JP2674346B2 - ジョセフソン素子及びその製造方法 - Google Patents
ジョセフソン素子及びその製造方法Info
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- JP2674346B2 JP2674346B2 JP3081180A JP8118091A JP2674346B2 JP 2674346 B2 JP2674346 B2 JP 2674346B2 JP 3081180 A JP3081180 A JP 3081180A JP 8118091 A JP8118091 A JP 8118091A JP 2674346 B2 JP2674346 B2 JP 2674346B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はジョセフソン素子及びそ
の製造方法に関する。
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】微小なジョセフソン接合を作るにはリソ
グラフィの技術が不可欠である。この接合形成のリソグ
ラフィを最も簡易化したものに図９，図１０で示すサン
ペンデッドレジストステンシル法（ＳＲＳ法）がある。
この方法によれば、まず図９に示すように、部分的に中
空に浮いたステンシルマスク６を準備する。その後、図
１０（これは図９のＡ−Ａ′断面である）のように基板
１上に第１，第２の超伝導膜２，３及び常伝導膜４２を
それぞれ矢印，，の方向より成膜することによ
り、ＳＮＳ接合５２を作ることができる。また同じよう
な方法により、ＳＩＳ接合なども作ることができる。
グラフィの技術が不可欠である。この接合形成のリソグ
ラフィを最も簡易化したものに図９，図１０で示すサン
ペンデッドレジストステンシル法（ＳＲＳ法）がある。
この方法によれば、まず図９に示すように、部分的に中
空に浮いたステンシルマスク６を準備する。その後、図
１０（これは図９のＡ−Ａ′断面である）のように基板
１上に第１，第２の超伝導膜２，３及び常伝導膜４２を
それぞれ矢印，，の方向より成膜することによ
り、ＳＮＳ接合５２を作ることができる。また同じよう
な方法により、ＳＩＳ接合なども作ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような成膜角度に
よりセルフアライメントの度合いを調整する方法は、非
常に簡便ではあるが、中空に浮いたレジストステンシル
を作るために通常３層のレジスト加工技術を必要とす
る。またレジストステンシルのリフトオフを必要とする
ので、有機溶剤や水分により劣化しやすい鉛系合金や酸
化物超伝導の接合には向いていない。また酸化物超伝導
体成膜時の高温環境により、通常の有機レジストステン
シルはすべて基板に焼きついてしまうので、このような
材料を電極にすることは、この方法では無理である。
よりセルフアライメントの度合いを調整する方法は、非
常に簡便ではあるが、中空に浮いたレジストステンシル
を作るために通常３層のレジスト加工技術を必要とす
る。またレジストステンシルのリフトオフを必要とする
ので、有機溶剤や水分により劣化しやすい鉛系合金や酸
化物超伝導の接合には向いていない。また酸化物超伝導
体成膜時の高温環境により、通常の有機レジストステン
シルはすべて基板に焼きついてしまうので、このような
材料を電極にすることは、この方法では無理である。
【０００４】本発明の目的は、このような問題点を解決
したジョセフソン素子及びその製造方法を提供すること
にある。
したジョセフソン素子及びその製造方法を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のジョセフソン素
子は、基板上に作られた溝の中にこの溝より幅の広い接
合形成溝を設け、その上に成膜された第１及び第２の超
伝導膜が、前記接合形成溝において絶縁膜を介して結合
していることを特徴とする。
子は、基板上に作られた溝の中にこの溝より幅の広い接
合形成溝を設け、その上に成膜された第１及び第２の超
伝導膜が、前記接合形成溝において絶縁膜を介して結合
していることを特徴とする。
【０００６】また本発明によれば、第１及び第２の超伝
導膜を常伝導膜を介して結合させることもできる。
導膜を常伝導膜を介して結合させることもできる。
【０００７】さらに本発明によれば、第１及び第２の超
伝導膜を結晶粒界を介して結合させることもできる。
伝導膜を結晶粒界を介して結合させることもできる。
【０００８】本発明のジョセフソン素子の製造方法は、
溝及び接合形成溝を備えた基板に、第１の超伝導膜を、
前記溝の部分で不連続に、かつ前記接合形成溝の部分で
はその底部に成膜されるような成膜角度をもって成膜
し、次に第２の超伝導膜を前記溝の部分で不連続に、か
つ前記接合形成溝の部分において前記第１の超伝導膜と
重なって成膜されるような成膜角度を持って成膜するこ
とを特徴とする。
溝及び接合形成溝を備えた基板に、第１の超伝導膜を、
前記溝の部分で不連続に、かつ前記接合形成溝の部分で
はその底部に成膜されるような成膜角度をもって成膜
し、次に第２の超伝導膜を前記溝の部分で不連続に、か
つ前記接合形成溝の部分において前記第１の超伝導膜と
重なって成膜されるような成膜角度を持って成膜するこ
とを特徴とする。
【０００９】また本発明によれば、前記第１の超伝導膜
成膜後に、絶縁膜を前記接合形成溝内に成膜する。
成膜後に、絶縁膜を前記接合形成溝内に成膜する。
【００１０】また本発明によれば、前記第１の超伝導膜
成膜後に、常伝導膜を前記接合形成溝内に成膜できる成
膜角度を持って成膜する。
成膜後に、常伝導膜を前記接合形成溝内に成膜できる成
膜角度を持って成膜する。
【００１１】
【作用】本発明の作用をまず図５及び図６を参照して説
明する。なお、図５は基板１に作られた溝７（深さｔ，
幅ｌ1）における断面図、図６は溝の幅が局所的に広く
なっている接合形成溝８（深さｔ，幅ｌ2，ｌ2＞ｌ1）
における断面図である。
明する。なお、図５は基板１に作られた溝７（深さｔ，
幅ｌ1）における断面図、図６は溝の幅が局所的に広く
なっている接合形成溝８（深さｔ，幅ｌ2，ｌ2＞ｌ1）
における断面図である。
【００１２】図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように、
溝７及び接合形成溝８に、まずθ１の成膜角度をもって
第１の超伝導膜２を成膜する。
溝７及び接合形成溝８に、まずθ１の成膜角度をもって
第１の超伝導膜２を成膜する。
【００１３】次に、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すよ
うに、基板に対しほぼ垂直に接合膜４を成膜する。
うに、基板に対しほぼ垂直に接合膜４を成膜する。
【００１４】次に、図５（ｃ）及び図６（ｃ）に示すよ
うに、θ２の成膜角度を持って第２の超伝導膜３を成膜
する。もしθ１＝θ２＝θという対象的な系を考えた場
合、
うに、θ２の成膜角度を持って第２の超伝導膜３を成膜
する。もしθ１＝θ２＝θという対象的な系を考えた場
合、
【数１】
【００１５】
【００１６】という条件を満たすθを持って成膜する
と、溝７の部分では第１及び第２の超伝導膜２，３は不
連続で、かつ接合形成溝８において接合膜４を介して第
１及び第２の超伝導膜２，３がジョセフソン結合してい
る素子が得られる。ジョセフソン接合を５で示す。幅ｌ
2を持つ接合形成溝８の面積を規定し、及びθの大きさ
により接合面積を制御することができる。接合膜４が絶
縁体であればＳＩＳ接合、常伝導体であればＳＮＳ接合
を作ることができる。
と、溝７の部分では第１及び第２の超伝導膜２，３は不
連続で、かつ接合形成溝８において接合膜４を介して第
１及び第２の超伝導膜２，３がジョセフソン結合してい
る素子が得られる。ジョセフソン接合を５で示す。幅ｌ
2を持つ接合形成溝８の面積を規定し、及びθの大きさ
により接合面積を制御することができる。接合膜４が絶
縁体であればＳＩＳ接合、常伝導体であればＳＮＳ接合
を作ることができる。
【００１７】図７及び図８に、接合膜の成膜を省略する
場合を示す。図７，図８は、ほぼ図５，図６に同じであ
るが、コヒーレンス長の短い酸化物超伝導体などでは、
このような構造においても結晶界面を介してジョセフソ
ン素子を形成できる。
場合を示す。図７，図８は、ほぼ図５，図６に同じであ
るが、コヒーレンス長の短い酸化物超伝導体などでは、
このような構造においても結晶界面を介してジョセフソ
ン素子を形成できる。
【００１８】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。 （実施例１）図１，図２は本発明の第１の実施例を示す
斜視図である。図１は基板１の斜視図、図２は基板１に
ジョセフソン接合が形成された状態を示す斜視図であ
る。以下、本実施例のジョセフソン接合の製造方法を説
明する。
斜視図である。図１は基板１の斜視図、図２は基板１に
ジョセフソン接合が形成された状態を示す斜視図であ
る。以下、本実施例のジョセフソン接合の製造方法を説
明する。
【００１９】まず図１に示すように、溝７及び接合形成
溝８を有する基板１を準備する。溝７は深さｔ，幅ｌ1
を有し、接合形成溝８は深さｔ，幅ｌ2，長さｗを有す
るものとし、ｌ1＜ｌ2とする。
溝８を有する基板１を準備する。溝７は深さｔ，幅ｌ1
を有し、接合形成溝８は深さｔ，幅ｌ2，長さｗを有す
るものとし、ｌ1＜ｌ2とする。
【００２０】次に図２に示すように、矢印，，で
示された成膜角度によりそれぞれ第１の超伝導膜２，絶
縁膜４１，第２の超伝導膜３を成膜する。もしとで
示す成膜の角度が数１を満足していれば、第１及び第２
の超伝導膜２，３は接合形成溝８中でのみ絶縁膜４１を
介して結合し、ＳＩＳ接合５１を形成する。また絶縁膜
４１は上述のような成膜をせずとも、例えば表面熱酸化
膜を利用するなどの手段によっても作ることができる。 （実施例２）図３は本発明の第２の実施例を示す斜視図
である。本実施例の構成及び製造方法はほぼ第１の実施
例と同じである。相違点としては図２の絶縁膜４１に代
って本実施例では常伝導膜４２が矢印の方向より成膜
される。したがって近接効果により結合されるＳＮＳ接
合５２のジョセフソン素子が得られる。 （実施例３）図４は本発明の第３の実施例を示す斜視図
である。本実施例の構成及び製造方法はほぼ第１の実施
例と同じである。相違点としては図２で絶縁膜４１を成
膜しているが、これを本実施例では省略している。つま
り第１の超伝導膜２と第２の超伝導膜３が直接に接触し
ている。第１及び第２の超伝導膜を例えば酸化物高温超
伝導体にすると、第１及び第２の超伝導膜の接触部に結
晶粒界が生じ、この結晶粒界を介して粒界接合５３のジ
ョセフソン素子ができる。
示された成膜角度によりそれぞれ第１の超伝導膜２，絶
縁膜４１，第２の超伝導膜３を成膜する。もしとで
示す成膜の角度が数１を満足していれば、第１及び第２
の超伝導膜２，３は接合形成溝８中でのみ絶縁膜４１を
介して結合し、ＳＩＳ接合５１を形成する。また絶縁膜
４１は上述のような成膜をせずとも、例えば表面熱酸化
膜を利用するなどの手段によっても作ることができる。 （実施例２）図３は本発明の第２の実施例を示す斜視図
である。本実施例の構成及び製造方法はほぼ第１の実施
例と同じである。相違点としては図２の絶縁膜４１に代
って本実施例では常伝導膜４２が矢印の方向より成膜
される。したがって近接効果により結合されるＳＮＳ接
合５２のジョセフソン素子が得られる。 （実施例３）図４は本発明の第３の実施例を示す斜視図
である。本実施例の構成及び製造方法はほぼ第１の実施
例と同じである。相違点としては図２で絶縁膜４１を成
膜しているが、これを本実施例では省略している。つま
り第１の超伝導膜２と第２の超伝導膜３が直接に接触し
ている。第１及び第２の超伝導膜を例えば酸化物高温超
伝導体にすると、第１及び第２の超伝導膜の接触部に結
晶粒界が生じ、この結晶粒界を介して粒界接合５３のジ
ョセフソン素子ができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、成
膜後及び接合形成後のリフトオフ工程を含む一切のリソ
グラフィ工程を必要としない、微細な接合面積のジョセ
フソン素子を得ることができる効果を有する。
膜後及び接合形成後のリフトオフ工程を含む一切のリソ
グラフィ工程を必要としない、微細な接合面積のジョセ
フソン素子を得ることができる効果を有する。
【図１】溝及び接合形成溝が設けられた基板の斜視図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明の作用を説明するための図である。
【図６】本発明の作用を説明するための図である。
【図７】本発明の作用を説明するための図である。
【図８】本発明の作用を説明するための図である。
【図９】従来の製造方法を示す略図である。
【図１０】従来の製造方法を示す略図である。
１ 基板 ２ 第１の超伝導膜 ３ 第２の超伝導膜 ４ 接合膜 ４１ 絶縁膜 ４２ 常伝導膜 ５ ジョセフソン接合 ５１ ＳＩＳ接合 ５２ ＳＮＳ接合 ５３ 粒界接合 ６ ステンシルマスク ７ 溝 ８ 接合形成溝
Claims (6)
- 【請求項１】基板上に作られた溝の中にこの溝より幅の
広い接合形成溝を設け、その上に成膜された第１及び第
２の超伝導膜が、前記接合形成溝において絶縁膜を介し
て結合しているジョセフソン素子。 - 【請求項２】基板上に作られた溝の中にこの溝より幅の
広い接合形成溝を設け、その上に成膜された第１及び第
２の超伝導膜が、前記接合形成溝において常伝導膜を介
して結合しているジョセフソン素子。 - 【請求項３】基板上に作られた溝の中にこの溝より幅の
広い接合形成溝を設け、その上に成膜された第１及び第
２の超伝導膜が、前記接合形成溝において結晶粒界を介
して結合しているジョセフソン素子。 - 【請求項４】溝及び接合形成溝を備えた基板に、第１の
超伝導膜を、前記溝の部分で不連続に、かつ前記接合形
成溝の部分ではその底部に成膜されるような成膜角度を
もって成膜し、次に第２の超伝導膜を前記溝の部分で不
連続に、かつ前記接合形成溝の部分において前記第１の
超伝導膜と重なって成膜されるような成膜角度を持って
成膜するジョセフソン素子の製造方法。 - 【請求項５】前記第１の超伝導膜成膜後に、絶縁膜を前
記接合形成溝内に成膜する請求項４記載のジョセフソン
素子の製造方法。 - 【請求項６】前記第１の超伝導膜成膜後に、常伝導膜を
前記接合形成溝内に成膜できる成膜角度を持って成膜す
る請求項４記載のジョセフソン素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3081180A JP2674346B2 (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | ジョセフソン素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3081180A JP2674346B2 (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | ジョセフソン素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243626A JPH05243626A (ja) | 1993-09-21 |
| JP2674346B2 true JP2674346B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=13739273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3081180A Expired - Fee Related JP2674346B2 (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | ジョセフソン素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2674346B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4033553A1 (en) * | 2021-01-26 | 2022-07-27 | IQM Finland Oy | Superconducting junction device and fabrication thereof |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP3081180A patent/JP2674346B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05243626A (ja) | 1993-09-21 |
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| Date | Code | Title | Description |
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