JPH04321285A - 超電導電磁波検出素子及びその作製方法 - Google Patents

超電導電磁波検出素子及びその作製方法

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JPH04321285A
JPH04321285A JP3116928A JP11692891A JPH04321285A JP H04321285 A JPH04321285 A JP H04321285A JP 3116928 A JP3116928 A JP 3116928A JP 11692891 A JP11692891 A JP 11692891A JP H04321285 A JPH04321285 A JP H04321285A
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JP
Japan
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electromagnetic wave
superconducting
oxide superconductor
bridge portion
superconducting electromagnetic
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Pending
Application number
JP3116928A
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English (en)
Inventor
Yoshito Konno
義人 近野
Minoru Takai
高井 穣
Masanobu Yoshisato
善里 順信
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、素子電磁波を検出する
ために酸化物超電導体を用いて作られる超電導電磁波検
出素子及びその作製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】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、より高い周波
数帯域の受信機が求められており、ミリ波、サブミリ波
帯における受信機、即ち超電導電磁波検出素子の需要性
が見直されてきている。
【0003】従来、Nb等の金属系超電導体を用いて作
製された超電導電磁波検出素子は、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
、点接触型の欠点である接触部における表面酸化、ヒー
トサイクルにおける特性の劣化、再現性が得られないこ
と等の問題からその実用化が難しい。また、高温酸化物
超電導体を用いて点接触型素子を作製する場合は、接触
部の表面劣化により臨界温度が低くなるという問題があ
った。
【0004】このような問題が比較的少ないブリッジ型
に代表されるウイー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してチップを作製するも
のが提案されている(Z.Wang et. al;E
lec. Conf.,ISEC ’89 diges
t. P.175,1989 )。ところが、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
点で作製が容易でなく、再現性も低い。また、高温酸化
物超電導体を用いて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ーレントに動
作しなかったり、ブリッジが大きすぎてジョセフソン電
流以外の電流が流れたり、また並列の粒界接合因子等の
影響のため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という問題があった
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者等は高
温酸化物超電導体を用いたウイークリンク型素子の研究
を重ね、ブリッジ部における各粒界ジョセフソン接合が
夫々コヒーレントな動作をし、良好なジョセフソン効果
を表す超電導電磁波検出素子及びこれを再現性よく作製
できる方法の発明をなした(特願平3−3185号)。 この超電導電磁波検出素子の作製方法では、まず共沈法
により超電導微粒子粉末を形成し、この粉末を大気中、
830 〜890 ℃の温度で9時間一次焼成し、所定
形状にプレス成形した後、酸素中、910 〜945 
℃の温度で8時間二次焼成することにより平均粒径15
μm以下の略均一な粒子の焼結体からなる高温酸化物超
電導体バルクを作製する。そしてこのバルクに所定形状
のブリッジ部(弱結合部)を形成することにより超電導
電磁波検出素子を作製する。
【0006】このような素子の電磁波に対する応答は対
電子動作によるジョセフソン効果を基礎としているが、
素子のI−V特性上で得られる臨界電流ICはジョセフ
ソン臨界電流ICJに通常の超電導電流ICSが重畳し
たものとなっており、素子の高感度化には超電導電流I
CSの寄与分を消滅させ、本来のジョセフソン接合を作
製する必要がある。素子の動作温度、即ち臨界温度Tc
eを低下させずに、現状のSBCプロセスにてできるだ
け微小なブリッジ(幅50μm以下,厚さ50μm以下
程度)を形成しても、臨界電流IC は1mAを超える
程度であって超電導電流ICSが過分に含まれている。 このように、従来では、超電導電流ICSが臨界電流I
C に多く含まれているので、臨界電流IC の制御が
困難であり、更なる改良が望まれている。
【0007】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、ブリッジ部の一部の超電導特性を劣化させて超
電導電流ICSを減少させ、超電導電流ICSの減少に
伴って臨界電流IC の制御が容易となり、電磁波に対
する応答特性の向上を図れる超電導電磁波検出素子及び
その作製方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願に係る第1発明の超
電導電磁波検出素子は、バルク状の酸化物超電導体にブ
リッジ部を設けてなる超電導電磁波検出素子において、
前記ブリッジ部の一部の超電導特性が他の部分に比べて
劣っていることを特徴とする。
【0009】本願に係る第2発明の超電導電磁波検出素
子の作製方法は、バルク状の酸化物超電導体を用いて超
電導電磁波検出素子を作製する方法において、ブリッジ
部を有するように前記バルク状の酸化物超電導体を加工
する工程と、前記ブリッジ部の一部を除いて金膜を被覆
する工程と、窒素雰囲気にてアニーリングを施す工程と
を有することを特徴とする。
【0010】
【作用】第1発明では、ブリッジ部の一部は他の部分よ
り超電導特性が劣っているので、超電導電流ICSは減
少し、臨界電流IC は容易に制御される。
【0011】第2発明では、金蒸着膜にて覆われた部分
は、アニーリングにより超電導特性は変化しないが、N
2 雰囲気に暴露されている部分は、脱酸素処理が進行
して、超電導特性(臨界温度Tce, 臨界電流密度J
c )が劣化する。ここで、ブリッジ部全体に対するこ
の金蒸着膜の被覆面積を変えることによって、臨界電流
IC の制御を行なえる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。
【0013】図1は、本発明に係る超電導電磁波検出素
子の模式的斜視図であり、図中1はマイクロブリッジ状
の酸化物超電導体からなる超電導電磁波検出素子である
。超電導電磁波検出素子1の中央部には、ブリッジ部1
1が形成されている。超電導電磁波検出素子1の厚さt
は50μmであり、ブリッジ部11の幅wは50μm、
長さLは300 μmである。ブリッジ部11において
、幅方向における両端部は中央部に比べて超電導特性が
劣っている。
【0014】次に、このような超電導電磁波検出素子1
を作製する方法、つまり本発明に係る作製方法について
説明する。図2は、この作製方法の工程手順を示す模式
図である。まず、前述した特願平3─3185号の作製
方法により、バルク状の酸化物超電導体を作製し、作製
したバルク体を、ブリッジ部11を有するマイクロブリ
ッジ状の酸化物超電導体10に加工する(図2(a))
。加工後の酸化物超電導体10の厚さtは50μmであ
り、ブリッジ部11の幅wは50μm、長さLは300
 μmである。
【0015】次に、N2 雰囲気のアニーリングにおけ
る金マスクのパターンの形成を、ポジ型レジストのリフ
トオフ法を用いて行なう。ブリッジ部11の幅方向の両
端部、つまりN2 雰囲気のアニーリングにおいてN2
 に曝される部分にレジスト2を形成する(図2(b)
)。このときの形成条件の一例を下記第1表に示す。
【0016】
【表1】
【0017】次に、素子全域に500 〜2000Åの
膜厚範囲にて金を抵抗加熱で蒸着して金蒸着膜3を形成
する(図2(c))。次いで、アセトン中に素子を浸し
、攪拌操作を行なってレジスト2をその上部の金蒸着膜
3と共にリフトオフにより除去する(図2(d))。こ
のようにして所望の金蒸着膜3のパターニングを完了す
る。この素子を、純N2 雰囲気(流速2リットル/分
)にて、 400〜500 ℃の温度範囲で1〜3時間
のアニーリングを施す。これにより、N2 雰囲気に曝
される部分(金蒸着膜3に覆われていないブリッジ部1
1の幅方向の両端部)の酸素欠損が進行して超電導特性
が劣化し、全体として臨界電流IC は低下する。
【0018】次に、超電導電磁波検出素子を作製するに
あたって不必要である部分の金蒸着膜3を、通常のフォ
トレジスト法とイオンミリング法とにて除去し、最終的
な超電導電磁波検出素子1を作製する(図2(e))。 つまりブリッジ部11に残存する金蒸着膜3を除去する
と共に、電極部に溝4を形成して電流,電圧端子部に分
離する。この形状から明らかなように、必要な電極部は
既に形成されており、しかも金の蒸着後にアニーリング
を施しているので、超電導体と金との付着性も強固であ
る。
【0019】以上のようなプロセスにおいて、作製条件
を変更して種々の超電導電磁波検出素子を作製した。以
下、これらの例について説明する。
【0020】(実施例1)長さ200 μm,幅50μ
m,厚さ50μmに加工したブリッジ部11の上に、厚
さ1000Åの金蒸着膜3を幅10μmにて形成した。 この状態を図3に示す。この例では、ブリッジ部11に
おいて、暴露部11a と金被覆部11b との面積比
は4:1である。そして、純N2 雰囲気(流速2リッ
トル/分)にて、 400℃にて1時間のアニーリング
を施した。
【0021】(実施例2)実施例1と同形状のブリッジ
部11の上に、厚さ1000Åの金蒸着膜3を幅3μm
にて形成し、実施例1と同一条件にてアニーリングを施
した。
【0022】(実施例3)実施例1と同形状のブリッジ
部11の上に、厚さ1000Åの金蒸着膜3を幅1μm
にて形成し、実施例1と同一条件にてアニーリングを施
した。
【0023】(実施例4)実施例1と同形状のブリッジ
部11の上に、実施例1と同一パターンに金蒸着膜3を
形成し、純N2 雰囲気(流速2リットル/分)にて、
 500℃にて1時間のアニーリングを施した。
【0024】(実施例5)実施例1と同形状のブリッジ
部11の上に、実施例1と同一パターンに金蒸着膜3を
形成し、純N2 雰囲気(流速2リットル/分)にて、
 600℃にて1時間のアニーリングを施した。
【0025】上記の各実施例1〜5の臨界温度Tce及
び77Kにおける臨界電流Ic を下記第2表に示す。 また比較例として、従来の加工法にて作製された素子の
特性も併せて示す。
【0026】
【表2】
【0027】第2表の結果から明らかなように、本発明
の作製方法によって、金蒸着膜3の幅が3μmの場合(
実施例2)では、従来例(比較例)に比べて、臨界温度
Tceは5Kの低下であって特性劣化が小さく、臨界電
流Ic は1/100 に低下している。なお、金蒸着
膜3の幅が1μmの場合(実施例3)には、臨界温度T
ceの劣化が著しすぎて、この程度の幅は不適当である
【0028】実施例5のように、600 ℃のアニーリ
ングでは、臨界温度Tceが70Kとかなり劣化してい
るが、これは、金と酸化物超電導体との相互拡散に伴う
酸化物超電導体の特性劣化に起因する。つまり、600
 ℃以上の温度では、酸化物超電導体を構成するY,B
a,Cu元素が金蒸着膜中へ両者の界面を経て拡散し、
この結果、酸化物超電導体の特性が劣化する。また、酸
化物超電導体、特にその粒界部への金の拡散も少なから
ず素子の特性劣化に寄与していると考えられる。
【0029】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ブリッ
ジ部の一部の超電導特性を劣化させるようにして超電導
電磁波検出素子を作製するので、臨界温度Tceの低下
を最小限に抑えて、しかも臨界電流Ic を任意に制御
できる超電導電磁波検出素子を提供することができ、こ
の結果、電磁波に対する応答特性の向上を図ることも可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る超電導電磁波検出素子の模式的斜
視図である。
【図2】本発明に係る超電導電磁波検出素子の作製方法
の工程を示す模式図である。
【図3】ブリッジ部における金蒸着膜の形成パターンを
示す模式図である。
【符号の説明】
1  超電導電磁波検出素子 2  レジスト 3  金蒸着膜 10  マイクロブリッジ状の酸化物超電導体11  
ブリッジ部 11a 暴露部 11b 金被覆部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  バルク状の酸化物超電導体にブリッジ
    部を設けてなる超電導電磁波検出素子において、前記ブ
    リッジ部の一部の超電導特性が他の部分に比べて劣って
    いることを特徴とする超電導電磁波検出素子。
  2. 【請求項2】  バルク状の酸化物超電導体を用いて超
    電導電磁波検出素子を作製する方法において、ブリッジ
    部を有するように前記バルク状の酸化物超電導体を加工
    する工程と、前記ブリッジ部の一部を除いて金膜を被覆
    する工程と、窒素雰囲気にてアニーリングを施す工程と
    を有することを特徴とする超電導電磁波検出素子の作製
    方法。
JP3116928A 1991-04-19 1991-04-19 超電導電磁波検出素子及びその作製方法 Pending JPH04321285A (ja)

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JP (1) JPH04321285A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0671764A3 (ja) * 1990-10-31 1995-10-11 Sumitomo Electric Industries
CN105984840A (zh) * 2015-03-17 2016-10-05 国际商业机器公司 用于纳米桥弱链接的硅化纳米线

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EP0671764A3 (ja) * 1990-10-31 1995-10-11 Sumitomo Electric Industries
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