JPH04241479A - ジョセフソンミキサ及びその製造方法 - Google Patents
ジョセフソンミキサ及びその製造方法Info
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- JPH04241479A JPH04241479A JP3003185A JP318591A JPH04241479A JP H04241479 A JPH04241479 A JP H04241479A JP 3003185 A JP3003185 A JP 3003185A JP 318591 A JP318591 A JP 318591A JP H04241479 A JPH04241479 A JP H04241479A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高温酸化物超電導体を用
いたジョセフソンミキサ及びその製造方法に関する。
いたジョセフソンミキサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導体特有の現象であるジョセフソン
効果を利用したジョセフソンミキサは早くから研究がな
されている。特にジョセフソン素子の研究においては、
超電導体／絶縁体／超電導体の積層構造を持つ、いわゆ
るＳＩＳ接合素子が中心になり、超電導ミキサの研究も
ＳＩＳ準粒子ミキサに関するものが中心となっている（
特公昭６０−３７９７号公報、特開昭６１−７３５９１
号公報）。
効果を利用したジョセフソンミキサは早くから研究がな
されている。特にジョセフソン素子の研究においては、
超電導体／絶縁体／超電導体の積層構造を持つ、いわゆ
るＳＩＳ接合素子が中心になり、超電導ミキサの研究も
ＳＩＳ準粒子ミキサに関するものが中心となっている（
特公昭６０−３７９７号公報、特開昭６１−７３５９１
号公報）。
【０００３】昨今の電気通信技術の発達に伴い通信衛星
等を利用した情報通信分野においては、より高い周波数
帯域の需要が大きく、それに伴いミリ波、サブミリ波帯
における受信機、すなわちジョセフソンミキサの重要性
が見直されてきている。
等を利用した情報通信分野においては、より高い周波数
帯域の需要が大きく、それに伴いミリ波、サブミリ波帯
における受信機、すなわちジョセフソンミキサの重要性
が見直されてきている。
【０００４】従来、Ｎｂ等の金属系超電導体において作
成されたジョセフソンミキサは実験室レベルにおいては
、点接触型の素子でその特性が得られている。しかし、
点接触型素子の欠点である接触部における表面酸化、ヒ
−トサイクルにおける特性の劣化、再現性が得られない
等の問題からその実用化が難しい。また、高温酸化物超
電導体を用いるとしても、Ｇｄ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（臨
界温度Ｔｃ≒９０Ｋ）を用いて点接触素子を作製するも
のが提案されている（Ｈ．Ｋ．Ｏｌｓｓｏｎ ｅｔ．ａ
ｌ；Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６２（１２），１９８７
）。しかし、この提案のものは、接触部の表面劣化によ
り臨界温度Ｔｃは５１Ｋと低くなり、またミキシング中
間周波数も３０ＫＨｚで１０ｄＢの低下となり、更に点
接触構造自身に由来する欠点を持つ。
成されたジョセフソンミキサは実験室レベルにおいては
、点接触型の素子でその特性が得られている。しかし、
点接触型素子の欠点である接触部における表面酸化、ヒ
−トサイクルにおける特性の劣化、再現性が得られない
等の問題からその実用化が難しい。また、高温酸化物超
電導体を用いるとしても、Ｇｄ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（臨
界温度Ｔｃ≒９０Ｋ）を用いて点接触素子を作製するも
のが提案されている（Ｈ．Ｋ．Ｏｌｓｓｏｎ ｅｔ．ａ
ｌ；Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６２（１２），１９８７
）。しかし、この提案のものは、接触部の表面劣化によ
り臨界温度Ｔｃは５１Ｋと低くなり、またミキシング中
間周波数も３０ＫＨｚで１０ｄＢの低下となり、更に点
接触構造自身に由来する欠点を持つ。
【０００５】一方、これらの問題点が比較的少ないブリ
ッジ型に代表されるウイ−クリンク型素子に関しては、
Ｎｂ系において素子を複数個直列接続型のチップなどを
作製するものが提案されている（Ｚ．Ｗａｎｇ ｅｔ．
ａｔ；Ｅｌｅｃ．Ｃｏｎｆ．，ＩＳＥＣ ’８９ ｄｉ
ｇｅｓｔ． Ｐ．１７５，１９８９）。しかし、この提
案のものは、検出マイクロ波の波長と検出素子面積（チ
ップ面積）、接合の個々の素子の均一性及び動作安定性
等の点で作製が容易ではなく、再現性も低い。また、高
温酸化物超電導体を用いるものにおいてもマイクロブリ
ッジを薄膜型で作製するものが提案されている（Ｔ．Ｍ
ａｔｓｕｉ ｅｔ．ａｌ ； ２ｎｄＷｏｒｋｓｈｏｐ
ｏｎ Ｈｉｇｈ−Ｔｃ ＦＥＤ，Ｐ．２３５，１９８
９）。しかし、この提案のものでは、ジョセフソンミキ
シングが確認されておらず、また作製の再現性も報告さ
れていない。
ッジ型に代表されるウイ−クリンク型素子に関しては、
Ｎｂ系において素子を複数個直列接続型のチップなどを
作製するものが提案されている（Ｚ．Ｗａｎｇ ｅｔ．
ａｔ；Ｅｌｅｃ．Ｃｏｎｆ．，ＩＳＥＣ ’８９ ｄｉ
ｇｅｓｔ． Ｐ．１７５，１９８９）。しかし、この提
案のものは、検出マイクロ波の波長と検出素子面積（チ
ップ面積）、接合の個々の素子の均一性及び動作安定性
等の点で作製が容易ではなく、再現性も低い。また、高
温酸化物超電導体を用いるものにおいてもマイクロブリ
ッジを薄膜型で作製するものが提案されている（Ｔ．Ｍ
ａｔｓｕｉ ｅｔ．ａｌ ； ２ｎｄＷｏｒｋｓｈｏｐ
ｏｎ Ｈｉｇｈ−Ｔｃ ＦＥＤ，Ｐ．２３５，１９８
９）。しかし、この提案のものでは、ジョセフソンミキ
シングが確認されておらず、また作製の再現性も報告さ
れていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、点接触
型素子が有する問題点が比較的少ないウイ−クリンク型
素子においても、高温酸化物超電導体によりマイクロブ
リッジを形成するものにおいては、高温酸化物超電導体
を構成する粒子の大きさが不均一で各粒界ジョセフソン
接合がコヒ−レントに動作しなかったり、ブリッジが大
きすぎたりすると、ジョセフソン電流以外の電流が流れ
、また並列の粒界接合因子等の影響のため、電磁波検出
やミキシングの際に、ジョセフソン効果が明確に現れず
、ジョセフソン効果による高周波応答及び高感度という
本来の能力が発揮されない。
型素子が有する問題点が比較的少ないウイ−クリンク型
素子においても、高温酸化物超電導体によりマイクロブ
リッジを形成するものにおいては、高温酸化物超電導体
を構成する粒子の大きさが不均一で各粒界ジョセフソン
接合がコヒ−レントに動作しなかったり、ブリッジが大
きすぎたりすると、ジョセフソン電流以外の電流が流れ
、また並列の粒界接合因子等の影響のため、電磁波検出
やミキシングの際に、ジョセフソン効果が明確に現れず
、ジョセフソン効果による高周波応答及び高感度という
本来の能力が発揮されない。
【０００７】本発明はかかる点に鑑み、上述のウイーク
リンク型素子において、高温酸化物超電導体の粒界の大
きさをできるだけ均一化し、ブリッジ部（弱結合部）の
寸法を所定の大きさにすることにより、ジョセフソン効
果を示すジョセフソンミキサ及びその製造方法を提供す
ることを解決課題とする。
リンク型素子において、高温酸化物超電導体の粒界の大
きさをできるだけ均一化し、ブリッジ部（弱結合部）の
寸法を所定の大きさにすることにより、ジョセフソン効
果を示すジョセフソンミキサ及びその製造方法を提供す
ることを解決課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明によるジョセフソンミキサは、平均粒径が１
５μｍ以下のほぼ均一な粒子の焼結体からなる高温酸化
物超電導体バルクに、ブリッジ幅１００μｍ以下、厚み
５０μｍ以下、長さ３００μｍ以下の形状の弱結合部を
設けてなるものである。
め、本発明によるジョセフソンミキサは、平均粒径が１
５μｍ以下のほぼ均一な粒子の焼結体からなる高温酸化
物超電導体バルクに、ブリッジ幅１００μｍ以下、厚み
５０μｍ以下、長さ３００μｍ以下の形状の弱結合部を
設けてなるものである。
【０００９】また、本発明によるジョセフソンミキサの
製造方法は、共沈法により超電導微粒子粉末を形成する
工程と、この粉末を大気中で８３０〜８９０℃９時間で
１次焼成する工程と、この１次焼成粉末を所定形状にプ
レス整形する工程と、この整形物を酸素中で９１０〜９
４５℃８時間で２次焼成し、平均粒径が１５μｍ以下の
ほぼ均一な粒子の焼結体からなる高温酸化物超電導体バ
ルクを形成する工程と、このバルクを厚み５０μｍ以下
に研磨するとともに超音波加工によりブリッジ幅１００
μｍ以下で長さ３００μｍ以下の形状の弱結合部を形成
する工程とを具備してなるものである。
製造方法は、共沈法により超電導微粒子粉末を形成する
工程と、この粉末を大気中で８３０〜８９０℃９時間で
１次焼成する工程と、この１次焼成粉末を所定形状にプ
レス整形する工程と、この整形物を酸素中で９１０〜９
４５℃８時間で２次焼成し、平均粒径が１５μｍ以下の
ほぼ均一な粒子の焼結体からなる高温酸化物超電導体バ
ルクを形成する工程と、このバルクを厚み５０μｍ以下
に研磨するとともに超音波加工によりブリッジ幅１００
μｍ以下で長さ３００μｍ以下の形状の弱結合部を形成
する工程とを具備してなるものである。
【００１０】
【作用】本発明によるジョセフソンミキサにおいては、
高温酸化物超電導体の粒径を平均で１５μｍ以下のほぼ
均一なものとし、このような粒子の焼結体からなる高温
酸化物超電導体バルクに、所定形状の弱結合部を形成し
てなるものであるから、この弱結合部における各粒界ジ
ョセフソン接合がそれぞれコヒ−レントな動作をし、ま
た前記弱結合部を所定形状にしたことにより電磁波に対
して良好なジョセフソン効果を有する素子とすることが
でき、ジョセフソン効果によるシャピロ（定電圧）ステ
ップが生ずる。
高温酸化物超電導体の粒径を平均で１５μｍ以下のほぼ
均一なものとし、このような粒子の焼結体からなる高温
酸化物超電導体バルクに、所定形状の弱結合部を形成し
てなるものであるから、この弱結合部における各粒界ジ
ョセフソン接合がそれぞれコヒ−レントな動作をし、ま
た前記弱結合部を所定形状にしたことにより電磁波に対
して良好なジョセフソン効果を有する素子とすることが
でき、ジョセフソン効果によるシャピロ（定電圧）ステ
ップが生ずる。
【００１１】また、本発明によるジョセフソンミキサの
製造方法においては、共沈法により均一な超電導微粒子
粉末を形成することができ、また、上記所定の焼成によ
り平均粒径が１５μｍ以下のほぼ均一な粒子の焼結体か
らなる高温酸化物超電導体バルクを形成することができ
る。更に研磨と超音波加工により上記所定形状の弱結合
部を形成するので、加工ダメ−ジが少なく、再現性のよ
いジョセフソンミキサを製造することができる。
製造方法においては、共沈法により均一な超電導微粒子
粉末を形成することができ、また、上記所定の焼成によ
り平均粒径が１５μｍ以下のほぼ均一な粒子の焼結体か
らなる高温酸化物超電導体バルクを形成することができ
る。更に研磨と超音波加工により上記所定形状の弱結合
部を形成するので、加工ダメ−ジが少なく、再現性のよ
いジョセフソンミキサを製造することができる。
【００１２】
【実施例】本発明の一実施例を図面に基ずいて説明する
。尚、この実施例では超電導体として、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ
系酸化物超電導体を使用した。
。尚、この実施例では超電導体として、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ
系酸化物超電導体を使用した。
【００１３】図１は、本発明によるジョセフソンミキサ
の斜視図である。このジョセフソンミキサ１は平均で１
５μｍ以下のほぼ均一の超電導体の粒子の焼結体からな
り、ブリッジ部（弱結合部）２を有する。このブリッジ
部２は幅ｗが５０μｍ、長さｌが３００μｍであり、厚
みｔは全体の厚みと同じく５０μｍであり、超音波加工
によりブリッジ部２を形成した。
の斜視図である。このジョセフソンミキサ１は平均で１
５μｍ以下のほぼ均一の超電導体の粒子の焼結体からな
り、ブリッジ部（弱結合部）２を有する。このブリッジ
部２は幅ｗが５０μｍ、長さｌが３００μｍであり、厚
みｔは全体の厚みと同じく５０μｍであり、超音波加工
によりブリッジ部２を形成した。
【００１４】ジョセフソンミキサ１を構成する超電導体
粒子の焼結体は、共沈法及びその生成物の焼成により形
成される。
粒子の焼結体は、共沈法及びその生成物の焼成により形
成される。
【００１５】即ち、硝酸イットリウムＹ（ＮＯ３）３・
３．５Ｈ２Ｏ、硝酸バリウムＢａ（Ｎ Ｏ３）２、硝酸
銅Ｃｕ（ＮＯ３）２・２Ｈ２Ｏをそれぞれ水に溶解し、
Ｙ、Ｂａ、Ｃ ｕがモル比で１：２：３になるように混
合する。ついで、蓚酸Ｈ２Ｃ２Ｏ４・２Ｈ２Ｏの水溶液
をＢａ元素２モルに対し７モル加えて反応させる。尚、
この際にアンモニア水ＮＨ４ＯＨを滴下してｐＨ調整し
てｐＨ＝４〜７、具体的にはｐＨ＝４ ．６とし、Ｙ、
Ｂａ、Ｃｕの組成比が１：２：３になるようにする。
３．５Ｈ２Ｏ、硝酸バリウムＢａ（Ｎ Ｏ３）２、硝酸
銅Ｃｕ（ＮＯ３）２・２Ｈ２Ｏをそれぞれ水に溶解し、
Ｙ、Ｂａ、Ｃ ｕがモル比で１：２：３になるように混
合する。ついで、蓚酸Ｈ２Ｃ２Ｏ４・２Ｈ２Ｏの水溶液
をＢａ元素２モルに対し７モル加えて反応させる。尚、
この際にアンモニア水ＮＨ４ＯＨを滴下してｐＨ調整し
てｐＨ＝４〜７、具体的にはｐＨ＝４ ．６とし、Ｙ、
Ｂａ、Ｃｕの組成比が１：２：３になるようにする。
【００１６】この反応により生ずる沈殿物をろ過し水洗
した後、十分乾燥してほぼ０．３μｍの超電導素体の粉
末を得た。
した後、十分乾燥してほぼ０．３μｍの超電導素体の粉
末を得た。
【００１７】このようにして得られた粉末を、１次焼成
として、大気中において８３０〜８９０℃で９時間焼成
する。この温度範囲は、８３０℃より低いと酸素の取り
込みが不十分となり、又、８９０℃を越えるときには粉
末の粒径が大きくなることから定められている。この実
施例では８７０℃で９時間焼成した。この１次焼成した
粉末粒子を約２トン／ｃｍ２の圧力で、約１０ｍｍ×５
ｍｍ×１ｍｍの整形体 を形成した。
として、大気中において８３０〜８９０℃で９時間焼成
する。この温度範囲は、８３０℃より低いと酸素の取り
込みが不十分となり、又、８９０℃を越えるときには粉
末の粒径が大きくなることから定められている。この実
施例では８７０℃で９時間焼成した。この１次焼成した
粉末粒子を約２トン／ｃｍ２の圧力で、約１０ｍｍ×５
ｍｍ×１ｍｍの整形体 を形成した。
【００１８】この整形体を、２次焼成として、酸素雰囲
気下において９１０〜９４５℃の温度で８時間焼成する
。この温度範囲は、粒成長と所望状態の粒界を得るため
に定められる。実施例では９４５℃で８時間焼成して、
平均粒径１５μｍ以下の粒子の焼結体からなり、粒界ジ
ョセフソン接合を有する酸化物超電導焼結体バルクを得
た。このバルクをその超電導体と同程度の熱膨張係数（
１４０×１０−７／℃）を持つ基板に取りつけることに
より、ヒ−トサイクルにおける劣化を極力抑えることが
できる。そこで、実施例ではこのバルクを結晶化ガラス
基板に低融点（〜４００℃）のガラス粉末を用いて接着
した。その後、このバルクをその厚みが５０μｍになる
まで均一に研磨し、更に高周波（２５ＫＨｚ）超音波加
工によりブリッジ幅１００μｍ以下、長さ３００μｍ以
下の形状の弱結合部２を形成した。超音波加工は加工前
後の電流密度Ｊｃの変化が１０％以下であり、又臨界温
度Ｔｃがほとんど変化しない点で加工ダメ−ジが少ない
ものとすることができる。またこの加工により、弱結合
部２の形状を上記寸法に精密（±５％以下）に加工する
ことができる。
気下において９１０〜９４５℃の温度で８時間焼成する
。この温度範囲は、粒成長と所望状態の粒界を得るため
に定められる。実施例では９４５℃で８時間焼成して、
平均粒径１５μｍ以下の粒子の焼結体からなり、粒界ジ
ョセフソン接合を有する酸化物超電導焼結体バルクを得
た。このバルクをその超電導体と同程度の熱膨張係数（
１４０×１０−７／℃）を持つ基板に取りつけることに
より、ヒ−トサイクルにおける劣化を極力抑えることが
できる。そこで、実施例ではこのバルクを結晶化ガラス
基板に低融点（〜４００℃）のガラス粉末を用いて接着
した。その後、このバルクをその厚みが５０μｍになる
まで均一に研磨し、更に高周波（２５ＫＨｚ）超音波加
工によりブリッジ幅１００μｍ以下、長さ３００μｍ以
下の形状の弱結合部２を形成した。超音波加工は加工前
後の電流密度Ｊｃの変化が１０％以下であり、又臨界温
度Ｔｃがほとんど変化しない点で加工ダメ−ジが少ない
ものとすることができる。またこの加工により、弱結合
部２の形状を上記寸法に精密（±５％以下）に加工する
ことができる。
【００１９】このようにして得られたジョセフソンミキ
サ１は、組成、粒径、電流密度Ｊｃ、臨界温度Ｔｃなど
の特性が均一であり、又、粒径の均一性により応力が分
散されることになるため、加工やヒ−トサイクルにも強
いものとなる。また，各粒界ジョセフソン接合のコヒ−
レント動作を均一に安定性よく再現することができるも
のとなる。
サ１は、組成、粒径、電流密度Ｊｃ、臨界温度Ｔｃなど
の特性が均一であり、又、粒径の均一性により応力が分
散されることになるため、加工やヒ−トサイクルにも強
いものとなる。また，各粒界ジョセフソン接合のコヒ−
レント動作を均一に安定性よく再現することができるも
のとなる。
【００２０】上記形状の形成後、ジョセフソンミキサ１
の両端部３，４にＡｕの蒸着により電極部を形成した。
の両端部３，４にＡｕの蒸着により電極部を形成した。
【００２１】このジョセフソンミキサ１のヘテロダイン
ミキシングによるミキシング特性を図２と図３に示す。 図２は周囲温度が３９Ｋの場合、図３は周囲温度が７０
Ｋの場合であり、それぞれ約２０ＧＨｚの電磁波照射（
周波数ｆＳ）に対してシャピ ロステップに対応するミ
キシング信号（ＩＦ（中間周波数）出力）が得られ、ジ
ョセフソン効果によるジョセフソンミキシングが行われ
ていることが分かる。これらの図において、ｆＬは局部
発振波の周波数であり、又、図の縦軸（ＩＦ出力 ）は
相対的なリニヤ目盛である。
ミキシングによるミキシング特性を図２と図３に示す。 図２は周囲温度が３９Ｋの場合、図３は周囲温度が７０
Ｋの場合であり、それぞれ約２０ＧＨｚの電磁波照射（
周波数ｆＳ）に対してシャピ ロステップに対応するミ
キシング信号（ＩＦ（中間周波数）出力）が得られ、ジ
ョセフソン効果によるジョセフソンミキシングが行われ
ていることが分かる。これらの図において、ｆＬは局部
発振波の周波数であり、又、図の縦軸（ＩＦ出力 ）は
相対的なリニヤ目盛である。
【００２２】また、図４にミキシング中間周波数の出力
（規格化されたＩＦ出力）の温度依存性を示す。この図
において、実線特性は実施例のものであり、破線特性は
前述のＧｄ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系の点接触素子のものであ
る。これらの特性から従来の破線特性ではほぼ一定の出
力を示すのが２０Ｋ以下であるに対し、実施例の実線特
性では５０Ｋ以下であり、６０Ｋまでの出力減衰は、−
１０ｄＢ以内である。これらの特性を示す素子は、いず
れも臨界温度Ｔｃが９０Ｋの酸化物超電導体を使用して
いるが、実施例のものではそのＴｃの２／３の高温でも
出力劣化の少ないジョセフソンミキシングがなされてい
ることが分かる。これに対して従来の破線特性のもので
は、点接触表面の劣化により温度特性が悪くなっている
。
（規格化されたＩＦ出力）の温度依存性を示す。この図
において、実線特性は実施例のものであり、破線特性は
前述のＧｄ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系の点接触素子のものであ
る。これらの特性から従来の破線特性ではほぼ一定の出
力を示すのが２０Ｋ以下であるに対し、実施例の実線特
性では５０Ｋ以下であり、６０Ｋまでの出力減衰は、−
１０ｄＢ以内である。これらの特性を示す素子は、いず
れも臨界温度Ｔｃが９０Ｋの酸化物超電導体を使用して
いるが、実施例のものではそのＴｃの２／３の高温でも
出力劣化の少ないジョセフソンミキシングがなされてい
ることが分かる。これに対して従来の破線特性のもので
は、点接触表面の劣化により温度特性が悪くなっている
。
【００２３】次に、本発明の実施例の比較例として、弱
結合部２の形状を幅、厚み、長さ及び弱結合部２を構成
する超電導粒子径の各一因子を変更した弱結合部２を作
製して、特性を比較した。
結合部２の形状を幅、厚み、長さ及び弱結合部２を構成
する超電導粒子径の各一因子を変更した弱結合部２を作
製して、特性を比較した。
【００２４】弱結合部２の幅だけを２００μｍにしたも
の及び厚みだけを１００μｍにしたものは、いずれも雰
囲気温度を３９Ｋないしその弱結合部２を構成する超電
導体の臨界温度Ｔｃにしても、明確なシャピロステップ
特性を観測することができず、ステップのだれた特性が
わずかに見られたが、ミキシング出力はノイズ中に隠れ
て確認することができなかった。また、弱結合部２の長
さだけを５００μｍにしたもの及び粒子径を３５μｍに
したものは、加工段階及び冷却ヒ−トサイクルの段階で
の破損がほぼ８０％に達した。粒子径を３５μｍにした
ものでは破損を免れたものでもシャピロステップは観測
されなかった。尚、粒子径を３５μｍにしたものは、前
述の２次焼成条件を９６０℃、８時間にして得た。
の及び厚みだけを１００μｍにしたものは、いずれも雰
囲気温度を３９Ｋないしその弱結合部２を構成する超電
導体の臨界温度Ｔｃにしても、明確なシャピロステップ
特性を観測することができず、ステップのだれた特性が
わずかに見られたが、ミキシング出力はノイズ中に隠れ
て確認することができなかった。また、弱結合部２の長
さだけを５００μｍにしたもの及び粒子径を３５μｍに
したものは、加工段階及び冷却ヒ−トサイクルの段階で
の破損がほぼ８０％に達した。粒子径を３５μｍにした
ものでは破損を免れたものでもシャピロステップは観測
されなかった。尚、粒子径を３５μｍにしたものは、前
述の２次焼成条件を９６０℃、８時間にして得た。
【００２５】以上の実施例においては、酸化物超電導体
として、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ系酸化物超電導体を使用したが
、他の周知の希土類系の酸化物超電導体を実施例と同条
件で使用することができる。
として、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ系酸化物超電導体を使用したが
、他の周知の希土類系の酸化物超電導体を実施例と同条
件で使用することができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明によるジョセフソンミキサにおい
ては、高温酸化物超電導体の粒径を平均で１５μｍ以下
のほぼ均一なものとし、このような粒子の焼結体からな
る高温酸化物超電導体バルクに、所定形状の弱結合部を
形成してなるものであるから、この弱結合部における各
粒界ジョセフソン接合がそれぞれコヒ−レントな動作を
し、また前記弱結合部を所定形状にしたことにより電磁
波に対して良好なジョセフソン効果を有する素子とする
ことができ、ジョセフソン効果によるシャピロステップ
が生ずる。
ては、高温酸化物超電導体の粒径を平均で１５μｍ以下
のほぼ均一なものとし、このような粒子の焼結体からな
る高温酸化物超電導体バルクに、所定形状の弱結合部を
形成してなるものであるから、この弱結合部における各
粒界ジョセフソン接合がそれぞれコヒ−レントな動作を
し、また前記弱結合部を所定形状にしたことにより電磁
波に対して良好なジョセフソン効果を有する素子とする
ことができ、ジョセフソン効果によるシャピロステップ
が生ずる。
【００２７】また、本発明によるジョセフソンミキサの
製造方法においては、共沈法により均一な超電導微粒子
粉末を形成することができ、また、上記所定の焼成によ
り平均粒径が１５μｍ以下のほぼ均一な粒子の焼結体か
らなる高温酸化物超電導体バルクを形成することができ
る。更に研磨と超音波加工により上記所定形状の弱結合
部を形成するので、加工ダメ−ジが少なく、再現性のよ
いジョセフソンミキサを製造することができる。
製造方法においては、共沈法により均一な超電導微粒子
粉末を形成することができ、また、上記所定の焼成によ
り平均粒径が１５μｍ以下のほぼ均一な粒子の焼結体か
らなる高温酸化物超電導体バルクを形成することができ
る。更に研磨と超音波加工により上記所定形状の弱結合
部を形成するので、加工ダメ−ジが少なく、再現性のよ
いジョセフソンミキサを製造することができる。
【図１】本発明によるジョセフソンミキサの斜視図であ
る。
る。
【図２】周囲温度が３９Ｋであるときのジョセフソンミ
キサのヘテロダインミキシングによるミキシング特性で
ある。
キサのヘテロダインミキシングによるミキシング特性で
ある。
【図３】周囲温度が７０Ｋであるときのジョセフソンミ
キサのヘテロダインミキシングによるミキシング特性で
ある。
キサのヘテロダインミキシングによるミキシング特性で
ある。
【図４】ミキシング中間周波数の出力（ＩＦ出力）の温
度依存特性である。
度依存特性である。
１ ジョセフソンミキサ
２ ブリッジ部
３，４ 両端部
Claims (2)
- 【請求項１】 平均粒径が１５μｍ以下のほぼ均一な
粒子の焼結体からなる高温酸化物超電導体バルクに、ブ
リッジ幅１００μｍ以下、厚み５０μｍ以下、長さ３０
０μｍ以下の形状の弱結合部を設けてなるジョセフソン
ミキサ。 - 【請求項２】 共沈法により超電導微粒子粉末を形成
する工程と、この粉末を大気中で８３０〜８９０℃９時
間で１次焼成する工程と、この１次焼成粉末を所定形状
にプレス整形する工程と、この整形物を酸素中で９１０
〜９４５℃８時間で２次焼成し、平均粒径が１５μｍ以
下のほぼ均一な粒子の焼結体からなる高温酸化物超電導
体バルクを形成する工程と、このバルクを厚み５０μｍ
以下に研磨するとともに超音波加工によりブリッジ幅１
００μｍ以下で長さ３００μｍ以下の形状の弱結合部を
形成する工程とを具備してなるジョセフソンミキサの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3003185A JPH04241479A (ja) | 1991-01-16 | 1991-01-16 | ジョセフソンミキサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3003185A JPH04241479A (ja) | 1991-01-16 | 1991-01-16 | ジョセフソンミキサ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04241479A true JPH04241479A (ja) | 1992-08-28 |
Family
ID=11550342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3003185A Pending JPH04241479A (ja) | 1991-01-16 | 1991-01-16 | ジョセフソンミキサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04241479A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4830959A (ja) * | 1971-08-25 | 1973-04-23 | ||
| JPS6347615U (ja) * | 1986-09-16 | 1988-03-31 | ||
| US4932366A (en) * | 1988-06-29 | 1990-06-12 | Andreas Stihl | Portable handheld motor-driven tool |
-
1991
- 1991-01-16 JP JP3003185A patent/JPH04241479A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4830959A (ja) * | 1971-08-25 | 1973-04-23 | ||
| JPS6347615U (ja) * | 1986-09-16 | 1988-03-31 | ||
| US4932366A (en) * | 1988-06-29 | 1990-06-12 | Andreas Stihl | Portable handheld motor-driven tool |
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