JPH025580A - 超伝導ビデオ検波素子 - Google Patents
超伝導ビデオ検波素子Info
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- JPH025580A JPH025580A JP63154844A JP15484488A JPH025580A JP H025580 A JPH025580 A JP H025580A JP 63154844 A JP63154844 A JP 63154844A JP 15484488 A JP15484488 A JP 15484488A JP H025580 A JPH025580 A JP H025580A
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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】
［産業上の利用分野１
本発明はミリ波等の電磁波の検出に用いられる超伝導電
磁波検出器に関する。
磁波検出器に関する。
〔従来の技術］
ミリ波、サブミリ波領域の電磁波の高感度な検出器とし
てＳＩＳ構成のジョセフソン接合を用いた素子が実用に
供されている。その代表的なものとしてＮｂ／ Ａｊｌ
−Ａｊｌ ＯＸ ／Ｎｂからなる構成をもつジョセフ
ソン接合を利用したものがある。第２図ｇ −ｈにこの
素子の作製方法を、第２図ｇ−ｈにその構造の概略を示
す。この図に示すように、まず初めに基板１０上にＮｂ
電極１１をスパッタリングにより１５０〜２００ｎｍ程
度成膜し、続いて同−真空内でＡｔを４〜１２ｎｍ程度
成膜した後、酸化して絶縁膜１２とし、更に同−真空内
でＮｂ電極１３を１５０ｎｍ程度成膜し、Ｎｂ／ｌ！−
ＡｊｌＯｘ／ＮｂからなるＳＩＳ構造を作製する（第２
図ｇ）。次に、ＣＦ４ガスを用いたＲＩＥにより、Ｎｂ
による基部電極１１をフォトレジスト１４に基づきパタ
ーニングしく同図ｂ）、更にＮｂによる上部電極１３を
レジスト１５に基づきパターニングする（同図Ｃ）。
てＳＩＳ構成のジョセフソン接合を用いた素子が実用に
供されている。その代表的なものとしてＮｂ／ Ａｊｌ
−Ａｊｌ ＯＸ ／Ｎｂからなる構成をもつジョセフ
ソン接合を利用したものがある。第２図ｇ −ｈにこの
素子の作製方法を、第２図ｇ−ｈにその構造の概略を示
す。この図に示すように、まず初めに基板１０上にＮｂ
電極１１をスパッタリングにより１５０〜２００ｎｍ程
度成膜し、続いて同−真空内でＡｔを４〜１２ｎｍ程度
成膜した後、酸化して絶縁膜１２とし、更に同−真空内
でＮｂ電極１３を１５０ｎｍ程度成膜し、Ｎｂ／ｌ！−
ＡｊｌＯｘ／ＮｂからなるＳＩＳ構造を作製する（第２
図ｇ）。次に、ＣＦ４ガスを用いたＲＩＥにより、Ｎｂ
による基部電極１１をフォトレジスト１４に基づきパタ
ーニングしく同図ｂ）、更にＮｂによる上部電極１３を
レジスト１５に基づきパターニングする（同図Ｃ）。
次にＳｉ０層を４００ｎｍ程度成膜しく同図ｄ）、リフ
トオフにより２つの上部電極１３の間にＳｉＣによる絶
縁層１６を作製する（同図ｅ）。次に、Ｎｂ層を６００
ｎｍ稈度成膜し、フｔ Ｌ−１／ジス）１７でパター
ニングを行い、配線層１８を形成する（同図ｆ）。この
ようにして２．５Ｘ２．５１１ｆｆｉ ２程度のジョセ
フソン接合部を形成１ノでいる。この接合部に図の−Ｌ
方から照射された電磁波による準粒子の光子励起トンネ
ル効果により極めて高感度な電磁波の検出が可能である
７ 実際には更に、この接合の複数個を平面的に直列接続す
ることで、接合部の電気容量を低減し、このことにより
高次の側帯波を容量的に短絡でき、ノイズを低ｉ１４１
ｙでいる。このようにして作製し、た素子にＪ：す８Ｏ
−１２０ＧＨｚの周波数帯の電磁波を高感度に検出し、
τいた（ ＪＥＥＥ丁ＲＡＮＳＬＡＴＩＤＮＯＮ〜１Ａ
ＧｔｌＥＴＩｃｓ Ｖｏｌ ＭＡＧ−２３、Ｎｏ、 ２
ＭＡＲＣＩＩ、 １９８７） ６［発明が解決しよう
とする課題１ しかしながら、上記従来例では、素子の作製において、
２５Ｘ ２ 、５ ｕｎ ｘ程度の接合を平面的に複数
個直列に接合するため、極めて微細ｌＪ′精密加工が必
要どなる。また、同様な理由により、素子面積が大ぎく
なるために、非常に薄い絶縁膜を広い面積に極めて精度
高く均一に成膜する必要がある。しかし、それは困難で
あり、成膜時の絶縁膜の膜厚分布のために、直列接続し
た各素子間に特性のばらつきが生じ、それ故、素子作製
上歩留りが極めて悪かった。
トオフにより２つの上部電極１３の間にＳｉＣによる絶
縁層１６を作製する（同図ｅ）。次に、Ｎｂ層を６００
ｎｍ稈度成膜し、フｔ Ｌ−１／ジス）１７でパター
ニングを行い、配線層１８を形成する（同図ｆ）。この
ようにして２．５Ｘ２．５１１ｆｆｉ ２程度のジョセ
フソン接合部を形成１ノでいる。この接合部に図の−Ｌ
方から照射された電磁波による準粒子の光子励起トンネ
ル効果により極めて高感度な電磁波の検出が可能である
７ 実際には更に、この接合の複数個を平面的に直列接続す
ることで、接合部の電気容量を低減し、このことにより
高次の側帯波を容量的に短絡でき、ノイズを低ｉ１４１
ｙでいる。このようにして作製し、た素子にＪ：す８Ｏ
−１２０ＧＨｚの周波数帯の電磁波を高感度に検出し、
τいた（ ＪＥＥＥ丁ＲＡＮＳＬＡＴＩＤＮＯＮ〜１Ａ
ＧｔｌＥＴＩｃｓ Ｖｏｌ ＭＡＧ−２３、Ｎｏ、 ２
ＭＡＲＣＩＩ、 １９８７） ６［発明が解決しよう
とする課題１ しかしながら、上記従来例では、素子の作製において、
２５Ｘ ２ 、５ ｕｎ ｘ程度の接合を平面的に複数
個直列に接合するため、極めて微細ｌＪ′精密加工が必
要どなる。また、同様な理由により、素子面積が大ぎく
なるために、非常に薄い絶縁膜を広い面積に極めて精度
高く均一に成膜する必要がある。しかし、それは困難で
あり、成膜時の絶縁膜の膜厚分布のために、直列接続し
た各素子間に特性のばらつきが生じ、それ故、素子作製
上歩留りが極めて悪かった。
本発明（ま、上記従来技術の問題点を解決するためにな
さねたものであり、その目的は、従来技術はど高度に微
細目つ精密な加工を要七”ず、比較的薄ｊ林な方法で作
製でき、しかも特性のばら１）きが牛しにくい、接合部
の電気容量が低減された超伝導ビデオ検波素子を提供す
ることにある。
さねたものであり、その目的は、従来技術はど高度に微
細目つ精密な加工を要七”ず、比較的薄ｊ林な方法で作
製でき、しかも特性のばら１）きが牛しにくい、接合部
の電気容量が低減された超伝導ビデオ検波素子を提供す
ることにある。
また、本発明の他の目的は、広い周波数領域で極めて高
感度な検知を可能とする超伝導ビデオ検波素子を提供す
ることにある。
感度な検知を可能とする超伝導ビデオ検波素子を提供す
ることにある。
［課題を解決するための手段］
本発明の基本的構成は、複数のＳＮＳ型ジ〕セフソン接
合部を有する超伝導ビデオ検波素子において、３Ｍ以−
Ｌの超伝導体層を、各々絶縁層を介して積層し、前記Ｓ
ＩＳ型ジョセフソン接合部の複数を、積層状態で、直列
に接続したことを特徴とする。
合部を有する超伝導ビデオ検波素子において、３Ｍ以−
Ｌの超伝導体層を、各々絶縁層を介して積層し、前記Ｓ
ＩＳ型ジョセフソン接合部の複数を、積層状態で、直列
に接続したことを特徴とする。
本発明では、ジョセフソシ接合の複数個が積層されて直
列に接続され−Ｃいるので、接合部の容量が低減される
と同時に、素子面積が小さくなる。
列に接続され−Ｃいるので、接合部の容量が低減される
と同時に、素子面積が小さくなる。
こうして素子面積が小さくなることで、極めて薄い膜の
形成を必要とする絶縁膜形成におい−〔、その絶縁膜を
大面積に成膜する必要がなくなり、成膜時の膜厚分布の
ばらつきに起因する歩留りの低下が解決できる。
形成を必要とする絶縁膜形成におい−〔、その絶縁膜を
大面積に成膜する必要がなくなり、成膜時の膜厚分布の
ばらつきに起因する歩留りの低下が解決できる。
また、本発明において、電磁波照射側に向かってｊ１旧
に大きなエネルギーギャップをもつ超伝導体体層が積層
された構成とすることにより、目的とする電磁波が、そ
のエネルギーよりも小さなエルギーギャップをもつ超伝
導体層を通過することによる減衰が防止され、広い周波
数領域で極めて高感度な積層型検波素子となる。
に大きなエネルギーギャップをもつ超伝導体体層が積層
された構成とすることにより、目的とする電磁波が、そ
のエネルギーよりも小さなエルギーギャップをもつ超伝
導体層を通過することによる減衰が防止され、広い周波
数領域で極めて高感度な積層型検波素子となる。
次に、本発明を、図面を参照しつつ、より詳細に説明す
る。第１図に、本発明の超伝導ビデオ検波素子の一例の
作製工程およびその構造を示す。
る。第１図に、本発明の超伝導ビデオ検波素子の一例の
作製工程およびその構造を示す。
この素子の作製には、まず、絶縁性基板１上に超伝導電
極層２を堆積する。続いて絶縁層３を形成する。この絶
縁Ｍ３は、超伝導電極層２士を酸化すること、または絶
縁体を成膜することにより形成する。
極層２を堆積する。続いて絶縁層３を形成する。この絶
縁Ｍ３は、超伝導電極層２士を酸化すること、または絶
縁体を成膜することにより形成する。
続いて超伝導電極層４、更に絶縁層５、超伝導電極６を
形成する（第１図ａ）。
形成する（第１図ａ）。
例えばＮｂの場合、超伝導体Ｍ２．４．６の厚さは各々
５０〜２００ｎｍ、絶縁層３．５の厚さは４＝−２０ｎ
ｍである。
５０〜２００ｎｍ、絶縁層３．５の厚さは４＝−２０ｎ
ｍである。
次に、フォトレジスト７を塗布し、そのパターニングを
行い、エツチングにより接合部を形成する（同図ｂ）ゎ 続いて絶縁＠８を形成しく同図ｃ）、リフトオフにより
接合部の上部の絶縁層８を除去した後、」二部電極９を
形成する（同図ｄ）。このように、超伝導ビデオ検波素
子が比較的簡易に作製できる。
行い、エツチングにより接合部を形成する（同図ｂ）ゎ 続いて絶縁＠８を形成しく同図ｃ）、リフトオフにより
接合部の上部の絶縁層８を除去した後、」二部電極９を
形成する（同図ｄ）。このように、超伝導ビデオ検波素
子が比較的簡易に作製できる。
［実施例］
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。各実施
例は第１図に示した工程に従い行った。
例は第１図に示した工程に従い行った。
実施例１
ＡＡ ２０３基板１上に高周波マグネトロンスパッタ法
により、Ｎｂターゲットを用い、Ａｒガス圧１．５Ｐａ
、高周波出力０．８ｋｗの条件下でＮｂ電極２を２００
ｎｍ堆積した０次に、同−真空内でＡｔを、Ａ「ガス圧
１．５Ｐａ、高側出力０．２ｋｗの条件下でスパッタし
ｌｏｎｍ堆積した０次に、Ａ１表面を１３０Ｐａの純酸
素中で数分間熱酸化し、絶縁層３を形成した。続いて、
その上にＮｂを同一条件で２００ｎｍ堆積し、Ｎｂ電極
４を形成した。更に、このＮｂ電極４の表面を前記と同
様に酸化し、２０ｎｍのＮｂＯｘの絶縁Ｎ５を形成した
０次に、Ｎ２ ｆｌＯ％） −Ａｒ （９０％）の混合
ガスを用いて、ガス圧１、ＩＰａ、高周波出力０．８ｋ
ｗで、Ｎｂターゲットを反応性スパッタリングし、Ｎｂ
Ｎ 暦を２００ｎｍ堆積し、ＮｂＮ電極６を形成した。
により、Ｎｂターゲットを用い、Ａｒガス圧１．５Ｐａ
、高周波出力０．８ｋｗの条件下でＮｂ電極２を２００
ｎｍ堆積した０次に、同−真空内でＡｔを、Ａ「ガス圧
１．５Ｐａ、高側出力０．２ｋｗの条件下でスパッタし
ｌｏｎｍ堆積した０次に、Ａ１表面を１３０Ｐａの純酸
素中で数分間熱酸化し、絶縁層３を形成した。続いて、
その上にＮｂを同一条件で２００ｎｍ堆積し、Ｎｂ電極
４を形成した。更に、このＮｂ電極４の表面を前記と同
様に酸化し、２０ｎｍのＮｂＯｘの絶縁Ｎ５を形成した
０次に、Ｎ２ ｆｌＯ％） −Ａｒ （９０％）の混合
ガスを用いて、ガス圧１、ＩＰａ、高周波出力０．８ｋ
ｗで、Ｎｂターゲットを反応性スパッタリングし、Ｎｂ
Ｎ 暦を２００ｎｍ堆積し、ＮｂＮ電極６を形成した。
続いて、フォトレジスト７を塗布し、そのパターニング
を行い、ＣＦ、ガスを用いた反応性イオンエツチングに
より２．５Ｘ２．５μ２の大きさの接合部を形成した。
を行い、ＣＦ、ガスを用いた反応性イオンエツチングに
より２．５Ｘ２．５μ２の大きさの接合部を形成した。
このときの条件は、ＣＦ ４ガス圧０．３Ｐａ、高周波
出力０．２Ｗ／ｃｍ２であり、エツチング速度はＮｂＮ
が４０ ｎｍ／ｍｉｎ、、Ｎｂが１５ ｎｎ＋／ｍｉｎ
、であった、続い、てＳｉＯ絶縁層８を形成し、リフト
オフにより接合の上部のＳｉＯを除去した後、ＮｂＮ上
部電極９を形成した。
出力０．２Ｗ／ｃｍ２であり、エツチング速度はＮｂＮ
が４０ ｎｍ／ｍｉｎ、、Ｎｂが１５ ｎｎ＋／ｍｉｎ
、であった、続い、てＳｉＯ絶縁層８を形成し、リフト
オフにより接合の上部のＳｉＯを除去した後、ＮｂＮ上
部電極９を形成した。
このようにして作製した素子は５０〜１５０ＧＨｚの周
波数の電磁波に対して非常に高感度な検波素子として動
作し、１００ＧＨｚの単一周波数に対する応答によりｌ
Ｘｌ０−”Ｗの検出能力があった。
波数の電磁波に対して非常に高感度な検波素子として動
作し、１００ＧＨｚの単一周波数に対する応答によりｌ
Ｘｌ０−”Ｗの検出能力があった。
実施例２
Ｍｇ０単結晶基板ｌ上に、高周波マグネトロンスパッタ
法により、Ｎｂターゲットを用い、Ｎｉ−Ａｒの混合ガ
スによる反応性スパッタリングによりＮｂＮ電極２を形
成した（膜厚２００ｎｍ）、このときの成膜条件は、基
板温度２５０℃、スパッタガスの全圧２．４Ｐａ、ＮＺ
ガス分圧１０％、高周波出力０．８ｋｗとした。
法により、Ｎｂターゲットを用い、Ｎｉ−Ａｒの混合ガ
スによる反応性スパッタリングによりＮｂＮ電極２を形
成した（膜厚２００ｎｍ）、このときの成膜条件は、基
板温度２５０℃、スパッタガスの全圧２．４Ｐａ、ＮＺ
ガス分圧１０％、高周波出力０．８ｋｗとした。
次に同−真空内でＭｇＯ絶縁層３を堆積した（膜厚８０
ｎｍ） 、この際、ＭｇＯターゲットを用い、基板温度
２１０℃、Ａｒガス圧４．２Ｐａ、高周波出力０．２ｋ
ｗとした。更に、同−真空内で同一条件でＮｂＮ電極４
及びＭｇＯ絶縁層５を堆積した。
ｎｍ） 、この際、ＭｇＯターゲットを用い、基板温度
２１０℃、Ａｒガス圧４．２Ｐａ、高周波出力０．２ｋ
ｗとした。更に、同−真空内で同一条件でＮｂＮ電極４
及びＭｇＯ絶縁層５を堆積した。
次に、同−真空内でＹ ＋Ｂａ＊、 ｚｃｕ４．５Ｏｓ
−ｙの焼結体ターゲットを用い、Ａｒ−０□の混合ガス
によるスパッタリングで、Ｙ ＪａｚＣｕｓＯｙ−ｙ電
極６を堆積した（膜厚５００ ｎｍ）。スパッタガスの
全圧０．５Ｐａ、 ０２ガス分圧５０％、基板温度６５
０℃、高周波出力０．２ｋｗとした。続いて、ホトレジ
ストを塗布し、パターニングを行い、ＣＦ、ガスを用い
た反応性イオンエツチングにより、２．５×２．５μ２
の大きさの接合部を形成した。エツチング条件はＣＦ４
ガス圧０．３Ｐａ、高周波出力０．２Ｗ／ｃｍ２であり
、エツチング速度はＮｂＮが４０ｎｍ／ｍｉｎ、、Ｙ
１ＢａａＣｕｓＯｔ−ｙが１０ｎｍ／ｍｉｎ、であった
、続いて、実施例１と同様に、ＳｉＯ絶縁層８を形成し
た後、Ｙ ＋Ｂａ１Ｃｕ３０ｔ−ｙ上部電極９を形成し
た。
−ｙの焼結体ターゲットを用い、Ａｒ−０□の混合ガス
によるスパッタリングで、Ｙ ＪａｚＣｕｓＯｙ−ｙ電
極６を堆積した（膜厚５００ ｎｍ）。スパッタガスの
全圧０．５Ｐａ、 ０２ガス分圧５０％、基板温度６５
０℃、高周波出力０．２ｋｗとした。続いて、ホトレジ
ストを塗布し、パターニングを行い、ＣＦ、ガスを用い
た反応性イオンエツチングにより、２．５×２．５μ２
の大きさの接合部を形成した。エツチング条件はＣＦ４
ガス圧０．３Ｐａ、高周波出力０．２Ｗ／ｃｍ２であり
、エツチング速度はＮｂＮが４０ｎｍ／ｍｉｎ、、Ｙ
１ＢａａＣｕｓＯｔ−ｙが１０ｎｍ／ｍｉｎ、であった
、続いて、実施例１と同様に、ＳｉＯ絶縁層８を形成し
た後、Ｙ ＋Ｂａ１Ｃｕ３０ｔ−ｙ上部電極９を形成し
た。
このようにして作製した素子は、１００〜２００ Ｇ）
Ｉｚの周波数の電磁波に対して感度があり、１５０ＧＨ
ｚの単一周波数に対する応答により５Ｘ１０−”Ｗの検
出能力があった。
Ｉｚの周波数の電磁波に対して感度があり、１５０ＧＨ
ｚの単一周波数に対する応答により５Ｘ１０−”Ｗの検
出能力があった。
以上説明したように、本発明によれば、比較的簡易な方
法で特性のばらつきの少ない超伝導ビデオ検波素子が作
製でき、その歩留りが向上する。
法で特性のばらつきの少ない超伝導ビデオ検波素子が作
製でき、その歩留りが向上する。
しかも、その素子は極めて高感度で広い周波数領域に対
応できるものである。
応できるものである。
第１図は本発明の素子の作製方法及びその構成を示す図
、第２図は従来の素子の作製方法及びその構成を示す図
である。 １．４０：基板 ２．４，６，９，１１，１３，１８： 超伝導休店 ３．５，８，１２，１６：絶縁層 ７．１４，１５，１７：フォトレジスト第１図 第１図
、第２図は従来の素子の作製方法及びその構成を示す図
である。 １．４０：基板 ２．４，６，９，１１，１３，１８： 超伝導休店 ３．５，８，１２，１６：絶縁層 ７．１４，１５，１７：フォトレジスト第１図 第１図
Claims (2)
- （１）複数のＳＩＳ型ジョセフソン接合部を有する超伝
導ビデオ検波素子において、３層以上の超伝導体層を、
各々絶縁層を介して積層することにより、前記ＳＩＳ型
ジョセフソン接合部の複数を、積層状態で、直列に接続
した構成としたことを特徴とする超伝導ビデオ検波素子
。 - （２）前記超伝導体層を、それらのエネルギーギャップ
が電磁波照射側に向かって順に大きくなるように、積層
した請求項１記載の超伝導ビデオ検波素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63154844A JPH025580A (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 超伝導ビデオ検波素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63154844A JPH025580A (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 超伝導ビデオ検波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH025580A true JPH025580A (ja) | 1990-01-10 |
Family
ID=15593131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63154844A Pending JPH025580A (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 超伝導ビデオ検波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH025580A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0471705U (ja) * | 1990-11-02 | 1992-06-25 | ||
| US5347143A (en) * | 1991-05-17 | 1994-09-13 | Dornier Luftfahrt Gmbh | Tunnelling barrier between two non-tunnelling superconductor-insulator-controlling superconductor-insulator-superconductor structures |
| JP2002129806A (ja) * | 2000-10-26 | 2002-05-09 | Aisin Seiki Co Ltd | 自動車用ドアロック装置 |
| US6864363B2 (en) | 2000-11-08 | 2005-03-08 | University Of Georgia Research Foundation, Inc. | Dipeptidylpeptidases and methods of use |
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