JP3241798B2 - Method for manufacturing superconducting device - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、超電導トランジスタ
等に用いられるトンネル型接合構造の超電導デバイスの
製造方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting device having a tunnel-type junction structure used for a superconducting transistor or the like .
It relates to a manufacturing method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、我国における超電導エレクトロニ
クスの進歩は目覚ましく、これに伴って転移温度Ｔｃの
高いビスマス系酸化物超電導物質やイットリウム系酸化
物超電導物質が提案されている。2. Description of the Related Art In recent years, the progress of superconducting electronics in Japan has been remarkable, and accordingly, bismuth-based oxide superconductors and yttrium-based oxide superconductors having a high transition temperature Tc have been proposed.
【０００３】上記酸化物超電導物質を用いて超電導デバ
イスを作成する場合には、例えば、一定の作動電圧を有
し回路動作の安定に優れたトンネル型接合が用いられ
る。このトンネル型接合は、ＳＩＳまたはＳＩＮ（ここ
でＳは超電導体、Ｉは絶縁層、Ｎは常伝導体）からなる
サンドウィッチ構造となっている。この場合Ｓ層上にＭ
ｇＯ等の絶縁層を設けた後、超電導薄膜または常伝導体
を積層形成している。When a superconducting device is manufactured using the above oxide superconducting material, for example, a tunnel junction having a constant operating voltage and excellent circuit operation stability is used. This tunnel junction has a sandwich structure composed of SIS or SIN (here, S is a superconductor, I is an insulating layer, and N is a normal conductor). In this case, M
After providing an insulating layer such as gO, a superconducting thin film or a normal conductor is formed by lamination.
【０００４】トンネル型接合においては、上記絶縁層は
コヒ−レンス長以内でその膜厚が薄い程良く、例えば、
ビスマス系超電導物質等を用いると、コヒ−レンス長が
短いことに起因して、絶縁層の厚みは１〜１．５ｎｍ以
下に設定する必要がある。In a tunnel junction, the thickness of the insulating layer is preferably as small as possible within the coherence length.
When a bismuth-based superconducting material or the like is used, the thickness of the insulating layer needs to be set to 1 to 1.5 nm or less due to a short coherence length.
【０００５】斯る要求に応えるべく、薄く絶縁層を形成
した超電導デバイスをこの出願人は既に提案している
（特願平３−３４２０３１号に詳しい）。この超電導デ
バイスは、図５に示すように、基板１上に形成されたＢ
ａ1-xＫxＢｉＯ3（以下、ＢＫＢＯという。）組成の超
電導薄膜２と、この超電導薄膜２上にこの薄膜表面を酸
化することにより形成された絶縁層３、この絶縁層３上
に形成された金属層または超電導層４とから構成されて
いる。To meet such a demand, the present applicant has already proposed a superconducting device in which a thin insulating layer is formed (see Japanese Patent Application No. 3-342011). As shown in FIG. 5, this superconducting device has a B
a 1-x K x BiO 3 (hereinafter referred to as BKBO) composition, a superconducting thin film 2, an insulating layer 3 formed on the superconducting thin film 2 by oxidizing the surface of the thin film, and formed on the insulating layer 3. Metal layer or superconducting layer 4.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記した超電導デバイ
スにおいては、ＢＫＢＯ膜の平坦度が２〜３ｎｍであ
る。この超電導デバイスのトンネル電流値は、図６に示
すように、準粒子のトンネル電流値がＩｃが０．２ｍＡ
程度と低い。In the above-described superconducting device, the BKBO film has a flatness of 2 to 3 nm. As shown in FIG. 6, the tunnel current value of this superconducting device is such that the tunnel current value of the quasiparticle is 0.2 mA.
Degree and low.
【０００７】ところで、このトンネル電流値は大きいほ
どデバイス化が容易となり、トンネル電流値の向上が望
まれている。By the way, the larger the tunnel current value is, the easier it is to implement a device, and it is desired to improve the tunnel current value.
【０００８】この発明は、トンネル電流値の向上を図
り、デバイス化が容易な超電導デバイスを提供とするこ
とを目的としている。An object of the present invention is to provide a superconducting device which can improve the tunnel current value and can be easily made into a device.
【０００９】[0009]
【００１０】[0010]
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】 この発明の超電導デバイ
スの製造方法は、Ｂａ1-xＫxＢｉＯ3（ここに、ｘは
０．２＜ｘ＜０．５）、Ｂａ1-xＲｂxＢｉＯ3（ここに
ｘは０．２＜ｘ＜０．５）またはＮｂからなる超電導体
にエッチングを施し、この表面に５ｎｍ以上１０ｎｍ未
満の凹凸面を形成すると共にその表面を酸化して絶縁層
を形成した後、この絶縁層上に金属層または超電導層を
形成することを特徴とする。 According to the present invention, there is provided a method for manufacturing a superconducting device, comprising the steps of: Ba 1-x K x BiO 3 (where x is 0.2 <x <0.5); Ba 1-x Rb x Etching is performed on a superconductor made of BiO 3 (where x is 0.2 <x <0.5) or Nb to form an uneven surface of 5 nm to less than 10 nm on the surface and oxidize the surface to oxidize the surface. Is formed, and then a metal layer or a superconducting layer is formed on the insulating layer.
【００１２】また、この発明の超電導デバイスの製造方
法は、表面に５ｎｍ以上１０ｎｍ未満の凹凸面が形成さ
れた基板上に、Ｂａ1-xＫxＢｉＯ3（ここに、ｘは０．
２＜ｘ＜０．５）、Ｂａ1-xＲｂxＢｉＯ3（ここにｘは
０．２＜ｘ＜０．５）またはＮｂからなる超電導体層を
形成すると共にその表面を酸化して絶縁層を形成した
後、この絶縁層上に金属層または超電導層を形成するこ
とを特徴とする。[0012] In the method of manufacturing superconducting devices of this invention, on the substrate an uneven surface of less than 10nm over 5nm is formed on the surface, Ba 1-x K x BiO 3 ( herein, x is 0.
2 <x <0.5), a superconductor layer made of Ba 1-x Rb x BiO 3 (where x is 0.2 <x <0.5) or Nb, and the surface thereof is oxidized for insulation. After forming the layer, a metal layer or a superconducting layer is formed on the insulating layer.
【００１３】[0013]
【作用】この発明によれば、ＢＫＢＯ表面に５ｎｍ以上
１０ｎｍ未満の凹凸が形成されるとともに上記凹凸に沿
ってＢＫＢＯ表面に絶縁層が形成されているので、実効
的なトンネル接合の断面積が増える。そして、トンネル
電流値は電流断面積に比例するので、トンネル電流値を
向上させることが出来る。According to the invention, the BKBO surface has a thickness of 5 nm or more.
Since the unevenness of less than 10 nm is formed and the insulating layer is formed on the BKBO surface along the unevenness, the effective tunnel junction cross-sectional area increases. Since the tunnel current value is proportional to the current cross-sectional area, the tunnel current value can be improved.
【００１４】[0014]
【実施例】この発明の一実施例を図１ないし図４に従い
説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【００１５】図１はこの発明の一実施例に斯る超電導デ
バイスの構造を示す断面図であり、ＳｒＴｉＯ3、Ｚｒ2
Ｏ3、ＭｇＯ、Ａａ2Ｏ3等からなる基板上にＳＩＮまた
はＳＩＳ（Ｓは超電導薄膜、Ｉは絶縁層、Ｎは常伝導
体）からなるサンドウィッチ構造の本体部が形成され
る。この実施例ではＳｒＴｉＯ3（１１０）からなる基
板１上に、ＳＩＮまたはＳＩＳ（Ｓは超電導薄膜、Ｉは
絶縁層、Ｎは常伝導体）からなるサンドウィッチ構造の
本体部が形成された構造と成っている。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a superconducting device according to an embodiment of the present invention, wherein SrTiO 3 , Zr 2
On a substrate made of O 3 , MgO, Aa 2 O 3 or the like, a main body of a sandwich structure made of SIN or SIS (S is a superconducting thin film, I is an insulating layer, and N is a normal conductor) is formed. In this embodiment, a main body of a sandwich structure made of SIN or SIS (S is a superconducting thin film, I is an insulating layer, N is a normal conductor) is formed on a substrate 1 made of SrTiO 3 (110). ing.
【００１６】この基板１はその平坦度が５ｎｍ以上にな
るようにＳＴＭ（スキャニング・タンネ−リング・マイ
クロスコ−ピ−）を用いたエッチング若しくはＥＣＲ
（エレクトロン・サイクロトロン・レゾナンス）プラズ
マによるエッチングにより表面に凹凸を形成している。The substrate 1 is etched using STM (Scanning Tunneling Microscope) or ECR so that its flatness is 5 nm or more.
(Electron cyclotron resonance) Irregularities are formed on the surface by etching with plasma.
【００１７】この表面に凹凸が形成された基板１上にＢ
ＫＢＯ薄膜２をスパッタリング等により形成する。この
スパッタリングに形成されたＢＫＢＯ薄膜２表面は基板
１の凹凸によりＢＫＢＯがその履歴を共なって成長さ
れ、表面に５ｎｍ以上の凹凸が形成される。B is placed on the substrate 1 having the irregularities formed on the surface.
The KBO thin film 2 is formed by sputtering or the like. On the surface of the BKBO thin film 2 formed by this sputtering, BKBO grows together with its history due to the unevenness of the substrate 1, and unevenness of 5 nm or more is formed on the surface.
【００１８】そして、ＢＫＢＯは酸素（Ｏ2）雰囲気中
でのアニ−ル等によりその表面に自然な絶縁バリヤが形
成される。この絶縁バリヤ３をトンネル接合の絶縁層と
して用いている。この絶縁バリヤ３上に金（Ａｕ）等か
らなる金属層若しくは超電導層４を形成し、この発明に
かかる超電導デバイスが形成される。BKBO has a natural insulating barrier formed on its surface by annealing or the like in an oxygen (O 2 ) atmosphere. This insulating barrier 3 is used as an insulating layer of a tunnel junction. A metal layer made of gold (Au) or the like or a superconducting layer 4 is formed on the insulating barrier 3 to form a superconducting device according to the present invention.
【００１９】次に上記構造の超電導デバイスの製造方法
につき説明する。本実施例ではＳｒＴｉＯ3基板を用意
し、この基板１にエッチング処理を施し、平坦度が５ｎ
ｍ以上の凹凸を形成する。この凹凸を形成するためのエ
ッチング処理としては、ＥＣＲプラズマ（酸素プラズ
マ）またはＳＴＭを用いる。Next, a method of manufacturing the superconducting device having the above structure will be described. In the present embodiment, an SrTiO 3 substrate is prepared, and the substrate 1 is subjected to an etching process to have a flatness of 5n.
m or more are formed. ECR plasma (oxygen plasma) or STM is used as an etching process for forming the unevenness.
【００２０】ＥＣＲプラズマ（酸素プラズマ）は、１０
-4〜１０-6Ｔｏｒｒとなるまで装置内を真空にひき、加
速電圧２００〜６００Ｖ、入射マイクロ波パワー１００
〜２００Ｗの条件でエッチング処理をする。The ECR plasma (oxygen plasma) is 10
The inside of the apparatus is evacuated until the pressure reaches -4 to 10 -6 Torr, the acceleration voltage is 200 to 600 V, and the incident microwave power is 100.
The etching process is performed under the condition of ~ 200W.
【００２１】またＳＴＭを用いたエッチングにおいて
は、プロ−ブとしてＰｔ−Ｉｒを用い、端子電圧−１〜
−１０Ｖで処理を行う。In the etching using the STM, Pt-Ir is used as a probe, and terminal voltages -1 to -1 are used.
Process at -10V.
【００２２】このようにして凹凸が形成された基板１を
エチールアルコール中で超音波洗浄した後、煮沸、乾燥
させる。次にこの洗浄された基板１をスパッタリングタ
ーゲットが接着されたＲＦ−マグネトロンスパッタ装置
内に取付けた後、装置内圧が１０-4〜１０-6Ｐａとなる
まで真空ひきを行う。The substrate 1 having the irregularities thus formed is ultrasonically cleaned in ethyl alcohol, and then boiled and dried. Next, after mounting the washed substrate 1 in an RF-magnetron sputtering apparatus to which a sputtering target is adhered, vacuum drawing is performed until the internal pressure of the apparatus becomes 10 -4 to 10 -6 Pa.
【００２３】ついで装置内にＡｒガスとＯ2ガスを導入
する。この際、ＡｒガスとＯ2ガスとの比は５０：５０
に且つ装置内ガス圧は８０Ｐａとなるように設定した。Next, Ar gas and O 2 gas are introduced into the apparatus. At this time, the ratio of Ar gas to O 2 gas is 50:50.
And the gas pressure in the apparatus was set to 80 Pa.
【００２４】この後、装置の正負極間に５０〜１５０Ｗ
の放電電力を印加することによって装置内にプラズムを
発生させた後、装置内の加熱装置により基板１を３００
℃〜５００℃に加熱する。Thereafter, 50 to 150 W is applied between the positive and negative electrodes of the apparatus.
After generating a plasma in the apparatus by applying discharge power of
Heat to 500C to 500C.
【００２５】然る後、０．５〜２時間プレスパッタリン
グを行った後、基板１を３００℃〜５００℃に加熱した
状態で装置内シャッターを開成して本スパッタを開始す
る。これにより超電導薄膜２の形成が開始される。この
際の成膜速度は、５００Å／時間とした。[0025] Then, after 0.5 to 2 hours up less Pattarin <br/> grayed, start the main sputtering by opening the device shutter while heating the substrate 1 to 300 ° C. to 500 ° C. I do. Thereby, formation of the superconducting thin film 2 is started. At this time, the film forming rate was 500 ° / hour.
【００２６】本スパッタ終了後、上記シャッターを閉成
し、プラズマを消灯させる。この後、Ａｒガスの導入を
中止すると共にＯ2ガスの導入状態を維持し、３５０℃
以上の温度で１時間程度保持する。その後、温度を低下
し基板１を酸素雰囲気化で冷却する。更に、この様に形
成したＢＫＢＯ膜を大気中で１〜１．５時間放置する。
この様にＲＦ−マグネトロンスパッタリングによりＢＫ
ＢＯ膜を基板１上にエピタキシャル成長させた後、酸素
雰囲気下で放置することにより、自然絶縁バリヤ３がＢ
ＫＢＯ薄膜表面に形成される。さらに表面加工後に大気
中で１〜１．５時間放置することにより、よりよい自然
バリヤが形成される。After the main sputtering, the shutter is closed to turn off the plasma. Thereafter, the introduction of the Ar gas was stopped, and the introduction state of the O 2 gas was maintained.
The above temperature is maintained for about one hour. Thereafter, the temperature is lowered and the substrate 1 is cooled in an oxygen atmosphere. Further, the BKBO film thus formed is left in the air for 1 to 1.5 hours.
As described above, BK by RF-magnetron sputtering
After the BO film is epitaxially grown on the substrate 1 and left in an oxygen atmosphere, the natural insulating barrier 3
It is formed on the surface of the KBO thin film. In addition, a better natural barrier is formed by leaving the substrate in the air for 1 to 1.5 hours after the surface processing.
【００２７】この自然バリヤからなる絶縁層をそのまま
絶縁層として用いても良いし、更に必要に応じて、この
絶縁層上にＭｇＯからなる絶縁層を積層してもよい。そ
してこの絶縁層３上にＥＰ蒸着または蒸着により金（Ａ
ｕ）等の金属層４を設ける。The insulating layer made of this natural barrier may be used as it is as an insulating layer, or if necessary, an insulating layer made of MgO may be laminated on this insulating layer. And gold by deposition EP steam KOR other on the insulating layer 3 (A
u) and other metal layers 4 are provided.
【００２８】またＳＩＳ構造にする場合には、絶縁層３
を形成した後、上記スパッタリング法と同様の方法でＳ
層を形成すればよい。In the case of the SIS structure, the insulating layer 3
Is formed, and S is formed in the same manner as in the above sputtering method.
A layer may be formed.
【００２９】上記スパッタリングターゲットは、バリウ
ム化合物（例えばＢａＣＯ3、ＢａＯ、Ｂａ（Ｎ
Ｏ）2）、カリウム化合物（例えばＫＯ2、Ｋ2ＣＯ3、Ｋ
ＮＯ3）、ビスマス化合物（例えばＢｉ2Ｏ3）を一定の
割合で混合した後、窒素ガス雰囲気（６００〜７００
℃）で２〜５時間、酸素ガス雰囲気（４００〜５００
℃）で２〜５時間焼成し、さらに１〜３トン／ｃｍ2の
圧力でプレスすることによって作成した。The sputtering target is made of a barium compound (for example, BaCO 3 , BaO, Ba (N
O) 2 ), potassium compounds (eg, KO 2 , K 2 CO 3 , K
NO 3 ) and a bismuth compound (for example, Bi 2 O 3 ) are mixed at a fixed ratio, and then mixed in a nitrogen gas atmosphere (600 to 700).
° C) for 2 to 5 hours in an oxygen gas atmosphere (400 to 500
C) for 2 to 5 hours, and further pressed at a pressure of 1 to 3 ton / cm 2 .
【００３０】前述した実施例は基板表面に凹凸面を形成
したが、これ以外にＢＫＢＯ膜に凹凸を形成しても良
い。図２はこのＢＫＢＯ膜に凹凸を形成する場合の実施
例を示す断面図である。In the above-described embodiment, the uneven surface is formed on the substrate surface. Alternatively, the unevenness may be formed on the BKBO film. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment in which irregularities are formed on the BKBO film.
【００３１】図２に示すように、ＳｒＴｉＯ3（１１
０）からなる基板１上にＢＫＢＯ薄膜２がスパッタリン
グ等により形成される。そして、このＢＫＢＯ薄膜２の
表面がその平坦度が５ｎｍ以上になるようにＳＴＭ（ス
キャニング・タンネ−リング・マイクロスコ−ピ−）を
用いたエッチング若しくはＥＣＲ（エレクトロン・サイ
クロトロン・レゾナンス）プラズマによるエッチングに
より表面に凹凸が形成され、この表面加工後に大気中で
１〜１．５時間放置することにより、自然バリヤを形成
している。この絶縁バリヤ３をトンネル接合の絶縁層と
して用い、この絶縁バリヤ３上に金（Ａｕ）等からなる
金属層若しくは超電導層４を形成している。As shown in FIG. 2, SrTiO 3 (11
The BKBO thin film 2 is formed on the substrate 1 made of (0) by sputtering or the like. Then, the surface of the BKBO thin film 2 is etched by STM (scanning tunneling microscopy) or etched by ECR (electron cyclotron resonance) plasma so that the flatness is 5 nm or more. Unevenness is formed on the surface, and after the surface processing, the substrate is left in the air for 1 to 1.5 hours to form a natural barrier. The insulating barrier 3 is used as an insulating layer of a tunnel junction, and a metal layer made of gold (Au) or the like or a superconducting layer 4 is formed on the insulating barrier 3.
【００３２】このＢＫＢＯ膜に凹凸を形成する場合の製
造例を説明する。先ずＳｒＴｉＯ3（１１０）基板を用
意する。この基板１をエチールアルコール中で超音波洗
浄した後、煮沸、乾燥させる。A manufacturing example in which unevenness is formed on the BKBO film will be described. First, a SrTiO 3 (110) substrate is prepared. After the substrate 1 is ultrasonically cleaned in ethyl alcohol, it is boiled and dried.
【００３３】次に洗浄された基板１を前述と同様にスパ
ッタリングターゲットが装着されたＲＦ−マグネトロン
スパッタ装置内に取付けた後、装置内圧が１０-4〜１０
-6Ｐａとなるまで真空ひきを行う。Next, after mounting the washed substrate 1 in an RF-magnetron sputtering apparatus equipped with a sputtering target in the same manner as described above, the internal pressure of the apparatus is 10 -4 to 10 -4.
Vacuum is drawn to -6 Pa.
【００３４】ついで装置内にＡｒガスとＯ2ガスを導入
する。この際、ＡｒガスとＯ2ガスとの比は５０：５０
に且つ装置内ガス圧は８０Ｐａとなるように設定する。
この後前述と同様に正負極間に所定の放電電力を印加す
ることによって、プラズマが発生し成膜速度５０Å／時
間で、ＢＫＢＯ超電導薄膜を形成する。Next, Ar gas and O 2 gas are introduced into the apparatus. At this time, the ratio of Ar gas to O 2 gas is 50:50.
And the gas pressure in the apparatus is set to 80 Pa.
Thereafter, by applying a predetermined discharge power between the positive electrode and the negative electrode in the same manner as described above, plasma is generated and a BKBO superconducting thin film is formed at a film forming rate of 50 ° / hour.
【００３５】このようにして形成されたＢＫＢＯ薄膜に
ＥＣＲプラズマによってその表面に平坦度が５ｎｍ以上
の凹凸を形成する。The BKBO thin film thus formed is formed with irregularities having a flatness of 5 nm or more on its surface by ECR plasma.
【００３６】そしてＢＫＢＯ薄膜表面に平坦度５ｎｍ以
上の凹凸面を形成した後、大気中で１〜１．５時間放置
し、この表面に自然絶縁バリヤ３を形成する。その後金
または超電導層４を形成することにより超電導デバイス
が形成される。After forming an uneven surface with a flatness of 5 nm or more on the surface of the BKBO thin film, the film is left in the air for 1 to 1.5 hours to form a natural insulating barrier 3 on the surface. Thereafter, a superconducting device is formed by forming a gold or superconducting layer 4.
【００３７】図３にＢＫＢＯ薄膜表面に平坦度が５ｎｍ
以上の凹凸面を形成したこの発明による超電導デバイス
のトンネル電流値を測定した結果を示す。図３に示すよ
うに、この発明にかかる超電導デバイスでは、準粒子の
トンネル電流値がＩｃが１．０ｍＡと従来のものに比し
て格段に向上していることが分かる。FIG. 3 shows that the surface of the BKBO thin film has a flatness of 5 nm.
The result of measuring the tunnel current value of the superconducting device according to the present invention having the above-mentioned uneven surface is shown. As shown in FIG. 3, in the superconducting device according to the present invention, it can be seen that the tunnel current value of the quasiparticles is 1.0 mA, which is much higher than that of the conventional device.
【００３８】次に、ＢＫＢＯ薄膜表面の凹凸の平坦度が
異なるものを準備し、その上に絶縁層及び金属層を形成
し臨界電流密度及び非線形比を測定した結果を図４に示
す。この図において、白丸及び白角は自然バリヤのみ、
ハッチングを施した丸及び黒丸は自然バリヤにＭｇＯの
絶縁層を積層した構造を示す。また、白丸及びハッチン
グを施した丸は臨界電流密度を白角及び黒丸は非線形比
を示す。 [0038] Next, B KBO Prepare the different ones flatness of the uneven surface of the thin film, shows the result of measuring the on an insulating layer and a metal layer critical current density and nonlinear ratios in FIG. In this figure, white circles and white corners are only natural barriers,
Hatched circles and black circles indicate a structure in which an insulating layer of MgO is laminated on a natural barrier. Also, white circles and hatchin
The shaded circles indicate the critical current density, and the open and closed circles indicate the non-linear ratio.
【００３９】この図に示すように、基板表面粗さが５０
Å（５ｎｍ）以上１００Å（１０ｎｍ）未満であれば臨
界電流密度が上昇し非線形比も良好のものが得られる。
しかしながら基板表面粗さが１００Åを越えると、臨界
電流密度は向上するが、逆に非線形比が悪くなる。これ
は表面の凹凸によりリーク電流が増加するためと思われ
る。従って、基板表面の凹凸は５ｎｍ〜１０ｎｍまでが
好ましい。As shown in FIG.
If it is not less than {(5 nm) and less than 100} (10 nm), a critical current density increases and a good nonlinear ratio can be obtained.
However, when the substrate surface roughness exceeds 100 °, the critical current density is improved, but the nonlinearity ratio is worsened. This is presumably because the leakage current increases due to surface irregularities. Therefore, the unevenness of the substrate surface is preferably from 5 nm to 10 nm.
【００４０】尚、上述した実施例では、基板１上にＢＫ
ＢＯ超電導薄膜を形成する場合につき説明しているが、
ＢＫＢＯのバルク状態の物を用いてその上に絶縁層及び
超電導層若しくは金層を設けるように構成することもで
きる。この場合ＢＫＢＯバルク体の表面にＥＣＲプラズ
マ等のエッチングにより凹凸面を形成し、大気中に１〜
１．５時間放置し表面に自然絶縁バリヤを形成する。そ
して、前記同様にその上に金属層を形成すれば超電導電
子デバイスが形成される。In the above-described embodiment, the BK
The case where a BO superconducting thin film is formed has been described,
It is also possible to use a BKBO bulk material and to provide an insulating layer and a superconducting layer or a gold layer thereon. In this case, an uneven surface is formed on the surface of the BKBO bulk body by etching such as ECR plasma,
Leave for 1.5 hours to form a natural insulating barrier on the surface. Then, if a metal layer is formed thereon as described above, a superconducting device is formed.
【００４１】また、超電導体として前述した実施例では
ＢＫＢＯを用いたが、ＢＫＢＯの変わりに、Ｂａ1-xＲ
ｂxＢｉＯ3（ここに、ｘは０．２＜ｘ＜０．５）からな
る超電導を用いてもよい。更に、Ｎｂの超電導体を用い
てもよい。尚Ｎｂの場合、自然絶縁バリヤはＮｂ酸化物
である。Although BKBO is used in the above embodiment as the superconductor, Ba 1-x R is used instead of BKBO.
Superconductivity consisting of b x BiO 3 (where x is 0.2 <x <0.5) may be used. Further, an Nb superconductor may be used. In the case of Nb, the natural insulating barrier is Nb oxide.
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
超電導体表面に凹凸面を形成することにより、電流断面
積が増加し、準粒子のトンネル電流値を向上することが
できる。As described above, according to the present invention, by forming an uneven surface on the superconductor surface, the current cross-sectional area can be increased and the tunnel current value of the quasiparticle can be improved.
【図１】この発明の一実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.
【図２】この発明の他の実施例を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.
【図３】この発明による超電導デバイスのトンネル電流
値を測定した結果を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a result of measuring a tunnel current value of the superconducting device according to the present invention.
【図４】ＢＫＢＯ薄膜表面の凹凸の平坦度と臨界電流密
度及び非線形比の関係を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between flatness of irregularities on a BKBO thin film surface, a critical current density, and a nonlinear ratio.
【図５】この発明の前提となる超電導デバイスを示す断
面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a superconducting device as a premise of the present invention.
【図６】図５に示す超電導デバイスのトンネル電流値を
測定した結果を示す特性図である。6 is a characteristic diagram showing a result of measuring a tunnel current value of the superconducting device shown in FIG.
１ 基板 ２ ＢＫＢＯ薄膜 ３ 絶縁層 ４ 金属層（または超電導層） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 BKBO thin film 3 Insulating layer 4 Metal layer (or superconducting layer)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山野 耕治 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (72)発明者 善里 順信 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−112290（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−205975（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−124781（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−242398（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−23674（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 39/22 - 39/24 H01L 39/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Koji Yamano, 2-18-18 Keihanhondori, Moriguchi City Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Junnobu, 2-18-18 Keihanhondori, Moriguchi City Sanyo Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-2-112290 (JP, A) JP-A-63-205975 (JP, A) JP-A-59-124781 (JP, A) JP-A-61-242398 (JP, A) JP-A-2-23674 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 39/22-39/24 H01L 39/00
Claims (2)
２＜ｘ＜０．５）、Ｂａ1-xＲｂxＢｉＯ3（ここにｘは
０．２＜ｘ＜０．５）またはＮｂからなる超電導体にエ
ッチングを施し、この表面に５ｎｍ以上１０ｎｍ未満の
凹凸面を形成すると共にその表面を酸化して絶縁層を形
成した後、この絶縁層上に金属層または超電導層を形成
することを特徴とする超電導デバイスの製造方法。1. Ba 1-x K x BiO 3 (where x is 0.
2 <x <0.5), a superconductor composed of Ba 1-x Rb x BiO 3 (where x is 0.2 <x <0.5) or Nb is etched, and the surface is etched to 5 nm or more and less than 10 nm. Forming an uneven surface and oxidizing the surface to form an insulating layer, and then forming a metal layer or a superconducting layer on the insulating layer.
が形成された基板上に、Ｂａ1-xＫxＢｉＯ3（ここに、
ｘは０．２＜ｘ＜０．５）、Ｂａ1-xＲｂxＢｉＯ3（こ
こにｘは０．２＜ｘ＜０．５）またはＮｂからなる超電
導体層を形成すると共にその表面を酸化して絶縁層を形
成した後、この絶縁層上に金属層または超電導層を形成
することを特徴とする超電導デバイスの製造方法。2. A substrate having an uneven surface of 5 nm or more and less than 10 nm formed on its surface, Ba 1 -x K x BiO 3 (here,
x is 0.2 <x <0.5), a superconductor layer made of Ba 1-x Rb x BiO 3 (where x is 0.2 <x <0.5) or Nb is formed and the surface thereof is formed. A method for manufacturing a superconducting device, comprising forming an insulating layer by oxidizing and then forming a metal layer or a superconducting layer on the insulating layer.
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