JP2005252019A - Superconductive element - Google Patents

Superconductive element Download PDF

Info

Publication number
JP2005252019A
JP2005252019A JP2004061003A JP2004061003A JP2005252019A JP 2005252019 A JP2005252019 A JP 2005252019A JP 2004061003 A JP2004061003 A JP 2004061003A JP 2004061003 A JP2004061003 A JP 2004061003A JP 2005252019 A JP2005252019 A JP 2005252019A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
mgo
thin film
superconducting element
insulating
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
JP2004061003A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4741805B2 (en
Inventor
Ai Kamiya
愛 上谷
Seiji Adachi
成司 安達
Hironori Wakana
裕紀 若菜
Keiichi Tanabe
圭一 田辺
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.)
International Superconductivity Technology Center
Sharp Corp
Original Assignee
International Superconductivity Technology Center
Sharp Corp
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 International Superconductivity Technology Center, Sharp Corp filed Critical International Superconductivity Technology Center
Priority to JP2004061003A priority Critical patent/JP4741805B2/en
Publication of JP2005252019A publication Critical patent/JP2005252019A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4741805B2 publication Critical patent/JP4741805B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superconductive element low in conductivity and high in electric insulating property while having an interlayer insulating layer, low in dielectric constant and low in dielectric loss. <P>SOLUTION: The superconductive element is formed of a Y<SB>0.9</SB>Ba<SB>1.9</SB>La<SB>0.2</SB>Cu<SB>3</SB>O<SB>y</SB>layer 2, an MgO insulator layer 3 and the Y<SB>0.9</SB>Ba<SB>1.9</SB>La<SB>0.2</SB>Cu<SB>3</SB>O<SB>y</SB>layer 4, which are laminated sequentially on an MgO single crystal substrate 1. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、超電導素子に関し、特に、電子機器等に搭載されれば、その電子機器等の高速動作を可能にすると共に、その電子機器等の消費電力を格段に低減できる酸化物超電導体を用いた超電導素子に関する。   The present invention relates to a superconducting element, and in particular, an oxide superconductor that enables high-speed operation of the electronic device or the like and can significantly reduce power consumption of the electronic device or the like when mounted on the electronic device or the like. The present invention relates to a superconducting element.

超電導体は臨界温度以下で電気抵抗が消失するジョセフソン効果を有するなどの特徴を持つことから、超電導体を用いた電子デバイスは低消費電力で高速動作が可能であると考えられている。中でも酸化物超電導体は80K以上の高い臨界温度を有することから、実用材料として有望であるとみなされており、現在、YBa2Cu3Oy、Bi2Sr2Ca2Cu3Oy等に代表される酸化物超電導体を用いた電子デバイスに関する研究が盛んに行われている。 Since the superconductor has a feature such as a Josephson effect in which the electric resistance disappears below the critical temperature, it is considered that an electronic device using the superconductor can operate at high speed with low power consumption. Among them, oxide superconductors are considered promising as practical materials because they have a high critical temperature of 80K or higher.Currently, YBa 2 Cu 3 O y , Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O y, etc. Research on electronic devices using representative oxide superconductors has been actively conducted.

また、上記酸化物超電導体を用いた電子デバイスに関する研究を行うにあたっては、単一磁束量子(Single Flux Quantum : SFQ)デバイスをはじめとする超電導体デバイスの多くが、多層から成る超電導体による配線構造を有するので、酸化物超電導体の上下の超電導体膜層間の電気的絶縁を目的とする層間絶縁層の研究が盛んに行われ、例えば、絶縁性が高い層間絶縁膜の研究、酸化物超電導体層の上に結晶性および表面平坦性が高い層間絶縁膜を形成する研究、または、結晶性および平坦性の高い酸化物超電導体層を表面上に形成できる層間絶縁膜の研究等が、盛んに行われている。   In conducting research on electronic devices using the above oxide superconductors, many of the superconductor devices such as single flux quantum (SFQ) devices are composed of multi-layer superconductor wiring structures. Therefore, research on interlayer insulation layers for the purpose of electrical insulation between upper and lower superconductor film layers of oxide superconductors has been actively conducted, for example, research on interlayer insulation films with high insulation properties, oxide superconductors, etc. Research on forming an interlayer insulating film with high crystallinity and surface flatness on the layer, or research on an interlayer insulating film capable of forming an oxide superconductor layer with high crystallinity and flatness on the surface, etc. Has been done.

そして、現在までに、酸化物超電導体を用いたデバイスに用いられる層間絶縁膜としては、SrSnO3及びCaSnO3 (勝野ほか、第49回応用物理学関係連合講演会予稿集28a-ZD-2)、SrTiO3とCeO2の積層構造 (Soutomeほか、IEICE TRANS. ELECTRON. Vol. E85-C, No3 March 2002)、Sr2AlTaO6 (Takahashiほか、IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, Vol. 11, No.1 March 2001)、(LaAlO30.3(SrAl0.5Ta0.5O3)0.7とSrTiO3 との積層構造(Wakanaほか、ASC2002)等が研究開発されている。 To date, SrSnO 3 and CaSnO 3 (Katsuno et al., Proc. Of the 49th Applied Physics Related Conference 28a-ZD-2) , SrTiO 3 and CeO 2 (Soutome et al., IEICE TRANS. ELECTRON. Vol. E85-C, No3 March 2002), Sr 2 AlTaO 6 (Takahashi et al., IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, Vol. 11, No.1 March 2001), (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3) 0.7 and SrTiO 3 laminated structure (Wakana et al., ASC 2002), etc. are being researched and developed.

しかしながら、上記に示されたSrSnO3、CaSnO3、SrTiO3とCeO2の積層構造、Sr2AlTaO6 、(LaAlO30.3(SrAl0.5Ta0.5O30.7とSrTiO3 との積層構造による絶縁膜は、導電率が低くて電気的絶縁性が高い一方、17〜30程度の誘電率を有することから、絶縁膜部分のキャパシタンス成分が大きくなり、このことにより誘電損失が大きくなって、消費電力の増大を招くという問題がある。また、上記従来の絶縁膜は、17〜30程度の誘電率を有することから、高周波信号が入らなくなって、遅延時間の増加によって高周波信号の波形に乱れが生じるという問題や、寄生容量の発生により回路設計がより困難となるという問題がある。
第49回応用物理学関係連合講演会予稿集28a-ZD-2
However, the insulation structure of SrSnO 3 , CaSnO 3 , SrTiO 3 and CeO 2 shown above, Sr 2 AlTaO 6 , (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3 ) 0.7 and SrTiO 3 While the film has low electrical conductivity and high electrical insulation, the film has a dielectric constant of about 17 to 30, so the capacitance component of the insulating film increases, which increases the dielectric loss and power consumption. There is a problem of inviting an increase in In addition, since the conventional insulating film has a dielectric constant of about 17 to 30, a high-frequency signal cannot be input, and the waveform of the high-frequency signal is disturbed due to an increase in delay time. There is a problem that circuit design becomes more difficult.
Proceedings of the 49th Joint Conference on Applied Physics 28a-ZD-2

そこで、本発明の課題は、導電率が低くて電気的絶縁性が高いと共に、誘電率が低くて誘電損失が低い絶縁層を有する超電導素子を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a superconducting element having an insulating layer with low conductivity and high electrical insulation, low dielectric constant and low dielectric loss.

上記課題を解決するため、この発明の超電導素子は、第1の酸化物超電導体層と、この第1の酸化物超電導体層の上に形成されると共に、MgOから成る絶縁層と、この絶縁層の上に形成された第2の酸化物超電導体層とを備えることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a superconducting element of the present invention includes a first oxide superconductor layer, an insulating layer made of MgO and formed on the first oxide superconductor layer. And a second oxide superconductor layer formed on the layer.

上記発明によれば、上記第1の酸化物超電導体層の上に、MgOから成る絶縁層を形成しているので、導電率を低くできて、電気絶縁性を高くできる。したがって、上記第1の酸化物超電導体層と上記第2の酸化物超電導体層との間を、絶縁することができる。   According to the above invention, since the insulating layer made of MgO is formed on the first oxide superconductor layer, the electrical conductivity can be lowered and the electrical insulation can be enhanced. Therefore, it is possible to insulate between the first oxide superconductor layer and the second oxide superconductor layer.

また、上記発明によれば、上記第1の酸化物超電導体層の上に、MgOから成る絶縁層を形成しているので、誘電率を従来の17〜30程度から10程度(MgOはバルクで10程度の誘電率を有する)まで大幅に低減させることができる。したがって、酸化物超電導体層の間に形成されるキャパシタンス成分の容量を、従来よりも格段に小さくすることができるので、誘電損失を小さくすることができると共に、高周波信号の波形の乱れを防止することができ、また、容易に回路を設計することができる。   Further, according to the invention, since the insulating layer made of MgO is formed on the first oxide superconductor layer, the dielectric constant is changed from the conventional 17 to 30 to about 10 (MgO is bulky). Having a dielectric constant of about 10). Therefore, the capacitance of the capacitance component formed between the oxide superconductor layers can be made much smaller than before, so that the dielectric loss can be reduced and the disturbance of the waveform of the high-frequency signal can be prevented. And a circuit can be easily designed.

また、一実施形態の超電導素子は、上記第1の酸化物超電導体層と上記絶縁層との間に第1の絶縁薄膜層を備えることを特徴としている。   In one embodiment, the superconducting element includes a first insulating thin film layer between the first oxide superconductor layer and the insulating layer.

上記実施形態によれば、上記第1の酸化物超電導体層と上記MgOから成る絶縁層との間に第1の絶縁薄膜層を備えているので、上記第1の酸化物超電導体層と上記絶縁層との間に生じる可能性がある好ましくない反応を防止することができる。   According to the above embodiment, since the first insulating thin film layer is provided between the first oxide superconductor layer and the insulating layer made of MgO, the first oxide superconductor layer and the above Undesirable reactions that may occur with the insulating layer can be prevented.

また、一実施形態の超電導素子は、上記第1の絶縁薄膜層は、複数の層から構成されていることを特徴としている。   Further, the superconducting element of one embodiment is characterized in that the first insulating thin film layer is composed of a plurality of layers.

上記実施形態によれば、上記第1の絶縁薄膜層が、複数の層から構成されているので、上記複数の層を適切に選択することにより、上記第1の絶縁薄膜層を一層で構成しているときと比べて、上記第1の絶縁薄膜層の歪みを小さくすることができる。したがって、上記第1の絶縁薄膜層の結晶性および表面平坦性を高くすることができるので、上記第1の絶縁薄膜層に形成される上記絶縁層の結晶性を優れたものにすることができる。   According to the embodiment, since the first insulating thin film layer is composed of a plurality of layers, the first insulating thin film layer is composed of one layer by appropriately selecting the plurality of layers. As compared with the case where the first insulating thin film layer is formed, the distortion of the first insulating thin film layer can be reduced. Therefore, since the crystallinity and surface flatness of the first insulating thin film layer can be increased, the crystallinity of the insulating layer formed on the first insulating thin film layer can be made excellent. .

また、一実施形態の超電導素子は、上記絶縁層と上記第2の酸化物超電導体層との間に第2の絶縁薄膜層を備えることを特徴としている。   In one embodiment, the superconducting element includes a second insulating thin film layer between the insulating layer and the second oxide superconductor layer.

上記実施形態によれば、上記MgOから成る絶縁層と上記第2の酸化物超電導体層との間に第2の絶縁薄膜層を備えているので、上記絶縁層と上記第2の酸化物超電導体層との間に生じる可能性がある好ましくない反応を防止することができる。   According to the embodiment, since the second insulating thin film layer is provided between the insulating layer made of MgO and the second oxide superconductor layer, the insulating layer and the second oxide superconducting layer are provided. Undesirable reactions that may occur with the body layer can be prevented.

また、一実施形態の超電導素子は、上記第2の絶縁薄膜層は、複数の層から構成されていることを特徴としている。   The superconducting element of one embodiment is characterized in that the second insulating thin film layer is composed of a plurality of layers.

上記実施形態によれば、上記第2の絶縁薄膜層が、複数の層から構成されているので、上記複数の層を適切に選択することにより、上記第2の絶縁薄膜層を一層で構成しているときと比べて、上記第2の絶縁薄膜層の歪みを小さくすることができる。したがって、上記第2の絶縁薄膜層の結晶性および表面平坦性を高くすることができるので、上記第2の絶縁薄膜層に形成される上記第2の酸化物超電導体層の結晶性を優れたものにすることができる。   According to the embodiment, since the second insulating thin film layer is composed of a plurality of layers, the second insulating thin film layer is configured as a single layer by appropriately selecting the plurality of layers. Compared to when the second insulating thin film layer is strained, the strain can be reduced. Therefore, since the crystallinity and surface flatness of the second insulating thin film layer can be increased, the crystallinity of the second oxide superconductor layer formed on the second insulating thin film layer is excellent. Can be a thing.

また、一実施形態の超電導素子は、上記第1の絶縁薄膜層が、BaZrO3、(LaAlO30.3(SrAl0.5Ta0.5O30.7、Ba2NdTaO6、SrHfO3、SrMoO3およびBaSnO3の内のいずれか1つから成るか、または、BaZrO3、(LaAlO30.3(SrAl0.5Ta0.5O30.7、Ba2NdTaO6、SrHfO3、SrMoO3およびBaSnO3の内の2つ以上から成ることを特徴としている。 In one embodiment, the first insulating thin film layer has BaZrO 3 , (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3 ) 0.7 , Ba 2 NdTaO 6 , SrHfO 3 , SrMoO 3 and BaSnO 3. Or at least two of BaZrO 3 , (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3 ) 0.7 , Ba 2 NdTaO 6 , SrHfO 3 , SrMoO 3 and BaSnO 3 It is characterized by comprising.

上記実施形態によれば、上記第1の絶縁薄膜層が、BaZrO3、SrHfO3、(LaAlO30.3(SrAl0.5Ta0.5O30.7、Ba2NdTaO6、SrMoO3およびBaSnO3の内のいずれか1つから成るか、または、2つ以上から成るので、上記第1の絶縁薄膜層と上記MgOから成る絶縁層と上記第1(第2)の酸化物超電導体層との間の元素の相互拡散等を防ぐことができる。したがって、上記絶縁層が、上記第1の酸化物超電導体層と接触することによって好ましくない反応を引き起こすことを確実に防止できる。 According to the embodiment, the first insulating thin film layer is formed of BaZrO 3 , SrHfO 3 , (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3 ) 0.7 , Ba 2 NdTaO 6 , SrMoO 3 and BaSnO 3 . Since it is composed of any one or two or more, the element between the first insulating thin film layer, the MgO insulating layer, and the first (second) oxide superconductor layer Can prevent mutual diffusion. Therefore, it is possible to reliably prevent the insulating layer from causing an undesirable reaction when it comes into contact with the first oxide superconductor layer.

また、一実施形態の超電導素子は、上記第2の絶縁薄膜層は、BaZrO3、(LaAlO30.3(SrAl0.5Ta0.5O30.7、Ba2NdTaO6、SrHfO3、SrMoO3およびBaSnO3の内のいずれか1つから成るか、または、BaZrO3、(LaAlO30.3(SrAl0.5Ta0.5O30.7、Ba2NdTaO6、SrHfO3、SrMoO3およびBaSnO3の内の2つ以上から成ることを特徴としている。 In one embodiment, the second insulating thin film layer includes BaZrO 3 , (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3 ) 0.7 , Ba 2 NdTaO 6 , SrHfO 3 , SrMoO 3 and BaSnO 3. Or at least two of BaZrO 3 , (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3 ) 0.7 , Ba 2 NdTaO 6 , SrHfO 3 , SrMoO 3 and BaSnO 3 It is characterized by comprising.

上記実施形態によれば、上記第2の絶縁薄膜層が、BaZrO3、SrHfO3、(LaAlO30.3(SrAl0.5Ta0.5O30.7、Ba2NdTaO6、SrMoO3およびBaSnO3の内のいずれか1つから成るか、または、2つ以上から成るので、上記第2の絶縁薄膜層と上記MgOから成る絶縁層と上記第1(第2)の酸化物超電導体層との間の元素の相互拡散等を防ぐことができる。したがって、上記絶縁層が、上記第2の酸化物超電導体層と接触することによって好ましくない反応を引き起こすことを確実に防止できる。 According to the embodiment, the second insulating thin film layer is formed of BaZrO 3 , SrHfO 3 , (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3 ) 0.7 , Ba 2 NdTaO 6 , SrMoO 3 and BaSnO 3 . The element between the second insulating thin film layer, the MgO insulating layer, and the first (second) oxide superconductor layer because it is composed of any one or two or more. Can prevent mutual diffusion. Therefore, it is possible to reliably prevent the insulating layer from causing an undesirable reaction when it comes into contact with the second oxide superconductor layer.

また、一実施形態の超電導素子は、上記絶縁層の層厚が30nm以上であることを特徴としている。   In one embodiment, the superconducting element is characterized in that the insulating layer has a thickness of 30 nm or more.

上記実施形態によれば、上記絶縁体層の厚さが30nm以上であるので、十分に絶縁性を確保することができる。   According to the embodiment, since the thickness of the insulator layer is 30 nm or more, sufficient insulation can be ensured.

また、一実施形態の超電導素子は、上記絶縁層の層厚が600nm以下であることを特徴としている。   In one embodiment, the superconducting element is characterized in that the insulating layer has a thickness of 600 nm or less.

上記実施形態によれば、上記絶縁体層の厚さが600nm以下であるので、絶縁体層表面の平坦性の悪化等を回避することができる。   According to the embodiment, since the thickness of the insulator layer is 600 nm or less, deterioration of the flatness of the surface of the insulator layer can be avoided.

本発明の超電導素子によれば、第1の酸化物超電導体層の上に、MgOから成る絶縁層を形成しているので、導電率を低く、すなわち、電気絶縁性を高くできて、上記第1の酸化物超電導体層と上記第2の酸化物超電導体層との間を、問題なく絶縁することができる。   According to the superconducting element of the present invention, since the insulating layer made of MgO is formed on the first oxide superconductor layer, the electrical conductivity can be lowered, that is, the electrical insulation can be increased, and the first It is possible to insulate between the first oxide superconductor layer and the second oxide superconductor layer without any problem.

また、上記発明によれば、上記第1の酸化物超電導体層の上に、MgOから成る絶縁層を形成しているので、酸化物超電導体層の間に形成されるキャパシタンス成分の容量を、従来よりも格段に小さくすることができて、誘電損失を小さくすることができる。また、MgOから成る絶縁層を用いているので、高周波信号の波形の乱れを防止することができて、容易に回路を設計することができる。   According to the invention, since the insulating layer made of MgO is formed on the first oxide superconductor layer, the capacitance of the capacitance component formed between the oxide superconductor layers is It can be made much smaller than before, and the dielectric loss can be reduced. In addition, since an insulating layer made of MgO is used, the disturbance of the waveform of the high frequency signal can be prevented, and the circuit can be designed easily.

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の超電導素子の層構成を示す断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the layer structure of the superconducting element of the first embodiment.

第1実施形態の超電導素子においては、基板の一例としてのMgO単結晶基板1上に、第1の酸化物超電導体層の一例としての第1のY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2と、MgOから成るMgO絶縁体層3と、第2の酸化物超電導体層の一例としてのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 4が順に積層されている。 In the superconducting element of the first embodiment, on the MgO single crystal substrate 1 as an example of the substrate, the first Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 as an example of the first oxide superconductor layer 2 Then, an MgO insulator layer 3 made of MgO, and a Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 4 as an example of the second oxide superconductor layer are sequentially laminated.

以下に、図1を用いて、第1実施形態の超電導素子の製造方法を説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the superconducting element of the first embodiment will be described with reference to FIG.

先ず、MgO単結晶基板1上に、面方位が(00l)の単一配向で、かつ、層厚が200nmのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2を形成する。詳細には、ターゲットとしてY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy焼結体を採用すると共に、MgO単結晶基板1の温度を約700℃まで上昇させた上で、雰囲気として、アルゴンと酸素の混合比がAr:O2=9:1で気圧が80mTorrの混合ガスを用いて、オフアクシスのDCマグネトロンスパッタリング(DCマグネトロンスパッタ堆積)を行い、MgO単結晶基板1上に、面方位が(00l)の単一配向で、かつ、層厚が200nmのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2を形成する。 First, a Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 having a single orientation of (00l) and a layer thickness of 200 nm is formed on the MgO single crystal substrate 1. Specifically, Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y sintered body is adopted as the target, and the temperature of the MgO single crystal substrate 1 is raised to about 700 ° C., and the atmosphere is mixed with argon and oxygen. Off-axis DC magnetron sputtering (DC magnetron sputter deposition) was performed using a mixed gas with a ratio of Ar: O 2 = 9: 1 and atmospheric pressure of 80 mTorr, and the plane orientation was (00 l) on the MgO single crystal substrate 1 A Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 having a single orientation of 200 nm and a layer thickness of 200 nm is formed.

次に、上記Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2の成膜終了後、MgO単結晶基板1の加熱を直ちに停止すると同時に、成膜チャンバー内が300Torrになるまで成膜チャンバー内にO2を導入して、20分程度の時間をかけて成膜チャンバー内の温度を室温まで低下させる。 Next, after the film formation of the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 is completed, the heating of the MgO single crystal substrate 1 is immediately stopped, and at the same time, O in the film formation chamber is maintained until the inside of the film formation chamber reaches 300 Torr. 2 is introduced, and the temperature in the deposition chamber is lowered to room temperature over a period of about 20 minutes.

続いて、上記Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2上にMgO絶縁体層3を形成する。詳細には、ターゲットとしてMgO単結晶を採用すると共に、MgO単結晶基板1の温度を約300℃まで上昇させた上で、雰囲気として、アルゴンと酸素の混合比がAr:O2=1:1で気圧が50mTorrの混合ガスを用いて、オンアクシスのRFマグネトロンスパッタリング(RFマグネトロンスパッタ堆積)を行い、上記Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2上に、層厚が200nmのMgO絶縁体層3を形成する。 Subsequently, the MgO insulator layer 3 is formed on the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2. Specifically, the MgO single crystal is adopted as a target, and the temperature of the MgO single crystal substrate 1 is raised to about 300 ° C., and the atmosphere is mixed with an argon / oxygen ratio of Ar: O 2 = 1: 1. On-axis RF magnetron sputtering (RF magnetron sputter deposition) using a mixed gas with a pressure of 50 mTorr and a MgO insulator with a layer thickness of 200 nm on the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 Layer 3 is formed.

最後に、上記Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2成膜後の冷却と同様に、成膜チャンバー内をO2雰囲気中で冷却した後、第1の酸化物超電導体層を形成したときと同様に、MgO絶縁体層3上に、第2の酸化物超電導体層の一例として面方位が(00l)の単一配向で、かつ、層厚が200nmのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層4を生成して、超電導素子を完成させる。 Finally, similar to the cooling after the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 was formed, after the inside of the film forming chamber was cooled in an O 2 atmosphere, the first oxide superconductor layer was formed. Similarly, Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu having a single orientation of (00 l) and a layer thickness of 200 nm on the MgO insulator layer 3 as an example of the second oxide superconductor layer. 3 O y layer 4 is generated to complete the superconducting element.

(第2実施形態)
図2は、第2実施形態の超電導素子の層構成を示す断面図である。
(Second embodiment)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the layer structure of the superconducting element of the second embodiment.

第2実施形態の超電導素子は、Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2と、MgOから成るMgO絶縁体層3との間に、第1の絶縁薄膜層の一例としてのBaZrO3薄膜層5を形成している点が、第1実施形態の超電導素子と異なる。第2実施形態の超電導素子では、第1実施形態の超電導素子と同様の作用効果および変形例は省略し、第1実施形態の超電導素子と異なる作用効果のみ記載することにする。 The superconducting element of the second embodiment includes a BaZrO 3 thin film layer as an example of the first insulating thin film layer between the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 and the MgO insulator layer 3 made of MgO. 5 is different from the superconducting element of the first embodiment. In the superconducting element of the second embodiment, the same effects and modifications as those of the superconducting element of the first embodiment are omitted, and only the actions and effects different from those of the superconducting element of the first embodiment are described.

以下に、図2を使用して、第2実施形態の超電導素子の製造方法を説明することにする。   Hereinafter, a method for manufacturing the superconducting element of the second embodiment will be described with reference to FIG.

先ず、第1実施形態の超電導素子と同様な方法で、MgO単結晶基板1上に、第1の酸化物超電導体層の一例としてのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2を形成する。 First, the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 as an example of the first oxide superconductor layer is formed on the MgO single crystal substrate 1 by the same method as the superconducting element of the first embodiment. .

次に、上記Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2上に、面方位が(k00)の単一配向で、かつ、層厚が20nmの第1の絶縁薄膜層の一例としてのBaZrO3薄膜層5を形成する。詳細には、ターゲットとしてBaZrO3焼結体を採用すると共にMgO単結晶基板1の温度を約720℃〜740℃まで上昇させた上で、雰囲気として、気圧が50mTorrのO2を用いて、パルスレーザー蒸着(PLD)法を用いて、Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2上に、面方位が(k00)の単一配向で、かつ、層厚が20nmのBaZrO3薄膜層5を形成する。尚、第2実施形態では、パルスレーザー蒸着(PLD)を行う際、レーザーの照射エネルギーとして、600mJの照射エネルギーを使用し、レーザーパルスの周波数として、5Hzの周波数のレーザーパルスを使用した。 Next, on the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2, BaZrO 3 as an example of a first insulating thin film layer having a single orientation of (k00) and a layer thickness of 20 nm is provided. A thin film layer 5 is formed. Specifically, a BaZrO 3 sintered body is used as a target, and the temperature of the MgO single crystal substrate 1 is increased to about 720 ° C. to 740 ° C., and the atmosphere is pulsed using O 2 with an atmospheric pressure of 50 mTorr. Using a laser deposition (PLD) method, a BaZrO 3 thin film layer 5 having a single orientation of (k00) and a layer thickness of 20 nm is formed on the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 Form. In the second embodiment, when performing pulsed laser deposition (PLD), an irradiation energy of 600 mJ was used as the irradiation energy of the laser, and a laser pulse having a frequency of 5 Hz was used as the frequency of the laser pulse.

この後、第1実施形態において、Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層2の成膜後に行った冷却と同様な冷却を行った後、第1実施形態と同様な方法で、BaZrO3薄膜層5上に、MgO絶縁体層3と、第2の酸化物超電導体層としてのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 4を順次形成して、超電導素子を完成させる。 Thereafter, in the first embodiment, after cooling similar to the cooling performed after the formation of the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2, the BaZrO 3 thin film is formed by the same method as in the first embodiment. An MgO insulator layer 3 and a Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 4 as a second oxide superconductor layer are sequentially formed on the layer 5 to complete the superconducting element.

(第3実施形態)
図3は、第3実施形態の超電導素子の層構成を示す断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the layer structure of the superconducting element of the third embodiment.

第3実施形態の超電導素子は、MgOから成るMgO絶縁体層3と、第2の酸化物超電導体層の一例としてのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 4との間に、第2の絶縁薄膜層の一例としてのBaZrO3薄膜層6を形成している点が、第1実施形態の超電導素子と異なる。第3実施形態の超電導素子では、第1実施形態の超電導素子と同様の作用効果および変形例は省略し、第1実施形態の超電導素子と異なる作用効果のみ記載することにする。 The superconducting element of the third embodiment is provided between the MgO insulator layer 3 made of MgO and the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 4 as an example of the second oxide superconductor layer. This is different from the superconducting element of the first embodiment in that a BaZrO 3 thin film layer 6 is formed as an example of the insulating thin film layer. In the superconducting element of the third embodiment, the same operations and effects as those of the superconducting element of the first embodiment are omitted, and only the operations and effects different from those of the superconducting element of the first embodiment are described.

以下に、図3を用いて、第3実施形態の超電導素子の製造方法を説明することにする。   Hereinafter, a method for manufacturing the superconducting element of the third embodiment will be described with reference to FIG.

先ず、第1実施形態の超電導素子と同様な方法で、MgO単結晶基板1上に、第1の酸化物超電導体層の一例としてのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2、MgO絶縁体層3を順次形成する。 First, a Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 as an example of the first oxide superconductor layer 2 on the MgO single crystal substrate 1 in the same manner as the superconducting element of the first embodiment, MgO insulation The body layer 3 is formed sequentially.

次に、上記MgO絶縁体層3上に、面方位が(k00)の単一配向で、かつ、層厚が20nmの第2の絶縁薄膜層の一例としてのBaZrO3薄膜層6を形成する。詳細には、ターゲットとしてBaZrO3焼結体を採用すると共にMgO単結晶基板1の温度を約720℃〜740℃まで上昇させた上で、雰囲気として、気圧が50mTorrのO2を用いて、パルスレーザー蒸着(PLD)法を用いて、MgO絶縁体層3上に、面方位が(k00)の単一配向で、かつ、層厚が20nmのBaZrO3薄膜層6を形成する。尚、第3実施形態では、パルスレーザー蒸着(PLD)を行う際、レーザーの照射エネルギーとして、600mJの照射エネルギーを使用し、レーザーパルスの周波数として、5Hzの周波数のレーザーパルスを使用した。 Next, a BaZrO 3 thin film layer 6 as an example of a second insulating thin film layer having a single orientation with a plane orientation of (k00) and a layer thickness of 20 nm is formed on the MgO insulator layer 3. Specifically, a BaZrO 3 sintered body is used as a target, and the temperature of the MgO single crystal substrate 1 is increased to about 720 ° C. to 740 ° C., and the atmosphere is pulsed using O 2 with an atmospheric pressure of 50 mTorr. A BaZrO 3 thin film layer 6 having a single orientation with a plane orientation of (k00) and a thickness of 20 nm is formed on the MgO insulator layer 3 using a laser deposition (PLD) method. In the third embodiment, when performing pulsed laser deposition (PLD), an irradiation energy of 600 mJ was used as the irradiation energy of the laser, and a laser pulse having a frequency of 5 Hz was used as the frequency of the laser pulse.

最後に、上記第1実施形態と同様な方法で、上記BaZrO3薄膜層6上に、第2の酸化物超電導体層の一例としてのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層4を形成して、超電導素子を完成させる。 Finally, a Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 4 as an example of the second oxide superconductor layer is formed on the BaZrO 3 thin film layer 6 by the same method as in the first embodiment. To complete the superconducting element.

(第4実施形態)
図4は、第4実施形態の超電導素子の層構成を示す断面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the layer structure of the superconducting element of the fourth embodiment.

第4実施形態の超電導素子は、MgOから成るMgO絶縁体層3と、第2の酸化物超電導体層の一例としてのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 4との間に、第2の絶縁薄膜層の一例としてのBaZrO3薄膜層6を形成している点が、第2実施形態の超電導素子と異なる。 The superconducting element of the fourth embodiment is provided between the MgO insulator layer 3 made of MgO and the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 4 as an example of the second oxide superconductor layer. This is different from the superconducting element of the second embodiment in that a BaZrO 3 thin film layer 6 is formed as an example of the insulating thin film layer.

以下に、図4を用いて、第4実施形態の超電導素子の製造方法を説明することにする。   Hereinafter, a method of manufacturing the superconducting element of the fourth embodiment will be described with reference to FIG.

先ず、第2実施形態の超電導素子と同様な方法で、MgO単結晶基板1上に、Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2、BaZrO3薄膜層5、MgO絶縁体層3を順次形成する。 First, a Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2, a BaZrO 3 thin film layer 5, and an MgO insulator layer 3 are sequentially formed on the MgO single crystal substrate 1 by the same method as the superconducting element of the second embodiment. To do.

次に、第3実施形態と同様に、MgO絶縁体層3上に、BaZrO3薄膜層6、Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 4を堆積して、超電導素子を完成させる。 Next, as in the third embodiment, a BaZrO 3 thin film layer 6 and a Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 4 are deposited on the MgO insulator layer 3 to complete the superconducting element.

図5は、上記BaZrO35薄膜層上、あるいは、Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2上に堆積された上記MgO絶縁体層3表面の表面走査型電子顕微鏡像(表面SEM(scanning electron microscope)像)である。 FIG. 5 shows a surface scanning electron microscopic image of the surface of the MgO insulator layer 3 deposited on the BaZrO 3 5 thin film layer or the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 (surface SEM (scanning electron microscope) image).

図5に示す表面走査型電子顕微鏡像から、MgO絶縁体層3の10μm2の範囲の平均表面粗さ(Ra)が、約2nmであることが観察された。このことから、MgO絶縁体層をその表面に形成する層として、BaZrO3薄膜層かY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oyを選択すれば、非常に平坦で歪が小さく結晶性に優れたMgO絶縁体層3を形成でき、かつ、この非常に平坦で歪が小さく結晶性に優れたMgO絶縁体層3の上に形成される層の結晶性を優れたものにすることができる。 From the surface scanning electron microscope image shown in FIG. 5, it was observed that the average surface roughness (Ra) in the range of 10 μm 2 of the MgO insulator layer 3 was about 2 nm. For this reason, if you select a BaZrO 3 thin film layer or Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y as the layer that forms the MgO insulator layer on its surface, MgO is extremely flat, has low distortion, and has excellent crystallinity. The insulator layer 3 can be formed, and the crystallinity of the layer formed on the MgO insulator layer 3 which is very flat and has low distortion and excellent crystallinity can be improved.

図6は、上記第2実施形態で用いられたBaZrO3薄膜層とMgO絶縁体層とで形成された絶縁体層における、印加電圧の周波数と、誘電率および導電率との関係を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the frequency of the applied voltage, the dielectric constant, and the conductivity in the insulator layer formed of the BaZrO 3 thin film layer and the MgO insulator layer used in the second embodiment. is there.

図6において、●は、上記絶縁体層の温度が4Kのときの誘電率と導電率の測定値を示し、▲は、上記絶縁体層の温度が20Kのときの誘電率と導電率の測定値を示し、◆は、上記絶縁体層の温度が40Kのときの誘電率と導電率の測定値を示している。   In FIG. 6, ● represents measured values of dielectric constant and conductivity when the temperature of the insulator layer is 4K, and ▲ represents measured values of dielectric constant and conductivity when the temperature of the insulator layer is 20K. ♦ indicates the measured values of dielectric constant and conductivity when the temperature of the insulator layer is 40K.

図6に示すように、酸化物超電導体を用いたデバイスの動作温度である4K〜40Kの範囲内において、上記絶縁体層の誘電率は、絶縁体層の温度に依存せず約11となっており、従来用いられてきた酸化物超電導体層の層間絶縁体膜の誘電率17〜30と比較して低くなっている。   As shown in FIG. 6, the dielectric constant of the insulator layer is about 11 without depending on the temperature of the insulator layer within the range of 4K to 40K which is the operating temperature of the device using the oxide superconductor. The dielectric constant is lower than the dielectric constant of 17 to 30 of the interlayer insulating film of the oxide superconductor layer that has been conventionally used.

また、図6に示すように、該絶縁体層の導電率は、周波数が増大するに従い増加する傾向にあるが、最大でも10−7S程度の値である。このため、絶縁体層を、MgO絶縁体層とBaZrO3薄膜層とで構成すると、導電率を略10−7Sよりも小さな値にすることができ、絶縁性の点で全く問題がない。 Further, as shown in FIG. 6, the conductivity of the insulator layer tends to increase as the frequency increases, but is a value of about 10 −7 S at the maximum. For this reason, when the insulator layer is composed of an MgO insulator layer and a BaZrO 3 thin film layer, the conductivity can be made smaller than about 10 −7 S, and there is no problem in terms of insulation.

尚、MgO絶縁体層一層で絶縁体層を形成した場合、上記と略同等の誘電率を獲得することができた一方、MgO絶縁体層とBaZrO3薄膜層で絶縁体層を構成した場合と比較して、MgO絶縁体層表面の表面粗さRaがやや悪化する傾向が見られた。このことから、Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層等の酸化物超電導体層の上に、BaZrO3薄膜層を形成すれば、表面平坦性に優れる超電導素子を形成できる。 In addition, when an insulator layer is formed with a single layer of MgO insulator layer, a dielectric constant substantially equivalent to the above could be obtained, while an insulator layer comprised of an MgO insulator layer and a BaZrO 3 thin film layer and In comparison, there was a tendency that the surface roughness Ra of the MgO insulator layer surface was slightly deteriorated. Therefore, a superconducting element having excellent surface flatness can be formed by forming a BaZrO 3 thin film layer on an oxide superconductor layer such as a Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer.

また、MgO絶縁体層の厚さに関しては、30nm以下の層厚では、絶縁性が確保されなかった。また、600nm以上の層厚では、MgO絶縁体層の表面平坦性が悪化する現象が見られ、MgO絶縁体層上のY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層等の酸化物超電導体層にクラック等の格子欠陥が発生し、超電導素子の素子特性が大幅に悪化した。 As for the thickness of the MgO insulator layer, insulation was not ensured at a layer thickness of 30 nm or less. In addition, when the layer thickness is 600 nm or more, the phenomenon that the surface flatness of the MgO insulator layer deteriorates is observed, and the oxide superconductor layer such as Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer on the MgO insulator layer is observed. Lattice defects such as cracks occurred, and the device characteristics of the superconducting device were greatly deteriorated.

更に、本発明者は、MgO絶縁体層上、または、第2の絶縁薄膜層としてのBaZrO3薄膜層上のY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層の観察を行った。 Furthermore, the present inventor observed the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer on the MgO insulator layer or on the BaZrO 3 thin film layer as the second insulating thin film layer.

その結果、MgO絶縁体層上に直接的にY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層を形成した場合でも、MgO絶縁体層上にBaZrO3薄膜層を介して間接的にY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層を形成した場合でも、結晶性及び表面平坦性に関して概ね良好な第2の酸化物超電導体層としてのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層が得られた。 As a result, directly to the MgO insulator layer Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O even when the y layer is formed, the MgO insulator layer through a BaZrO 3 film layer indirectly Y 0.9 Ba 1.9 La Even when the 0.2 Cu 3 O y layer was formed, a Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer was obtained as a second oxide superconductor layer that was generally good in terms of crystallinity and surface flatness.

しかしながら、MgO絶縁体層上に直接Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層を形成した第1および第2実施形態の場合、表面に直径10nm程度の微少な突起が見られた。これは超電導素子にさほど深刻な影響を与えるものではなく、このままでも使用可能であると考えられるが、MgO絶縁体層3上にBaZrO3薄膜層6を形成してからその上に第2の酸化物超電導体層としてのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層4を形成した第3および第4実施形態の場合には、上述の突起は見られなくなり、Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層6の平坦性がさらに向上した。 However, in the case of the first and second embodiments in which the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer was formed directly on the MgO insulator layer, minute protrusions having a diameter of about 10 nm were observed on the surface. This does not seriously affect the superconducting element and can be used as it is. However, after the BaZrO 3 thin film layer 6 is formed on the MgO insulator layer 3, the second oxidation is performed thereon. In the case of the third and fourth embodiments in which the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 4 as a superconductor layer is formed, the above-mentioned protrusion is not seen, and Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O The flatness of the y layer 6 was further improved.

このことから、MgO絶縁体層3の上にBaZrO3薄膜層6を形成すると、そのBaZrO3薄膜層6上に結晶性に優れた第2の酸化物超電導体層を形成することができる。 From this, when the BaZrO 3 thin film layer 6 is formed on the MgO insulator layer 3, the second oxide superconductor layer having excellent crystallinity can be formed on the BaZrO 3 thin film layer 6.

上記第1〜第4実施形態の超電導素子によれば、上記Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2の上に、MgOから成るMgO絶縁体層3を形成しているので、導電率を低くできて、電気絶縁性を高くできる。したがって、上記Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2と、Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 4との間を問題なく絶縁することができる。 According to the superconducting elements of the first to fourth embodiments, the MgO insulator layer 3 made of MgO is formed on the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2. It can be lowered and the electrical insulation can be increased. Therefore, the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 and the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 4 can be insulated without problems.

また、上記第1〜第4実施形態の超電導素子によれば、上記Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2の上に、MgO絶縁体層3を形成しているので、絶縁層の誘電率を従来の17〜30程度の値から10程度まで大幅に低減させることができて、Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2とY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 4の間に形成されるキャパシタンス成分の容量を、従来よりも格段に小さくすることができる。したがって、誘電損失を小さくすることができると共に、高周波信号の波形の乱れを防止することができ、かつ、容易に回路を設計することができる。 Further, according to the superconducting elements of the first to fourth embodiments, since the MgO insulator layer 3 is formed on the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2, the dielectric of the insulating layer The ratio can be greatly reduced from the conventional value of about 17-30 to about 10, and between Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 and Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 4 The capacitance of the capacitance component formed can be much smaller than before. Accordingly, the dielectric loss can be reduced, the disturbance of the waveform of the high frequency signal can be prevented, and the circuit can be easily designed.

また、上記第1〜第4実施形態の超電導素子によれば、MgO絶縁体層3の層厚を200nmに設定し、30nm以上に設定しているので、十分な絶縁性を確保することができる。また、MgO絶縁体層3の層厚が200nmで、600nm以下であるので、絶縁体層表面の平坦性の悪化等を回避することができる。   In addition, according to the superconducting elements of the first to fourth embodiments, the MgO insulator layer 3 is set to a thickness of 200 nm and set to 30 nm or more, so that sufficient insulation can be ensured. . Further, since the thickness of the MgO insulator layer 3 is 200 nm and 600 nm or less, deterioration of the flatness of the surface of the insulator layer can be avoided.

また、上記第2実施形態の超電導素子によれば、第1の酸化物超電導体層の一例としてのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2と、MgO絶縁体層3との間に、第1の絶縁薄膜層の一例としてのBaZrO3薄膜層5を形成したので、Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2とMgO絶縁体層3との間に生じる可能性がある好ましくない反応を防止することができる。したがって、超電導素子の素子特性を優れたものにすることができると共に、超電導素子の寿命を長くすることができる。また、この超電導素子を用いて電子機器等を製造すれば、この電子機器等の動作を長期に亘って高速にすることができると共に、消費電力を格段に低減することができる。 Further, according to the superconducting element of the second embodiment, between the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 as an example of the first oxide superconductor layer, and the MgO insulator layer 3, Since the BaZrO 3 thin film layer 5 was formed as an example of the first insulating thin film layer, an undesirable reaction that may occur between the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 and the MgO insulator layer 3 Can be prevented. Therefore, the element characteristics of the superconducting element can be improved, and the life of the superconducting element can be extended. If an electronic device or the like is manufactured using this superconducting element, the operation of the electronic device or the like can be increased over a long period of time, and power consumption can be significantly reduced.

また、上記第3実施形態の超電導素子によれば、MgO絶縁体層3と、第2の酸化物超電導体層としてのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 4との間に、第2の絶縁薄膜層としてのBaZrO3薄膜層6を形成しているので、MgO絶縁体層3とY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 4との間に生じる可能性がある好ましくない反応を防止することができる。したがって、超電導素子の素子特性を優れたものにすることができると共に、超電導素子の寿命を長くすることができる。また、この超電導素子を用いて電子機器等を製造すれば、この電子機器等の動作を長期に亘って高速にすることができると共に、消費電力を格段に低減することができる。 In addition, according to the superconducting element of the third embodiment, the second layer is provided between the MgO insulator layer 3 and the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 4 as the second oxide superconductor layer. Since the BaZrO 3 thin film layer 6 is formed as an insulating thin film layer, an undesirable reaction that may occur between the MgO insulator layer 3 and the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 4 is prevented. can do. Therefore, the element characteristics of the superconducting element can be improved, and the life of the superconducting element can be extended. If an electronic device or the like is manufactured using this superconducting element, the operation of the electronic device or the like can be increased over a long period of time, and power consumption can be significantly reduced.

また、上記第4実施形態の超電導素子によれば、第1の酸化物超電導体層の一例としてのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2と、MgO絶縁体層3との間に、第1の絶縁薄膜層の一例としてのBaZrO3薄膜層5を形成すると共に、MgO絶縁体層3と、第2の酸化物超電導体層の一例としてのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 4との間に、第2の絶縁薄膜層としてのBaZrO3薄膜層6を形成しているので、Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 2とMgO絶縁体層3との間に生じる可能性がある好ましくない反応を防止することができると共に、MgO絶縁体層3とY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 4との間に生じる可能性がある好ましくない反応を防止することができる。したがって、超電導素子の素子特性を優れたものにすることができると共に、超電導素子の寿命を長くすることができる。また、この超電導素子を有する電子機器等の動作を長期に亘って高速にすることができると共に、消費電力を格段に低減することができる。 Further, according to the superconducting element of the fourth embodiment, between the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 as an example of the first oxide superconductor layer, and the MgO insulator layer 3, A BaZrO 3 thin film layer 5 is formed as an example of the first insulating thin film layer, and an Mg 0.9 insulator layer 3 and a Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer as an example of the second oxide superconductor layer are formed. Since the BaZrO 3 thin film layer 6 as the second insulating thin film layer is formed between the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 2 and the MgO insulator layer 3 And undesirable reactions that may occur between the MgO insulator layer 3 and the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 4 can be prevented. . Therefore, the element characteristics of the superconducting element can be improved, and the life of the superconducting element can be extended. In addition, the operation of an electronic device or the like having this superconducting element can be increased in speed over a long period of time, and power consumption can be significantly reduced.

尚、上記第1〜第4実施形態の超電導素子では、MgO絶縁体層3の層厚を、200nmに設定したが、MgO絶縁体層の層厚を、30nm以上600nm以下に設定すれば、第1〜第4実施形態の超電導素子と同様の作用効果を獲得できる。   In the superconducting elements of the first to fourth embodiments, the thickness of the MgO insulator layer 3 is set to 200 nm. However, if the thickness of the MgO insulator layer is set to 30 nm or more and 600 nm or less, The same effects as the superconducting elements of the first to fourth embodiments can be obtained.

(第5実施形態)
図7は、本発明の第5実施形態の超電導素子の層構成を示す断面図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the layer structure of the superconducting element of the fifth embodiment of the present invention.

第5実施形態の超電導素子は、酸化物超電導体を用いた電子回路内に適用されている所謂ランプエッジ型ジョセフソン接合素子である。   The superconducting element of the fifth embodiment is a so-called ramp edge type Josephson junction element applied in an electronic circuit using an oxide superconductor.

第5実施形態では、MgO単結晶基板31上に、第1の酸化物超電導体層の一例としてのグランドプレーンと呼ばれるY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 32、MgOから成るMgO絶縁体層33、第2の酸化物超電導体層の一例としてのベース電極と呼ばれるY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層34、および、従来から絶縁体として使用されているSrSnO3絶縁層等の絶縁体層35が順次積層されている。 In the fifth embodiment, a MgO insulator layer made of MgO, a Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 32 called a ground plane as an example of the first oxide superconductor layer on the MgO single crystal substrate 31. 33, an insulator such as a Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 34 called a base electrode as an example of the second oxide superconductor layer, and an SrSnO 3 insulating layer conventionally used as an insulator Layers 35 are sequentially stacked.

また、上層である上記絶縁体層35から下層である絶縁体層33の一部にかけて、層が斜めにエッチングされており、斜面が形成されている。そして、絶縁体層35の表面上、上記斜面上、および、この斜面に連なると共に、上記エッチングによって露出した絶縁体層33の表面上に、第3の酸化物超電導体層であるカウンター電極と呼ばれるYb0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 36が堆積されている。 In addition, the layer is etched obliquely from the insulator layer 35 as an upper layer to a part of the insulator layer 33 as a lower layer to form a slope. Then, on the surface of the insulator layer 35, on the slope, and on the surface of the insulator layer 33 that is connected to the slope and exposed by the etching, called a counter electrode that is a third oxide superconductor layer Yb 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 36 is deposited.

また、上記Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 34の斜面と、Yb0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 36層との間に、極薄い絶縁体が形成されている。上記Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 34、上記極薄い絶縁体、および、Yb0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層 36は、ジョセフソン接合37を構成している。 In addition, an extremely thin insulator is formed between the slope of the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 34 and the Yb 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 36 layer. The Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 34, the ultrathin insulator, and the Yb 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer 36 constitute a Josephson junction 37.

上記第5実施形態の超電導素子によれば、グランドプレーンとベース電極層の間の絶縁体層として、MgOから成るMgO絶縁体層33を採用したので、グランドプレーンとベース電極層の間の絶縁体層の誘電率を、従来よりも小さくすることができる。したがって、キャパシタンス成分を小さくすることができるので、誘電損失を小さくすることができると共に、高周波信号の波形の乱れを防止することができる。   According to the superconducting element of the fifth embodiment, since the MgO insulator layer 33 made of MgO is employed as the insulator layer between the ground plane and the base electrode layer, the insulator between the ground plane and the base electrode layer. The dielectric constant of the layer can be made smaller than before. Therefore, the capacitance component can be reduced, so that the dielectric loss can be reduced and the disturbance of the waveform of the high frequency signal can be prevented.

尚、上記第5実施形態の超電導素子では、グランドプレーンとベース電極層の間の絶縁体層として、MgO絶縁体層33を採用したが、この発明の超電導素子では、グランドプレーンとベース電極層の間の絶縁体層として、MgO絶縁体層と一層のBaZrO3薄膜層とから成る絶縁体層を採用しても良い。また、この発明の超電導素子では、グランドプレーンとベース電極層の間の絶縁体層として、二つのBaZrO3薄膜層の間にMgO絶縁体層を挟みこんだ構成の絶縁体層を採用しても良い。グランドプレーンとベース電極層の間の絶縁体層として、MgO絶縁体層と、一つまたは二つのBaZrO3薄膜層から成る絶縁体層を採用した場合、その絶縁体層上に結晶性に優れたベース電極を形成することができる。 In the superconducting element of the fifth embodiment, the MgO insulator layer 33 is employed as the insulator layer between the ground plane and the base electrode layer. However, in the superconducting element of the present invention, the ground plane and the base electrode layer are separated from each other. An insulator layer composed of an MgO insulator layer and one BaZrO 3 thin film layer may be adopted as the insulator layer between them. In the superconducting element of the present invention, an insulator layer having a structure in which an MgO insulator layer is sandwiched between two BaZrO 3 thin film layers may be adopted as an insulator layer between a ground plane and a base electrode layer. good. When an insulator layer composed of an MgO insulator layer and one or two BaZrO 3 thin film layers is used as an insulator layer between the ground plane and the base electrode layer, the crystallinity is excellent on the insulator layer. A base electrode can be formed.

(第6実施形態)
図8は、本発明の第6実施形態の超電導素子の層構成を示す断面図である。
(Sixth embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the layer structure of the superconducting element of the sixth embodiment of the present invention.

第6実施形態の超電導素子は、グランドプレーンとベース電極層の間の絶縁体層を、SrSnO3絶縁層等の従来使用されている絶縁層43で構成すると共に、ベース電極層とカウンター電極層の間の絶縁体層を、MgOからなるMgO絶縁体層45で構成した点が、第5実施形態の超電導素子と異なる。 In the superconducting element of the sixth embodiment, the insulator layer between the ground plane and the base electrode layer is composed of a conventionally used insulating layer 43 such as an SrSnO 3 insulating layer, and the base electrode layer and the counter electrode layer The difference between the superconducting element of the fifth embodiment is that the intermediate insulator layer is composed of an MgO insulator layer 45 made of MgO.

第6実施形態の超電導素子によれば、ベース電極層とカウンター電極層の間の絶縁体層として、MgOからなるMgO絶縁体層45を採用したので、ベース電極層とカウンター電極層の絶縁体層の誘電率を、従来よりも小さくすることができる。したがって、キャパシタンス成分を小さくすることができるので、誘電損失を小さくすることができると共に、高周波信号の波形の乱れを防止することができる。   According to the superconducting element of the sixth embodiment, since the MgO insulator layer 45 made of MgO is employed as the insulator layer between the base electrode layer and the counter electrode layer, the insulator layer of the base electrode layer and the counter electrode layer The dielectric constant can be made smaller than before. Therefore, the capacitance component can be reduced, so that the dielectric loss can be reduced and the disturbance of the waveform of the high frequency signal can be prevented.

尚、上記第6実施形態の超電導素子では、ベース電極層とカウンター電極層の間の絶縁体層として、MgO絶縁体層45を採用したが、この発明の超電導素子では、ベース電極層とカウンター電極層の間の絶縁体層として、MgO絶縁体層と一層のBaZrO3薄膜層とから成る絶縁体層を採用しても良い。また、この発明の超電導素子では、ベース電極層とカウンター電極層の間の絶縁体層として、二つのBaZrO3薄膜層の間にMgO絶縁体層を挟みこんだ構成の絶縁体層を採用しても良い。ベース電極層とカウンター電極層の間の絶縁体層として、MgO絶縁体層と、一つまたは二つのBaZrO3薄膜層から成る絶縁体層を採用した場合、その絶縁体層上に結晶性に優れたカウンター電極を形成することができる。 In the superconducting element of the sixth embodiment, the MgO insulator layer 45 is employed as the insulator layer between the base electrode layer and the counter electrode layer. However, in the superconducting element of the present invention, the base electrode layer and the counter electrode are used. As an insulator layer between the layers, an insulator layer composed of an MgO insulator layer and one BaZrO 3 thin film layer may be adopted. In the superconducting element of the present invention, an insulator layer having a structure in which an MgO insulator layer is sandwiched between two BaZrO 3 thin film layers is employed as an insulator layer between a base electrode layer and a counter electrode layer. Also good. When an insulator layer composed of an MgO insulator layer and one or two BaZrO 3 thin film layers is used as an insulator layer between the base electrode layer and the counter electrode layer, the crystallinity is excellent on the insulator layer. Counter electrodes can be formed.

また、上記第6実施形態の超電導素子では、グランドプレーンとベース電極層の間の絶縁体層として、SrSnO3絶縁層等の従来使用されている絶縁層43を採用したが、この発明の超電導素子では、このグランドプレーンとベース電極層の間の絶縁体層として、MgOからなるMgO絶縁体層、MgO絶縁体層と一つのBaZrO3薄膜層とから成る絶縁体層、または、二つのBaZrO3薄膜層にMgO絶縁体層をサンドイッチ状に挟み込んだ形式の絶縁体層を採用しても良いことは勿論である。そして、ベース電極層とカウンター電極層の間の絶縁体層に加えて、グランドプレーンとベース電極層の間の絶縁体層として、これらの絶縁体層を採用した場合、動作がよりいっそう高速な超電導素子を形成できる。 In the superconducting element of the sixth embodiment, the conventionally used insulating layer 43 such as SrSnO 3 insulating layer is employed as the insulator layer between the ground plane and the base electrode layer. Then, as an insulator layer between the ground plane and the base electrode layer, an MgO insulator layer composed of MgO, an insulator layer composed of an MgO insulator layer and one BaZrO 3 thin film layer, or two BaZrO 3 thin films Of course, an insulator layer of a type in which an MgO insulator layer is sandwiched between layers may be adopted. In addition to the insulator layer between the base electrode layer and the counter electrode layer, when these insulator layers are employed as the insulator layer between the ground plane and the base electrode layer, superconductivity with even faster operation is achieved. An element can be formed.

尚、上記第1〜第6実施形態および上で述べた全ての変形例の超電導素子では、MgO絶縁体層を一つの連続層で構成したが、この発明の超電導素子では、MgO絶縁体層を離散的に複数配置して、この離散的なMgO絶縁体層の間にBaZrO3薄膜層を形成しても良い。 In the superconducting elements of the first to sixth embodiments and all the modifications described above, the MgO insulator layer is composed of one continuous layer. However, in the superconducting element of the present invention, the MgO insulator layer is A plurality of discrete layers may be arranged, and a BaZrO 3 thin film layer may be formed between the discrete MgO insulator layers.

また、上記第1〜第6実施形態および上で述べた全ての変形例の超電導素子では、第1または第2の絶縁薄膜層として、BaZrO3薄膜層を採用したが、この発明の超電導素子では、第1または第2の絶縁薄膜層として、SrMoO3薄膜層、Ba2NdTaO6薄膜層、(LaAlO30.3(SrAl0.5Ta0.5O30.7薄膜層、SrHfO3薄膜層、BaSnO3薄膜層を採用しても良く、この場合でも、第1または第2の絶縁薄膜層としてBaZrO3薄膜層を採用した場合と同様の作用効果を獲得できる。また、この発明の超電導素子では、第1または第2の絶縁薄膜層を、BaZrO3薄膜層、(LaAlO30.3(SrAl0.5Ta0.5O30.7薄膜層、Ba2NdTaO6薄膜層、SrHfO3薄膜層、SrMoO3薄膜層、BaSnO3薄膜層の内の二つ以上の薄膜層を積層することによって絶縁薄膜層を構成しても良い。この場合、二つ以上の薄膜層を適切に選択することによって、第1または第2の絶縁薄膜層と、MgOから成る絶縁層との格子整合性を良くすることができて、MgOから成る絶縁層と、上記第1または第2の酸化物超電導体層との接触によって、好ましくない反応が発生することを効果的に防止できる。 Further, in the superconducting elements of the first to sixth embodiments and all the modifications described above, the BaZrO 3 thin film layer is employed as the first or second insulating thin film layer. However, in the superconducting element of the present invention, , SrMoO 3 thin film layer, Ba 2 NdTaO 6 thin film layer, (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3 ) 0.7 thin film layer, SrHfO 3 thin film layer, BaSnO 3 thin film layer as the first or second insulating thin film layer Even in this case, it is possible to obtain the same function and effect as the case where the BaZrO 3 thin film layer is employed as the first or second insulating thin film layer. In the superconducting element of the present invention, the first or second insulating thin film layer is formed of a BaZrO 3 thin film layer, (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3 ) 0.7 thin film layer, Ba 2 NdTaO 6 thin film layer, SrHfO 3 thin layer, SrMoO 3 thin film layer may be formed an insulating thin film layer by laminating two or more thin layers of the BaSnO 3 thin layer. In this case, by appropriately selecting two or more thin film layers, the lattice matching between the first or second insulating thin film layer and the insulating layer made of MgO can be improved, so that the insulating material made of MgO can be improved. It is possible to effectively prevent an undesirable reaction from occurring due to contact between the layer and the first or second oxide superconductor layer.

また、上記第1〜第6実施形態および上で述べた全ての変形例の超電導素子では、第1、第2または第3の酸化物超電導体層として、Yb0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層またはY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層を採用したが、この発明の超電導素子では、第1、第2または第3の酸化物超電導体層として、YBa2Cu3Oy層を採用しても良く、または、YBa2Cu3OyのYをY以外の希土類元素で置換した酸化物超電導体材料を使用した酸化物超電導体層を採用しても良い。これらの場合も上記第1〜第6実施形態の超電導素子と同様な作用効果を獲得することができる。ここで、上記希土類元素を希土類の中でYと置換した際に超電導特性を発現する次の12の元素、すなわち、Y、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb およびLuで定義するものとする。 In the superconducting elements of the first to sixth embodiments and all the modifications described above, Yb 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y is used as the first, second, or third oxide superconductor layer. Layer, or Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer was adopted, but in the superconducting element of the present invention, YBa 2 Cu 3 O y layer was adopted as the first, second or third oxide superconductor layer Alternatively, an oxide superconductor layer using an oxide superconductor material in which Y of YBa 2 Cu 3 O y is substituted with a rare earth element other than Y may be employed. In these cases, the same effects as the superconducting elements of the first to sixth embodiments can be obtained. Here, the following 12 elements exhibiting superconducting characteristics when the rare earth element is replaced with Y in the rare earth, that is, Y, La, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, It shall be defined by Yb and Lu.

また、上記第1〜第6実施形態および上で述べた全ての変形例の超電導素子では、基板としてMgO単結晶基板を採用したが、この発明の超電導素子では、基板としてSrToO3、(LaAlO30.3(SrAl0.5Ta0.5O30.7等、通常、酸化物超電導体デバイス作製に用いられるMgO単結晶基板以外の基板を採用しても良い。 In the superconducting elements of the first to sixth embodiments and all the modifications described above, an MgO single crystal substrate is employed as the substrate. However, in the superconducting element of the present invention, SrToO 3 , (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3 ) 0.7, etc. A substrate other than the MgO single crystal substrate that is usually used for manufacturing an oxide superconductor device may be used.

また、この発明の超電導素子の各層の層厚は、上記実施形態の超電導素子で具体的に記載された各層の層厚の数値に限定されるものでないことも勿論である。   Of course, the layer thickness of each layer of the superconducting element of the present invention is not limited to the numerical value of the layer thickness of each layer specifically described in the superconducting element of the above embodiment.

尚、第1の酸化物超電導体層と、この第1の酸化物超電導体層の上に形成されると共に、少なくとも一部にMgO絶縁層を含む絶縁層と、この絶縁層の上に形成された第2の酸化物超電導体層とから構成される構造を部分的に有する超電導素子が、全てこの発明の範疇に入ることは勿論である。例えば、上記構造を部分的に有する全てのランプエッジ型ジョセフソン接合素子や、上記構造を部分的に有する全ての積層型ジョセフソン接合素子等の超電導素子がこの発明の範疇に入ることは勿論である。   The first oxide superconductor layer is formed on the first oxide superconductor layer, and at least partly includes an MgO insulating layer, and is formed on the insulating layer. Of course, all superconducting elements partially having a structure composed of the second oxide superconductor layer fall within the scope of the present invention. For example, superconducting elements such as all ramp edge type Josephson junction elements partially having the above structure and all layered type Josephson junction elements partially having the above structure fall within the scope of the present invention. is there.

本発明の第1実施形態の超電導素子の層構成を示す概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a layer configuration of a superconducting element according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態の超電導素子の層構成を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a layer configuration of a superconducting element according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態の超電導素子の層構成を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a layer configuration of a superconducting element of a third embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態の超電導素子の層構成を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a layer configuration of a superconducting element of a fourth embodiment of the present invention. 第1の絶縁薄膜層としてのBaZrO3薄膜層上、または、第1の酸化物超電導体層としてのY0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy層上に堆積されたMgO絶縁体層表面の表面SEM像を示す図である。Surface SEM of the MgO insulator layer surface deposited on the BaZrO 3 thin film layer as the first insulating thin film layer or on the Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer as the first oxide superconductor layer It is a figure which shows an image. BaZrO3薄膜層とMgO絶縁体層とで形成された絶縁体層における、印加電圧の周波数と、誘電率および導電率との関係を示す図である。In BaZrO 3 film layer and the MgO insulator layer and the insulator layer formed at the frequency of the applied voltage is a diagram showing the relationship between the dielectric constant and conductivity. 本発明の第5実施形態の超電導素子の層構成を示す概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a layer configuration of a superconducting element according to a fifth embodiment of the present invention. 本発明の第6実施形態の超電導素子の層構成を示す概略断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a layer configuration of a superconducting element according to a sixth embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 MgO単結晶基板
2,32,34 Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy
3,33,45 MgO絶縁体層
4 Y0.9Ba1.9La0.2Cu3Oy
5,6 BaZrO3薄膜層
1 MgO single crystal substrate
2,32,34 Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer
3,33,45 MgO insulator layer
4 Y 0.9 Ba 1.9 La 0.2 Cu 3 O y layer
5,6 BaZrO 3 thin film layer

Claims (9)

第1の酸化物超電導体層と、
この第1の酸化物超電導体層の上に形成されると共に、MgOから成る絶縁層と、
この絶縁層の上に形成された第2の酸化物超電導体層と
を備えることを特徴とする超電導素子。
A first oxide superconductor layer;
An insulating layer formed on the first oxide superconductor layer and made of MgO;
A superconducting element comprising: a second oxide superconductor layer formed on the insulating layer.
請求項1に記載の超電導素子において、
上記第1の酸化物超電導体層と上記絶縁層との間に第1の絶縁薄膜層を備えることを特徴とする超電導素子。
In the superconducting device according to claim 1,
A superconducting element comprising a first insulating thin film layer between the first oxide superconductor layer and the insulating layer.
請求項2に記載の超電導素子において、
上記第1の絶縁薄膜層は、複数の層から構成されていることを特徴とする超電導素子。
In the superconducting element according to claim 2,
The superconducting element, wherein the first insulating thin film layer is composed of a plurality of layers.
請求項1に記載の超電導素子において、
上記絶縁層と上記第2の酸化物超電導体層との間に第2の絶縁薄膜層を備えることを特徴とする超電導素子。
In the superconducting device according to claim 1,
A superconducting element comprising a second insulating thin film layer between the insulating layer and the second oxide superconductor layer.
請求項4に記載の超電導素子において、
上記第2の絶縁薄膜層は、複数の層から構成されていることを特徴とする超電導素子。
In the superconducting element according to claim 4,
The superconducting element, wherein the second insulating thin film layer is composed of a plurality of layers.
請求項2に記載の超電導素子において、
上記第1の絶縁薄膜層は、BaZrO3、(LaAlO30.3(SrAl0.5Ta0.5O30.7、Ba2NdTaO6、SrHfO3、SrMoO3およびBaSnO3の内のいずれか1つから成るか、または、BaZrO3、(LaAlO30.3(SrAl0.5Ta0.5O30.7、Ba2NdTaO6、SrHfO3、SrMoO3およびBaSnO3の内の2つ以上から成ることを特徴とする超電導素子。
In the superconducting element according to claim 2,
Whether the first insulating thin film layer is made of any one of BaZrO 3 , (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3 ) 0.7 , Ba 2 NdTaO 6 , SrHfO 3 , SrMoO 3 and BaSnO 3 Or a superconducting element comprising two or more of BaZrO 3 , (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3 ) 0.7 , Ba 2 NdTaO 6 , SrHfO 3 , SrMoO 3 and BaSnO 3 .
請求項4に記載の超電導素子において、
上記第2の絶縁薄膜層は、BaZrO3、(LaAlO30.3(SrAl0.5Ta0.5O30.7、Ba2NdTaO6、SrHfO3、SrMoO3およびBaSnO3の内のいずれか1つから成るか、または、BaZrO3、(LaAlO30.3(SrAl0.5Ta0.5O30.7、Ba2NdTaO6、SrHfO3、SrMoO3およびBaSnO3の内の2つ以上から成ることを特徴とする超電導素子。
In the superconducting element according to claim 4,
Whether the second insulating thin film layer is made of BaZrO 3 , (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3 ) 0.7 , Ba 2 NdTaO 6 , SrHfO 3 , SrMoO 3, or BaSnO 3 Or a superconducting element comprising two or more of BaZrO 3 , (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3 ) 0.7 , Ba 2 NdTaO 6 , SrHfO 3 , SrMoO 3 and BaSnO 3 .
請求項1に記載の超電導素子において、
上記絶縁層の層厚が30nm以上であることを特徴とする超電導素子。
In the superconducting device according to claim 1,
A superconducting element, wherein the insulating layer has a thickness of 30 nm or more.
請求項1に記載の超電導素子において、
上記絶縁層の層厚が600nm以下であることを特徴とする超電導素子。
In the superconducting device according to claim 1,
A superconducting element, wherein the insulating layer has a thickness of 600 nm or less.
JP2004061003A 2004-03-04 2004-03-04 Superconducting element Expired - Fee Related JP4741805B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004061003A JP4741805B2 (en) 2004-03-04 2004-03-04 Superconducting element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004061003A JP4741805B2 (en) 2004-03-04 2004-03-04 Superconducting element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005252019A true JP2005252019A (en) 2005-09-15
JP4741805B2 JP4741805B2 (en) 2011-08-10

Family

ID=35032213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004061003A Expired - Fee Related JP4741805B2 (en) 2004-03-04 2004-03-04 Superconducting element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4741805B2 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01171247A (en) * 1987-12-25 1989-07-06 Mitsubishi Metal Corp Structure of superconductor interconnection
JPH05110151A (en) * 1991-10-18 1993-04-30 Nippondenso Co Ltd Josephson junction element and its manufacture
JPH05152627A (en) * 1991-11-29 1993-06-18 Sanyo Electric Co Ltd Superconducting device and its manufacture
JPH05319824A (en) * 1992-05-22 1993-12-03 Asahi Glass Co Ltd Production of oxide superconductor laminated body
JPH10112559A (en) * 1996-10-04 1998-04-28 Hitachi Ltd Josephson junction device
JP2001352109A (en) * 2000-06-08 2001-12-21 Communication Research Laboratory Superconductor multilayer structure, its manufacturing method and superconductor device
JP2002124710A (en) * 2000-10-17 2002-04-26 Fujitsu Ltd Superconducting device
JP2003264319A (en) * 2002-03-08 2003-09-19 Internatl Superconductivity Technology Center High temperature superconducting josephson junction and superconducting electronic device having it

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01171247A (en) * 1987-12-25 1989-07-06 Mitsubishi Metal Corp Structure of superconductor interconnection
JPH05110151A (en) * 1991-10-18 1993-04-30 Nippondenso Co Ltd Josephson junction element and its manufacture
JPH05152627A (en) * 1991-11-29 1993-06-18 Sanyo Electric Co Ltd Superconducting device and its manufacture
JPH05319824A (en) * 1992-05-22 1993-12-03 Asahi Glass Co Ltd Production of oxide superconductor laminated body
JPH10112559A (en) * 1996-10-04 1998-04-28 Hitachi Ltd Josephson junction device
JP2001352109A (en) * 2000-06-08 2001-12-21 Communication Research Laboratory Superconductor multilayer structure, its manufacturing method and superconductor device
JP2002124710A (en) * 2000-10-17 2002-04-26 Fujitsu Ltd Superconducting device
JP2003264319A (en) * 2002-03-08 2003-09-19 Internatl Superconductivity Technology Center High temperature superconducting josephson junction and superconducting electronic device having it

Also Published As

Publication number Publication date
JP4741805B2 (en) 2011-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3278638B2 (en) High-temperature superconducting Josephson junction and method of manufacturing the same
US6882293B2 (en) Method for forming Josephson junction, Josephson junction and apparatus using Josephson junction
Wakana et al. Improvement in reproducibility of multilayer and junction process for HTS SFQ circuits
Wakana et al. Ramp-edge junctions with interface-modified barriers fabricated on YBCO thick films
JP4741805B2 (en) Superconducting element
JP2007109717A (en) Superconducting element and its fabrication process
Wang et al. YBa $ _2 $ Cu $ _3 $ O $ _ {7-\delta} $-CeO $ _2 $-YBa $ _2 $ Cu $ _3 $ O $ _ {7-\delta} $ Multilayers Grown by Reactive Co-Evaporation on Sapphire Wafers
JPH0714079B2 (en) Oxide superconducting three-terminal device
JP2902939B2 (en) Oxide thin film, method of manufacturing the same, and superconducting element using the same
JPH04285012A (en) Formation of oxide superconductor thin film
JP4589698B2 (en) Superconducting bulk material
JP2544390B2 (en) Oxide superconducting integrated circuit
Talvacchio et al. Oxidation of multilayer HTS digital circuits
JP3878562B2 (en) Superconducting element
JP2515947B2 (en) Superconducting element
JP2698254B2 (en) Oxide thin film deposition method
JPH0338075A (en) Method of manufacturing multi- layer electronic film element
JP3107322B2 (en) Method for manufacturing superconducting device
JP2931779B2 (en) Superconducting element
JP3069195B2 (en) Josephson element
JPH06132573A (en) Oxide suprconducting thin film and tunnel junction josephson element
JP3241798B2 (en) Method for manufacturing superconducting device
JP2559413B2 (en) Oxide superconducting integrated circuit
JP2004064003A (en) Superconducting multilayer structure, and manufacturing method and equipment thereof
Sato et al. Fabrication of all YBaCuO trilayer Josephson junctions with YBaCuO wiring layer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060125

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070628

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100202

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100401

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110426

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110509

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140513

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140513

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140513

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees