JP2557618B2 - 高周波用素子 - Google Patents
高周波用素子Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N69/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one superconducting element covered by group H10N60/00
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高周波用素子に関する。更に詳しくは基体上
に微粒子を規則的に配列した高周波用素子に関する。
に微粒子を規則的に配列した高周波用素子に関する。
従来の技術 従来マイクロ波からミリ波帯で使用されるデバイスと
しては半導体素子を用いたものが主力である。しかし更
に高い周波数では素子の接合容量や直列抵抗における時
定数の増大が無視できなくなるので、接合面積を極力小
さくする工夫や金属同志の点接触を利用した素子の研究
が行われている。その一つとしていわゆる島状蒸着膜を
適当な条件で作成することにより、無数のMIMダイオー
ドが接続された状態とし、これを用いてマイクロ波から
赤外領域まで応答する高速検波器、周波数混合器が作ら
れている。
しては半導体素子を用いたものが主力である。しかし更
に高い周波数では素子の接合容量や直列抵抗における時
定数の増大が無視できなくなるので、接合面積を極力小
さくする工夫や金属同志の点接触を利用した素子の研究
が行われている。その一つとしていわゆる島状蒸着膜を
適当な条件で作成することにより、無数のMIMダイオー
ドが接続された状態とし、これを用いてマイクロ波から
赤外領域まで応答する高速検波器、周波数混合器が作ら
れている。
更に超電導金属を粒状に真空蒸着した薄膜は粒と粒の
間に形成されたジョセフソン接合がランダムに無数接続
された配列となりマイクロ波から遠赤外領域で高感度な
検波器、混合器として使用できる。
間に形成されたジョセフソン接合がランダムに無数接続
された配列となりマイクロ波から遠赤外領域で高感度な
検波器、混合器として使用できる。
発明が解決しようとする問題点 一般に蒸着粒子を利用した素子では、構造の不均一性
などのため、電流が特定の樹枝状経路に沿って流れたり
するその結果、検波特性、発振特性が充分とは言えな
い。
などのため、電流が特定の樹枝状経路に沿って流れたり
するその結果、検波特性、発振特性が充分とは言えな
い。
本発明は上記従来技術より更に高性能な高周波用素子
を提供することを目的とする。
を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために種々研究を重
ねた結果なされたもので、石英の基体上に直径0.1μｍ
以下の金属微粒子を規則的に配列したことを特徴とする
高周波用素子である。
ねた結果なされたもので、石英の基体上に直径0.1μｍ
以下の金属微粒子を規則的に配列したことを特徴とする
高周波用素子である。
更にこの発明の実施態様として、蒸着物質が白金又は
白金の合金であること又は、蒸着物質が低温で超伝導を
示す物質であること、それがNb又はPbである事などの条
件を包含するものである。
白金の合金であること又は、蒸着物質が低温で超伝導を
示す物質であること、それがNb又はPbである事などの条
件を包含するものである。
以下に更に詳細に本発明について説明する。
本発明における高周波用素子において、規則的な配列
とは個々の微粒子と、その隣接する微粒子との位置関係
がどの微粒子をとってもほとんど同じであることを意味
する。従って微粒子間の接合状態は系全体に亙って殆ど
均質であると共に粒子径も均一である。
とは個々の微粒子と、その隣接する微粒子との位置関係
がどの微粒子をとってもほとんど同じであることを意味
する。従って微粒子間の接合状態は系全体に亙って殆ど
均質であると共に粒子径も均一である。
本発明における高周波用素子に使用する基体としては
表面抵抗値が高い事が好ましく、石英がよい。本発明で
使用する微粒子としては室温で使用するトンネル効果を
利用した素子用にはPt、Pd、Au、Ag、Ta、Mo、Al、Ni、
Tiなどの金属や合金が使用できるが比較的高融点のもの
が好ましく、特に白金又はその合金が好ましい。白金の
合金としてはPt−Pd、Pt−Rh、Pt−Sb、Pt−Sn、Pt−T
e、Pt−Tlなどが使用できるが、Pt−Pdが特に好まし
い。一方ジョセフソン接合を利用する素子用には低温で
超電導になる物質である必要があり、Nb、Pb、Al、Mo、
Ga、Pa、Ta、Teなどの金属、Nb−Zr、Nb−Ta、Nb−Ti、
Pb−Bi、Mo−Tc、Ta−Tiなどの合金、Nb3Sn、Nb3Al、Nb
3Ge、Nb3Au、Nb3Pt、Ta3Sn、V3Siなどの化合物が使用で
きるが、特にNb又はPbが好ましい。
表面抵抗値が高い事が好ましく、石英がよい。本発明で
使用する微粒子としては室温で使用するトンネル効果を
利用した素子用にはPt、Pd、Au、Ag、Ta、Mo、Al、Ni、
Tiなどの金属や合金が使用できるが比較的高融点のもの
が好ましく、特に白金又はその合金が好ましい。白金の
合金としてはPt−Pd、Pt−Rh、Pt−Sb、Pt−Sn、Pt−T
e、Pt−Tlなどが使用できるが、Pt−Pdが特に好まし
い。一方ジョセフソン接合を利用する素子用には低温で
超電導になる物質である必要があり、Nb、Pb、Al、Mo、
Ga、Pa、Ta、Teなどの金属、Nb−Zr、Nb−Ta、Nb−Ti、
Pb−Bi、Mo−Tc、Ta−Tiなどの合金、Nb3Sn、Nb3Al、Nb
3Ge、Nb3Au、Nb3Pt、Ta3Sn、V3Siなどの化合物が使用で
きるが、特にNb又はPbが好ましい。
本発明の素子は例えば下記の方法で作成することがで
きる。
きる。
まず、高真空中で基体上に細く絞った電子ビームを縞
状に走査しながら照射する。次に基体上の同じ部分を前
と直角方向の縞状に走査しながら電子ビームを照射す
る。しかる後その基板上に微粒子を形成する物質を薄く
蒸着する。それを適当な温度に加熱する事によって格子
状に微粒子が配列した本発明の素子が完成する。この工
程において微粒子間の接合を高周波素子として適切なも
のにする為、蒸着量及び加熱温度、走査縞間隔に応じて
適当に選ぶ必要がある。一般に蒸着量は20Å〜500Å、
加熱温度は30℃〜1000℃が良い。
状に走査しながら照射する。次に基体上の同じ部分を前
と直角方向の縞状に走査しながら電子ビームを照射す
る。しかる後その基板上に微粒子を形成する物質を薄く
蒸着する。それを適当な温度に加熱する事によって格子
状に微粒子が配列した本発明の素子が完成する。この工
程において微粒子間の接合を高周波素子として適切なも
のにする為、蒸着量及び加熱温度、走査縞間隔に応じて
適当に選ぶ必要がある。一般に蒸着量は20Å〜500Å、
加熱温度は30℃〜1000℃が良い。
本発明による高周波用素子では、ダイオードを形成す
る微粒子間の接合が均一である結果、系全体がコヒーレ
ントなモードを励起させうるという特徴を示すと同時に
接合の状態を自由に制御できる為、理想的な点接触状態
が形成され、接合部の電気容量が従来のものに比べ極め
て小さくすることができるという特徴がある。これ等の
特徴の結果、本発明による素子は従来のものに比べ高周
波に対する検波特性、発振特性とも著しく良好な性質を
示すと考えられる。
る微粒子間の接合が均一である結果、系全体がコヒーレ
ントなモードを励起させうるという特徴を示すと同時に
接合の状態を自由に制御できる為、理想的な点接触状態
が形成され、接合部の電気容量が従来のものに比べ極め
て小さくすることができるという特徴がある。これ等の
特徴の結果、本発明による素子は従来のものに比べ高周
波に対する検波特性、発振特性とも著しく良好な性質を
示すと考えられる。
実施例 以下実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明す
る。なお、下記実施例では白金パラジウムとNbについて
実施しているが、白金やPbその他上記例示物質について
も同様に実施できる。
る。なお、下記実施例では白金パラジウムとNbについて
実施しているが、白金やPbその他上記例示物質について
も同様に実施できる。
実施例１ 加速電圧30kV、電流10μμＡ、ビーム径約50Åの電子
線で石英基板上を100Å間隔で20μｍ四方の領域を縞状
に走査しながら３分間照射した。その際電子線が別の走
査線に移る際ビームをブランキングして照射せぬように
した。
線で石英基板上を100Å間隔で20μｍ四方の領域を縞状
に走査しながら３分間照射した。その際電子線が別の走
査線に移る際ビームをブランキングして照射せぬように
した。
次に間隔を150Åとしたこと以外は上記と同条件で走
査方向を上記と直角にして、同一領域を照射した。次に
その基体上の電子線照射部に白金パラジウム合金を70Å
蒸着した後基体を600℃まで加熱した。この基板表面を
走査型電子顕微鏡で観察したところ、90〜100Åの微粒
子がお互いに約10Åの間隔で接しながら、一方向に連な
り、それと直角方向には約50Åの間隔があいた規則的な
配列が観察された。
査方向を上記と直角にして、同一領域を照射した。次に
その基体上の電子線照射部に白金パラジウム合金を70Å
蒸着した後基体を600℃まで加熱した。この基板表面を
走査型電子顕微鏡で観察したところ、90〜100Åの微粒
子がお互いに約10Åの間隔で接しながら、一方向に連な
り、それと直角方向には約50Åの間隔があいた規則的な
配列が観察された。
得られた薄膜に金の電極を設け、高周波用固体素子を
作成した。この素子をＡとする。
作成した。この素子をＡとする。
比較例１ 石英基板上の20μｍ四方の領域に白金パラジウム合金
を70Å蒸着した後基板を600℃まで加熱した。
を70Å蒸着した後基板を600℃まで加熱した。
この基板表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、
70〜120Åの微粒子が10〜20Åの間隔で接しながら、ラ
ンダムに分布しているのが観察された。
70〜120Åの微粒子が10〜20Åの間隔で接しながら、ラ
ンダムに分布しているのが観察された。
この薄膜に金の電極を設け高周波用の固体素子を作成
した。この素子をＢとする。
した。この素子をＢとする。
上記実施例、比較例で得られた素子Ａ、Ｂの50GHzの
電磁波に対する検波感度を測定したところ、バイアス電
圧を同じにしたとき、素子Ａの方が素子Ｂに比べて７〜
10倍検波感度が高いと言う結果を得た。
電磁波に対する検波感度を測定したところ、バイアス電
圧を同じにしたとき、素子Ａの方が素子Ｂに比べて７〜
10倍検波感度が高いと言う結果を得た。
実施例２ 加速電圧30kV、電流10μμＡ、ビーム径約50Åの電子
線で石英基板上を500Å間隔で20μｍ四方の領域を縞状
に走査しながら３分間照射した。その際電子線が別の走
査線に移る際ビームをブランキングして照射せぬように
した。
線で石英基板上を500Å間隔で20μｍ四方の領域を縞状
に走査しながら３分間照射した。その際電子線が別の走
査線に移る際ビームをブランキングして照射せぬように
した。
次に間隔を700Åとしたこと以外は上記と同条件で走
査方向を上記と直角にして、同一領域を照射した。次に
その基体上の電子線照射部にNbを100Å蒸着した後、基
板を400℃まで加熱した。この基体表面を走査型電子顕
微鏡で観察したところ約500Åの微粒子が、お互いに約1
0Åの間隔で接しながら一方向に連なり、それと直角方
向には約150Åの間隔があいた規則的な配列が観察され
た。
査方向を上記と直角にして、同一領域を照射した。次に
その基体上の電子線照射部にNbを100Å蒸着した後、基
板を400℃まで加熱した。この基体表面を走査型電子顕
微鏡で観察したところ約500Åの微粒子が、お互いに約1
0Åの間隔で接しながら一方向に連なり、それと直角方
向には約150Åの間隔があいた規則的な配列が観察され
た。
得られた薄膜に金の電極を設け、高周波用固体素子を
作成した。この素子をＣとする。
作成した。この素子をＣとする。
比較例２ 石英基板上の20μｍ四方の領域にNbを100Å蒸着した
後基板を400℃まで加熱した。
後基板を400℃まで加熱した。
この基体表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、
300〜400Åの微粒子が10〜20Åの間隔で接しながらラン
ダムに分布しているのが観察された。
300〜400Åの微粒子が10〜20Åの間隔で接しながらラン
ダムに分布しているのが観察された。
この薄膜に金の電極を設け高周波用の固体素子を作成
した。この素子をＤとする。
した。この素子をＤとする。
上記実施例２、比較例２で得られた素子Ｃ、Ｄを4.2k
に冷却して10GHz帯で検波感度を測定したところ素子Ｃ
の方が素子Ｄより約20倍の感度を有した。
に冷却して10GHz帯で検波感度を測定したところ素子Ｃ
の方が素子Ｄより約20倍の感度を有した。
発明の効果 以上説明したように、本発明の素子を使うと従来の点
接触素子に比べ、高周波特性を著しく改善する事が可能
となる。
接触素子に比べ、高周波特性を著しく改善する事が可能
となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−108279（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−21352（ＪＰ，Ｂ１) 「昭和58年度電子通信学会総合全国大 会論文集（第３分冊）」第３−218頁 （リソグラフィを用いた島状薄膜素子の 作製)
Claims (4)
- 【請求項１】石英の基体上に直径0.1μｍ以下の金属微
粒子を規則的に配列したことを特徴とする高周波用素
子。 - 【請求項２】前記金属微粒子が白金または白金の合金で
ある特許請求の範囲（１）記載の高周波用素子。 - 【請求項３】前記金属微粒子が低温で超伝導になる物質
である請求項（１）記載の高周波用素子。 - 【請求項４】前記金属微粒子がNbまたはPbである特許請
求の範囲第（３）記載の高周波用素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59226783A JP2557618B2 (ja) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | 高周波用素子 |
| DE8585113185T DE3585019D1 (de) | 1984-10-30 | 1985-10-17 | Mikrowellenanordnung. |
| EP85113185A EP0180104B1 (en) | 1984-10-30 | 1985-10-17 | Microwave device |
| US07/080,199 US4822673A (en) | 1984-10-30 | 1987-07-30 | Microwave device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59226783A JP2557618B2 (ja) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | 高周波用素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61105880A JPS61105880A (ja) | 1986-05-23 |
| JP2557618B2 true JP2557618B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=16850541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59226783A Expired - Fee Related JP2557618B2 (ja) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | 高周波用素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4822673A (ja) |
| EP (1) | EP0180104B1 (ja) |
| JP (1) | JP2557618B2 (ja) |
| DE (1) | DE3585019D1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5085931A (en) * | 1989-01-26 | 1992-02-04 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Microwave absorber employing acicular magnetic metallic filaments |
| US5275880A (en) * | 1989-05-17 | 1994-01-04 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Microwave absorber for direct surface application |
| US5238975A (en) * | 1989-10-18 | 1993-08-24 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Microwave radiation absorbing adhesive |
| US5189078A (en) * | 1989-10-18 | 1993-02-23 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Microwave radiation absorbing adhesive |
| US5331162A (en) * | 1991-11-22 | 1994-07-19 | Trw Inc. | Sensitive, low-noise superconducting infrared photodetector |
| US6162278A (en) * | 1999-05-12 | 2000-12-19 | UT-- Battelle, LLC | Photobiomolecular deposition of metallic particles and films |
| KR100615154B1 (ko) * | 1999-08-19 | 2006-08-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 콘트라스트가 향상된 음극선관 |
| KR100786854B1 (ko) | 2001-02-06 | 2007-12-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 디스플레용 필터막, 그 제조방법 및 이를 포함하는 표시장치 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3333984A (en) * | 1963-08-30 | 1967-08-01 | Minnesota Mining & Mfg | Process for the formation of images on a substrate |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 「昭和５８年度電子通信学会総合全国大会論文集（第３分冊）」第３−２１８頁（リソグラフィを用いた島状薄膜素子の作製） |
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| JPS61105880A (ja) | 1986-05-23 |
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