JPH01273370A - Ｄｃ型超電導量子干渉素子の製造方法 - Google Patents
Ｄｃ型超電導量子干渉素子の製造方法Info
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- JPH01273370A JPH01273370A JP63101418A JP10141888A JPH01273370A JP H01273370 A JPH01273370 A JP H01273370A JP 63101418 A JP63101418 A JP 63101418A JP 10141888 A JP10141888 A JP 10141888A JP H01273370 A JPH01273370 A JP H01273370A
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- 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】
［産業上の利用分野］
本発明は酸化物超電導体を用いたＤＣ型の超電導量子干
渉素子（以下ＤＣ−３ＱＵＩＤと呼称する）の製造方法
に関するものである。
渉素子（以下ＤＣ−３ＱＵＩＤと呼称する）の製造方法
に関するものである。
［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
Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎ。
接合を１個または２個接続したデバイスを５ＱＵＩＤ
（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎ。
Ｄｅｖｉｃｅの略で超電導量子干渉素子）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。
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。
また１個の接合を持つ５ＱＵＩＤはＲＰ−８ＱＬＩＩＤ
磁束計や記憶素子として用いられ、２個の接合を持つ５
ＱＵＩＤはＤＣ−８ＱＵＩＤと呼ばれ、記憶及びスイッ
チング用としてＤＣ−８ＱＵ Ｉ Ｄ磁束計に用いられ
ている。
磁束計や記憶素子として用いられ、２個の接合を持つ５
ＱＵＩＤはＤＣ−８ＱＵＩＤと呼ばれ、記憶及びスイッ
チング用としてＤＣ−８ＱＵ Ｉ Ｄ磁束計に用いられ
ている。
この種のデバイスとしては、応用物理学会欧文誌Ｊａｐ
ａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ Ｖｏｌ、２Ｂ、Ｎｏ、 １１ Ｎｏｖ、１９
８７．ｐｐ、Ｌ１９２５−１９２６ に、“酸化物超
電導体膜の高臨界温度のＤＣ−８ＱＵＩＤ“と題して開
示されている。
ａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ Ｖｏｌ、２Ｂ、Ｎｏ、 １１ Ｎｏｖ、１９
８７．ｐｐ、Ｌ１９２５−１９２６ に、“酸化物超
電導体膜の高臨界温度のＤＣ−８ＱＵＩＤ“と題して開
示されている。
これにはＹＢａ Ｃｕ Ｏ膜を用いたＤＣ−８ＱＵ
Ｉ Ｄ２３７−δ の磁束と電圧との関係が研究されたことが記載されてい
る。
Ｉ Ｄ２３７−δ の磁束と電圧との関係が研究されたことが記載されてい
る。
またＹＢａ Ｃｕ Ｏ膜を用いたＤＣ−８ＱＵＩＤ
は、２３７−δ リソグラフィカルなパターンによって製作され、そのＤ
Ｃ−３ＱＵ 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。
は、２３７−δ リソグラフィカルなパターンによって製作され、そのＤ
Ｃ−３ＱＵ 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。
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ＲＰマグネトロン２３７−
δ スパッタリングにより形成し、フォトエツチングによっ
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。
Ｂａ Ｃｕ Ｏの薄膜をＲＰマグネトロン２３７−
δ スパッタリングにより形成し、フォトエツチングによっ
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。
このウィークリンクは、ＹＢａ Ｃｕ Ｏ糸溝２３
７−δ 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。
７−δ 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。
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
、数百ミクロンのウィークリンクを有するＤＣ−９ＱＵ
Ｉ Ｄを形成することが可能となるので加工が容易にな
った。
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
、数百ミクロンのウィークリンクを有するＤＣ−９ＱＵ
Ｉ Ｄを形成することが可能となるので加工が容易にな
った。
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。
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。
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Ｉ 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。
流Ｉ 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。
このため抵抗を大にするたてめに、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５ＱＬＩ ＋ Ｄ動作に支障を来
たすために不可能であった。
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５ＱＬＩ ＋ Ｄ動作に支障を来
たすために不可能であった。
本発明は、以上述べた従来のＤＣ−３ＱＵ Ｉ Ｄにお
ける出力電圧が小さいという欠点を除去し、出力電圧の
大きいＤＣ−３ＱＵＩＤの製造方法を提供することを目
的とするものである。
ける出力電圧が小さいという欠点を除去し、出力電圧の
大きいＤＣ−３ＱＵＩＤの製造方法を提供することを目
的とするものである。
［課題を解決するための手段］
本発明は、酸化物超電導体膜を用いた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ＤＣ型超電導量子干渉素子の出力電圧をモニターしな
がら、前記２ケ所のウィークリンク夫々をレーザートリ
ミングし、前記出力電圧を最適化することを特徴とする
ＤＣ型超電導量子干渉素子の製造方法である。
リンクを有するＤＣ型超電導量子干渉素子において、前
記ＤＣ型超電導量子干渉素子の出力電圧をモニターしな
がら、前記２ケ所のウィークリンク夫々をレーザートリ
ミングし、前記出力電圧を最適化することを特徴とする
ＤＣ型超電導量子干渉素子の製造方法である。
［作用］
本発明の酸化物超電導体膜を用いた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は、超電導臨界
温度以下に冷却し、しかも一定温度において使用するも
のであり、またバイアス電流Ｉｏは、出力電圧■が外部
磁界によって周期的に変化し、かつその変化中が最大と
なるように設定する。
ンクを有するＤＣ型超電導量子干渉素子は、超電導臨界
温度以下に冷却し、しかも一定温度において使用するも
のであり、またバイアス電流Ｉｏは、出力電圧■が外部
磁界によって周期的に変化し、かつその変化中が最大と
なるように設定する。
しかしながら、一般的に酸化物超電導体は、結晶粒界の
弱結合性を利用しているため、決まった形状にしても、
左右のウィークリンクの臨界電流が等しくならず、この
ため出力電圧の低下が生ずるヶ 本発明のＤＣ型超電導量子干渉素子の製造方法において
は、左右のウィークリンクを、ウィークリンクの巾が微
少量小さくなるようにレーザー光によりトリミングした
ことにより、左右２ケ所のウィークリンクの臨界電流の
バランスがとれるため、出力電圧を大きくすることを可
能としたＤＣ型超電導量子干渉素子の製造方法である。
弱結合性を利用しているため、決まった形状にしても、
左右のウィークリンクの臨界電流が等しくならず、この
ため出力電圧の低下が生ずるヶ 本発明のＤＣ型超電導量子干渉素子の製造方法において
は、左右のウィークリンクを、ウィークリンクの巾が微
少量小さくなるようにレーザー光によりトリミングした
ことにより、左右２ケ所のウィークリンクの臨界電流の
バランスがとれるため、出力電圧を大きくすることを可
能としたＤＣ型超電導量子干渉素子の製造方法である。
次に本発明の実施例について述べる。
［実施例］
第１図は、本発明の実施例において用いられた装置の説
明図であり、ＤＣ−８ＱＵ Ｉ Ｄのレーザートリミン
グを、出力電圧の変化量（以下出力電圧と略称する。）
をモニターリングしながら行う装置の模式図、第２図（
ａ）は酸化物超電導体膜によるＤＣ−８ＱＵＩＤＤＣ型
の等価回路の説明図、第２図（ｂ）は酸化物超電導体膜
によるＤＣ−８ＱＵＩＤのパターンの説明図である。第
３図は、本発明の実施例における、出力電圧をトリミン
グによって増加させるフローチャートの説明図である。
明図であり、ＤＣ−８ＱＵ Ｉ Ｄのレーザートリミン
グを、出力電圧の変化量（以下出力電圧と略称する。）
をモニターリングしながら行う装置の模式図、第２図（
ａ）は酸化物超電導体膜によるＤＣ−８ＱＵＩＤＤＣ型
の等価回路の説明図、第２図（ｂ）は酸化物超電導体膜
によるＤＣ−８ＱＵＩＤのパターンの説明図である。第
３図は、本発明の実施例における、出力電圧をトリミン
グによって増加させるフローチャートの説明図である。
先ず、第１図〜第２図において、１は超電導体、２はウ
ィークリンクであり、３は超電導膜、４はレーザー光源
、５はクライオスタットヘッド、６は真空シュラウド、
７はクライオスタット、８はＭｇ０ｕ板である。
ィークリンクであり、３は超電導膜、４はレーザー光源
、５はクライオスタットヘッド、６は真空シュラウド、
７はクライオスタット、８はＭｇ０ｕ板である。
ＤＣ−８ＱＵ Ｉ Ｄは、第２図（ｂ）に示す如く、２
ケ所のウィークリンク２とこれを含む超電導体ループで
構成されている。
ケ所のウィークリンク２とこれを含む超電導体ループで
構成されている。
またＤＣ−８ＱＵ Ｉ Ｄは、第２図（ａ）に示す如く
、これを超電導臨界温度以下に冷却し、しかも一定温度
において使用する。またバイアス電流１ｏは、出力電圧
Ｖが外部磁界によって周期的に変化し、かつその変化中
が最大となるように設定する。
、これを超電導臨界温度以下に冷却し、しかも一定温度
において使用する。またバイアス電流１ｏは、出力電圧
Ｖが外部磁界によって周期的に変化し、かつその変化中
が最大となるように設定する。
しかしながら、一般的に酸化物超電導体は、結晶粒界の
弱結合性を利用しているため、決まった形状にしても左
右のウィークリンク２の臨界電流が等しくならず、この
ため出力電圧の低下が生ずる。
弱結合性を利用しているため、決まった形状にしても左
右のウィークリンク２の臨界電流が等しくならず、この
ため出力電圧の低下が生ずる。
第１図のＳＱＵ Ｉ Ｄは、クライオスタット７（Ｈｅ
を使用した低温真空冷却装置）により一定温度に冷却さ
れ、バイアス電流も与えられ動作状態にある。
を使用した低温真空冷却装置）により一定温度に冷却さ
れ、バイアス電流も与えられ動作状態にある。
まず第１図に示すように、５ＱＵＩＤを動作状態にし、
しかもクライオスタット７外側から、レーザー光源４の
レーザー光により、レーザートリミング出来るように配
置する。、 次に、第１図〜第３図に基づきＤＣ−８ＱＵ Ｉ Ｄの
トリミング方法について述べる。
しかもクライオスタット７外側から、レーザー光源４の
レーザー光により、レーザートリミング出来るように配
置する。、 次に、第１図〜第３図に基づきＤＣ−８ＱＵ Ｉ Ｄの
トリミング方法について述べる。
ステップ１：第２図（ｂ）に示す右側のウィークリンク
部２を、ウィークリンクの巾が微少量この例では１５０
−に小さくなるようにレーザー光源４のレーザー光によ
り数ミクロン−数十ミクロントリミングする。
部２を、ウィークリンクの巾が微少量この例では１５０
−に小さくなるようにレーザー光源４のレーザー光によ
り数ミクロン−数十ミクロントリミングする。
ステップ２：もし、ステップ１の動作により、ＳＱ［Ｉ
ＩＤ １０の出力電圧が増加するかどうが？ステップ３
ニステップ２によりＹＥＳならば、右側のウィークリン
ク部２をトリミングする。
ＩＤ １０の出力電圧が増加するかどうが？ステップ３
ニステップ２によりＹＥＳならば、右側のウィークリン
ク部２をトリミングする。
ステップ４：もし、ステップ２によりＮｏならば、左側
のウィークリンク部２をトリミングする。
のウィークリンク部２をトリミングする。
ステップ５ニステツプ２同様５ＱＵＩＤ １０の出力電
圧が増加するかどうか？ ステップ６：ステップ２同様５ＱＵＩＤ １０の出力電
圧が増加するかどうか？ 上記、ステップ５及びステップ６により、ステップ３及
びステップ４に戻り、夫々５ＱＵＩＤ出力電圧が最大と
なるところまでこれを繰り返し、トリミングを終了する
。
圧が増加するかどうか？ ステップ６：ステップ２同様５ＱＵＩＤ １０の出力電
圧が増加するかどうか？ 上記、ステップ５及びステップ６により、ステップ３及
びステップ４に戻り、夫々５ＱＵＩＤ出力電圧が最大と
なるところまでこれを繰り返し、トリミングを終了する
。
これらのステップ動作でＳＱＵ Ｉ Ｄ出力電圧Ｖは、
バイアス電流１ によって変化するので５ＱＵＩＤ出力
電圧■は、夫々最大となり最適化される。
バイアス電流１ によって変化するので５ＱＵＩＤ出力
電圧■は、夫々最大となり最適化される。
実際に、ＲＰマグネトロンスパッタリング法で形成した
ＹＢａ Ｃｕ Ｏ膜を用いて、ＤＣ−８ＱＵ Ｉ
Ｄを２３７−δ 試作した。
ＹＢａ Ｃｕ Ｏ膜を用いて、ＤＣ−８ＱＵ Ｉ
Ｄを２３７−δ 試作した。
その形成条件は次の通りである。
ガス圧 ５ｘ １０”Ｔｏｒｒ。
使用ガス Ａｒガス
電力 ２．５ｗ／ｃシ
で単結晶Ｍｇ０（１００）上に膜厚１．５−で薄膜を形
成した。続いて熱処理を９２０℃、３０分間の条件で焼
成することにより超電導体とした。
成した。続いて熱処理を９２０℃、３０分間の条件で焼
成することにより超電導体とした。
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Ｊ は９００Ａ／ ｃＩ＃（ａｔ ７７Ｋ）で
あった。
電流密度Ｊ は９００Ａ／ ｃＩ＃（ａｔ ７７Ｋ）で
あった。
またパターンニングは、ポジレジスト（東京応化■製０
ＰＥＲＲＩＩ１００）を用い、リン酸（２ｗｔ％）によ
ってフォトエツチングによって行い、ウィークリンク巾
１５０１Ｊｆｆｉ、孔の大きさを４００ Ｘ３００−と
した。
ＰＥＲＲＩＩ１００）を用い、リン酸（２ｗｔ％）によ
ってフォトエツチングによって行い、ウィークリンク巾
１５０１Ｊｆｆｉ、孔の大きさを４００ Ｘ３００−と
した。
次いでトリミングは、前述の第３図のステップ１〜６の
手順を繰返し行い、ウィークリンク巾をｌＯｐずつ狭め
るように行った。
手順を繰返し行い、ウィークリンク巾をｌＯｐずつ狭め
るように行った。
第４図に、トリミング前とトリミング後の５０Ｋにおけ
る磁束（Φ。）と出力電圧（μＶ）の関係グラフを示す
。
る磁束（Φ。）と出力電圧（μＶ）の関係グラフを示す
。
第４図に示す如く、出力電圧（μ■）の振幅がトリミン
グ前の１．２μＶからトリミング後は４μ■へと増加し
、出力電圧（μ■）はトリミング前に比してトリミング
後は増加していることは明らかである。
グ前の１．２μＶからトリミング後は４μ■へと増加し
、出力電圧（μ■）はトリミング前に比してトリミング
後は増加していることは明らかである。
なお本発明は接合パターンが前記実施例の第２図（ｂ）
のみに限定されるものではない。
のみに限定されるものではない。
［発明の効果］
以上述べた如く、本発明のＤＣ型超電導量子干渉素子の
製造方法によれば、ＤＣ型超電導量子干渉素子における
２ケ所のウィークリンクの臨界電流のバランスがとれる
ためＳＱＵ Ｉ Ｄ出力電圧が増加し、さらにＳＱＵ
Ｉ Ｄ出力電圧の振幅がトリミング前に比してトリミン
グ後は飛躍的に増加する等最適化されるものである。
製造方法によれば、ＤＣ型超電導量子干渉素子における
２ケ所のウィークリンクの臨界電流のバランスがとれる
ためＳＱＵ Ｉ Ｄ出力電圧が増加し、さらにＳＱＵ
Ｉ Ｄ出力電圧の振幅がトリミング前に比してトリミン
グ後は飛躍的に増加する等最適化されるものである。
このため、記憶及びスイッチングとして、ＤＣ−３ＱＵ
ＩＤ磁束計等への応用がより容易になる効果を奏するも
のである。
ＩＤ磁束計等への応用がより容易になる効果を奏するも
のである。
【図面の簡単な説明】
第１図はＤＣ−８ＱＵＩＤのレーザートリミングを行う
装置の模式図、第２図（ａ）は酸化物超電導体膜による
ＤＣ−９ＱＵＩＤの等価回路の説明図、第２図（ｂ）は
酸化物超電導体膜によるＤＣ−８ＱＵ Ｉ Ｄのパター
ン説明図、第３図は出力電圧をトリミングによって増加
させるフローチャート説明図、第４図はトリミング前後
における磁束（Φ。）と出力電圧（μＶ）との関係グラ
フである。 図において、１：超電導体、２：ウィークリンク、３：
超電導膜、４：レーザー光源、５：クライオスタットヘ
ッド、６：真空シュラウド、７：クライオスタット、
８ ： ＭｇＯ基板である。 出力準プｉ“琶トリミンク１；よ、て増力ざ也クフロー
ｈ−ト客地５月図第３図
装置の模式図、第２図（ａ）は酸化物超電導体膜による
ＤＣ−９ＱＵＩＤの等価回路の説明図、第２図（ｂ）は
酸化物超電導体膜によるＤＣ−８ＱＵ Ｉ Ｄのパター
ン説明図、第３図は出力電圧をトリミングによって増加
させるフローチャート説明図、第４図はトリミング前後
における磁束（Φ。）と出力電圧（μＶ）との関係グラ
フである。 図において、１：超電導体、２：ウィークリンク、３：
超電導膜、４：レーザー光源、５：クライオスタットヘ
ッド、６：真空シュラウド、７：クライオスタット、
８ ： ＭｇＯ基板である。 出力準プｉ“琶トリミンク１；よ、て増力ざ也クフロー
ｈ−ト客地５月図第３図
Claims (1)
- 酸化物超電導体膜を用いた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ＤＣ型
超電導量子干渉素子の出力電圧をモニターしながら、前
記２ケ所のウィークリンク夫々をレーザートリミングし
、前記出力電圧を最適化することを特徴とするＤＣ型超
電導量子干渉素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63101418A JPH01273370A (ja) | 1988-04-26 | 1988-04-26 | Ｄｃ型超電導量子干渉素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63101418A JPH01273370A (ja) | 1988-04-26 | 1988-04-26 | Ｄｃ型超電導量子干渉素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01273370A true JPH01273370A (ja) | 1989-11-01 |
Family
ID=14300161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63101418A Pending JPH01273370A (ja) | 1988-04-26 | 1988-04-26 | Ｄｃ型超電導量子干渉素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01273370A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01308087A (ja) * | 1988-06-06 | 1989-12-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 極低温プローバ・トリマ |
| JPH06350153A (ja) * | 1993-06-10 | 1994-12-22 | Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | 超電導デバイスの製造方法 |
-
1988
- 1988-04-26 JP JP63101418A patent/JPH01273370A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01308087A (ja) * | 1988-06-06 | 1989-12-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 極低温プローバ・トリマ |
| JPH06350153A (ja) * | 1993-06-10 | 1994-12-22 | Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | 超電導デバイスの製造方法 |
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