JPH04318984A - ジョセフソン接合素子およびその製造方法 - Google Patents
ジョセフソン接合素子およびその製造方法Info
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- JPH04318984A JPH04318984A JP3110810A JP11081091A JPH04318984A JP H04318984 A JPH04318984 A JP H04318984A JP 3110810 A JP3110810 A JP 3110810A JP 11081091 A JP11081091 A JP 11081091A JP H04318984 A JPH04318984 A JP H04318984A
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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、酸化物超伝導体に関し
、さらに詳しくは、スクイド，ミクサー，ジョセフソン
ＦＥＴなどを構成するジョセフソン接合素子に関するも
のである。
、さらに詳しくは、スクイド，ミクサー，ジョセフソン
ＦＥＴなどを構成するジョセフソン接合素子に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】Ｙ系超伝導体（ＹＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７
−ｙ ：以下ＹＢＣＯと略す）は、液体窒素温度以上の
超伝導転移温度を有することから、超伝導デバイスの液
体窒素温度での動作が期待されている。しかしＹＢＣＯ
は、セラミックス材料であるために脆く、従来の超伝導
体に比べてコヒーレント長が短いなどの特性を有してい
る。この特性のために従来の超伝導体で用いられていた
ポイントコンタクト型やブリッジ型、トンネル接合型な
どのジョセフソン接合の作製技術をそのままＹＢＣＯに
適用する事は、非常に困難であり、従来の接合作製技術
を改良した様々な構造のジョセフソン接合が考案されて
いる。
−ｙ ：以下ＹＢＣＯと略す）は、液体窒素温度以上の
超伝導転移温度を有することから、超伝導デバイスの液
体窒素温度での動作が期待されている。しかしＹＢＣＯ
は、セラミックス材料であるために脆く、従来の超伝導
体に比べてコヒーレント長が短いなどの特性を有してい
る。この特性のために従来の超伝導体で用いられていた
ポイントコンタクト型やブリッジ型、トンネル接合型な
どのジョセフソン接合の作製技術をそのままＹＢＣＯに
適用する事は、非常に困難であり、従来の接合作製技術
を改良した様々な構造のジョセフソン接合が考案されて
いる。
【０００３】すでに報告されているジョセフソン接合の
多くは、ＹＢＣＯの結晶粒界を用いたものである。当初
報告された結晶粒界による接合は、ＹＢＣＯ合成時に自
然に形成される結晶粒界を用いた接合であった。しかし
結晶粒界の分布がランダムであるために特定の結晶粒界
にブリッジを形成することが困難であり、特性の再現性
や安定性に問題があった。
多くは、ＹＢＣＯの結晶粒界を用いたものである。当初
報告された結晶粒界による接合は、ＹＢＣＯ合成時に自
然に形成される結晶粒界を用いた接合であった。しかし
結晶粒界の分布がランダムであるために特定の結晶粒界
にブリッジを形成することが困難であり、特性の再現性
や安定性に問題があった。
【０００４】特願平１−１６１８８０号では、酸化物超
伝導体の超伝導特性の異方性を利用したジョセフソン接
合が考案されている。臨界電流密度の大きい軸方向をバ
ンク部として、バンク部の間に臨界電流密度の小さい軸
方向を形成して臨界電流密度の小さい軸方向の酸化物超
伝導結晶の構造自体がジョセフソン接合的になっている
ことによりジョセフソン接合を構成することが述べられ
ている。しかし、臨界電流密度の小さい軸方向の酸化物
超伝導体の形成は、基板の面方位に関係するため任意の
位置にジョセフソン接合を形成することが難しい。
伝導体の超伝導特性の異方性を利用したジョセフソン接
合が考案されている。臨界電流密度の大きい軸方向をバ
ンク部として、バンク部の間に臨界電流密度の小さい軸
方向を形成して臨界電流密度の小さい軸方向の酸化物超
伝導結晶の構造自体がジョセフソン接合的になっている
ことによりジョセフソン接合を構成することが述べられ
ている。しかし、臨界電流密度の小さい軸方向の酸化物
超伝導体の形成は、基板の面方位に関係するため任意の
位置にジョセフソン接合を形成することが難しい。
【０００５】再現性や安定性を向上させるためＹＢＣＯ
に人工的な結晶粒界を形成し、人工粒界を接合に用いる
方法も考案されている。ベース電極上に絶縁層を介して
反対方向の電極の一部が絶縁層上に重なるように二つの
電極を形成して両電極の接するエッジ部分を接合とした
エッジ接合のジョセフソン接合がアプライド フィジ
ックス レターズ５６巻７号（１９９０年）６８６項
から６８８項（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ． Ｖｏｌ． ５６， Ｎｏ７（１９９０）
ｐ６８６−６８８）に述べられている。エッジ接合は
、超伝導薄膜上に絶縁層を形成し、さらに超伝導薄膜を
形成することが必要で多くの工程を必要とする。また、
その特性は、自然粒界を用いたジョセフソン接合と同様
な特性を示し、動作温度は７７Ｋ以下である。
に人工的な結晶粒界を形成し、人工粒界を接合に用いる
方法も考案されている。ベース電極上に絶縁層を介して
反対方向の電極の一部が絶縁層上に重なるように二つの
電極を形成して両電極の接するエッジ部分を接合とした
エッジ接合のジョセフソン接合がアプライド フィジ
ックス レターズ５６巻７号（１９９０年）６８６項
から６８８項（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ． Ｖｏｌ． ５６， Ｎｏ７（１９９０）
ｐ６８６−６８８）に述べられている。エッジ接合は
、超伝導薄膜上に絶縁層を形成し、さらに超伝導薄膜を
形成することが必要で多くの工程を必要とする。また、
その特性は、自然粒界を用いたジョセフソン接合と同様
な特性を示し、動作温度は７７Ｋ以下である。
【０００６】特願平１−２４１８７４号では、基板に傾
斜した面をつけてＹＢＣＯ薄膜を形成し、その部分のＹ
ＢＣＯ薄膜の配向を変化させて傾斜した面と平坦な面と
の境界上に人工粒界を形成し、その粒界を用いたジョセ
フソン接合が述べられている。また特願平１−２１８０
７７号では、二個の単結晶を接合したバイクリスタル基
板を用い、基板の接合界面上に形成される人工粒界を用
いたジョセフソン接合が述べられている。そのほか基板
に溝や段差を設けてＹＢＣＯ薄膜中に人工粒界を形成す
る方法なども提案されている。
斜した面をつけてＹＢＣＯ薄膜を形成し、その部分のＹ
ＢＣＯ薄膜の配向を変化させて傾斜した面と平坦な面と
の境界上に人工粒界を形成し、その粒界を用いたジョセ
フソン接合が述べられている。また特願平１−２１８０
７７号では、二個の単結晶を接合したバイクリスタル基
板を用い、基板の接合界面上に形成される人工粒界を用
いたジョセフソン接合が述べられている。そのほか基板
に溝や段差を設けてＹＢＣＯ薄膜中に人工粒界を形成す
る方法なども提案されている。
【０００７】しかし、これらのジョセフソン接合では、
いずれも基板を加工する工程が必要とされ、同一基板面
上の任意の場所に複数個の接合を形成する場合の基板加
工は非常に難しいことが予測される。
いずれも基板を加工する工程が必要とされ、同一基板面
上の任意の場所に複数個の接合を形成する場合の基板加
工は非常に難しいことが予測される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記した従来
技術の問題点に着目してなされたもので、所定の位置に
再現性よくジョセフソン接合を形成し、スクイドやミク
サー、ジョセフソンＦＥＴなどに適用可能な特性の揃っ
たジョセフソン接合素子を提供することを目的としてい
る。
技術の問題点に着目してなされたもので、所定の位置に
再現性よくジョセフソン接合を形成し、スクイドやミク
サー、ジョセフソンＦＥＴなどに適用可能な特性の揃っ
たジョセフソン接合素子を提供することを目的としてい
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、前
述した課題を解決するためＹ，ＢａおよびＣｕの１種あ
るいは２種を含む薄膜の領域を一部に有する基板上に、
ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ を結晶成長させ、前記領域上
のＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ と他の領域のＹＢａ２Ｃｕ
３Ｏ７−ｙ との境界に形成される結晶粒界にブリッジ
を形成しジョセフソン接合素子とするものである。
述した課題を解決するためＹ，ＢａおよびＣｕの１種あ
るいは２種を含む薄膜の領域を一部に有する基板上に、
ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ を結晶成長させ、前記領域上
のＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ と他の領域のＹＢａ２Ｃｕ
３Ｏ７−ｙ との境界に形成される結晶粒界にブリッジ
を形成しジョセフソン接合素子とするものである。
【００１０】具体的には本発明のジョセフソン接合素子
は、Ｙ，ＢａおよびＣｕの１種あるいは２種を含む第１
の薄膜を基板上に形成する。第１の薄膜は、その薄膜上
に結晶配向性を有するＹＢＣＯ薄膜が形成され、ＹＢＣ
Ｏ薄膜の超伝導特性を低下させないものであればよい。 第１の薄膜の形成には、従来使用されているいかなる薄
膜形成法でも使用でき、基板上の接合が必要とされる領
域に第１の薄膜を形成させる。その領域の形成は、メタ
ルマスクを用いて第１の薄膜形成を行ってもよく、また
第１の薄膜形成後にドライエッチングやケミカルエッチ
ングなどを行ってもよい。
は、Ｙ，ＢａおよびＣｕの１種あるいは２種を含む第１
の薄膜を基板上に形成する。第１の薄膜は、その薄膜上
に結晶配向性を有するＹＢＣＯ薄膜が形成され、ＹＢＣ
Ｏ薄膜の超伝導特性を低下させないものであればよい。 第１の薄膜の形成には、従来使用されているいかなる薄
膜形成法でも使用でき、基板上の接合が必要とされる領
域に第１の薄膜を形成させる。その領域の形成は、メタ
ルマスクを用いて第１の薄膜形成を行ってもよく、また
第１の薄膜形成後にドライエッチングやケミカルエッチ
ングなどを行ってもよい。
【００１１】このようにして形成された第１の薄膜を有
する基板上に、ＹＢＣＯ薄膜を形成する。ここで形成さ
れるＹＢＣＯ薄膜は少なくとも第１の薄膜上に形成され
るＹＢＣＯ薄膜の結晶配向性と第１の薄膜以外の領域上
に形成されるＹＢＣＯ薄膜の結晶配向性が少なくとも異
なるように形成され、エピタキシャル成長可能な基板を
用いて結晶配向性を制御してもよい。それぞれＹＢＣＯ
薄膜の配向軸は、ｃ軸、ａ軸あるいは［１１０］ 軸の
少なくとも二つ以上の組み合わせからなるものがよい。 このような基板上のＹＢＣＯ膜の結晶配向性の不整合に
よる結晶粒界にブリッジを形成してジョセフソン接合素
子とする。
する基板上に、ＹＢＣＯ薄膜を形成する。ここで形成さ
れるＹＢＣＯ薄膜は少なくとも第１の薄膜上に形成され
るＹＢＣＯ薄膜の結晶配向性と第１の薄膜以外の領域上
に形成されるＹＢＣＯ薄膜の結晶配向性が少なくとも異
なるように形成され、エピタキシャル成長可能な基板を
用いて結晶配向性を制御してもよい。それぞれＹＢＣＯ
薄膜の配向軸は、ｃ軸、ａ軸あるいは［１１０］ 軸の
少なくとも二つ以上の組み合わせからなるものがよい。 このような基板上のＹＢＣＯ膜の結晶配向性の不整合に
よる結晶粒界にブリッジを形成してジョセフソン接合素
子とする。
【００１２】上記したように、本発明のジョセフソン接
合素子は、従来使用されている方法を用い、Ｙ，Ｂａお
よびＣｕの１種あるいは２種を含む第１の薄膜を基板上
の一部領域に生成させ、しかる後、基板上全域にＹＢａ
２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ を結晶成長させてえるものであるが
、本発明のジョセフソン接合素子の製造方法として、Ｙ
，ＢａおよびＣｕのβ−ジケトン金属錯体の１種あるい
は２種を原料物質に用いた化学気相析出法により基板上
に第１の薄膜を形成させ、しかる後第１の薄膜を有する
基板上にＹ，ＢａおよびＣｕのβ−ジケトン金属錯体の
３種を原料物質に用いた化学気相析出法によりＹＢＣＯ
薄膜を形成させるのが特に好ましい。ここで形成される
ＹＢＣＯ薄膜は少なくとも第１の薄膜上に形成されるＹ
ＢＣＯ薄膜の結晶配向性と第１の薄膜以外の領域上に形
成されるＹＢＣＯ薄膜の結晶配向性が少なくとも異なる
ように形成され、エピタキシャル成長可能な基板を用い
て結晶配向性を制御してもよい。このような方法によっ
て基板上に結晶配向性の異なるＹＢＣＯ薄膜が形成され
、結晶配向性の不整合によって結晶粒界が形成される。 この結晶粒界が接合となるようにＹＢＣＯ薄膜にブリッ
ジを形成する。ブリッジの形成は、ウェットエッチング
あるいはドライエッチング等の通常の方法によって行え
ばよく、またその形状やサイズは、必要とされるジョセ
フソン接合素子の特性に合わせ任意である。
合素子は、従来使用されている方法を用い、Ｙ，Ｂａお
よびＣｕの１種あるいは２種を含む第１の薄膜を基板上
の一部領域に生成させ、しかる後、基板上全域にＹＢａ
２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ を結晶成長させてえるものであるが
、本発明のジョセフソン接合素子の製造方法として、Ｙ
，ＢａおよびＣｕのβ−ジケトン金属錯体の１種あるい
は２種を原料物質に用いた化学気相析出法により基板上
に第１の薄膜を形成させ、しかる後第１の薄膜を有する
基板上にＹ，ＢａおよびＣｕのβ−ジケトン金属錯体の
３種を原料物質に用いた化学気相析出法によりＹＢＣＯ
薄膜を形成させるのが特に好ましい。ここで形成される
ＹＢＣＯ薄膜は少なくとも第１の薄膜上に形成されるＹ
ＢＣＯ薄膜の結晶配向性と第１の薄膜以外の領域上に形
成されるＹＢＣＯ薄膜の結晶配向性が少なくとも異なる
ように形成され、エピタキシャル成長可能な基板を用い
て結晶配向性を制御してもよい。このような方法によっ
て基板上に結晶配向性の異なるＹＢＣＯ薄膜が形成され
、結晶配向性の不整合によって結晶粒界が形成される。 この結晶粒界が接合となるようにＹＢＣＯ薄膜にブリッ
ジを形成する。ブリッジの形成は、ウェットエッチング
あるいはドライエッチング等の通常の方法によって行え
ばよく、またその形状やサイズは、必要とされるジョセ
フソン接合素子の特性に合わせ任意である。
【００１３】
【作用】本発明によれば、ＹＢＣＯの人工的な結晶配向
性の不整合による結晶粒界を接合に用いているため再現
性や安定性に優れたジョセフソン接合素子を提供するこ
とができる。また特別な基板加工を必要としないことか
ら基板上の任意の位置に複数個のジョセフソン接合素子
を作製することもできる。さらに基板上のＹＢＣＯ薄膜
の配向性の調整によって電極部の電流の流れ易い方向を
、基板面に平行な方向あるいは垂直な方向いずれの方向
も必要に応じて設定することができる。ＹＢＣＯ薄膜は
、熱化学気相析出法によって形成されるので熱処理を必
要とせずに結晶性や超伝導特性に優れ、シャープな結晶
粒界を形成できる。
性の不整合による結晶粒界を接合に用いているため再現
性や安定性に優れたジョセフソン接合素子を提供するこ
とができる。また特別な基板加工を必要としないことか
ら基板上の任意の位置に複数個のジョセフソン接合素子
を作製することもできる。さらに基板上のＹＢＣＯ薄膜
の配向性の調整によって電極部の電流の流れ易い方向を
、基板面に平行な方向あるいは垂直な方向いずれの方向
も必要に応じて設定することができる。ＹＢＣＯ薄膜は
、熱化学気相析出法によって形成されるので熱処理を必
要とせずに結晶性や超伝導特性に優れ、シャープな結晶
粒界を形成できる。
【００１４】Ｙ，ＢａおよびＣｕの１種あるいは２種の
β−ジケトン錯体を使用して第１の薄膜を基板上に生成
させても、同じ効果がえられるので、Ｂａ（ｔｈｄ）錯
体を用いて第１の薄膜を基板上に生成させた場合を例に
とって説明する。
β−ジケトン錯体を使用して第１の薄膜を基板上に生成
させても、同じ効果がえられるので、Ｂａ（ｔｈｄ）錯
体を用いて第１の薄膜を基板上に生成させた場合を例に
とって説明する。
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１及び２は、本発明の一実施例のジョセフソン接
合素子を示す。図１は平面図であり、図２はそのＡＡ′
部における断面図である。ＳｒＴｉＯ３（１００）単結
晶基板１上の基板面の半分に基板面に対して垂直にａ軸
が配向したＹＢＣＯ薄膜２が形成され、その反対側の基
板面上へ基板面に対してｃ軸が垂直に配向したＹＢＣＯ
薄膜３が形成されている。この結果、ａ軸配向したＹＢ
ＣＯ薄膜２とｃ軸配向したＹＢＣＯ薄膜３との配向性の
不整合によって結晶粒界４が形成され、この結晶粒界４
上にブリッジ形状のパターンを形成してビョセフソン接
合が形成される。
る。図１及び２は、本発明の一実施例のジョセフソン接
合素子を示す。図１は平面図であり、図２はそのＡＡ′
部における断面図である。ＳｒＴｉＯ３（１００）単結
晶基板１上の基板面の半分に基板面に対して垂直にａ軸
が配向したＹＢＣＯ薄膜２が形成され、その反対側の基
板面上へ基板面に対してｃ軸が垂直に配向したＹＢＣＯ
薄膜３が形成されている。この結果、ａ軸配向したＹＢ
ＣＯ薄膜２とｃ軸配向したＹＢＣＯ薄膜３との配向性の
不整合によって結晶粒界４が形成され、この結晶粒界４
上にブリッジ形状のパターンを形成してビョセフソン接
合が形成される。
【００１５】具体的には、Ｂａの（ｔｈｄ）錯体を原料
物質とした化学気相析出法により基板面の半分をメタル
マスクし、基板温度８５０℃、炉内圧力１０Ｔｏｒｒの
条件で約５００Åの厚さのＢａの酸化物薄膜を形成する
。その後メタルマスクをはずし、Ｙ，ＢａおよびＣｕの
β−ジケトン金属錯体を原料物質とした化学気相析出法
によってＢａの酸化物薄膜を有する領域およびメタルマ
スクによって覆っていた基板面の領域に同時にＹＢＣＯ
薄膜を形成する。図３にＢａの酸化物薄膜上に形成され
たＹＢＣＯ薄膜の部分を中心にＸ線が照射されるように
して測定したＸ線回折図形を示す。また図４には基板上
に直接形成されたＹＢＣＯ薄膜の部分を中心にＸ線が照
射されるようにして測定したＸ線回折図形を示す。Ｂａ
の酸化物薄膜上に形成されたＹＢＣＯ薄膜は（ｈＯＯ
）ピークの回折強度が強く、基板上に形成されたＹＢＣ
Ｏ薄膜は（００１ ）ピークの回折強度が強く、ＹＢＣ
Ｏ薄膜はそれぞれａ軸配向、ｃ軸配向をしていることが
わかる。ａ軸配向したＹＢＣＯ薄膜とｃ軸配向したＹＢ
ＣＯ薄膜との境界部分を挟むように電圧端子を設けて４
端子法によって測定した薄膜の電気抵抗の温度依存性を
図５に示す。薄膜は液体窒素温度以上で抵抗ゼロを示し
、同一基板上に２種の配向性を有するＹＢＣＯ薄膜であ
っても超伝導特性に優れていることがわかる。結晶配向
性の異なるそれぞれのＹＢＣＯ薄膜の組織は異なり、境
界部分は目視で確認できるものである。この境界部分に
は結晶配向性の不整合による結晶粒界が存在し、結晶粒
界上にドライエッチングによってブリッジを形成する。 このブリッジに存在する結晶粒界によって超伝導特性が
弱められてジョセフソン接合が形成される。
物質とした化学気相析出法により基板面の半分をメタル
マスクし、基板温度８５０℃、炉内圧力１０Ｔｏｒｒの
条件で約５００Åの厚さのＢａの酸化物薄膜を形成する
。その後メタルマスクをはずし、Ｙ，ＢａおよびＣｕの
β−ジケトン金属錯体を原料物質とした化学気相析出法
によってＢａの酸化物薄膜を有する領域およびメタルマ
スクによって覆っていた基板面の領域に同時にＹＢＣＯ
薄膜を形成する。図３にＢａの酸化物薄膜上に形成され
たＹＢＣＯ薄膜の部分を中心にＸ線が照射されるように
して測定したＸ線回折図形を示す。また図４には基板上
に直接形成されたＹＢＣＯ薄膜の部分を中心にＸ線が照
射されるようにして測定したＸ線回折図形を示す。Ｂａ
の酸化物薄膜上に形成されたＹＢＣＯ薄膜は（ｈＯＯ
）ピークの回折強度が強く、基板上に形成されたＹＢＣ
Ｏ薄膜は（００１ ）ピークの回折強度が強く、ＹＢＣ
Ｏ薄膜はそれぞれａ軸配向、ｃ軸配向をしていることが
わかる。ａ軸配向したＹＢＣＯ薄膜とｃ軸配向したＹＢ
ＣＯ薄膜との境界部分を挟むように電圧端子を設けて４
端子法によって測定した薄膜の電気抵抗の温度依存性を
図５に示す。薄膜は液体窒素温度以上で抵抗ゼロを示し
、同一基板上に２種の配向性を有するＹＢＣＯ薄膜であ
っても超伝導特性に優れていることがわかる。結晶配向
性の異なるそれぞれのＹＢＣＯ薄膜の組織は異なり、境
界部分は目視で確認できるものである。この境界部分に
は結晶配向性の不整合による結晶粒界が存在し、結晶粒
界上にドライエッチングによってブリッジを形成する。 このブリッジに存在する結晶粒界によって超伝導特性が
弱められてジョセフソン接合が形成される。
【００１６】図６及び７は、他の実施例のジョセフソン
接合素子を示す。図６は平面図であり、図７はそのＢＢ
′部における断面図である。ＳｒＴｉＯ３（１００）
単結晶基板１上の中心部に基板面に対して垂直にａ軸が
配向したＹＢＣＯ薄膜２が形成され、その両側の基板面
上へ基板面に対してｃ軸が垂直に配向したＹＢＣＯ薄膜
３が形成される。ａ軸配向およびｃ軸配向したＹＢＣＯ
薄膜の形成は第一の実施例と同様な方法によって形成さ
れる。本実施例では、ＹＢＣＯ薄膜の配向性の不整合に
よる結晶粒界４が基板上に２ケ所形成される。図６の平
面図では一方の結晶粒界上をパターンニングしてブリッ
ジを形成したがいずれの結晶粒界を用いてもよく、両方
の結晶粒界を用いて複数個のジョセフソン接合素子を形
成することもできる。本実施例では、Ｂａの酸化物薄膜
をメタルマスクを用いて基板面の半分あるいは中心部に
形成したが、基板の全面にＢａの酸化物薄膜を形成後に
ウェットエッチングあるいはドライエッチング等の方法
によって形成してもよく、またその形状やサイズ、基板
上の位置も必要とされるジョセフソン接合素子に合わせ
任意に形成される。さらに基板上に形成されるＹＢＣＯ
薄膜の配向性は、本実施例に限定されるものでなく、Ｙ
ＢＣＯ薄膜の配向性の不整合によって結晶粒界が形成さ
れればよく、化学気相析出法によって形成されるｃ軸配
向、ａ軸配向、［１１０］ 軸配向の薄膜の組み合わせ
であればよい。
接合素子を示す。図６は平面図であり、図７はそのＢＢ
′部における断面図である。ＳｒＴｉＯ３（１００）
単結晶基板１上の中心部に基板面に対して垂直にａ軸が
配向したＹＢＣＯ薄膜２が形成され、その両側の基板面
上へ基板面に対してｃ軸が垂直に配向したＹＢＣＯ薄膜
３が形成される。ａ軸配向およびｃ軸配向したＹＢＣＯ
薄膜の形成は第一の実施例と同様な方法によって形成さ
れる。本実施例では、ＹＢＣＯ薄膜の配向性の不整合に
よる結晶粒界４が基板上に２ケ所形成される。図６の平
面図では一方の結晶粒界上をパターンニングしてブリッ
ジを形成したがいずれの結晶粒界を用いてもよく、両方
の結晶粒界を用いて複数個のジョセフソン接合素子を形
成することもできる。本実施例では、Ｂａの酸化物薄膜
をメタルマスクを用いて基板面の半分あるいは中心部に
形成したが、基板の全面にＢａの酸化物薄膜を形成後に
ウェットエッチングあるいはドライエッチング等の方法
によって形成してもよく、またその形状やサイズ、基板
上の位置も必要とされるジョセフソン接合素子に合わせ
任意に形成される。さらに基板上に形成されるＹＢＣＯ
薄膜の配向性は、本実施例に限定されるものでなく、Ｙ
ＢＣＯ薄膜の配向性の不整合によって結晶粒界が形成さ
れればよく、化学気相析出法によって形成されるｃ軸配
向、ａ軸配向、［１１０］ 軸配向の薄膜の組み合わせ
であればよい。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、結晶
配向性の不整合による人工的な結晶粒界を接合としたこ
とにより、安定性や再現性に優れたジョセフソン接合素
子を提供することができる。また結晶配向性の異なるＹ
ＢＣＯ薄膜の形成には特別な基板加工などを必要としな
いことからその作製は非常に容易であり、任意の位置に
複数個のジョセフソン接合を作製することができる。
配向性の不整合による人工的な結晶粒界を接合としたこ
とにより、安定性や再現性に優れたジョセフソン接合素
子を提供することができる。また結晶配向性の異なるＹ
ＢＣＯ薄膜の形成には特別な基板加工などを必要としな
いことからその作製は非常に容易であり、任意の位置に
複数個のジョセフソン接合を作製することができる。
【図１】本発明の一実施例のジョセフソン接合素子の平
面図である。
面図である。
【図２】図１のジョセフソン接合素子の縦断面図である
。
。
【図３】本発明の一実施例のジョセフソン接合素子に適
用されたＹＢＣＯ薄膜のＸ線回折図である。
用されたＹＢＣＯ薄膜のＸ線回折図である。
【図４】本発明の一実施例のジョセフソン接合素子に適
用されたＹＢＣＯ薄膜のＸ線回折図である。
用されたＹＢＣＯ薄膜のＸ線回折図である。
【図５】本発明の一実施例のジョセフソン接合素子に適
用されるＹＢＣＯ薄膜の電気抵抗の温度依存性を示す図
である。
用されるＹＢＣＯ薄膜の電気抵抗の温度依存性を示す図
である。
【図６】本発明の他の実施例のジョセフソン接合素子の
平面図である。
平面図である。
【図７】図６のジョセフソン接合素子の縦断面図である
。
。
１ ＳｒＴｉＯ３基板
２ ＹＢＣＯ薄膜
３ ＹＢＣＯ薄膜
４ 結晶粒界
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｙ，ＢａおよびＣｕの１種あるいは２
種を含む薄膜の領域を一部に有する基板上にＹＢａ２Ｃ
ｕ３Ｏ７−ｙ を結晶成長させ、前記領域上のＹＢａ２
Ｃｕ３Ｏ７−ｙ と他の領域のＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ
との境界に形成される結晶粒界を接合とすることを特
徴とするジョセフソン接合素子。 - 【請求項２】 Ｙ，ＢａおよびＣｕの１種あるいは２
種を含む薄膜の領域上のＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ と他
の領域上のＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ との結晶配向性が
基板面に垂直な方向において異なることを特徴とする請
求項１記載のジョセフソン接合素子。 - 【請求項３】 それぞれの領域におけるＹＢａ２Ｃｕ
３Ｏ７−ｙ の基板面に垂直な方向の配向軸がｃ軸、ａ
軸および［１１０］ 軸の少なくとも２つ以上の組み合
わせからなることを特徴とする請求項１記載のジョセフ
ソン接合素子。 - 【請求項４】 基板上の一部の領域に、Ｙ，Ｂａおよ
びＣｕののβ−ジケトン金属錯体の１種あるいは２種を
原料物質として化学気相析出法により薄膜を生成させ、
Ｙ，ＢａおよびＣｕののβ−ジケトン金属錯体を原料物
質として化学気相析出法により該基板上にＹＢａ２Ｃｕ
３Ｏ７−ｙ を生成させることを特徴とする請求項１記
載のジョセフソン接合素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3110810A JPH04318984A (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | ジョセフソン接合素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3110810A JPH04318984A (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | ジョセフソン接合素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04318984A true JPH04318984A (ja) | 1992-11-10 |
Family
ID=14545237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3110810A Pending JPH04318984A (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | ジョセフソン接合素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04318984A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0653561A (ja) * | 1992-07-28 | 1994-02-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導薄膜粒界接合素子及びその製造方法 |
| EP0756335A1 (en) * | 1995-07-24 | 1997-01-29 | International Superconductivity Technology Center | Josephson device |
-
1991
- 1991-04-17 JP JP3110810A patent/JPH04318984A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0653561A (ja) * | 1992-07-28 | 1994-02-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導薄膜粒界接合素子及びその製造方法 |
| EP0756335A1 (en) * | 1995-07-24 | 1997-01-29 | International Superconductivity Technology Center | Josephson device |
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