DE4109765C2 - Korngrenzen-Josephsonkontaktelement und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Korngrenzen-Josephsonkontaktelement und Verfahren zu dessen Herstellung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Korngrenzen-Josephson­ kontaktelement auf einem ebenen Substrat, dessen Substrat­ oberfläche mit einem korngrenzeninduzierenden Störungsprofil versehen ist, das von zwei gekrümmten seitlichen Flanken hin­ reichend großer Steilheit in einem gemeinsamen unteren An­ grenzungsbereich gebildet ist, welches Element einen Leiter­ streifen aus einem metalloxidischen Hochtemperatursupralei­ ter(HTS)-Material aufweist, der über den Angrenzungsbereich hinwegverläuft und in dem dort mindestens eine als ein Jo­ sephsonkontakt dienende Korngrenze ausgebildet ist, indem das Störungsprofil als eine rinnenartige Vertiefung in die Sub­ stratoberfläche eingearbeitet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Josephson­ kontaktelementes. Ein derartiges Kontaktelement sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung sind aus der JP 1-211985 A zu entnehmen.
Supraleitende Metalloxidverbindungen mit hohen Sprungtempera­ turen Tc von insbesondere über 77 K, die deshalb mit flüssi­ gem Stickstoff (LN2) gekühlt werden können, sind allgemein bekannt. Entsprechende Metalloxidverbindungen, bei denen es sich insbesondere um Cuprate handelt, basieren beispielsweise auf einem Stoffsystem des Typs Me1-Me2-Cu-O, wobei die Kompo­ nenten Me1 ein Seltenes Erdmetall einschließlich Y und Me2 ein Erdalkalimetall zumindest enthalten. Hauptvertreter die­ ser Gruppe ist das vierkomponentige Stoffsystem Y-Ba-Cu-O. Daneben weisen auch Phasen von fünfkomponentigen Cupraten wie z. B. des Stoffsystems Bi-Sr-Ca-Cu-O oder Tl-Ba-Ca-Cu-O Sprungtemperaturen von über 77 K auf.
Es ist gelungen, mittels spezieller PVD- oder CVD-Prozesse dünne Schichten aus diesen Hochtemperatursupraleiter(HTS)- Materialien herzustellen, die eine hohe kritische Stromdichte ermöglichen. Man ist deshalb auch bestrebt, mit solchen Schichten sogenannte Josephson-Elemente bzw. -Kontakte auszu­ bilden, wie sie generell von den konventionellen metallischen Supraleitermaterialien, die mit flüssigem Helium (LHe) ge­ kühlt werden, bekannt sind. Hierbei tritt jedoch im Gegensatz zu den konventionellen metallischen Supraleitermaterialien die Problematik auf, daß die bekannten metalloxidischen HTS- Materialien nur eine kurze Kohärenzlänge und eine starke Ani­ sotropie aufweisen.
Unter Berücksichtigung dieser Problematik wird ein Weg zu ei­ ner Ausbildung von Josephson-Kontakten in einer gezielten Ausnutzung von Korngrenzen zwischen benachbarten HTS- Kristallbereichen gesehen. Hierbei wird von der Beobachtung ausgegangen, daß im HTS-Material Korngrenzen häufig den be­ kannten Josephson-Effekt zeigen. Man hat deshalb versucht, durch einen gezielten Einbau von Kristallfehlern oder -gren­ zen in ein Substrat, z. B. durch Einbau eines Bikristalles mit Zwillingsgrenzen in die Gitterstruktur des Substrates, an diesen Fehlerstellen Korngrenzen in einer darauf abgeschiede­ nen HTS-Schicht zu erzeugen (vgl. z. B. "Phys. Rev. B", Vol. 41, No. 7, 1.3.1990, Seiten 4038 bis 4049 oder "Physica C", Vol. 170, 1990, Seiten 315 bis 318).
Bei der Ausbildung eines aus der EP 0 364 101 A2 zu entnehmen­ den Josephsonkontaktelementes wird von der Tatsache ausgegan­ gen, daß Dünnfilme aus metalloxidischem HTS-Material mit ei­ ner senkrechten Ausrichtung der c-Kristallachsen bezüglich der Filmebene über eine hinreichend flache Unebenheit der Substratoberfläche störungsfrei hinwegwachsen können, jedoch an steileren Flanken Korngrenzen ausbilden.
Demgegenüber wird gemäß der eingangs genannten JP-A-Schrift zur Erzeugung eines Korngrenzen hervorrufenden Störungspro­ fils eine rinnenartige Vertiefung in eine Substratoberfläche eingearbeitet, indem dort zunächst ein Graben mit rechteckförmigem Querschnitt ausgebildet wird. Die dabei entstehenden seitlichen 90°-Kanten an den Rändern würden in einem darauf abgeschiedenen HTS-Material unweigerlich unerwünschte Korn­ grenzen erzeugen. Deshalb muß noch eine zusätzliche, über diese Kanten hinwegführende Hilfsschicht vorgesehen werden, die eine Abrundung oder Glättung der Kanten bewirkt. Entspre­ chende Hilfsschichten sind jedoch schwer herstellbar, da im­ mer die Gefahr besteht, daß bei zu dünnen Hilfsschichten die Krümmungsradien im Kantenbereich zu groß werden und dort Korngrenzen entstehen lassen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Josephsonkon­ taktelement mit den eingangs genannten Merkmalen sowie das Verfahren zu dessen Herstellung dahingehend auszugestalten, daß diese bei dem genannten Stand der Technik auftretende Ge­ fahr einer unerwünschten Korngrenzenbildung zumindest verrin­ gert wird, ohne daß es einer solchen Hilfsschicht bedarf.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Kontaktelementes erfindungs­ gemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Demgemäß
  • - soll die Vertiefung mit den Flanken an ihren längsseitigen Rändern zumindest annähernd stetig in die Substratoberflä­ che übergehen und
  • - sollen die Flanken in der Nähe des Angrenzungsbereichs ei­ ne solche maximale Steilheit aufweisen, daß deren Normalen einen Winkel α zwischen 20° und 90° einschließen.
Die mit dieser Ausgestaltung des Elementes verbundenen Vor­ teile sind insbesondere darin zu sehen, daß sich solche rin­ nenartigen Vertiefungen verhältnismäßig leicht und sehr form­ getreu in ein Substrat einarbeiten lassen. Die seitlichen Ränder einer Vertiefung gehen dabei zumindest weitgehend stoßfrei, d. h. quasi "sanft" in die Substratoberfläche über, während in dem Angrenzungsbereich der beiden Flanken am Grund der Vertiefung die Steigungen der Flanken so steil sind, daß bei einer Beschichtung mit dem HTS-Material eine Störung, insbesondere in der Kristallorientierung oder allgemein im Kristallgefüge, entsteht, welche Josephson-Eigenschaften auf­ weist. Diese Eigenschaften lassen sich in vorteilhafter Weise über die Steilheit der Flanken steuern. Außerdem wird durch den die Steilheit in dem unteren Angrenzungsbereich zwischen den Flanken definierten Winkel α zwischen 20° und 90°C ge­ währleistet, daß dort nur eine einzige Korngrenze auf ver­ hältnismäßig einfache Weise ausgebildet wird. Da am Grund je­ der Vertiefung die über die beiden Flanken verlaufenden Teile einer supraleitenden Leiterbahn mit verhältnismäßig großflä­ chigem Querschnitt ineinander übergehen, sind so Josephson­ kontaktelemente mit entsprechend guter Stromtragfähigkeit zu erzeugen. Das heißt, mit derartigen Josephsonkontaktelementen können supraleitende Einrichtungen wie z. B. SQUIDs mit wohl­ definierten Eigenschaften aufgebaut werden. Hierbei besteht grundsätzlich die Möglichkeit, beliebig viele derartiger Kon­ taktelemente an weitgehend frei wählbaren Stellen auf einem Substrat auszubilden.
Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines solchen Jo­ sephsonkontaktelementes ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der rinnenartigen Vertiefung auf der ebenen Sub­ statoberfläche eine Hilfsschicht abgeschieden wird, die den auszubildenden Angrenzungsbereich aufgrund einer rinnenarti­ gen Ausnehmung mit zumindest weitgehend rechteckigem Quer­ schnitt freiläßt, und daß anschließend die so strukturierte Oberfläche dieses Aufbaus einer Ätzbehandlung bis zum Erreichen des vor­ bestimmten Störungsprofils unterzogen wird, wobei die Hilfs­ schicht an den oberen Längskanten der Ausnehmung zumindest ebenso stark wie in dazu benachbarten Schichtbereichen abge­ tragen wird. Durch Einstellung der Ätzbedingungen bekannter Ätzverfahren läßt sich dabei vorteilhaft erreichen, daß die Vertiefung an ihren Rändern quasi stoßfrei in die Substrat­ oberfläche übergeht, während etwa in der Mitte der Vertiefung an deren Grund die beiden Flanken mit solcher Steilheit anein­ anderstoßen, daß dort bei der nachfolgenden Beschichtung mit dem HTS-Material die gewünschte Korngrenze entsteht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Josephson­ kontaktelementes bzw. seines Herstellungsverfahrens gehen aus den jeweils zugeordneten Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len noch weiter erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug ge­ nommen wird. Dabei zeigen die Fig. 1 bis 8 schematisch ver­ schiedene Schritte zu einer erfindungsgemäßen Herstellung ei­ nes Josephsonkontaktelementes als Schnittbild (Fig. 1 bis 4 und 6 bis 8) bzw. in Aufsicht (Fig. 5). In den Figuren sind sich entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich auf der Oberflä­ che eines ebenen Substrates, d. h. in einem vorgebbaren Ober­ flächenbereich mindestens ein Korngrenzen-Josephsonkontakt in einem entsprechenden Schichtbereich aus einem HTS-Material mit einer Sprungtemperatur von 77 K ausbilden. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung vieler solcher Kontakte beispielsweise in einer Array-Anord­ nung geeignet. Als Substrat wird insbesondere ein Körper aus einem Material vorgesehen, auf dem das HTS-Material wie z. B. YBa2Cu3O7-x (mit 0,5 < x < 1) nach bekannten Verfahren epitak­ tisch aufwachsen kann. Entsprechende Substratmaterialien, de­ ren jeweilige kristalline Einheitszelle vorteilhaft an die entsprechenden Abmessungen der Einheitszelle des verwendeten HTS-Materials angepaßte Maße hat, sind z. B. SrTiO3, BaTiO3, LaAlO3, NdAlO3, NdGaO3, MgO, MgAl2O4 oder Y-stabilisiertes ZrO2. Auch ist als Substrat Si, das zudem noch dotiert oder als Si-Verbindung vorliegen kann, geeignet, wenn es im allge­ meinen mit einer diffusionshemmenden Zwischenschicht, einer sogenannten "Bufferlayer", abgedeckt ist. Nachfolgend wird un­ ter einem Substrat allgemein ein Körper verstanden, der zumin­ dest mit einer oberflächennahen Zone oder mit mindestens einer besonderen Oberflächenschicht als Träger für das HTS-Material geeignet ist.
Gemäß Fig. 1 wird auf der Oberfläche 2a eines solchen, allge­ mein mit 2 bezeichneten, epitaxiefähigen Substrates z. B. aus SrTiO3 eine Hilfsschicht 3 abgeschieden. Diese Hilfsschicht kann z. B. aus dem Material des Substrates 2 wie SrTiO3 beste­ hen und epitaxiefähig sein. Dies kann gegebenenfalls im Hin­ blick auf eine Ätzanisotropie förderlich sein. Jedoch sind auch Schichten aus anderen Materialien geeignet, die nicht unbedingt epitaxiefähig sind und gegebenenfalls eine amorphe oder beliebige kristalline Struktur aufweisen. So kommen z. B. auch Fotolacke oder andere nicht-metallische Materialien und Nb, Ti, Zr oder andere metallische Stoffe in Frage. Die Dicke d dieser Hilfsschicht 3 liegt im allgemeinen zwischen 50 nm und 1000 nm, beispielsweise bei etwa 100 nm. Wie aus der Fig. 1 weiter hervorgeht, wird auf der Substratoberfläche 2a an der Stelle, an der ein Josephsonkontaktelement erzeugt wer­ den soll, eine rinnenartige Ausnehmung 5 mit etwa rechteckiger Querschnittsfläche freigehalten. Die Ausbildung entsprechend strukturierter Hilfsschichten 3 geschieht gemäß bekannter Li­ thographietechniken. Die Abmessungen der Ausnehmung 5 sind da­ bei von denen des auszubildenden Störungsprofils abhängig. Beispielsweise hat die Ausnehmung 5 eine Ausdehnung a in Stromführungsrichtung des Josephsonkontaktelementes gesehen zwischen 0,5 und 10 µm, beispielsweise von 3 µm. Dabei hängt der Quotient a : d auch von den Parametern des zu verwendenden Ätzverfahrens sowie von den verwendeten Materialien des aus Hilfsschicht 3 und Substrat 2 erstellten, allgemein mit 7 be­ zeichneten Aufbaus ab.
Gemäß Fig. 2 wird nun dieser Aufbau 7 von dessen freier Ober­ fläche 7a her einer besonderen Ätzbehandlung solange unterzo­ gen, bis das gewünschte Störungsprofil erreicht ist. Dabei sollte im allgemeinen auch die Hilfsschicht 3 vollständig weg­ geätzt sein. Prinzipiell sind hierfür alle bekannten chemi­ schen und insbesondere physikalischen Verfahren geeignet, mit denen sich gewährleisten läßt, daß die oberen, quer zur Strom­ führungsrichtung verlaufenden Längskanten 8a und 8b der Aus­ nehmung 5 ebenso stark oder vorzugsweise stärker abgetragen werden als dazu benachbarte Schichtbereiche 3a bzw. 3b. Beson­ ders geeignet ist ein an sich bekanntes Ätzen mittels Beschuß durch Ionen. Die entsprechenden Ionenstrahlen 10 sind durch gepfeilte Linien veranschaulicht. Nach einer entsprechenden Anätzphase ergibt sich dann die in der Figur durch eine ge­ strichelte Linie angedeutete Kontur 12 der Oberfläche des Auf­ baus.
In Fig. 3 ist die nach diesem Ätzprozeß verbleibende rinnen­ artige Vertiefung 15 in dem Substrat 2 vergrößert dargestellt. Die maximale Tiefe t liegt dabei im allgemeinen zwischen 10 nm und 1000 nm, beispielsweise bei 100 nm. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, gehen die beiden gewölbten seitlichen Flanken 16 und 17 der rinnenartigen Vertiefung an ihren längsseitigen Rändern 16a bzw. 17a zumindest annähernd stoßfrei bzw. stetig, d. h. "sanft", in die Oberfläche 2a des Substrates 2 über. Dabei muß die Schnittlinie der jeweiligen Flanke hinreichend große Krümmungsradien aufweisen, um dort bei der nachfolgenden Be­ schichtung mit dem HTS-Material die Ausbildung von Korngrenzen zu verhindern. Andererseits müssen die Flanken 16 und 17 an den Rändern eines Angrenzungs- oder unteren Scheitelbereiches 18, in dem sie an der tiefsten Stelle der Vertiefung etwa in deren Mitte aneinanderstoßen bzw. ineinander übergehe, hin­ reichend steil sein. Dann erst können dort bei der nachfolgen­ den Beschichtung mit dem HTS-Material eine Korngrenze aufgrund einer Störung des Gefüges und damit die gewünschten Josephson- Eigenschaften entstehen. Dies läßt sich auf alle Fälle gewähr­ leisten, wenn die Normalen N1 und N2 auf der Flanke 16 bzw. 17 an der jeweils steilsten Stelle in der Nähe des Angrenzungsbe­ reiches 18 einen Winkel α schließen, der zwischen 20 und 90° liegt.
Gemäß Fig. 4 wird anschließend auf der Oberfläche 2a des Sub­ strates 2 einschließlich des Bereichs der rinnenartigen Ver­ tiefung 15 mit dem in Fig. 3 gezeigten Störungsprofil eine Schicht 19 aus dem HTS-Material nach bekannten Verfahren so abgeschieden, daß bis auf den Angrenzungsbereich 18 ein epi­ taktisches Wachstum gewährleistet ist. Im Angrenzungsbereich bildet sich dabei eine Korngrenze 20 aus, die aufgrund ihrer "Weak-Link"-Eigenschaften einen Josephsonkontakt zwischen den zu beiden Seiten verlaufenden Teilen 19a und 19b der HTS- Schicht darstellt. Selbstverständlich können auch mehrere quer zur Stromführungsrichtung liegende, benachbarte Korngrenzen zu einem derartigen Kontakt gehören.
Die Konturen eines entsprechenden Kontaktelementes 21 nach ei­ ner Strukturierung der HTS-Schicht 19 insbesondere im Bereich der rinnenartigen Vertiefung 15 zu einem Leiterstreifen sind aus der Aufsicht der Fig. 5 ersichtlich. Das Element 21 kann Teil einer supraleitenden Einrichtung wie z. B. eines SQUIDs sein, dessen supraleitende Leiterbahnen zumindest teilweise mit der Abscheidung der Schicht 19 auszubilden sind.
Um am Grund der rinnenartigen Vertiefung 15 einen verhältnis­ mäßig spitz zulaufenden Angrenzungsbereich 18 zwischen den Flanken 16 und 17 zu schaffen, kann man gegebenenfalls vor dem in Fig. 2 veranschaulichten Ätzprozeß eine Anätzung der Sub­ stratoberfläche 2a vorsehen. Diese Anätzung läßt sich insbe­ sondere mit einem fokussierten Ionenstrahl durchführen. Dem­ entsprechend ist gemäß Fig. 6 ein fokussierter Ionenstrahl 10a angedeutet, mit dem in der Substratoberfläche 2a etwa in einer mittleren Zone der Ausnehmung 5 ein entsprechender Ätz­ graben 24 von einigen Nanometern Tiefe erzeugt wird. Die Fo­ kussierung des Ionenstrahls läßt sich z. B. mittels einer Blen­ de vornehmen. Diese Blende kann gemäß dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel auch von einer Schichtzone 25a gebildet wer­ den, die den oberen, den Ionenstrahlen 10 zugewandten Teil ei­ ner Hilfsschicht 25 darstellt. Diese Schichtzone 25a verengt die im wesentlichen durch eine untere Schichtzone 25b begrenz­ te Ausnehmung 5 zu einer vergleichsweise schmäleren, blenden­ artigen Öffnung 26 in der oberen Schichtzone 25a. Entsprechen­ de Masken sind auch unter der Bezeichnung "Off-Set"-Masken be­ kannt.
Wie aus Fig. 7 zu entnehmen ist, braucht sich zu einer erfin­ dungsgemäßen Herstellung einer Vertiefung 15 eine rinnenartige Ausnehmung 28 in einer Hilfsschicht 29 nicht unbedingt bis zu der Oberfläche 2a des Substrates 2 zu erstrecken.
Gemäß der Darstellung der Fig. 8 ist es ferner möglich, auf dem Substrat 2 zunächst eine Ätzmaske 30 z. B. aus einem metallischen Werkstoff wie Nb auszubilden, die entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer rinnenartigen Vertiefung 31 versehen wird, deren Kontur in etwa der der in das Substrat 2 einzuarbeitenden Vertiefung 15 nach Fig. 3 entspricht. Wird dann ein Ätzprozeß angewandt, der zu einer weitgehend gleich­ mäßigen Materialabtragung führt, so läßt sich die Kontur der Vertiefung 31 entsprechend auf das Substrat übertragen. Als Ätzprozeß sind hierfür insbesondere chemische Ätzverfahren geeignet.
Will man als Material für das Substrat 2 einen Werkstoff wie z. B. Si oder eine Si-Verbindung verwenden, so daß eine Inter­ diffusion zwischen diesem Werkstoff und dem darauf aufzubrin­ genden HTS-Material zu befürchten ist, so kann in bekannter Weise die strukturierte Oberfläche gemäß Fig. 3 noch mit ei­ ner sogenannten "Bufferlayer" als diffusionshemmender Zwi­ schenschicht überzogen werden (vgl. z. B. "Appl. Phys. Lett.", Vol. 54, No. 8, 20.2.1989, Seiten 754 bis 756). Als Material für eine entsprechende Zwischenschicht ist z. B. Y-stabilisie­ rtes ZrO2 geeignet.

Claims (8)

1. Korngrenzen-Josephsonkkontaktelement auf einem ebenen Sub­ strat, dessen Substratoberfläche mit einem korngrenzenindu­ zierenden Störungsprofil versehen ist, das von zwei gekrümm­ ten seitlichen Flanken hinreichend großer Steilheit in einem gemeinsamen unteren Angrenzungsbereich gebildet ist, welches Element einen Leiterstreifen aus einem metalloxidischen Hoch­ temperatursupraleiter(HTS)-Material aufweist, der über den Angrenzungsbereich hinwegverläuft und in dem dort mindestens eine als ein Josephsonkontakt dienende Korngrenze ausgebildet ist, indem das Störungsprofil als eine rinnenartige Vertie­ fung in die Substratoberfläche eingearbeitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vertiefung (15) mit den Flanken (16, 17) an ihren längsseitigen Rändern (16a, 17a) zumindest annähernd ste­ tig in die Substratoberfläche (2a) übergeht und
die Flanken (16, 17) in der Nähe des Angrenzungsbereichs (18) eine solche maximale Steilheit aufweisen, daß deren Normalen, N1, N2) einen Winkel (α) zwischen 20° und 90° einschließen.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Substratoberfläche (2a) mit einer dünnen diffusionshemmenden Zwischenschicht ver­ sehen ist, auf der das HTS-Material abgeschieden ist.
3. Verfahren zur Herstellung eines Korngrenzen-Josephson­ kontaktelementes nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der rinnenartigen Vertiefung (15) auf der ebenen Substratoberfläche (2a) eine Hilfsschicht (3, 25, 29) abgeschieden wird, die den auszubildenden Angrenzungs­ bereich (18) aufgrund einer rinnenartigen Ausnehmung (5, 28) mit zumindest weitgehend rechteckigem Querschnitt freiläßt, und daß anschließend die so strukturierte Ober­ fläche (7a) dieses Aufbaus (7) einer Ätzbehandlung bis zum Erreichen des vorbestimmten Störungsprofils unterzogen wird, wobei die Hilfsschicht (3, 25, 29) an den oberen Längskanten (8a, 8b) der Ausnehmung (5, 28) zumindest ebenso stark wie in dazu benachbarten Schichtbereichen (3a, 3b) abgetragen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Ätzen durch Beschuß mit Ionen (10, 10a) vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zu Beginn der Ätzbehandlung ein Anätzen im Bereich des auszubildenden Angrenzungsbe­ reichs (18) mittels eines fokussierten Ionenstrahls (10a) vorgenommen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Hilfs­ schicht (25) aus einer unteren Schichtzone (25a) und einer oberen Schichtzone (25b) vorgesehen wird, wobei die Aus­ nehmung eine Öffnung (26) der oberen Schichtzone (25b) aufweist, die kleiner ist als die entsprechende Ausdehnung (a) der Ausnehmung (5) in der unteren Schichtzone (25a).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Ausnehmung (5) in der Hilfsschicht (3, 25) ausgebildet wird, die sich bis zu der Substratoberfläche (2a) er­ streckt.
8. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 3 bis 7 zur Herstellung einer supraleitenden Einrichtung mit mindestens einem Korngrenzen-Josephsonkontaktelement.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01211985A (ja) * 1988-02-18 1989-08-25 Nec Corp ジョセフソン素子の製造方法
EP0364101A2 (de) * 1988-09-14 1990-04-18 Hitachi, Ltd. Methode zur Bildung eines Schwach-Kopplungs-Josephson-Übergangs und supraleitende Einrichtung, welche diesen Übergang benutzt

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01211985A (ja) * 1988-02-18 1989-08-25 Nec Corp ジョセフソン素子の製造方法
EP0364101A2 (de) * 1988-09-14 1990-04-18 Hitachi, Ltd. Methode zur Bildung eines Schwach-Kopplungs-Josephson-Übergangs und supraleitende Einrichtung, welche diesen Übergang benutzt

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Appl. Phys. Letters, Bd. 54, 1989, S. 754-756 *
Phys. Rev. B, Bd. 41, 1990, S. 4038-4049 *
Physica C, Bd. 170, 1990, S. 315-318 *

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