JPH01205481A - Ｄｃ−ｓｑｕｉｄの製造方法 - Google Patents
Ｄｃ−ｓｑｕｉｄの製造方法Info
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- JPH01205481A JPH01205481A JP63029375A JP2937588A JPH01205481A JP H01205481 A JPH01205481 A JP H01205481A JP 63029375 A JP63029375 A JP 63029375A JP 2937588 A JP2937588 A JP 2937588A JP H01205481 A JPH01205481 A JP H01205481A
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Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は酸化物超伝導薄膜のＤＣ−８ＱＵＩＤの製造方
法に関する。
法に関する。
（Ｉ：Ｉ）従来の技術
ジョセフソン素子の磁場に敏感な性質を利用したセンサ
としてのＳ Ｑ Ｕ Ｉ Ｄ （Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕ
ｃｔｉｎ−ｇ ｑｕａｎｔｕｎ １ｎｔｅｒｆｅ；ｊ
、、ｃｅ ｄｅｖｉｃｅ）は、酸化物超伝導体、たと
えばＢａ−Ｙ−Ｃｕ−０系超伝導体が窒素の液体温度以
上で超伝導状態を示すことが発見された後、この超伝導
体の応用として最も有望視されているものの１つであり
、その製造方法について種々研究されている。その研究
成果の１ツニ、論文［Ｄ Ｃ−Ｓ Ｑ Ｕ Ｉ Ｄ ｗ
ｉｔｈ Ｈｉｇｈ−Ｃｒｉ−ｔｉｃａｌ −Ｔｅｍｐｅ
ｒａｔｕｒｅ ０ｘｉｄｅ−３ｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒＦ ｉ １ｍＪ （Ｈ，Ｎａｋａｎｅ他４名） （
Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ 、 Ｖｏｌ、 ２６．Ｎｎｌ １
、１９８７年１１月、ｐｐ、Ｌ１９２５〜Ｌ１９２６
）がある。
としてのＳ Ｑ Ｕ Ｉ Ｄ （Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕ
ｃｔｉｎ−ｇ ｑｕａｎｔｕｎ １ｎｔｅｒｆｅ；ｊ
、、ｃｅ ｄｅｖｉｃｅ）は、酸化物超伝導体、たと
えばＢａ−Ｙ−Ｃｕ−０系超伝導体が窒素の液体温度以
上で超伝導状態を示すことが発見された後、この超伝導
体の応用として最も有望視されているものの１つであり
、その製造方法について種々研究されている。その研究
成果の１ツニ、論文［Ｄ Ｃ−Ｓ Ｑ Ｕ Ｉ Ｄ ｗ
ｉｔｈ Ｈｉｇｈ−Ｃｒｉ−ｔｉｃａｌ −Ｔｅｍｐｅ
ｒａｔｕｒｅ ０ｘｉｄｅ−３ｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒＦ ｉ １ｍＪ （Ｈ，Ｎａｋａｎｅ他４名） （
Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ 、 Ｖｏｌ、 ２６．Ｎｎｌ １
、１９８７年１１月、ｐｐ、Ｌ１９２５〜Ｌ１９２６
）がある。
この論文におけるＤ（，ＳＱＵＩＤの作成は次のとおり
である。すなわち、ｒｆ−マグネトロンスパッタリング
法により、ＢａＣｕＯ２とＹ２Ｃｕ ２０５をターゲツ
ト材として、強制加熱をしていないＭｇ０（１００）基
板上にＢａＣｕＯ２薄膜とＹ２Ｃｕ２Ｏ５薄膜を堆積さ
せ、その直後に酸素雰囲気下で９００°Ｃ２時間のアニ
ール処理を施こし、ＢａＣｕＯ２とＹ２Ｃｕ２Ｏ５の化
学反応により超伝導薄膜ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−６ｆｅ形
成する。この薄膜上に通常の写真印刷シ：７． ｙ ム
ニヨってフォトレジストパターンを形成し、硝酸の１％
水溶液を用いて化学エツチング法によりＳＱＵＩＤパタ
ーンを形成するものである。このようにして作成したＳ
ＱＵＩＤにおける化学エツチングによる孔は１朋×０．
２朋のものである。
である。すなわち、ｒｆ−マグネトロンスパッタリング
法により、ＢａＣｕＯ２とＹ２Ｃｕ ２０５をターゲツ
ト材として、強制加熱をしていないＭｇ０（１００）基
板上にＢａＣｕＯ２薄膜とＹ２Ｃｕ２Ｏ５薄膜を堆積さ
せ、その直後に酸素雰囲気下で９００°Ｃ２時間のアニ
ール処理を施こし、ＢａＣｕＯ２とＹ２Ｃｕ２Ｏ５の化
学反応により超伝導薄膜ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−６ｆｅ形
成する。この薄膜上に通常の写真印刷シ：７． ｙ ム
ニヨってフォトレジストパターンを形成し、硝酸の１％
水溶液を用いて化学エツチング法によりＳＱＵＩＤパタ
ーンを形成するものである。このようにして作成したＳ
ＱＵＩＤにおける化学エツチングによる孔は１朋×０．
２朋のものである。
Ｑｅ 発明が解決しようとする課題
ところがこの化学エツチング法によるＳＱＵＩＤの製造
方法は、化学エツチングを行うために水溶液を必要とし
、酸化物超伝導薄膜にとって好ましくない。その理由は
、酸化物超伝導薄膜が水と反応して超伝導特性を劣化す
るからである。
方法は、化学エツチングを行うために水溶液を必要とし
、酸化物超伝導薄膜にとって好ましくない。その理由は
、酸化物超伝導薄膜が水と反応して超伝導特性を劣化す
るからである。
また、化学エツチング法においては、基板上に形成した
薄膜にフォトレジストパターンにヨリマスキングを施こ
す必要があり、製造上煩わしいだけでなく、薄膜のサイ
ドエツチングが生じ、フォトレジストパターンとの寸法
シフトが生じ、おのずと化学エツチングにより形成され
る孔が大きくなり、微弱な磁場に対する感知精度のよい
ＳＱＵＩＤを形成し朔、いものであった。
薄膜にフォトレジストパターンにヨリマスキングを施こ
す必要があり、製造上煩わしいだけでなく、薄膜のサイ
ドエツチングが生じ、フォトレジストパターンとの寸法
シフトが生じ、おのずと化学エツチングにより形成され
る孔が大きくなり、微弱な磁場に対する感知精度のよい
ＳＱＵＩＤを形成し朔、いものであった。
一方、基板上に作成した酸化物超伝導薄膜を、サブミク
ロンオーダーの微細加工を行うには、酸化物超伝導薄膜
としてはその結晶粒界が成長していないことが望ましい
。
ロンオーダーの微細加工を行うには、酸化物超伝導薄膜
としてはその結晶粒界が成長していないことが望ましい
。
本発明はかかる点に鑑み発明されたものにして、基板上
に酸化物超伝導薄膜を形成し、この薄膜に水溶液を用い
ることなく、孔を形成するＤＣ−ＳＱＵＩＤの製造方法
を提供することを目的とする。
に酸化物超伝導薄膜を形成し、この薄膜に水溶液を用い
ることなく、孔を形成するＤＣ−ＳＱＵＩＤの製造方法
を提供することを目的とする。
に）！ｌ！題を解決するための手段
本発明は基板上に酸化物超伝導薄膜を形成するω）作
用 基板上に形成した酸化物超伝導薄膜に、集束イオンビー
ムによるスパッタエツチングにて孔を形成するため、酸
化物超伝導体にとって不都合な水を使用する必要がない
。また、スパッタエツチングに際して前記薄膜上にマス
キングを施こす必要がないと共に化学エツチング時に生
ずるサイドエツチングも生じなく、前記孔を化学エツチ
ングを施こすものに比し相対的に小さくすることができ
、感知し得る磁界強度をより小さくすることができる。
用 基板上に形成した酸化物超伝導薄膜に、集束イオンビー
ムによるスパッタエツチングにて孔を形成するため、酸
化物超伝導体にとって不都合な水を使用する必要がない
。また、スパッタエツチングに際して前記薄膜上にマス
キングを施こす必要がないと共に化学エツチング時に生
ずるサイドエツチングも生じなく、前記孔を化学エツチ
ングを施こすものに比し相対的に小さくすることができ
、感知し得る磁界強度をより小さくすることができる。
また、基板上に、形成される酸化物超伝導薄膜がアニー
ル処理を施こすことなく形成されるものにあっては、こ
の薄膜の結晶粒界が成長していないので、前記スパッタ
エツチングによる微細加工が可能となり、前記孔をより
小さくすることができる。
ル処理を施こすことなく形成されるものにあっては、こ
の薄膜の結晶粒界が成長していないので、前記スパッタ
エツチングによる微細加工が可能となり、前記孔をより
小さくすることができる。
（つ実施例
本発明の一実施例を図面に基いて説明する。
第１図は本発明により製造したＤＣ−ＳＱＵＩＤの斜視
図であり、第２図は同平面図である。これらの図面にお
いて、基板（１）上にＢａ−Ｌｎ−Ｃｕ−Ｏ系の酸化物
超伝導薄膜（２）が形成され、この薄膜に孔（３）及び
マイクロブリッジ（４）（４）が形成されている。
図であり、第２図は同平面図である。これらの図面にお
いて、基板（１）上にＢａ−Ｌｎ−Ｃｕ−Ｏ系の酸化物
超伝導薄膜（２）が形成され、この薄膜に孔（３）及び
マイクロブリッジ（４）（４）が形成されている。
このＤＣ−８ＱＵＩＤは次のように形成される。
まず、基板（１）ｌに酸化物超伝導薄膜（２）をｒｆ−
スパッタリング法番こより対向電極である陽陰極の内、
陽極は接地されると共にその上に超伝導薄膜を堆積させ
る基板（１）が置かれ、陰極は超伝導焼結体からなるタ
ーゲツト材から構成されており、負の高い電圧が印加さ
れている。
スパッタリング法番こより対向電極である陽陰極の内、
陽極は接地されると共にその上に超伝導薄膜を堆積させ
る基板（１）が置かれ、陰極は超伝導焼結体からなるタ
ーゲツト材から構成されており、負の高い電圧が印加さ
れている。
実施例では基板（１）としてＭｇ０（１００）を用いた
が、Ａｇ２０３（サファイア）、ＹＳＺ（イツトリアで
安定化したジルコニア）あるいは５ｒＴｉＯａ（チタン
酸ストロンチウム）結晶を用いてもよい。また、超伝導
材料としてのＬｎとしては、Ｅｒを用いたが、これに代
ってＬａ、Ｎｄ、ＳｍＸＥｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ
、Ｌｕを使用することができる。
が、Ａｇ２０３（サファイア）、ＹＳＺ（イツトリアで
安定化したジルコニア）あるいは５ｒＴｉＯａ（チタン
酸ストロンチウム）結晶を用いてもよい。また、超伝導
材料としてのＬｎとしては、Ｅｒを用いたが、これに代
ってＬａ、Ｎｄ、ＳｍＸＥｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ
、Ｌｕを使用することができる。
また、実施例では基板（１）を６００°Ｃに加熱し、基
板（１）上に形成される薄膜が、アニール処理を施こす
ことなく、Ｂａ２ＥｒＣｕａＯ７Ｊの酸化物超伝導薄膜
になるように、ターゲツト材の構成をＢａａＥｒＣｕ６
０ｘとした。
板（１）上に形成される薄膜が、アニール処理を施こす
ことなく、Ｂａ２ＥｒＣｕａＯ７Ｊの酸化物超伝導薄膜
になるように、ターゲツト材の構成をＢａａＥｒＣｕ６
０ｘとした。
かくして基板（１）上に膜厚１μｍのＢａ２ＥｒＣ１１
３Ｑ ７−５酸化物超伝導薄膜（２）を作製した。
３Ｑ ７−５酸化物超伝導薄膜（２）を作製した。
この薄膜（２）の電気抵抗特性を測定したところ、Ｔｃ
（ｅｎ、ｄ）−８６にで超伝導転移が観測された。また
、この薄膜（２）のＸ線回折テストを行なったところ、
この薄膜は斜方晶ペロブスカイト構造であり、Ｃ軸配向
していることが確認された。
（ｅｎ、ｄ）−８６にで超伝導転移が観測された。また
、この薄膜（２）のＸ線回折テストを行なったところ、
この薄膜は斜方晶ペロブスカイト構造であり、Ｃ軸配向
していることが確認された。
次にこの薄膜（２）に集束イオンビームによるスパッタ
エツチングにて孔（３）を形成してマイクロブリッジ（
４）（４＋を作製した。すなわち、薄膜（２）を形成し
た基板（１）を集束イオンビーム装置Ｎの試料ステージ
上に載置し、Ａｕをイオン源として用い、加速電圧３Ｑ
ＫＶ、ドーズ単２．５ Ｘ １０ イオン／ｄとして
スパッタエツチングを行った。孔（３）の幅、すなわち
２つのマイクロブリッジ（４）（４）間の幅は５μｍの
ものを得た。
エツチングにて孔（３）を形成してマイクロブリッジ（
４）（４＋を作製した。すなわち、薄膜（２）を形成し
た基板（１）を集束イオンビーム装置Ｎの試料ステージ
上に載置し、Ａｕをイオン源として用い、加速電圧３Ｑ
ＫＶ、ドーズ単２．５ Ｘ １０ イオン／ｄとして
スパッタエツチングを行った。孔（３）の幅、すなわち
２つのマイクロブリッジ（４）（４）間の幅は５μｍの
ものを得た。
このようにして形成したＤＣ−８ＱＵＩＤに磁場を付与
したところ、磁束の量子子線効果による電圧の振動が観
測された。温度を変えたときの磁場−電圧特性を第６図
に示す。この図面中Ｔは温度であり、ＩｂはＤＣ−ＳＱ
ＵＩＤのバイアス電流である。
したところ、磁束の量子子線効果による電圧の振動が観
測された。温度を変えたときの磁場−電圧特性を第６図
に示す。この図面中Ｔは温度であり、ＩｂはＤＣ−ＳＱ
ＵＩＤのバイアス電流である。
以上の実施例においては基板（１）上にアニール処理を
施こすことなく、酸化物超伝導薄膜（２）を形成する方
法として、特別なターゲツト材を使用したｒｆ−スパッ
タリング法を用いたが、この方法に代って、固体酸素源
（分子状態で照射される酸化物、たとえば５ｂ２０３、
Ａｓ ２０３ ）を１つの蒸発源として使用し、Ｂａ、
Ｃｕ、及びＬｎの各蒸発源と併用して、基板上に各原子
又は分子を堆積させるＭｏ１ｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ
Ｅｐｉｔａｘｙ法を用いてもよい。
施こすことなく、酸化物超伝導薄膜（２）を形成する方
法として、特別なターゲツト材を使用したｒｆ−スパッ
タリング法を用いたが、この方法に代って、固体酸素源
（分子状態で照射される酸化物、たとえば５ｂ２０３、
Ａｓ ２０３ ）を１つの蒸発源として使用し、Ｂａ、
Ｃｕ、及びＬｎの各蒸発源と併用して、基板上に各原子
又は分子を堆積させるＭｏ１ｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ
Ｅｐｉｔａｘｙ法を用いてもよい。
また、基板上にアニール処理によって形成した酸化物超
伝導薄膜に前述の集束イオンビームによるスパッタエツ
チングを行う場合には、前記孔の寸法は、前述の従来例
のものより小さいが、前述の実施例のものより大きくな
る。
伝導薄膜に前述の集束イオンビームによるスパッタエツ
チングを行う場合には、前記孔の寸法は、前述の従来例
のものより小さいが、前述の実施例のものより大きくな
る。
基板上にアニール処理によって酸化物超伝導薄膜を形成
するには、次のようにすればよい。前述の実施例におけ
るｒｆ−スパッタリング法でターゲツト材としてＢａ
２−Ｌｎ−Ｃｕ ３−０７−６系酸化物超伝導材を使用
して、基板上にスパッタリングして基板上に薄膜をたと
えば１μｍ形成する。
するには、次のようにすればよい。前述の実施例におけ
るｒｆ−スパッタリング法でターゲツト材としてＢａ
２−Ｌｎ−Ｃｕ ３−０７−６系酸化物超伝導材を使用
して、基板上にスパッタリングして基板上に薄膜をたと
えば１μｍ形成する。
この状態ではこの薄膜は超伝導性を示さない。その後、
この基板上の薄膜を、たとえば酸素雰囲気中で９５０°
Ｃ５時間アニール処理を行い徐冷する。
この基板上の薄膜を、たとえば酸素雰囲気中で９５０°
Ｃ５時間アニール処理を行い徐冷する。
かくして得た薄膜は超伝導性を示す。
このようにアニール処理により作成した酸化物超伝導薄
膜は、その結晶粒界がアニール処理により成長するため
、集中イオンビームによるスパッタエツチングを行うと
き微細加工に限界があり、前述の実施例のように結晶粒
界が成長していない酸化物超伝導薄膜に対するものに比
し、前記孔の寸法が大きくなる。
膜は、その結晶粒界がアニール処理により成長するため
、集中イオンビームによるスパッタエツチングを行うと
き微細加工に限界があり、前述の実施例のように結晶粒
界が成長していない酸化物超伝導薄膜に対するものに比
し、前記孔の寸法が大きくなる。
（ト）発明の効果
本発明は、基板上に酸化物超伝導薄膜を形成する工程と
、この薄膜に集中イオンビームによるスパッタエツチン
グにて孔を形成してマイクロブリッジを作製する工程と
により、ＤＣ−８ＱＵＩＤを形成するものＣあるから、
従来の化学エツチング法において使用する水溶液は不要
となり、酸化物超伝導薄膜の超伝導特性特にＴｃ特性の
劣化がない。
、この薄膜に集中イオンビームによるスパッタエツチン
グにて孔を形成してマイクロブリッジを作製する工程と
により、ＤＣ−８ＱＵＩＤを形成するものＣあるから、
従来の化学エツチング法において使用する水溶液は不要
となり、酸化物超伝導薄膜の超伝導特性特にＴｃ特性の
劣化がない。
また、前記孔及びマイクロブリッジの形成にマスキング
が不要となり、さらに化学エツチング法において生ずる
サイドエツチングも生じないので、前記孔及びマイクロ
ブリッジの寸法精度を高めることができ、これらの寸法
をより小さくすることにより、磁場の感知精度を高める
ことができる。
が不要となり、さらに化学エツチング法において生ずる
サイドエツチングも生じないので、前記孔及びマイクロ
ブリッジの寸法精度を高めることができ、これらの寸法
をより小さくすることにより、磁場の感知精度を高める
ことができる。
さらに、基板上の酸化物超伝導薄膜を、アニール処理を
施こすことなく形成する場合には、この薄膜の結晶粒界
が成長していないので、前記孔の寸法をより小さくする
ことができ、磁場の感知精度を高めることができる。
施こすことなく形成する場合には、この薄膜の結晶粒界
が成長していないので、前記孔の寸法をより小さくする
ことができ、磁場の感知精度を高めることができる。
第１図は本発明により製造したＤＣ−８ＱＵＩＤの斜視
図、第２図は同平面図、第６図はＤＣ−ＳＱＵＩＤの磁
場−電圧特性図である。 （１）・・・基板、（２）・酸化物超伝導薄膜、（３）
・孔、（４）（４）・・・マイクロブリッジ。
図、第２図は同平面図、第６図はＤＣ−ＳＱＵＩＤの磁
場−電圧特性図である。 （１）・・・基板、（２）・酸化物超伝導薄膜、（３）
・孔、（４）（４）・・・マイクロブリッジ。
Claims (2)
- （１）基板上に酸化物超伝導薄膜を形成する工程と、 この薄膜に集束イオンビームによるスパッタエッチング
にて孔を形成してマイクロブリッジを作製する工程と、 によりＤＣ−ＳＱＵＩＤを形成するＤＣ−ＳＱＵＩＤの
製造方法。 - （２）基板上の酸化物超伝導薄膜がアニール処理を施こ
すことなく形成されるものである請求項（１）のＤＣ−
ＳＱＵＩＤの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63029375A JPH01205481A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | Ｄｃ−ｓｑｕｉｄの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63029375A JPH01205481A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | Ｄｃ−ｓｑｕｉｄの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01205481A true JPH01205481A (ja) | 1989-08-17 |
Family
ID=12274400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63029375A Pending JPH01205481A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | Ｄｃ−ｓｑｕｉｄの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01205481A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0897474A (ja) * | 1994-09-21 | 1996-04-12 | Hitachi Ltd | 酸化物超電導接合素子 |
-
1988
- 1988-02-10 JP JP63029375A patent/JPH01205481A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0897474A (ja) * | 1994-09-21 | 1996-04-12 | Hitachi Ltd | 酸化物超電導接合素子 |
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