor unter Verwendung eines Sensormaterials mit perowskitähnlicher Kristallstruktur
DE3650621T2 (de) Supraleiter für Magnetfeldabschirmung und Verfahren zu dessen Herstellung
DE69119190T2 (de) Supraleitende Einrichtung mit extrem dünnen supraleitenden Kanal aus oxydischem supraleitendem Material und Methode zu deren Herstellung
EP0002703A1 (de) Verfahren zum Herstellen von dünnen metallisch leitenden Streifen auf Halbleitersubstraten und damit hergestellte metallisch leitende Streifen
DE69026179T2 (de) Methode zur Herstellung einer kontinuierlichen supraleitenden Lage mit verschiedenen Stärkebereichen für supraleitende Einrichtungen
DE3003285C2 (de)
DE2361804C2 (de) Verfahren zur Herstellung von supraleitenden Kontakten in Tieftemperatur-Schaltkreisen und Anwendung des Verfahrens bei der Herstellung von Tieftemperatur-Schaltkreisen mit Josephson-Elementen
DE69212670T2 (de) Supraleitende oxydische Dünnschicht mit lokal unterschiedlichen Kristallorientierungen und ein Verfahren zu deren Herstellung
DE69300940T2 (de) Josephson-Übergangseinrichtung aus oxidischem Supraleiter und Verfahren zu ihrer Herstellung.
DE69123271T2 (de) Einrichtung mit gestapeltem Josephson-Übergang aus Oxid-Supraleiter Material
DE3018510A1 (de) Josephson-uebergangselement
DE69117378T2 (de) Supraleitende Einrichtung mit geschichteter Struktur, zusammengesetzt aus oxidischem Supraleiter und Isolatordünnschicht und deren Herstellungsmethode
DE68917779T2 (de) Josephson-Einrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung.
DE69128753T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Einrichtung mit reduzierter Dicke der supraleitenden Schicht und dadurch hergestellte supraleitende Einrichtung
DE69218735T2 (de) Verfahren zum Herstellen eines künstlichen Josephson-Korngrenzen-Übergangselementes
DE69109054T2 (de) Supraleitende Einrichtung mit extrem kurzer supraleitender Kanallänge aus oxydisch supraleitendem Material und Verfahren zu deren Herstellung.
DE69123415T2 (de) Supraleitendes Bauelement mit verringerter Dicke der supraleitenden Oxydschicht und dessen Herstellungsverfahren
CH634605A5 (en) Process for the preparation of coarsely crystalline and monocrystalline metal layers
EP0946997B1 (de) Schichtenfolge sowie eine solche enthaltendes bauelement
DE69223371T2 (de) Supraleitende Dünnschicht aus oxidisch supraleitendem Material, supraleitender Strompfad und supraleitende Einrichtung mit der supraleitenden Dünnschicht
DE69010445T2 (de) Supraleitende Einrichtung.

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
D2 Grant after examination
8363 Opposition against the patent
8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: STREHL, P., DIPL.-ING. DIPL.-WIRTSCH.-ING. SCHUEBEL-HOPF, U., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN

8330 Complete renunciation