JPH02137380A - 超伝導デバイスの製造方法 - Google Patents
超伝導デバイスの製造方法Info
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- JPH02137380A JPH02137380A JP63292576A JP29257688A JPH02137380A JP H02137380 A JPH02137380 A JP H02137380A JP 63292576 A JP63292576 A JP 63292576A JP 29257688 A JP29257688 A JP 29257688A JP H02137380 A JPH02137380 A JP H02137380A
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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】
（概要〕
超伝導デバイスの製造方法に係り、特に酸化物超伝導薄
膜の超伝導弱結合部の作成方法に関し。
膜の超伝導弱結合部の作成方法に関し。
簡単なプロセスでしかも所望の領域に確実に超伝導弱結
合部を作成する方法の提供を目的とし。
合部を作成する方法の提供を目的とし。
酸素を含む雰囲気でアニールすることにより酸化物超伝
導薄膜となる第１の薄膜と、該第１の薄膜の一部に接し
て形成され、該第１の薄膜の構成元素からなる第２の薄
膜とを、酸素を含む雰囲気でアニールすることにより、
該第１の薄膜を酸化物超伝導薄膜にすると共に、該第２
の薄膜の構成元素を該第１の薄膜に拡散させて、そこに
超伝導弱結合部を作成する超伝導デバイスの製造方法に
より構成する。
導薄膜となる第１の薄膜と、該第１の薄膜の一部に接し
て形成され、該第１の薄膜の構成元素からなる第２の薄
膜とを、酸素を含む雰囲気でアニールすることにより、
該第１の薄膜を酸化物超伝導薄膜にすると共に、該第２
の薄膜の構成元素を該第１の薄膜に拡散させて、そこに
超伝導弱結合部を作成する超伝導デバイスの製造方法に
より構成する。
本発明は超伝導デバイスの製造方法に係り、特に酸化物
超伝導薄膜の超伝導弱結合部の作成方法に関する。
超伝導薄膜の超伝導弱結合部の作成方法に関する。
現在、イツトリウム（他のランタン系元素に置換可能）
−バリウム−銅−酸素系、ビスマス（あるいはタリウム
）−ストロンチウム−カルシウム−銅−酸素系、その他
の液体窒素温度（７７Ｋ）以上の高い臨界温度（Ｔｃ）
を持つ酸化物超伝導物質が知られ、デバイスへの応用が
期待されている。
−バリウム−銅−酸素系、ビスマス（あるいはタリウム
）−ストロンチウム−カルシウム−銅−酸素系、その他
の液体窒素温度（７７Ｋ）以上の高い臨界温度（Ｔｃ）
を持つ酸化物超伝導物質が知られ、デバイスへの応用が
期待されている。
ところでＳ Ｑ Ｕ Ｉ Ｄ （Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕ
ｃｔｉｎｇ ＱｕｎｔｕｍＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ
Ｄｅｖｉｃｅ）のような単層デバイスを作成するために
は、超伝導薄膜と超伝導薄膜を結合する超伝導弱結合部
を形成する必要がある。
ｃｔｉｎｇ ＱｕｎｔｕｍＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ
Ｄｅｖｉｃｅ）のような単層デバイスを作成するために
は、超伝導薄膜と超伝導薄膜を結合する超伝導弱結合部
を形成する必要がある。
そのため、簡単なプロセスでしかも所望の領域に確実に
超伝導弱結合部を作成する方法が要求される。
超伝導弱結合部を作成する方法が要求される。
〔従来の技術］
５−Ｎ−３，あるいはＳ−１−３（ここで、Ｓは超伝導
体、Ｎは常伝導体、■は絶縁体）の超伝導弱結合部を作
成する従来の方法を第３図及び第４図に示す。
体、Ｎは常伝導体、■は絶縁体）の超伝導弱結合部を作
成する従来の方法を第３図及び第４図に示す。
第３図の従来例Ｉでは、基板１上に作成した超伝導薄膜
の一部を除去し、そこに第１の超伝導薄ＷＡ７と第２の
超伝導薄膜８に跨がる常伝導物質または絶縁物９を堆積
して超伝導弱結合部を作成する。
の一部を除去し、そこに第１の超伝導薄ＷＡ７と第２の
超伝導薄膜８に跨がる常伝導物質または絶縁物９を堆積
して超伝導弱結合部を作成する。
第４図の従来例■では、基板１上に作成した第１の超伝
導薄ＦＩＴ上に常伝導物質または絶縁物９を堆積し、そ
の上に第２の超伝導薄膜８を堆積して超伝導弱結合部を
作成する。
導薄ＦＩＴ上に常伝導物質または絶縁物９を堆積し、そ
の上に第２の超伝導薄膜８を堆積して超伝導弱結合部を
作成する。
従来例Ｉにおいては、超伝導薄膜をエツチングする必要
があり、従来例Ｈにおいては、常伝導物質または絶縁物
上に超伝導薄膜を作成する技術が必要である。
があり、従来例Ｈにおいては、常伝導物質または絶縁物
上に超伝導薄膜を作成する技術が必要である。
ところが、現在、酸化物超伝導体をエツチングする技術
は確立されていないし、エツチングを行う際所望の部分
以外に損傷を与えて超伝導特性を劣化させるおそれもあ
る。
は確立されていないし、エツチングを行う際所望の部分
以外に損傷を与えて超伝導特性を劣化させるおそれもあ
る。
また、常伝導物質または絶縁物上に良好な特性を有する
酸化物超伝導薄膜を作成する技術は確立されていない。
酸化物超伝導薄膜を作成する技術は確立されていない。
本発明は、酸化物超伝導体の特質を利用して。
上記の問題の発生しない方法により酸化物超伝導薄膜に
超伝導弱結合部を作成する方法を提供することを目的と
する。
超伝導弱結合部を作成する方法を提供することを目的と
する。
上記課題は、酸素を含む雰囲気でアニールすることによ
り酸化物超伝導薄膜となる第１の薄膜２と、該第１の薄
膜２の一部に接して形成され、該第１の薄膜２の構成元
素からなる第２の薄膜３とを、酸素を含む雰囲気でアニ
ールすることにより。
り酸化物超伝導薄膜となる第１の薄膜２と、該第１の薄
膜２の一部に接して形成され、該第１の薄膜２の構成元
素からなる第２の薄膜３とを、酸素を含む雰囲気でアニ
ールすることにより。
該第１の薄膜２を酸化物超伝導薄膜４．５にすると共に
、該第２の薄膜３の構成元素を該第１の薄膜２に拡散さ
せて、そこに超伝導弱結合部６を作成する超伝導デバイ
スの製造方法によって解決される。
、該第２の薄膜３の構成元素を該第１の薄膜２に拡散さ
せて、そこに超伝導弱結合部６を作成する超伝導デバイ
スの製造方法によって解決される。
本発明では、酸素を含む雰囲気でアニールすることによ
り酸化物超伝導薄膜となる第１の薄膜２の超伝導弱結合
部６を作成する領域に第２の薄膜３の構成元素を拡散さ
せてその領域の第１の薄膜２の組成比を超伝導状態から
ずらし２そこに常伝導薄膜或いは絶縁体薄膜を形成する
ことにより超伝導弱結合部６を作成している。この超伝
導弱結合部６の構成元素及び結晶構造は酸化物超伝導薄
膜４．５と同一であるが、構成元素の組成比が酸化物超
伝導薄膜４．５と異なることにより常伝導体或いは絶縁
体となる。
り酸化物超伝導薄膜となる第１の薄膜２の超伝導弱結合
部６を作成する領域に第２の薄膜３の構成元素を拡散さ
せてその領域の第１の薄膜２の組成比を超伝導状態から
ずらし２そこに常伝導薄膜或いは絶縁体薄膜を形成する
ことにより超伝導弱結合部６を作成している。この超伝
導弱結合部６の構成元素及び結晶構造は酸化物超伝導薄
膜４．５と同一であるが、構成元素の組成比が酸化物超
伝導薄膜４．５と異なることにより常伝導体或いは絶縁
体となる。
しかも、超伝導弱結合部６を作成するアニール条件は酸
化物超伝導薄膜４，５作成のアニール条件と同じでよい
からプロセスは簡単になる。
化物超伝導薄膜４，５作成のアニール条件と同じでよい
からプロセスは簡単になる。
第１図（ａ）、（ｂ）は実施例■で、超伝導弱結合部の
作成工程を断面図により示すものであり。
作成工程を断面図により示すものであり。
以下これらの図を参照しながら説明する。
第１図（ａ）参照
基板１上に酸素を含む雰囲気でアニールすることにより
超伝導特性を持つように元素の組成比が整えられた第１
の薄膜２を形成し、その第１の薄膜２上の超伝導弱結合
部６を作成する予定の領域に第２の薄膜３を形成する。
超伝導特性を持つように元素の組成比が整えられた第１
の薄膜２を形成し、その第１の薄膜２上の超伝導弱結合
部６を作成する予定の領域に第２の薄膜３を形成する。
基板１の材質としては酸素を含む雰囲気でアニールする
際第１の薄膜２と反応しない化学的に安定なものを選択
する。例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、 イツ
トリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ ） 。
際第１の薄膜２と反応しない化学的に安定なものを選択
する。例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、 イツ
トリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ ） 。
マグネシアスピネル（ＭｇＯ・ＡｌｚＯｉ ） 、チタ
ン酸ストロンチウム（ＴｉＳｒＯａ） 、シリコンカー
バイト（ＳｉＣ）を使用する。基板ｌは単結晶であるこ
とが望ましいが、多結晶であってもよいし、また。
ン酸ストロンチウム（ＴｉＳｒＯａ） 、シリコンカー
バイト（ＳｉＣ）を使用する。基板ｌは単結晶であるこ
とが望ましいが、多結晶であってもよいし、また。
非晶質体も使用できる。
第１の薄膜２の材料としては、Ｌ（Ｙ（イツトリウム）
を始めとするランタン系元素）、Ｂａ（バリウム）、Ｃ
ｕ（Ｉｉ）を原子比で次の比となるように選択する。
を始めとするランタン系元素）、Ｂａ（バリウム）、Ｃ
ｕ（Ｉｉ）を原子比で次の比となるように選択する。
Ｌ ：Ｂａ：Ｃｕ＝１ ： ２ ： ３あるいは、旧（
ビスマス）、Ｓｒ（ストロンチウム） 、 Ｃａ （カ
ルシウム）、Ｃｕ（銅）を原子比で次の比となるように
選択する。
ビスマス）、Ｓｒ（ストロンチウム） 、 Ｃａ （カ
ルシウム）、Ｃｕ（銅）を原子比で次の比となるように
選択する。
Ｂｉ ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２ ： ２ ： ２ ：
３ＢｉはＴＩ （タリウム）で置き換えてもよい。
３ＢｉはＴＩ （タリウム）で置き換えてもよい。
上記の組成を持つ金属膜を、真空蒸着法、スパッタ蒸着
法、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法１分子線エ
ピタキシー（ＭＢＥ）等の方法により形成する。この金
属膜は各元素を同時に被着してもよいし各元素を多層に
被着してもよく。
法、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法１分子線エ
ピタキシー（ＭＢＥ）等の方法により形成する。この金
属膜は各元素を同時に被着してもよいし各元素を多層に
被着してもよく。
全体として１μｍ以下の厚さに形成する。
第２の薄膜３の材料としては、第１の薄膜２がＬ −Ｂ
ａ−Ｃｕ系の場合は、 Ｌ、 Ｂａ、 Ｃｕの単元素
あるいはこれらの元素の複数からなるもの、また、第１
の薄膜２が旧−５ｒ −Ｃａ −Ｃｕ系の場合は、 Ｂ
ｔ、 Ｓｒ。
ａ−Ｃｕ系の場合は、 Ｌ、 Ｂａ、 Ｃｕの単元素
あるいはこれらの元素の複数からなるもの、また、第１
の薄膜２が旧−５ｒ −Ｃａ −Ｃｕ系の場合は、 Ｂ
ｔ、 Ｓｒ。
Ｃａ、 Ｃｕの単元素あるいはこれらの元素の複数から
なるものを選択する。
なるものを選択する。
上記の組成を持つ金属膜を、第１の薄膜２と同様に真空
蒸着法、スパッタ蒸着法、有機金属化学気相成長（ＭＯ
ＣＶＤ）法１分子線エピタキシー（ＭＢＥ）等の方法に
より形成する。 膜厚は拡散により第１の薄膜２の組成
をどの程度ずらすかによるが９例えば厚さ１μｍのＢｉ
−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ系の第１の薄膜２の旧の組成を５
０％ずらすとすれば、第２の薄膜３として約１１００ｎ
の厚さのＢ ｉ ＦＩ ＩＩを形成すればよい。また２
幅は良好な特性の超伝導弱結合部を得るためには１μｍ
以下とする。
蒸着法、スパッタ蒸着法、有機金属化学気相成長（ＭＯ
ＣＶＤ）法１分子線エピタキシー（ＭＢＥ）等の方法に
より形成する。 膜厚は拡散により第１の薄膜２の組成
をどの程度ずらすかによるが９例えば厚さ１μｍのＢｉ
−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ系の第１の薄膜２の旧の組成を５
０％ずらすとすれば、第２の薄膜３として約１１００ｎ
の厚さのＢ ｉ ＦＩ ＩＩを形成すればよい。また２
幅は良好な特性の超伝導弱結合部を得るためには１μｍ
以下とする。
第１図（ｂ）参照
酸素を含む雰囲気でアニールする。その雰囲気として、
１００％酸素、空気、任意の混合比の酸素と窒素の混
合ガス、任意の混合比の酸素と不活性ガス（ヘリウム１
ネオン、アルゴン等）の混合ガスを使用することができ
る。
１００％酸素、空気、任意の混合比の酸素と窒素の混
合ガス、任意の混合比の酸素と不活性ガス（ヘリウム１
ネオン、アルゴン等）の混合ガスを使用することができ
る。
アニール温度と時間は、第１の薄膜２がＬ −Ｂａ−Ｃ
ｕ系の場合１例えば、９００°Ｃで１時間加熱した後さ
らに４００°Ｃで１時間加熱する。第１の薄膜２がＢ１
５ｒＣａ−Ｃｕ系の場合は２例えば、８９０°Ｃで１時
間加熱した後さらに８７０°Ｃで１００時間加熱する。
ｕ系の場合１例えば、９００°Ｃで１時間加熱した後さ
らに４００°Ｃで１時間加熱する。第１の薄膜２がＢ１
５ｒＣａ−Ｃｕ系の場合は２例えば、８９０°Ｃで１時
間加熱した後さらに８７０°Ｃで１００時間加熱する。
これらのアニール条件は第１の薄膜２が良好な超伝導特
性を持つように適宜に選択することができる。
性を持つように適宜に選択することができる。
かくして、酸化物超伝導薄膜４．５と両者を結合する超
伝導弱結合部６が実現する。
伝導弱結合部６が実現する。
第２図（ａ）、（ｂ）は実施例■で、実施例Ｉと異なる
順序で超伝導弱結合部を作成する工程を断面図により示
すものである。
順序で超伝導弱結合部を作成する工程を断面図により示
すものである。
第２図（ａ）参照
基板ｌ上に先ず第２の薄膜３を形成し、その後全面に第
１の薄膜２を形成する。
１の薄膜２を形成する。
基板１の材質の選択、第２の薄膜３及び第１の薄膜２の
組成の選択は実施例Ｉに準じて行い、薄膜の形成も実施
例Ｉと同様に行う。
組成の選択は実施例Ｉに準じて行い、薄膜の形成も実施
例Ｉと同様に行う。
第２図（ｂ）参照
実施例Ｉと同様にして酸素を含む雰囲気でアニールする
。
。
かくして、酸化物超伝導薄膜４．５と両者を結合する超
伝導弱結合部６が実現する。
伝導弱結合部６が実現する。
実施例Ｉ、実施例■とも、第１の薄膜２の膜厚が大き過
ぎると第２の薄膜３の構成元素が十分に拡散しきれずに
超伝導弱結合部６を作成する部分が一部超伝導特性を持
ったまま残り、超伝導弱結合部とならないことがあるの
で、第１の薄膜２の膜厚はｌｕｍ以下が適当である。
ぎると第２の薄膜３の構成元素が十分に拡散しきれずに
超伝導弱結合部６を作成する部分が一部超伝導特性を持
ったまま残り、超伝導弱結合部とならないことがあるの
で、第１の薄膜２の膜厚はｌｕｍ以下が適当である。
なお、既に超伝導薄膜となっている第１の薄膜２の上に
第２の薄膜３を形成して、酸素を含む雰囲気でアニール
することにより超伝導弱結合部６を作成することも本発
明の延長上にある。
第２の薄膜３を形成して、酸素を含む雰囲気でアニール
することにより超伝導弱結合部６を作成することも本発
明の延長上にある。
以上説明した様に９本発明によれば、簡単なプロセスで
所望の領域に確実に超伝導弱結合部６を作成することが
できてデバイスに応用する上で大きな利点を有し、特に
、微細な回路を構築する上でその効果が大きい。
所望の領域に確実に超伝導弱結合部６を作成することが
できてデバイスに応用する上で大きな利点を有し、特に
、微細な回路を構築する上でその効果が大きい。
さらに２本発明によれば、アニール時間を変化して第２
の薄膜３の構成元素の拡散距離を調整することにより、
超伝導弱結合部６の寸法を変化することができるので、
所望の特性を持つ超伝導弱結合部を作成し易い利点もあ
る。
の薄膜３の構成元素の拡散距離を調整することにより、
超伝導弱結合部６の寸法を変化することができるので、
所望の特性を持つ超伝導弱結合部を作成し易い利点もあ
る。
である。図において。
１は基板。
２は第１の薄膜。
３は第２の薄膜。
４．５は酸化物超伝導薄膜。
６は超伝導弱結合部。
７は第１の超伝導薄膜。
８は第２の超伝導薄膜。
９は常伝導物質または絶縁物
第１図は実施例Ｉ。
第２図は実施例■。
第３図は従来例■。
第４図は従来例■
デ、賽伝導（社）貰また１お毛線物
契扼例工
＊ １図
４芝 采 イタ１］工
第３図
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デ１］［ 第２図 ＡＬ 采 イ列 ］［ 第ＬＩ−図
デ１］［ 第２図 ＡＬ 采 イ列 ］［ 第ＬＩ−図
Claims (1)
- 酸素を含む雰囲気でアニールすることにより酸化物超伝
導薄膜となる第１の薄膜（２）と、該第１の薄膜（２）
の一部に接して形成され、該第１の薄膜（２）の構成元
素からなる第２の薄膜（３）とを、酸素を含む雰囲気で
アニールすることにより、該第１の薄膜（２）を酸化物
超伝導薄膜（４、５）にすると共に、該第２の薄膜（３
）の構成元素を該第１の薄膜（２）に拡散させて、そこ
に超伝導弱結合部（６）を作成することを特徴とする超
伝導デバイスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63292576A JPH02137380A (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 超伝導デバイスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63292576A JPH02137380A (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 超伝導デバイスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02137380A true JPH02137380A (ja) | 1990-05-25 |
Family
ID=17783561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63292576A Pending JPH02137380A (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 超伝導デバイスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02137380A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5462919A (en) * | 1991-08-28 | 1995-10-31 | Sumitomo Electric Industries,Ltd. | Method for manufacturing superconducting thin film formed of oxide superconductor having non superconducting region and device utilizing the superconducting thin film |
-
1988
- 1988-11-18 JP JP63292576A patent/JPH02137380A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5462919A (en) * | 1991-08-28 | 1995-10-31 | Sumitomo Electric Industries,Ltd. | Method for manufacturing superconducting thin film formed of oxide superconductor having non superconducting region and device utilizing the superconducting thin film |
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