JP2000261053A

JP2000261053A - 超電導接合及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000261053A
Application number: JP11057600A
Authority: JP
Inventors: Tsunehiro Namigashira; 経裕波頭
Original assignee: International Superconductivity Technology Center; Fujitsu Ltd
Current assignee: International Superconductivity Technology Center; Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、Ｉ−Ｖ特性に基づく接合特性の評価
と基板面積の縮小化が可能な高温超電導体を用いた超電
導接合及びその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】ランプエッジ型の超電導接合３０は、Ｍｇ
Ｏ単結晶基板３１上に積層された高温超電導体である上
部ＹＢＣＯ３２及び下部ＹＢＣＯ３３を有する。また、
超電導接合３０は、バリアであるＩＴＯ３５を介した上
部ＹＢＣＯ３２及び下部ＹＢＣＯ３３を両電極とする接
合部３６と、接合部３６の上側に接合部３６と並列に設
けられ、ＩＴＯ３５及びＩｎ₂Ｏ₃を介した上部ＹＢＣ
Ｏ３２及び下部ＹＢＣＯ３３を両電極とする静電容量３
７とを有する。この超電導接合３０のＩ−Ｖ特性はヒス
テリシスを持ち、ＩーＶ特性に基づいた特性評価が可能
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超伝導接合及びそ
の製造方法に係り、特に、高温超電導体を用いた超伝導
接合及びその製造方法に関する。近年、高温超電導体を
用いた超電導接合が配設された超電導回路が注目されて
いる。このような超電導回路において更なる高性能化を
図るには、高いレベルで特性が揃った超電導接合を内部
に配設する必要がある。そこで、特性評価を容易に行い
得る高温超電導体を用いた超電導接合及びその製造方法
が望まれている。

【０００２】

【従来の技術】図１は、従来の低温超電導体を用いた超
電導接合における電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性を示す図で
ある。このＩ−Ｖ特性は、例えば、ニオビウム（Ｎｂ）
を用いた低温超電導接合において得られるものである。
なお、Ｉ−Ｖ特性の測定時の温度は、低温超電導体の臨
界温度Ｔｃ以下である。

【０００３】図１に示すように、従来の低温超電導体を
用いた超電導接合を流れる電流を増加させていくと、超
電導接合には超電導電流が流れる。この電流値は、臨界
電流Ｉｃになるまで増加する。そして、電流値がＩｃを
超えると超電導接合の両端には、超電導接合を構成する
超電導体のエネルギーギャップ２Δに比例する電圧２Δ
／ｑが現れる。超電導接合に電圧が現れて常電導状態に
なった後は、電流と電圧は比例関係を示す。この状態か
ら逆に超電導接合を流れる電流を減少させていくと、最
初は抵抗を示しながら、電圧値は減少していく。そし
て、電圧値が２Δ／ｑに達すると、電圧値は急激に減少
してゼロになる。このように、従来の低温超電導接合の
Ｉ−Ｖ特性は、大きなヒステリシスを有する。

【０００４】Ｉ−Ｖ特性におけるヒステリシスの大きさ
は、超電導接合の特性パラメータに強く依存し、このヒ
ステリシスの大きさを検出することで超電導接合の特性
評価を行うことができる。上述の如く、従来の低温超電
導体を用いた超電導接合のＩ−Ｖ特性はヒステリシスを
有するので、複数の低温超電導接合を直列に接続して、
ヒステリシスの大きさに基づいた接合特性の評価を一度
に行うことができた。

【０００５】図２は、従来の高温超電導体を用いた超電
導接合におけるＩ−Ｖ特性を示す図である。図２に示す
ように、一般的に高温超電導体を用いた超電導接合のＩ
−Ｖ特性はヒステリシスを持たない。このため、このま
まではＩ−Ｖ特性に基づいた超電導接合の特性評価を行
うことができない。そこで、従来の高温超電導体を用い
た超電導接合には、Ｉ−Ｖ特性がヒステリシスを持つよ
うに、静電容量が接合部と並列に設けられた構成のもの
がある。

【０００６】図３は、静電容量が接合部と並列に設けら
れた従来例の高温超電導接合１０の構成を示す平面図で
ある。図３に示すように、超電導接合１０は、基板１
１、第１の超電導膜１２、及び、第２の超電導膜１３等
を有する。第１の超電導膜１２及び第２の超電導膜１３
は、共に高温酸化物超電導体（例えば、ＹＢＣＯ）で形
成されている。

【０００７】超電導接合１０は、また、図示しないバリ
アを介して積層された第１の超電導膜１２及び第２の超
電導膜１３から形成される接合部１４と、ギャップ１５
を挟んで対向する第１の超電導膜１２及び第２の超電導
膜１３から形成される静電容量１６とを有する。超電導
接合１０において、接合部１４とギャップ１６とは、基
板１１上に並設されている。

【０００８】超電導接合１０は、接合部１４と並列に設
けられた静電容量１６を有するので、そのＩ−Ｖ特性は
ヒステリシスを持つようになる。このため、複数の超電
導接合１０を直列に接続して、Ｉ−Ｖ特性に現れるヒス
テリシスの大きさに基づいた超電導接合１０の特性評価
を一度に行うことができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例の高温超電
導接合では、基板上に接合部と静電容量が並列に設けら
れる構成のため、静電容量の配設用に基板面積を大きく
する必要があった。これは、高温超電導体を用いた超電
導回路の小型化を困難にしていた。また、上記従来例
は、基板上に接合部と静電容量が並列に設けられている
ので、特性評価後に基板上の静電容量を除去して、静電
容量の無い超電導接合を作成することができなかった。

【００１０】本発明は、上記点に鑑みてなされたもので
あり、Ｉ−Ｖ特性に基づく接合特性の評価と、基板面積
の縮小化が可能な高温超電導体を用いた超電導接合及び
その製造方法を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
基板上に積層された高温超電導体からなる第１及び第２
の超伝導膜を有する超電導接合であって、バリアを介し
た前記第１及び第２の超伝導膜を両電極とする接合部
と、前記第１及び第２の超伝導膜の積層方向に前記接合
部と電気的に並列に設けられ、前記バリア及び層間絶縁
膜を介した前記第１及び第２の超電導膜を両電極とし、
前記接合部の電流・電圧特性がヒステリシスを持つ程度
の容量を有する静電容量とを有することを特徴とするも
のである。

【００１２】請求項１記載の発明では、接合部と静電容
量が並列に設けられており、高温超電導体を用いた超電
導接合のＩ−Ｖ特性はヒステリシスを持つ。このため、
従来の低温超電導接合と同様に、複数の超電導接合を直
列に接続することで、超電導電流の分布に基づいた接合
特性の評価を一度に行うことが可能となる。従って、本
発明によれば、超電導接合の特性評価が容易になる。

【００１３】また、本発明の超電導接合では、接合部と
静電容量が第１及び第２の超伝導膜の積層方向に上下に
並設されるので、静電容量を設けるためのスペースを基
板上に確保する必要が無くなる。従って、本発明によれ
ば、基板の上部面積の縮小化が可能となる。また、請求
項２記載の発明は、請求項１記載の超電導接合であっ
て、前記接合部は、前記基板の上面に対して所定の角度
を持つように設けられていることを特徴とするものであ
る。

【００１４】特に、接合部が基板の上面に対して垂直に
形成されると、基板上における接合部の占有面積がより
小さくなり、基板の上部面積の更なる縮小化が可能とな
る。上記超電導接合の製造方法を提供するという観点か
ら、請求項３に記載する如く、基板上に、高温超電導体
からなる第１の超電導膜及び層間絶縁膜を順次積層する
工程と、前記第１の超伝導膜及び前記層間絶縁膜の端部
に所定角度で斜面を形成する工程と、前記基板及び前記
層間絶縁膜上に、バリア及び高温超電導体からなる第２
の超伝導膜を順次積層して、前記バリアを介した前記第
１及び第２の超伝導膜を両電極とする接合部と、前記第
１及び第２の超伝導膜の積層方向に前記接合部と電気的
に並列に設けられ、前記バリア及び前記層間絶縁膜を介
した前記第１及び第２の超電導膜を両電極とし、前記接
合部の電流・電圧特性がヒステリシスを持つ程度の容量
を有する静電容量を設ける工程とを有する構成としても
よい。

【００１５】また、請求項４に記載する如く、請求項３
記載の超電導接合の製造方法であって、更に、前記静電
容量を除去する平坦化工程を有する構成にしてもよい。
上記のような方法で製造された超電導接合は、接合部と
電気的に並列に設けられた静電容量を有し、高温超電導
体を用いた超電導接合のＩ−Ｖ特性はヒステリシスを持
つ。従って、超電導接合の製造途中でＩ−Ｖ特性に基づ
いた接合特性の評価を行うことができる。また、静電容
量が接合部に対して第１及び第２の超電導膜の積層方向
に並設されるので、特性評価の実施後に静電容量を平坦
化工程にて除去することで、静電容量が不要な超電導接
合を容易に製造することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図４は、本発明の原理を説明する
ための超電導接合２０の平面図である。また、図５は、
図４のＡ−Ａ’における超電導接合２０の横断面図であ
る。図４及び図５に示すように、超電導接合２０は、基
板２１、上部超電導膜２２、下部超電導膜２３、層間絶
縁膜２４、及び、バリア２５等を有する。上部超電導膜
２２及び下部超電導膜２３は、共に高温酸化物超電導体
で形成されている。

【００１７】超電導接合２０は、基板２１上に下部超電
導膜２３及び層間絶縁膜２４が積層された後、下部超電
導膜２３及び層間絶縁膜２４の２層に所定の角度で斜面
が設けられ、更に、バリア２５及び上部超電導膜２２が
積層されることによって形成されたものである。超電導
接合２０において、バリア２５を介して対向する上部超
電導膜２２及び下部超伝導膜２３の斜面部がランプエッ
ジ型の接合部２６を構成し、層間絶縁膜２４及びバリア
２５を介して対向する上部超伝導膜２２及び下部超伝導
膜２３が静電容量２７を構成する。このように本発明の
超電導接合２２では、接合部２６と静電容量２７が、図
５中、上下に並列に配設される。図６は、超電導接合２
０の等価回路図である。

【００１８】図５及び図６に示すように、本発明の超電
導接合２０では、接合部２６と静電容量２７が並列に配
設されているので、高温超電導接合である超電導接合２
０の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性がヒステリシスを持つよ
うになる。従って、従来の低温超電導接合と同様に、複
数の超電導接合２０を直列に接続することで、超電導電
流の分布に基づいた接合特性の評価を一度に行うことが
可能となる。この結果、超電導接合２０の特性評価が容
易になる。

【００１９】また、本発明の超電導接合２０では、接合
部２６と静電容量２７が従来例のように基板２１上に並
列に配設されるのではなく、上下に並設されるので、静
電容量２７を設けるためのスペースを基板２１上に確保
する必要が無くなる。従って、本発明によれば、基板２
１の上部面積の縮小化が可能となる。ところで、一般
に、超電導回路の出力レベルは、室温で動作する半導体
回路を駆動するには低過ぎる。このため、単に超電導回
路と半導体回路を接続するだけでは半導体回路が適切
に、或いは、全く動作しない可能性が高い。従って、超
電導回路と半導体回路を接続するインタフェースの部分
では、超電導回路の出力レベルを増幅する必要がある。
一方、上述の如く、本発明の超電導接合２０では、接合
部２６と静電容量２７が並列に配設されている。そこ
で、複数の超電導接合２０を直列に接続し、接続された
超電導接合２０の数に応じた電圧を取り出して、超電導
接合２０を有する超電導回路の出力レベルを増幅する構
成とすることで、超電導回路に接続された室温で動作す
る半導体回路を駆動することも可能となる。

【００２０】続いて、上記原理が適用された本発明の第
１実施例について説明する。図７は、本発明の第１実施
例である超電導接合３０の横断面図である。図７に示す
ように、超電導接合３０は、ＭｇＯ単結晶基板３１、上
部ＹＢＣＯ（YBa₂Cu₃O_7-x）３２、下部ＹＢＣＯ３３、
酸化インジウム（In₂O₃）３４、及び、ＩＴＯ（Indium
Tin Oxide ＝酸化インジウムスズ）３５等を有するラ
ンプエッジ型接合である。

【００２１】本第１実施例の超電導接合３０が有するＭ
ｇＯ単結晶基板３１、上部ＹＢＣＯ３２、下部ＹＢＣＯ
３３、Ｉｎ₂Ｏ₃３４、及び、ＩＴＯ３５は、それぞれ
図５に示す超電導接合２０の基板２１、上部超電導膜２
２、下部超電導膜２３、層間絶縁膜２４、及び、バリア
２５に相当する。ＭｇＯ単結晶基板３１は、高温超電導
体であるＹＢＣＯと格子定数が一致し、結晶構造もＹＢ
ＣＯと同じペロブスカイト構造を有する。層間絶縁膜に
は、ピンホール欠陥密度が低く絶縁耐圧を有すること、
加工が容易であること等の条件を満たすことが要求され
る。そこで、超電導接合３０では、層間絶縁膜としてＩ
ｎ ₂Ｏ₃３４が使用されている。Ｉｎ₂Ｏ₃３４は、酸
素欠損が無く、かつ、単結晶の状態で作られたものであ
り、超電導接合３０では絶縁体として機能する。また、
超電導接合３０では、バリアとして０．０１ｗｔ％のＳ
ｎＯ₂を含むＩＴＯ３５が使用されている。このＩＴＯ
３５の比誘電率は約２０であり、酸化物絶縁材料の多く
の比誘電率が４０前後であるのに対して比較的小さい。
これは、接合動作の高速化に有利であることを意味す
る。また、ＩＴＯ３５は、スズ（Ｓｎ）のドープ量によ
って様々なキャリア密度の薄膜を形成することが可能で
あり、かつ、ＹＢＣＯとの結晶整合性も良いという特徴
を有する。

【００２２】超電導接合３０において、ＩＴＯ３５を介
して対向する上部ＹＢＣＯ３２及び下部ＹＢＣＯ３３の
斜面部がランプエッジ型の接合部３６を構成し、Ｉｎ₂
Ｏ₃３４とＩＴＯ３５を介して対向する上部ＹＢＣＯ３
２及び下部ＹＢＣＯ３３が静電容量３７を構成する。静
電容量３７の容量値は、接合幅及び上部ＹＢＣＯ３２と
下部ＹＢＣＯ３３との重なり長ｘ等に応じて決定され
る。

【００２３】上述の如く、本実施例の超電導接合３０で
は、接合部３６と静電容量３７が、図７中、上下に並列
に配設されている。このため、高温超電導接合である超
電導接合３０のＩ−Ｖ特性がヒステリシスを持つように
なる。従って、従来の低温超電導接合と同様に、複数の
超電導接合３０を直列に接続することで、超電導電流の
分布に基づいた接合特性の評価を一度に行うことが可能
となる。この結果、超電導接合３０の特性評価が容易に
なる。

【００２４】また、本実施例の超電導接合３０では、接
合部３６と静電容量３７が従来例のようにＭｇＯ単結晶
基板３１上に並列に配設されるのではなく、図７中、上
下に並設されるので、静電容量３７を設けるためのスペ
ースをＭｇＯ単結晶基板３１上に確保する必要が無くな
る。従って、本発明によれば、ＭｇＯ単結晶基板３１の
上部面積の縮小化が可能となる。

【００２５】更に、複数の超電導接合３０を直列に接続
し、接続された超電導接合３０の数に応じた電圧を取り
出して、超電導接合３０を有する超電導回路の出力レベ
ルを増幅する構成とすることで、超電導回路に接続され
た室温で動作する半導体回路を駆動することも可能とな
る。続いて、超電導接合３０の製造方法について説明す
る。

【００２６】超電導接合３０を製造するには、先ず、Ｍ
ｇＯ単結晶基板３１の（１００）面上に下部ＹＢＣＯ３
３と絶縁膜であるＩｎ₂Ｏ₃（酸化インジウム）３４を
積層する。そして、積層された下部ＹＢＣＯ３３及びＩ
ｎ₂Ｏ₃３４に対してフォトレジストとイオンミリング
を施して角度θの斜面を形成する。この斜面は、例え
ば、ＭｇＯ単結晶基板３１の上面に対しての角度θ＝５
０°となるように形成される。そして、ＭｇＯ単結晶基
板３１及びＩｎ₂Ｏ₃３４上にバリアであるＩＴＯ３５
と上部ＹＢＣＯ３２を積層する。この時、ＩＴＯ３５の
方位に係わらず上部ＹＢＣＯ３２はｃ軸配向する。上部
ＹＢＣＯ３２、下部ＹＢＣＯ３３、Ｉｎ₂Ｏ₃３４、及
び、ＩＴＯ３５の薄膜積層は、例えば、スパッタリング
やレーザーアブレーションを用いて行うことができる。

【００２７】超電導接合３０における超電導電流Ｉｃ
と、ノーマル抵抗Ｒｎの積ＩｃＲｎは、接合特性を規定
するパラメータの一つである。一般に、積ＩｃＲｎの値
が大きいほど、接合性能が良いとされる。超電導接合３
０において、上部ＹＢＣＯ３２、下部ＹＢＣＯ３３、及
び、Ｉｎ₂Ｏ₃３４をそれぞれ２００ｎｍ積層し、ＩＴ
Ｏ３５を１５ｎｍした場合、測定の結果、超電導接合３
０の接合特性は、温度２０ＫにおいてＩｃＲｎ＝１．５
ｍＶ、Ｒｎ＝５Ωという非常に高い値となることが分か
った。

【００２８】一般に、超電導接合のＩ−Ｖ特性は、マッ
カンバーパラメータβｃが１以上で明確なヒステリシス
を持つようになる。超電導接合３０のＩ−Ｖ特性が大き
なヒステリシスを持つようにするには、マッカンバーパ
ラメータβｃを十分に大きくする必要がある。ここで、
超電導接合３０におけるマッカンバーパラメータβｃ
は、上部ＹＢＣＯ３２と下部ＹＢＣＯ３３との重なり面
積に応じて変化する。例えば、超電導接合３０におい
て、上部ＹＢＣＯ３２、下部ＹＢＣＯ３３、及び、Ｉｎ
₂Ｏ₃３４の積層厚をそれぞれ２００ｎｍとし、ＩＴＯ
２５の積層厚を１５ｎｍとした場合、測定の結果、マッ
カンバーパラメータβｃ＝４を得るためには、５μｍの
接合幅で上部ＹＢＣＯ３２の重なり長ｘをｘ＝４０μｍ
とすればよいことが分かった。

【００２９】マッカンバーパラメータβｃは、重なり長
ｘ及び層間絶縁膜の比誘電率に比例する。従って、超電
導接合３０の層間絶縁膜に比誘電率がＩｎ₂Ｏ₃３４の
約２倍である酸化セリウム（ＣｅＯ₂）を用いる場合、
マッカンバーパラメータβｃ＝４を得るために、５μｍ
の接合幅で上部ＹＢＣＯ３２の重なり長ｘをｘ＝２０μ
ｍとすればよい。

【００３０】図８は、測定の結果明らかになった超電導
接合３０における上部ＹＢＣＯ３２及び下部ＹＢＣＯ３
３の重なり長ｘ（μｍ）と、超電導電流Ｉｃ及びノーマ
ル抵抗Ｒｎの積ＩｃＲｎ（ｍＶ）との関係を示すグラフ
である。図８は、接合幅、層間絶縁膜（Ｉｎ₂Ｏ₃及び
チタン酸ストロンチウム（ＳＴＯ））の膜厚、マッカン
バーパラメータβｃがそれぞれ６μｍ、２００ｎｍ、３
０である場合の重なり長ｘと積ＩｃＲｎとの関係を示
す。

【００３１】また、図９は、測定の結果明らかになった
上部ＹＢＣＯ３２及び下部ＹＢＣＯ３３の重なり長ｘ
（μｍ）と、マッカンバーパラメータβｃとの関係を示
すグラフである。図９は、接合幅、層間絶縁膜（Ｉｎ₂
Ｏ₃及びＳＴＯ）の膜厚、ノーマル抵抗Ｒｎ、超電導電
流Ｉｃとノーマル抵抗Ｒｎの積ＩｃＲｎがそれぞれ６μ
ｍ、２００ｎｍ、４Ω、１ｍＶである場合の重なり長ｘ
とマッカンバーパラメータβｃとの関係を示す。

【００３２】図８及び図９に示すように、Ｉｎ₂Ｏ₃で
層間絶縁膜を形成するよりも、Ｉｎ ₂Ｏ₃や酸化セリウ
ムに比して比誘電率が大きいチタン酸ストロンチウム
（ＳＴＯ）で層間絶縁膜を形成した方が、上部ＹＢＣＯ
３２と下部ＹＢＣＯ３３の重なり長ｘを短くすることが
できる。具体的には、酸化セリウムに比して更に比誘電
率が大きいチタン酸ストロンチウム（ＳＴＯ）を層間絶
縁膜としてＩｎ₂Ｏ₃の代わりに用いれば、上部ＹＢＣ
Ｏ３２の重なり長ｘを約１／１５にすることができる。

【００３３】上記のように、比誘電率のより大きい層間
絶縁膜を使用することで超電導接合３０の上部面積を縮
小することができる。ここで、上述の如く、室温で動作
する半導体回路を駆動するためには、超電導回路の出力
電圧を増幅する必要があるが、この増幅動作はマッカン
バーパラメータβｃが１０≦βｃ≦５０の範囲で安定化
する。実験の結果、安定した電圧増幅が可能であり、か
つ、小型の超電導接合３０を実現するには、層間絶縁膜
としてチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ₃）を使用
するのが効果的であることが分かった。

【００３４】続いて、本発明の第２実施例について説明
する。図１０は、本発明の第２実施例である超電導接合
４０の横断面図である。超電導接合４０は、超電導接合
３０と同様に、ＭｇＯ単結晶基板３１、上部ＹＢＣＯ３
２、下部ＹＢＣＯ３３、Ｉｎ₂Ｏ₃３４、及び、ＩＴＯ
３５等を有する。なお、超電導接合４０は、超電導接合
３０と同様の方法で作成されたものとする。

【００３５】超電導接合４０が有するＩＴＯ３５には、
ＭｇＯ単結晶基板３１の上面に対して垂直に設けられた
部分がある。超電導接合４０において、ＭｇＯ単結晶基
板３１に対して垂直なＩＴＯ３５を介して対向する上部
ＹＢＣＯ３２及び下部ＹＢＣＯ３３が垂直エッジ型の接
合部４６を構成し、Ｉｎ₂Ｏ₃３４及びＩＴＯ３５を介
して対向する上部ＹＢＣＯ３２及び下部ＹＢＣＯ３３が
静電容量４７を構成する。

【００３６】図１０に示すように、超電導接合４０で
は、接合部４６と静電容量４７が上下に並列に配設され
る。このため、高温超電導接合である超電導接合４０の
Ｉ−Ｖ特性がヒステリシスを持つようになる。従って、
従来の低温超電導接合と同様に、複数の超電導接合４０
を直列に接続することで、超電導電流の分布に基づいた
接合特性の評価を一度に行うことが可能となる。この結
果、超電導接合４０の特性評価が容易になる。

【００３７】また、本実施例の超電導接合４０では、接
合部４６と静電容量４７が従来例のようにＭｇＯ単結晶
基板３１上に並設されるのではなく、図１０中、上下に
並設されるので、静電容量４７を設けるためのスペース
をＭｇＯ単結晶基板３１上に確保する必要が無くなる。
また、超電導接合４０では、接合部４６がＭｇＯ単結晶
基板３１の上面に対して垂直に形成されることにより、
ＭｇＯ単結晶基板３１の上面における接合部４６の占有
面積が超電導接合３０が有する接合部３６の占有面積に
比して小さくなる。従って、超電導接合４０では、Ｍｇ
Ｏ単結晶基板３１の上部面積の更なる縮小化が可能とな
る。

【００３８】また、複数の超電導接合４０を直列に接続
し、接続された超電導接合４０の数に応じた電圧を取り
出して、超電導接合４０を有する超電導回路の出力レベ
ルを増幅する構成とすることで、超電導回路に接続され
た室温で動作する半導体回路を駆動することも可能とな
る。ところで、超電導接合には、静電容量４７を必要と
しない種類のものもある。

【００３９】図１１は、静電容量４７が除去された超電
導接合４０ａの横断面図である。図１１に示すように、
超電導接合４０ａは、特性評価後の平坦化工程におい
て、超電導接合４０上の静電容量４７が除去されて製造
されたものである。静電容量４７を除去する平坦化工程
では、例えば、ミリングを用いたバックエッチングが施
される。

【００４０】上記のように、本発明が適用された超電導
接合３０、４０は、接合部３６、４６と並列に設けられ
た静電容量３７、４７を有するので、プロセス途中でＩ
−Ｖ特性に基づいた接合特性の評価を行うことができ
る。また、超電導接合３０、４０では、静電容量３７、
４７が接合部３６、４６の上側に設けられているので、
特性評価の実施後に静電容量３７、４７を除去すること
で、静電容量３７、４７が不要な超電導接合４０ａを容
易に製造することができる。

【００４１】上記実施例において、下部超電導膜２３及
び下部ＹＢＣＯ３３が特許請求の範囲に記載の第１の超
電導膜に相当し、上部超電導膜２２及び上部ＹＢＣＯ３
２が特許請求の範囲に記載の第２の超伝導膜に相当す
る。

【００４２】

【発明の効果】上述の如く、請求項１、２記載の発明で
は、接合部と静電容量が並列に設けられており、高温超
電導体を用いた超電導接合のＩ−Ｖ特性がヒステリシス
を持つ。このため、請求項１、２記載の発明によれば、
従来の低温超電導接合と同様に、複数の超電導接合を直
列に接続することで、超電導電流の分布に基づいた接合
特性の評価を一度に行うことが可能となる。従って、超
電導接合の特性評価が容易になる。

【００４３】また、請求項１、２記載の発明では、接合
部と静電容量が第１及び第２の超伝導膜の積層方向に上
下に並設されているので、静電容量を設けるためのスペ
ースを基板上に確保する必要が無くなる。従って、請求
項１、２記載の発明によれば、基板の上部面積を縮小化
することができる。更に、請求項３、４記載の発明によ
れば、接合部と電気的に並列に設けられた静電容量を有
し、高温超電導体を用いた超電導接合のＩ−Ｖ特性はヒ
ステリシスを持つ。従って、製造途中でＩ−Ｖ特性に基
づいた接合特性の評価を行うことができる。また、静電
容量が接合部に対して第１及び第２の超電導膜の積層方
向に上下に並設されるので、特性評価の実施後に静電容
量を平坦化工程にて除去することで、静電容量が不要な
超電導接合を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の低温超電導体を用いた超電導接合におけ
るＩ−Ｖ特性を示す図である。

【図２】従来の高温超伝導体を用いた超伝導接合におけ
るＩ−Ｖ特性を示す図である。

【図３】従来例の高温超伝導体を用いた超伝導接合の構
成図である。

【図４】本発明の原理を説明するための超電導接合の平
面図である。

【図５】本発明の原理が適用された超電導接合の横断面
図である。

【図６】本発明の超電導接合の等価回路図である。

【図７】本発明の第１実施例である超電導接合の横断面
図である。

【図８】上部ＹＢＣＯ及び下部ＹＢＣＯの重なり長ｘ
と、超電導電流Ｉｃ及びノーマル抵抗Ｒｎの積ＩｃＲｎ
との関係を示すグラフである。

【図９】上部ＹＢＣＯ及び下部ＹＢＣＯの重なり長と、
マッカンバーパラメータβｃとの関係を示すグラフであ
る。

【図１０】本発明の第２実施例である超電導接合の横断
面図である。

【図１１】静電容量が除去された超電導接合の横断面図
である。

【符号の説明】

１０、２０、３０、４０、４０ａ超電導接合１１、２１基板１２第１の超電導膜１３第２の超電導膜１４、２６、３６、４６接合部１５ギャップ１６、２７、３７、４７静電容量２２上部超電導膜２３下部超電導膜２４層間絶縁膜２５バリア３１ＭｇＯ単結晶基板３２上部ＹＢＣＯ３３下部ＹＢＣＯ３４Ｉｎ₂Ｏ₃ ３５ＩＴＯ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4M113 AA06 AA16 AA25 AA27 AA37 AD37 AD67 AD68 BA04 BC04 CA34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に積層された高温超電導体からな
る第１及び第２の超伝導膜を有する超電導接合であっ
て、バリアを介した前記第１及び第２の超伝導膜を両電極と
する接合部と、前記第１及び第２の超伝導膜の積層方向に前記接合部と
電気的に並列に設けられ、前記バリア及び層間絶縁膜を
介した前記第１及び第２の超電導膜を両電極とし、前記
接合部の電流・電圧特性がヒステリシスを持つ程度の容
量を有する静電容量とを有することを特徴とする超電導
接合。
【請求項２】請求項１記載の超電導接合であって、前記接合部は、前記基板の上面に対して所定の角度を持
つように設けられていることを特徴とする超電導接合。
【請求項３】基板上に、高温超電導体からなる第１の
超電導膜及び層間絶縁膜を順次積層する工程と、前記第１の超伝導膜及び前記層間絶縁膜の端部に所定角
度で斜面を形成する工程と、前記基板及び前記層間絶縁膜上に、バリア及び高温超電
導体からなる第２の超伝導膜を順次積層して、前記バリ
アを介した前記第１及び第２の超伝導膜を両電極とする
接合部と、前記第１及び第２の超伝導膜の積層方向に前
記接合部と電気的に並列に設けられ、前記バリア及び前
記層間絶縁膜を介した前記第１及び第２の超電導膜を両
電極とし、前記接合部の電流・電圧特性がヒステリシス
を持つ程度の容量を有する静電容量とを設ける工程とを
有することを特徴とする超電導接合の製造方法。
【請求項４】請求項３記載の超電導接合の製造方法で
あって、更に、前記静電容量を除去する平坦化工程を有すること
を特徴とする超電導接合の製造方法。