JPH0297073A - トンネル型ジョセフソン接合素子 - Google Patents
トンネル型ジョセフソン接合素子Info
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- JPH0297073A JPH0297073A JP63249404A JP24940488A JPH0297073A JP H0297073 A JPH0297073 A JP H0297073A JP 63249404 A JP63249404 A JP 63249404A JP 24940488 A JP24940488 A JP 24940488A JP H0297073 A JPH0297073 A JP H0297073A
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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
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- 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】
［産業上の利用分野］
この発明は、ワイドエネルギーギャップを有するＹ Ｂ
ａｔ Ｃｕｓ ＯＸ薄膜を用いたトンネル型のジョセ
フソン接合素子に関する。
ａｔ Ｃｕｓ ＯＸ薄膜を用いたトンネル型のジョセ
フソン接合素子に関する。
［従来の技術］
鉛やニオブ等を用いた現在のＳＩＳ接合におけるエネル
ギーギャップ電圧は約３ｍＶであり、このギャップ電圧
の大きさによって、接合素子をミキサーとして用いたと
きの使用可能周波数の上限が決まってしまう。従って使
用周波数の上限を高めるには、より大きなギャップ電圧
を有する接合素子を用いる必要がある。
ギーギャップ電圧は約３ｍＶであり、このギャップ電圧
の大きさによって、接合素子をミキサーとして用いたと
きの使用可能周波数の上限が決まってしまう。従って使
用周波数の上限を高めるには、より大きなギャップ電圧
を有する接合素子を用いる必要がある。
例えば銅酸化物系超伝導体である Ｙ Ｂ ａｔ Ｃｕ
３０にではそのＣ軸方向において、２Δ＝２０ｍＶが報
告されており、そのような高いギャップ電圧を有するＳ
ＩＳ接合が実現すれば、ミキサーの動作周波数を一挙に
１０倍程高めることができる。
３０にではそのＣ軸方向において、２Δ＝２０ｍＶが報
告されており、そのような高いギャップ電圧を有するＳ
ＩＳ接合が実現すれば、ミキサーの動作周波数を一挙に
１０倍程高めることができる。
［発明が解決しようとする課題］
ところが、ペロブスカイト構造を有する単結晶薄膜によ
るブレナ型トンネル接合の形成は、以下に記す理由のた
め容易ではない。
るブレナ型トンネル接合の形成は、以下に記す理由のた
め容易ではない。
即ち、例えばトンネルバリアとしてＹ Ｂ ａｔ Ｃｕ
３０ｘに近い格子定数を有する５ｒＴｉＯ，を用いて、
ＹＢａｔＣｕｓＯｘ／５ｒＴｉｏ３／ＹＢａｔＣｕｓＯ
ｘの３層にてなる接合を形成した場合、バリアに生じる
ピンホールや、６００℃に近い高温でのエピタキシャル
成長のため、バリア原子のＹＢａ２Ｃｕ３０ｘ層への拡
散等が生じるからである。
３０ｘに近い格子定数を有する５ｒＴｉＯ，を用いて、
ＹＢａｔＣｕｓＯｘ／５ｒＴｉｏ３／ＹＢａｔＣｕｓＯ
ｘの３層にてなる接合を形成した場合、バリアに生じる
ピンホールや、６００℃に近い高温でのエピタキシャル
成長のため、バリア原子のＹＢａ２Ｃｕ３０ｘ層への拡
散等が生じるからである。
本発明は、トンネルバリアとして用いたＹＢａｔＣ１３
０ｙにおける酸素量ｙを６５未満とすることで上述した
問題点を解決し、良好なトンネル接合ＹＢａｔＣｕ３０
ｘ／ＹＢａｔＣｕ＊Ｏｙ／ＹＢａｔＣｕ３０ｘ（６，５
≦ｘ≦７、ｙ＜ｅ、ｓ）の３雁にてなるトンネル型ジョ
セフソン接合素子を提供することを目的とする。
０ｙにおける酸素量ｙを６５未満とすることで上述した
問題点を解決し、良好なトンネル接合ＹＢａｔＣｕ３０
ｘ／ＹＢａｔＣｕ＊Ｏｙ／ＹＢａｔＣｕ３０ｘ（６，５
≦ｘ≦７、ｙ＜ｅ、ｓ）の３雁にてなるトンネル型ジョ
セフソン接合素子を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
５ｒＴｉ０３基板の（１１０）及び（１００）面上にエ
ピタキシャル成長したＹＢａｔＣｕ３０ｘ薄膜を用いて
作製した卆粒子トンネル接合において、後者の試料が超
伝導転位温度以下で通常の準粒子トンネル接合に近い特
性を示すのに対し、前者は、しばしばＦ １ｓｋｅ ５
ｔｅｐｓに近い特性を示す。このことは、Ｓ ｒＴ ｉ
ｏ ３基板の（１１０）面上にエピタキシャル成長した
、ＹＢａｔＣｕ３ＴｉＯｘ薄膜にジョセフソン接合が含
まれていることを示唆している。この原因として、正方
品及び斜方晶に成長したＹ Ｂ ａ ２Ｃｕ 、Ｏｙの
基板面垂直方向へのインターグロースが考えられる。我
々は、この発見をＹＢａ２Ｃｕ３０ｘのトンネル接合の
構造になるジョセフソン素子に適用して本発明に至った
のである。
ピタキシャル成長したＹＢａｔＣｕ３０ｘ薄膜を用いて
作製した卆粒子トンネル接合において、後者の試料が超
伝導転位温度以下で通常の準粒子トンネル接合に近い特
性を示すのに対し、前者は、しばしばＦ １ｓｋｅ ５
ｔｅｐｓに近い特性を示す。このことは、Ｓ ｒＴ ｉ
ｏ ３基板の（１１０）面上にエピタキシャル成長した
、ＹＢａｔＣｕ３ＴｉＯｘ薄膜にジョセフソン接合が含
まれていることを示唆している。この原因として、正方
品及び斜方晶に成長したＹ Ｂ ａ ２Ｃｕ 、Ｏｙの
基板面垂直方向へのインターグロースが考えられる。我
々は、この発見をＹＢａ２Ｃｕ３０ｘのトンネル接合の
構造になるジョセフソン素子に適用して本発明に至った
のである。
トンネル接合の構造としては、Ｓｒ’ｒｉＯ３基板にお
ける（１１０）面上に、（ｌ ｌ Ｏ）面に配向したＹ
Ｂ ａｔ Ｃｕ３０ Ｋ薄膜中に形成した、２層のＹ
ＢａｔＣｕｉＯｘ （６，５≦ｘ≦７０）間に、クーパ
ーペアが十分にトンネルできる程度の薄いＹＢａ２Ｃｕ
３０ｙ（ｙ＜６．５）のバリアを有している。
ける（１１０）面上に、（ｌ ｌ Ｏ）面に配向したＹ
Ｂ ａｔ Ｃｕ３０ Ｋ薄膜中に形成した、２層のＹ
ＢａｔＣｕｉＯｘ （６，５≦ｘ≦７０）間に、クーパ
ーペアが十分にトンネルできる程度の薄いＹＢａ２Ｃｕ
３０ｙ（ｙ＜６．５）のバリアを有している。
［実施例１］
Ｙ Ｂ ａｔ ＣＩｆｆ ＯｘＦＪ膜は、以下の方法に
て作製した。
て作製した。
５ｒＴｉＯ＊基板の（１１０）面を５５０℃に加熱した
上で、この基板にノズルにより酸素を吹き付することで
、基板近傍のみを１Ｏ−３ないし１Ｏ−１Ｔｏｒｒとし
た。この状態で膜中のＹ、Ｂａ、Ｃｕの組成が１：２：
３の割合となるように、ＹとＢａとを電子ビームでもっ
て、モしてＣｕを抵抗加熱でもって、同時に蒸発させ、
基板面で酸素と反応させることで作製した。
上で、この基板にノズルにより酸素を吹き付することで
、基板近傍のみを１Ｏ−３ないし１Ｏ−１Ｔｏｒｒとし
た。この状態で膜中のＹ、Ｂａ、Ｃｕの組成が１：２：
３の割合となるように、ＹとＢａとを電子ビームでもっ
て、モしてＣｕを抵抗加熱でもって、同時に蒸発させ、
基板面で酸素と反応させることで作製した。
まず、酸素雰囲気２ Ｘ １０−＊Ｔｏｒｒとした５ｒ
Ｔｉ０３基板の（１１０）面上に、メタルマスクを用い
て、ｌＸ５ｍｍで１０人厚さのＹＢＣＯ膜にてなるベー
スラインをエピタキシャル成長させた。
Ｔｉ０３基板の（１１０）面上に、メタルマスクを用い
て、ｌＸ５ｍｍで１０人厚さのＹＢＣＯ膜にてなるベー
スラインをエピタキシャル成長させた。
その後、リークを防ぐ目的でベースラインの端部のみに
対し、５ Ｘ Ｉ Ｏ−’Ｔｏｒｒの酸素雰囲気下でＹ
ＢＣＯを５００人の厚さに形成した。次いで、同じ酸素
圧でバリアとして２０人厚さのＹＢＣＯ膜を形成し、最
後にベースラインと直交するように、ｌＸ５ｍｍで厚さ
１０３人のＹＢＣＯ膜にてなるトップラインを、２ Ｘ
Ｉ Ｏ−’Ｔｏｒｒの酸素雰囲気で形成し、トンネル
接合を作製した。
対し、５ Ｘ Ｉ Ｏ−’Ｔｏｒｒの酸素雰囲気下でＹ
ＢＣＯを５００人の厚さに形成した。次いで、同じ酸素
圧でバリアとして２０人厚さのＹＢＣＯ膜を形成し、最
後にベースラインと直交するように、ｌＸ５ｍｍで厚さ
１０３人のＹＢＣＯ膜にてなるトップラインを、２ Ｘ
Ｉ Ｏ−’Ｔｏｒｒの酸素雰囲気で形成し、トンネル
接合を作製した。
尚、上記のＹＢａｔＣｕＯｘ及びＹＢａ２Ｃｕ３０ｙに
おけるイツトリウムＹは他の希土類元素で置換すること
かできる。
おけるイツトリウムＹは他の希土類元素で置換すること
かできる。
［実施例２］
５ｒＴｉＯ＊の（１１０）面上に、Ｙ Ｂ ａｔ Ｃｕ
ｓ Ｏｘ膜にてなるベースラインを、２ Ｘ Ｉ Ｏ−
’Ｔｏｒｒの酸素雰囲気にて実施例１と同様にして製膜
した。
ｓ Ｏｘ膜にてなるベースラインを、２ Ｘ Ｉ Ｏ−
’Ｔｏｒｒの酸素雰囲気にて実施例１と同様にして製膜
した。
次いでベースラインに直交するように、ｌＸ５ｍｍのＹ
Ｂａ２Ｃｕ＋Ｏｙ膜にてなるトップラインを５Ｘ Ｉ
Ｏ−５Ｔｏｒｒの酸素雰囲気で製膜した。
Ｂａ２Ｃｕ＋Ｏｙ膜にてなるトップラインを５Ｘ Ｉ
Ｏ−５Ｔｏｒｒの酸素雰囲気で製膜した。
［発明の効果］
以上説明したように、この発明は５ｒＴｉＯ＊基板の（
１１０）面上に、エピタキシャル成長させた、酸素ｒｆ
ｉｘを６．５≦ｘ≦７とした２層のＹＢａ２Ｃｕ３０Ｘ
膜の間に、酸素量ｙを６．５未満とした厚さ５０Å以下
のＹ Ｂ ａ２ Ｃｕ３０ ｙ膜を挟む構造とたので、
良好なトンネル型の接合素子を提供でき、例えばミキサ
ーとして用いた場合には、使用周波数領域の上限を高め
ることができる。
１１０）面上に、エピタキシャル成長させた、酸素ｒｆ
ｉｘを６．５≦ｘ≦７とした２層のＹＢａ２Ｃｕ３０Ｘ
膜の間に、酸素量ｙを６．５未満とした厚さ５０Å以下
のＹ Ｂ ａ２ Ｃｕ３０ ｙ膜を挟む構造とたので、
良好なトンネル型の接合素子を提供でき、例えばミキサ
ーとして用いた場合には、使用周波数領域の上限を高め
ることができる。
Claims (2)
- （１）結晶チタン酸化ストロンチウムＳｒＴｉＯ＿３基
板の（１１０）面上に、エピタキシャル成長させた、酸
素量ｘを６．５≦ｘ≦７とした２層のＹＢａ＿２Ｃｕ＿
３Ｏ＿ｘ膜の間に、酸素量ｙを６．５未満とした厚さ５
０Å以下のＹＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿ｙ膜を挟む構造とし
たことを特徴とするトンネル型ジョセフソン接合素子。 - （２）上記層におけるイットリウムＹを他の希土類元素
で置換した請求項（１）記載のトンネル型ジョセフソン
接合素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63249404A JPH0297073A (ja) | 1988-10-03 | 1988-10-03 | トンネル型ジョセフソン接合素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63249404A JPH0297073A (ja) | 1988-10-03 | 1988-10-03 | トンネル型ジョセフソン接合素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0297073A true JPH0297073A (ja) | 1990-04-09 |
Family
ID=17192478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63249404A Pending JPH0297073A (ja) | 1988-10-03 | 1988-10-03 | トンネル型ジョセフソン接合素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0297073A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02137378A (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 高温酸化物超伝導体トンネル接合素子 |
| JPH03196686A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-28 | Shimadzu Corp | ジョセフソン接合素子 |
| JPH04111368A (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-13 | Mitsubishi Electric Corp | 酸化物超電導体膜の形成方法 |
| US5380704A (en) * | 1990-02-02 | 1995-01-10 | Hitachi, Ltd. | Superconducting field effect transistor with increased channel length |
-
1988
- 1988-10-03 JP JP63249404A patent/JPH0297073A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02137378A (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 高温酸化物超伝導体トンネル接合素子 |
| JPH03196686A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-28 | Shimadzu Corp | ジョセフソン接合素子 |
| US5380704A (en) * | 1990-02-02 | 1995-01-10 | Hitachi, Ltd. | Superconducting field effect transistor with increased channel length |
| JPH04111368A (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-13 | Mitsubishi Electric Corp | 酸化物超電導体膜の形成方法 |
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