JPH04317381A - Manufacture of barrier type electronic element - Google Patents

Manufacture of barrier type electronic element

Info

Publication number
JPH04317381A
JPH04317381A JP3083972A JP8397291A JPH04317381A JP H04317381 A JPH04317381 A JP H04317381A JP 3083972 A JP3083972 A JP 3083972A JP 8397291 A JP8397291 A JP 8397291A JP H04317381 A JPH04317381 A JP H04317381A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
barrier
superconducting
superconducting layer
barrier layer
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
Application number
JP3083972A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshitaka Fukute
福手 芳孝
Yoshihiko Mizushima
宜彦 水島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP3083972A priority Critical patent/JPH04317381A/en
Publication of JPH04317381A publication Critical patent/JPH04317381A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a method for manufacturing a barrier type electronic element in which a function of a barrier junction can sufficiently be performed. CONSTITUTION:A YBaCuO oxide superconductor thin film 2 is formed on a substrate 11. This is formed by a CVD method, a sputtering method or a vapor- depositing method. Then, Fe ions are implanted to the film 2, the implanted ions are diffused inward of the film by heat treatment to form a barrier layer 3. Thereafter, a surface of the layer 3 physically damaged by the ion implantation is removed. Then, a YBaCuO oxide superconductor thin film 4 to become a counter electrode of the film 2 is formed on the layer 3.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明はジョセフソン接合素子や
S/I/N(超伝導層/絶縁層/常伝導層)接合素子と
いった障壁型電子素子の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing barrier type electronic devices such as Josephson junction devices and S/I/N (superconducting layer/insulating layer/normal conducting layer) junction devices.

【0002】0002

【従来の技術】ジョセフソン接合素子の製造方法として
は、従来、例えば特開昭63−283179号公報に開
示された技術がある。同公報には、基板上の第1の超伝
導体層の表面部にイオンを注入してバリア層を形成し、
次いでこのバリア層上に第2の超伝導体層を形成する製
造方法が示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for manufacturing a Josephson junction element, there is a technique disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-283179. The publication describes that ions are implanted into the surface of the first superconductor layer on the substrate to form a barrier layer,
A manufacturing method is shown in which a second superconductor layer is then formed on this barrier layer.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のジョセフソン接合素子の製造方法には次のような課
題があった。つまり、第1の超伝導体層の表面並びにこ
れに積層されるバリア層の表面が大きく荒れることがあ
り、このため、薄く形成される障壁層に亀裂やピンホー
ル等の欠陥を生じることがある。また、バリア層が積層
される第1の超伝導体薄膜の表面は、イオン注入によっ
て物理的ダメージを受けている。従って、バリア層と各
層の接合としての機能が著しく損なわれてしまうことが
ある。このような欠陥を防止して良好な障壁層を形成す
るためには、各層を成膜するための真空蒸着装置に高価
な装置が必要とされ、しかも高度な技術が必要とされる
。このため、現在のところこのような障壁型電子素子に
ついては、期待されるような性能を持った実用的な素子
が実現されていない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above-mentioned conventional method for manufacturing a Josephson junction element has the following problems. In other words, the surface of the first superconductor layer and the surface of the barrier layer laminated thereon may be significantly roughened, which may cause defects such as cracks and pinholes in the thinly formed barrier layer. . Furthermore, the surface of the first superconductor thin film on which the barrier layer is laminated has been physically damaged by the ion implantation. Therefore, the bonding function between the barrier layer and each layer may be significantly impaired. In order to prevent such defects and form a good barrier layer, an expensive vacuum evaporation apparatus for forming each layer is required, and moreover, advanced technology is required. Therefore, at present, no practical barrier-type electronic device with the expected performance has been realized.

【0004】0004

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、第1の超伝導層を形
成し、この第1の超伝導層の表面にイオン注入法により
所定の元素を添加し、熱処理を加えてこの元素を第1の
超伝導層内部に拡散させて第1の超伝導層の表層部に障
壁層を形成し、この障壁層の表面を所定の厚さだけ除去
し、除去後のこの障壁層上に第2の超伝導層または常伝
導層を形成するものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to solve these problems, and includes forming a first superconducting layer and implanting the surface of the first superconducting layer by ion implantation. A predetermined element is added and heat treated to diffuse this element into the first superconducting layer to form a barrier layer on the surface layer of the first superconducting layer, and the surface of this barrier layer is formed to a predetermined thickness. After removing the barrier layer, a second superconducting layer or a normal conducting layer is formed on the removed barrier layer.

【0005】また、第1の超伝導層を形成し、この第1
の超伝導層の表面に所定の元素を含む気体を接触させ、
熱処理を加えてこの元素を第1の超伝導層内部に拡散さ
せて第1の超伝導層の表層部に障壁層を形成し、この障
壁層の表面を所定の厚さだけ除去し、除去後のこの障壁
層上に第2の超伝導層または常伝導層を形成するもので
ある。
[0005] Also, a first superconducting layer is formed, and this first superconducting layer is formed.
A gas containing a predetermined element is brought into contact with the surface of the superconducting layer,
A heat treatment is applied to diffuse this element into the first superconducting layer to form a barrier layer on the surface layer of the first superconducting layer, and a predetermined thickness of the surface of this barrier layer is removed. A second superconducting layer or a normal conducting layer is formed on this barrier layer.

【0006】また、第1の超伝導層を形成し、この第1
の超伝導層上に所定の元素を含む元素添加層を形成し、
熱処理を加えてこの元素を第1の超伝導層内部に拡散さ
せて第1の超伝導層の表層部に障壁層を形成し、拡散さ
れずに第1の超伝導層上に残った元素添加層を除去し、
露出した障壁層上に第2の超伝導層または常伝導層を形
成するものである。
[0006] Also, a first superconducting layer is formed, and this first superconducting layer is formed.
Forming an element-added layer containing a predetermined element on the superconducting layer,
Heat treatment is applied to diffuse this element into the first superconducting layer to form a barrier layer on the surface layer of the first superconducting layer, and the addition of the element remaining on the first superconducting layer without being diffused is remove the layer,
A second superconducting layer or a normal conducting layer is formed on the exposed barrier layer.

【0007】[0007]

【作用】障壁層は超伝導体層が変質して形成される。ま
た、障壁層が一旦形成された後、物理的ダメージを受け
た障壁層の表面は除去され、平坦化される。
[Operation] The barrier layer is formed by altering the superconductor layer. Further, once the barrier layer is formed, the physically damaged surface of the barrier layer is removed and planarized.

【0008】[0008]

【実施例】図1は本発明の第1の実施例による超伝導体
を用いた障壁型電子素子の製造方法を示す工程断面図で
ある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a process sectional view showing a method of manufacturing a barrier type electronic device using a superconductor according to a first embodiment of the present invention.

【0009】まず、酸化物単結晶または多結晶の基板1
上にYBaCuO酸化物超伝導体薄膜2を形成する(図
1(a)参照)。この形成はCVD法、スパッタ法また
は蒸着法によって行われる。次に、酸化物超伝導体薄膜
2の表面にイオン注入装置を用いてFeイオンを注入す
る(同図(b)参照)。次に、イオン注入された基板1
上の酸化物超伝導体薄膜2に対して、酸素または低分圧
酸素雰囲気のチューブ炉内において、800℃で1時間
の熱処理を行う。この熱処理により、酸化物超伝導体薄
膜2の表面に注入されたFeイオンは薄膜2の内部方向
に拡散し、この結果、常伝導体であるYBaCuFeO
層が形成され、これが障壁層3になる(同図(c)参照
)。この障壁層3の表面はイオン注入によって結晶格子
の破壊等の物理的ダメージを受けており、安定な障壁特
性を示さない。このため、物理的ダメージを受けている
障壁層3の表面をRIE(反応性イオンエッチング)に
よって除去する。このエッチングは、Ar雰囲気中にお
いて0.6mTorr の圧力、170Wの高周波電力
の条件下で行われる。この後、表面が除去された障壁層
3上に、酸化物超伝導体薄膜2の対向電極になるYBa
CuO酸化物超伝導体薄膜4を形成する(同図(d)参
照)。この形成方法は酸化物超伝導体薄膜2と同じ方法
で行われる。この結果、ジョセフソン接合型素子が完成
される。
First, an oxide single crystal or polycrystalline substrate 1 is prepared.
A YBaCuO oxide superconductor thin film 2 is formed thereon (see FIG. 1(a)). This formation is performed by a CVD method, a sputtering method, or a vapor deposition method. Next, Fe ions are implanted into the surface of the oxide superconductor thin film 2 using an ion implantation device (see FIG. 3(b)). Next, the ion-implanted substrate 1
The above oxide superconductor thin film 2 is subjected to heat treatment at 800° C. for 1 hour in a tube furnace in an oxygen or low partial pressure oxygen atmosphere. By this heat treatment, the Fe ions implanted into the surface of the oxide superconductor thin film 2 diffuse into the thin film 2, and as a result, the normal conductor YBaCuFeO
A layer is formed, which becomes the barrier layer 3 (see figure (c)). The surface of this barrier layer 3 has been physically damaged by the ion implantation, such as destruction of the crystal lattice, and does not exhibit stable barrier properties. Therefore, the physically damaged surface of the barrier layer 3 is removed by RIE (reactive ion etching). This etching is performed under conditions of a pressure of 0.6 mTorr and a high frequency power of 170 W in an Ar atmosphere. After that, YBa, which will become the counter electrode of the oxide superconductor thin film 2, is placed on the barrier layer 3 whose surface has been removed.
A CuO oxide superconductor thin film 4 is formed (see figure (d)). This formation method is the same as that for the oxide superconductor thin film 2. As a result, a Josephson junction type device is completed.

【0010】本実施例による障壁型電子素子の製造方法
によれば、上記のように、障壁層3は酸化物超伝導体薄
膜2に注入されたイオンが熱拡散することによって形成
される。また、物理的ダメージを受けた障壁層3の表面
はエッチングにより除去され、かつ、平坦化される。こ
のため、積層する各層の表面荒さに起因し、障壁層に欠
陥が生じるといった従来の問題は解消される。しかも、
イオン注入によって物理的ダメージを受けた障壁層3の
表面はエッチングにより除去される。この結果、形成さ
れるジョセフソン接合は、その機能を十分に発揮するよ
うになり、期待する特性を持った障壁型素子が得られる
ようになる。しかも、従来のように高度な技術および高
度な製造装置を必要とすることなく、簡易に製造するこ
とが可能になる。
According to the method for manufacturing a barrier type electronic device according to this embodiment, as described above, the barrier layer 3 is formed by thermal diffusion of ions implanted into the oxide superconductor thin film 2. Furthermore, the physically damaged surface of the barrier layer 3 is removed and planarized by etching. Therefore, the conventional problem of defects occurring in the barrier layer due to the surface roughness of each laminated layer is solved. Moreover,
The surface of the barrier layer 3 that has been physically damaged by the ion implantation is removed by etching. As a result, the Josephson junction that is formed will be able to fully demonstrate its function, and a barrier type device with the expected characteristics can be obtained. Moreover, it can be easily manufactured without requiring sophisticated technology and advanced manufacturing equipment as in the past.

【0011】また、上記製造方法においては、基板1上
にYBaCuO酸化物超伝導体薄膜2を形成し、この酸
化物超伝導体薄膜2に障壁層3を形成するようにしたが
、次のように製造しても良い。つまり、超伝導体基板を
別途に用意し、上記方法と同様な方法によってこの超伝
導体基板上に直接障壁層を形成する方法であっても良く
、上記実施例と同様な効果を奏する。
Further, in the above manufacturing method, the YBaCuO oxide superconductor thin film 2 is formed on the substrate 1, and the barrier layer 3 is formed on this oxide superconductor thin film 2. It may be manufactured in In other words, a method may be adopted in which a superconductor substrate is separately prepared and a barrier layer is directly formed on the superconductor substrate by a method similar to the above method, and the same effects as in the above embodiments can be obtained.

【0012】また、上記実施例では、超伝導体薄膜2に
Feイオンを注入する場合に説明したが、注入するイオ
ン元素はFeのほか、Al,Zn,Ni,Coであって
も良い。一般的に注入する元素としては、第1に、障壁
層が形成される超伝導体薄膜を構成する材料成分が挙げ
られる。例えば、超伝導体薄膜が酸化物超伝導体であれ
ば酸素、また、超伝導体薄膜がビスマス系超伝導体であ
ればストロンチウムや鉛などが該当する。第2に、障壁
層が形成される超伝導体薄膜と反応性の良い元素である
。例えば、超伝導体薄膜が酸化物超伝導体であれば、イ
ンジュウムなどが該当する。これらの元素のいずれを注
入しても、上記実施例と同様な効果を奏する。
Further, in the above embodiment, a case has been described in which Fe ions are implanted into the superconductor thin film 2, but the ion element to be implanted may be Al, Zn, Ni, or Co in addition to Fe. Elements that are generally implanted include, firstly, material components constituting the superconductor thin film in which the barrier layer is formed. For example, if the superconductor thin film is an oxide superconductor, oxygen is used, and if the superconductor thin film is a bismuth-based superconductor, strontium or lead is used. Secondly, it is an element that is highly reactive with the superconductor thin film on which the barrier layer is formed. For example, if the superconductor thin film is an oxide superconductor, indium or the like is applicable. No matter which of these elements is implanted, the same effects as in the above embodiments can be achieved.

【0013】また、上記実施例において、超伝導体薄膜
2を多結晶構造にし、上記製造方法と同様にしてジョセ
フソン接合素子を形成すると、その接合状態は次のよう
になる。つまり、図2に示されるように、多結晶のYB
aCuO超伝導体薄膜21上に形成される障壁層として
の絶縁層22の厚さは、多結晶の超伝導体薄膜21の表
面荒さによって一様ではなくなる。この際、実際に接合
障壁として機能するのは局所的に薄くなった微小部分で
ある。このため、形成される接合(図示の□部分)は素
子表面に点在し、素子全体ではこれら点在する接合が並
列に接続された接合になる。つまり、多結晶超伝導体薄
膜21はジョセフソン接合として働く粒界弱結合(図示
の○部分)を持ち、障壁として働く部分が点在すること
により、粒界の弱結合の中で電流の流れる部分を限定す
ることが可能となる。従って、粒界の弱結合をジョセフ
ソン接合として利用することが出来る。この場合、粒界
のジョセフソン接合が熱拡散によって出来た障壁層によ
る接合に直列に接続された形をしている。
Furthermore, in the above embodiment, if the superconductor thin film 2 is made to have a polycrystalline structure and a Josephson junction element is formed in the same manner as the above manufacturing method, the junction state will be as follows. In other words, as shown in Figure 2, polycrystalline YB
The thickness of the insulating layer 22 as a barrier layer formed on the aCuO superconductor thin film 21 is not uniform due to the surface roughness of the polycrystalline superconductor thin film 21. At this time, what actually functions as a junction barrier is a locally thinned minute portion. Therefore, the formed junctions (the □ portions in the figure) are scattered on the surface of the element, and these scattered junctions are connected in parallel in the entire element. In other words, the polycrystalline superconductor thin film 21 has grain boundary weak bonds (circle in the figure) that act as Josephson junctions, and there are scattered areas that act as barriers, allowing current to flow within the grain boundary weak bonds. It is possible to limit the parts. Therefore, weak bonds at grain boundaries can be used as Josephson junctions. In this case, the Josephson junction at the grain boundary is connected in series to the junction formed by the barrier layer formed by thermal diffusion.

【0014】また、ジョセフソン結合は2つの超伝導体
が極めて弱く結合した構造を持つが、2つの超伝導体で
絶縁膜を挟んでいる場合は、超伝導キャリアが絶縁膜を
トンネルすることによって2つの超伝導体が結合した状
態になっている。このため、電流電圧特性はヒステリシ
スを持っていた。これに対して応用によってはヒステリ
シスを持たせたくない場合があり、この場合には次のよ
うな構造にすれば良い。つまり、2つの超伝導体の間に
挟む絶縁膜の代わりに金属または半導体を挟む構造を採
ることにより、この金属または半導体に両側の超伝導性
が染み出す近接効果が生じる。この近接効果により、両
側の2つの超伝導体が超伝導的に結合されるようになり
、その電流電圧特性は図3に示されるようにヒステリシ
スを持たないようになる。
[0014] Furthermore, Josephson coupling has a structure in which two superconductors are extremely weakly coupled, but when an insulating film is sandwiched between two superconductors, superconducting carriers tunnel through the insulating film, causing Two superconductors are in a bonded state. Therefore, the current-voltage characteristics had hysteresis. On the other hand, depending on the application, hysteresis may not be desired, and in this case, the following structure may be used. In other words, by adopting a structure in which a metal or semiconductor is sandwiched instead of an insulating film sandwiched between two superconductors, a proximity effect occurs in which the superconductivity on both sides of the metal or semiconductor oozes out. Due to this proximity effect, the two superconductors on both sides become superconductingly coupled, and their current-voltage characteristics no longer have hysteresis, as shown in FIG.

【0015】また、図1に示された障壁型電子素子の製
造方法においてはジョセフソン接合素子について説明し
たが、S/I/N接合素子についても同様な方法により
製造することが出来る。つまり、上記実施例と同様に基
板1上に酸化物超伝導体薄膜2を形成し、その表層部に
障壁層3を形成する。その後、障壁層3の表面をRIE
によって除去し、この障壁層3上に、Nb,Au,Pt
,Agをスパッタ法または蒸着法により堆積し、常伝導
層を形成する。そして、この常伝導層を超伝導体薄膜2
に対向する電極とする。このようなS/I/N接合素子
の製造方法にあっても上記実施例と同様な効果を奏する
Furthermore, in the method for manufacturing the barrier type electronic device shown in FIG. 1, a Josephson junction device has been described, but an S/I/N junction device can also be manufactured by a similar method. That is, as in the above embodiment, an oxide superconductor thin film 2 is formed on a substrate 1, and a barrier layer 3 is formed on the surface layer thereof. After that, the surface of the barrier layer 3 is subjected to RIE.
and remove Nb, Au, Pt on this barrier layer 3.
, Ag are deposited by sputtering or vapor deposition to form a normal conductive layer. Then, this normal conductive layer is formed into a superconductor thin film 2.
The electrode is opposite to the Even in this method of manufacturing an S/I/N junction element, the same effects as in the above embodiment can be achieved.

【0016】このような本実施例によれば、超伝導体薄
膜2の表層部にイオン注入し、注入したイオンを拡散す
ることにより、前述のように、この表層部を常伝導化し
て障壁層にすることが可能である。さらに、注入するイ
オン量を制御することによって形成される障壁層のキャ
リア濃度は制御され、障壁層の状態を絶縁状態から金属
状態にまで自由に選ぶことが可能になる。従って、形成
される接合は、近接効果を利用した接合にも、トンネル
効果を利用した接合にもすることが可能である。図4は
本発明の第2の実施例を示す超伝導体を用いた障壁型電
子素子の製造方法を示す工程断面図である。
According to this embodiment, by implanting ions into the surface layer of the superconductor thin film 2 and diffusing the implanted ions, this surface layer becomes normal conductive and becomes a barrier layer, as described above. It is possible to Furthermore, by controlling the amount of ions to be implanted, the carrier concentration of the formed barrier layer can be controlled, and the state of the barrier layer can be freely selected from an insulating state to a metallic state. Therefore, the formed junction can be either a junction that utilizes the proximity effect or a junction that utilizes the tunnel effect. FIG. 4 is a process cross-sectional view showing a method of manufacturing a barrier type electronic device using a superconductor according to a second embodiment of the present invention.

【0017】まず、上記の第1の実施例と同様にして、
酸化物単結晶または多結晶の基板11上にYBaCuO
酸化物超伝導体薄膜12を形成する(図4(a)参照)
。次に、基板11上に形成された酸化物超伝導体薄膜1
2をチューブ炉内に入れ、この炉内にAlを含む有機金
属ガスを導入する。このような有機金属ガスとしては、
例えば、トリス(ジピバロイルメタナト)アルミニウム
Al(C11H9 O2 )3 などがある。次に、赤
外線ランプを用いて炉内部を500℃に加熱し、ガスを
熱分解して炉内の酸化物超伝導体薄膜12上にAl膜1
3を0.1μmの厚さだけ形成する(同図(b)参照)
。これと同時に、加熱処理により、Al膜13から酸化
物超伝導体薄膜12の内部方向にAl元素を拡散する。 この結果、酸化物超伝導体薄膜12の表層部に常伝導体
である障壁層14が形成される(同図(c)参照)。次
に、この加熱処理によって拡散しきれなかったAl膜1
3をRIEによって除去し、障壁層14を露出させる(
同図(d)参照)。このRIEは、上記第1の実施例に
おける処理条件と同じ条件下で行う。次に、この露出し
た障壁層14上に酸化物超伝導体薄膜12の対向電極に
なるYBaCuO酸化物超伝導体薄膜15を形成する(
同図(e)参照)。この結果、ジョセフソン接合素子が
形成される。
First, in the same manner as in the first embodiment above,
YBaCuO on an oxide single crystal or polycrystalline substrate 11
Form oxide superconductor thin film 12 (see FIG. 4(a))
. Next, the oxide superconductor thin film 1 formed on the substrate 11
2 is placed in a tube furnace, and an organometallic gas containing Al is introduced into the furnace. As such organometallic gases,
For example, there is tris(dipivaloylmethanato)aluminum Al(C11H9O2)3. Next, the inside of the furnace is heated to 500°C using an infrared lamp, and the gas is thermally decomposed to form an Al film 1 on the oxide superconductor thin film 12 inside the furnace.
3 to a thickness of 0.1 μm (see figure (b))
. At the same time, the Al element is diffused from the Al film 13 toward the inside of the oxide superconductor thin film 12 by heat treatment. As a result, a barrier layer 14, which is a normal conductor, is formed on the surface layer of the oxide superconductor thin film 12 (see FIG. 3(c)). Next, the Al film 1 that was not completely diffused by this heat treatment
3 is removed by RIE to expose the barrier layer 14 (
(See figure (d)). This RIE is performed under the same processing conditions as in the first embodiment. Next, a YBaCuO oxide superconductor thin film 15 is formed on this exposed barrier layer 14 to become a counter electrode of the oxide superconductor thin film 12 (
(See figure (e)). This results in the formation of a Josephson junction element.

【0018】この第2の実施例においても前述の第1の
実施例と同様な効果を奏する。
The second embodiment also provides the same effects as the first embodiment described above.

【0019】なお、上記実施例の説明では、有機金属ガ
スをAlを含むものとして説明したが、Fe,Ni,Z
n,Coを含む有機金属ガスであっても良く、上記実施
例と同様な効果を奏する。
In the explanation of the above embodiment, the organometallic gas was explained as containing Al, but Fe, Ni, Z
An organometallic gas containing n, Co may be used, and the same effects as in the above embodiments can be obtained.

【0020】また、上記実施例において酸化物超伝導体
薄膜12を多結晶の構造のものにした場合には、図2に
示される構造と同様な構造になり、上記第1の実施例に
おける場合と同様な議論が成り立つ。また、障壁層14
上に超伝導体ではなく、常伝導体を形成したS/I/N
構造素子についても上記実施例と同様な効果を奏する。
Furthermore, in the above embodiment, if the oxide superconductor thin film 12 is made to have a polycrystalline structure, the structure will be similar to that shown in FIG. A similar argument can be made. In addition, the barrier layer 14
S/I/N with a normal conductor formed on top instead of a superconductor
The same effects as in the above embodiments can also be achieved with respect to the structural elements.

【0021】また、上記実施例においては、酸化物超伝
導体薄膜12上に有機金属ガスを用いてAl膜13を形
成した場合について説明したが、スパッタリング法また
は真空蒸着法により同様なAl膜を形成しても良く、上
記実施例と同様な効果を奏する。なお、この場合におい
て、Alの代わりに、Fe,Ni,Znをスパッタリン
グ法または真空蒸着法により堆積するようにしても良い
Furthermore, in the above embodiment, the case where the Al film 13 was formed on the oxide superconductor thin film 12 using an organometallic gas was explained, but a similar Al film could be formed by sputtering or vacuum evaporation. Alternatively, the same effect as in the above embodiment can be obtained. In this case, instead of Al, Fe, Ni, or Zn may be deposited by sputtering or vacuum evaporation.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、障
壁層は超伝導体層が変質して形成される。また、障壁層
が一旦形成された後、物理的ダメージを受けた障壁層の
表面は除去され、平坦化される。
As explained above, according to the present invention, the barrier layer is formed by altering the superconductor layer. Further, once the barrier layer is formed, the physically damaged surface of the barrier layer is removed and planarized.

【0023】このため、従来のように薄い障壁層に亀裂
やピンホールといった欠陥は生じなくなり、形成される
接合の機能は十分に発揮されるようになる。また、高価
な装置を必要とすることなく、しかも、高度な技術を用
いないで障壁型電子素子を実現することが可能になる。
[0023] Therefore, defects such as cracks and pinholes do not occur in the thin barrier layer as in the prior art, and the function of the formed bond can be fully demonstrated. Further, it becomes possible to realize a barrier type electronic device without requiring expensive equipment or using advanced technology.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例による超伝導体を用いた
障壁型電子素子の製造方法を示す工程断面図である。
FIG. 1 is a process sectional view showing a method of manufacturing a barrier type electronic device using a superconductor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】多結晶構造の超伝導体を用いて形成された障壁
型電子素子の構造を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a barrier-type electronic device formed using a polycrystalline superconductor.

【図3】2つの超伝導体に挟まれる障壁層に金属または
半導体を用いた場合の電流電圧特性を示すグラフである
FIG. 3 is a graph showing current-voltage characteristics when a metal or a semiconductor is used for the barrier layer sandwiched between two superconductors.

【図4】本発明の第2の実施例による超伝導体を用いた
障壁型電子素子の製造方法を示す工程断面図である。
FIG. 4 is a process cross-sectional view showing a method for manufacturing a barrier type electronic device using a superconductor according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板 2…第1のYBaCuO酸化物超伝導体薄膜3…障壁層 1...Substrate 2...First YBaCuO oxide superconductor thin film 3...Barrier layer

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  第1の超伝導層を形成し、この第1の
超伝導層の表面にイオン注入法により所定の元素を添加
し、熱処理を加えて前記元素を前記第1の超伝導層内部
に拡散させて前記第1の超伝導層の表層部に障壁層を形
成し、この障壁層の表面を所定の厚さだけ除去し、除去
後のこの障壁層上に第2の超伝導層を形成することを特
徴とする障壁型電子素子の製造方法。
1. A first superconducting layer is formed, a predetermined element is added to the surface of the first superconducting layer by ion implantation, and heat treatment is applied to add the element to the first superconducting layer. A barrier layer is formed on the surface layer of the first superconducting layer by diffusion into the interior, the surface of this barrier layer is removed by a predetermined thickness, and a second superconducting layer is formed on the removed barrier layer. 1. A method of manufacturing a barrier type electronic device, comprising: forming a barrier-type electronic device.
【請求項2】  第1の超伝導層を形成し、この第1の
超伝導層の表面に所定の元素を含む気体を接触させ、熱
処理を加えて前記元素を前記第1の超伝導層内部に拡散
させて前記第1の超伝導層の表層部に障壁層を形成し、
この障壁層の表面を所定の厚さだけ除去し、除去後のこ
の障壁層上に第2の超伝導層を形成することを特徴とす
る障壁型電子素子の製造方法。
2. A first superconducting layer is formed, a gas containing a predetermined element is brought into contact with the surface of the first superconducting layer, and a heat treatment is applied to bring the element into the inside of the first superconducting layer. to form a barrier layer on the surface layer of the first superconducting layer;
A method for manufacturing a barrier type electronic device, comprising removing the surface of the barrier layer by a predetermined thickness, and forming a second superconducting layer on the removed barrier layer.
【請求項3】  第1の超伝導層を形成し、この第1の
超伝導層上に所定の元素を含む元素添加層を形成し、熱
処理を加えて前記元素を前記第1の超伝導層内部に拡散
させて前記第1の超伝導層の表層部に障壁層を形成し、
拡散されずに前記第1の超伝導層上に残った前記元素添
加層を除去し、露出した前記障壁層上に第2の超伝導層
を形成することを特徴とする障壁型電子素子の製造方法
3. Forming a first superconducting layer, forming an element-added layer containing a predetermined element on the first superconducting layer, and applying heat treatment to add the element to the first superconducting layer. forming a barrier layer on the surface layer of the first superconducting layer by diffusing it inside;
Manufacturing a barrier type electronic device, characterized in that the element-added layer remaining on the first superconducting layer without being diffused is removed, and a second superconducting layer is formed on the exposed barrier layer. Method.
【請求項4】  第1の超伝導層は多結晶構造に形成す
ることを特徴とする請求項1または請求項2または請求
項3記載の障壁型電子素子の製造方法。
4. The method of manufacturing a barrier type electronic device according to claim 1, wherein the first superconducting layer is formed to have a polycrystalline structure.
【請求項5】  元素添加層はスパッタリング法または
真空蒸着法により形成することを特徴とする請求項3ま
たは請求項4記載の障壁型電子素子の製造方法。
5. The method for manufacturing a barrier type electronic device according to claim 3, wherein the element-added layer is formed by a sputtering method or a vacuum evaporation method.
【請求項6】  超伝導層を形成し、この超伝導層の表
面にイオン注入法により所定の元素を添加し、熱処理を
加えて前記元素を前記超伝導層内部に拡散させて前記超
伝導層の表層部に障壁層を形成し、この障壁層の表面を
所定の厚さだけ除去し、除去後のこの障壁層上に常伝導
層を形成することを特徴とする障壁型電子素子の製造方
法。
6. A superconducting layer is formed, a predetermined element is added to the surface of the superconducting layer by ion implantation, and heat treatment is applied to diffuse the element into the superconducting layer to form the superconducting layer. A method for manufacturing a barrier-type electronic device, characterized by forming a barrier layer on the surface layer of the barrier layer, removing a predetermined thickness of the surface of the barrier layer, and forming a normal conductive layer on the removed barrier layer. .
【請求項7】  超伝導層を形成し、この超伝導層の表
面に所定の元素を含む気体を接触させ、熱処理を加えて
前記元素を前記超伝導層内部に拡散させて前記超伝導層
の表層部に障壁層を形成し、この障壁層の表面を所定の
厚さだけ除去し、除去後のこの障壁層上に常伝導層を形
成することを特徴とする障壁型電子素子の製造方法。
7. A superconducting layer is formed, a gas containing a predetermined element is brought into contact with the surface of the superconducting layer, and a heat treatment is applied to diffuse the element into the superconducting layer. 1. A method for manufacturing a barrier type electronic device, which comprises forming a barrier layer on a surface layer, removing a predetermined thickness of the surface of the barrier layer, and forming a normal conductive layer on the removed barrier layer.
【請求項8】  超伝導層を形成し、この超伝導層上に
所定の元素を含む元素添加層を形成し、熱処理を加えて
前記元素を前記超伝導層内部に拡散させて前記超伝導層
の表層部に障壁層を形成し、拡散されずに前記超伝導層
上に残った前記元素添加層を除去し、露出した前記障壁
層上に常伝導層を形成することを特徴とする障壁型電子
素子の製造方法。
8. Forming a superconducting layer, forming an element-added layer containing a predetermined element on the superconducting layer, and applying heat treatment to diffuse the element into the superconducting layer. A barrier type characterized in that a barrier layer is formed on the surface layer of the superconducting layer, the element-added layer remaining on the superconducting layer without being diffused is removed, and a normal conducting layer is formed on the exposed barrier layer. Method of manufacturing electronic devices.
【請求項9】  超伝導層は多結晶構造に形成すること
を特徴とする請求項6または請求項7または請求項8記
載の障壁型電子素子の製造方法。
9. The method of manufacturing a barrier type electronic device according to claim 6, wherein the superconducting layer is formed to have a polycrystalline structure.
JP3083972A 1991-04-16 1991-04-16 Manufacture of barrier type electronic element Pending JPH04317381A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3083972A JPH04317381A (en) 1991-04-16 1991-04-16 Manufacture of barrier type electronic element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3083972A JPH04317381A (en) 1991-04-16 1991-04-16 Manufacture of barrier type electronic element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04317381A true JPH04317381A (en) 1992-11-09

Family

ID=13817457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3083972A Pending JPH04317381A (en) 1991-04-16 1991-04-16 Manufacture of barrier type electronic element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04317381A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6541789B1 (en) 1998-09-01 2003-04-01 Nec Corporation High temperature superconductor Josephson junction element and manufacturing method for the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6541789B1 (en) 1998-09-01 2003-04-01 Nec Corporation High temperature superconductor Josephson junction element and manufacturing method for the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3064306B2 (en) Method of forming weakly coupled Josephson junction and superconducting device using the same
JP3278638B2 (en) High-temperature superconducting Josephson junction and method of manufacturing the same
US6188919B1 (en) Using ion implantation to create normal layers in superconducting-normal-superconducting Josephson junctions
JPH1065226A (en) Superconductor hetero-epitaxial josephson junction
JPH04317381A (en) Manufacture of barrier type electronic element
JPH0272685A (en) Method for forming weakly coupled superconductor part
JP2976427B2 (en) Method of manufacturing Josephson device
JP2786130B2 (en) High temperature superconducting thin film structure
JPH02186682A (en) Josephson junction device
JPH03166776A (en) Tunnel junction element and manufacture thereof
JP2691065B2 (en) Superconducting element and fabrication method
KR100233845B1 (en) Twin-crystal-grain-boundary-junction superconducting field effect device and manufacturing method thereof
JP2909455B1 (en) Superconducting element
JP2641977B2 (en) Superconducting element fabrication method
JP2641978B2 (en) Superconducting element and fabrication method
JP2667289B2 (en) Superconducting element and fabrication method
JP2680959B2 (en) Superconducting field effect device and method of manufacturing the same
JP2599500B2 (en) Superconducting element and fabrication method
JP2641973B2 (en) Superconducting element and manufacturing method thereof
JPH04226089A (en) Manufacture of superconductive integrated circuit element
JP2647251B2 (en) Superconducting element and fabrication method
JP2641971B2 (en) Superconducting element and fabrication method
JPH04317380A (en) Manufacture of barrier type electronic element
KR20030034679A (en) Methode for bonding electrode superconductor
JPH02137380A (en) Manufacture of superconducting device