JPH0272685A - 超伝導弱結合部の形成方法 - Google Patents
超伝導弱結合部の形成方法Info
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- JPH0272685A JPH0272685A JP63222436A JP22243688A JPH0272685A JP H0272685 A JPH0272685 A JP H0272685A JP 63222436 A JP63222436 A JP 63222436A JP 22243688 A JP22243688 A JP 22243688A JP H0272685 A JPH0272685 A JP H0272685A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
本発明は超伝導薄膜の弱結合部の作成方法に係り、特に
イツトリウム（他のランタン系元素に置換可能）−へリ
ウムー銅−酸素系（Ｙ−Ｂａ −ＣｕＯ系）及びビスマ
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（ｓｉ（ＴＩ）−３ｒ −Ｃａ −Ｃｕ−
０系）、その他の液体窒素温度（７７Ｋ）以上の高い臨
界温度（Ｔｃ）を有する酸化物超伝導物質からなる薄膜
を用いた単層デバイス（ＳＱＵＩＤなど）を作成するた
めの超伝導薄膜の弱結合部の作成方法に関し、記酸化物
超伝導体の本来の特性を利用して超伝導薄膜の一部に超
伝導弱結合部を作成し、これを超伝導薄膜単層デバイス
に用いることを目的とし、 酸素を含有する雰囲気中で加熱湯ることにより超伝導特
性を示す、酸素の欠乏した膜（２）−ヒに酸素を遮断す
る酸素非透過膜（３）を形成する工程と、 前記酸素非透過膜（３）を形成した該膜（２）を前記雰
囲気中で加熱する工程と、 を含んでなることを構成とする。
イツトリウム（他のランタン系元素に置換可能）−へリ
ウムー銅−酸素系（Ｙ−Ｂａ −ＣｕＯ系）及びビスマ
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（ｓｉ（ＴＩ）−３ｒ −Ｃａ −Ｃｕ−
０系）、その他の液体窒素温度（７７Ｋ）以上の高い臨
界温度（Ｔｃ）を有する酸化物超伝導物質からなる薄膜
を用いた単層デバイス（ＳＱＵＩＤなど）を作成するた
めの超伝導薄膜の弱結合部の作成方法に関し、記酸化物
超伝導体の本来の特性を利用して超伝導薄膜の一部に超
伝導弱結合部を作成し、これを超伝導薄膜単層デバイス
に用いることを目的とし、 酸素を含有する雰囲気中で加熱湯ることにより超伝導特
性を示す、酸素の欠乏した膜（２）−ヒに酸素を遮断す
る酸素非透過膜（３）を形成する工程と、 前記酸素非透過膜（３）を形成した該膜（２）を前記雰
囲気中で加熱する工程と、 を含んでなることを構成とする。
本発明は超伝導薄膜の弱結合部の作成方法に係り、特に
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（Ｙ−Ｂａ −ＣｕＯ系）及びヒスマ
ス（あるいはタリウム）−ストロンチウム−カルシウム
−銅−Ｍ素糸＜Ｂ；（ＴＩ）−３ｒ −Ｃａ −Ｃｕ−
０系）、その他の液体窒素温度（７７Ｋ）以上の高い臨
界温度（Ｔｃ）を有する酸化物超伝導物質からなる薄膜
を用いた単層デバイス（Ｓ（１［ＩＩＤなど）を作成す
るための超伝導薄膜の弱結合部の作成方法に関する。
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（Ｙ−Ｂａ −ＣｕＯ系）及びヒスマ
ス（あるいはタリウム）−ストロンチウム−カルシウム
−銅−Ｍ素糸＜Ｂ；（ＴＩ）−３ｒ −Ｃａ −Ｃｕ−
０系）、その他の液体窒素温度（７７Ｋ）以上の高い臨
界温度（Ｔｃ）を有する酸化物超伝導物質からなる薄膜
を用いた単層デバイス（Ｓ（１［ＩＩＤなど）を作成す
るための超伝導薄膜の弱結合部の作成方法に関する。
上記酸化物超伝導物質は、従来用いていた超伝導物質に
比べて高い臨界温度を有し、高価な液体ヘリウムを用い
なくとも超伝導が得られるという大きな特徴を有してい
る。また、温度が上がるごとにより取り扱いも容易にな
り、より実用に適していると考えられる。このような特
徴を持った酸化物超伝導物質の、デバイスへの適用が期
待されている。
比べて高い臨界温度を有し、高価な液体ヘリウムを用い
なくとも超伝導が得られるという大きな特徴を有してい
る。また、温度が上がるごとにより取り扱いも容易にな
り、より実用に適していると考えられる。このような特
徴を持った酸化物超伝導物質の、デバイスへの適用が期
待されている。
従来、Ｓ（超伝導）−Ｎ（常伝導）−３あるいは５−１
（絶縁物）〜Ｓの超伝導弱結合部を作成するには第１の
方法として第４図に示１ように超伝導薄膜（６）の一部
断面を細くした部分（６Ａ）を形成する方法、また第２
の方法として、第５図に示すように、平面に作成した超
伝導薄膜（６）の一部を除去しそこに新たに常伝導物質
または絶縁物（７）を堆積する方法あるいは第３の方法
として第６図に示すように第一の超伝導膜ＩＩＩ（６）
上に常伝導物質または絶縁物（７）を堆積しその後その
上に第二の超伝導膜（８）を堆積する方法がある。
（絶縁物）〜Ｓの超伝導弱結合部を作成するには第１の
方法として第４図に示１ように超伝導薄膜（６）の一部
断面を細くした部分（６Ａ）を形成する方法、また第２
の方法として、第５図に示すように、平面に作成した超
伝導薄膜（６）の一部を除去しそこに新たに常伝導物質
または絶縁物（７）を堆積する方法あるいは第３の方法
として第６図に示すように第一の超伝導膜ＩＩＩ（６）
上に常伝導物質または絶縁物（７）を堆積しその後その
上に第二の超伝導膜（８）を堆積する方法がある。
上記第１及び第２の方法においては、超伝導薄膜をエツ
チングする技術が必要であり、第３の方法においては常
伝導物質あるいは絶縁物上に超伝導薄膜を形成する技術
が必要である。
チングする技術が必要であり、第３の方法においては常
伝導物質あるいは絶縁物上に超伝導薄膜を形成する技術
が必要である。
上記酸化物超伝導薄膜をエツチングする技術及び良好な
特性を有した超伝導薄膜を常伝導物質あるいは絶縁物−
ヒに作成する技術は確立されていない。また、該超伝導
薄膜をエツチングする際に、エツチング部以外に損傷を
与え、超伝導特性を劣化することも考えられる。本発明
は、これらの課題を有する技術を用いることなく、上記
酸化物超伝導体の本来の特性を利用して超伝導薄膜の一
部に超伝導弱結合部を作成し、これを超伝導薄膜単層デ
バイスに用いることを目的とする。
特性を有した超伝導薄膜を常伝導物質あるいは絶縁物−
ヒに作成する技術は確立されていない。また、該超伝導
薄膜をエツチングする際に、エツチング部以外に損傷を
与え、超伝導特性を劣化することも考えられる。本発明
は、これらの課題を有する技術を用いることなく、上記
酸化物超伝導体の本来の特性を利用して超伝導薄膜の一
部に超伝導弱結合部を作成し、これを超伝導薄膜単層デ
バイスに用いることを目的とする。
上記課題は本発明によれば酸素を含有する雰囲気中で加
熱することにより超伝導特性を示す、酸素の欠乏した膜
（２）上に酸素を遮断する酸素非透過膜（３）を形成す
る工程と、 前記酸素非透過膜（３）を形成した膜（２）を前記雰囲
気中で加熱する工程 を含んでなることを特徴とする超伏Ｍ弱結合部形成方法
によって解決される。
熱することにより超伝導特性を示す、酸素の欠乏した膜
（２）上に酸素を遮断する酸素非透過膜（３）を形成す
る工程と、 前記酸素非透過膜（３）を形成した膜（２）を前記雰囲
気中で加熱する工程 を含んでなることを特徴とする超伏Ｍ弱結合部形成方法
によって解決される。
本発明では、超伝導弱結合部を形成する場所の酸素の欠
乏した膜上に酸素非透過性の保護膜を形成し、この膜を
酸素含有雰囲気中で酸化する単純なプロセスにより超伝
導弱結合部を作成できる。
乏した膜上に酸素非透過性の保護膜を形成し、この膜を
酸素含有雰囲気中で酸化する単純なプロセスにより超伝
導弱結合部を作成できる。
このため、前述したエツチング技術あるいは常伝導また
は絶縁物上に良好な超伝導特性を有する超伝導薄膜を形
成する技術等を用いる必要がなく超伝導弱結合部を作成
することができる。また、エツチングによる超伝導部分
の特性の劣化も防ぐことができる。
は絶縁物上に良好な超伝導特性を有する超伝導薄膜を形
成する技術等を用いる必要がなく超伝導弱結合部を作成
することができる。また、エツチングによる超伝導部分
の特性の劣化も防ぐことができる。
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の一実施例を示した図である。
基板（１）上に形成した酸素の欠乏した酸化物超伝導薄
膜（２）の弱結合部を形成する部位上に酸素非透過膜（
３）を形成する。その後、酸素を含む雰囲気中で加熱す
ると酸素非透過膜下は酸素が欠乏したまま残り常伝導あ
るいは絶縁特性を有する部位（４）を超伝導部位（５）
ではさんだ超伝導弱結合部を形成できる。基板（１）の
材料としては、酸化物超伝導物質と反応しない化学的に
安定で且つ単結晶である、例えば、ＭｇＯ（酸化マグネ
シウム）、ＹＳＺ（イノ）・リウム安定化ジルコニア）
、ＭｇＯ・八１□０３（マグネシアスピネル）、Ｔｉ５
ｒＯ：＋ （チタン酸ストロンチウム）、５ｉｃ（シリ
コンカーバイト）等が好ましい。また多結晶および非晶
質の基板（例えば硝子など）も用途によっては使用でき
ると考えられる。酸化物）Ｗ膜（２）の材料としては、
現在Ｌ−Ｂａ −Ｃｕ −０（Ｌ：Ｙ （イツトリウ
ム）を始めとするランタン系元素）系超伝導体とＢｉ（
ＴＩ）−３ｒ −Ｃａ −Ｃｕ −０系超伝導体である
が、形成条件により酸素の欠乏した状態で薄膜を形成で
きるものであって、後から酸素を補えるものであれば本
発明に用いることができる。また、各元素の比率は加熱
後に良好な超伝導特性が得られるように決める。例えば
、Ｙ系の場合はＹ ： Ｂａ ： Ｃｕ ＝ １ ：
２ ： ３であり、Ｂｉ系の場合はＢｉ ：Ｓｒ
：Ｃａ ：Ｃｕ ＝２：２：２：３である。上記超
伝導薄膜の形成方法としては、蒸着、スパッタリング、
ＣＶＤ （化学気相成長）、ＭＯＣＶＤ （有機金属化
学気相成長） 、ＭＢＥ （分子線エピタキシー）等が
使用される。非酸素透過膜としては、上記超伝導物質と
反応しないものが望ましく、基板に用いた材料が適して
いると考えられる。その他、−船釣にシリコン半導体デ
バイスに用いられている絶縁膜（ＳｉＯｚ 、 Ｓｉ３
Ｎ４等）が使用できると考えられる。酸素を含む雰囲気
としては、１００％酸素、空気、任意の混合比の酸素と
不活性ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン等）の混合ガ
ス、酸素とその他のガス（窒素等）の混合ガスが用いる
ことができる。酸化温度は、第１の超伝導体の場合例え
ば９００℃で１時間加熱したのち４００°Ｃで１時間加
熱する。また、第２の超伝導体の場合例えば８９０°Ｃ
で１時間加熱した後８７０℃で１００時間加熱する等の
条件がある。温度に関しては、−ヒ記例以外でも雰囲気
にさらされている部分が良好な超伝導特性を持つように
なる条件であれば用いることができるが、本発明におい
てはたとえ良好な特性を得られる条件であっても酸素非
透過膜下も超伝導になってしまうほど長い加熱時間は適
当ではない。
膜（２）の弱結合部を形成する部位上に酸素非透過膜（
３）を形成する。その後、酸素を含む雰囲気中で加熱す
ると酸素非透過膜下は酸素が欠乏したまま残り常伝導あ
るいは絶縁特性を有する部位（４）を超伝導部位（５）
ではさんだ超伝導弱結合部を形成できる。基板（１）の
材料としては、酸化物超伝導物質と反応しない化学的に
安定で且つ単結晶である、例えば、ＭｇＯ（酸化マグネ
シウム）、ＹＳＺ（イノ）・リウム安定化ジルコニア）
、ＭｇＯ・八１□０３（マグネシアスピネル）、Ｔｉ５
ｒＯ：＋ （チタン酸ストロンチウム）、５ｉｃ（シリ
コンカーバイト）等が好ましい。また多結晶および非晶
質の基板（例えば硝子など）も用途によっては使用でき
ると考えられる。酸化物）Ｗ膜（２）の材料としては、
現在Ｌ−Ｂａ −Ｃｕ −０（Ｌ：Ｙ （イツトリウ
ム）を始めとするランタン系元素）系超伝導体とＢｉ（
ＴＩ）−３ｒ −Ｃａ −Ｃｕ −０系超伝導体である
が、形成条件により酸素の欠乏した状態で薄膜を形成で
きるものであって、後から酸素を補えるものであれば本
発明に用いることができる。また、各元素の比率は加熱
後に良好な超伝導特性が得られるように決める。例えば
、Ｙ系の場合はＹ ： Ｂａ ： Ｃｕ ＝ １ ：
２ ： ３であり、Ｂｉ系の場合はＢｉ ：Ｓｒ
：Ｃａ ：Ｃｕ ＝２：２：２：３である。上記超
伝導薄膜の形成方法としては、蒸着、スパッタリング、
ＣＶＤ （化学気相成長）、ＭＯＣＶＤ （有機金属化
学気相成長） 、ＭＢＥ （分子線エピタキシー）等が
使用される。非酸素透過膜としては、上記超伝導物質と
反応しないものが望ましく、基板に用いた材料が適して
いると考えられる。その他、−船釣にシリコン半導体デ
バイスに用いられている絶縁膜（ＳｉＯｚ 、 Ｓｉ３
Ｎ４等）が使用できると考えられる。酸素を含む雰囲気
としては、１００％酸素、空気、任意の混合比の酸素と
不活性ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン等）の混合ガ
ス、酸素とその他のガス（窒素等）の混合ガスが用いる
ことができる。酸化温度は、第１の超伝導体の場合例え
ば９００℃で１時間加熱したのち４００°Ｃで１時間加
熱する。また、第２の超伝導体の場合例えば８９０°Ｃ
で１時間加熱した後８７０℃で１００時間加熱する等の
条件がある。温度に関しては、−ヒ記例以外でも雰囲気
にさらされている部分が良好な超伝導特性を持つように
なる条件であれば用いることができるが、本発明におい
てはたとえ良好な特性を得られる条件であっても酸素非
透過膜下も超伝導になってしまうほど長い加熱時間は適
当ではない。
第２Ａ図、第２Ｂ図は、他の実施例を説明するための図
である。基板（１）上に作成した酸素の欠乏した酸化物
超伝導薄膜（２）の弱結合部を形成する部位上に酸素イ
オンを遮断する保護膜（９）を形成する。その後、イオ
ン打ち込み装置により酸素イオンを膜中に打ち込み、９
００℃加熱すると保護股下は酸素が欠乏したまま残り常
伝導あるいは絶縁特性をもった部位（４）となり該部位
（４）の両側には超伝導部位（５）が形成される。この
ようにして超伝導弱結合部を形成できる。基板（１）に
は、第一の実施例と同じものが使える。
である。基板（１）上に作成した酸素の欠乏した酸化物
超伝導薄膜（２）の弱結合部を形成する部位上に酸素イ
オンを遮断する保護膜（９）を形成する。その後、イオ
ン打ち込み装置により酸素イオンを膜中に打ち込み、９
００℃加熱すると保護股下は酸素が欠乏したまま残り常
伝導あるいは絶縁特性をもった部位（４）となり該部位
（４）の両側には超伝導部位（５）が形成される。この
ようにして超伝導弱結合部を形成できる。基板（１）に
は、第一の実施例と同じものが使える。
保護膜としては、ＳｉＯ□、５ｉＪ１等が考えられる。
酸素イオンの打ち込み条件は、エネルギを厚さ方向酸素
分布の中心が膜厚の１／２となるように決め、また良好
な特性が得られるように、例えばＩＸＩＱ”ｃｍ−”の
ドーズ量で行なう。加熱雰囲気は、上記不活性ガスある
いは窒素が好ましい。加熱条件は、例としては前述した
条件で行なうが、やはり良好な超伝導特性が得られるよ
うに決める。この後、酸素非透過膜は除去してもしなく
てもよい。
分布の中心が膜厚の１／２となるように決め、また良好
な特性が得られるように、例えばＩＸＩＱ”ｃｍ−”の
ドーズ量で行なう。加熱雰囲気は、上記不活性ガスある
いは窒素が好ましい。加熱条件は、例としては前述した
条件で行なうが、やはり良好な超伝導特性が得られるよ
うに決める。この後、酸素非透過膜は除去してもしなく
てもよい。
なお本実施例では加熱時間を調節すれば第３図に示すよ
うに超伝導弱結合部の幅２を保護膜の幅りより非常に小
さくしてリソグラフィの限界（０，５卿）以下の寸法も
達成できる。
うに超伝導弱結合部の幅２を保護膜の幅りより非常に小
さくしてリソグラフィの限界（０，５卿）以下の寸法も
達成できる。
以上説明したように、本発明によれば、超伝導特性を残
しておく部分の特性を劣化させるエツチング技術、ある
いは常伝導材料または絶縁物上に超伝導薄膜を堆積する
技術的に困難な技術を用いずに上述の簡便な方法で超伝
導弱結合部を形成できるため、デバイスが容易に製造で
きる。またより微細な回路を形成する上でも有効である
。また、本発明による方法では弱結合部の寸法を変化す
る（結合の強さを変化させる）場合、特により微少寸法
にする場合、直接酸素非透過膜（保護膜）の寸法を小さ
くしなくても酸素の拡散を利用して結合部の寸法を小さ
くできる。
しておく部分の特性を劣化させるエツチング技術、ある
いは常伝導材料または絶縁物上に超伝導薄膜を堆積する
技術的に困難な技術を用いずに上述の簡便な方法で超伝
導弱結合部を形成できるため、デバイスが容易に製造で
きる。またより微細な回路を形成する上でも有効である
。また、本発明による方法では弱結合部の寸法を変化す
る（結合の強さを変化させる）場合、特により微少寸法
にする場合、直接酸素非透過膜（保護膜）の寸法を小さ
くしなくても酸素の拡散を利用して結合部の寸法を小さ
くできる。
第１Ａ図及び第１Ｂ図は本発明の一実施例を説明するた
めの断面図であり、 第２Ａ図及び第２Ｂ図は本発明の他の実施例を説明する
ための断面図であり、 第３図は本発明の１つの効果を説明するための断面図で
あり、 第４図ないし第６図は従来の技術を説明するための断面
図である。 １・・・基板、 ２・・・酸素の欠乏した薄膜、 ３・・・酸素非透過膜、 ４・・・酸素が欠乏したまま残された部位、５・・・超
伝導特性を示す部位、 ６・・・超伝導薄膜、 ７・・・常伝導膜あるいは絶縁膜、 ８・・・第２の超伝導薄膜、 ９・・・保護膜。
めの断面図であり、 第２Ａ図及び第２Ｂ図は本発明の他の実施例を説明する
ための断面図であり、 第３図は本発明の１つの効果を説明するための断面図で
あり、 第４図ないし第６図は従来の技術を説明するための断面
図である。 １・・・基板、 ２・・・酸素の欠乏した薄膜、 ３・・・酸素非透過膜、 ４・・・酸素が欠乏したまま残された部位、５・・・超
伝導特性を示す部位、 ６・・・超伝導薄膜、 ７・・・常伝導膜あるいは絶縁膜、 ８・・・第２の超伝導薄膜、 ９・・・保護膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、酸素を含有する雰囲気中で加熱することにより超伝
導特性を示す、酸素の欠乏した膜（２）上に酸素を遮断
する酸素非透過膜（３）を形成する工程と、 前記酸素非透過膜（３）を形成した該膜（２）を前記雰
囲気中で加熱する工程と、 を含んでなることを特徴とする超伝導弱結合部の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63222436A JPH0272685A (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 超伝導弱結合部の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63222436A JPH0272685A (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 超伝導弱結合部の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0272685A true JPH0272685A (ja) | 1990-03-12 |
Family
ID=16782366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63222436A Pending JPH0272685A (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 超伝導弱結合部の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0272685A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04134885A (ja) * | 1990-09-27 | 1992-05-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導素子および作製方法 |
| JPH04134877A (ja) * | 1990-09-27 | 1992-05-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導素子およびその作製方法 |
| JPH04134888A (ja) * | 1990-09-27 | 1992-05-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導素子およびその作製方法 |
| JPH04134887A (ja) * | 1990-09-27 | 1992-05-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導素子および作製方法 |
| JPH04165682A (ja) * | 1990-10-30 | 1992-06-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導素子の作製方法 |
-
1988
- 1988-09-07 JP JP63222436A patent/JPH0272685A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04134885A (ja) * | 1990-09-27 | 1992-05-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導素子および作製方法 |
| JPH04134877A (ja) * | 1990-09-27 | 1992-05-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導素子およびその作製方法 |
| JPH04134888A (ja) * | 1990-09-27 | 1992-05-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導素子およびその作製方法 |
| JPH04134887A (ja) * | 1990-09-27 | 1992-05-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導素子および作製方法 |
| JPH04165682A (ja) * | 1990-10-30 | 1992-06-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導素子の作製方法 |
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