JPH03171683A - 超電導電極 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、超電導電極に関する。特に、センサ、電子デ
バイス等の超電導装置に適した超電導電極に関する。

従来の技術 超電導技術の応用として、ジョセフソン接合、超電導近
接効果等を利用した高感度センサ、高速電子デバイス等
の超電導素子が提案されている。

これらのデバイスは、一般に超電導電流を生じさせるた
めの超電導電極を具備する。どのような超電導素子であ
っても、超電導電極は常電導で動作する回路、装置等に
電気的に接続されている。

上述のような超電導素子では、上記の接続は、ボンディ
ングワイヤと呼ばれるＡｕ等の細線を接続手段に使用し
て行われている。超電導電極に金属超電導体を用いた場
合、ボンディングワイヤは直接金属超電導体部分に固定
・接続することもできる。しかしながら、超電導電極に
酸化物超電導体を用いた場合には、超電導体部分に直接
ボンディングワイヤを固定することは困難である。従っ
て、酸化物超電導体による超電導電極の場合には、超電
導体部分に金属電極等の接続部を設けて、その接続部に
ボンディングワイヤを固定・接続していた。

また、酸化物超電導体による超電導電極に同時に複数の
ボンディングワイヤを接続する場合、１個の上記金属電
極上に複数のボンディングワイヤを固定・接続していた
。第３図に従来の超電導電極の斜視図を示す。第３図の
超電導電極は、電極の形状に或形されたＹ　＋Ｂａ２Ｃ
ｕ３０ｔ−ｘ超電導体ｌと、超電導体１上に配置された
Ａｕの金属電極２で構或され、金属電極２には、それぞ
れ異なる機器に接続された２本のボンディングヮイヤ３
が固定・接続されでいる。

発明が解決しようとする課題 上記のように、超電導体上に形或された金属電極に複数
のボンディングワイヤを接続し、特に各ボンディングワ
イヤに異なる値の電流が流れるような構或とした場合に
は、金属電極を介してボンディングワイヤ間に常電導電
流が流れることがある。そのため、特にジョセフソン接
合を応用した超電導素子では、常電導電流の影響を受け
、ジョセフソン効果が現れず、動作しないことがある。

第４図（ａ）および（１＋）を参照して、Ｌ記の現象を
説明する。第４図（ａ）は、ジョセフソン素子の概略図
であり、基板５上に酸化物超電導体により形或された超
電導体部１および１ｌの間に薄い非超電導体層４が挟ま
れており、超電導体部１およびｌ１は互いに直接接触し
７ていない。超電導体部ｌおよび１１−トには、それぞ
れ金属電極２および２０が設けられ、金属電極２にはボ
ンディングヮイヤ３ａおよび３ｂが、金属電極２０には
、ボンディングヮイヤ３０ａお，よび３０ｂが接続され
ている。ボンディングワイヤボンディングワイヤ３ａお
よび３０ａ間に電流を流したときのボンディングワイヤ
３ｂおよび３０ｂ間の電圧の変化により、ジョセフソン
素子は動作する。

しかしながら、第４図（ａ）に示したジョセフソン素子
の金属電極２にボンディングヮイヤ３ａおよび３ｂが、
金属電極２０にボンディングワイヤ３０ａおよび３０ｂ
が接続されているので、その等価回路は、第４図Ｏ′）
）のようになってしまう。従って、超電導体部１および
１１の間に電流を流すと、常に電圧が発生し、第４図（
ａ）に示したジョセフソン素子は機能しない。

そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し
た超電導電極を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明に従うと、超電導体部と、常電導体部とを具備し
、該常電導体部に接続された接続手段により複数の電気
的接続がなされている超電導電極において、前記超電導
電極が、前記超電導体部上に複数の隔離された前記常電
導体部を具備し、前記常電導体の各々は、同時に複数の
前記接続手段が接続されていないことを特徴とする超電
導電極が提供される。

作用 本発明の超電導電極は、超電導体上に形戊された金属等
の常電導体部に接続されるボンディングワイヤ等の接続
手段が、単一であることをその主要な特徴とする。本発
明の超電導電極では、例えば複数のボンディングワイヤ
が同時に１個の金属電極に接続されることがないので、
ボンディングワイヤ間の金属電極に常電導電流が流れる
ことがない。従って、本発明の超電導電極を備える超電
導素子は、低雑音で誤作動の少ない高性能な装置となる
。また、本発明の超電導電極をジョセフソン接合を応用
した超電導素子に使用すれば、確実に安定な動作を行う
。

本発明の超電導電極に使用される超電導材料に特に制限
はなく、任意のものが選択可能である。

すなわち、本発明は、金属電極等の常電導体で形或され
た接続部を超電導体上に具備する構戊を有する超電導電
極ならば、どのような超電導材料を使用していても適用
できる。

しかしながら、本発明の超電導電極に使用される材料と
しては、臨界温度が高いことから、近年研究の進んでい
る酸化物超電導材料が好ましい。

特に、Ｙ　−Ｂａ−Ｃｕ−○系酸化物超電導材料、Ｂｉ
Ｓｒ　−Ｃａ　−Ｃｕ　−　０系酸化物超電導材料、Ｔ
Ｉ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−一〇系酸化物超電導材料は、液
体Ｎ２冷却が可能なほど臨界温度が高いので好ましい。

以下、本発明を実施例により、さらに詳しく説明するが
、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎず、本発明
の技術的範囲をなんら制限するものではない。

実施例 第１図に本発明の超電導電極の一例の斜視図を示す。第
１図に示した超電導電極は、超電導体１と超電導体１上
に形或された２個の金属電極２１、２２で主に構戒され
ている。金属電極２１および２２には、それぞれ異なる
装置に接続されているボンディングワイヤ３ｌおよび３
２が固定・接続されている。

第２図に、本発明に従う超電導電極を具備するジョセフ
ソン素子の概略図を示す。第２図のジョセフソン素子は
、第４図（ａ）に示したジョセフソン素子と比較して、
その超電導電極のみが異なる。

従って、第４図（ａ）のジョセフソン素子との相違点を
中心に説明する。第２図のジョセフソン素子は、超電導
体部１がそれぞれ分離されて形或されている金属電極２
ａおよび２ｂを、超電導体部１ｌがやはり分離されて形
戊されている金属電極２０ａおよび２０ｂをそれぞれ具
備する。金属電極２ａ、２ｂ、２０ａおよび２０ｂには
それぞれボンディングワイヤ３ａ，　３ｂ％３０ａおよ
び３０ｂが接続されている。また、ボンディングワイヤ
３ａおよび３０ａ間に電流を流した際のボンディングワ
イヤ３ｂおよび３０ｂ間の電圧の変化でこの素子は動作
する。

基板５にはＭｇ○単結晶を用い、超電導体部１および１
ｌは、いずれもスパッタリング法により形或した、厚さ
４００ｎｍの酸化物超電導体の薄膜を使用した。また、
非超電導体部４は、＾Ｕでスパッタリング法により厚さ
２０ｎｍに形或した。金属電極は、Ａｇ／Ａｕ２層から
なる構戊とし、以下の手順で作製した。まず、上記の超
電導薄膜上の全面に真空蒸着法で厚さ１５０ｎｍのＡｇ
薄膜を形或し、さらにこのＡｇ薄膜上の全面に同じく真
空蒸着法で厚さ１００ｎｍのＡｕ薄膜を形或した。その
後、Ａｇ薄膜と超電導薄膜の着性を向上させるために約
４００℃で加熱し、Ａｒイオンエッチングにより、電極
の形状に加工した。

本発明の効果を６１認するため、上記本発明によるジョ
セフソン素子の特性と、第４図（ａ）に示した従来の超
電導電極を具備するジョセフソン素子の特性とを比較し
た。ＹＩＢａ２Ｃｕ３０ｔ−Ｘ酸化物超電導体、Ｂｉ２
Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０，酸化物超電導体およびＴｔ２ｅ
ａ２ｃａ，ｃｕ３０，酸化物超電導体を超電導体部に用
いて、それぞれのジョセフソン素子の超電導電極を形或
した。本発明によるジョセフソン素子は、安定ば動作し
たが、従来の超電導電極を使用したジョセフソン素子は
、動作しない場合があった。

両者のＶ−１特性のグラフを第５図に示す。

以上のように、本発明の超電導電極は、従来のものより
優れた特性を有する。

発明の効果 本発明の超電導電極は、各常電導体部に単一の接続手段
しか接続されない構戊となっている。従って、常電導部
を介して接続手段間に常電導電流が流れることがない。

本発明の超電導電極は、ジョセフソン接合を利用した各
種センサ、超電導トランジスタ等に応用すると、動作が
安定かつ確実になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の超電導電極の斜視図であり、第２図
は、本発明に従うジョセフソン素子の概略図であり、 第３図は、従来の超電導電極の斜視図であり、第４図（
ａ）は、従来の超電導電極を具備するジョセフソン素子
の概略図であり、 第４図わ）は、第４図（ａ）のジョセフソン素子の等価
回路であり、 第５図は、本発明によるジョセフソン素子と従来のジョ
セフンン素子それぞれのＶ−１特性を示すグラフである
。 〔主な参照番号〕 １、１１・・・超電導体、 ２　、２ａ，　２ｂ，　２０ａ　，　２０ｂ　，　２１
、２２・金属電極、 ３、３ａ、３ｂ，　３０ａ 、３０ｂ 、３１、３２ ボンディングワイ・ヤ、 ４ ・非超電導体、 ５ ・基阪

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超電導体部と、常電導体部とを具備し、該常電導体部に
   接続された接続手段により複数の電気的接続がなされて
   いる超電導電極において、前記超電導電極が、前記超電
   導体部上に複数の隔離された前記常電導体部を具備し、
   前記常電導体の各々は、同時に複数の前記接続手段が接
   続されていないことを特徴とする超電導電極。