JPH02194569A - 酸化物超伝導薄膜の作製方法と超伝導素子 - Google Patents
酸化物超伝導薄膜の作製方法と超伝導素子Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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】
〔概 要〕
酸化物超伝導薄膜の作製方法に関し、
電界効果や磁界効果などで超伝導電流を制御するために
酸化物超伝導薄膜の厚みを薄くすることを目的とし、 酸化物超伝導材料に近い組成の薄膜上に１挿又はそれ以
上の元素の極薄膜を堆積し、これらを反応させて表面に
極めて薄い酸化物超伝専膜を形成し、またこれを利用し
た超伝導素子として構成する。
酸化物超伝導薄膜の厚みを薄くすることを目的とし、 酸化物超伝導材料に近い組成の薄膜上に１挿又はそれ以
上の元素の極薄膜を堆積し、これらを反応させて表面に
極めて薄い酸化物超伝専膜を形成し、またこれを利用し
た超伝導素子として構成する。
本発明は酸化物超伝導薄膜の作製方法及びこれを利用し
た超伝導素子に係る。
た超伝導素子に係る。
近年の高温超伝導材料の開発は急速であるが、それを電
子デバイスに利用しようとする場合、電界効果や磁界効
果でキャリヤーを制御したり、準粒子注入により超伝導
ギャップを制御するためには膜厚が極く薄い必要がある
。
子デバイスに利用しようとする場合、電界効果や磁界効
果でキャリヤーを制御したり、準粒子注入により超伝導
ギャップを制御するためには膜厚が極く薄い必要がある
。
従来の酸化物高温超伝導体薄膜は、ＭｇＯ、サファイヤ
、５ｒＴｉＯ，などの単結晶基板上に、酸化物超伝導体
の組成に対応する材料を蒸着法、スバ、り法、ＭＢＥ法
などで、必要に応じて基板加熱しながら、堆積して形成
される。その後、高温酸素雰囲気中でアニールして膜質
を高めることができる。
、５ｒＴｉＯ，などの単結晶基板上に、酸化物超伝導体
の組成に対応する材料を蒸着法、スバ、り法、ＭＢＥ法
などで、必要に応じて基板加熱しながら、堆積して形成
される。その後、高温酸素雰囲気中でアニールして膜質
を高めることができる。
また、高温超伝導体薄膜を利用した超伝導素子としては
、超伝導体薄膜上に任意に注入バリヤーを介して注入電
極を設け、注入電極よＪ）超伝導薄膜中に電流を注入す
ることによって、超伝導薄膜中を流れる電流を制御する
準粒子非平衡型超伝導素子や、超伝導薄膜上に感光層を
設け、感光層に光が入射して発生するキャリヤにより超
伝導薄膜中を流れる電流を制御する超伝導素子、あるい
は超伏１膜をベースとして用いた超伝導ベーストランジ
スタなどが知られている。
、超伝導体薄膜上に任意に注入バリヤーを介して注入電
極を設け、注入電極よＪ）超伝導薄膜中に電流を注入す
ることによって、超伝導薄膜中を流れる電流を制御する
準粒子非平衡型超伝導素子や、超伝導薄膜上に感光層を
設け、感光層に光が入射して発生するキャリヤにより超
伝導薄膜中を流れる電流を制御する超伝導素子、あるい
は超伏１膜をベースとして用いた超伝導ベーストランジ
スタなどが知られている。
従来の電界効果型超伝導三端子素子では超伝導のしみ出
し効果を用いて動作させるため、ゲート長を０．２ ｍ
以下に極微細加工する必要があり、信頼性等に問題があ
った。
し効果を用いて動作させるため、ゲート長を０．２ ｍ
以下に極微細加工する必要があり、信頼性等に問題があ
った。
また、酸化物超伝導体をＳｉなどの半導体に形成すると
反応して超伝導特性が劣化するため、従来の金属系超伝
導体による電界効果型三端子素子のような構造は不可能
であった。
反応して超伝導特性が劣化するため、従来の金属系超伝
導体による電界効果型三端子素子のような構造は不可能
であった。
キャリヤー密度が低ければ、電界や磁界により直接に超
伝導体の超伝導特性を制御することの可能性がある。し
かしながら、酸化物超伝導材料のキャリヤー密度は金属
材料に較べて低いとはいっても、１０２０／ｃｄ程度と
半導体の１０”／ｃｔｌオーダーに比べると大きいので
、−ａの薄膜（薄膜１０００人程度）では電界や磁界に
よって直接に超伝導特性を制御することはできない。
伝導体の超伝導特性を制御することの可能性がある。し
かしながら、酸化物超伝導材料のキャリヤー密度は金属
材料に較べて低いとはいっても、１０２０／ｃｄ程度と
半導体の１０”／ｃｔｌオーダーに比べると大きいので
、−ａの薄膜（薄膜１０００人程度）では電界や磁界に
よって直接に超伝導特性を制御することはできない。
そこで、本発明は、酸化物超伝導体膜の膜厚を極めて薄
くすること、またそれによって実効的なキャリヤー密度
を小さくして電界や磁界により直接に超伝導特性を制御
する超伝導素子を提供することを目的とする。
くすること、またそれによって実効的なキャリヤー密度
を小さくして電界や磁界により直接に超伝導特性を制御
する超伝導素子を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を実現するために、酸化物超伝導材
料に近い組成の薄膜上に、該薄膜の組成を酸化物超伝導
材料にするのに必要な１種又はそれ以上の元素の超薄膜
を堆積し、該超薄膜の１種又はそれ以上の元素を上記薄
膜と反応・結晶化させて上記薄膜の表面に酸化物超伝導
材料の超薄膜を形成することを特徴とする酸化物超伝導
薄膜の作製方法を提供する。
料に近い組成の薄膜上に、該薄膜の組成を酸化物超伝導
材料にするのに必要な１種又はそれ以上の元素の超薄膜
を堆積し、該超薄膜の１種又はそれ以上の元素を上記薄
膜と反応・結晶化させて上記薄膜の表面に酸化物超伝導
材料の超薄膜を形成することを特徴とする酸化物超伝導
薄膜の作製方法を提供する。
上記の酸化物超伝導材料に近い組成としては酸化物超伝
導材料の組成に対して１又は２以上の元素が欠ｃｌたり
、不足している組成が典型的であるが、構成元素の組成
比が酸化物超伝導材料のそれと異なるものでもよい。膜
状態ではアモルファス状でも結晶化していてもよい。ま
た、その上に堆積する１又は２以上の元素を単純に加え
ると酸化物超伝導材料の組成にならない場合でも、加え
た全体の構成元素が酸化物超伝導材料のそれと一致し、
かつ組成比が近ければ、加熱条件下で化学的に安定相と
して酸化物超伝導材料が生成するので用いることができ
る。
導材料の組成に対して１又は２以上の元素が欠ｃｌたり
、不足している組成が典型的であるが、構成元素の組成
比が酸化物超伝導材料のそれと異なるものでもよい。膜
状態ではアモルファス状でも結晶化していてもよい。ま
た、その上に堆積する１又は２以上の元素を単純に加え
ると酸化物超伝導材料の組成にならない場合でも、加え
た全体の構成元素が酸化物超伝導材料のそれと一致し、
かつ組成比が近ければ、加熱条件下で化学的に安定相と
して酸化物超伝導材料が生成するので用いることができ
る。
この酸化物超伝導材料に近い組成の薄膜は、常法的な薄
膜形成方法により形成することができる。
膜形成方法により形成することができる。
膜厚は特に限定されないが、通常５００人〜９０００人
、特に１０００人程度である。
、特に１０００人程度である。
この薄膜上に堆積する１又は２以上の元素の超薄膜は、
該薄膜と反応して酸化物超伝導材料となる１種又は２種
以上の元素からなる。２種以上の元素からなるときは、
−ｉ的には各元素について超薄膜を堆積するが、混合組
成（合金）の超薄膜を堆積してもよい。
該薄膜と反応して酸化物超伝導材料となる１種又は２種
以上の元素からなる。２種以上の元素からなるときは、
−ｉ的には各元素について超薄膜を堆積するが、混合組
成（合金）の超薄膜を堆積してもよい。
超薄膜の形成方法は限定されないが、ＭＢＥ（分子線エ
ピタキシー成長法）が極めて薄い膜の制御を高精度に行
なえる点で好適である。本発明では酸化物超伝導材料の
超薄ｎりとして数１００ Ａ以下、特に約１００Å以下
の膜Ｊ￥を考えているので、各元素の膜厚は牧人〜数１
０程度度の厚みにすることが望ましい。
ピタキシー成長法）が極めて薄い膜の制御を高精度に行
なえる点で好適である。本発明では酸化物超伝導材料の
超薄ｎりとして数１００ Ａ以下、特に約１００Å以下
の膜Ｊ￥を考えているので、各元素の膜厚は牧人〜数１
０程度度の厚みにすることが望ましい。
元素を堆積した後、酸素雰囲気下で加熱すると、元素は
下地と反応して酸化物超伝導材料を生成し、結晶化する
。この反応、結晶化の条件は、生成する酸化物超伝導材
料の結晶化処理として知られている条件に従うことがで
きる。
下地と反応して酸化物超伝導材料を生成し、結晶化する
。この反応、結晶化の条件は、生成する酸化物超伝導材
料の結晶化処理として知られている条件に従うことがで
きる。
こうして、酸化物超伝導材料の超薄膜が下地薄膜の表面
に形成されるが、この方法はＹ系、Ｌａ系、Ｂｉ系、Ｔ
Ｉｌ系などのすべての酸化Ｔｈ超伝導材料に適用できる
。
に形成されるが、この方法はＹ系、Ｌａ系、Ｂｉ系、Ｔ
Ｉｌ系などのすべての酸化Ｔｈ超伝導材料に適用できる
。
本発明によれば、上記の如く、酸化物超伏４材料の超薄
膜が提供されるので、超伝導膜を利用した各種超伝導素
子の特性を改蒼できるほか、従来の超伝導膜ではできな
かった次のような新規な超伝導素子が提供される。
膜が提供されるので、超伝導膜を利用した各種超伝導素
子の特性を改蒼できるほか、従来の超伝導膜ではできな
かった次のような新規な超伝導素子が提供される。
すなわち、本発明によれば、第１に、酸化物超伝導材料
に近い組成の薄膜の表面に酸化’！！７１超伝導材料の
超薄膜を有し、該超薄膜上に絶縁層を介して第１の電極
を有し、該薄膜下に第２の電極を有し、該第１の電極と
該第２の電極の間に形成された電界で該超薄膜の超伝導
特性を制御することを特徴とする電界効果型超伝導素子
、また第２に、酸化物超伝導材料に近い組成の薄膜の表
面に酸化物超伝導材料の超薄膜を有し、該超薄膜上に絶
縁層を介して電極を存し、該電極を流れる電流により発
生する磁界によって該超薄膜の超伝導特性を制御するこ
とを特徴とする磁界効果型超伝導素子が提供される。
に近い組成の薄膜の表面に酸化’！！７１超伝導材料の
超薄膜を有し、該超薄膜上に絶縁層を介して第１の電極
を有し、該薄膜下に第２の電極を有し、該第１の電極と
該第２の電極の間に形成された電界で該超薄膜の超伝導
特性を制御することを特徴とする電界効果型超伝導素子
、また第２に、酸化物超伝導材料に近い組成の薄膜の表
面に酸化物超伝導材料の超薄膜を有し、該超薄膜上に絶
縁層を介して電極を存し、該電極を流れる電流により発
生する磁界によって該超薄膜の超伝導特性を制御するこ
とを特徴とする磁界効果型超伝導素子が提供される。
下地上に形成した元素の超薄膜の厚みが、ＨＰ的に生成
する酸化物超伝導材料の超薄膜の厚みを決め、また元素
の超薄膜、例えば膜厚１０〜３０人は比較的容易に制御
できるので、所望の如く極めて薄い、１００Å以下の酸
化物超伝導膜を作製することができる。
する酸化物超伝導材料の超薄膜の厚みを決め、また元素
の超薄膜、例えば膜厚１０〜３０人は比較的容易に制御
できるので、所望の如く極めて薄い、１００Å以下の酸
化物超伝導膜を作製することができる。
酸化物超伝導膜の膜厚を薄くすることによって、実効的
なキャリヤー密度を下げることができるので、準粒子注
入型などの超伝導素子における特性を向上させることが
できるほか、従来にない電界や磁界で直接に超伝導特性
を制御する素子を構築することが可能になる。
なキャリヤー密度を下げることができるので、準粒子注
入型などの超伝導素子における特性を向上させることが
できるほか、従来にない電界や磁界で直接に超伝導特性
を制御する素子を構築することが可能になる。
第１２図は以下の実施例を実施するために用いるＭＢＥ
装置を示す。同図中、参照数字１は真空チャンバ、２は
基板、３は基板加熱用ヒータ、４〜７は分子線源、８は
シャフタ、９は酸素ボンへ、１０はオゾン化装置、１１
〜１５は真空ポンプ、１６〜１７はゲージである。ＭＢ
Ｅ装置は各ソースの堆積を数原子層の厚みで制御できる
成膜装置であり、本発明の成膜に効果的である。
装置を示す。同図中、参照数字１は真空チャンバ、２は
基板、３は基板加熱用ヒータ、４〜７は分子線源、８は
シャフタ、９は酸素ボンへ、１０はオゾン化装置、１１
〜１５は真空ポンプ、１６〜１７はゲージである。ＭＢ
Ｅ装置は各ソースの堆積を数原子層の厚みで制御できる
成膜装置であり、本発明の成膜に効果的である。
第１図（ａ）を参照すると、ＭｇＯ、サファイヤ、５ｒ
ＴｉＯ，単結晶などの基板２ＩをＭＢＥ装置にセントし
、基板を７００℃に加熱し、酸素又はオゾンを導入しな
がら分子線源５．７として金属Ｂａと金属Ｃｕを用い、
シャッタ８の開閉でビーム呈を調整することによって、
基板上にＢａＣｕ０ｚ又はＢａＣｕ０ｚとＣＬ＋０２の
混合物あるいはアモルファス状下地薄膜２２を厚さ１０
００人堆積する。次に、分子線源４に金属Ｙを用いて下
地薄膜上にＹを厚さ１０人に堆積する。
ＴｉＯ，単結晶などの基板２ＩをＭＢＥ装置にセントし
、基板を７００℃に加熱し、酸素又はオゾンを導入しな
がら分子線源５．７として金属Ｂａと金属Ｃｕを用い、
シャッタ８の開閉でビーム呈を調整することによって、
基板上にＢａＣｕ０ｚ又はＢａＣｕ０ｚとＣＬ＋０２の
混合物あるいはアモルファス状下地薄膜２２を厚さ１０
００人堆積する。次に、分子線源４に金属Ｙを用いて下
地薄膜上にＹを厚さ１０人に堆積する。
それから各分子線源４〜７のシャッタ８を閉じ、酸素を
導入して基板加熱（７００℃）することにより、Ｙ超薄
膜２３を下地ＢａＣｕ０ｚ （又はＢａＣｕＯ２＋ Ｃ
ｕ０ｚ）薄膜２２の表面層と反応させ、ＹＢａ２Ｃｕ：
＋０ｔ−１を生成させる。このとき、第１図（ｂ）を参
照すると、生成するＹＢａｚＣｕｓＯ＋４ＢａＣｕＯ＋
４厚さ５０人程度になる。このＹＢａｚＣｕ３０□−δ
超薄膜２４は四端子法で抵抗測定すると、８３にで抵抗
がゼロになり、超伝導を示す。
導入して基板加熱（７００℃）することにより、Ｙ超薄
膜２３を下地ＢａＣｕ０ｚ （又はＢａＣｕＯ２＋ Ｃ
ｕ０ｚ）薄膜２２の表面層と反応させ、ＹＢａ２Ｃｕ：
＋０ｔ−１を生成させる。このとき、第１図（ｂ）を参
照すると、生成するＹＢａｚＣｕｓＯ＋４ＢａＣｕＯ＋
４厚さ５０人程度になる。このＹＢａｚＣｕ３０□−δ
超薄膜２４は四端子法で抵抗測定すると、８３にで抵抗
がゼロになり、超伝導を示す。
第２図はＹＢａ２Ｃｕ２Ｏ７−＃超薄膜を作製する別の
例を示すが、？ＩｇＯ等の基板２５上にＹ２Ｏ３薄膜２
６を厚さ５００人堆積後、Ｂａ超薄膜（厚さ３０人）２
７、さらにＣｕ超薄膜（厚さ１０人）２８を堆積してい
る。これを結晶化処理することによって厚さ６０人程度
のＹＢａｚＣｕ＊０．− ｓ超薄膜（図示せず）がＹ２
Ｏ３薄膜２６上に生成する。
例を示すが、？ＩｇＯ等の基板２５上にＹ２Ｏ３薄膜２
６を厚さ５００人堆積後、Ｂａ超薄膜（厚さ３０人）２
７、さらにＣｕ超薄膜（厚さ１０人）２８を堆積してい
る。これを結晶化処理することによって厚さ６０人程度
のＹＢａｚＣｕ＊０．− ｓ超薄膜（図示せず）がＹ２
Ｏ３薄膜２６上に生成する。
第３〜７図は同様に他の酸化物超伝導超薄膜の作製例を
示す。第３図では、基板３１上にＢｉＳｒＣｕＯｘｇｉ
膜３２、その上にＣａ超薄膜（厚さ２０人）３３が形成
されており、これを結晶化処理（７００℃）すると、表
面にＢｉ２５ｒｚＣａ２Ｃｕ：＋０、超伝導超薄膜（図
示せず）が厚さ５０人程度に形成される。
示す。第３図では、基板３１上にＢｉＳｒＣｕＯｘｇｉ
膜３２、その上にＣａ超薄膜（厚さ２０人）３３が形成
されており、これを結晶化処理（７００℃）すると、表
面にＢｉ２５ｒｚＣａ２Ｃｕ：＋０、超伝導超薄膜（図
示せず）が厚さ５０人程度に形成される。
第４図でば、基板３４上にＬａ２ＣｕＯ４薄膜３５、そ
の上にＳｒ超薄膜（厚さ１０人）３６が形成されており
、これから厚さ約５０人のＬａｇ−０ＳｒＸＣｕＯイ超
伝導超薄膜（図示せず）を作製することができる。
の上にＳｒ超薄膜（厚さ１０人）３６が形成されており
、これから厚さ約５０人のＬａｇ−０ＳｒＸＣｕＯイ超
伝導超薄膜（図示せず）を作製することができる。
第５図では基板４１Ｆに５ｒＣｕＯ□薄膜４２、その」
−にＣａ超薄膜（Ｕさ２０人）４３とＢｉ超薄膜（厚さ
１０人）４４が形成されており、これから厚さ６０人程
度のＢｉ２５ｒ２ＣａｚＣｕ３０ｘ ｍ伝導超薄膜を形
成することができる。
−にＣａ超薄膜（Ｕさ２０人）４３とＢｉ超薄膜（厚さ
１０人）４４が形成されており、これから厚さ６０人程
度のＢｉ２５ｒ２ＣａｚＣｕ３０ｘ ｍ伝導超薄膜を形
成することができる。
第６図では基板４５上にＢａＣｕＯ□薄膜４６、その上
にＴ７！ｕｉ膜（厚さ１０人）４７が形成されており、
これから厚さ５０人程度のＴ ｌ ８ａＣｕＯｚ超伝導
超薄膜が形成される。
にＴ７！ｕｉ膜（厚さ１０人）４７が形成されており、
これから厚さ５０人程度のＴ ｌ ８ａＣｕＯｚ超伝導
超薄膜が形成される。
第７図では基板４８上にＢａＣｕＯ２薄膜４９、その上
にＣａ超薄膜（厚さ２０人）５０とＴｒ超薄膜（厚さ１
０人）５１が形成されており、これから厚さ約７０人の
Ｔ Ｉ ＢａＣａＣｕＯ，超伝導超薄膜が形成される。
にＣａ超薄膜（厚さ２０人）５０とＴｒ超薄膜（厚さ１
０人）５１が形成されており、これから厚さ約７０人の
Ｔ Ｉ ＢａＣａＣｕＯ，超伝導超薄膜が形成される。
第８図は本発明によって新規に提供される電界効果型超
伝導素子の構造を示す。同図中、６１はサファイアなど
の基板で、その上に先ずダブルゲート用電極６２として
銀を厚さ５００００人層膜し、その上に第１図を参照し
て説明したように先ずＢａＣｕＯｚｌＭｆｉ （厚さ約
１０００人）６３を、次にＹ超薄膜（厚さ１０人）を形
成後結晶化して、厚さ約５０人のＹＩｌａｚＣｕ３０４
−１超伝導超薄膜６４が形成されている。超伏導超Ｆｉ
ｌｌＷ６４１にはＢａＦ２． ＭｇＯ，Ａ Ｉ！ ２０
ｖなどの絶縁層（厚さ８００００人層６５を設けた後、
ゲート電極６６、及びソース電極６７、ドレイン電極６
８として銀又は金層をバターニングする。
伝導素子の構造を示す。同図中、６１はサファイアなど
の基板で、その上に先ずダブルゲート用電極６２として
銀を厚さ５００００人層膜し、その上に第１図を参照し
て説明したように先ずＢａＣｕＯｚｌＭｆｉ （厚さ約
１０００人）６３を、次にＹ超薄膜（厚さ１０人）を形
成後結晶化して、厚さ約５０人のＹＩｌａｚＣｕ３０４
−１超伝導超薄膜６４が形成されている。超伏導超Ｆｉ
ｌｌＷ６４１にはＢａＦ２． ＭｇＯ，Ａ Ｉ！ ２０
ｖなどの絶縁層（厚さ８００００人層６５を設けた後、
ゲート電極６６、及びソース電極６７、ドレイン電極６
８として銀又は金層をバターニングする。
なお、第８図（ｂ）はこの超伝導素子の平面図である。
この超伝導素子はゲート電極６６とダブルゲート用電極
６２の間に電圧を印加して超伝導超薄膜６５に電界を作
用させることにより、超伝導超薄膜６５における超伝導
特性を制御することができる。このときの素子特性を第
９図に示す。第９図は５０Ｋにおいて、ドレ・イン電圧
Ｖイに関するドレイン電流１４の変化を示す１−ｖ特性
のゲート電圧■、をＯＶ、ＩＯＶ、２０Ｖとしたときの
変化を示す。
６２の間に電圧を印加して超伝導超薄膜６５に電界を作
用させることにより、超伝導超薄膜６５における超伝導
特性を制御することができる。このときの素子特性を第
９図に示す。第９図は５０Ｋにおいて、ドレ・イン電圧
Ｖイに関するドレイン電流１４の変化を示す１−ｖ特性
のゲート電圧■、をＯＶ、ＩＯＶ、２０Ｖとしたときの
変化を示す。
第１０図は、同様に、本発明により新規に提供される磁
界効果型超伝導素子の構造を示す。同図中、７１は基板
、７２はＢａＣｕＯ１薄膜（厚さ約１０００人）、７３
はＹＢａ２Ｃ＋ｇＯｒ−ｓ超伝導超薄膜（厚さ５０人）
、７４は客色緑層（厚さ５００人）、７５はゲー（・電
極、７６はソース電極、７７はドレイン電極である。こ
の素子ではソース・ドレイン電極間の超伝導超薄膜７３
を流れる超伝導電流を、ゲート電極７５を流れる電流に
よって発生する磁界Ｈによって制御する。磁界の作用に
より超伝導電流が常電流に変化する。
界効果型超伝導素子の構造を示す。同図中、７１は基板
、７２はＢａＣｕＯ１薄膜（厚さ約１０００人）、７３
はＹＢａ２Ｃ＋ｇＯｒ−ｓ超伝導超薄膜（厚さ５０人）
、７４は客色緑層（厚さ５００人）、７５はゲー（・電
極、７６はソース電極、７７はドレイン電極である。こ
の素子ではソース・ドレイン電極間の超伝導超薄膜７３
を流れる超伝導電流を、ゲート電極７５を流れる電流に
よって発生する磁界Ｈによって制御する。磁界の作用に
より超伝導電流が常電流に変化する。
第１！−１３図は本発明による超伝導超薄膜を利用した
超伝導素子の構造例である。これらの超伝導素子の構造
及び機能自体は公知であるが、本発明の超薄膜を用いる
ことにより超伝導特性が著しく改良される効果がある。
超伝導素子の構造例である。これらの超伝導素子の構造
及び機能自体は公知であるが、本発明の超薄膜を用いる
ことにより超伝導特性が著しく改良される効果がある。
第１１図は準粒子注入非平衡型超伝導素子であり、８１
は基板、８２は下地薄膜、８３は超伝導超薄膜、８４は
注入バリヤであるがなくてもよい、８５は注入電極、８
６ 、８７は＠極である。注入電極８５より電流が超伝
導薄膜８３に流れ込んで超伝導特性を制御する。
は基板、８２は下地薄膜、８３は超伝導超薄膜、８４は
注入バリヤであるがなくてもよい、８５は注入電極、８
６ 、８７は＠極である。注入電極８５より電流が超伝
導薄膜８３に流れ込んで超伝導特性を制御する。
第１２図は超伝導光センサであり、９１は基板、９２は
下地薄膜、９３は超伝導超薄膜、９４は感光層で、例え
ばＣｄＳからなり、９５ 、９６は電極である。感光Ｊ
ｉ９４に光が入射するとキャリヤが超伝導超薄膜９３を
通って流れる。
下地薄膜、９３は超伝導超薄膜、９４は感光層で、例え
ばＣｄＳからなり、９５ 、９６は電極である。感光Ｊ
ｉ９４に光が入射するとキャリヤが超伝導超薄膜９３を
通って流れる。
第１３図は超伝導ベース・トランジスタであり、１０１
は基板、１０２はコレクタ層（例えばｎ −１ｎＳｂ）
１０３はベース下地層（例えばＢ１５ｒＣｕＯｘ）、１
０４はベース超伝導超薄膜（例えばＢｉ２５ｒｔＣａｚ
Ｃｕ３０ｘ、５０人層）、１０５はトンネルレバリヤ男
莫（例えば八で２０．。
は基板、１０２はコレクタ層（例えばｎ −１ｎＳｂ）
１０３はベース下地層（例えばＢ１５ｒＣｕＯｘ）、１
０４はベース超伝導超薄膜（例えばＢｉ２５ｒｔＣａｚ
Ｃｕ３０ｘ、５０人層）、１０５はトンネルレバリヤ男
莫（例えば八で２０．。
１０人層）、１０６はエミツタ層（例えばＡ、ｕ 、
Ｎｂ）、１０７、１０８，１０９はそれぞれコレクタ
電極、ヘース電極、エミッタ電極である。このトランジ
スタにおいて超伝導超薄膜１０４の厚みはこの材料の電
子の平均自由行程の程度であるから、ヘースとして利用
できる。
Ｎｂ）、１０７、１０８，１０９はそれぞれコレクタ
電極、ヘース電極、エミッタ電極である。このトランジ
スタにおいて超伝導超薄膜１０４の厚みはこの材料の電
子の平均自由行程の程度であるから、ヘースとして利用
できる。
本発明によれば酸化物超伝導材料の良好な超薄膜（特に
１００Å以下の厚み）を作製することが可能であり、そ
れによって超伝導膜のキャリヤ密度が実効的に小さくな
るので、この超伏４膜を利用した超伝導素子の特性を改
良することができ、また従来の超伝導膜ではできなかっ
た新規な構成、機能を持つ超伝導素子を作ることができ
る。
１００Å以下の厚み）を作製することが可能であり、そ
れによって超伝導膜のキャリヤ密度が実効的に小さくな
るので、この超伏４膜を利用した超伝導素子の特性を改
良することができ、また従来の超伝導膜ではできなかっ
た新規な構成、機能を持つ超伝導素子を作ることができ
る。
第１〜７図は本発明により酸化物超伝導材料の超薄膜を
作製する様子を示す模式断面図、第８図は実施例の電界
効果型超伝導素子の模式図、第９図は第８図の素子の特
性図、第１０図は実施例の磁界効果型超伝導素子の模式
断面図、第１１〜１３図２１・・・基板、 ２２ ＝４ａＣｕＯｚ（＋Ｃｕ０２） 薄膜、２３・
・・Ｙ超薄膜、 ２４−ＹＢａ２ＣｕｚＯ？−を超薄膜、６１・・・基板
、 ６２・・・ダブルゲート用電極、 ６３−・・ＢａＣｕ０ｚｌ膜、 ６４ ”’ＹＢａｚＣｕｉＯ−＋−ｙ超伝導超薄膜、６
５・・・絶縁層、 ６６・・・ゲート電極、６
７・・・ソース電極、 ６８・・・ドレイン電極。
作製する様子を示す模式断面図、第８図は実施例の電界
効果型超伝導素子の模式図、第９図は第８図の素子の特
性図、第１０図は実施例の磁界効果型超伝導素子の模式
断面図、第１１〜１３図２１・・・基板、 ２２ ＝４ａＣｕＯｚ（＋Ｃｕ０２） 薄膜、２３・
・・Ｙ超薄膜、 ２４−ＹＢａ２ＣｕｚＯ？−を超薄膜、６１・・・基板
、 ６２・・・ダブルゲート用電極、 ６３−・・ＢａＣｕ０ｚｌ膜、 ６４ ”’ＹＢａｚＣｕｉＯ−＋−ｙ超伝導超薄膜、６
５・・・絶縁層、 ６６・・・ゲート電極、６
７・・・ソース電極、 ６８・・・ドレイン電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、酸化物超伝導材料に近い組成の薄膜上に、該薄膜の
組成を酸化物超伝導材料にするのに必要な１種又はそれ
以上の元素の超薄膜を堆積し、該超薄膜の１種又はそれ
以上の元素を上記薄膜と反応させて上記薄膜の表面に酸
化物超伝導材料の超薄膜を形成することを特徴とする酸
化物超伝導薄膜の作製方法。 ２、酸化物超伝導材料に近い組成の薄膜の表面に酸化物
超伝導材料の超薄膜を有し、該超薄膜上に絶縁層を介し
て第１の電極を有し、該薄膜下に第２の電極を有し、該
第１の電極と該第２の電極の間に形成された電界で該超
薄膜の超伝導特性を制御することを特徴とする電界効果
型超伝導素子。 ３、酸化物超伝導材料に近い組成の薄膜の表面に酸化物
超伝導材料の超薄膜を有し、該超薄膜上に絶縁層を介し
て電極を有し、該電極を流れる電流により発生する磁界
によって該超薄膜の超伝導特性を制御することを特徴と
する磁界効果型超伝導素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1013115A JPH02194569A (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | 酸化物超伝導薄膜の作製方法と超伝導素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1013115A JPH02194569A (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | 酸化物超伝導薄膜の作製方法と超伝導素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02194569A true JPH02194569A (ja) | 1990-08-01 |
Family
ID=11824155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1013115A Pending JPH02194569A (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | 酸化物超伝導薄膜の作製方法と超伝導素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02194569A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH035321A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
| JPH04119923A (ja) * | 1990-09-10 | 1992-04-21 | Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | Ｂｉ―Ｓｒ―Ｃａ―Ｃｕ―Ｏ系超電導超薄膜の製造方法 |
| JPH04196183A (ja) * | 1990-11-26 | 1992-07-15 | Hitachi Ltd | 超電導素子 |
-
1989
- 1989-01-24 JP JP1013115A patent/JPH02194569A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH035321A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
| JPH04119923A (ja) * | 1990-09-10 | 1992-04-21 | Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | Ｂｉ―Ｓｒ―Ｃａ―Ｃｕ―Ｏ系超電導超薄膜の製造方法 |
| JPH04196183A (ja) * | 1990-11-26 | 1992-07-15 | Hitachi Ltd | 超電導素子 |
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