DE69328512T2

DE69328512T2 - Josephson-Übergangseinrichtung aus oxidischem Supraleiter und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE69328512T2
Application number: DE69328512T
Authority: DE
Inventors: Hideo Itozaki; Takashi Matsuura; Saburo Tanaka
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1993-02-19
Publication date: 2001-01-11
Anticipated expiration: 2013-02-20
Also published as: DE69328512D1; EP0557207B1; EP0557207A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Sachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Josephson-Übergangseinrichtung eines oxidischen Supraleiters und auf ein Verfahren zum Herstellen der Josephson- Übergangseinrichtung, und noch genauer auf eine Josephson-Übergangseinrichtung eines oxidischen Supraleiters, dessen Tunnelbarriere aus einer Korngrenze von zwei Einkristalloxid-Supraleiterbereichen gebildet ist, und auf ein Verfahren zum Herstellen der Josephson-Übergangseinrichtung.

Beschreibung des in Bezug stehenden Stands der Technik

Ein Josephson-Übergang, der einer von supraleitenden Übergängen ist, kann in verschiedenen Strukturen realisiert werden. Unter den verschiedenen Strukturen ist die bevorzugteste Struktur in der Praxis ein gestapelter Übergang, der durch eine dünne, nicht supraleitende Schicht, die sandwichartig zwischen einem Paar Supraleitern zwischengefügt ist, realisiert ist. Allerdings zeigen ein Übergang eines Punktkontakt-Typs, ein Übergang eines Dayem-Brücken-Typs und ein Übergang eines Brücken-Typs mit variabler Dicke, die aus einem Paar von Supraleiterbereichen zusammengesetzt sind, die schwach miteinander verbunden sind, auch einen Josephson-Effekt. Allgemein besitzen diese Josephson- Übergänge feine Strukturen, in denen der Supraleiter und der Nicht-Supraleiter aus Dünnfilmen aufgebaut sind.
Um einen gestapelten Typ eines Übergangs unter Verwendung eines oxidischen Supraleiters zu realisieren, werden ein erster, oxidischer Dünnfilm, ein Nicht-Supraleiter- Dünnfilm und ein zweiter, oxidischer Supraleiter-Dünnfilm auf einem Substrat in der genannten Reihenfolge gestapelt.
Bei dem Übergang des vorstehend erwähnten, gestapelten Typs werden ein Isolator-MgO, usw., ein Halbleiter-Si, usw., und ein Metall-Au, usw., für die Nicht- Supraleiterschichten unterschiedlicher Anwendungen verwendet, so daß jeder supraleitende Übergang unterschiedliche Eigenschaften besitzt.
Die Dicke der Nicht-Supraleiterschicht des Übergangs vom gestapelten Typ wird durch die Kohärenzlänge des Supraleiters bestimmt. Allgemein muß die Dicke der Nicht- Supraleiterschicht des Übergangs vom gestapelten Typs innerhalb ein paarmal der Kohärenzlänge des Supraleiters liegen. Andererseits muß, da oxidische Supraleitermaterialien eine sehr kurze Kohärenzlänge besitzen, deshalb eine Dicke einer Nicht- Supraleiterschicht ungefähr ein paar Nanometer betragen.
Allerdings müssen die Supraleiterschichten und die Nicht-Supraleiterschicht des Übergangs vom gestapelten Typ hochkristallin für ausgezeichnete Übergangseigenschaften sein, die aus einzelnen Kristallen oder zusammengesetzten Polykristallen aufgebaut sind, die in nahezu derselben Richtung orientiert sind. Es ist schwierig, eine extrem dünne und hochkristalline Nicht-Supraleiterschicht auf einer oxidischen Supraleiterschicht zu stapeln. Zusätzlich ist es sehr schwierig, eine hochkristalline, oxidische Supraleiterschicht auf der Nicht-Supraleiterschichten, gestapelt auf einer oxidischen Supraleiterschicht, zu stapeln. Obwohl die gestapelte Struktur, die eine erste, oxidische Supraleiterschicht, eine Nicht- Supraleiterschicht und eine zweite, oxidische Supraleiterschicht umfaßt, realisiert wird, sind die Zwischenflächen zwischen den oxidischen Supraleiterschichten und der Nicht- Supraleiterschicht nicht in einem guten Zustand, so daß der Übergang vom gestapelten Typ nicht in einer guten Weise funktioniert.
Um einen Übergang vom Punktkontakt-Typ, einen Übergang vom Dayem-Brücken-Typ und einen Übergang vom Brücken-Typ mit variabler Dicke unter Verwendung eines oxidischen Supraleiters herzustellen, sind sehr feine Verarbeitungen, die eine schwache Verbindung eines Paars Supraleiter realisieren, notwendig. Es ist sehr schwierig, eine feine Verarbeitung mit einer guten Reproduzierbarkeit durchzuführen.
Der Übergang vom Punktkontakt-Typ ist aus zwei oxidischen Supraleiter-Dünnfilmen gebildet worden, die in Kontakt miteinander in einem extrem kleinen Flächenbereich stehen, der die schwache Verbindung des Josephson-Übergangs bildet.
Der Übergang vom Dayem-Brücken-Typ ist aus einem oxidischen Supraleiter-Dünnfilm mit konstanter Dicke gebildet worden, der auf einem Substrat gebildet ist und der in einer Draufsicht gemustert ist, so daß ein Supraleiter-Dünnfilmbereich, der eine weitgehendst schmale Breite besitzt, zwischen einem Paar Supraleiter-Dünnfilmbereichen, die eine ausreichende Breite besitzen, gebildet ist. Mit anderen Worten ist ein Paar Supraleiter- Dünnfilmbereiche, die eine ausreichende Breite haben, miteinander durch den Supralei ter-Dünnfilmbereich gekoppelt, der eine sehr schmale Breite besitzt. Es wird nämlich eine schwache Verbindung des Josephson-Übergangs in dem Supraleiter-Dünnfilm an dem Bereich mit sehr schmaler Breite gebildet.
Anderseits ist der Übergang vom Brückentyp mit variabler Dicke aus einem oxidischen Supraleiter-Dünnfilm mit einer ausreichenden Dicke gebildet worden, der auf einem Substrat gebildet ist und der teilweise geätzt oder in einer Dickenrichtung verdünnt ist, so daß ein verdünnter, oxidischer Supraleiter-Dünnfilmbereich zwischen einem Paar Supraleiter-Dünnfilmbereichen gebildet ist, die eine ausreichende Dicke haben. Mit anderen Worten ist das Paar Supraleiter-Dünnfilmbereiche, die die ausreichende Dicke besitzen, miteinander durch den verdünnten, oxidischen Supraleiter-Dünnfilmbereich gekoppelt. Demgemäß wird eine schwache Verbindung des Josephson-Übergangs an dem Bereich mit reduzierter Dicke des oxidischen Supraleiter-Dünnfilms gebildet.
Wie aus dem Vorstehenden verständlich werden sollte, besitzt eine Charakteristik der Vorrichtung mit Josephson-Übergang eine enge Beziehung zu dem Kontakflächenbereich des Supraleiter-Dünnfilms in der Josephson-Übergangseinrichtung vom Punktkontakt-Typ, wobei die Breite des Supraleiter-Dünnfilmbereichs die sehr schmale Breite in der Josephson-Übergangseinrichtung vom Dayem-Brücken-Typ und zu der Dicke des verdünnten, oxidischen Supraleiter-Dünnfilmbereichs in der Josephson-Übergangseinrichtung vom Brücken-Typ mit variabler Dicke besitzt, wobei beide die schwache Verbindung des Josephson-Übergangs bilden. Deshalb ist, um eine erwünschte Charakteristik mit einer guten Reproduzierbarkeit zu erhalten, eine hohe Präzision auf einem Submikron-Niveau der Verarbeitung, wie beispielsweise des Ätzens, erforderlich.
Die Josephson-Übergangseinrichtung vom Dayem-Brücken-Typ kann diejenige sein, die bevorzugter ist als die Josephson-Übergangseinrichtung vom Brücken-Typ mit variabler Dicke, da die Josephson-Übergangseinrichtung vom Dayem-Brücken-Typ eine relativ ebenere Oberfläche besitzt, was in einem integrierten Schaftkreis bevorzugt ist. Allerdings ist es, um die schwache Verbindung in der Josephson-Übergangseinrichtung vom Dayem- Brücken-Typ zu bilden, erforderlich, einen oxidischen Supraleiter-Dünnfilm, der die Dicke in der Größenordnung von 0,5 um bis 1,0 um besitzt, in einer Breite von nicht größer als 0,2 um zu mustern. Allerdings ist es sehr schwierig, diese feine Musterung mit einer guten Reproduzierbarkeit durchzuführen.
Andererseits ist in der Josephson-Übergangseinrichtung vom Brücken-Typ mit variabler Dicke die sehr feine Musterung nicht erforderlich, um die schwache Verbindung zu bilden. Allerdings ist es sehr schwierig, gleichförmig die verbleibende Dicke des verdünnten Bereichs, der die schwache Verbindung bildet, zu kontrollieren. Zusätzlich kann die Josephson-Übergangseinrichtung vom Brücken-Typ mit variabler Dicke keine zufriedenstellend ebenere Oberfläche haben. Dies ist nicht bei der integrierten Schaltkreisanwendung bevorzugt.
Es ist aus APPLIED PHYSICS LETTERS; vol. 59 n&sup0; 6, August 5, 1991, NEW YORK, US, Seiten 733-735, ein bi-epitaxialer Korngrenzenübergang in YBa&sub2;Cu&sub3;O&sub7; bekannt. Eine SQUID Vorrichtung, die ein Substrat, eine MgO-Keimschicht und Korngrenzübergänge aufweist, ist in dieser Referenz offenbart.
Die EP-A-0 502 787 bezieht sich auf einen Dünnfilm eines oxidischen Supraleiters, der lokal unterschiedliche Kristallorientierungen besitzt, und auf Verfahren zum Präparieren desselben.
Allerdings ist die Vorrichtung dieser zweiten Referenz kein Josephson-Übergang.
Die WO-A-9 215 496 bezieht sich auf Vorrichtungen von und Verfahren zum Herstellen kristallographischer Grenzübergänge in supraleitenden Dünnfilmen. Diese Vorrichtung verwendet eine V-Nut oder eine Stufe eines Substrats von einer "step edge junctions device" ("Vorrichtung mit Stufenkantenübergängen").
Deshalb ist es nach dem Stand der Technik nahezu unmöglich, eine supraleitende Einrichtung, zum Beispiel eine dc SQUID (supraconducting quantum interference device - supraleitende Quanteninterferenz-Einrichtung), herzustellen, die mehrfache, homogene Josephson-Übergange besitzt, unter Verwendung eines oxidischen Supraleiters.

Zusammenfassung der Erfindung

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Josephson- Übergangseinrichtung zu schaffen, die eine schwache Verbindung des Josephson- Übergangs besitzt, zusammengesetzt aus einem oxidischen Supraleitermaterial und einer ebenen Oberfläche, die die vorstehend erwähnten Defekte der herkömmlichen Einrichtungen beseitigt.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Josephson-Übergangseinrichtung mit einer guten Reproduzierbarkeit unter Verwendung existierender, etablierter Verarbeitungstechniken zu schaffen.
Die vorstehenden und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Josephson-Übergangseinrichtung gelöst, die ein Substrat und einen oxidischen Supraleiter-Dünnfilm, gebildet auf einer prinzipiellen Oberfläche des Substrats, aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß die prinzipielle Oberfläche des Substrats gleichförmig und eben ist und der oxidische Supraleiter-Dünnfilm zwei Bereiche aufweist, die aus Einkristallen aus einem Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Supraleiter gebildet sind, wobei einer davon aus einem a-Achsen orientierten Einkristall eines Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Supraleiters zusammengesetzt ist und der andere davon aus einem c-Achsen orientierten Einkristall eines Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Supraleiters zusammengesetzt ist, wobei jeder Bereich auf der prinzipiellen Oberfläche des Substrats gebildet ist, und eine Korngrenze zwischen den zwei Bereichen, die eine schwache Verbindung des Josephson-Übergangs bilden, gebildet ist. Die Josephson-Übergangseinrichtung umfaßt einen oxidischen Dünnfilm, der auf einem Bereich der prinzipiellen Oberfläche des Substrats gebildet ist, gebildet aus einem Einkristall, das eine ähnliche Kristallstruktur zu derjenigen eines a-Achsen orientierten, oxidischen Supraleiterkristalls oder eines c-Achsen orientierten, oxidischen Supraleiterkristalls besitzt, auf dem einer der zwei Bereiche des oxidischen Supraleiter-Dünnfilms gebildet ist und der andere Bereich des Supraleiter-Dünnfilms auf der prinzipiellen Oberfläche des Substrats direkt so gebildet ist, daß die Kristallrichtungen der zwei Bereiche des oxidischen Supraleiter-Dünnfilms jeweils epitaxial zu demjenigen des oxidischen Dünnfilms und der prinzipiellen Oberfläche des Substrats und der Korngrenze sind, was eine schwache Verbindung des Josephson-Übergangs bildet, die nur auf dem Kantenbereich gebildet ist, der aus dem Oxidfilm gebildet ist.
Wie im Detail später diskutiert ist, ist der oxidische Film ein sogenannter Kristallkeim- Dünnfilm.
Der oxidische Supraleiter-Dünnfilm umfaßt zwei voneinander entfernte Bereiche zwischen den zwei Bereichen, wobei jeder davon die Korngrenze umfaßt, die die schwache Verbindung des Josephson-Übergangs bildet.
Der oxidische Supraleiter-Dünnfilm ist in einer ringförmigen Form gebildet, die zwei voneinander entfernte Bereiche umfaßt, wobei jeder davon die Korngrenze umfaßt, die die schwache Verbindung des Josephson-Übergangs bildet. In diesem Fall bildet die Josephson-Übergangseinrichtung eine dc SQUID.
Um die Eigenschaften des Josephson-Übergangs der Josephson-Übergangseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zu stabilisieren, ist es effektiv, den Bereich des oxidischen Supraleiter-Dünnfilms schmaler zu gestalten, in dem die Korngrenze gebildet ist, um so eine schmalere Breite als andere Bereiche zu haben. Bevorzugt besitzt der schmale Bereich des oxidischen Supraleiter-Dünnfilms eine Breite von 1,5 bis 15 um und eine Länge von 5 bis 50 um. Die Breite des schmalen Bereichs des oxidischen Supraleiter-Dünnfilms der Josephson-Übergangseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist viel größer als derjenige der stark schmalen Brücke einer herkömmlichen Josephson- Übergangseinrichtung vom Dayem-Brücken-Typ. Deshalb ist es möglich, die Einschränkung in den Feinbearbeitungstechniken, wie beispielsweise ein Feinätzen oder ein Feinmustern, das in dem Fall der Josephson-Übergangseinrichtung vom Dayem-Brücken-Typ erforderlich gewesen ist, zu lockern.
Der Kristallkeimoxiddünnfilm ist aus Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ gebildet. Es ist einfach, a-Achsen orientierte Dünnfilme oder c-Achsen orientierte Dünnfilme dieses Oxids auf einem Einkristalloxidsubstrat, beispielsweise einem MgO-(100)-Substrat, einem SrTiO&sub3;-(110)-Substrat, einem mit Yttrium stabilisierten Zirkonoxid-(YSZ)-Substrat, usw., durch Beibehalten geeigneter Substrat-Temperaturen, während die Dünnfilme anwachsen wird, niederzuschlagen. Andererseits wächst der oxidische Supraleiter-Dünnfilm, der auf dem Kristallkeimoxiddünnfilm niedergeschlagen ist, epitaxial an, gerade wenn der Zustand nicht vollständig geeignet ist.
Für diesen Effekt benötigt der Kristallkeimoxiddünnfilm eine hochkristalline Form und besitzt vorzugsweise eine Dicke von 2 bis 10 Nanometern. Wenn die Dicke des oxidischen Dünnfilms geringer als 2 Nanometer ist, wächst das Oxid in der Form eines Clusters oder in der Form eines Films mit einer schlechten kristallinen Eigenschaft an. Wenn die Dicke des oxidischen Dünnfilms 10 Nanometer übersteigt, wird eine Stufe deutlich auf der oberen Oberfläche des oxidischen Supraleiter-Dünnfilms erzeugt, was verhindert, eine Vorrichtung vom planaren Typ aufzubauen.
Zusätzlich kann das Substrat aus einem Einkristall-Oxid-Substrat, wie beispielsweise einem MgO-(100)-Substrat, einem SrTiO&sub3;-(110)-Substrat, einem mit Yttrium stabilisierten Zirkonoxid-(YSZ)-Substrat, usw., gebildet werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Josephson-Übergangseinrichtung geschaffen, wie es im Anspruch 7 definiert ist.
Das Verfahren kann einen Schritt zum Verengen eines Bereichs des oxidischen Supraleiter-Dünnfilms, der den Kantenbereich des oxidischen Dünnfilms kreuzt, durch einen reaktiven Ionenätzvorgang umfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der oxidische Supraleiter-Dünnfilm unter Verwendung einer Silikonplattenmaske verwendet, so daß der oxidische Supraleiter-Dünnfilm so geformt wird, um zwei voneinander entfernte Bereiche zu umfassen, die den Kantenbereich des oxidischen Dünnfilms kreuzen, wobei jeder davon die Korngrenze umfaßt, die die schwache Verbindung des Josephson-Übergangs bildet. In diesem Fall kann der oxidische Supraleiter-Dünnfilm in eine ringförmige Form geformt werden, die zwei voneinander entfernte Bereiche umfaßt, die den Kantenbereich des oxidischen Dünnfilms kreuzen, wobei jeder davon die Korngrenze umfaßt, die die schwache Verbindung des Josephson- Übergangs bildet.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Fig. 1A bis 1C zeigen schematische Ansichten zum Darstellen einer Ausführungsform das Verfahren zum Herstellen der Josephson-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Fig. 1A und 1B schematische Schnittansichten darstellen, Fig. 1BB eine Draufsicht der Fig. 1B darstellt und Fig. 1C eine schematische Draufsicht darstellt;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform der dc SQUID gemäß der vorliegende Erfindung zeigt;
Fig. 3A bis 3C schematische Ansichten zum Darstellen einer anderen Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen der Josephson-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei Fig. 3A und 3 B schematische Schnittansichten darstellen,
Fig. 3BB eine Draufsicht der Fig. 3B darstellt, 3C eine schematische Draufsicht darstellt;
Fig. 4 eine schematische Draufsicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform der dc SQUID gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 5 eine graphische Darstellung der Ausgangsspannung gegenüber dem magnetischen Feld für die dc SQUIDs zeigt, dargestellt in den Fig. 2 und 4.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Ausführungsform 1

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1A bis 1C wird das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Herstellen der Josephson-Übergangseinrichtung beschrieben werden. Wie in Fig. 1A dargestellt ist, wurde ein Keimkristall-Dünnfilm 102 eines a-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Einkristalls, das eine Dicke von 5 Nanometern besaß, auf der linken Hälfte der Oberfläche eines MgO-(100)-Einkristall-Substrats 103 durch einen Sputtervorgang niedergeschlagen. Die Bedingung des Sputtervorgangs war wie folgt:
Temperatur des Substrats 570ºC
Druck 6,665 Pa (5 · 10&supmin;² Torr)
Der Keimkristall-Dünnfilm 102 ist ein Dünnfilm, auf dem ein a-Achsen orientierter Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Dünnfilm epitaxial anwachsen wird, gerade wenn der Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Dünnfilm unter einer Bedingung niedergeschlagen wird, unter der ein c-Achen orientierter Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Dünnfilm auf dem Substrat anwächst. Deshalb muß der Keimdünnfilm 102 eines a-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Einkristalls nicht notwendigerweise supraleitend sein, wenn er eine hohe kristalline Form besitzt. In dieser Hinsicht kann ein a-Achsen orientierter Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Dünnfilm durch einen Sputtervorgang unter einer Substrattemperatur von 560 bis 580ºC oder durch einen Laserablationsvorgang unter einer Substrattemperatur von 580 bis 620ºC niedergeschlagen werden.
Dann wurde, wie in Fig. 1B dargestellt ist, ein Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischer Supraleiter- Dünnfilm 101, der eine Dicke von 300 Nanometern besaß, auf dem Keimkristall-Dünnfilm und die freigelegte, rechte Hälfte der Oberfläche des MgO-(100)-Einkristall-Substrats 103 durch einen Sputtervorgang niedergeschlagen. Der Sputtervorgang wurde unter einer Bedingung ausgeführt, bei der ein c-Achsen orientierter Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischer Supraleiter- Dünnfilm auf der Oberfläche des MgO-(100)-Einkristall-Substrats 103 anwuchs. Die Bedingung des Sputtervorgangs war wie folgt:
Temperatur des Substrats 620ºC
Druck 6,665 Pa (5 · 10&supmin;² Torr)
Ein c-Achsen orientierter Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Dünnfilm kann durch einen Sputtervorgang unter einer Substrattemperatur von 590 bis 650ºC oder durch einen Laserablationsvorgang unter einer Substrattemperatur von 630 bis 700ºC niedergeschlagen werden.
Ein Bereich 112 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms 101 auf dem Keimdünnfilm 102 wuchs epitaxial zu einem Keimdünnfilm 102 an und der andere Bereich 111 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms 101 auf der Oberfläche des MgO- Substrats 103 wurde c-Achsen orientiert. Deshalb war, wie in Fig. 1BB dargestellt ist, der Bereich 112 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms 101, der auf dem Keimdünnfilm 102 anwuchs, aus einem a-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilm aufgebaut und der Bereich 111 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter- Dünnfilms 101, der direkt auf der Oberfläche des MgO-Substrats 103 anwuchs, war aus einem c-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilm aufgebaut. Eine Korngrenze 104 wurde auf der Zwischenfläche zwischen den Bereichen 111 und 112 erzeugt, die unmittelbar auf der Kante des Keimdünnfilms 102 vorhanden war. Die Korngrenze 104 bildete eine schwache Verbindung eines Josephson- Übergangs.
Schließlich wurde, wie in Fig. 1C dargestellt ist, der Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidische Supraleiter- Dünnfilm 101 durch einen reaktiven Ionenätzvorgang bearbeitet, so daß ein Brückenbereich 115, der eine Länge von 10 um und eine Breite von 5 um besaß, wobei auf dem mittleren Bereich davon die Korngrenze 104 positioniert war, zwischen supraleitenden Elektroden 110 und 120, die eine ausreichende Breite besaßen, erzeugt. Die Breite des Brückenbereichs 115 war nicht so schmal wie diejenige einer herkömmlichen Josephson- Übergangseinrichtung vom Dayem-Brücken-Typ.
Demzufolge war die Josephson-Übergangseinrichtung, wie sie in Fig. 1C dargestellt ist, abgeschlossen. Die Josephson-Übergangseinrichtung, hergestellt durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, wurde aus einem oxidischen Supraleiter-Dünnfilm, der eine ebene Oberfläche hatte, und einem Brückenbereich 115, der eine schmale Breite zwischen zwei supraleitenden Elektroden 110 und 120 besaß, die eine ausreichende Breite besaßen, gebildet. Die Gitterorientierungen der zwei supraleitenden Elektroden 110 und 120 waren zueinander unterschiedlich, so daß die zwei supraleitenden Elektroden 110 und 120 schwach durch die Korngrenze 104 in dem Brückenbereich 115 verbunden waren, was die supraleitende Barriere des Josephson-Übergangs bildete.
Eine Strom-Spannungs-Charakteristik der vorstehend erwähnten Josephson- Übergangseinrichtung wurde bei einer Temperatur von 85K gemessen. Wenn mit einer Mikrowelle von 15 GHz und mit 0,2 mW bestrahlt wurde, wurden deutliche Shapiro Abstufungen bei mehrfachen Spannungen von 31 uV beobachtet, und deshalb konnte festgestellt werden, daß der Josephson-Übergang der Vorrichtung realisiert wurde. Wie vorstehend erläutert ist, wird, wenn die vorstehend erwähnte Josephson- Übergangseinrichtung gemäß dem vorstehend erwähnten Verfahren hergestellt wird, die Einschränkung in der Feinverarbeitungstechnik, die zum Herstellen der Josephson- Übergangseinrichtung erforderlich ist, gelockert. Zusätzlich wird es, da die supraleitende Barriere aus der Korngrenze gebildet ist, leicht, die supraleitende Barriere scharf zu bilden. Demgemäß ist es leicht, die Josephson-Übergangseinrichtung mit einer guten Wiederholbarkeit herzustellen, und die hergestellte Josephson-Übergangseinrichtung besaß eine stabile Funktion.

Ausführungsform 2

Wie die Fig. 2 zeigt, ist dort eine schematische Draufsicht einer anderen Ausführungsform der Josephson-Übergangseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Josephson-Übergangseinrichtung, dargestellt in dieser Ausführungsform, ist eine dc SQUID.
Die dc SQUID umfaßt ein MgO-(100)-Substrat 103, einen Keimdünnfilm 102 eines a- Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Einkristalls, niedergeschlagen auf der linken Hälfte der Oberfläche des MgO-Substrats 103, und einen ringförmig geformten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilm 101, gebildet auf dem MgO-Substrat 103 und dem Keimdünnfilm 102. Der Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidische Supraleiter-Dünnfilm 101 ist aus einer ringförmigen Ringform gebildet, die eine Kante des Keimdünnfilms 102 an zwei Bereichen kreuzt. Die Bereiche 122 und 121 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms 101 sind epitaxial auf dem Keimdünnfilm 102 und dem MgO-Substrat 103 gebildet. Deshalb ist der Bereich 122 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms 101, der auf dem Keimdünnfilm 102 anwuchs, aus einem a-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilm zusammengesetzt, und der Bereich 121 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Su praleiter-Dünnfilms 101, der direkt auf der Oberfläche 113 des MgO-Substrats 103 anwuchs, ist aus einem c-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilm zusammengesetzt.
Korngrenzen 104 und 114 sind auf den Zwischenflächen zwischen den Bereichen 121 und 122 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms 101 unmittelbar auf der Kante des Keimdünnfilms 102 gebildet. Die Korngrenzen 104 und 114 bilden schwache Verbindungen eines Josephson-Übergangs.
Die vorstehend erwähnte dc SQUID wurde durch das folgende Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt. Zuerst wurde ein Keimdünnfilm 102 auf einem a-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Einkristall, das ein Dicke von 5 Nanometern besaß, auf der linken Hälfte der Oberfläche eines MgO-(100)-Einkristall-Substrats 103 durch einen Laserablationsvorgang niedergeschlagen. Die Bedingung der Laserablation war wie folgt:
Temperatur des Substrats 600ºC
O&sub2;-Atmosphäre
Druck 13,33 Pa (0,1 Torr)
Dann wurde ein ringförmig geformter Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischer Supraleiter-Dünnfilm 101, der eine Dicke von 300 Nanometern besaß, auf dem Keimdünnfilm 102 und der freigelegten, rechten Hälfte der Oberfläche 113 jedes MgO-(100)-Substrats 103 durch einen Laserablationsvorgang, bei dem eine gemusterte Silikonplatte als eine Maskierung verwendet wurde, niedergeschlagen. Die Bedingung der Laserablation war wie folgt:
Temperatur des Substrats 650ºC
O&sub2;-Atmosphäre
Druck 13,33 Pa (0,1 Torr)
Wie vorstehend erwähnt ist, war der Bereich 122 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ der oxidischen Supraleiter-Dünnfilme 101, die auf dem Keimdünnfilm 102 niedergeschlagen wurden, aus einem a-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilm zusammenge setzt und der Bereich 121 der Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilme 101, die direkt auf der Oberfläche 113 jedes MgO-Substrats 103 anwuchsen, waren aus einem c- Achsen orientieren Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilm zusammengesetzt. Eine Charakteristik jeder der vorstehend erwähnten dc SQUIDs wurde gemessen, während sich die Temperatur änderte. Wenn mit einem schwachen, magnetischen Feld bestrahlt wurde, variierte sich die Ausgangsspannung jedes dc SQUID entsprechend der Graphik, die in Fig. 5 dargestellt ist, und diese Variation der Ausgangsspannung wurde deutlich bei Temperaturen bis zu 85K beobachtet. Deshalb konnte festgestellt werden, daß die dc SQUIDs exzellente Eigenschaften hatten. Wie vorstehend erläutert ist, wird, wenn die vorstehend erwähnte dc SQUID gemäß dem vorstehend erwähnten Verfahren hergestellt wird, die Einschränkung in der Feinverarbeitungstechnik, die zum Herstellen der dc SQUID erforderlich ist, gelockert. Zusätzlich wird es, da die supraleitenden Barrieren aus den Korngrenzen gebildet sind, einfach, scharfe, supraleitende Barrieren zu bilden, deren Eigenschaften linear ansteigen. Demgemäß ist es leicht, die dc SQUID mit einer guten Reproduzierbarkeit herzustellen, und die hergestellte dc SQUID besaß eine stabile Funktion.

Ausführungsform 3

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3A bis 3C wird das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Herstellen der Josephson-Übergangseinrichtung beschrieben werden. Wie in Fig. 3A dargestellt ist, wurde ein Keimdünnfilm 202 eines c-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Einkristalls, der eine Dicke von 5 Nanometern besaß, auf der linken Hälfte der Oberfläche eines MgO-(100)-Einkristall-Substrats 203 durch einen Sputtervorgang niedergeschlagen. Die Bedingung des Sputtervorgangs war wie folgt:
Temperatur des Substrats 620ºC
Druck 6,665 Pa (5 · 10&supmin;² Torr)
Der Keimdünnfilm 202 ist ein Dünnfilm, auf dem ein c-Achsen orientierter Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Dünnfilm epitaxial anwachsen wird, gerade wenn der Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Dünnfilm unter einer Bedingung niedergeschlagen wird, unter der ein a-Achsen orientierter Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Dünnfilm auf dem Substrat anwächst. Deshalb ist es nicht notwendig, daß der Keimdünn film 202 des c-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Einkristalls supraleitend ist, wenn er hochkristallin ist. In dieser Hinsicht kann ein c-Achsen orientierter Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Dünnfilm durch einen Sputtervorgang unter einer Substrattemperatur von 590 bis 650ºC oder durch einen Laserablationsvorgang unter einer Substrattemperatur von 630 bis 700ºC niedergeschlagen werden.
Dann wurde, wie in Fig. 3B dargestellt ist, ein Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischer Supraleiter- Dünnfilm 201, der eine Dicke von 300 Nanometern besaß, auf dem Keimdünnfilm 202 und der freiliegenden, rechten Hälfte der Oberfläche des MgO-(100)-Einkristall-Substrats 203 durch einen Sputtervorgang niedergeschlagen. Der Sputtervorgang wurde unter einer Bedingung ausgeführt, unter der ein a-Achsen orientierter Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischer Supraleiter-Dünnfilm auf der Oberfläche des MgO-(100)-Einkristall-Substrats 203 anwuchs. Die Bedingung des Sputtervorgangs war wie folgt:
Temperatur des Substrats 570ºC
Druck 6,665 Pa (5 · 10&supmin;² Torr)
Ein Bereich 212 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms 201 auf dem Keimdünnfilm 202 wuchs epitaxial auf dem Keimdünnfilm 202 an und der andere Bereich 211 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms 201 auf der Oberfläche des MgO- Substrats 203 wurde a-Achsen orientiert. Deshalb war, wie in Fig. 3BB dargestellt ist, der Bereich 212 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms 201, der auf dem Keimdünnfilm 202 anwuchs, aus einem c-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilm zusammengesetzt, und der Bereich 211 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms 201, der direkt auf der Oberfläche des MgO-Substrats 203 anwuchs, war aus einem a-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilm zusammengesetzt, was umgekehrt wie in der Ausführungsform 1 war. Eine Korngrenze 204 wurde auf der Zwischenfläche zwischen den Bereichen 211 und 212 erzeugt, was gerade auf der Kante des Keimdünnfilms 202 war. Die Korngrenze 204 bildete eine schwache Verbindung eines Josephson-Übergangs.
Schließlich wurde, wie in Fig. 3C dargestellt ist, der Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidische Supraleiter- Dünnfilm 201 durch einen reaktiven Ionenätzvorgang bearbeitet, so daß ein Brückenbe reich 215, der eine Länge von 10 um und eine Breite von 5 um besaß, wobei auf dem mittleren Bereich davon die Korngrenze 204 positioniert war, zwischen supraleitenden Elektroden 210 und 220, die eine ausreichende Breite, wie in Ausführungsform 1, besaßen, erzeugt wurde. Die Breite des Brückenbereichs 215 war so schmal wie diejenige einer Josephson-Übergangseinrichtung vom Dayem-Brücken-Typ.
Entsprechend war die Josephson-Übergangseinrichtung, wie in Fig. 3C dargestellt ist, abgeschlossen. Die Josephson-Übergangseinrichtung, hergestellt durch das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, war aus einem oxidischen Supraleiter-Dünnfilm, der eine ebene Oberfläche und einen Brückenbereich 215, der eine schmale Breite zwischen zwei supraleitenden Elektroden 210 und 220 besaß, die eine ausreichende Breite hatten, gebildet. Die Gitterorientierungen der zwei supraleitenden Elektroden 210 und 220 waren zueinander unterschiedlich, so daß die zwei supraleitenden Elektroden 210 und 220 schwach durch die Korngrenze 204 in dem Brückenbereich 215 verbunden waren, der die supraleitende Barriere des Josephson-Übergangs bildete. Eine Strom-Spannung-Charakteristik der vorstehend erwähnten Josephson- Übergangseinrichtung wurde bei einer Temperatur von 85K gemessen. Wenn mit einer Mikrowelle mit 15 GHz und 0,2 mW bestrahlt wurde, wurden deutliche Shapiro-Stufen bei mehreren Volt von 31 uV beobachtet, und deshalb konnte erkannt werden, daß der Josephson-Übergang in der Einrichtung realisiert wurde.
Wie vorstehend erläutert ist, werden, wenn die vorstehend erwähnte Josephson- Übergangseinrichtung gemäß dem vorstehend erwähnten Verfahren hergestellt wird, die Grenze bei der Feinbearbeitungstechnik, die zum Herstellen der Josephson- Übergangseinrichtung erforderlich ist, gelockert. Zusätzlich wird es, da die supraleitende Barriere auf der Korngrenze gebildet ist, einfach, die supraleitende Barriere scharf zu bilden. Demgemäß ist es einfach, die Josephson-Übergangseinrichtung mit einer guten Wiederholbarkeit herzustellen, und die hergestellte Josephson-Übergangseinrichtung besaß eine stabile Funktion.

Ausführungsform 4

Wie die Fig. 4 zeigt, ist dort eine schematische Draufsicht einer anderen Ausführungsform der Josephson-Übergangseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Josephson-Übergangseinrichtung, dargestellt in dieser Ausführungsform, ist eine dc SQUID.
Die dc SQUID umfaßt ein MgO-(100)-Substrat 203, einen Keimdünnfilm 202 eines c- Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Einkristalls, niedergeschlagen auf der linken Hälfte der Oberfläche des MgO-Substrats 203, und einen ringförmig geformten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilm 201, gebildet auf dem MgO-Substrat 203 und dem Keimdünnfilm 202. Der Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidische Supraleiter-Dünnfilm 201 ist als eine ringförmige Ringform gebildet, die eine Kante des Keimdünnfilms 202 an zwei Bereichen kreuzt. Die Bereiche 222 und 221 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms 201 sind epitaxial auf dem Keimdünnfilm 202 und dem MgO-Substrat 103 gebildet. Deshalb ist der Bereich 222 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms 201, der auf dem Keimdünnfilm 202 anwuchs, aus einem c-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms zusammengesetzt, und der Bereich 221 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms 201, der direkt auf der Oberfläche 213 des MgO-Substrats 203 anwuchs, ist aus einem a-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilm zusammengesetzt.
Als die de SQUID der Ausführungsform 3 sind Korngrenzen 204 und 214 auf der Zwischenflächen zwischen den Bereichen 221 und 222 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms 201 gerade auf der Kante des Keimdünnfilms 202 gebildet. Die Korngrenzen 204 und 214 bilden schwache Verbindungen eines Josephson-Übergangs. Das vorstehend erwähnte dc SQUID wurde durch das folgende Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt. Zuerst wurde eine Keimdünnfilm 202 eines c-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Einkristalls, der eine Dicke von 5 Nanometern besaß, auf der linken Hälfte der Oberfläche eines MgO-(100)-Einkristall-Substrats 203 durch einen Laserablationsvorgang niedergeschlagen. Die Bedingung der Laserablation war wie folgt:
Temperatur des Substrats 650ºC
O&sub2;-Atmosphäre
Dann wurde ein ringförmig geformter Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischer Supraleiter-Dünnfilm 201, der eine Dicke von 300 Nanometern besaß, auf sowohl dem Keimdünnfilm 202 als auch der freigelegten, rechten Hälfte der Oberfläche 213 jedes MgO-(100)-Substrats 203 durch einen Laserablationsvorgang, bei dem eine gemusterte Silikonplatte als eine Maskierung verwendet wurde, niedergeschlagen. Die Bedingung der Laserablation war wie folgt:
Temperatur des Substrats 600ºC
O&sub2;-Atmosphäre
Druck 13,33 Pa (0,1 Torr)
Wie vorstehend erwähnt ist, war der Bereich 222 jedes Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms 201, der auf dem Keimdünnfilm 202 niedergeschlagen war, aus einem c- Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilm zusammengesetzt und der Bereich 221 des Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilms 201, der direkt auf der Oberfläche 213 des MgO-Substrats 203 anwuchs, war aus einem a-Achsen orientieren Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ oxidischen Supraleiter-Dünnfilm zusammengesetzt.
Eine Charakteristik der vorstehend erwähnten dc SQUIDs wurde gemessen, während sich die Temperatur änderte. Wenn ein schwaches, magnetisches Feld abgestrahlt wurde, variierte sich die Ausgangsspannung jeder dc SQUID, wie die graphische Darstellung in Fig. 5 zeigt, und diese Variation der Ausgangsspannung wurde deutlich bei Temperaturen bis zu 85K beobachtet. Deshalb konnte festgestellt werden, daß die dc SQUID exzellente Eigenschaften hatte. Wie vorstehend erläutert ist, wird, wenn die vorstehend erwähnte dc SQUID gemäß dem vorstehend erwähnten Verfahren hergestellt wird, die Einschränkung in der Feinverarbeitungstechnik, die zum Herstellen der dc SQUID erforderlich ist, gelockert. Zusätzlich wird es, da die supraleitenden Barrieren aus den Korngrenzen gebildet sind, einfach, scharfe supraleitende Barrieren zu bilden, deren Eigenschaften linear ansteigen. Demgemäß ist es leicht, die dc SQUID mit einer guten Reproduzierbarkeit herzustellen, und die hergestellte dc SQUID besaß eine stabile Funktion.
Die Erfindung ist demzufolge unter Bezugnahme auf die spezifischen Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden. Allerdings sollte angemerkt werden, daß die vorliegende Erfindung in keinster Weise auf die Details der dargestellten Strukturen eingeschränkt ist, sondern daß Abwandlungen und Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden können.

Claims

1. Josephson-Übergangseinrichtung, die aufweist ein Substrat (103; 203) und einen oxidischen Supraleiter-Dünnfilm (101; 201), gebildet auf einer prinzipiellen Oberfläche des Substrats, gekennzeichnet dadurch, daß die prinzipielle Oberfläche des Substrats gleichförmig und eben ist und der oxidische Supraleiter-Dünnfilm (101; 201) zwei Bereiche, die aus Einkristallen aus einem Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Supraleiter gebildet sind, wobei einer (112; 120; 122; 212; 220; 222) davon aus einem a-Achsen orientierten Einkristall eines Y&sub1;Ba&sub2;Cu3O7-δ Supraleiters zusammengesetzt ist und der andere (111; 110; 121; 211; 210; 221) davon aus einem c-Achsen orientierten Einkristall eines Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Supraleiters zusammengesetzt ist, wobei jeder Bereich auf der prinzipiellen Oberfläche des Substrats gebildet ist und eine Korngrenze (104; 204) zwischen den zwei Bereichen, die eine schwache Verbindung des Josephson-Übergangs bildet, aufweist.

2. Josephson-Übergangseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein a-Achsen und ein c-Achsen orientierter Bereich des oxidischen Supraleiter-Dünnfilms durch zwei voneinander entfernte Bereiche, getrennt voneinander, verbunden sind, wobei jeder der voneinander getrennten Bereiche die Korngrenze (104, 114; 204; 204, 214) umfaßt, die die schwache Verbindung des Josephson-Übergangs bildet, wobei jeder Bereich auf der prinzipiellen Oberfläche des Substrats gebildet ist.

3. Josephson-Übergangseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oxidische Supraleiter-Dünnfilm in einer ringförmigen Form (101; 201) gebildet ist, der die voneinander entfernten Bereiche umfaßt, wobei jeder davon die Korngrenze (104, 114; 204, 214) umfaßt, die die schwache Verbindung des Josephson-Übergangs bildet, so daß die Josephson-Übergangseinrichtung eine dc SQUID bildet.

4. Josephson-Übergangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich (115; 215) des oxidischen Supraleiter-Dünnfilms, in dem die Korngrenze (104; 204) gebildet ist, eine schmalere Breite als andere Bereiche besitzt.

5. Josephson-Übergangseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der schmale Bereich (115; 215) des oxidischen Supraleiter-Dünnfilms eine Breite von 1, 5 bis 15 um und eine Länge von 5 bis 50 um besitzt.

6. Josephson-Übergangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (103; 203) aus einem Material gebildet ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem MgO-(100)-Substrat, einem SrTiO&sub3;-(110)-Substrat und einem mit Yttrium stabilisierten Zirkonoxid-(YSZ)-Substrat besteht.

7. Verfahren zum Herstellen einer Josephson-Übergangseinrichtung, die ein Substrat (103; 203) und einen oxidischen Supraleiter-Dünnfilm (101; 201), gebildet auf einer prinzipiellen Oberfläche des Substrats, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Schritte eines Bildens auf einem Bereich einer prinzipiellen Oberfläche eines Substrats eines oxidischen Dünnfilms, der aus einem a-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Supraleiter-Kristall oder einem c-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Supraleiter-Kristall (102; 202) zusammengesetzt ist, und Bilden eines Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Supraleiter-Dünnfilms (101; 201) auf dem oxidischen Dünnfilm und Aussetzen der prinzipiellen Oberfläche des Subtrats einer Bedingung umfaßt, die für ein Anwachsen auf dem Substrat eines oxidischen Supraleiter-Dünnfilms eines c-Achsen orientierten Einkristalls geeignet ist, in dem Fall eines a-Achsen orientierten, oxidischen Dünnfilms, und eines a-Achsen orientierten Einkristalls in dem Fall eines c-Achsen orientierten, oxidischen Dünnfilms, so daß der oxidische Supraleiter-Dünnfilm zwei Bereiche besitzt, wobei einer (112; 120; 122; 212; 220; 222) davon aus einem a-Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Supraleiter-Kristall zusammengesetzt ist und der andere (111; 110; 121; 211; 210; 221) davon aus einem c- Achsen orientierten Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ Supraleiter-Kristall zusammengesetzt ist, um so eine Korngrenze (104; 204) zwischen den zwei Bereichen des oxidischen Supraleiter-Dünnfilms zu bilden, die eine schwache Verbindung des Josephson-Übergangs bildet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiterhin den Schritt eines Verengens eines Bereichs (115; 215) des oxidischen Supraleiter- Dünnfilms umfaßt, der den a-Achsen orientierten und den c-Achsen orientierten Bereich des oxidischen Supraleiter-Dünnfilms verbindet, durch einen reaktive Ionenätzvorgang.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der oxidische Supraleiter- Dünnfilm unter Verwendung einer Silikonplattenmaske gebildet ist, so daß der oxidische Supraleiter-Dünnfilm so geformt ist, um zwei voneinander entfernte Bereiche, die den Stufenbereich kreuzen, gebildet auf dem oxidischen Dünnfilm, zu umfassen, wobei jeder davon die Korngrenze (104, 114; 204, 214) umfaßt, die die schwache Verbindung des Josephson-Übergangs bildet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der oxidische Supraleiter- Dünnfilm zu einer ringförmigen Form (101; 201) geformt ist, die die zwei voneinander entfernten Bereiche umfaßt, wobei jeder davon die Korngrenze (104, 114; 204, 214) umfaßt, die die schwache Verbindung des Josephson-Übergangs bildet.