JPH04233286A - Ｓｑｕｉｄ素子 - Google Patents
Ｓｑｕｉｄ素子Info
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- JPH04233286A JPH04233286A JP2408996A JP40899690A JPH04233286A JP H04233286 A JPH04233286 A JP H04233286A JP 2408996 A JP2408996 A JP 2408996A JP 40899690 A JP40899690 A JP 40899690A JP H04233286 A JPH04233286 A JP H04233286A
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- thin film
- superconductor thin
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- Pending
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- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 49
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- 229910021521 yttrium barium copper oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 11
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は例えば生体磁気や地
震検知用等の、微小磁場を検出するための磁気センサ等
に用いるに適したＳＱＵＩＤ素子に関する。
震検知用等の、微小磁場を検出するための磁気センサ等
に用いるに適したＳＱＵＩＤ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】 高温超電導体薄膜を用いたＳＱＵＩ
Ｄ素子としては、従来、高い臨界電流密度を持つＹＢＣ
Ｏ薄膜を用いて、段差を有する基板上の上側および下側
の表面にそれぞれ電極部を形成し、その各電極部を段部
を跨いで形成されたブリッジによって相互に接合した、
いわゆる段差型のＳＱＵＩＤ素子がある。
Ｄ素子としては、従来、高い臨界電流密度を持つＹＢＣ
Ｏ薄膜を用いて、段差を有する基板上の上側および下側
の表面にそれぞれ電極部を形成し、その各電極部を段部
を跨いで形成されたブリッジによって相互に接合した、
いわゆる段差型のＳＱＵＩＤ素子がある。
【０００３】また、従来、Ｔｌ 系の高温超電導体薄膜
を用いて平面上に２つの電極部を形成し、これらを接合
するブリッジ内に粒界を形成した、いわゆる粒界接合型
のＳＱＵＩＤ素子がある。
を用いて平面上に２つの電極部を形成し、これらを接合
するブリッジ内に粒界を形成した、いわゆる粒界接合型
のＳＱＵＩＤ素子がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】 ところで、上記し
た従来のＳＱＵＩＤ素子のうち、ＹＢＣＯ薄膜を用いた
段差型の素子では、膜自体の臨界温度は８５Ｋ程度であ
るが、段差型ジョセフソン接合を形成するとこの部分の
臨界温度は５Ｋ以上低下してしまい、液体窒素温度であ
る７７Ｋ程度で動作させようとすると、デバイスの臨界
温度と動作温度とのマージンが少なくなり、ジャンクシ
ョン部で臨界温度が低下したためのノイズが発生しやす
いという問題がある。
た従来のＳＱＵＩＤ素子のうち、ＹＢＣＯ薄膜を用いた
段差型の素子では、膜自体の臨界温度は８５Ｋ程度であ
るが、段差型ジョセフソン接合を形成するとこの部分の
臨界温度は５Ｋ以上低下してしまい、液体窒素温度であ
る７７Ｋ程度で動作させようとすると、デバイスの臨界
温度と動作温度とのマージンが少なくなり、ジャンクシ
ョン部で臨界温度が低下したためのノイズが発生しやす
いという問題がある。
【０００５】また、Ｔｌ 系薄膜を用いた粒界接合型の
素子では、動作温度は高いものの、臨界電流密度が低い
ために、電極部の膜中にトラップされた磁束が動き、素
子出力にヒステリシスが存在するという欠点がある。本
発明の目的は、上記の従来の各素子の長所の双方を生か
し、液体窒素温度で動作させてもノイズが少なく、しか
も出力システリシスの少ないＳＱＵＩＤ素子を提供する
ことにある。
素子では、動作温度は高いものの、臨界電流密度が低い
ために、電極部の膜中にトラップされた磁束が動き、素
子出力にヒステリシスが存在するという欠点がある。本
発明の目的は、上記の従来の各素子の長所の双方を生か
し、液体窒素温度で動作させてもノイズが少なく、しか
も出力システリシスの少ないＳＱＵＩＤ素子を提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成す
るため、本発明のＳＱＵＩＤ素子では、電極部およびジ
ョセフソン接合部を第１の高温超電導体薄膜によって形
成し、かつ、そのジョセフソン接合部は、２つの電極部
の間に形成された段部に跨がって形成された段差型ジョ
セフソン接合、または、当該第１の高温超電導体薄膜内
に形成された粒界接合とし、また、各電極部と略平行に
、第１の高温超電導体薄膜よりも臨界電流密度が高く、
かつ、臨界温度の低い第２の高温超電導体薄膜を配設し
ている。
るため、本発明のＳＱＵＩＤ素子では、電極部およびジ
ョセフソン接合部を第１の高温超電導体薄膜によって形
成し、かつ、そのジョセフソン接合部は、２つの電極部
の間に形成された段部に跨がって形成された段差型ジョ
セフソン接合、または、当該第１の高温超電導体薄膜内
に形成された粒界接合とし、また、各電極部と略平行に
、第１の高温超電導体薄膜よりも臨界電流密度が高く、
かつ、臨界温度の低い第２の高温超電導体薄膜を配設し
ている。
【０００７】
【作用】 例えばＴｌ 系の高温超電導体薄膜（第１
の超電導体薄膜）で段差型または粒界接合型のＳＱＵＩ
Ｄ素子パターンを形成し、その各電極部と平行に、例え
ばＹＢＣＯ薄膜等の高い臨界電流密度を持つ第２の高温
超電導体薄膜で形成することにより、電極部内への磁束
の侵入を阻止することができ、実質的に、ジョセフソン
接合部をＴｌ 系高温超電導体薄膜で形成し、各電極部
はＹＢＣＯ薄膜で形成したＳＱＵＩＤ素子が得られるこ
とになり、高い臨界電流密度を持つ電極部と高い臨界温
度を持つジョセフソン接合部を有する素子となる。
の超電導体薄膜）で段差型または粒界接合型のＳＱＵＩ
Ｄ素子パターンを形成し、その各電極部と平行に、例え
ばＹＢＣＯ薄膜等の高い臨界電流密度を持つ第２の高温
超電導体薄膜で形成することにより、電極部内への磁束
の侵入を阻止することができ、実質的に、ジョセフソン
接合部をＴｌ 系高温超電導体薄膜で形成し、各電極部
はＹＢＣＯ薄膜で形成したＳＱＵＩＤ素子が得られるこ
とになり、高い臨界電流密度を持つ電極部と高い臨界温
度を持つジョセフソン接合部を有する素子となる。
【０００８】
【実施例】 図１は本発明実施例の構成図で、（Ａ）
に正面図を、（Ｂ）に平面図、また（Ｃ）には裏面図を
示し、ＤＣ−ＳＱＵＩＤに本発明を適用した場合の例を
示している。ＭｇＯ基板１はその表面に段部１１が形成
されており、その表面には、段部１１を挟んで上側およ
び下側の面にそれぞれ電極部２ａおよび２ｂが形成され
、また、電極部２ａと２ｂは、段部１１を跨ぐように形
成された２つのジャンクション部３ａおよび３ｂによっ
て接合され、全体としてＤＣ−ＳＱＵＩＤパターンが形
成されている。この表面のＤＣ−ＳＱＵＩＤパターンは
、Ｔｌ 系の超電導体薄膜によって形成されている。
に正面図を、（Ｂ）に平面図、また（Ｃ）には裏面図を
示し、ＤＣ−ＳＱＵＩＤに本発明を適用した場合の例を
示している。ＭｇＯ基板１はその表面に段部１１が形成
されており、その表面には、段部１１を挟んで上側およ
び下側の面にそれぞれ電極部２ａおよび２ｂが形成され
、また、電極部２ａと２ｂは、段部１１を跨ぐように形
成された２つのジャンクション部３ａおよび３ｂによっ
て接合され、全体としてＤＣ−ＳＱＵＩＤパターンが形
成されている。この表面のＤＣ−ＳＱＵＩＤパターンは
、Ｔｌ 系の超電導体薄膜によって形成されている。
【０００９】基板１の裏面には、表面の電極部２ａと２
ｂと同じパターンで、かつ、同じ大きさのＹＢＣＯ超電
導体薄膜４ａおよび４ｂが形成されている。以上の本発
明実施例の構造では、ＹＢＣＯ超電導体薄膜４ａおよび
４ｂの存在により、電極部２ａおよび２ｂには磁束が侵
入しにくく、また、ジャンクション部３ａ，３ｂはＴｌ
系の超電導体薄膜によって形成されているが故に高い
臨界温度を持つことになり、実質的にＹＢＣＯ超電導体
薄膜製の電極部とＴｌ 系超電導体薄膜製のジャンクシ
ョン部を持つＳＱＵＩＤ素子が得られることになる。
ｂと同じパターンで、かつ、同じ大きさのＹＢＣＯ超電
導体薄膜４ａおよび４ｂが形成されている。以上の本発
明実施例の構造では、ＹＢＣＯ超電導体薄膜４ａおよび
４ｂの存在により、電極部２ａおよび２ｂには磁束が侵
入しにくく、また、ジャンクション部３ａ，３ｂはＴｌ
系の超電導体薄膜によって形成されているが故に高い
臨界温度を持つことになり、実質的にＹＢＣＯ超電導体
薄膜製の電極部とＴｌ 系超電導体薄膜製のジャンクシ
ョン部を持つＳＱＵＩＤ素子が得られることになる。
【００１０】次に、以上の本発明実施例の製造方法を述
べる。まず、基板１の表面に段差を付ける。この段差の
付け方としては、アルゴンイオンミリング等の公知の方
法を採用することができる。次に、この基板１の表面側
にＴｌ 系の超電導体薄膜を製膜し、裏面にはＹＢＣＯ
超電導体薄膜を製膜する。
べる。まず、基板１の表面に段差を付ける。この段差の
付け方としては、アルゴンイオンミリング等の公知の方
法を採用することができる。次に、この基板１の表面側
にＴｌ 系の超電導体薄膜を製膜し、裏面にはＹＢＣＯ
超電導体薄膜を製膜する。
【００１１】その後、表面のＴｌ 系超電導体薄膜およ
び裏面のＹＢＣＯ超電導体薄膜をパターニングして、図
１のような素子を得る。なお、以上のように一つの基板
の表裏にそれぞれ異なる薄膜およびパターンを形成する
ことが困難な場合には、それぞれを別個の基板の表面上
に形成した後、その各基板の裏面どうしを張り合わせて
もよい。
び裏面のＹＢＣＯ超電導体薄膜をパターニングして、図
１のような素子を得る。なお、以上のように一つの基板
の表裏にそれぞれ異なる薄膜およびパターンを形成する
ことが困難な場合には、それぞれを別個の基板の表面上
に形成した後、その各基板の裏面どうしを張り合わせて
もよい。
【００１２】また、表面側のジャンクション部は、上述
したような段差型のジョセフソン接合に代えて、粒界接
合型のものを採用することができる。すなわち、この場
合、基板を表裏とも平坦なものとし、表面に製膜したＴ
ｌ 系の超電導体薄膜の粒形に応じて、ジャンクション
部３ａ，３ｂ内にそれぞれ１〜数個の結晶粒が入るよう
な加工を行って、ジャンクション部３ａ，３ｂ内に粒界
を作ることによってジョセフソン接合を得るよう構成し
てもよい。
したような段差型のジョセフソン接合に代えて、粒界接
合型のものを採用することができる。すなわち、この場
合、基板を表裏とも平坦なものとし、表面に製膜したＴ
ｌ 系の超電導体薄膜の粒形に応じて、ジャンクション
部３ａ，３ｂ内にそれぞれ１〜数個の結晶粒が入るよう
な加工を行って、ジャンクション部３ａ，３ｂ内に粒界
を作ることによってジョセフソン接合を得るよう構成し
てもよい。
【００１３】更に、本発明はＤＣ−ＳＱＵＩＤのみなら
ず、２つの電極部が１つのジャンクションで接合された
ＲＦ−ＳＱＵＩＤにも同様に適用できることは勿論であ
る。ここで、ＹＢＣＯ系の超電導体薄膜とＴｌ 系の超
電導体薄膜を抵抗０の状態で接続することは、相互拡散
のために現時点においては不可能であるが、将来的に、
このような接続が可能となれば、基板上の同一面上にＴ
ｌ 系超電導体薄膜製の電極部とＹＢＣＯ系超電導体薄
膜製のジャンクション部とが相互に接続された構造の素
子を形成すると、上記の本発明実施例と同等の効果が得
られる。
ず、２つの電極部が１つのジャンクションで接合された
ＲＦ−ＳＱＵＩＤにも同様に適用できることは勿論であ
る。ここで、ＹＢＣＯ系の超電導体薄膜とＴｌ 系の超
電導体薄膜を抵抗０の状態で接続することは、相互拡散
のために現時点においては不可能であるが、将来的に、
このような接続が可能となれば、基板上の同一面上にＴ
ｌ 系超電導体薄膜製の電極部とＹＢＣＯ系超電導体薄
膜製のジャンクション部とが相互に接続された構造の素
子を形成すると、上記の本発明実施例と同等の効果が得
られる。
【００１４】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、Ｔｌ 系超電導体薄膜等の高い臨界温度を持つ第１
の高温超電導体薄膜によって段差型または粒界接合型の
ＳＱＵＩＤパターンを形成し、その電極部と略平行に、
ＹＢＣＯ系超電導体薄膜等の、臨界温度は第１の薄膜に
劣るが、この第１の薄膜よりも高い臨界電流密度を持つ
第２の高温超電導体薄膜を形成したので、ジャンクショ
ン部の動作温度は、段差ないしは微細加工を施した後で
も高く、窒素温度に対して大きなマージンを取れるとと
もに、電極部への磁束の侵入が第２の高温超電導体薄膜
の存在によって阻止され、その結果、液体窒素温度で動
作させてもノイズが少なく、しかもＶ−φ特性でのヒス
テリシスの少ないＳＱＵＩＤが得られる。
ば、Ｔｌ 系超電導体薄膜等の高い臨界温度を持つ第１
の高温超電導体薄膜によって段差型または粒界接合型の
ＳＱＵＩＤパターンを形成し、その電極部と略平行に、
ＹＢＣＯ系超電導体薄膜等の、臨界温度は第１の薄膜に
劣るが、この第１の薄膜よりも高い臨界電流密度を持つ
第２の高温超電導体薄膜を形成したので、ジャンクショ
ン部の動作温度は、段差ないしは微細加工を施した後で
も高く、窒素温度に対して大きなマージンを取れるとと
もに、電極部への磁束の侵入が第２の高温超電導体薄膜
の存在によって阻止され、その結果、液体窒素温度で動
作させてもノイズが少なく、しかもＶ−φ特性でのヒス
テリシスの少ないＳＱＵＩＤが得られる。
【図１】 本発明実施例の構成を示す図で、（Ａ）は
正面図、（Ｂ）は表面図、（Ｃ）は裏面図である。
正面図、（Ｂ）は表面図、（Ｃ）は裏面図である。
１・・・・基板
１１・・・・段部
２ａ，２ｂ
・・・・電極部
３ａ，３ｂ
・・・・ジャンクション部
４ａ，４ｂ
・・・・ＹＢＣＯ薄膜
Claims (1)
- 【請求項１】 ２つの電極部が１箇所または２箇所の
ジョセフソン接合部によって互いに接合された素子にお
いて、上記電極部およびジョセフソン接合部が第１の高
温超電導体薄膜によって形成され、かつ、そのジョセフ
ソン接合部は、上記２つの電極部の間に形成された段部
に跨がって形成されてなる段差型ジョセフソン接合、ま
たは、当該第１の高温超電導体薄膜内に形成されてなる
粒界接合であり、上記各電極部と略平行に、上記第１の
高温超電導体薄膜よりも臨界電流密度が高く、かつ、臨
界温度の低い第２の高温超電導体薄膜が配設されている
ことを特徴とするＳＱＵＩＤ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2408996A JPH04233286A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | Ｓｑｕｉｄ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2408996A JPH04233286A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | Ｓｑｕｉｄ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04233286A true JPH04233286A (ja) | 1992-08-21 |
Family
ID=18518385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2408996A Pending JPH04233286A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | Ｓｑｕｉｄ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04233286A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5863868A (en) * | 1996-04-08 | 1999-01-26 | Trw Inc. | Superconductive quantum interference device for digital logic circuits |
-
1990
- 1990-12-28 JP JP2408996A patent/JPH04233286A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5863868A (en) * | 1996-04-08 | 1999-01-26 | Trw Inc. | Superconductive quantum interference device for digital logic circuits |
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