JPH0555652A - 超電導素子の作製方法 - Google Patents
超電導素子の作製方法Info
- Publication number
- JPH0555652A JPH0555652A JP4021917A JP2191792A JPH0555652A JP H0555652 A JPH0555652 A JP H0555652A JP 4021917 A JP4021917 A JP 4021917A JP 2191792 A JP2191792 A JP 2191792A JP H0555652 A JPH0555652 A JP H0555652A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting
- oxide
- thin film
- electrode layer
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 より好ましい構造のトンネル型接合を含む超
電導素子の新規な作製方法を提供する。 【構成】 基板１上に第１の酸化物超電導薄膜２を成膜
する工程と、該第１の酸化物超電導薄膜上に低温でMgＯ
薄膜３を成膜する工程と、該MgＯ薄膜３を熱処理して結
晶化する工程とを含む。
電導素子の新規な作製方法を提供する。 【構成】 基板１上に第１の酸化物超電導薄膜２を成膜
する工程と、該第１の酸化物超電導薄膜上に低温でMgＯ
薄膜３を成膜する工程と、該MgＯ薄膜３を熱処理して結
晶化する工程とを含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導素子の作製方法
に関する。より詳細には、本発明は、酸化物超電導薄膜
により形成された１対の超電導電極層と、その間に挟ま
れた絶縁体層とにより形成されるトンネル接合を含む超
電導素子の新規な作製方法に関する。
に関する。より詳細には、本発明は、酸化物超電導薄膜
により形成された１対の超電導電極層と、その間に挟ま
れた絶縁体層とにより形成されるトンネル接合を含む超
電導素子の新規な作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来知られていた超電導材料は、一般に
液体ヘリウム温度以下の極低温でしか超電導体にならな
かったので、これを実用的に利用することはあまり考え
られていなかった。しかしながら、〔La，Ba〕2CuＯ4
あるいは〔La，Sr〕2CuＯ4等の複合酸化物焼結体が高い
臨界温度を有する超電導材料であることが1986年に報告
されて以来、Ｙ−Ba−Cu系或いはBi−Ca−Sr−Cu系等の
複合酸化物が極めて高い温度範囲で超電導特性を示すこ
とが次々に確認された。このような高い温度で超電導特
性を示す材料は廉価な液体窒素を冷却媒体として使用す
ることができるので超電導技術の応用が俄かに現実的な
課題として検討されるようになった。
液体ヘリウム温度以下の極低温でしか超電導体にならな
かったので、これを実用的に利用することはあまり考え
られていなかった。しかしながら、〔La，Ba〕2CuＯ4
あるいは〔La，Sr〕2CuＯ4等の複合酸化物焼結体が高い
臨界温度を有する超電導材料であることが1986年に報告
されて以来、Ｙ−Ba−Cu系或いはBi−Ca−Sr−Cu系等の
複合酸化物が極めて高い温度範囲で超電導特性を示すこ
とが次々に確認された。このような高い温度で超電導特
性を示す材料は廉価な液体窒素を冷却媒体として使用す
ることができるので超電導技術の応用が俄かに現実的な
課題として検討されるようになった。
【０００３】超電導現象を利用した基本的な電子デバイ
スのひとつとしてジョセフソン素子が知られている。ジ
ョセフソン素子は、所謂弱結合により結合された１対の
超電導電極により形成されており、クーパー対のトンネ
ル効果であると言われている直流ジョセフソン効果や、
離散的な電圧／電流特性を示す交流ジョセフソン効果等
の特異な特性を有している。
スのひとつとしてジョセフソン素子が知られている。ジ
ョセフソン素子は、所謂弱結合により結合された１対の
超電導電極により形成されており、クーパー対のトンネ
ル効果であると言われている直流ジョセフソン効果や、
離散的な電圧／電流特性を示す交流ジョセフソン効果等
の特異な特性を有している。
【０００４】一方、一連の酸化物超電導材料は、当初粉
末冶金法により焼結体として得られていたが、焼結体材
料では特に臨界電流密度等の特性について好ましい特性
が得られず、最近では薄膜として作製する方法が広く研
究されるようになっている。このような酸化物超電導薄
膜により形成されるジョセフソン素子の代表的な構成
に、超電導トンネル接合を含むトンネル型ジョセフソン
素子がある。
末冶金法により焼結体として得られていたが、焼結体材
料では特に臨界電流密度等の特性について好ましい特性
が得られず、最近では薄膜として作製する方法が広く研
究されるようになっている。このような酸化物超電導薄
膜により形成されるジョセフソン素子の代表的な構成
に、超電導トンネル接合を含むトンネル型ジョセフソン
素子がある。
【０００５】最も典型的なジョセフソン素子は、基板上
の酸化物超電導薄膜により形成された第１超電導電極層
と、この第１超電導電極上に形成された絶縁体層と、絶
縁体層上の酸化物超電導薄膜により形成された第２超電
導電極層とから主に構成されている。ここで、絶縁体層
は極めて薄く、実際には膜厚20Å以下の絶縁体薄膜によ
り形成されている。
の酸化物超電導薄膜により形成された第１超電導電極層
と、この第１超電導電極上に形成された絶縁体層と、絶
縁体層上の酸化物超電導薄膜により形成された第２超電
導電極層とから主に構成されている。ここで、絶縁体層
は極めて薄く、実際には膜厚20Å以下の絶縁体薄膜によ
り形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なトンネル接合を含む超電導素子において、その絶縁体
層の形成には非常に高度な技術が要求される。即ち、前
述のように、この絶縁体層は、膜厚が20Å以下と極めて
薄いが、このように薄い絶縁体薄膜をピンホールなしに
成膜することは非常に難しい。この絶縁体層にピンホー
ルが生じて第１超電導電極層と第２超電導電極層とが短
絡してしまうと、この素子の機能は失われてしまう。こ
のため、実際には、トンネル型の弱結合を作製すること
は非常に難しいとされている。
なトンネル接合を含む超電導素子において、その絶縁体
層の形成には非常に高度な技術が要求される。即ち、前
述のように、この絶縁体層は、膜厚が20Å以下と極めて
薄いが、このように薄い絶縁体薄膜をピンホールなしに
成膜することは非常に難しい。この絶縁体層にピンホー
ルが生じて第１超電導電極層と第２超電導電極層とが短
絡してしまうと、この素子の機能は失われてしまう。こ
のため、実際には、トンネル型の弱結合を作製すること
は非常に難しいとされている。
【０００７】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決し、極めて薄い絶縁体層を含む超電導素子を一般
的な加工技術によって再現性良く作製することができる
超電導素子の新規な作製方法を提供することをその目的
としている。
を解決し、極めて薄い絶縁体層を含む超電導素子を一般
的な加工技術によって再現性良く作製することができる
超電導素子の新規な作製方法を提供することをその目的
としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明に従うと、
基板上に酸化物超電導薄膜により形成された第１超電導
電極層と、該第１超電導電極層上に形成された非常に薄
い絶縁体層と、該絶縁体層上に酸化物超電導薄膜により
形成された第２超電導電極層とを備え、該第１および第
２の超電導電極層により形成されたトンネル接合を含む
超電導素子を作製する方法であって、基板上に該第１超
電導電極層として酸化物超電導薄膜を成膜する工程と、
該第１超電導電極層上にピンホールのない酸化物絶縁体
層を成膜する工程と、該酸化物絶縁体層を熱処理して該
酸化物絶縁体層の結晶性を改善する工程と、該熱処理後
の酸化物絶縁体層上に該第２超電導電極層として酸化物
超電導薄膜を成膜する工程とを含むことを特徴とする超
電導素子の作製方法が提供される。
基板上に酸化物超電導薄膜により形成された第１超電導
電極層と、該第１超電導電極層上に形成された非常に薄
い絶縁体層と、該絶縁体層上に酸化物超電導薄膜により
形成された第２超電導電極層とを備え、該第１および第
２の超電導電極層により形成されたトンネル接合を含む
超電導素子を作製する方法であって、基板上に該第１超
電導電極層として酸化物超電導薄膜を成膜する工程と、
該第１超電導電極層上にピンホールのない酸化物絶縁体
層を成膜する工程と、該酸化物絶縁体層を熱処理して該
酸化物絶縁体層の結晶性を改善する工程と、該熱処理後
の酸化物絶縁体層上に該第２超電導電極層として酸化物
超電導薄膜を成膜する工程とを含むことを特徴とする超
電導素子の作製方法が提供される。
【０００９】更に、本発明に従うと、基板上に酸化物超
電導薄膜により形成された第１超電導電極層と、該第１
超電導電極層上に形成された非常に薄い絶縁体層と、該
絶縁体層上に酸化物超電導薄膜により形成された第２超
電導電極層とを備え、該第１および第２の超電導電極層
により形成されたトンネル接合を含む超電導素子を作製
する方法であって、基板上に該第１超電導電極層として
酸化物超電導薄膜を成膜する工程と、該第１超電導電極
層上に 200℃以下の基板温度でMgＯ薄膜を成膜する工程
と、該MgＯ薄膜を熱処理に付す工程と、該熱処理後のMg
Ｏ薄膜上に該第２超電導電極層として酸化物超電導薄膜
を成膜する工程とを含むことを特徴とする超電導素子の
作製方法が提供される。
電導薄膜により形成された第１超電導電極層と、該第１
超電導電極層上に形成された非常に薄い絶縁体層と、該
絶縁体層上に酸化物超電導薄膜により形成された第２超
電導電極層とを備え、該第１および第２の超電導電極層
により形成されたトンネル接合を含む超電導素子を作製
する方法であって、基板上に該第１超電導電極層として
酸化物超電導薄膜を成膜する工程と、該第１超電導電極
層上に 200℃以下の基板温度でMgＯ薄膜を成膜する工程
と、該MgＯ薄膜を熱処理に付す工程と、該熱処理後のMg
Ｏ薄膜上に該第２超電導電極層として酸化物超電導薄膜
を成膜する工程とを含むことを特徴とする超電導素子の
作製方法が提供される。
【００１０】
【作用】本発明に係る超電導素子の作製方法は、トンネ
ルバリア絶縁層としての酸化物絶縁体薄膜の形成方法に
独自のプロセスが含まれており、これにより、一対の酸
化物超電導体薄膜に挟まれた、極めて薄く且つ絶縁性の
高い絶縁体層を含む超電導素子の作製を実現している。
即ち、本発明に係る作製方法における絶縁体層の成膜処
理は、第１超電導電極層上にピンホールのない酸化物絶
縁体層を成膜する第１の工程と、該酸化物絶縁体層を熱
処理して該酸化物絶縁体層の結晶性を改善する第２の工
程とを含んでいる。
ルバリア絶縁層としての酸化物絶縁体薄膜の形成方法に
独自のプロセスが含まれており、これにより、一対の酸
化物超電導体薄膜に挟まれた、極めて薄く且つ絶縁性の
高い絶縁体層を含む超電導素子の作製を実現している。
即ち、本発明に係る作製方法における絶縁体層の成膜処
理は、第１超電導電極層上にピンホールのない酸化物絶
縁体層を成膜する第１の工程と、該酸化物絶縁体層を熱
処理して該酸化物絶縁体層の結晶性を改善する第２の工
程とを含んでいる。
【００１１】一般的に述べて、ピンホールのない酸化物
絶縁体層は、低い基板温度で酸化物絶縁体を成膜するこ
とにより形成することができる。従って、第１の工程に
おいて第１超電導電極層上に成膜された酸化物絶縁体層
は、多くの欠陥を含んでいる。しかし、第２の工程で行
われる熱処理により、成膜された酸化物絶縁体層の結晶
性が改善されるので、熱処理された酸化物絶縁体層は、
ピンホールがなく且つ優れた結晶性を有している。成膜
された酸化物絶縁体層が島状にならないならば、すなわ
ちピンホールがないならば、酸化物絶縁体薄膜がその上
に成膜される基板の温度は自由に決定できる。一方、熱
処理の温度と時間は、酸化物絶縁体薄膜が多結晶化され
て島状になったりせず、また、酸化物超電導初薄膜に悪
影響を与えることがなく、酸化物絶縁体薄膜の結晶性が
改善される範囲内で自由に決定できる。
絶縁体層は、低い基板温度で酸化物絶縁体を成膜するこ
とにより形成することができる。従って、第１の工程に
おいて第１超電導電極層上に成膜された酸化物絶縁体層
は、多くの欠陥を含んでいる。しかし、第２の工程で行
われる熱処理により、成膜された酸化物絶縁体層の結晶
性が改善されるので、熱処理された酸化物絶縁体層は、
ピンホールがなく且つ優れた結晶性を有している。成膜
された酸化物絶縁体層が島状にならないならば、すなわ
ちピンホールがないならば、酸化物絶縁体薄膜がその上
に成膜される基板の温度は自由に決定できる。一方、熱
処理の温度と時間は、酸化物絶縁体薄膜が多結晶化され
て島状になったりせず、また、酸化物超電導初薄膜に悪
影響を与えることがなく、酸化物絶縁体薄膜の結晶性が
改善される範囲内で自由に決定できる。
【００１２】上記したトンネル接合超電導素子におい
て、第１超電導電極層及び第２超電導電極層の各々は、
Ｙ−Ｂa−Ｃu−Ｏ系複合酸化物超電導体材料や、Ｂi−
Ｓr−Ｃa−Ｃu−Ｏ系複合酸化物超電導体材料や、Ｔl−
Ｂa −Ｃa−Ｃu−Ｏ系複合酸化物超電導材料などに代表
される高臨界温度『銅酸化物』系酸化物超電導体材料の
ような普通の酸化物超電導材料で形成することができ
る。一方、酸化物絶縁体薄膜は、ＭgＯ、ＳrＴiＯ3、Ｎ
dＧaＯ3、Ｙ2Ｏ3、ＬaＡlＯ3、ＬaＧaＯ3、Ａl2Ｏ3、Ｚ
rＯ2などの材料から選んで形成することができる。しか
し、酸化物絶縁体薄膜は、これらの材料に限定されるも
のではない。使用される高臨界温度『銅酸化物』系酸化
物超電導体材料に拡散せず、使用される高臨界温度『銅
酸化物』系酸化物超電導体材料と格子定数においてほぼ
整合して、酸化物絶縁体薄膜と高臨界温度『銅酸化物』
系酸化物超電導体材料の超電導層との間に鮮明な界面が
形成されるようなどのような酸化物絶縁体でも酸化物絶
縁体薄膜は形成できる。この観点からは、高臨界温度
『銅酸化物』系酸化物超電導体材料が成膜される基板の
材料として従来使用されている酸化物絶縁材料は、使用
できると言える。
て、第１超電導電極層及び第２超電導電極層の各々は、
Ｙ−Ｂa−Ｃu−Ｏ系複合酸化物超電導体材料や、Ｂi−
Ｓr−Ｃa−Ｃu−Ｏ系複合酸化物超電導体材料や、Ｔl−
Ｂa −Ｃa−Ｃu−Ｏ系複合酸化物超電導材料などに代表
される高臨界温度『銅酸化物』系酸化物超電導体材料の
ような普通の酸化物超電導材料で形成することができ
る。一方、酸化物絶縁体薄膜は、ＭgＯ、ＳrＴiＯ3、Ｎ
dＧaＯ3、Ｙ2Ｏ3、ＬaＡlＯ3、ＬaＧaＯ3、Ａl2Ｏ3、Ｚ
rＯ2などの材料から選んで形成することができる。しか
し、酸化物絶縁体薄膜は、これらの材料に限定されるも
のではない。使用される高臨界温度『銅酸化物』系酸化
物超電導体材料に拡散せず、使用される高臨界温度『銅
酸化物』系酸化物超電導体材料と格子定数においてほぼ
整合して、酸化物絶縁体薄膜と高臨界温度『銅酸化物』
系酸化物超電導体材料の超電導層との間に鮮明な界面が
形成されるようなどのような酸化物絶縁体でも酸化物絶
縁体薄膜は形成できる。この観点からは、高臨界温度
『銅酸化物』系酸化物超電導体材料が成膜される基板の
材料として従来使用されている酸化物絶縁材料は、使用
できると言える。
【００１３】上記したトンネル接合超電導素子がその上
に形成される好ましい基板には、例えば、ＭgＯ単結
晶、ＳrＴiＯ3単結晶、ＮdＧaＯ3単結晶、Ｙ2Ｏ3単結
晶、ＬaＡlＯ3単結晶、ＬaＧaＯ3単結晶、Ａl2Ｏ3単結
晶、ＺrＯ2単結晶などを挙げることができる。例えば、
酸化物超電導体薄膜は、ＭgＯ単結晶基板の（１００）
面、ＳrＴiＯ3単結晶基板の（１１０）面または（１０
０）面、ＮdＧaＯ3単結晶基板の（００１）面などを成
膜面として使用して、成膜することができる。
に形成される好ましい基板には、例えば、ＭgＯ単結
晶、ＳrＴiＯ3単結晶、ＮdＧaＯ3単結晶、Ｙ2Ｏ3単結
晶、ＬaＡlＯ3単結晶、ＬaＧaＯ3単結晶、Ａl2Ｏ3単結
晶、ＺrＯ2単結晶などを挙げることができる。例えば、
酸化物超電導体薄膜は、ＭgＯ単結晶基板の（１００）
面、ＳrＴiＯ3単結晶基板の（１１０）面または（１０
０）面、ＮdＧaＯ3単結晶基板の（００１）面などを成
膜面として使用して、成膜することができる。
【００１４】第１超電導電極層上に 200℃以下の基板温
度でMgＯ薄膜を成膜する第１の工程と、該MgＯ薄膜を熱
処理に付す第１の工程とを含む場合、上記第１工程にお
いて第１超電導電極層上に形成されるMgＯ薄膜は、様々
な欠陥を含んでいる。しかしながら、第２工程おいて熱
処理を実行することにより、このMgＯ薄膜の結晶性が改
良されて、ピンホールのない良質の絶縁体層となる。
尚、ここで、第１工程におけるMgＯの成膜時の基板温度
を 200℃以下としたのは、基板温度がこの温度を越える
と、20Å程度の極めて薄く成膜したMgＯ薄膜は島状に成
長して、ピンホールが発生してしまう。これに対して、
上記温度以下で成膜した場合は、ピンホールの無いMgＯ
膜が形成される。
度でMgＯ薄膜を成膜する第１の工程と、該MgＯ薄膜を熱
処理に付す第１の工程とを含む場合、上記第１工程にお
いて第１超電導電極層上に形成されるMgＯ薄膜は、様々
な欠陥を含んでいる。しかしながら、第２工程おいて熱
処理を実行することにより、このMgＯ薄膜の結晶性が改
良されて、ピンホールのない良質の絶縁体層となる。
尚、ここで、第１工程におけるMgＯの成膜時の基板温度
を 200℃以下としたのは、基板温度がこの温度を越える
と、20Å程度の極めて薄く成膜したMgＯ薄膜は島状に成
長して、ピンホールが発生してしまう。これに対して、
上記温度以下で成膜した場合は、ピンホールの無いMgＯ
膜が形成される。
【００１５】また、第２工程における熱処理は、 300℃
から 700℃の範囲の温度で10分から２時間の範囲の時間
行うことが好ましい。第２工程における熱処理温度が 3
00℃未満の場合、または、熱処理時間が10分未満の場合
には、MgＯ膜の結晶性の改善が促進されない。一方、熱
処理温度が 700℃を越えると、MgＯ膜がかえって多結晶
化され、膜質が劣化する。また、熱処理時間が２時間を
越えても、MgＯ膜の結晶性の改善に差はみられない。
から 700℃の範囲の温度で10分から２時間の範囲の時間
行うことが好ましい。第２工程における熱処理温度が 3
00℃未満の場合、または、熱処理時間が10分未満の場合
には、MgＯ膜の結晶性の改善が促進されない。一方、熱
処理温度が 700℃を越えると、MgＯ膜がかえって多結晶
化され、膜質が劣化する。また、熱処理時間が２時間を
越えても、MgＯ膜の結晶性の改善に差はみられない。
【００１６】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明するが、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。
に説明するが、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。
【００１７】
【実施例】図１は、本発明に係る超電導素子の作製方法
を工程毎に示す図である。
を工程毎に示す図である。
【００１８】まず、図１(a) に示すように、基板１上
に、第１超電導電極層２となる酸化物超電導薄膜を成膜
する。成膜法は、公知の種々の方法を何れも適用するこ
とができる。次に、図１(b) に示すように、第１超電導
電極層２上に酸化物絶縁体層３ａを低い基板温度で堆積
させる。但し、この段階では、低温で成膜された酸化物
絶縁体層３ａは、欠陥が多い。続いて、図１(c) に示す
ように、熱処理を実行して酸化物絶縁体層３の結晶性を
改善する。最後に、図１(d) に示すように、酸化物絶縁
体層３上に第２超電導電極層４となる酸化物超電導薄膜
を成膜する。
に、第１超電導電極層２となる酸化物超電導薄膜を成膜
する。成膜法は、公知の種々の方法を何れも適用するこ
とができる。次に、図１(b) に示すように、第１超電導
電極層２上に酸化物絶縁体層３ａを低い基板温度で堆積
させる。但し、この段階では、低温で成膜された酸化物
絶縁体層３ａは、欠陥が多い。続いて、図１(c) に示す
ように、熱処理を実行して酸化物絶縁体層３の結晶性を
改善する。最後に、図１(d) に示すように、酸化物絶縁
体層３上に第２超電導電極層４となる酸化物超電導薄膜
を成膜する。
【００１９】以上のような一連の工程により、良質の絶
縁体層によりバリア層が形成されたトンネル接合を含む
超電導素子が完成する。
縁体層によりバリア層が形成されたトンネル接合を含む
超電導素子が完成する。
【００２０】〔作製例〕図１に示したような１連の工程
により、実際にトンネル接合を含む超電導素子を作製し
た。
により、実際にトンネル接合を含む超電導素子を作製し
た。
【００２１】まず、幅、長さ共に20mmのMgＯ基板上に、
Ｙ−Ba−Cu酸化物の薄膜をスパッタリング法により成膜
した。成膜条件は下記の表１に示す通りである。
Ｙ−Ba−Cu酸化物の薄膜をスパッタリング法により成膜
した。成膜条件は下記の表１に示す通りである。
【００２２】
【表１】
【００２３】次に、上記酸化物超電導薄膜上に、絶縁体
層となるMgＯ層を堆積した。成膜方法はスパッタリング
法とし、その成膜条件は下記の表２に示す通りである。
層となるMgＯ層を堆積した。成膜方法はスパッタリング
法とし、その成膜条件は下記の表２に示す通りである。
【００２４】
【表２】
【００２５】上述のようにして成膜したMgＯ層は、非晶
質であった。続いて、上述のようにして成膜したMgＯ層
は、を、下記の表３に示す条件で熱処理に付した。
質であった。続いて、上述のようにして成膜したMgＯ層
は、を、下記の表３に示す条件で熱処理に付した。
【００２６】
【表３】
【００２７】以上のように熱処理されたMgＯ層は、結晶
化されていた。最後に、表１に示したものと同じ成膜条
件で、第２超電導電極となる酸化物超電導薄膜を成膜し
た。
化されていた。最後に、表１に示したものと同じ成膜条
件で、第２超電導電極となる酸化物超電導薄膜を成膜し
た。
【００２８】以上のようにして作製したトンネル接合を
含む超電導素子に端子を設けてその特性を評価した。超
電導素子を90Ｋ以下に冷却して、周波数11ＧHz、出力
0.1Ｗのマイクロ波を印加したところ、22.7μＶの倍数
の電圧点でシャピロステップが観測され、有効なトンネ
ル接合が形成されていることが確認された。一方、MgＯ
層を 220℃で成膜した場合は、MgＯ膜が島状に成長し、
MgＯ膜にピンホールが発生した。このピンホールは熱処
理を行っても消えなかった。この結果、ピンホールのな
い酸化物絶縁体薄膜を形成するには低い基板温度で酸化
物絶縁体を成膜することが好ましいと一般に言われてい
るので、少なくとも 200℃以下の基板温度でMgＯを成膜
するならば、ピンホールのないMgＯ薄膜を成膜すること
ができると言える。
含む超電導素子に端子を設けてその特性を評価した。超
電導素子を90Ｋ以下に冷却して、周波数11ＧHz、出力
0.1Ｗのマイクロ波を印加したところ、22.7μＶの倍数
の電圧点でシャピロステップが観測され、有効なトンネ
ル接合が形成されていることが確認された。一方、MgＯ
層を 220℃で成膜した場合は、MgＯ膜が島状に成長し、
MgＯ膜にピンホールが発生した。このピンホールは熱処
理を行っても消えなかった。この結果、ピンホールのな
い酸化物絶縁体薄膜を形成するには低い基板温度で酸化
物絶縁体を成膜することが好ましいと一般に言われてい
るので、少なくとも 200℃以下の基板温度でMgＯを成膜
するならば、ピンホールのないMgＯ薄膜を成膜すること
ができると言える。
【００２９】MgＯ膜の熱処理温度が 300℃よりも低い場
合はMgＯが結晶化せず、一方、熱処理温度が 700℃を越
えた場合はMgＯ膜が多結晶化してしまった。このため、
いずれの場合も、MgＯ層上に成膜したＹＢＣＯ層の結晶
性が劣化し、最終的に得られた超電導素子においてもシ
ャピロステップを観測することができなかった。
合はMgＯが結晶化せず、一方、熱処理温度が 700℃を越
えた場合はMgＯ膜が多結晶化してしまった。このため、
いずれの場合も、MgＯ層上に成膜したＹＢＣＯ層の結晶
性が劣化し、最終的に得られた超電導素子においてもシ
ャピロステップを観測することができなかった。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る超電
導素子の作製方法によれば、極めて薄く且つピンホール
のない結晶性の優れた絶縁体層を再現性良く作製するこ
とが可能になる。従って、超電導技術において最も基本
的な素子であるトンネル型ジョセフソン素子を効率良く
作製することが可能になる。
導素子の作製方法によれば、極めて薄く且つピンホール
のない結晶性の優れた絶縁体層を再現性良く作製するこ
とが可能になる。従って、超電導技術において最も基本
的な素子であるトンネル型ジョセフソン素子を効率良く
作製することが可能になる。
【図１】本発明に係る超電導素子の作製方法を工程毎に
示す図である。
示す図である。
１ 基板、 ２ 第１超電導電極層（第１酸化物超電導体層）、 ３ 絶縁体層、 ４ 第２超電導電極層（第２酸化物超電導体層）
Claims (2)
- 【請求項１】基板上に酸化物超電導薄膜により形成され
た第１超電導電極層と、該第１超電導電極層上に形成さ
れた非常に薄い絶縁体層と、該絶縁体層上に酸化物超電
導薄膜により形成された第２超電導電極層とを備え、該
第１および第２の超電導電極層により形成されたトンネ
ル接合を含む超電導素子を作製する方法であって、 基板上に該第１超電導電極層として酸化物超電導薄膜を
成膜する工程と、該第１超電導電極層上にピンホールの
ない酸化物絶縁体層を成膜する工程と、該酸化物絶縁体
層を熱処理して該酸化物絶縁体層の結晶性を改善する工
程と、該熱処理後の酸化物絶縁体層上に該第２超電導電
極層として酸化物超電導薄膜を成膜する工程とを含むこ
とを特徴とする超電導素子の作製方法。 - 【請求項２】基板上に酸化物超電導薄膜により形成され
た第１超電導電極層と、該第１超電導電極層上に形成さ
れた非常に薄い絶縁体層と、該絶縁体層上に酸化物超電
導薄膜により形成された第２超電導電極層とを備え、該
第１および第２の超電導電極層により形成されたトンネ
ル接合を含む超電導素子を作製する方法であって、 基板上に該第１超電導電極層として酸化物超電導薄膜を
成膜する工程と、該第１超電導電極層上に 200℃以下の
基板温度でMgＯ薄膜を成膜する工程と、該MgＯ薄膜を熱
処理に付す工程と、該熱処理後のMgＯ薄膜上に該第２超
電導電極層として酸化物超電導薄膜を成膜する工程とを
含むことを特徴とする超電導素子の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4021917A JPH0555652A (ja) | 1991-01-10 | 1992-01-10 | 超電導素子の作製方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1822291 | 1991-01-10 | ||
| JP3-18222 | 1991-01-10 | ||
| JP4021917A JPH0555652A (ja) | 1991-01-10 | 1992-01-10 | 超電導素子の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555652A true JPH0555652A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=26354872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4021917A Withdrawn JPH0555652A (ja) | 1991-01-10 | 1992-01-10 | 超電導素子の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0555652A (ja) |
-
1992
- 1992-01-10 JP JP4021917A patent/JPH0555652A/ja not_active Withdrawn
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH05335638A (ja) | ジョセフソン接合構造体およびその作製方法 | |
| JPH0730161A (ja) | 絶縁体薄膜と酸化物超電導薄膜との積層膜及び作製方法 | |
| JP3189403B2 (ja) | 超電導接合を有する素子およびその作製方法 | |
| EP0494830B1 (en) | Method for manufacturing tunnel junction type josephson device composed of compound oxide superconductor material | |
| JPH0555652A (ja) | 超電導素子の作製方法 | |
| JPH06302872A (ja) | 酸化物超電導薄膜上に上層の薄膜を積層する方法 | |
| JP3186035B2 (ja) | 電界効果素子用積層薄膜および該積層薄膜を用いた電界効果トランジスター | |
| JP2819743B2 (ja) | 高温超電導薄膜の作製方法 | |
| JPH03166776A (ja) | トンネル接合素子とその作製方法 | |
| JP2544390B2 (ja) | 酸化物超電導集積回路 | |
| JP2680949B2 (ja) | 超電導電界効果型素子の作製方法 | |
| JP2907831B2 (ja) | ジョセフソン素子 | |
| EP0517560B1 (en) | Method of manufacturing a superconducting microwave component substrate | |
| JP2786130B2 (ja) | 高温超電導薄膜構造 | |
| JPS63239740A (ja) | 超電導化合物薄膜の製造方法 | |
| JP2002141564A (ja) | 超電導素子及びその製造方法 | |
| JP2819871B2 (ja) | 超電導装置の作製方法 | |
| JP2647251B2 (ja) | 超電導素子および作製方法 | |
| JPH03275504A (ja) | 酸化物超伝導体薄膜およびその製造方法 | |
| JP2883464B2 (ja) | 酸化物超電導薄膜上に異なる材料の薄膜を積層する方法 | |
| JPH05190926A (ja) | 超電導装置の作製方法およびこの方法による超電導装置 | |
| JPH10178220A (ja) | トンネル型超伝導接合素子 | |
| JP2708673B2 (ja) | 超伝導薄膜縦型接合素子の製造方法 | |
| JP2691065B2 (ja) | 超電導素子および作製方法 | |
| JPH05160448A (ja) | 階段型ジョセフソン素子 |
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: 19990408 |