JPH05152625A - 超電導ジヨセフソン接合素子 - Google Patents
超電導ジヨセフソン接合素子Info
- Publication number
- JPH05152625A JPH05152625A JP3312708A JP31270891A JPH05152625A JP H05152625 A JPH05152625 A JP H05152625A JP 3312708 A JP3312708 A JP 3312708A JP 31270891 A JP31270891 A JP 31270891A JP H05152625 A JPH05152625 A JP H05152625A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- josephson junction
- substrate
- damaged
- superconducting
- Prior art date
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- Withdrawn
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 数ｎｍ以下の精度で制御された場所に弱結合
型ジョセフソン接合を有するセラミック超電導薄膜素子
を提供するものである。 【構成】 電子線、粒子線、イオンビーム、等の放射線
により、ジョセフソン接合を形成する場所の基板１表面
に照射損傷を与え、その上にセラミック超電導体薄膜２
を形成し、照射損傷部１１に形成された薄膜２２と損傷
部以外の場所に形成された超電導薄膜とによりジョセフ
ソン接合を形成するものである。
型ジョセフソン接合を有するセラミック超電導薄膜素子
を提供するものである。 【構成】 電子線、粒子線、イオンビーム、等の放射線
により、ジョセフソン接合を形成する場所の基板１表面
に照射損傷を与え、その上にセラミック超電導体薄膜２
を形成し、照射損傷部１１に形成された薄膜２２と損傷
部以外の場所に形成された超電導薄膜とによりジョセフ
ソン接合を形成するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミック超電導薄膜を
用いたジョセフソン接合の構造及びその製造方法に関す
る。
用いたジョセフソン接合の構造及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年の薄膜形成技術の進展に伴い、超電
導セラミックの薄膜を基板上に形成して種々のセンサ類
を作製する試みがなされており、特に高感度の磁気セン
サを実現するためには超電導薄膜にジョセフソン接合を
作り込む必要がある。
導セラミックの薄膜を基板上に形成して種々のセンサ類
を作製する試みがなされており、特に高感度の磁気セン
サを実現するためには超電導薄膜にジョセフソン接合を
作り込む必要がある。
【０００３】このジョセフソン接合を実現する方法とし
ては、従来、基板の一部に段差をつけて、その上に超電
導薄膜を形成し弱結合型ジョセフソン接合を形成する方
法等が試みられている。
ては、従来、基板の一部に段差をつけて、その上に超電
導薄膜を形成し弱結合型ジョセフソン接合を形成する方
法等が試みられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では段差の加工、等を精度良く行えない、段差
加工時に広範囲にわたって基板表面にダメージを与える
等の解決すべき課題を有していた。
来の方法では段差の加工、等を精度良く行えない、段差
加工時に広範囲にわたって基板表面にダメージを与える
等の解決すべき課題を有していた。
【０００５】本発明はかかる課題を解決するもので、数
ｎｍ以下の精度で制御された場所に弱結合型ジョセフソ
ン接合を有するセラミック超電導薄膜素子を提供するこ
とを目的とするものである。
ｎｍ以下の精度で制御された場所に弱結合型ジョセフソ
ン接合を有するセラミック超電導薄膜素子を提供するこ
とを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、電子線、粒子線、イオンビーム、等の放
射線により、ジョセフソン接合を形成する場所の基板表
面に照射損傷を与え、その上にセラミック超電導体薄膜
を形成し、照射損傷部に形成された薄膜と損傷部以外の
場所に形成された超電導薄膜とによりジョセフソン接合
を形成するものである。
成するために、電子線、粒子線、イオンビーム、等の放
射線により、ジョセフソン接合を形成する場所の基板表
面に照射損傷を与え、その上にセラミック超電導体薄膜
を形成し、照射損傷部に形成された薄膜と損傷部以外の
場所に形成された超電導薄膜とによりジョセフソン接合
を形成するものである。
【０００７】
【作用効果】かかる方法により形成されたジョセフソン
接合においては、放射線を絞り込むことにより、照射損
傷部が精度良く制御され、これによりジョセフソン接合
ができる領域も同程度に制御でき、また照射損傷部以外
の部分の基板表面はダメージを受けず、その上に超電導
薄膜が高品位に形成し得る等の効果がある。
接合においては、放射線を絞り込むことにより、照射損
傷部が精度良く制御され、これによりジョセフソン接合
ができる領域も同程度に制御でき、また照射損傷部以外
の部分の基板表面はダメージを受けず、その上に超電導
薄膜が高品位に形成し得る等の効果がある。
【０００８】
【実施例】図１はセラミック超電導薄膜素子の概念的構
造図を示し、図中１は基板、１１は照射損傷部、２はセ
ラミック超電導薄膜、２１はブリッジ部、２２は損傷部
上に形成された薄膜層を示す。
造図を示し、図中１は基板、１１は照射損傷部、２はセ
ラミック超電導薄膜、２１はブリッジ部、２２は損傷部
上に形成された薄膜層を示す。
【０００９】製造方法について図２（ａ）ないし（ｄ）
に従って説明する。最初に第２図（ａ）に示すごとく、
ＭｇＯ単結晶基板上に金薄膜を厚さ５ｎｍから２０ｎｍ
成膜する。これは、電子線照射時に電子線による基板の
チャージアップを防止するためである。この薄膜形成
は、ＤＣスパッタ法により金薄膜３を基板１上に堆積せ
しめるもので、その条件を以下に示す。
に従って説明する。最初に第２図（ａ）に示すごとく、
ＭｇＯ単結晶基板上に金薄膜を厚さ５ｎｍから２０ｎｍ
成膜する。これは、電子線照射時に電子線による基板の
チャージアップを防止するためである。この薄膜形成
は、ＤＣスパッタ法により金薄膜３を基板１上に堆積せ
しめるもので、その条件を以下に示す。
【００１０】 ターゲット：Ａｕ 基板温度：室温 スパッタ圧力：５０ｍＴｏｒｒ スパッタ電圧：１ＫＶ 放電電流：１５ｍＡ 堆積レート：２．５ｎｍ／ｍｉｎ 次に、金でコーティングされたＭｇＯ単結晶基板表面に
電子線４をスポット状に絞り込んで照射し、線状に走査
する。（図２（ｂ）の矢印４１の方向）この電子線照射
は、日本電子社製ＪＥＭ−４０００ＥＸ電子顕微鏡内に
試料をセットし、加速電圧４００ＫＶ、フィラメント電
流１３２．５μＡ、電子線スポットサイズ約４ｎｍ、Ｓ
ＴＥＭモードで、スキャン長３０μｍで線状に走査し
た。これにより、基板表面に、線状に照射損傷部１１が
形成される。
電子線４をスポット状に絞り込んで照射し、線状に走査
する。（図２（ｂ）の矢印４１の方向）この電子線照射
は、日本電子社製ＪＥＭ−４０００ＥＸ電子顕微鏡内に
試料をセットし、加速電圧４００ＫＶ、フィラメント電
流１３２．５μＡ、電子線スポットサイズ約４ｎｍ、Ｓ
ＴＥＭモードで、スキャン長３０μｍで線状に走査し
た。これにより、基板表面に、線状に照射損傷部１１が
形成される。
【００１１】この後、金薄膜を基板から剥離し、セラミ
ック超電導薄膜Ｙ1Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏy （以下、ＹＢＣＯ
と略す）を厚さ５０ｎｍから１００ｎｍ形成する。この
薄膜形成はＲＦマグネトロンスパッタ法によりＹＢＣＯ
薄膜２を基板１上に堆積せしめるもので、その条件を以
下に示す。
ック超電導薄膜Ｙ1Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏy （以下、ＹＢＣＯ
と略す）を厚さ５０ｎｍから１００ｎｍ形成する。この
薄膜形成はＲＦマグネトロンスパッタ法によりＹＢＣＯ
薄膜２を基板１上に堆積せしめるもので、その条件を以
下に示す。
【００１２】 ターゲット：Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ4.5 Ｏy 焼結体 基板温度：７００℃ Ａｒ流量：３０ｓｃｃｍ Ｏ2 流量：７．５ｓｃｃｍ スパッタ圧力：１０ｍＴｏｒｒ スパッタ電力：１５０Ｗ ターゲット基板間距離：４０ｍｍ 堆積レート：５ｎｍ／ｍｉｎ これにより、基板損傷部１１には、多結晶薄膜層、ｃ軸
配向性とは異なる薄膜層ないしは結晶構造がＹＢＣＯと
は異なる薄膜層が形成される。
配向性とは異なる薄膜層ないしは結晶構造がＹＢＣＯと
は異なる薄膜層が形成される。
【００１３】続いて、ＹＢＣＯ薄膜２の一部を図２
（ｄ）に示す如く両側より矩形状に切り込んで幅１０μ
ｍの狭小なブリッジ部２１を形成する。このブリッジ部
２１の形成はケミカルエッチングにより行い、フォトレ
ジストとしてシプレー社製Ｓ１４００−２５レジスト、
エッチャントとして塩酸水溶液（０．１５ｖｏｌ％）を
使用した。 以上の工程により、照射損傷部に形成され
た薄膜部分２２と損傷部以外の場所に形成された超電導
薄膜２とがジョセフソン接合を形成する構造を持つ超電
導薄膜素子が製造される。
（ｄ）に示す如く両側より矩形状に切り込んで幅１０μ
ｍの狭小なブリッジ部２１を形成する。このブリッジ部
２１の形成はケミカルエッチングにより行い、フォトレ
ジストとしてシプレー社製Ｓ１４００−２５レジスト、
エッチャントとして塩酸水溶液（０．１５ｖｏｌ％）を
使用した。 以上の工程により、照射損傷部に形成され
た薄膜部分２２と損傷部以外の場所に形成された超電導
薄膜２とがジョセフソン接合を形成する構造を持つ超電
導薄膜素子が製造される。
【００１４】図３に本発明により得られたジョセフソン
接合の特性と段差型ジョセフソン接合の特性とを評価し
たものを示す。これにより、本発明により得られたジョ
セフソン接合は、超電導転移温度のばらつき、および加
工による劣化もなく、また接合部の加工精度も段差型と
比較して１０倍以上に良くなっていることがわかる。
接合の特性と段差型ジョセフソン接合の特性とを評価し
たものを示す。これにより、本発明により得られたジョ
セフソン接合は、超電導転移温度のばらつき、および加
工による劣化もなく、また接合部の加工精度も段差型と
比較して１０倍以上に良くなっていることがわかる。
【００１５】
【表１】 なお、本発明において、基板としてはＳｒＴｉＯ3 基
板、ＬａＧａＯ3 基板、ＹＳＺ基板、Ｓｉ基板、等も使
用し得る。また、セラミック超電導体薄膜としては、Ｙ
系（Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系）のほか、Ｂｉ系（Ｂｉ−Ｐ
ｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系）、Ｌａ系（Ｌａ−Ｓｒ−
Ｃｕ−Ｏ系）、Ｔｌ系（Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
系）などでもよい。
板、ＬａＧａＯ3 基板、ＹＳＺ基板、Ｓｉ基板、等も使
用し得る。また、セラミック超電導体薄膜としては、Ｙ
系（Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系）のほか、Ｂｉ系（Ｂｉ−Ｐ
ｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系）、Ｌａ系（Ｌａ−Ｓｒ−
Ｃｕ−Ｏ系）、Ｔｌ系（Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
系）などでもよい。
【図１】セラミック超電導薄膜素子の概念的構造図であ
る。
る。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）は超電
導薄膜素子の製造過程を説明する概念的斜視図である。
導薄膜素子の製造過程を説明する概念的斜視図である。
１ 基板 １１ 照射損傷部 ２ セラミック超電導薄膜 ２１ ブリッジ部 ２２ 損傷部上に形成された薄膜層 ３ 金薄膜 ４ 電子線 ４１電子線走査方向
Claims (2)
- 【請求項１】 平面型のジョセフソン接合において、単
結晶基板の一部に放射線による照射損傷部を持ち、損傷
部以外の単結晶基板上に形成されたセラミック超電導薄
膜と照射損傷部上に形成された薄膜とによりジョセフソ
ン接合を形成することを特徴とする超電導ジョセフソン
接合素子。 - 【請求項２】 電子線、粒子線、イオンビーム等の放射
線により基板表面に照射損傷を与え、その上にセラミッ
ク超電導体薄膜を形成し、照射損傷部に形成された薄膜
と照射損傷部以外の場所に形成された超電導薄膜とによ
りジョセフソン接合を形成することを特徴とする請求項
第１項記載の超電導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 |
|---|---|---|---|
| JP3312708A JPH05152625A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 超電導ジヨセフソン接合素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3312708A JPH05152625A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 超電導ジヨセフソン接合素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152625A true JPH05152625A (ja) | 1993-06-18 |
Family
ID=18032471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3312708A Withdrawn JPH05152625A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 超電導ジヨセフソン接合素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05152625A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999017382A1 (fr) * | 1997-09-30 | 1999-04-08 | Yoichi Okabe | Procede de fabrication d'un dispositif a effet josephson coplanaire |
| US7545449B2 (en) | 2003-03-07 | 2009-06-09 | Casio Computer Co., Ltd. | Liquid crystal display device having auxiliary capacitive electrode |
-
1991
- 1991-11-27 JP JP3312708A patent/JPH05152625A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999017382A1 (fr) * | 1997-09-30 | 1999-04-08 | Yoichi Okabe | Procede de fabrication d'un dispositif a effet josephson coplanaire |
| US7545449B2 (en) | 2003-03-07 | 2009-06-09 | Casio Computer Co., Ltd. | Liquid crystal display device having auxiliary capacitive electrode |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |