JP2797186B2 - 超電導体層を有する半導体基板 - Google Patents
超電導体層を有する半導体基板Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体基板に関する。より詳細には、少な
くとも１層の超電導体層を有する半導体単結晶基板に関
するものである。
くとも１層の超電導体層を有する半導体単結晶基板に関
するものである。
本発明の半導体基板は上記超電導体層を半導体集積回
路の線材料として用いるだけで無く、上記超電導体にジ
ョセフソン結合を形成したジョセフソン素子あるいは超
電導体と半導体とを組み合わせた超電導トランジスタや
ホットエレクトロントランジスタ等の素子の材料として
用いることができる。
路の線材料として用いるだけで無く、上記超電導体にジ
ョセフソン結合を形成したジョセフソン素子あるいは超
電導体と半導体とを組み合わせた超電導トランジスタや
ホットエレクトロントランジスタ等の素子の材料として
用いることができる。
従来の技術 従来の半導体集積回路はシリコン等の半導体単結晶基
板上に絶縁膜を形成してパターニングを施し、熱拡散、
イオン注入等で不純物をドープすることにより必要な素
子を作製し、金属を蒸着させて配線している。
板上に絶縁膜を形成してパターニングを施し、熱拡散、
イオン注入等で不純物をドープすることにより必要な素
子を作製し、金属を蒸着させて配線している。
上記金属配線パターンは、蒸着で形成されるため断面
積が非常に微小となり、信号電流のロスがあった。
積が非常に微小となり、信号電流のロスがあった。
また、超電導体と半導体とを組み合わせた超電導トラ
ンジスタやホットエレクトロントランジスタ等の集積回
路素子は概念的には提案されているが複合酸化物超電導
材料を具体的に用いたものは作製されていない。
ンジスタやホットエレクトロントランジスタ等の集積回
路素子は概念的には提案されているが複合酸化物超電導
材料を具体的に用いたものは作製されていない。
発明が解決しようとする課題 半導体集積回路の金属配線パターンは、蒸着等で形成
されるため断面積が微小で信号電流のロスが避けられな
かった。また、半導体集積回路の動作速度を向上させる
には、素子そのものの動作速度を向上させることも重要
であるが、配線における信号伝播速度を向上させること
も必要である。ところが、従来の半導体集積回路では配
線部分におけるロスのため信号伝播速度を向上させるの
に限界があった。また、配線部分におけるロスのため素
子の集積度があがり高密度化が進むと、消費電力が上昇
し、それに伴う発熱のため集積度の限界も自ずから決ま
ってしまっていた。
されるため断面積が微小で信号電流のロスが避けられな
かった。また、半導体集積回路の動作速度を向上させる
には、素子そのものの動作速度を向上させることも重要
であるが、配線における信号伝播速度を向上させること
も必要である。ところが、従来の半導体集積回路では配
線部分におけるロスのため信号伝播速度を向上させるの
に限界があった。また、配線部分におけるロスのため素
子の集積度があがり高密度化が進むと、消費電力が上昇
し、それに伴う発熱のため集積度の限界も自ずから決ま
ってしまっていた。
さらに、超電導体と半導体とを組み合わせた超電導ト
ランジスタやホットエレクトロントランジスタ、FET等
の素子を形成する場合には半導体単結晶基板上に超電導
材料の層を均一に形成した基板が必須であるが、従来の
Nb系の超電導材料では半導体基板上に超電導材料の層を
均一に形成したものはなかった。また、金属系超電導体
は、臨界温度が低く実用的でなかった。
ランジスタやホットエレクトロントランジスタ、FET等
の素子を形成する場合には半導体単結晶基板上に超電導
材料の層を均一に形成した基板が必須であるが、従来の
Nb系の超電導材料では半導体基板上に超電導材料の層を
均一に形成したものはなかった。また、金属系超電導体
は、臨界温度が低く実用的でなかった。
本発明の目的は、上記の問題を解決して半導体単結晶
基板上に、臨界温度を始めとする超電導特性が優れた複
合酸化物超電導体薄膜層を有する半導体基板を提供する
ことにある。
基板上に、臨界温度を始めとする超電導特性が優れた複
合酸化物超電導体薄膜層を有する半導体基板を提供する
ことにある。
課題を解決するための手段 本発明に従うと、GaAs単結晶基板と、GaAs単結晶基板
上に形成されている厚さ50〜1000ÅのZrO2またはMgOか
らなるバッファ層と、バッファ層上に形成された複合酸
化物超電導体よりなる薄膜層とを備え、バッファ層がGa
As単結晶基板と複合酸化物超電導体薄膜層との間の界面
状態を改善することを特徴とする超電導体層を有する半
導体基板が提供される。
上に形成されている厚さ50〜1000ÅのZrO2またはMgOか
らなるバッファ層と、バッファ層上に形成された複合酸
化物超電導体よりなる薄膜層とを備え、バッファ層がGa
As単結晶基板と複合酸化物超電導体薄膜層との間の界面
状態を改善することを特徴とする超電導体層を有する半
導体基板が提供される。
本発明においては、上記ZrO2またはMgOのバッファ層
の厚さは、50〜1000Åであることが好ましい。また、上
記ZrO2またはMgOのバッファ層の結晶構造は以下のいず
れかであることが好ましい。
の厚さは、50〜1000Åであることが好ましい。また、上
記ZrO2またはMgOのバッファ層の結晶構造は以下のいず
れかであることが好ましい。
1.ZrO2またはMgOバッファ層がアモルファス構造である
こと。
こと。
2.ZrO2バッファ層が正方晶であって、（100）面が表面
となる配向性を有するか、または（100）面が表面とな
る単結晶であること。
となる配向性を有するか、または（100）面が表面とな
る単結晶であること。
3.ZrO2バッファ層が立方晶であって、（100）面が表面
となる配向性を有するか、または（100）面が表面とな
る単結晶であること。
となる配向性を有するか、または（100）面が表面とな
る単結晶であること。
4.MgOバッファ層が（100）面が表面となる配向性を有す
るか、または（100）面が表面となる単結晶であるこ
と。
るか、または（100）面が表面となる単結晶であるこ
と。
5.MgOバッファ層が（111）面が表面となる配向性を有す
るか、または（111）面が表面となる単結晶であるこ
と。
るか、または（111）面が表面となる単結晶であるこ
と。
本発明に従うと、上記超電導体は複合酸化物超電導材
料によって形成されているのが好ましい。この複合酸化
物超電導材料としては公知の任意の材料を用いることが
できる。例えば、 式：（α1-xβｘ）γyOz （但し、αは周期律表II a族に含まれる元素であり、
βは周期率表III a族に含まれる元素であり、γは周期
律表I b、II b、III b、IV aおよびVIII a族から選択さ
れる少なくとも一つの元素であり、ｘ、ｙ、ｚはそれぞ
れ0.1≦ｘ≦0.9、0.4≦ｙ≦3.0、１≦ｚ≦５を満たす数
である） で示されるペロブスカイト型または擬似ペロブスカイト
型酸化物を主体としていると考えられる複合酸化物が好
ましい。
料によって形成されているのが好ましい。この複合酸化
物超電導材料としては公知の任意の材料を用いることが
できる。例えば、 式：（α1-xβｘ）γyOz （但し、αは周期律表II a族に含まれる元素であり、
βは周期率表III a族に含まれる元素であり、γは周期
律表I b、II b、III b、IV aおよびVIII a族から選択さ
れる少なくとも一つの元素であり、ｘ、ｙ、ｚはそれぞ
れ0.1≦ｘ≦0.9、0.4≦ｙ≦3.0、１≦ｚ≦５を満たす数
である） で示されるペロブスカイト型または擬似ペロブスカイト
型酸化物を主体としていると考えられる複合酸化物が好
ましい。
上記周期律表II a族元素αとしては、Ba、Sr、Ca、M
g、Be等が好ましく、例えば、Ba、Srを挙げることがで
き、この元素αの10〜80％をMg、Ca、Srから選択された
１種または２種の元素で置換することもできる。また上
記周期律表III a族元素βはとしては、Ｙの他La、Sc、C
e、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等ランタノイド元素が好ま
しく、例えばＹ、La、Hoとすることができ、この元素β
のうち、10〜80％をScまたはランタノイド元素から選択
された１種または２種の元素で置換することもできる。
前記元素γは一般にCuであるが、その一部を周期律表I
b、II b、III b、IV aおよびVIII a族から選択される他
の元素、例えば、Ti、Ｖ等で置換することもできる。具
体的には、 Y1Ba2Cu3O7-x、La1Ba2Cu3O7-x、 La1Sr2Cu3O7-x、Ho1Ba2Cu3O7-x、 Nd1Ba2Cu3O7-x、Sm1Ba2Cu3O7-x、 Eu1Ba2Cu3O7-x、Gd1Ba2Cu3O7-x、 Dy1Ba2Cu3O7-x、Er1Ba2Cu3O7-x、 Yb1Ba2Cu3O7-x （ただしｘは０＜ｘ＜１を満たす数である） で表される複合酸化物超電導体が好ましい。
g、Be等が好ましく、例えば、Ba、Srを挙げることがで
き、この元素αの10〜80％をMg、Ca、Srから選択された
１種または２種の元素で置換することもできる。また上
記周期律表III a族元素βはとしては、Ｙの他La、Sc、C
e、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等ランタノイド元素が好ま
しく、例えばＹ、La、Hoとすることができ、この元素β
のうち、10〜80％をScまたはランタノイド元素から選択
された１種または２種の元素で置換することもできる。
前記元素γは一般にCuであるが、その一部を周期律表I
b、II b、III b、IV aおよびVIII a族から選択される他
の元素、例えば、Ti、Ｖ等で置換することもできる。具
体的には、 Y1Ba2Cu3O7-x、La1Ba2Cu3O7-x、 La1Sr2Cu3O7-x、Ho1Ba2Cu3O7-x、 Nd1Ba2Cu3O7-x、Sm1Ba2Cu3O7-x、 Eu1Ba2Cu3O7-x、Gd1Ba2Cu3O7-x、 Dy1Ba2Cu3O7-x、Er1Ba2Cu3O7-x、 Yb1Ba2Cu3O7-x （ただしｘは０＜ｘ＜１を満たす数である） で表される複合酸化物超電導体が好ましい。
また、本発明においては、 式:Dl（ｅ１−＃,Ca＃）mCunOｐ＋＊ （ここで、ＤはBiまたはTlであり、ＥはＤがBiのとき
はSrであり、ＤがTlのときはBaであり、ｌ＝４であり、
ｍは６≦ｍ≦10を満たし、ｎは４≦ｎ≦８を満たし、ｐ
＝（3l＋2m＋2n）/2であり、＃は０＜＃＜１を満たし、
＊は−２≦＊≦２を満たす数を表す） で表される組成の、 Bi4Sr4Ca4Cu6O20＋＊（ただし＊は−２≦＊≦ ＋２を満たす数を表す） Bi2Sr2Ca2Cu3O10＋＊（ただし＊は−２≦＊≦ ＋２を満たす数を表す） Tl4Ba4Ca4Cu6O20＋＊（ただし＊は−２≦＊≦ ＋２を満たす数を表す） または Tl2Ba2Ca2Cu3O10＋＊（ただし＊は−２≦＊≦ ＋２を満たす数を表す） 等で示される複合酸化物を主とした混合相と考えられる
超電導体を用いることも好ましいが、上記いずれかの複
合酸化物の単相であってもよい。
はSrであり、ＤがTlのときはBaであり、ｌ＝４であり、
ｍは６≦ｍ≦10を満たし、ｎは４≦ｎ≦８を満たし、ｐ
＝（3l＋2m＋2n）/2であり、＃は０＜＃＜１を満たし、
＊は−２≦＊≦２を満たす数を表す） で表される組成の、 Bi4Sr4Ca4Cu6O20＋＊（ただし＊は−２≦＊≦ ＋２を満たす数を表す） Bi2Sr2Ca2Cu3O10＋＊（ただし＊は−２≦＊≦ ＋２を満たす数を表す） Tl4Ba4Ca4Cu6O20＋＊（ただし＊は−２≦＊≦ ＋２を満たす数を表す） または Tl2Ba2Ca2Cu3O10＋＊（ただし＊は−２≦＊≦ ＋２を満たす数を表す） 等で示される複合酸化物を主とした混合相と考えられる
超電導体を用いることも好ましいが、上記いずれかの複
合酸化物の単相であってもよい。
上記ZrO2またはMgOバッファ層は、上記GaAs基板の（1
00）面上に形成されていることが有利である。
00）面上に形成されていることが有利である。
作用 本発明の超電導体層を有する半導体基板は、半導体単
結晶基板上に、ZrO2またはMgOからなるバッファ層を介
して複合酸化物超電導体層が形成されているところにそ
の主要な特徴がある。すなわち、本発明の超電導体層を
有する半導体基板は、従来のものと異なり、単に半導体
と複合酸化物超電導体を組み合わせただけでなく、半導
体と複合酸化物超電導体との界面状態を改善するバッフ
ァ層を備えている。
結晶基板上に、ZrO2またはMgOからなるバッファ層を介
して複合酸化物超電導体層が形成されているところにそ
の主要な特徴がある。すなわち、本発明の超電導体層を
有する半導体基板は、従来のものと異なり、単に半導体
と複合酸化物超電導体を組み合わせただけでなく、半導
体と複合酸化物超電導体との界面状態を改善するバッフ
ァ層を備えている。
従来の超電導体層を有する半導体基板は、半導体基板
上に単に複合酸化物超電導体薄膜を形成しただけであっ
た。そのため、半導体と複合酸化物超電導体との界面状
態は、不安定であり、半導体デバイスとして機能しなか
ったり、特性が悪いものがほとんどであった。
上に単に複合酸化物超電導体薄膜を形成しただけであっ
た。そのため、半導体と複合酸化物超電導体との界面状
態は、不安定であり、半導体デバイスとして機能しなか
ったり、特性が悪いものがほとんどであった。
本発明においては、半導体単結晶上にZrO2またはMgO
からなるバッファ層を設け、さらにその上に複合酸化物
超電導体薄膜を形成しているため、従来のものと比較し
て、界面の状態が大幅に改善され、半導体デバイスとし
ての特性も向上した。
からなるバッファ層を設け、さらにその上に複合酸化物
超電導体薄膜を形成しているため、従来のものと比較し
て、界面の状態が大幅に改善され、半導体デバイスとし
ての特性も向上した。
本発明において、上記バッファ層を形成するZrO2また
はMgOの結晶構造は、以下のいずれかであることが好ま
しい。
はMgOの結晶構造は、以下のいずれかであることが好ま
しい。
1.ZrO2またはMgOバッファ層がアモルファス構造である
こと。
こと。
2.ZrO2バッファ層が正方晶であって、（100）面が表面
となる配向性を有するか、または（100）面が表面とな
る単結晶であること。
となる配向性を有するか、または（100）面が表面とな
る単結晶であること。
3.ZrO2バッファ層が立方晶であって、（100）面が表面
となる配向性を有するか、または（100）面が表面とな
る単結晶であること。
となる配向性を有するか、または（100）面が表面とな
る単結晶であること。
4.MgOバッファ層が（100）面が表面となる配向性を有す
るか、または（100）面が表面となる単結晶であるこ
と。
るか、または（100）面が表面となる単結晶であるこ
と。
5.MgOバッファ層が（111）面が表面となる配向性を有す
るか、または（111）面が表面となる単結晶であるこ
と。
るか、または（111）面が表面となる単結晶であるこ
と。
これは、複合酸化物超電導体の結晶性を向上させるた
めで、上記の結晶構造のバッファ層上に形成された複合
酸化物超電導体薄膜は、結晶のｃ軸が基板成膜面に平行
に近い角度で揃う配向性を有するため特定の面方向およ
び深さ方向の臨界電流密度Jcが向上する。
めで、上記の結晶構造のバッファ層上に形成された複合
酸化物超電導体薄膜は、結晶のｃ軸が基板成膜面に平行
に近い角度で揃う配向性を有するため特定の面方向およ
び深さ方向の臨界電流密度Jcが向上する。
本発明の超電導体層を有する半導体基板は、配線部を
従来の金属から複合酸化物超電導体に置き換えた半導体
集積回路基板としてのみ使用できるだけでなく、複合酸
化物超電導体の部分にジャセフソン接合を形成した半導
体デバイスあるいは半導体基板と超電導体とを組み合わ
せた超電導トランジスタや熱電子トランジスタのような
新規な半導体素子を形成するためのデバイス用材料とし
ても用いることができる。
従来の金属から複合酸化物超電導体に置き換えた半導体
集積回路基板としてのみ使用できるだけでなく、複合酸
化物超電導体の部分にジャセフソン接合を形成した半導
体デバイスあるいは半導体基板と超電導体とを組み合わ
せた超電導トランジスタや熱電子トランジスタのような
新規な半導体素子を形成するためのデバイス用材料とし
ても用いることができる。
本発明の超電導体層を有する半導体基板に使用する複
合酸化物超電導体としては、YBCOと称されるY1Ba2Cu3O
7-xで代表されるような多層ペロブスカイト結晶構造を
有する複合酸化物超電導体、 Bi4Sr4Ca4Cu6O20＋＊（ただし＊は−２≦＊≦ ＋２を満たす数を表す） で示される複合酸化物超電導体、または Tl4Ba4Ca4Cu6O20＋＊（ただし＊は−２≦＊ ＋２を満たす数を表す） で示される複合酸化物超電導体等が好ましい。しかしな
がら、本発明で使用される超電導体はこれらに限定され
るものではなく、公知の超電導体の任意のものを使用す
ることが可能である。
合酸化物超電導体としては、YBCOと称されるY1Ba2Cu3O
7-xで代表されるような多層ペロブスカイト結晶構造を
有する複合酸化物超電導体、 Bi4Sr4Ca4Cu6O20＋＊（ただし＊は−２≦＊≦ ＋２を満たす数を表す） で示される複合酸化物超電導体、または Tl4Ba4Ca4Cu6O20＋＊（ただし＊は−２≦＊ ＋２を満たす数を表す） で示される複合酸化物超電導体等が好ましい。しかしな
がら、本発明で使用される超電導体はこれらに限定され
るものではなく、公知の超電導体の任意のものを使用す
ることが可能である。
また、半導体単結晶基板と複合酸化物超電導体の界面
の状態を改善するために設けるZrO2またはMgOバッファ
層を形成するには、スパッタリング、イオンプレーティ
ング、分子線エピタキシー、CVD（化学的気相反応法）
等の方法を用いることが好ましく、その膜厚は、界面の
状態を改善するために50Å以上必要であり、また、半導
体と絶縁体との超電導近接効果が起こり得るためには、
1000Å以下であることが好ましい。
の状態を改善するために設けるZrO2またはMgOバッファ
層を形成するには、スパッタリング、イオンプレーティ
ング、分子線エピタキシー、CVD（化学的気相反応法）
等の方法を用いることが好ましく、その膜厚は、界面の
状態を改善するために50Å以上必要であり、また、半導
体と絶縁体との超電導近接効果が起こり得るためには、
1000Å以下であることが好ましい。
さらに、本発明の超電導体層を有する半導体基板を作
製するには、ZrO2バッファ層またはMgOバッファ層を形
成した半導体単結晶基板上にスパッタリング、イオンプ
レーティング、分子線エピタキシー、CVD（化学的気相
反応法）等の蒸着法あるいは蒸着法に類似の方法で複合
酸化物超電導体層を形成するのが好ましい。その際、半
導体単結晶の物性の損なわないよう基板温度を700℃以
下に複合酸化物超電導体層を形成させることが好まし
い。
製するには、ZrO2バッファ層またはMgOバッファ層を形
成した半導体単結晶基板上にスパッタリング、イオンプ
レーティング、分子線エピタキシー、CVD（化学的気相
反応法）等の蒸着法あるいは蒸着法に類似の方法で複合
酸化物超電導体層を形成するのが好ましい。その際、半
導体単結晶の物性の損なわないよう基板温度を700℃以
下に複合酸化物超電導体層を形成させることが好まし
い。
さらに、上記のZrO2バッファ層またはMgOバッファ層
はGaAs単結晶基板の（100）面に形成することが好まし
い。これは、バッファ層が前記した結晶構造を採り易い
ためで、GaAs単結晶基板の上記の面に形成された上記バ
ッファ層は、前述の本発明において好ましい結晶構造を
採り易く、また、界面の状態を改善するのにも有利であ
る。
はGaAs単結晶基板の（100）面に形成することが好まし
い。これは、バッファ層が前記した結晶構造を採り易い
ためで、GaAs単結晶基板の上記の面に形成された上記バ
ッファ層は、前述の本発明において好ましい結晶構造を
採り易く、また、界面の状態を改善するのにも有利であ
る。
実施例 以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、以
下に記載するものは本発明の単なる実施例に過ぎず、以
下の開示により、本発明の範囲が何等制限されないこと
は勿論である。
下に記載するものは本発明の単なる実施例に過ぎず、以
下の開示により、本発明の範囲が何等制限されないこと
は勿論である。
GaAs単結晶基板上にバッファ層としてZrO2を500Åコ
ートし、バッファ層上に複合酸化物超電導体層を形成
し、本発明の超電導体層を有する半導体基板を作製し
た。ZrO2バッファ層は、スパッタリング法により、GaAs
単結晶基板の温度300℃で形成した。
ートし、バッファ層上に複合酸化物超電導体層を形成
し、本発明の超電導体層を有する半導体基板を作製し
た。ZrO2バッファ層は、スパッタリング法により、GaAs
単結晶基板の温度300℃で形成した。
市販のBi2O3粉末、SrCO3粉末、CaCO3粉末、CuO粉末を
Biと、Srと、Caと、Cuの原子比Bi:Sr:Ca:Cuを1.4:1:1:
1.5とした原料粉末を常法に従って焼結して作ったBi−S
r−Ca−Cu−Ｏ複合酸化物、YBa2Cu4.5Ox焼結体粉末およ
びHoBa2.2Cu4.7Ox焼結体粉末をターゲットとして、公知
のマグネトロンスパッタリング法により、上記バッファ
層を形成したGaAs半導体単結晶基板の（100）面上に複
合酸化物超電導体層を形成する。基板とターゲットの位
置関係および高周波電力の大きさに特に注意し、基板温
度700℃でスパッタリングを行い、複合酸化物超電導体
層を1000Åまで成長させ、試料とする。なお、比較のた
めバッファ層を形成しないGaAs半導体単結晶基板の（10
0）面上に全く等しい条件で複合酸化物超電導体層を形
成した。
Biと、Srと、Caと、Cuの原子比Bi:Sr:Ca:Cuを1.4:1:1:
1.5とした原料粉末を常法に従って焼結して作ったBi−S
r−Ca−Cu−Ｏ複合酸化物、YBa2Cu4.5Ox焼結体粉末およ
びHoBa2.2Cu4.7Ox焼結体粉末をターゲットとして、公知
のマグネトロンスパッタリング法により、上記バッファ
層を形成したGaAs半導体単結晶基板の（100）面上に複
合酸化物超電導体層を形成する。基板とターゲットの位
置関係および高周波電力の大きさに特に注意し、基板温
度700℃でスパッタリングを行い、複合酸化物超電導体
層を1000Åまで成長させ、試料とする。なお、比較のた
めバッファ層を形成しないGaAs半導体単結晶基板の（10
0）面上に全く等しい条件で複合酸化物超電導体層を形
成した。
上記の本発明の超電導体層を有する半導体基板は、い
ずれのものも半導体とバッファ層およびバッファ層と超
電導体層の界面の状態がよく、半導体デバイス材料とし
て優れた特性を有している。また、それぞれの試料の超
電導体層の超電導臨界温度および77Kにおける臨界電流
を以下に示す。
ずれのものも半導体とバッファ層およびバッファ層と超
電導体層の界面の状態がよく、半導体デバイス材料とし
て優れた特性を有している。また、それぞれの試料の超
電導体層の超電導臨界温度および77Kにおける臨界電流
を以下に示す。
以上説明したように、本発明の超電導体層を有する半
導体基板は、半導体デバイス用基板としてたいへん有効
である。
導体基板は、半導体デバイス用基板としてたいへん有効
である。
発明の効果 本発明により、新規な半導体デバイス材料としてたい
へん有効な超電導体層を有する半導体基板が提供され
る。本発明により、半導体デバイスの高速化、高密度化
がさらに推進される。さらに、本発明はジョセフソン素
子と異なり、３端子以上の端子を有する超電導体を利用
した半導体デバイス等に応用が可能である。
へん有効な超電導体層を有する半導体基板が提供され
る。本発明により、半導体デバイスの高速化、高密度化
がさらに推進される。さらに、本発明はジョセフソン素
子と異なり、３端子以上の端子を有する超電導体を利用
した半導体デバイス等に応用が可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢津 修示 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 上代 哲司 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．Ｍ ＡＧ−23，Ｎｏ．２（1987）ＰＰ．1674 −1677 Ｍ．Ｔｏｎｏｕｃｈｉ，ｅｔ ａｌ．”Ａ ＮＯＶＥＬ ＨＯＴ−ＥＬ ＥＣＴＲＯＮ ＴＲＡＮＳＩＳＴＯＲ ＥＭＰＬＯＹＩＮＧ ＳＵＰＥＲＣＯＮ ＤＵＣＴＯＲ ＢＡＳＥ" Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．51 （25），（1987）ＰＰ．2164−2166 Ｊ．Ｌ．Ｍａｋｏｕｓ，ｅｔ ａｌ．" Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ａｎ ｄ ｓｔｒｕｃｕｒａｌ ｐｒｏｐｅｒ ｔｉｅｓ ｏｆ ｓｐｕｔｔｅｒｅｄ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｏｆ ＹＢａ▲ 下２▼Ｃｕ▲下３▼Ｏ▲下７−ｘ▼" Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．51 （11）（1987）ＰＰ．852−854 Ｂ．Ｏ ｈ，ｅｔ ａｌ．”Ｃｒｉｔｉｃａｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｉｎ ｓ ｕｐｅｒｅｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＹＢａ ▲下２▼Ｃｕ▲下３▼Ｏ▲下７−δ▼ ｆｉｌｍｓ ｍａｄｅ ｂｙ ｅｌｅｃ ｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｃｏｅｖａｐｏｒ ａｔｉｏｎ" 電子情報通信学会技術研究報告 Ｖｏ ｌ．87 Ｎｏ．137 ［超伝導エレクト ロニクス］ＰＰ43−48 ＳＣＥ87−19 渡辺幹弘 外「酸化物超伝導薄膜の製 作」 Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．52 （７）（1988）ＰＰ．584−586 Ａ．Ｍ ｏｇｒａ−Ｃａｍｐｅｒｅ，ｅｔ ａ ｌ．”Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ ｓｕｐｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｔｈｉｎ ｆｉ ｌｍｓ ｂｙ ｓｉｍｕｌａｔａｎｅｏ ｕｓ ｏｒ ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｅ ｖａｐａｒａｔｉｏｎ"
Claims (6)
- 【請求項１】GaAs単結晶基板と、GaAs単結晶基板上に形
成されている厚さ50〜1000ÅのZrO2またはMgOからなる
バッファ層と、バッファ層上に形成された複合酸化物超
電導体よりなる薄膜層とを備え、バッファ層がGaAs単結
晶基板と複合酸化物超電導体薄膜層との間の界面状態を
改善することを特徴とする超電導体層を有する半導体基
板。 - 【請求項２】前記バッファ層が、ZrO2またはMgOのアモ
ルファスで構成されていることを特徴とする請求項１に
記載の半導体基板。 - 【請求項３】前記バッファ層が、ZrO2の正方晶であっ
て、（100）面が表面となる配向性を有するか、または
（100）面が表面となる単結晶であることを特徴とする
請求項１に記載の半導体基板。 - 【請求項４】前記バッファ層が、ZrO2の立方晶であっ
て、（100）面が表面となる配向性を有するか、または
（100）面が表面となる単結晶であることを特徴とする
請求項１に記載の半導体基板。 - 【請求項５】前記バッファ層が、MgO多結晶で（100）面
が表面となる配向性を有するか、または（100）面が表
面となる単結晶であることを特徴とする請求項１に記載
の半導体基板。 - 【請求項６】前記バッファ層が、MgO多結晶で（111）面
が表面となる配向性を有するか、または（111）面が表
面となる単結晶であることを特徴とする請求項１に記載
の半導体基板。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP63110018A JP2797186B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 超電導体層を有する半導体基板 |
| KR1019890005786A KR900017216A (ko) | 1988-04-30 | 1989-04-29 | 초전도체 박막을 가지는 반도체 기판과 그 제조 방법 |
| AU33896/89A AU614606B2 (en) | 1988-04-30 | 1989-05-01 | Semiconductor substrate having a superconducting thin film, and a process for producing the same |
| CA000598305A CA1330196C (en) | 1988-04-30 | 1989-05-01 | Semiconductor substrate having a superconducting thin film, and a process for producing the same |
| EP89401238A EP0341148B1 (en) | 1988-04-30 | 1989-05-02 | A semiconductor substrate having a superconducting thin film |
| DE68918746T DE68918746T2 (de) | 1988-04-30 | 1989-05-02 | Halbleitersubstrat mit dünner Supraleiterschicht. |
| US07/726,124 US5179070A (en) | 1988-04-30 | 1991-07-02 | Semiconductor substrate having a superconducting thin film with a buffer layer in between |
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| JP63110018A JP2797186B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 超電導体層を有する半導体基板 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| AU637511B2 (en) * | 1990-06-28 | 1993-05-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for preparing thin film of oxide superconductor |
| EP0544399A3 (en) * | 1991-11-26 | 1993-10-27 | Xerox Corp | Epitaxial magnesium oxide as a buffer layer for formation of subsequent layers on tetrahedral semiconductors |
| US5323023A (en) * | 1992-12-02 | 1994-06-21 | Xerox Corporation | Epitaxial magnesium oxide as a buffer layer on (111) tetrahedral semiconductors |
-
1988
- 1988-05-06 JP JP63110018A patent/JP2797186B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１１）（１９８７）ＰＰ．８５２−８５４ Ｂ．Ｏｈ，ｅｔ ａｌ．"Ｃｒｉｔｉｃａｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｉｎ ｓｕｐｅｒｅｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＹＢａ▲下２▼Ｃｕ▲下３▼Ｏ▲下７−δ▼ ｆｉｌｍｓ ｍａｄｅ ｂｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｃｏｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ" |
| Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（２５），（１９８７）ＰＰ．２１６４−２１６６ Ｊ．Ｌ．Ｍａｋｏｕｓ，ｅｔ ａｌ．"Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｕｒａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｐｕｔｔｅｒｅｄ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｏｆ ＹＢａ▲下２▼Ｃｕ▲下３▼Ｏ▲下７−ｘ▼" |
| Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５２（７）（１９８８）ＰＰ．５８４−５８６ Ａ．Ｍｏｇｒａ−Ｃａｍｐｅｒｅ，ｅｔ ａｌ．"Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｂｙ ｓｉｍｕｌａｔａｎｅｏｕｓ ｏｒ ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｅｖａｐａｒａｔｉｏｎ" |
| ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．ＭＡＧ−２３，Ｎｏ．２（１９８７）ＰＰ．１６７４−１６７７ Ｍ．Ｔｏｎｏｕｃｈｉ，ｅｔ ａｌ．"Ａ ＮＯＶＥＬ ＨＯＴ−ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＴＲＡＮＳＩＳＴＯＲ ＥＭＰＬＯＹＩＮＧ ＳＵＰＥＲＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＢＡＳＥ" |
| 電子情報通信学会技術研究報告 Ｖｏｌ．８７ Ｎｏ．１３７ ［超伝導エレクトロニクス］ＰＰ４３−４８ ＳＣＥ８７−１９ 渡辺幹弘 外「酸化物超伝導薄膜の製作」 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01280375A (ja) | 1989-11-10 |
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