JPH04188881A - 超伝導素子 - Google Patents
超伝導素子Info
- Publication number
- JPH04188881A JPH04188881A JP2318726A JP31872690A JPH04188881A JP H04188881 A JPH04188881 A JP H04188881A JP 2318726 A JP2318726 A JP 2318726A JP 31872690 A JP31872690 A JP 31872690A JP H04188881 A JPH04188881 A JP H04188881A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- oxide superconductor
- superconducting
- superconductor
- alkaline earth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims abstract description 81
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 102100040255 Tubulin-specific chaperone C Human genes 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004883 computer application Methods 0.000 description 1
- NFFYXVOHHLQALV-UHFFFAOYSA-N copper(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Cu].[Cu] NFFYXVOHHLQALV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 108010093459 tubulin-specific chaperone C Proteins 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 229910021521 yttrium barium copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
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］
本発明は、超伝導応用技術の超伝導素子に関するもので
ある。
ある。
［従来の技術］
近年発見された酸化物超伝導体の中には、その超伝導臨
界温度が液体窒素温度を越えるものがあり、超伝導体の
応用分野を大きく広げることとなった。
界温度が液体窒素温度を越えるものがあり、超伝導体の
応用分野を大きく広げることとなった。
その実用化の一つである超伝導素子について、酸化物超
伝導体を二つに割り、再びわずかに接触させたジョセフ
ソン素子、酸化物超伝導体を薄膜にし、小さなくびれを
つけたブリッジ型ジョセフソン素子などが従来試作され
ている。
伝導体を二つに割り、再びわずかに接触させたジョセフ
ソン素子、酸化物超伝導体を薄膜にし、小さなくびれを
つけたブリッジ型ジョセフソン素子などが従来試作され
ている。
［発明か解決しようとする課題］
従来試作されている素子のうち、ポイントコンタクト型
と呼ばれる酸化物超伝導体どうしを接触させるタイプで
は再現性が得られず、また特性が不安定であった。また
酸化物超伝導体にくびれをつけたブリッジ型素子では、
わずかな静電的ショックで破損するという課題があった
。
と呼ばれる酸化物超伝導体どうしを接触させるタイプで
は再現性が得られず、また特性が不安定であった。また
酸化物超伝導体にくびれをつけたブリッジ型素子では、
わずかな静電的ショックで破損するという課題があった
。
そこで酸化物超伝導体を用いた積層接合型の構造を持つ
超伝導素子か望まれているが、非常に薄い非超伝導層を
一面に均質に介在させる接合は作製が難しく実現するこ
とが困難であり、また再現性よく製造するのも困難と考
えられている。さらに酸化物超伝導体の成膜は比較的高
温で行なうため、接合部の非超伝導層と超伝導電極層と
の相互熱拡散による接合の消失や、非超伝導層にピンホ
ールができる等の課題があった。
超伝導素子か望まれているが、非常に薄い非超伝導層を
一面に均質に介在させる接合は作製が難しく実現するこ
とが困難であり、また再現性よく製造するのも困難と考
えられている。さらに酸化物超伝導体の成膜は比較的高
温で行なうため、接合部の非超伝導層と超伝導電極層と
の相互熱拡散による接合の消失や、非超伝導層にピンホ
ールができる等の課題があった。
また、超伝導電極層に用いた材料と非超伝導層の材料の
結晶構造の違いによる格子の不整合性などによって、上
部に位置する超伝導電極の結晶性が悪くなり、その超伝
導性か劣化するなどの課題も指摘されていた。
結晶構造の違いによる格子の不整合性などによって、上
部に位置する超伝導電極の結晶性が悪くなり、その超伝
導性か劣化するなどの課題も指摘されていた。
本発明は、前記従来技術の課題を解決するため、安定で
均一な非超伝導薄層が再現性よく得られる超伝導素子を
提供することを目的とする。
均一な非超伝導薄層が再現性よく得られる超伝導素子を
提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
前記目的を達成するため、本発明の超伝導素子は、基体
上に設けられた超伝導体からなるＡ電極と、前記Ａ電極
と接合部を介して一部領域で接する超伝導体からなるＢ
電極と、前記Ｂ電極上の一部に接触して形成したコンタ
クト電極と、前記コンタクト電極と前記Ａ電極の間を隔
てる電極間分離層とからなる超伝導素子において、超伝
導体からなる前記Ａ電極または前記Ｂ電極の材料が、少
なくともＰｂ、アルカリ土類元素（Ａｅ）、希土類元素
（Ｌｎ）、およびＣｕを含むＰｂ系酸化物超伝導体で構
成され、他の一方の電極の材料が、前記Ｐｂ系酸化物超
伝導体以外の酸化物超伝導体で構成されることを特徴と
する。（ここでＡｅはアルカリ土類元素のうち少なくと
も一種類以上の元素、Ｌｎは希土類元素のうち少なくと
も一種類以上の元素を示す。） 前記本発明の構成においては、Ｐｂ系酸化物超伝導体か
らなる電極の材料が少なくともＰｂ、Ｓｒ、Ｌｎ、Ｃａ
、Ｃｕの酸化物で構成され、Ｐｂ５ｒ Ｌｎ Ｃ
ａ Ｃｕ Ｏなる化学式２式％ で表わされる物質であることが好ましい。
上に設けられた超伝導体からなるＡ電極と、前記Ａ電極
と接合部を介して一部領域で接する超伝導体からなるＢ
電極と、前記Ｂ電極上の一部に接触して形成したコンタ
クト電極と、前記コンタクト電極と前記Ａ電極の間を隔
てる電極間分離層とからなる超伝導素子において、超伝
導体からなる前記Ａ電極または前記Ｂ電極の材料が、少
なくともＰｂ、アルカリ土類元素（Ａｅ）、希土類元素
（Ｌｎ）、およびＣｕを含むＰｂ系酸化物超伝導体で構
成され、他の一方の電極の材料が、前記Ｐｂ系酸化物超
伝導体以外の酸化物超伝導体で構成されることを特徴と
する。（ここでＡｅはアルカリ土類元素のうち少なくと
も一種類以上の元素、Ｌｎは希土類元素のうち少なくと
も一種類以上の元素を示す。） 前記本発明の構成においては、Ｐｂ系酸化物超伝導体か
らなる電極の材料が少なくともＰｂ、Ｓｒ、Ｌｎ、Ｃａ
、Ｃｕの酸化物で構成され、Ｐｂ５ｒ Ｌｎ Ｃ
ａ Ｃｕ Ｏなる化学式２式％ で表わされる物質であることが好ましい。
前記本発明の構成においては、Ｐｂ系以外の酸化物超伝
導体からなる電極の材料が、下記に示す［Ａ］〜［Ｅ］
から選ばれる少なくとも一成分であることが好ましい。
導体からなる電極の材料が、下記に示す［Ａ］〜［Ｅ］
から選ばれる少なくとも一成分であることが好ましい。
［Ａ］ ：主成分がＲ元素、Ｂａ、Ｃｕからなる酸化
物で、ＲＢａ２２Ｃｕ３Ｏ７なる化学式で表わされるＹ
系酸化物超伝導体（ここでＲ元素は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｔｂ
を除く原子番号５７から７１番までのランタノイド元素
およびＹのうち少なくとも一つを示す。）。
物で、ＲＢａ２２Ｃｕ３Ｏ７なる化学式で表わされるＹ
系酸化物超伝導体（ここでＲ元素は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｔｂ
を除く原子番号５７から７１番までのランタノイド元素
およびＹのうち少なくとも一つを示す。）。
［Ｂ］ ：主成分がＢ１１一種以上のアルカリ土類元
素、Ｃｕからなるビスマス系酸化物超伝導体。
素、Ｃｕからなるビスマス系酸化物超伝導体。
［Ｃ］ 、主成分がＴＩ、一種以上のアルカリ土類元素
、Ｃｕからなるタリウム系酸化物超伝導体。
、Ｃｕからなるタリウム系酸化物超伝導体。
［Ｄ］ ：主成分がＬａ、一種以上のアルカリ土類元素
、ＣｕからなるＬａ系酸化物超伝導体。
、ＣｕからなるＬａ系酸化物超伝導体。
［Ｅ］ ：主成分がＢａ、Ｂｉ、Ｘ元素からなるペロブ
スカイト型酸化物超伝導体（ここでＸ元素はＰｂＸＫ、
Ｒｂのうち少なくとも一つを示す。）。
スカイト型酸化物超伝導体（ここでＸ元素はＰｂＸＫ、
Ｒｂのうち少なくとも一つを示す。）。
前記本発明の構成においては、基体上に設けられたＡ電
極がＰｂ系酸化物超伝導体で、Ｐｂ系以外の酸化物超伝
導体がＢ電極であることが好ましい。
極がＰｂ系酸化物超伝導体で、Ｐｂ系以外の酸化物超伝
導体がＢ電極であることが好ましい。
［作用コ
前記本発明の構成によれば、Ｐｂ系酸化物超伝導体と他
の酸化物超伝導体とを直接接合させると、接合界面で酸
素の拡散が起こり、両方の超伝導体に対して界面付近の
超伝導性が損なわれ、特に新たな非超伝導層を介在させ
なくても非超伝導層が形成されることになる。よって容
易に再現性よく均一な非超伝導層を形成でき、良好な電
流電圧特性を示す超伝導素子が形成できる。 同時に酸
化物超伝導体は、ペロブスカイト類型構造をもつ同系列
の結晶構造であるため、上部の超伝導体電極材料の結晶
性も損なわれることはない。このことにより超伝導体電
極の超伝導性を損なうことなく、良好な超伝導性を有す
る超伝導素子を形成できる。
の酸化物超伝導体とを直接接合させると、接合界面で酸
素の拡散が起こり、両方の超伝導体に対して界面付近の
超伝導性が損なわれ、特に新たな非超伝導層を介在させ
なくても非超伝導層が形成されることになる。よって容
易に再現性よく均一な非超伝導層を形成でき、良好な電
流電圧特性を示す超伝導素子が形成できる。 同時に酸
化物超伝導体は、ペロブスカイト類型構造をもつ同系列
の結晶構造であるため、上部の超伝導体電極材料の結晶
性も損なわれることはない。このことにより超伝導体電
極の超伝導性を損なうことなく、良好な超伝導性を有す
る超伝導素子を形成できる。
また、Ｐｂ系酸化物超伝導体からなる電極の材料が少な
くともＰｂ、Ｓｒ、ＬｎＸＣａ、Ｃｕの酸化物で構成さ
れ、Ｐｂ２Ｓｒ２Ｌｎｏ５Ｃａｏ。
くともＰｂ、Ｓｒ、ＬｎＸＣａ、Ｃｕの酸化物で構成さ
れ、Ｐｂ２Ｓｒ２Ｌｎｏ５Ｃａｏ。
、２Ｃｕ３Ｏｇなる化学式で表わされる物質であるとい
う本発明の好ましい構成によれば、好ましい超伝導体成
分とすることができる。
う本発明の好ましい構成によれば、好ましい超伝導体成
分とすることができる。
また、Ｐｂ系以外の酸化物超伝導体からなる電極の材料
が、前記［Ａ］〜［Ｅ］から選ばれる少なくとも一成分
であるという本発明の好ましい構成によれば、超伝導体
層との間に合理的に非超伝導層を形成できる。
が、前記［Ａ］〜［Ｅ］から選ばれる少なくとも一成分
であるという本発明の好ましい構成によれば、超伝導体
層との間に合理的に非超伝導層を形成できる。
また、基体上に設けられたＡ電極がＰｂ系酸化物超伝導
体で、Ｐｂ系以外の酸化物超伝導体がＢ電極であるとい
う本発明の好ましい構成によれは、安定で−様な積層型
の接合を容易に実現することができる。
体で、Ｐｂ系以外の酸化物超伝導体がＢ電極であるとい
う本発明の好ましい構成によれは、安定で−様な積層型
の接合を容易に実現することができる。
［実施例コ
以下実施例を用いてさらに具体的に説明する。
実施例Ｉ
Ｐｂ系酸化物超伝導体とＹ系酸化物超伝導体を用いて、
これらを直接接合させた超伝導素子を作製した。Ｐｂ系
超伝導体としては、現状でいちばん臨界温度が高い（８
０Ｋ）物質、すなわちペロブスカイト構造ユニット（Ａ
、 Ｌ ｎ ） Ｃｕ Ｏ３の２層が隣接するＰｂＯ
−Ｃｕ−ＰｂＯブロック層で挟まれた構造をもつ化学組
成（Ｐ ｂ ２ Ｃｕ） （Ａ。
これらを直接接合させた超伝導素子を作製した。Ｐｂ系
超伝導体としては、現状でいちばん臨界温度が高い（８
０Ｋ）物質、すなわちペロブスカイト構造ユニット（Ａ
、 Ｌ ｎ ） Ｃｕ Ｏ３の２層が隣接するＰｂＯ
−Ｃｕ−ＰｂＯブロック層で挟まれた構造をもつ化学組
成（Ｐ ｂ ２ Ｃｕ） （Ａ。
Ｌｎ）３Ｃｕ２ｏ８で表わされる物質が適している。代
表的な物質としてＰｂ２Ｓ ｒ２ Ｌｎｇ、５ Ｃａ０
．５ｃｕ３０８がある。ここでＬｎは一種類以上の希土
類元素を示す。
表的な物質としてＰｂ２Ｓ ｒ２ Ｌｎｇ、５ Ｃａ０
．５ｃｕ３０８がある。ここでＬｎは一種類以上の希土
類元素を示す。
第１図は本発明の一実施例である超伝導素子の断面図を
示す。また第２図はこの超伝導素子の製造方法を示すプ
ロセス図である。第２図ａにおいて、まず、ＭｇＯ基板
を基体６に用い、ｒｆマグネトロンスパッタリング法に
よって厚さ３００ナノメータのＰＪ Ｓｒ２ ＹＯ２Ｃ
ａ 、Ｃｕ ０ｏ ３ ８をＡ電極１として作製した。この薄膜の作製雰囲気は
、酸素を用いない純アルゴンの還元雰囲気で、Ｐｂ−３
ｒ Ｙ Ｃａ Ｃｕ Ｏをター：ｌ ２
２ ０．３ ４ １０ゲツトとしてスパッタを行い
、基体温度５５０°Ｃで作製した。この膜はＣ軸配向薄
膜で、超伝導転移温度は７０にであった。Ａ電極１を成
膜後、引き続いてＢ電極２としてＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７膜
をｒｆマグネトロンスパッタリング法により３００ナノ
メータ堆積させた（第２図ｂ）。この薄膜の作製は、酸
素とアルゴンの１：１混合ガス雰囲気で行い、ＹＢａＣ
ｕＯをターゲットとし２４．５８ てスパッタを行い、基体温度６００℃で作製した。
示す。また第２図はこの超伝導素子の製造方法を示すプ
ロセス図である。第２図ａにおいて、まず、ＭｇＯ基板
を基体６に用い、ｒｆマグネトロンスパッタリング法に
よって厚さ３００ナノメータのＰＪ Ｓｒ２ ＹＯ２Ｃ
ａ 、Ｃｕ ０ｏ ３ ８をＡ電極１として作製した。この薄膜の作製雰囲気は
、酸素を用いない純アルゴンの還元雰囲気で、Ｐｂ−３
ｒ Ｙ Ｃａ Ｃｕ Ｏをター：ｌ ２
２ ０．３ ４ １０ゲツトとしてスパッタを行い
、基体温度５５０°Ｃで作製した。この膜はＣ軸配向薄
膜で、超伝導転移温度は７０にであった。Ａ電極１を成
膜後、引き続いてＢ電極２としてＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７膜
をｒｆマグネトロンスパッタリング法により３００ナノ
メータ堆積させた（第２図ｂ）。この薄膜の作製は、酸
素とアルゴンの１：１混合ガス雰囲気で行い、ＹＢａＣ
ｕＯをターゲットとし２４．５８ てスパッタを行い、基体温度６００℃で作製した。
この膜は同様にＣ軸配向薄膜で、超伝導転移温度は８０
にであった。これらの薄膜の接合部３は、酸素の相互拡
散により超伝導性が損なわれていると考えられる。その
後、ネガレジストを用いたフォトリソグラフィーおよび
イオンミリングにより超伝導素子形状を形成しく第２図
ｃ）、ネガレジストを除去し、電極間分離層４として１
ミクロンメータのＣａ Ｆ ２を真空蒸着により堆積後
、スピンオングラス８をスピンコードし表面を平坦化し
た（第２図ｄ）。さらＫ、Ａ電極表面か現れるまでイオ
ンミリングによって表面を削った（第２図ｅ）。最後Ｋ
、０２ガスプラズマに曝すことにより露出したＢ電極表
面のエツチングによるダメージを回復した後、メタルマ
スクを用いコンタクト電極として５００ナノメータのＰ
ｔ膜をｒｆマグネトロンスパッタリング法により堆積さ
せ超伝導素子を完成させた（第２図ｆ）。第３図にこの
超伝導素子の５０にでの電流電圧特性を示す。１５０マ
イクロアンペアの超伝導トンネル電流が流れ、またヒス
テリシスを持つ超伝導トンネル素子として動作した。こ
のことから、ふたつの超伝導電極の接合部には抵抗の高
い非超伝導層ができており、その層のトンネル電流が観
測されたことが確認された。すなわち本実施例により、
安定で−様な積層型の接合を容易に実現することができ
るようになった。
にであった。これらの薄膜の接合部３は、酸素の相互拡
散により超伝導性が損なわれていると考えられる。その
後、ネガレジストを用いたフォトリソグラフィーおよび
イオンミリングにより超伝導素子形状を形成しく第２図
ｃ）、ネガレジストを除去し、電極間分離層４として１
ミクロンメータのＣａ Ｆ ２を真空蒸着により堆積後
、スピンオングラス８をスピンコードし表面を平坦化し
た（第２図ｄ）。さらＫ、Ａ電極表面か現れるまでイオ
ンミリングによって表面を削った（第２図ｅ）。最後Ｋ
、０２ガスプラズマに曝すことにより露出したＢ電極表
面のエツチングによるダメージを回復した後、メタルマ
スクを用いコンタクト電極として５００ナノメータのＰ
ｔ膜をｒｆマグネトロンスパッタリング法により堆積さ
せ超伝導素子を完成させた（第２図ｆ）。第３図にこの
超伝導素子の５０にでの電流電圧特性を示す。１５０マ
イクロアンペアの超伝導トンネル電流が流れ、またヒス
テリシスを持つ超伝導トンネル素子として動作した。こ
のことから、ふたつの超伝導電極の接合部には抵抗の高
い非超伝導層ができており、その層のトンネル電流が観
測されたことが確認された。すなわち本実施例により、
安定で−様な積層型の接合を容易に実現することができ
るようになった。
なお画電極を逆転させて、基体上のＡ電極としてＹＢａ
２Ｃｕ２Ｏ７を用い、上部のＢ電極としてＰｂ２ Ｓ
ｒ２ Ｙ０．５ Ｃａ０．、５ ２Ｃｕ３Ｏｇを用いた
場合にも同様に超伝導トンネル特性が観測されたか、こ
の際にはＹ Ｂ ａ ２ Ｃｕ ３０７の臨界温度が積
層後６０にと低くなった。この原因は、上部Ｂ電極とし
てＰｂ系超伝導薄膜を作製する際の還元雰囲気が、Ｙ系
薄膜を劣化させたためである。
２Ｃｕ２Ｏ７を用い、上部のＢ電極としてＰｂ２ Ｓ
ｒ２ Ｙ０．５ Ｃａ０．、５ ２Ｃｕ３Ｏｇを用いた
場合にも同様に超伝導トンネル特性が観測されたか、こ
の際にはＹ Ｂ ａ ２ Ｃｕ ３０７の臨界温度が積
層後６０にと低くなった。この原因は、上部Ｂ電極とし
てＰｂ系超伝導薄膜を作製する際の還元雰囲気が、Ｙ系
薄膜を劣化させたためである。
従ってＰｂ系超伝導体は、基体上のＡ電極として用いる
のが望ましい。
のが望ましい。
また本実施例ではＰｂ系以外の酸化物超伝導体としてＹ
系超伝導体を用いたが、Ｂｉ系酸化物超伝導体、ＴＩＩ
酸化物超伝導体、Ｌａ系酸化物超伝導体、Ｂａ−Ｂ１−
Ｘ−○（Ｘ＝Ｐｂ、 Ｋ、 Ｒｂ）超伝導体を用いた場
合でも、同様に良好な超伝導素子が実現できること勿論
である。
系超伝導体を用いたが、Ｂｉ系酸化物超伝導体、ＴＩＩ
酸化物超伝導体、Ｌａ系酸化物超伝導体、Ｂａ−Ｂ１−
Ｘ−○（Ｘ＝Ｐｂ、 Ｋ、 Ｒｂ）超伝導体を用いた場
合でも、同様に良好な超伝導素子が実現できること勿論
である。
実施例２
Ｐｂ系酸化物超伝導体と、他の酸素欠陥の少ないタイプ
の酸化物超伝導体を用いて、実施例１と同様に接合させ
て超伝導素子を作製した。素子Ｂｓｃｃは、Ｐｂ系超伝
導体Ｐｂ２Ｓ ｒ２ ＹＤ、５Ｃａ０．ｓ ２Ｃｕ３Ｏ
ｇと代表的なりｉ系超伝導体であるＢｉ、Ｓｒ Ｃａ
Ｃｕ２Ｏ３を接合させたもの、素子ＴＢＣＣは上記ｐｂ
系超伝導体と代表的なＴＩ系超超伝導体あるＴ１２Ｂａ
２Ｃａ９２Ｃｕ３Ｏ１ｏを接合させたもの、素子ＬＳＣ
は上記Ｐｂ系超伝導体と代表的なＬａ系超伝導体である
Ｌａ１．８５Ｓ ｒ ０． ＋５Ｃｕ Ｏ４を接合させ
たもの、素子ＢＫＢは上記Ｐｂ系超伝導体と代表的なり
ａ−Ｂｉ−Ｘ−〇タイプ（Ｘ＝Ｐｂ、Ｋ、Ｒｂ）の超伝
導体であるＢａ Ｋ Ｂｉｂ３を接合させたも
ので０．６ ０．４ ある。実施例１と同様Ｋ、ＭｇＯ基体上にマグネトロン
スパッタリング法でＰｂ系超伝導薄膜をＡ電極として作
製した後、引き続いてスパッタリングでＢ電極として他
の超伝導体を成膜し、接合させた。Ｂ電極作製後酸素中
で熱処理を加えると、Ｂ電極の超伝導特性がより良くな
る場合があり再現性が増す。実施例１と同様の方法で超
伝導素子に加工した後、素子特性を測定した。
の酸化物超伝導体を用いて、実施例１と同様に接合させ
て超伝導素子を作製した。素子Ｂｓｃｃは、Ｐｂ系超伝
導体Ｐｂ２Ｓ ｒ２ ＹＤ、５Ｃａ０．ｓ ２Ｃｕ３Ｏ
ｇと代表的なりｉ系超伝導体であるＢｉ、Ｓｒ Ｃａ
Ｃｕ２Ｏ３を接合させたもの、素子ＴＢＣＣは上記ｐｂ
系超伝導体と代表的なＴＩ系超超伝導体あるＴ１２Ｂａ
２Ｃａ９２Ｃｕ３Ｏ１ｏを接合させたもの、素子ＬＳＣ
は上記Ｐｂ系超伝導体と代表的なＬａ系超伝導体である
Ｌａ１．８５Ｓ ｒ ０． ＋５Ｃｕ Ｏ４を接合させ
たもの、素子ＢＫＢは上記Ｐｂ系超伝導体と代表的なり
ａ−Ｂｉ−Ｘ−〇タイプ（Ｘ＝Ｐｂ、Ｋ、Ｒｂ）の超伝
導体であるＢａ Ｋ Ｂｉｂ３を接合させたも
ので０．６ ０．４ ある。実施例１と同様Ｋ、ＭｇＯ基体上にマグネトロン
スパッタリング法でＰｂ系超伝導薄膜をＡ電極として作
製した後、引き続いてスパッタリングでＢ電極として他
の超伝導体を成膜し、接合させた。Ｂ電極作製後酸素中
で熱処理を加えると、Ｂ電極の超伝導特性がより良くな
る場合があり再現性が増す。実施例１と同様の方法で超
伝導素子に加工した後、素子特性を測定した。
第１表は、測定された各素子の特性をまとめたものであ
る。このように各酸化物超伝導体を用いてＰｂ系超伝導
体との接合素子を作製した場合にも、同様に良好な特性
を実現することか出来た。
る。このように各酸化物超伝導体を用いてＰｂ系超伝導
体との接合素子を作製した場合にも、同様に良好な特性
を実現することか出来た。
第１表
以上説明した本実施例によれば、Ｐｂ系酸化物超伝導体
は、超伝導性出現のための作製時の環境として還元雰囲
気が適しており、この点で酸化雰囲気か適している他の
ほとんどの酸化物超伝導体と異なっている。従って、そ
れらの接合部に安定で均一な非超伝導薄層が再現性よく
得られ、優れた超伝導素子を製造できる。
は、超伝導性出現のための作製時の環境として還元雰囲
気が適しており、この点で酸化雰囲気か適している他の
ほとんどの酸化物超伝導体と異なっている。従って、そ
れらの接合部に安定で均一な非超伝導薄層が再現性よく
得られ、優れた超伝導素子を製造できる。
このことは現在超伝導応用のひとつとしてジョセフソン
素子を構成要素とする超伝導量子干渉計が実用化されて
いるが、本実施例の超伝導素子はジョセフソン素子とし
て動作しており、この素子を用いると超伝導量子干渉計
を構成できる効果がある。
素子を構成要素とする超伝導量子干渉計が実用化されて
いるが、本実施例の超伝導素子はジョセフソン素子とし
て動作しており、この素子を用いると超伝導量子干渉計
を構成できる効果がある。
さらに本実施例の超伝導素子は、低消費電力のスイッチ
ング素子や、非線形性、または超伝導体に特有の量子効
果を利用した高感度の高周波のミキサーとしても利用で
きる。
ング素子や、非線形性、または超伝導体に特有の量子効
果を利用した高感度の高周波のミキサーとしても利用で
きる。
これらの点だけでも本実施例の超伝導素子は、計算機応
用、電子機器応用などにたいする実用的効果は犬である
。
用、電子機器応用などにたいする実用的効果は犬である
。
［発明の効果コ
以上説明したようＫ、本発明の超伝導素子は、超伝導体
からなるＡ電極及びＢ電極の接合界面に発生する非超伝
導層を接合部として用いるものであり、安定で均一な非
超伝導薄眉が再現性よく得られ、優れた超伝導素子を得
ることができる。
からなるＡ電極及びＢ電極の接合界面に発生する非超伝
導層を接合部として用いるものであり、安定で均一な非
超伝導薄眉が再現性よく得られ、優れた超伝導素子を得
ることができる。
第１図は本発明の超伝導素子の実施例の断面図、第２図
は超伝導素子の製造方法のプロセス図、第３図はその電
流電圧特性図である。 １・・・Ａ電極、２・・・Ｂ電極、３・・・接合部、４
・・・電極間分離層、５・・・コンタクト電極、６・・
・基体、７・・・ネガレジスト、８・・・スピンオング
ラス。 代理人の氏名 弁理士 池内寛幸 はか１名第２図 第３図
は超伝導素子の製造方法のプロセス図、第３図はその電
流電圧特性図である。 １・・・Ａ電極、２・・・Ｂ電極、３・・・接合部、４
・・・電極間分離層、５・・・コンタクト電極、６・・
・基体、７・・・ネガレジスト、８・・・スピンオング
ラス。 代理人の氏名 弁理士 池内寛幸 はか１名第２図 第３図
Claims (3)
- （１）基体上に設けられた超伝導体からなるＡ電極と、
前記Ａ電極と接合部を介して一部領域で接する超伝導体
からなるＢ電極と、前記Ｂ電極上の一部に接触して形成
したコンタクト電極と、前記コンタクト電極と前記Ａ電
極の間を隔てる電極間分離層とからなる超伝導素子にお
いて、超伝導体からなる前記Ａ電極または前記Ｂ電極の
材料が、少なくともＰｂ、アルカリ土類元素（Ａｅ）、
希土類元素（Ｌｎ）、およびＣｕを含むＰｂ系酸化物超
伝導体で構成され、他の一方の電極の材料が、前記Ｐｂ
系酸化物超伝導体以外の酸化物超伝導体で構成されるこ
とを特徴とする超伝導素子。（ここでＡｅはアルカリ土
類元素のうち少なくとも一種類以上の元素、Ｌｎは希土
類元素のうち少なくとも一種類以上の元素を示す。） - （２）Ｐｂ系酸化物超伝導体からなる電極の材料が少な
くともＰｂ、Ｓｒ、Ｌｎ、Ｃａ、Ｃｕの酸化物で構成さ
れ、Ｐｂ＿２Ｓｒ＿２Ｌｎ＿０＿．＿５Ｃａ＿０＿．＿
５Ｃｕ＿３Ｏ＿８なる化学式で表わされる物質である請
求項１記載の超伝導素子。 - （３）Ｐｂ系以外の酸化物超伝導体からなる電極の材料
が、下記に示す［Ａ］〜［Ｅ］から選ばれる少なくとも
一成分である請求項１記載の超伝導素子。 ［Ａ］：主成分がＲ元素、Ｂａ、Ｃｕからなる酸化物で
、ＲＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７なる化学式で表わされるＹ
系酸化物超伝導体（ここでＲ元素は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｔｂ
を除く原子番号５７から７１番までのランタノイド元素
およびＹのうち少なくとも一つを示す。）。 ［Ｂ］：主成分がＢｉ、一種以上のアルカリ土類元素、
Ｃｕからなるビスマス系酸化物超伝導体。［Ｃ］：主成
分がＴｌ、一種以上のアルカリ土類元素、Ｃｕからなる
タリウム系酸化物超伝導体。［Ｄ］：主成分がＬａ、一
種以上のアルカリ土類元素、ＣｕからなるＬａ系酸化物
超伝導体。［Ｅ］：主成分がＢａ、Ｂｉ、Ｘ元素からな
るペロブスカイト型酸化物超伝導体（ここでＸ元素はＰ
ｂ、Ｋ、Ｒｂのうち少なくとも一つを示す。）。（４）
基体上に設けられたＡ電極がＰｂ系酸化物超伝導体で、
Ｐｂ系以外の酸化物超伝導体がＢ電極である請求項１記
載の超伝導素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2318726A JPH04188881A (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 超伝導素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2318726A JPH04188881A (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 超伝導素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04188881A true JPH04188881A (ja) | 1992-07-07 |
Family
ID=18102273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2318726A Pending JPH04188881A (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 超伝導素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04188881A (ja) |
-
1990
- 1990-11-22 JP JP2318726A patent/JPH04188881A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH02260674A (ja) | トンネル型ジョセフソン素子とその作製方法 | |
| JP2584003B2 (ja) | 超電導素子及びその製造方法 | |
| JPH04188881A (ja) | 超伝導素子 | |
| JP2796099B2 (ja) | 超電導素子 | |
| EP0494830B1 (en) | Method for manufacturing tunnel junction type josephson device composed of compound oxide superconductor material | |
| JPH03127876A (ja) | 超伝導素子 | |
| JP2539584B2 (ja) | 超電導量子干渉素子 | |
| JP2976427B2 (ja) | ジョセフソン素子の製造方法 | |
| JP3085492B2 (ja) | マイクロブリッジ型ジョセフソン素子及び積層型ジョセフソン素子 | |
| JPH04105373A (ja) | 超伝導素子 | |
| JP3058515B2 (ja) | 超電導ジョセフソン素子およびその製法 | |
| JP2861235B2 (ja) | 超伝導素子 | |
| JP2727648B2 (ja) | 超電導素子の製造方法 | |
| JPH09321358A (ja) | 酸化物超電導体ジョセフソン接合素子 | |
| JPH02264486A (ja) | 超電導膜弱結合素子 | |
| JPH0496283A (ja) | 超伝導素子 | |
| JP2835203B2 (ja) | 超電導素子の製造方法 | |
| JPH0195576A (ja) | 薄膜超電導素子の製造方法 | |
| JPH04320074A (ja) | トンネル接合素子 | |
| JPH05327047A (ja) | ジョセフソン素子およびその製造方法 | |
| JPH0575171A (ja) | 超電導接合 | |
| JPH01283885A (ja) | ジョセフソン素子およびその製造方法 | |
| JPH05190927A (ja) | トンネル型ジョセフソン接合素子及びその作製方法 | |
| JPH02298086A (ja) | 超電導素子の製造方法 | |
| JPH04311074A (ja) | トンネル接合素子 |