JPH01260868A - Dc type superconducting quantum interference element using oxide superconductor - Google Patents

Dc type superconducting quantum interference element using oxide superconductor

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JPH01260868A
JPH01260868A JP63088233A JP8823388A JPH01260868A JP H01260868 A JPH01260868 A JP H01260868A JP 63088233 A JP63088233 A JP 63088233A JP 8823388 A JP8823388 A JP 8823388A JP H01260868 A JPH01260868 A JP H01260868A
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JP
Japan
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weak links
superconducting
thin film
quantum interference
superconducting quantum
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Application number
JP63088233A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Kuroki
賢二 黒木
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01260868A publication Critical patent/JPH01260868A/en
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Abstract

PURPOSE:To increase the product of a superconducting critical current and a normal conductive resistance without changing the inductance of a loop by forming weak links in meander shapes, in a DC type superconducting quantum interference element having the weak links using oxide superconductive films at two places. CONSTITUTION:This element is composed of weak links at two places and a superconducting loop including the links. As a thin film 1, e.g., a YBa2Cu3O7-delta film formed by RF magnetron sputtering is used. The thin film is formed on a single crystal. Then, the superconductor thin film 1 is obtained by heat treatment. Photoresist is used in patterning, and etching is performed. In this SQUID, the weak links 2 are formed in meander shapes. The area of a hole 3 of the SQUID is made to be, e.g., 9,000 (mum<2>). The width of a line is made to be 20mum. The Iength is made to be about 800mum in terms of a straight line.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は酸化物超電導体を用いたDC型超電導量子干渉
素子(以下DC−3QUIDと呼称する)に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a DC-type superconducting quantum interference device (hereinafter referred to as DC-3QUID) using an oxide superconductor.

[従来技術] 一般に、超電導体からなるループ回路に、ジョセフソン
接合を1個または2個接続したデバイスを5QUID 
 (Superconducting Quantum
 InterferenQQ oev+ccの略で超電
導量子千庫素子)といい、ジョセフソンディジタルデバ
イスや5QUID磁束計に用いられる基本デバイスであ
る。
[Prior art] In general, a 5QUID is a device in which one or two Josephson junctions are connected to a loop circuit made of a superconductor.
(Superconducting Quantum
InterferenQQ oev+cc (abbreviation for superconducting quantum device) is a basic device used in Josephson digital devices and 5QUID magnetometers.

また1個の接合を持つSQU I Dはl?P−3QI
JID磁束計や記憶素子として用いられ、2個の接合を
持つSQU I DはDC−9QU I Dと呼ばれ、
記憶及びスイッチング用としてDC−8QUID磁束計
に用いられている。
Also, is SQU ID with one junction l? P-3QI
The SQUID with two junctions, which is used as a JID magnetometer and a memory element, is called DC-9QUID.
It is used in the DC-8QUID magnetometer for storage and switching purposes.

この種のデバイスとしては、応用物理学会欧文誌Jap
anese Journal of AppHed P
hyslcs Vol、2B、No、 11 Nov、
1987.pp、L1925−192[+に“酸化物超
電導体膜の高臨界温度のDC−8QU I D″と題し
て開示されている。
As a device of this kind, the European Journal of the Japan Society of Applied Physics
anese Journal of Apphed P
hyslcs Vol, 2B, No, 11 Nov,
1987. pp. L1925-192[+ entitled "DC-8QUID of high critical temperature of oxide superconductor film".

これにはYBa  Cu  O膜を用いたDC−3QU
 I D237−δ の磁束と電圧との関係が研究されたことか記載されてい
る。
For this, DC-3QU using YBa Cu O film
It is stated that the relationship between magnetic flux and voltage of ID237-δ was studied.

またBa2 Cu30   膜を用いたDC−3QU 
I Dは、す7−δ ソグラフィカルなパターンによって製作され、そのDC
−8QLI I Dは臨界温度72に以上で操作された
ことが開示されている。
Also, DC-3QU using Ba2Cu30 film
The ID is made by a 7-δ graphical pattern and its DC
-8QLI ID is disclosed to be operated at a critical temperature of 72 or above.

従来この種のデバイスは上記文献に示されるように、Y
Ba  Cu  Oの薄膜をRFマグネトロン237−
δ スパッタリングにより形成し、フオトエ・ノチングによ
って、ウィークリンク2ケ所を含む超電導ループを形成
したものである。
Conventionally, this type of device is known as Y
A thin film of BaCuO was exposed to an RF magnetron 237-
It is formed by δ sputtering, and a superconducting loop including two weak links is formed by photonotching.

このウィークリンクは、YBa2Cu307−δ系薄膜
における粒界部分がジョセフソン接合を形成するため、
Nb系やpb系の旧来の超伝導体のように、トンネル接
合を形成したり、ウィークリンクをサブミクロンオーダ
ーの加工等を行わずにジョセフソン効果が生ずる。
This weak link is caused by the fact that the grain boundary part in the YBa2Cu307-δ thin film forms a Josephson junction.
Unlike conventional Nb-based and PB-based superconductors, the Josephson effect is produced without forming tunnel junctions or processing weak links to submicron order.

従来の超電導体においては、サブミクロンオーダーの非
常に小さいウィークリンクであり、加工精度上問題があ
ったが、前記文献に示すように、酸化物超電導体の場合
数百ミクロン巾のウィークリンクを有するDC−9QU
IDを形成することが可能となるので加工が容易になっ
た。
In conventional superconductors, weak links are very small on the order of submicrons, which poses problems in terms of processing accuracy, but as shown in the above literature, oxide superconductors have weak links that are several hundred microns wide. DC-9QU
Since it is now possible to form an ID, processing has become easier.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら前述の文献に記載されているように、磁束
に対する出力電圧の変化量が1μV程度しか発生せず、
この出力電圧の小ささが、SQU I Dを用いた磁束
計等を構成する場合、問題となっていた。
[Problems to be Solved by the Invention] However, as described in the above-mentioned literature, the amount of change in the output voltage with respect to the magnetic flux is only about 1 μV;
This small output voltage has been a problem when constructing a magnetometer or the like using SQUID.

この大きな原因として、ウィークリンクの超電導臨界電
流1 と常電導抵抗Rの積I Rがo        
            n          on
小さいということが挙げられる。
The main reason for this is that the product I R of the superconducting critical current 1 of the weak link and the normal conduction resistance R is
n on
One example is that it is small.

このため抵抗を大にするためにウィークリンクを長くす
ることが考えられるが、これを行うと、SQU I D
の孔の面積が大きくなり、ループのインダクタンスが大
きくなり、外部磁界の影響を受は易くなったり、熱雑音
が大きくなるなどの5QUID動作に支障を来たすため
に不可能であった。
For this reason, it is possible to lengthen the weak link to increase the resistance, but if you do this, the SQU I D
This was impossible because the area of the hole would become larger, the inductance of the loop would become larger, and the 5QUID operation would be hindered, such as being more easily affected by external magnetic fields and increasing thermal noise.

本発明は、以上述べた従来のDC−9QU ! Dにお
ける出力電圧が小さいという欠点を排除し、出力電圧の
大きいDC−8QU I Dを提供することを目的とす
るものである。
The present invention is applicable to the conventional DC-9QU! described above. The purpose of this invention is to eliminate the drawback of low output voltage in DC-8QUID and provide a DC-8QUID with high output voltage.

[課題を解決するための手段] 本発明は、酸化物超電導膜を用いた2ケ所のウィークリ
ンクを有するDC型超電導量子干渉素子において、前記
ウィークリンクをミアンダ形状としたことを特徴とする
酸化物超電導体を用いたDC型超電導量子干渉素子であ
る。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a DC-type superconducting quantum interference device having two weak links using an oxide superconducting film, characterized in that the weak links have a meander shape. This is a DC-type superconducting quantum interference device using a superconductor.

[作用] 本発明の酸化物超電導体を用いた2ケ所のウィークリン
クを有するDC型超電導量子干渉素子においては、磁気
抵抗素子としてのウィークリンクをミアンダ−形状(m
eander曲がりくねり型)とすることによって、抵
抗値を増加せしめたので、ループのインダクタンスを殆
ど大きくせず、ウィークリンクの超電導臨界電流1 と
常電導抵抗Rnの積I Rを大きくすることを可能とし
たもの    n である。
[Function] In the DC type superconducting quantum interference device having two weak links using the oxide superconductor of the present invention, the weak link as a magnetoresistive element has a meander shape (m
Since the resistance value is increased by making the loop (eander meandering type), it is possible to increase the product I R of the superconducting critical current 1 of the weak link and the normal conductive resistance Rn without increasing the loop inductance. It is thing n.

次に本発明の実施例について述べる。Next, examples of the present invention will be described.

[実施例] 第1図(a)は、酸化物超電導膜によるDC−8QU 
I Dの等価回路の説明図を示し、第1図(b)は一般
的なパターンの説明図、第1図(e)は、本発明のDC
−3QU I Dのパターンの説明図である。
[Example] Figure 1(a) shows DC-8QU using an oxide superconducting film.
FIG. 1(b) is an explanatory diagram of a general pattern, and FIG. 1(e) is an explanatory diagram of an equivalent circuit of an ID.
- It is an explanatory diagram of a pattern of 3QUID.

図において、1は超電導膜、2はウィークリンク、3は
孔である。
In the figure, 1 is a superconducting film, 2 is a weak link, and 3 is a hole.

第1図(a)及び第1図(b)は、2ケ所のウィークリ
ンク2とこれを含む超電導ループで構成されている。
FIG. 1(a) and FIG. 1(b) are composed of two weak links 2 and a superconducting loop including the weak links 2.

また第1図(C)は、第1図(b)の孔と同じ孔の面積
を有し、常電導抵抗を大きくすることが出来る。
Moreover, the hole in FIG. 1(C) has the same area as the hole in FIG. 1(b), and can increase the normal conduction resistance.

薄膜は、RFマグネトロンスパッタリングによるYBa
  Cu  O膜を用い、その形成条件は次の237−
δ 通りである。
The thin film was made of YBa by RF magnetron sputtering.
A CuO film is used, and its formation conditions are as follows 237-
There are δ ways.

ガス圧   5 x 1O−3Torr。Gas pressure 5 x 1O-3Torr.

使用ガス   A「ガス。Gas used: A “Gas.

電力    2.5 v/cd で単結晶Mg0(100)上に1.5μ−の厚さで薄膜
を形成した。
A thin film of 1.5 μ-thickness was formed on single crystal Mg0 (100) with a power of 2.5 v/cd.

続いて、熱処理を920℃、0,5時間の条件によって
超電導体薄膜とした。
Subsequently, a superconductor thin film was formed by heat treatment at 920° C. for 0.5 hours.

この超電導体薄膜の臨界温度Tcは83にであり、臨界
電流密度Jcは900A/ cd (at77K)であ
った。
The critical temperature Tc of this superconductor thin film was 83, and the critical current density Jc was 900 A/cd (at 77 K).

またパターンニングはポジレジスト(東京応化■製OF
 l? R800′)を用い、燐酸(2νt%)によっ
てエツチングを行った。
In addition, patterning is done using positive resist (OK manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.)
l? Etching was performed using phosphoric acid (2vt%) using R800').

この5QUIDは、第1図(c)に示す如く、ウィーク
リング2をミアンダ形状とし、5QUIDの孔の面積は
90000(lJa+2)とし、線+l]は20−1長
さは直線換算にて約80011+mとした。
As shown in Fig. 1(c), this 5QUID has a meandering weak ring 2, a hole area of 90000 (lJa+2), a line +l] of 20-1, and a length of approximately 80011+m in straight line terms. And so.

また第1図(b)のタイプの5QUIDも同し膜を用い
、孔の大きさ300 X 300 IImとし、ウィー
クリンク2の長さを200μm幅を20−として形成し
た。
A 5QUID of the type shown in FIG. 1(b) was also formed using the same membrane, with a hole size of 300 x 300 IIm, and a weak link 2 having a length of 200 μm and a width of 20−.

第2図は、上記第1図(b)及び第1図(e)における
SQU I Dの磁束(Φ。)と出力電圧(μV)の関
係図を示すものである。これらはそれぞれバイアス電流
を最適化しである。
FIG. 2 shows a relationship between the magnetic flux (Φ.) and the output voltage (μV) of the SQUID in FIGS. 1(b) and 1(e). These are each optimized for bias current.

この第2図から、両方のDC−8QU I Dにおいて
出力電圧(μ■)が磁束量子Φ。の整数倍の周期をもっ
て変化する出力特性を示していることがわかる。
From FIG. 2, it can be seen that in both DC-8QUIDs, the output voltage (μ■) is equal to the flux quantum Φ. It can be seen that the output characteristics change with a cycle that is an integral multiple of .

この特性により各種の磁気センサーへの用途に応用出来
ることが期待される。
Due to this property, it is expected that it can be applied to various magnetic sensors.

また第2図から、出力電圧の振幅が従来法の場合の1.
2μVからミアンダタイプのウィークリンク時の4μ■
へと増加し、出力電圧はミアンダしない時に比べてミア
ンダタイプの時は、より大きな出力電圧を有しているこ
とは明らかである。
Also, from FIG. 2, it is seen that the amplitude of the output voltage is 1.
2μV to 4μ during meander type weak link ■
It is clear that the output voltage increases to , and the output voltage is larger when the meander type is used than when the output voltage is not meandered.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明の酸化物超電導体を用いた
l)C型超電導量子干渉素子によれば、DC型超電導量
子干渉素子DCのウィークリンクをミアンダ形状とし、
ループのインダクタンスを変化せずに、超電導臨界電流
! と常電導抵抗Rの積n 11ン  を大きくすることが出来る。
[Effects of the Invention] As explained above, according to l) the C-type superconducting quantum interference device using the oxide superconductor of the present invention, the weak link of the DC-type superconducting quantum interference device DC is made into a meander shape,
Superconducting critical current without changing loop inductance! The product n 11 n of the normal conducting resistance R and the normal conducting resistance R can be increased.

    n さらに、本発明は、出力電圧の振幅が、従来法の場合の
1.2μVから本発明の場合は4μ■へと増加し、この
ため、磁束計等への応用がより容易になるなどの効果を
奏するものである。
Furthermore, the present invention has advantages such as that the amplitude of the output voltage increases from 1.2 μV in the conventional method to 4 μV in the present invention, making it easier to apply to magnetometers, etc. It is effective.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)は、酸化物超電導膜によるDC−3QU 
I Dの等価回路の説明図、第1図(b)は一般的なパ
ターンの説明図、第1図(c)は、本発明のDC−3Q
U I Dのパターンの説明図、第2図は、第1図(b
)及び第1図(C)における5QUIDの磁束と出力電
圧との関係図である。 図において、1は超電導膜、2はウィークリンク、3は
孔である。 (0)(b’) 不も月のDC−5oUIDのパターン3え5月ごゴ(C
) 第1図 成東 (φ0) λテai−iジフコ電万仁との5閂イ透ミr?コ第2図 手続補正書(自発) tjj、11.21 昭和  年  月  日
Figure 1(a) shows DC-3QU using an oxide superconducting film.
An explanatory diagram of the equivalent circuit of ID, FIG. 1(b) is an explanatory diagram of a general pattern, and FIG. 1(c) is an explanatory diagram of the DC-3Q of the present invention.
An explanatory diagram of the UID pattern, Figure 2, is similar to Figure 1 (b
) and the relationship between the magnetic flux and output voltage of 5QUID in FIG. 1(C). In the figure, 1 is a superconducting film, 2 is a weak link, and 3 is a hole. (0) (b') DC-5oUID pattern 3 of Fumozuki (C
) Figure 1 Narito (φ0) 5 bolts with λte ai-i Jifco Denmanni r? Figure 2 procedural amendment (voluntary) tjj, 11.21 Showa year, month, day

Claims (1)

【特許請求の範囲】  酸化物超電導膜を用いた2ケ所のウィーク リンクを有するDC型超電導量子干渉素子において、前
記ウィークリンクをミアンダ形状としたことを特徴とす
る酸化物超電導体を用いたDC型超電導量子干渉素子。
[Scope of Claims] A DC type superconducting quantum interference device having two weak links using an oxide superconducting film, characterized in that the weak links have a meander shape. Superconducting quantum interference device.
JP63088233A 1988-04-12 1988-04-12 Dc type superconducting quantum interference element using oxide superconductor Pending JPH01260868A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63088233A JPH01260868A (en) 1988-04-12 1988-04-12 Dc type superconducting quantum interference element using oxide superconductor

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