JP2981197B2 - 自己整列薄バリヤ高温超電導エッジ接合 - Google Patents
自己整列薄バリヤ高温超電導エッジ接合Info
- Publication number
- JP2981197B2 JP2981197B2 JP9339262A JP33926297A JP2981197B2 JP 2981197 B2 JP2981197 B2 JP 2981197B2 JP 9339262 A JP9339262 A JP 9339262A JP 33926297 A JP33926297 A JP 33926297A JP 2981197 B2 JP2981197 B2 JP 2981197B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting
- superconducting layer
- layer
- josephson junction
- layers
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/10—Junction-based devices
- H10N60/12—Josephson-effect devices
- H10N60/124—Josephson-effect devices comprising high-Tc ceramic materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0912—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices
- H10N60/0941—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices comprising high-Tc ceramic materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/70—High TC, above 30 k, superconducting device, article, or structured stock
- Y10S505/701—Coated or thin film device, i.e. active or passive
- Y10S505/702—Josephson junction present
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、高温超電
導（ＨＴＳ）接合に係り、より詳細には、自己整列薄バ
リヤＨＴＳエッジ接合に係る。
導（ＨＴＳ）接合に係り、より詳細には、自己整列薄バ
リヤＨＴＳエッジ接合に係る。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ及び通信システムの処理効
率及び計算速度の要求が高まるにつれて、５Ｇｓｐｓ８
ビットのような高速アナログ／デジタル（ＡＤＣ）及び
デジタル／アナログ（ＤＡＣ）動作や、５Ｇｂｐｓのよ
うな論理機能を、軍用及び商業向けシステムの広範な用
途に対し低い消費電力で実行するために、ＨＴＳ回路が
利用されている。
率及び計算速度の要求が高まるにつれて、５Ｇｓｐｓ８
ビットのような高速アナログ／デジタル（ＡＤＣ）及び
デジタル／アナログ（ＤＡＣ）動作や、５Ｇｂｐｓのよ
うな論理機能を、軍用及び商業向けシステムの広範な用
途に対し低い消費電力で実行するために、ＨＴＳ回路が
利用されている。
【０００３】特に、種々のＡＤＣ、ＤＡＣ及びデジタル
機能を実行するための高速・低電力動作をＨＴＳ集積回
路に与えるために、ＨＴＳの超電導体−通常導体−超電
導体（ＳＮＳ）エッジ接合が利用されている。しかしな
がら、既存のＳＮＳ接合の大きな欠点は、過剰な寄生イ
ンダクタンスが存在することで、このため、低い臨界電
流（Ｉｃ）及び低い臨界電流対通常抵抗（ＩｃＲｎ）積
をもつ接合を使用しなければならない。ＩｃＲｎ積が低
いことは、既存のＳＮＳ接合を集積するＨＴＳ回路の動
作速度を低下させる。
機能を実行するための高速・低電力動作をＨＴＳ集積回
路に与えるために、ＨＴＳの超電導体−通常導体−超電
導体（ＳＮＳ）エッジ接合が利用されている。しかしな
がら、既存のＳＮＳ接合の大きな欠点は、過剰な寄生イ
ンダクタンスが存在することで、このため、低い臨界電
流（Ｉｃ）及び低い臨界電流対通常抵抗（ＩｃＲｎ）積
をもつ接合を使用しなければならない。ＩｃＲｎ積が低
いことは、既存のＳＮＳ接合を集積するＨＴＳ回路の動
作速度を低下させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】それ故、ＨＴＳ回路の
低電力・高速度の利点を実現するのに必要なＩｃＲｎ積
を保持しながらも、寄生インダクタンスを減少するよう
なＳＮＳ接合が要望される。
低電力・高速度の利点を実現するのに必要なＩｃＲｎ積
を保持しながらも、寄生インダクタンスを減少するよう
なＳＮＳ接合が要望される。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、これらの要望
を満足する。本発明は、寄生インダクタンスを減少した
エッジ接合を形成する方法を提供する。本発明の方法
は、基体上に第１の超電導層を付着し；この第１の超電
導層に第１の誘電体層を付着し；この第１の誘電体層に
第２の超電導層を付着し；そしてこの第２の超電導層に
第２の誘電体層を付着する段階を含む。第１及び第２の
超電導層と、第１及び第２の誘電体層は、第１の積層構
造体を形成する。第２の超電導層は、第１の超電導層よ
り薄く付着される。
を満足する。本発明は、寄生インダクタンスを減少した
エッジ接合を形成する方法を提供する。本発明の方法
は、基体上に第１の超電導層を付着し；この第１の超電
導層に第１の誘電体層を付着し；この第１の誘電体層に
第２の超電導層を付着し；そしてこの第２の超電導層に
第２の誘電体層を付着する段階を含む。第１及び第２の
超電導層と、第１及び第２の誘電体層は、第１の積層構
造体を形成する。第２の超電導層は、第１の超電導層よ
り薄く付着される。
【０００６】本発明の方法は、更に、上記第１の積層構
造体をエッチングして、平面セグメント及び傾斜セグメ
ントを形成し、該傾斜セグメントは、一定に減少する厚
みを有し、そして平面セグメントにある角度で接続さ
れ；上記エッチングされた積層構造体にバリヤ層を付着
し；そしてこのバリヤ層に第３の超電導層を付着して、
（ｉ）上記第１の超電導層に接近して上記傾斜セグメン
トに第１のジョゼフソン接合を、そして（ii）上記第２
の超電導層に接近して上記傾斜セグメントに第２のジョ
ゼフソン接合を形成する段階も含む。上記第１の超電導
層のエッジと上記第３の超電導層の底面との間の重畳領
域は、上記第２の超電導層のエッジと上記第３の超電導
層の底面との間の重畳領域よりも大きく、これにより、
第２のジョゼフソン接合に対する第１のジョゼフソン接
合の誘導性寄生作用が減少される。上記超電導層は、上
記平面セグメントの平面に実質的に直角な方向における
ｃ軸とエピタキシャルである。
造体をエッチングして、平面セグメント及び傾斜セグメ
ントを形成し、該傾斜セグメントは、一定に減少する厚
みを有し、そして平面セグメントにある角度で接続さ
れ；上記エッチングされた積層構造体にバリヤ層を付着
し；そしてこのバリヤ層に第３の超電導層を付着して、
（ｉ）上記第１の超電導層に接近して上記傾斜セグメン
トに第１のジョゼフソン接合を、そして（ii）上記第２
の超電導層に接近して上記傾斜セグメントに第２のジョ
ゼフソン接合を形成する段階も含む。上記第１の超電導
層のエッジと上記第３の超電導層の底面との間の重畳領
域は、上記第２の超電導層のエッジと上記第３の超電導
層の底面との間の重畳領域よりも大きく、これにより、
第２のジョゼフソン接合に対する第１のジョゼフソン接
合の誘導性寄生作用が減少される。上記超電導層は、上
記平面セグメントの平面に実質的に直角な方向における
ｃ軸とエピタキシャルである。
【０００７】好ましくは、第２の超電導層は、第１及び
第３の超電導層よりも薄くなるように選択される。第２
の超電導層は、第１及び第３の超電導層の厚みの少なく
とも約１／３にすることができる。好ましくは、第２の
ジョゼフソン接合は、その臨界電流容量が、第１のジョ
ゼフソン接合の臨界電流容量のせいぜい約１／３であ
る。
第３の超電導層よりも薄くなるように選択される。第２
の超電導層は、第１及び第３の超電導層の厚みの少なく
とも約１／３にすることができる。好ましくは、第２の
ジョゼフソン接合は、その臨界電流容量が、第１のジョ
ゼフソン接合の臨界電流容量のせいぜい約１／３であ
る。
【０００８】従って、本発明によるエッジ接合は、基体
と、該基体上に付着された第１の超電導層と、該第１の
超電導層に付着された第１の誘電体層と、該第１の誘電
体層に付着された第２の超電導層と、該第２の超電導層
に付着された第２の誘電体層とを備えている。第１及び
第２の超電導層と、第１及び第２の誘電体層は、平面セ
グメント及び傾斜セグメントを有する第１の積層構造体
を形成し、該傾斜セグメントは、一定に減少する厚みを
有し、そして平面セグメントにある角度で接続される。
第２の超電導層は、第１の超電導層よりも薄く付着され
る。
と、該基体上に付着された第１の超電導層と、該第１の
超電導層に付着された第１の誘電体層と、該第１の誘電
体層に付着された第２の超電導層と、該第２の超電導層
に付着された第２の誘電体層とを備えている。第１及び
第２の超電導層と、第１及び第２の誘電体層は、平面セ
グメント及び傾斜セグメントを有する第１の積層構造体
を形成し、該傾斜セグメントは、一定に減少する厚みを
有し、そして平面セグメントにある角度で接続される。
第２の超電導層は、第１の超電導層よりも薄く付着され
る。
【０００９】更に、エッジ接合は、第１の積層構造体に
付着されたバリヤ層と、このバリヤ層に付着された第３
の超電導層であって、（ｉ）第１の超電導層に接近して
傾斜セグメントに第１のジョゼフソン接合を、そして
（ii）第２の超電導層に接近して傾斜セグメントに第２
のジョゼフソン接合を形成するための第３の超電導層と
を備えている。第１の超電導層のエッジと第３の超電導
層の底面との間の重畳領域は、第２の超電導層のエッジ
と第３の超電導層の底面との間の重畳領域よりも大き
く、これにより、第２のジョゼフソン接合に対する第１
のジョゼフソン接合の誘導性寄生作用が減少される。上
記超電導層は、上記平面セグメントの平面に実質的に直
角な方向におけるｃ軸とエピタキシャルである。
付着されたバリヤ層と、このバリヤ層に付着された第３
の超電導層であって、（ｉ）第１の超電導層に接近して
傾斜セグメントに第１のジョゼフソン接合を、そして
（ii）第２の超電導層に接近して傾斜セグメントに第２
のジョゼフソン接合を形成するための第３の超電導層と
を備えている。第１の超電導層のエッジと第３の超電導
層の底面との間の重畳領域は、第２の超電導層のエッジ
と第３の超電導層の底面との間の重畳領域よりも大き
く、これにより、第２のジョゼフソン接合に対する第１
のジョゼフソン接合の誘導性寄生作用が減少される。上
記超電導層は、上記平面セグメントの平面に実質的に直
角な方向におけるｃ軸とエピタキシャルである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の上記及び他の特徴並びに
効果は、添付図面を参照した以下の説明及び特許請求の
範囲から容易に理解されよう。図１を参照すれば、寄生
インダクタンスを減少したエッジ接合１０を形成する本
発明の方法は、基体１４上に第１の超電導層１２を付着
し；この第１の超電導層１２に第１の誘電体層１６を付
着し；この第１の誘電体層１６に第２の超電導層１８を
付着し；そしてこの第２の超電導層１８に第２の誘電体
層２０を付着する段階を含む。第１及び第２の超電導層
１２及び１８と、第１及び第２の誘電体層１６及び２０
は、第１の積層構造体２２を形成する。
効果は、添付図面を参照した以下の説明及び特許請求の
範囲から容易に理解されよう。図１を参照すれば、寄生
インダクタンスを減少したエッジ接合１０を形成する本
発明の方法は、基体１４上に第１の超電導層１２を付着
し；この第１の超電導層１２に第１の誘電体層１６を付
着し；この第１の誘電体層１６に第２の超電導層１８を
付着し；そしてこの第２の超電導層１８に第２の誘電体
層２０を付着する段階を含む。第１及び第２の超電導層
１２及び１８と、第１及び第２の誘電体層１６及び２０
は、第１の積層構造体２２を形成する。
【００１１】この方法は、更に、第１の積層構造体２２
をエッチングして、平面セグメント２４及び傾斜セグメ
ント２６を形成し、該傾斜セグメント２６は、一定に減
少する厚みを有し、そして平面セグメント２４に角度θ
で接続され；更に、上記エッチングされた積層構造体２
２にバリヤ層２８を付着し；そしてこのバリヤ層２８に
第３の超電導層３０を付着して、（ｉ）第１の超電導層
１２に接近して傾斜セグメント２６に第１のジョゼフソ
ン接合３２を、そして（ii）第２の超電導層１８に接近
して傾斜セグメント２６に第２のジョゼフソン接合３４
を形成する段階も含む。
をエッチングして、平面セグメント２４及び傾斜セグメ
ント２６を形成し、該傾斜セグメント２６は、一定に減
少する厚みを有し、そして平面セグメント２４に角度θ
で接続され；更に、上記エッチングされた積層構造体２
２にバリヤ層２８を付着し；そしてこのバリヤ層２８に
第３の超電導層３０を付着して、（ｉ）第１の超電導層
１２に接近して傾斜セグメント２６に第１のジョゼフソ
ン接合３２を、そして（ii）第２の超電導層１８に接近
して傾斜セグメント２６に第２のジョゼフソン接合３４
を形成する段階も含む。
【００１２】第１及び第３の超電導層１２及び３０の間
に接合を形成する重畳領域は、第２及び第３の超電導層
１８及び３０の間に接合を形成する重畳領域よりも大き
く、これにより、第１のジョゼフソン接合の臨界電流が
大きくなり、そして第２のジョゼフソン接合３４に対す
る第１のジョゼフソン接合３２の誘導性寄生作用が減少
される。
に接合を形成する重畳領域は、第２及び第３の超電導層
１８及び３０の間に接合を形成する重畳領域よりも大き
く、これにより、第１のジョゼフソン接合の臨界電流が
大きくなり、そして第２のジョゼフソン接合３４に対す
る第１のジョゼフソン接合３２の誘導性寄生作用が減少
される。
【００１３】超電導層１２、１８及び３０は、平面セグ
メント２４の平面に実質的に直角な方向におけるｃ軸と
エピタキシャルである。第２の超電導層１８は、第１及
び第３の超電導層１２及び３０よりも薄く選択すること
ができ、これにより、第２のジョゼフソン接合３４に対
する第１のジョゼフソン接合３２の寄生インダクタンス
が以下に述べるように減少される。
メント２４の平面に実質的に直角な方向におけるｃ軸と
エピタキシャルである。第２の超電導層１８は、第１及
び第３の超電導層１２及び３０よりも薄く選択すること
ができ、これにより、第２のジョゼフソン接合３４に対
する第１のジョゼフソン接合３２の寄生インダクタンス
が以下に述べるように減少される。
【００１４】第２の超電導層１８は薄いので、高いイン
ダクタンスを有する。従って、第１及び第３の超電導層
１２及び３０は、第２の超電導層１８の高いインダクタ
ンスを補償するために第２の超電導層１８よりも厚く選
択される。一般に、厚い層はインダクタンスが低く、そ
して薄い層はインダクタンスが高い。第２の超電導層１
８を薄く選択することにより、第２の超電導層１８のイ
ンダクタンスが増加され、これは、第１及び第３の超電
導層１２及び３０を比較的厚く選択することにより一部
補償される。
ダクタンスを有する。従って、第１及び第３の超電導層
１２及び３０は、第２の超電導層１８の高いインダクタ
ンスを補償するために第２の超電導層１８よりも厚く選
択される。一般に、厚い層はインダクタンスが低く、そ
して薄い層はインダクタンスが高い。第２の超電導層１
８を薄く選択することにより、第２の超電導層１８のイ
ンダクタンスが増加され、これは、第１及び第３の超電
導層１２及び３０を比較的厚く選択することにより一部
補償される。
【００１５】好都合にも、層１２、１６、１８及び２０
を切削するエッチング段階は、１段階プロセスである。
従って、第３の超電導層３０は、個別の段階として付着
される。第３の超電導層３０は、必要に応じて傾斜セグ
メント２６に付着することができる。従って、第３の超
電導層３０は、自己整列され、好都合にも、他の層１
２、１６、１８、２０及び２８の特徴部に対して正確に
位置設定される必要はない。第３の超電導層３０は、接
合３２及び３４の巾を画成するようにパターン化され
る。
を切削するエッチング段階は、１段階プロセスである。
従って、第３の超電導層３０は、個別の段階として付着
される。第３の超電導層３０は、必要に応じて傾斜セグ
メント２６に付着することができる。従って、第３の超
電導層３０は、自己整列され、好都合にも、他の層１
２、１６、１８、２０及び２８の特徴部に対して正確に
位置設定される必要はない。第３の超電導層３０は、接
合３２及び３４の巾を画成するようにパターン化され
る。
【００１６】図２及び３に示すように、エッジ接合１０
は、基体１４と、該基体１４上に付着された第１の超電
導層１２と、該第１の超電導層１２に付着された第１の
誘電体層１６と、該第１の誘電体層１６に付着された第
２の超電導層１８と、該第２の超電導層１８に付着され
た第２の誘電体層２０とを備えている。第１及び第２の
超電導層１２及び１８と、第１及び第２の誘電体層１６
及び２０は、平面セグメント２４及び傾斜セグメント２
６を有する第１の積層構造体２２を形成し、該傾斜セグ
メント２６は、一定に減少する厚みを有し、そして平面
セグメント２４に角度θで接続される。この角度θは、
一般に、約４５°未満であり、そして好ましくは、約３
５°未満である。
は、基体１４と、該基体１４上に付着された第１の超電
導層１２と、該第１の超電導層１２に付着された第１の
誘電体層１６と、該第１の誘電体層１６に付着された第
２の超電導層１８と、該第２の超電導層１８に付着され
た第２の誘電体層２０とを備えている。第１及び第２の
超電導層１２及び１８と、第１及び第２の誘電体層１６
及び２０は、平面セグメント２４及び傾斜セグメント２
６を有する第１の積層構造体２２を形成し、該傾斜セグ
メント２６は、一定に減少する厚みを有し、そして平面
セグメント２４に角度θで接続される。この角度θは、
一般に、約４５°未満であり、そして好ましくは、約３
５°未満である。
【００１７】エッジ接合１０は、更に、第１の積層構造
体２２に付着されたバリヤ層２８と、このバリヤ層２８
に付着された第３の超電導層３０であって、（ｉ）第１
の超電導層１２に接近して傾斜セグメント２６に第１の
ジョゼフソン接合３２を、そして（ii）第２の超電導層
１８に接近して傾斜セグメント２６に第２のジョゼフソ
ン接合３４を形成するための第３の超電導層３０とを備
えている。第１及び第３の超電導層１２及び３０の間に
接合を形成する重畳領域は、第２及び第３の超電導層１
８及び３０の間に接合を形成する重畳領域よりも大き
く、これにより、第２のジョゼフソン接合３４に対する
第１のジョゼフソン接合３２の誘導性寄生作用が減少さ
れる。
体２２に付着されたバリヤ層２８と、このバリヤ層２８
に付着された第３の超電導層３０であって、（ｉ）第１
の超電導層１２に接近して傾斜セグメント２６に第１の
ジョゼフソン接合３２を、そして（ii）第２の超電導層
１８に接近して傾斜セグメント２６に第２のジョゼフソ
ン接合３４を形成するための第３の超電導層３０とを備
えている。第１及び第３の超電導層１２及び３０の間に
接合を形成する重畳領域は、第２及び第３の超電導層１
８及び３０の間に接合を形成する重畳領域よりも大き
く、これにより、第２のジョゼフソン接合３４に対する
第１のジョゼフソン接合３２の誘導性寄生作用が減少さ
れる。
【００１８】好都合にも、第３の超電導層３０と第２の
超電導層１８との重畳の面積は、第３の超電導層３０と
第１の超電導層１２との重畳の面積より小さい。それ
故、第１のジョゼフソン接合３２は、インダクタンスが
低いために高い電流を搬送することができ、従って、第
２のジョゼフソン接合３４の動作に干渉しない。
超電導層１８との重畳の面積は、第３の超電導層３０と
第１の超電導層１２との重畳の面積より小さい。それ
故、第１のジョゼフソン接合３２は、インダクタンスが
低いために高い電流を搬送することができ、従って、第
２のジョゼフソン接合３４の動作に干渉しない。
【００１９】第１及び第２のジョゼフソン接合３２及び
３４の電流又はインダクタンス特性が同等である場合に
は、第１のジョゼフソン接合３２は、第２のジョゼフソ
ン接合３４に関連して付加的な寄生インダクタンスとし
て振る舞う。第３の超電導層３０と第１の超電導層１２
との間の大きな重畳領域は、第１のジョゼフソン接合３
２により効果的に低い寄生インダクタンスを生じる。
３４の電流又はインダクタンス特性が同等である場合に
は、第１のジョゼフソン接合３２は、第２のジョゼフソ
ン接合３４に関連して付加的な寄生インダクタンスとし
て振る舞う。第３の超電導層３０と第１の超電導層１２
との間の大きな重畳領域は、第１のジョゼフソン接合３
２により効果的に低い寄生インダクタンスを生じる。
【００２０】既存のエッジ接合においては、臨界電流
（Ｉｃ）及び臨界電流対通常抵抗の積（ＩｃＲｎ）のよ
うな電気的パラメータは、エッジ接合の直列幾何学的イ
ンダクタンスと独立して変化し得るものではない。本発
明に基づき超電導層１２、１８及び３０の相対的な厚み
を選択することにより、好都合にも、各ジョゼフソン接
合３２及び３４の上記パラメータを分離しそして各々独
立して最適化することができる。
（Ｉｃ）及び臨界電流対通常抵抗の積（ＩｃＲｎ）のよ
うな電気的パラメータは、エッジ接合の直列幾何学的イ
ンダクタンスと独立して変化し得るものではない。本発
明に基づき超電導層１２、１８及び３０の相対的な厚み
を選択することにより、好都合にも、各ジョゼフソン接
合３２及び３４の上記パラメータを分離しそして各々独
立して最適化することができる。
【００２１】第２の超電導層１８は、厚みが約２５０Å
ないし約３０００Åである。好ましくは、第１及び第３
の超電導層１２及び３０は、第２の超電導層１８の厚み
の少なくとも約３倍である。エッジ接合１０の実施形態
は、厚みが約５００Åの第２の超電導層１８と、厚みが
各々約１５００Åの第１及び第３の超電導層１２及び３
０とを含むことができる。
ないし約３０００Åである。好ましくは、第１及び第３
の超電導層１２及び３０は、第２の超電導層１８の厚み
の少なくとも約３倍である。エッジ接合１０の実施形態
は、厚みが約５００Åの第２の超電導層１８と、厚みが
各々約１５００Åの第１及び第３の超電導層１２及び３
０とを含むことができる。
【００２２】誘電体層１６及び２０は、厚みが約１００
０Åないし約３０００Åである。上記例の場合には、誘
電体層１６及び２０の厚みは、約１５００Åである。傾
斜セグメント２６の上の第３の超電導層３０の巾は、約
２ミクロンないし約１０ミクロンである。好ましくは、
第３の超電導層３０の巾は、約４ミクロンである。
０Åないし約３０００Åである。上記例の場合には、誘
電体層１６及び２０の厚みは、約１５００Åである。傾
斜セグメント２６の上の第３の超電導層３０の巾は、約
２ミクロンないし約１０ミクロンである。好ましくは、
第３の超電導層３０の巾は、約４ミクロンである。
【００２３】第２の超電導層１８は、図示されたよう
に、第３の超電導層３０よりも片側当たり少なくとも約
２ミクロン巾広である。それ故、第２の超電導層１８
は、第３の超電導層３０よりも約４ミクロン巾広であ
る。誘電体層１６及び２０と、第１の超電導層１２は、
特定の回路設計に必要とされる巾及び長さである。例え
ば、誘電体層１６及び２０と、第１の超電導層１２は、
長さが少なくとも約２０ミクロンであり、そして長さが
せいぜい約１ｍｍである。
に、第３の超電導層３０よりも片側当たり少なくとも約
２ミクロン巾広である。それ故、第２の超電導層１８
は、第３の超電導層３０よりも約４ミクロン巾広であ
る。誘電体層１６及び２０と、第１の超電導層１２は、
特定の回路設計に必要とされる巾及び長さである。例え
ば、誘電体層１６及び２０と、第１の超電導層１２は、
長さが少なくとも約２０ミクロンであり、そして長さが
せいぜい約１ｍｍである。
【００２４】ジョゼフソン接合３２及び３４の動作温度
範囲は、約６５Ｋであり、ＩｃＲｎは、約３００ないし
約５００マイクロボルトであり、そしてＩｃは、約１０
０ないし約３００マイクロアンペアである。Ｒｎは、約
１ないし約３オームであり、Ｉｃは、約１００ないし約
３００マイクロアンペアであり、そしてＩｃＲｎは、約
３００ないし約５００マイクロボルトである。好ましく
は、ＩｃＲｎの値は、できるだけ大きくて例えば５００
マイクロボルトである。既存のＳＮＳ接合は、Ｉｃ及び
ＩｃＲｎの値として、本発明により達成される値のせい
ぜい１／３しか達成できない。
範囲は、約６５Ｋであり、ＩｃＲｎは、約３００ないし
約５００マイクロボルトであり、そしてＩｃは、約１０
０ないし約３００マイクロアンペアである。Ｒｎは、約
１ないし約３オームであり、Ｉｃは、約１００ないし約
３００マイクロアンペアであり、そしてＩｃＲｎは、約
３００ないし約５００マイクロボルトである。好ましく
は、ＩｃＲｎの値は、できるだけ大きくて例えば５００
マイクロボルトである。既存のＳＮＳ接合は、Ｉｃ及び
ＩｃＲｎの値として、本発明により達成される値のせい
ぜい１／３しか達成できない。
【００２５】超電導層１２、１８及び３０は、好ましく
は、本質的にＹＢＣＯのような高温超電導体より成るグ
ループから選択される。第１及び第２の誘電体層１６及
び２０は、本質的にＳＲＴＩＯ３のような絶縁体より成
るグループから選択できる。更に、第１及び第２の誘電
体層１６及び２０は、構成上エピタキシャルであっても
よい。接合のバリヤ層２８は、第３の超電導層３０とエ
ッチングされた積層構造体２２との間の通常のバリヤで
あってもよい。通常のバリヤは、コバルトドープされた
ＹＢＣＯ、ＰＢＣＯ、カルシウムルテネート、カルシウ
ムドープされたＹＢＣＯ又はガリウムドープされたＰＢ
ＣＯでよい。基体は、とりわけ、ネオジムガレート、ラ
ンタンアルミネート又はイットリウムドープされたジル
コニウムでよい。通常のバリヤは、厚みが約５ないし約
５０ｎｍである。
は、本質的にＹＢＣＯのような高温超電導体より成るグ
ループから選択される。第１及び第２の誘電体層１６及
び２０は、本質的にＳＲＴＩＯ３のような絶縁体より成
るグループから選択できる。更に、第１及び第２の誘電
体層１６及び２０は、構成上エピタキシャルであっても
よい。接合のバリヤ層２８は、第３の超電導層３０とエ
ッチングされた積層構造体２２との間の通常のバリヤで
あってもよい。通常のバリヤは、コバルトドープされた
ＹＢＣＯ、ＰＢＣＯ、カルシウムルテネート、カルシウ
ムドープされたＹＢＣＯ又はガリウムドープされたＰＢ
ＣＯでよい。基体は、とりわけ、ネオジムガレート、ラ
ンタンアルミネート又はイットリウムドープされたジル
コニウムでよい。通常のバリヤは、厚みが約５ないし約
５０ｎｍである。
【００２６】本発明のエッジ接合１０の効果は、ＩｃＲ
ｎ積の増加に比例する速度で動作できることである。例
えば、従来のＣｏ−ＹＢＣＯ接合においては、接合の速
度が１５０マイクロボルトＩｃＲｎで４０ＧＨｚに制限
された。本発明によるＣｏ−ＹＢＣＯ接合は、好都合に
も、６００マイクロボルトＩｃＲｎで１６０ＧＨｚを達
成することができる。これは著しい改善である。バリヤ
２８及び反対電極（Ｓ−Ｎ−Ｓ接合のＮ−Ｓ）は、現場
で付着することができる。
ｎ積の増加に比例する速度で動作できることである。例
えば、従来のＣｏ−ＹＢＣＯ接合においては、接合の速
度が１５０マイクロボルトＩｃＲｎで４０ＧＨｚに制限
された。本発明によるＣｏ−ＹＢＣＯ接合は、好都合に
も、６００マイクロボルトＩｃＲｎで１６０ＧＨｚを達
成することができる。これは著しい改善である。バリヤ
２８及び反対電極（Ｓ−Ｎ−Ｓ接合のＮ−Ｓ）は、現場
で付着することができる。
【００２７】以上、本発明の特定の実施形態について詳
細に説明したが、他の形態を考えることもできる。例え
ば、エッチングではなく、リフトオフプロセスを使用し
て、傾斜セグメントを形成することもできる。それ故、
本発明は、上記した好ましい実施形態に限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲内で種々の変更がなされ得る
ことを理解されたい。
細に説明したが、他の形態を考えることもできる。例え
ば、エッチングではなく、リフトオフプロセスを使用し
て、傾斜セグメントを形成することもできる。それ故、
本発明は、上記した好ましい実施形態に限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲内で種々の変更がなされ得る
ことを理解されたい。
【図１】エッジ接合を形成する本発明の方法の段階を示
す図である。
す図である。
【図２】図１の方法により形成されたエッジ接合の斜視
図である。
図である。
【図３】図２のエッジ接合の側面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケイ エフ ラウ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90275 ローリング ヒルズ エステー タス インディアン ヴァリー ロード 29202 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 39/24 H01L 39/22 H01L 39/00
Claims (17)
- 【請求項１】 寄生インダクタンスを減少した積層構造
のエッジ接合を形成する方法において、 （ａ）基体上に第１の超電導層を付着し； （ｂ）上記第１の超電導層に第１の誘電体層を付着し； （ｃ）上記第１の誘電体層に第２の超電導層を付着し； （ｄ）上記第２の超電導層に第２の誘電体層を付着し； 上記第１及び第２の超電導層と第１及び第２の誘電体層
は、第１の積層構造体を形成し； （ｅ）上記第１の積層構造体をエッチングして、平面セ
グメント及び傾斜セグメントを形成し、傾斜セグメント
は、一定に減少する厚みを有し、そして平面セグメント
にある角度で接続され； （ｆ）上記エッチングされた積層構造体にバリヤ層を付
着し；そして （ｇ）上記バリヤ層に第３の超電導層を付着して、
（ｉ）上記第１の超電導層に接近して上記傾斜セグメン
トに第１のジョゼフソン接合と、（ii）上記第２の超電
導層に接近して上記傾斜セグメントに第２のジョゼフソ
ン接合とを形成し、上記第１及び第３の超電導層の重畳
領域は、上記第２及び第３の超電導層の重畳領域よりも
大きく、これにより、第２のジョゼフソン接合に対する
第１のジョゼフソン接合の誘導性寄生作用が減少され；
上記超電導層は、上記平面セグメントの平面に実質的に
直角な方向におけるｃ軸とエピタキシャルであることを
特徴とする方法。 - 【請求項２】 第２の超電導層を付着する上記段階は、
第２の超電導層を第１及び第３の超電導層よりも薄くな
るように選択する請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 第２の超電導層を付着する上記段階は、
第２の超電導層を第１の超電導層の厚みのせいぜい約１
／３に選択する請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 第２の超電導層を付着する上記段階は、
第２の超電導層を第３の超電導層の厚みのせいぜい約１
／３に選択する請求項２に記載の方法。 - 【請求項５】 上記第２のジョゼフソン接合は、その臨
界電流容量が上記第１のジョゼフソン接合の臨界電流容
量のせいぜい約１／３である請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 上記エッチング段階は、上記平面セグメ
ントに対する上記傾斜セグメントの角度がせいぜい約４
５°となるように上記第１積層構造体をエッチングする
ことを含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 上記角度は、約３５°未満である請求項
６に記載の方法。 - 【請求項８】 第１、第２及び第３の超電導層を付着す
る上記段階は、本質的に高温超電導体より成るグループ
から上記超電導層を選択することを含む請求項１に記載
の方法。 - 【請求項９】 寄生インダクタンスを減少した積層構造
のエッジ接合を形成する方法において、 （ａ）基体上に第１の超電導層を付着し； （ｂ）上記第１の超電導層に第１の誘電体層を付着し； （ｃ）上記第１の誘電体層に第２の超電導層を付着し； （ｄ）上記第２の超電導層に第２の誘電体層を付着し；
上記第１及び第２の超電導層と第１及び第２の誘電体層
は、第１の積層構造体を形成し； （ｅ）上記第１の積層構造体をエッチングして、平面セ
グメント及び傾斜セグメントを形成し、傾斜セグメント
は、一定に減少する厚みを有し、そして平面セグメント
にせいぜい約３５°の角度で接続され； （ｆ）上記エッチングされた積層構造体にバリヤ層を付
着し；そして （ｇ）上記バリヤ層に第３の超電導層を付着して、
（ｉ）上記第１の超電導層に接近して上記傾斜セグメン
トに第１のジョゼフソン接合と、（ii）上記第２の超電
導層に接近して上記傾斜セグメントに第２のジョゼフソ
ン接合とを形成し、 上記超電導層は、上記平面セグメントの平面に実質的に
直角な方向におけるｃ軸とエピタキシャルであり、そし
て上記第２の超電導層は、上記第１及び第３の超電導層
の厚みのせいぜい約１／３であり、これにより、第２の
ジョゼフソン接合に対する第１のジョゼフソン接合の誘
導性寄生作用が減少されることを特徴とする方法。 - 【請求項１０】 寄生インダクタンスが減少された積層
構造のエッジ接合において、 （ａ）基体と、 （ｂ）上記基体上に付着された第１の超電導層と、 （ｃ）上記第１の超電導層に付着された第１の誘電体層
と、 （ｄ）上記第１の誘電体層に付着された第２の超電導層
と、 （ｅ）上記第２の超電導層に付着された第２の誘電体層
とを備え、 上記第１及び第２の超電導層と上記第１及び第２の誘電
体層は、平面セグメント及び自己整列した傾斜セグメン
トを有する第１の積層構造体を形成し、該傾斜セグメン
トは、一定に減少する厚みを有し、そして平面セグメン
トにある角度で接続され、更に、 （ｆ）上記第１の積層構造体に付着されたバリヤ層と、 （ｇ）上記バリヤ層に付着された第３の超電導層であっ
て、（ｉ）上記第１の超電導層に接近して上記傾斜セグ
メントに第１のジョゼフソン接合と、（ii）上記第２の
超電導層に接近して上記傾斜セグメントに第２のジョゼ
フソン接合とを形成するための第３の超電導層とを備
え、上記第１及び第３の超電導層の重畳領域は、上記第
２及び第３の超電導層の重畳領域よりも大きく、これに
より、第２のジョゼフソン接合に対する第１のジョゼフ
ソン接合の誘導性寄生作用が減少され；そして上記超電
導層は、上記平面セグメントの平面に実質的に直角な方
向におけるｃ軸とエピタキシャルであることを特徴とす
るエッジ接合。 - 【請求項１１】 上記第２の超電導層は、上記第１及び
第３の超電導層よりも薄い請求項１０に記載のエッジ接
合。 - 【請求項１２】 第２の超電導層は、上記第１の超電導
層の厚みのせいぜい約１／３である請求項１１に記載の
エッジ接合。 - 【請求項１３】 第２の超電導層は、上記第３の超電導
層の厚みのせいぜい約１／３である請求項１１に記載の
エッジ接合。 - 【請求項１４】 上記第２のジョゼフソン接合は、その
臨界電流容量が上記第１のジョゼフソン接合の臨界電流
容量のせいぜい約１／３である請求項１０に記載のエッ
ジ接合。 - 【請求項１５】 上記平面セグメントに対する上記傾斜
セグメントの角度はせいぜい約４５°である請求項１０
に記載のエッジ接合。 - 【請求項１６】 上記角度は、約３５°未満である請求
項１５に記載のエッジ接合。 - 【請求項１７】 寄生インダクタンスが減少された積層
構造のエッジ接合において、 （ａ）基体と、 （ｂ）上記基体上に付着された第１の超電導層と、 （ｃ）上記第１の超電導層に付着された第１の誘電体層
と、 （ｄ）上記第１の誘電体層に付着された第２の超電導層
と、 （ｅ）上記第２の超電導層に付着された第２の誘電体層
とを備え、 上記第１及び第２の超電導層と上記第１及び第２の誘電
体層は、平面セグメント及び自己整列した傾斜セグメン
トを有する第１の積層構造体を形成し、該傾斜セグメン
トは、一定に減少する厚みを有し、そして平面セグメン
トにせいぜい約３５°の角度で接続され、更に、 （ｆ）上記第１の積層構造体に付着されたバリヤ層と、 （ｇ）上記バリヤ層に付着された第３の超電導層であっ
て、（ｉ）上記第１の超電導層に接近して上記傾斜セグ
メントに第１のジョゼフソン接合と、（ii）上記第２の
超電導層に接近して上記傾斜セグメントに第２のジョゼ
フソン接合とを形成するための第３の超電導層とを備
え、 上記超電導層は、上記平面セグメントの平面に実質的に
直角な方向におけるｃ軸とエピタキシャルであり、そし
て上記第２の超電導層は、上記第１及び第３の超電導層
の厚みのせいぜい約１／３であり、これにより、第２の
ジョゼフソン接合に対する第１のジョゼフソン接合の誘
導性寄生作用が減少されることを特徴とするエッジ接
合。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/743,647 US5939730A (en) | 1996-11-04 | 1996-11-04 | Self-aligned thin barrier high temperature superconductor edge junction |
| US08/743647 | 1996-11-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11121819A JPH11121819A (ja) | 1999-04-30 |
| JP2981197B2 true JP2981197B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=24989598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9339262A Expired - Fee Related JP2981197B2 (ja) | 1996-11-04 | 1997-11-04 | 自己整列薄バリヤ高温超電導エッジ接合 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5939730A (ja) |
| JP (1) | JP2981197B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3278638B2 (ja) * | 1998-09-01 | 2002-04-30 | 日本電気株式会社 | 高温超伝導ジョセフソン接合およびその製造方法 |
| US20020086725A1 (en) * | 2001-01-04 | 2002-07-04 | Dustin Fasbender | Gaming method and apparatus with triggering of bonus events by the presence of a trigger symbol in particular locations |
| WO2003019684A1 (en) * | 2001-08-22 | 2003-03-06 | International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation | High-temperature superconducting josephson junction, superconducting electronic device having the same and method for forming high-temperature superconducting josephson junction |
| JP2003282981A (ja) * | 2002-03-26 | 2003-10-03 | Fujitsu Ltd | ジョセフソン接合素子およびその製造方法 |
| US7075171B2 (en) * | 2003-03-11 | 2006-07-11 | Fujitsu Limited | Superconducting system, superconducting circuit chip, and high-temperature superconducting junction device with a shunt resistor |
| US6926921B2 (en) * | 2003-05-05 | 2005-08-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Imprint lithography for superconductor devices |
| US20060067293A1 (en) * | 2004-09-24 | 2006-03-30 | John Santhoff | Digital synthesis of communication signals |
| US10367134B2 (en) | 2017-06-07 | 2019-07-30 | International Business Machines Corporation | Shadow mask sidewall tunnel junction for quantum computing |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4028714A (en) * | 1974-12-31 | 1977-06-07 | International Business Machines Corporation | Ultralow-power, micro-miniaturized Josephson devices having high inductance |
| JPS6156476A (ja) * | 1984-08-28 | 1986-03-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | ジヨセフソン接合素子 |
| JPH0624255B2 (ja) * | 1987-06-17 | 1994-03-30 | 沖電気工業株式会社 | 超伝導体薄膜の支持構造 |
| JPH02101779A (ja) * | 1988-10-11 | 1990-04-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導素子およびその作製方法 |
| US5100694A (en) * | 1989-08-01 | 1992-03-31 | The United States Of America As Represented By The Administrator National Aeronautics And Space Administration | Method for producing edge geometry superconducting tunnel junctions utilizing an NbN/MgO/NbN thin film structure |
-
1996
- 1996-11-04 US US08/743,647 patent/US5939730A/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-10-08 US US08/947,342 patent/US5916848A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-11-04 JP JP9339262A patent/JP2981197B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11121819A (ja) | 1999-04-30 |
| US5939730A (en) | 1999-08-17 |
| US5916848A (en) | 1999-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2981197B2 (ja) | 自己整列薄バリヤ高温超電導エッジ接合 | |
| CA2084394A1 (en) | Superconducting Multilayer Interconnection Formed of Oxide Superconductor Material and Method for Manufacturing the Same | |
| US5981443A (en) | Method of manufacturing a high temperature superconducting Josephson device | |
| JP3027549B2 (ja) | 超伝導体ヘテロ−エピタキシャルジョセフソン接合 | |
| EP0573340B1 (en) | Josephson junction device formed of oxide superconductor | |
| EP0477103A2 (en) | Method for manufacturing superconducting device having a reduced thickness of oxide superconducting layer and superconducting device manufactured thereby | |
| US4430790A (en) | Method of making a Josephson junction | |
| EP0484252B1 (en) | Superconducting device formed of oxide superconductor material | |
| US5793056A (en) | Low-inductance HTS interconnects and Josephson junctions using slot-defined SNS edge junctions | |
| EP0534854B1 (en) | Superconducting thin film formed of oxide superconductor material, superconducting current path and superconducting device utilizing the superconducting thin film | |
| US5304817A (en) | Superconductive circuit with film-layered josephson junction and process of fabrication thereof | |
| US5883051A (en) | High Tc superconducting Josephson junction element | |
| US5760463A (en) | Superconducting layer in contact with group III-V semiconductor layer for wiring structure | |
| JP3221037B2 (ja) | 電流変調装置 | |
| JP2740460B2 (ja) | 超電導回路 | |
| CA2052379C (en) | Superconducting device having an extremely thin superconducting channel formed of oxide superconductor material | |
| EP0565452B1 (en) | Superconducting device having a superconducting channel formed of oxide superconductor material | |
| JPH0529809A (ja) | 伝送線路 | |
| Sakai et al. | Investigation of IV characteristics of intrinsic Josephson junctions in Bi-2223 thin films | |
| JP2674346B2 (ja) | ジョセフソン素子及びその製造方法 | |
| JP3126410B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH05299713A (ja) | 電流変調装置 | |
| JP2647391B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP2730368B2 (ja) | 超電導電界効果型素子およびその作製方法 | |
| JPH08335725A (ja) | 超伝導層間のコンタクト構造及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |