JPH06244469A - 積層ｓｎｓ型ジョセフソン接合素子 - Google Patents
積層ｓｎｓ型ジョセフソン接合素子Info
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- JPH06244469A JPH06244469A JP50A JP2637893A JPH06244469A JP H06244469 A JPH06244469 A JP H06244469A JP 50 A JP50 A JP 50A JP 2637893 A JP2637893 A JP 2637893A JP H06244469 A JPH06244469 A JP H06244469A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 酸化物超伝導体でなる下部電極２とこの下部
電極２表面の一部に形成した常伝導障壁３を介して下部
電極２と対向して形成した酸化物超伝導体でなる上部電
極４とを有する積層ＳＮＳ型ジョセフソン接合素子にお
いて，前記常伝導障壁３に、ペロブスカイト型結晶構
造、パイクロア型結晶構造、コランダム型結晶構造、も
しくはｒｕｔｉｌｅ−ＭｏＯ2 型結晶構造を有する格子
整合が良く導電率の高い酸化物導電体薄膜を用いること
を特徴とする。 【効果】 ＩｃＲｎ値が高く、ピンホール、電気的ショ
ートのない積層ＳＮＳ型ジョセフソン接合素子が得られ
る。
電極２表面の一部に形成した常伝導障壁３を介して下部
電極２と対向して形成した酸化物超伝導体でなる上部電
極４とを有する積層ＳＮＳ型ジョセフソン接合素子にお
いて，前記常伝導障壁３に、ペロブスカイト型結晶構
造、パイクロア型結晶構造、コランダム型結晶構造、も
しくはｒｕｔｉｌｅ−ＭｏＯ2 型結晶構造を有する格子
整合が良く導電率の高い酸化物導電体薄膜を用いること
を特徴とする。 【効果】 ＩｃＲｎ値が高く、ピンホール、電気的ショ
ートのない積層ＳＮＳ型ジョセフソン接合素子が得られ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＳＮＳ型ジョセフソン
接合素子に関する。
接合素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ジョセフソン接合で構成される論理回路
や記憶回路は半導体回路に比べ消費電力が小さく、高速
で動作するという大きな利点がある。近年、発見された
酸化物超伝導体は超伝導体は超伝導転移温度Ｔｃが１０
０Ｋ前後と高く、この値に相当する大きなエネルギーギ
ャップ値をもつ。そのため、この酸化物超伝導体を用い
たジョセフソン接合では、液体窒素温度など従来の超伝
導体にない高温での動作や高周波での動作が期待され
る。
や記憶回路は半導体回路に比べ消費電力が小さく、高速
で動作するという大きな利点がある。近年、発見された
酸化物超伝導体は超伝導体は超伝導転移温度Ｔｃが１０
０Ｋ前後と高く、この値に相当する大きなエネルギーギ
ャップ値をもつ。そのため、この酸化物超伝導体を用い
たジョセフソン接合では、液体窒素温度など従来の超伝
導体にない高温での動作や高周波での動作が期待され
る。
【０００３】これまでに酸化物超伝導体を用いたジョセ
フソン接合素子として基板面内で薄膜の結晶方位を変え
その粒界を接合として用いるグレインバウンダリ−ＳＮ
Ｓ型接合、基板の段差を用いたステップエッジＳＮＳ型
接合、酸化物超伝導体を電極材料とする積層ＳＮＳ型接
合等が提案され、その性能が評価されている。単体素子
を想定した場合グレインバウンダリー接合、ステップエ
ッジ接合等もその素子構造の候補として考えられるが、
複合化、集積化、微細化を伴う素子においては積層ＳＮ
Ｓ型ジョセフソン接合が最適な素子構造と考えられる。
フソン接合素子として基板面内で薄膜の結晶方位を変え
その粒界を接合として用いるグレインバウンダリ−ＳＮ
Ｓ型接合、基板の段差を用いたステップエッジＳＮＳ型
接合、酸化物超伝導体を電極材料とする積層ＳＮＳ型接
合等が提案され、その性能が評価されている。単体素子
を想定した場合グレインバウンダリー接合、ステップエ
ッジ接合等もその素子構造の候補として考えられるが、
複合化、集積化、微細化を伴う素子においては積層ＳＮ
Ｓ型ジョセフソン接合が最適な素子構造と考えられる。
【０００４】酸化物超伝導体を電極材料とする積層ＳＮ
Ｓ型ジョセフソン接合素子に関しては、従来、アプライ
ド フィジクス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）第６０巻１４号Ｌ１７５６頁
−Ｌ１７５８頁，１９９２年がある。ここで提案された
ジョセフソン接合素子は、図１に示すように、基板１上
に形成されたＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 膜でなる下部電極２
上に形成された厚さ１００ｎｍのＰｒ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ
x 膜でなる常伝導障壁３を介して下部電極層２と対向し
て形成されたＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 膜でなる上部電極層
４とで構成される。この素子は以下の工程で製造され
る。まず、チタン酸ストロンテュウム（ＳｒＴｉＯ3 ）
（１００）単結晶基板上に、イットリウム（Ｙ），バリ
ウム銅酸化物（Ｂａ2 ＣｕＯ3 ），銅（Ｃｕ）を共スパ
ッタし、厚さ３００ｎｍのＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 膜下部
電極を成長する。引き続き、プラセオジウム（Ｐｒ），
バリウム銅酸化物（Ｂａ2 ＣｕＯ3 ），銅（Ｃｕ）を共
スパッタし、厚さ１００ｎｍのＰｒ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx
膜常伝導障壁を成長する。更にイットリウム（Ｙ），バ
リウム銅酸化物（Ｂａ2 ＣｕＯ3 ），銅（Ｃｕ）を共ス
パッタし、厚さ４５０ｎｍのＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 膜上
部電極を成長する。最後に金（Ａｕ）をスパッタし、厚
さ３００ｎｍのリード電極としＳＮＳ型ジョセフソン接
合素子の基本構造を完成する。デバイス化に必要な各層
のパターニングは、通常のフォトリソグラフィープロセ
スにより行われる。
Ｓ型ジョセフソン接合素子に関しては、従来、アプライ
ド フィジクス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）第６０巻１４号Ｌ１７５６頁
−Ｌ１７５８頁，１９９２年がある。ここで提案された
ジョセフソン接合素子は、図１に示すように、基板１上
に形成されたＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 膜でなる下部電極２
上に形成された厚さ１００ｎｍのＰｒ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ
x 膜でなる常伝導障壁３を介して下部電極層２と対向し
て形成されたＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 膜でなる上部電極層
４とで構成される。この素子は以下の工程で製造され
る。まず、チタン酸ストロンテュウム（ＳｒＴｉＯ3 ）
（１００）単結晶基板上に、イットリウム（Ｙ），バリ
ウム銅酸化物（Ｂａ2 ＣｕＯ3 ），銅（Ｃｕ）を共スパ
ッタし、厚さ３００ｎｍのＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 膜下部
電極を成長する。引き続き、プラセオジウム（Ｐｒ），
バリウム銅酸化物（Ｂａ2 ＣｕＯ3 ），銅（Ｃｕ）を共
スパッタし、厚さ１００ｎｍのＰｒ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx
膜常伝導障壁を成長する。更にイットリウム（Ｙ），バ
リウム銅酸化物（Ｂａ2 ＣｕＯ3 ），銅（Ｃｕ）を共ス
パッタし、厚さ４５０ｎｍのＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 膜上
部電極を成長する。最後に金（Ａｕ）をスパッタし、厚
さ３００ｎｍのリード電極としＳＮＳ型ジョセフソン接
合素子の基本構造を完成する。デバイス化に必要な各層
のパターニングは、通常のフォトリソグラフィープロセ
スにより行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】こうした従来構造の積
層ＳＮＳ型ジョセフソン素子ではその素子を特徴づける
（１）マイクロ波照射によるシャピロステップ（２）直
流磁場をかけた時の超伝導電流の変調を示すフラウンホ
ッファーパターンの出現が確認されたが、電圧−電流曲
線では低いＩｃＲｎ積（８０μＶ）の値しか得られず、
ミキサー等の非線形を利用した高周波素子への応用が困
難であった。その理由として常伝導障壁中のコヒーレン
ト長（１ｎｍ）に比較して常伝導障壁の膜厚が厚い（５
０−１００ｎｍ）ことが挙げられる。しかし常伝導障壁
層の膜厚を薄くするとピンホールが形成され、下部電極
層と上部電極層との間での電気的ショートが発生し、良
好な素子を作製することが困難である。
層ＳＮＳ型ジョセフソン素子ではその素子を特徴づける
（１）マイクロ波照射によるシャピロステップ（２）直
流磁場をかけた時の超伝導電流の変調を示すフラウンホ
ッファーパターンの出現が確認されたが、電圧−電流曲
線では低いＩｃＲｎ積（８０μＶ）の値しか得られず、
ミキサー等の非線形を利用した高周波素子への応用が困
難であった。その理由として常伝導障壁中のコヒーレン
ト長（１ｎｍ）に比較して常伝導障壁の膜厚が厚い（５
０−１００ｎｍ）ことが挙げられる。しかし常伝導障壁
層の膜厚を薄くするとピンホールが形成され、下部電極
層と上部電極層との間での電気的ショートが発生し、良
好な素子を作製することが困難である。
【０００６】本発明の目的は、このような従来の欠点を
取り除いたジョセフソン接合素子及びその製造方法を提
供することにある。
取り除いたジョセフソン接合素子及びその製造方法を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば酸化物超
伝導体でなるベース電極と、このベース電極表面の一部
に形成した常伝導障壁と、この常伝導障壁を介して前記
ベース電極と対向した酸化物超伝導体でなるカウンタ電
極とを有するＳＮＳ型ジョセフソン接合素子において前
記常伝導障壁が酸化物超伝導体と同様な格子定数を持
ち、類似の結晶構造を有するパイロクロア、コランダ
ム、ｒｕｔｉｌｅ−ＭｏＯ2 、ペロブスカイト型酸化物
導電体であり、常伝導障壁が導電率の高い積層ＳＮＳジ
ョセフソン接合素子が得られる。
伝導体でなるベース電極と、このベース電極表面の一部
に形成した常伝導障壁と、この常伝導障壁を介して前記
ベース電極と対向した酸化物超伝導体でなるカウンタ電
極とを有するＳＮＳ型ジョセフソン接合素子において前
記常伝導障壁が酸化物超伝導体と同様な格子定数を持
ち、類似の結晶構造を有するパイロクロア、コランダ
ム、ｒｕｔｉｌｅ−ＭｏＯ2 、ペロブスカイト型酸化物
導電体であり、常伝導障壁が導電率の高い積層ＳＮＳジ
ョセフソン接合素子が得られる。
【０００８】
【作用】本発明では常伝導障壁層として酸化物超伝導体
と類似の結晶構造を有し、同様な格子定数の材料を用い
ることにより良好なヘテロエピタキシャル成長が可能と
なる。更に導電率の高い材料を選ぶ事により常伝導障壁
中のコヒーレント長を長くでき（３０−５０ｎｍ）、従
来報告されている膜厚（５０−１００ｎｍ）の常伝導障
壁を介しても、超伝導電子のしみだしは大きく、高いＩ
ｃＲｎ値が得られ、ミキサー等の高周波素子に応用する
のに十分なほどの非線形性が得られる。
と類似の結晶構造を有し、同様な格子定数の材料を用い
ることにより良好なヘテロエピタキシャル成長が可能と
なる。更に導電率の高い材料を選ぶ事により常伝導障壁
中のコヒーレント長を長くでき（３０−５０ｎｍ）、従
来報告されている膜厚（５０−１００ｎｍ）の常伝導障
壁を介しても、超伝導電子のしみだしは大きく、高いＩ
ｃＲｎ値が得られ、ミキサー等の高周波素子に応用する
のに十分なほどの非線形性が得られる。
【０００９】
【実施例】（実施例１）面方位が（１００）のＳｒＴｉ
Ｏ3 単結晶基板１上に（１００）配向Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3
Ｏx 薄膜２を２００ｎｍエピタキシャル成長し、その上
に（１００）配向Ｐｂ2 Ｉｒ2 Ｏx 薄膜３（パイロクロ
ア型結晶構造）を５０ｎｍエピタキシャル成長させ、そ
の上に膜厚２００ｎｍの（１００）配向Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ
3 Ｏx 薄膜４をイン・サイチュウで連続に成膜を行っ
た。成膜手法はパルス・レーザー蒸着法を用い、各々の
薄膜は単体のストイキオメトリックなターゲットを用い
て行った。Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 薄膜はａ軸配向の膜を
得るために、基板温度６００℃、酸素分圧２００ｍＴｏ
ｒｒで行った。Ｐｂ2 Ｉｒ2 Ｏx 薄膜はＰｂＯ2 の蒸気
圧が高い為、基板温度５５０℃で成膜を行った。それら
の三層膜の上に更に金のリード電極５の成膜を行った。
パターニングは通常のフォトリソグラフィーを用いた。
その素子構造を図１に示す。の素子は直流磁場に対して
Ｉｃが明瞭なＦｒａｕｎｈｏｆｅｒパターンを示し、マ
イクロ波に対してシャピロステップが確認された。さら
にこの素子のＩｃＲｎは従来の積層構造素子での値
（０．８μＶ）より一桁程度高い値を示しこの素子がピ
ンホール、電気的ショート、界面での超伝導性の劣化の
少ないＳＮＳ接合である事がわかった。
Ｏ3 単結晶基板１上に（１００）配向Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3
Ｏx 薄膜２を２００ｎｍエピタキシャル成長し、その上
に（１００）配向Ｐｂ2 Ｉｒ2 Ｏx 薄膜３（パイロクロ
ア型結晶構造）を５０ｎｍエピタキシャル成長させ、そ
の上に膜厚２００ｎｍの（１００）配向Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ
3 Ｏx 薄膜４をイン・サイチュウで連続に成膜を行っ
た。成膜手法はパルス・レーザー蒸着法を用い、各々の
薄膜は単体のストイキオメトリックなターゲットを用い
て行った。Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 薄膜はａ軸配向の膜を
得るために、基板温度６００℃、酸素分圧２００ｍＴｏ
ｒｒで行った。Ｐｂ2 Ｉｒ2 Ｏx 薄膜はＰｂＯ2 の蒸気
圧が高い為、基板温度５５０℃で成膜を行った。それら
の三層膜の上に更に金のリード電極５の成膜を行った。
パターニングは通常のフォトリソグラフィーを用いた。
その素子構造を図１に示す。の素子は直流磁場に対して
Ｉｃが明瞭なＦｒａｕｎｈｏｆｅｒパターンを示し、マ
イクロ波に対してシャピロステップが確認された。さら
にこの素子のＩｃＲｎは従来の積層構造素子での値
（０．８μＶ）より一桁程度高い値を示しこの素子がピ
ンホール、電気的ショート、界面での超伝導性の劣化の
少ないＳＮＳ接合である事がわかった。
【００１０】融点、格子定数、導電率等より常伝導障壁
をＰｂ2 Ｉｒ2 Ｏx の代わりにＴｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7 ，Ｔｌ
2 Ｉｒ2 Ｏ7 ，Ｐｂ2 Ｒｕ2 Ｏx ，Ｐｂ2 Ｏｓ2 Ｏx ，
Ｐｂ2 Ｉｒ2 Ｏx ，Ｐｂ2 Ｔｃ2 Ｏx ，Ｐｂ2 Ｒｅ2 Ｏ
x ，Ｂｉ2 Ｒｕ2 Ｏx ，Ｂｉ2 Ｒｈ2 Ｏx ，Ｂｉ2 Ｉｒ
2 Ｏ7 ，Ｃｄ2 Ｒｅ2 Ｏ7 、Ｌｕ2 Ｒｕ2 Ｏ7 あるいは
Ｌｕ2 Ｉｒ2 ０7 を用いても同様な結果が得られる。
をＰｂ2 Ｉｒ2 Ｏx の代わりにＴｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7 ，Ｔｌ
2 Ｉｒ2 Ｏ7 ，Ｐｂ2 Ｒｕ2 Ｏx ，Ｐｂ2 Ｏｓ2 Ｏx ，
Ｐｂ2 Ｉｒ2 Ｏx ，Ｐｂ2 Ｔｃ2 Ｏx ，Ｐｂ2 Ｒｅ2 Ｏ
x ，Ｂｉ2 Ｒｕ2 Ｏx ，Ｂｉ2 Ｒｈ2 Ｏx ，Ｂｉ2 Ｉｒ
2 Ｏ7 ，Ｃｄ2 Ｒｅ2 Ｏ7 、Ｌｕ2 Ｒｕ2 Ｏ7 あるいは
Ｌｕ2 Ｉｒ2 ０7 を用いても同様な結果が得られる。
【００１１】（実施例２）面方位（１１０）のＬａＡｌ
Ｏ3 単結晶基板１上に（１１０）配向Ｙ1 Ｂａ2ＣＵ3
Ｏx 薄膜２を２００ｎｍエピタキシャル成長し、その上
に（１１０）配向Ｖ2 Ｏ3 薄膜３（コランダム型結晶構
造）を５０ｎｍエピタキシャル成長させ、その上に膜圧
２００ｎｍの（１１０）配向Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 薄膜
４をイン・サイチュウで連続に成長を行った。成膜手法
はパルス・レーザー蒸着法を用い、各々の薄膜は単体の
ストイキオメトリックなターゲットを用いて行った。Ｙ
1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx ，Ｖ2 Ｏ3 薄膜は、ともに基板温度
６００℃、酸素分圧２００ｍＴｏｒｒで行った。それら
の三層膜の上に更に金のリード電極５の成膜を行った。
パターニングは通常のフォトリソグラフィーを用いた。
その素子構造を図１に示す。この素子は直流磁場に対し
てＩｃが明瞭なＦｒａｕｎｈｏｆｅｒパターンを示し、
マイクロ波に対してシャピロステップが確認された。さ
らにこの素子のＩｃＲｎ値は従来の積層構造素子での値
（０．０８μＶ）より一桁程度高い値を示しこの素子が
ピンホール、電気的ショート、界面での超伝導性の劣化
の少ないＳＮＳ接合であることがわかった。
Ｏ3 単結晶基板１上に（１１０）配向Ｙ1 Ｂａ2ＣＵ3
Ｏx 薄膜２を２００ｎｍエピタキシャル成長し、その上
に（１１０）配向Ｖ2 Ｏ3 薄膜３（コランダム型結晶構
造）を５０ｎｍエピタキシャル成長させ、その上に膜圧
２００ｎｍの（１１０）配向Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 薄膜
４をイン・サイチュウで連続に成長を行った。成膜手法
はパルス・レーザー蒸着法を用い、各々の薄膜は単体の
ストイキオメトリックなターゲットを用いて行った。Ｙ
1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx ，Ｖ2 Ｏ3 薄膜は、ともに基板温度
６００℃、酸素分圧２００ｍＴｏｒｒで行った。それら
の三層膜の上に更に金のリード電極５の成膜を行った。
パターニングは通常のフォトリソグラフィーを用いた。
その素子構造を図１に示す。この素子は直流磁場に対し
てＩｃが明瞭なＦｒａｕｎｈｏｆｅｒパターンを示し、
マイクロ波に対してシャピロステップが確認された。さ
らにこの素子のＩｃＲｎ値は従来の積層構造素子での値
（０．０８μＶ）より一桁程度高い値を示しこの素子が
ピンホール、電気的ショート、界面での超伝導性の劣化
の少ないＳＮＳ接合であることがわかった。
【００１２】融点、格子定数、導電率等より常伝導障壁
をＶ2 Ｏ3 の代わりにＴｉ2 Ｏ3 を用いても同様な結果
が得られる。
をＶ2 Ｏ3 の代わりにＴｉ2 Ｏ3 を用いても同様な結果
が得られる。
【００１３】（実施例３）面方位が（１００）のＬａＡ
ｌＯ3 単結晶基板１上に（１００）配向Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ
3 Ｏx 薄膜２を２００ｎｍエピタキシャル成長し、その
上に（１００）配向ＲｕＯ2 薄膜３を５０ｎｍエピタキ
シャル成長させ，その上に膜圧２００ｎｍの（１００）
配向Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 薄膜４をイン・サイチュウで
連続に成長を行なった。成膜手法はパルス・レーザー蒸
着法を用い、各々の薄膜は単体のストイキオメトリック
なターゲットを用いた。Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx ，ＲｕＯ
3 薄膜は共に基板６００℃、酸素分圧２００ｍＴｏｒｒ
で行った。それらの三層膜の上に更に金のリード電極５
成膜を行った。パターニングは通常のフォトリソグラフ
ィーを用いた。その素子構造を図１に示す。この素子は
直流磁場に対してＩｃが明瞭なＦｒａｕｎｈｏｆｅｒパ
ターンを示し、マイクロ波に対してシャピロステップが
確認された。さらにこの素子ＩｃＲｎ値は従来の積層構
造での値（０．８μＶ）より一桁程度高い値を示し、こ
の素子がピンホール、電気的ショート、界面での超伝導
性の劣化の少ないＳＮＳ接合である事がわかった。
ｌＯ3 単結晶基板１上に（１００）配向Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ
3 Ｏx 薄膜２を２００ｎｍエピタキシャル成長し、その
上に（１００）配向ＲｕＯ2 薄膜３を５０ｎｍエピタキ
シャル成長させ，その上に膜圧２００ｎｍの（１００）
配向Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 薄膜４をイン・サイチュウで
連続に成長を行なった。成膜手法はパルス・レーザー蒸
着法を用い、各々の薄膜は単体のストイキオメトリック
なターゲットを用いた。Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx ，ＲｕＯ
3 薄膜は共に基板６００℃、酸素分圧２００ｍＴｏｒｒ
で行った。それらの三層膜の上に更に金のリード電極５
成膜を行った。パターニングは通常のフォトリソグラフ
ィーを用いた。その素子構造を図１に示す。この素子は
直流磁場に対してＩｃが明瞭なＦｒａｕｎｈｏｆｅｒパ
ターンを示し、マイクロ波に対してシャピロステップが
確認された。さらにこの素子ＩｃＲｎ値は従来の積層構
造での値（０．８μＶ）より一桁程度高い値を示し、こ
の素子がピンホール、電気的ショート、界面での超伝導
性の劣化の少ないＳＮＳ接合である事がわかった。
【００１４】融点、格子定数、導電率等より常伝導障壁
をＲｕＯ2 の代わりにＶＯ2 ，ＣｒＯ2 ，ＭｏＯ2 ，Ｗ
Ｏ2 ，ＲｅＯ2 ，ＲｕＯ2 ，Ｒｈｏ2 ，ＯｓＯ2 ，Ｉｒ
Ｏ2，ＰｔＯ2 を用いても同様な結果が得られる。
をＲｕＯ2 の代わりにＶＯ2 ，ＣｒＯ2 ，ＭｏＯ2 ，Ｗ
Ｏ2 ，ＲｅＯ2 ，ＲｕＯ2 ，Ｒｈｏ2 ，ＯｓＯ2 ，Ｉｒ
Ｏ2，ＰｔＯ2 を用いても同様な結果が得られる。
【００１５】（実施例４）面方位が（１００）のＬａＧ
ａＯ3 単結晶基板１上にａ軸配向Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx
薄膜２を２００ｎｍエピタキシャル成長し、その上に
（１００）配向ＳｒＶＯ3 薄膜３を５０ｎｍエピタキシ
ャル成長させ、その上に膜厚２００ｎｍのａ軸配向Ｙ1
Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 薄膜４をイン・サイチュウで連続に成
長を行なった。成膜手法はパルス・レーザー蒸着法を用
い、各々の薄膜は単体のストイキオメトリックなターゲ
ットを用いた。Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx ，ＳｒＶＯ3 薄膜
はともに基板温度６００℃，酸素分圧２００ｍＴｏｒｒ
で成膜を行った。それらの三層膜の上に更に金のリード
電極５の成膜を行った。パターニングは通常のフォトリ
ソグラフィーを用いた。その素子構造を図１に示す。こ
の素子は直流磁場に対して明瞭なＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ
パターンを示し、マイクロ波に対してシャピロステップ
が確認された。更にこの素子のＩｃＲｎ値従来の積層構
造での値（０．８μＶ）より一桁程度高い値を示しこの
素子がピンホール、電気的ショート、界面での超伝導性
の劣化の少ないＳＮＳ接合である事がわかった。
ａＯ3 単結晶基板１上にａ軸配向Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx
薄膜２を２００ｎｍエピタキシャル成長し、その上に
（１００）配向ＳｒＶＯ3 薄膜３を５０ｎｍエピタキシ
ャル成長させ、その上に膜厚２００ｎｍのａ軸配向Ｙ1
Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 薄膜４をイン・サイチュウで連続に成
長を行なった。成膜手法はパルス・レーザー蒸着法を用
い、各々の薄膜は単体のストイキオメトリックなターゲ
ットを用いた。Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx ，ＳｒＶＯ3 薄膜
はともに基板温度６００℃，酸素分圧２００ｍＴｏｒｒ
で成膜を行った。それらの三層膜の上に更に金のリード
電極５の成膜を行った。パターニングは通常のフォトリ
ソグラフィーを用いた。その素子構造を図１に示す。こ
の素子は直流磁場に対して明瞭なＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ
パターンを示し、マイクロ波に対してシャピロステップ
が確認された。更にこの素子のＩｃＲｎ値従来の積層構
造での値（０．８μＶ）より一桁程度高い値を示しこの
素子がピンホール、電気的ショート、界面での超伝導性
の劣化の少ないＳＮＳ接合である事がわかった。
【００１６】融点、格子定数、導電率等より常伝導障壁
をＳｒＶＯ3 の代わりにＲｅＯ3 ，Ｍx ＲｅＯ3 Ｍx
ＷＯ3 ，Ｍx ＭｏＯ3 Ｍx ＮｂＯ3 （Ｍ：アルカリ金
属），ＬａＴｉＯ3 ，ＳｒＶＯ3 ，Ｌａ1 - x Ｓｒx Ｖ
Ｏ3 ，ＣａＣｒＯ3 ，ＳｒＣｒＯ3 ，ＳｒＦｅＯ3 ，Ｓ
ｒＣｏＯ3 ，ＬａＣｏＯ3 ，Ｌａ1 - x Ｓｒx Ｃｏ
Ｏ3 ，ＳｒＩｒＯ3 ，ＢａＰｂＯ3 ，ＢａＰｂ1 - x Ｂ
ｉx Ｏ3 ，Ｎａx Ｔａv Ｗ1 - v Ｏ3 あるいは（Ｂａ，
Ｃａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 - x を用いても同様な結果が得ら
れる。
をＳｒＶＯ3 の代わりにＲｅＯ3 ，Ｍx ＲｅＯ3 Ｍx
ＷＯ3 ，Ｍx ＭｏＯ3 Ｍx ＮｂＯ3 （Ｍ：アルカリ金
属），ＬａＴｉＯ3 ，ＳｒＶＯ3 ，Ｌａ1 - x Ｓｒx Ｖ
Ｏ3 ，ＣａＣｒＯ3 ，ＳｒＣｒＯ3 ，ＳｒＦｅＯ3 ，Ｓ
ｒＣｏＯ3 ，ＬａＣｏＯ3 ，Ｌａ1 - x Ｓｒx Ｃｏ
Ｏ3 ，ＳｒＩｒＯ3 ，ＢａＰｂＯ3 ，ＢａＰｂ1 - x Ｂ
ｉx Ｏ3 ，Ｎａx Ｔａv Ｗ1 - v Ｏ3 あるいは（Ｂａ，
Ｃａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 - x を用いても同様な結果が得ら
れる。
【００１７】（実施例５）面方位が（１００）のＳｒＴ
ｉＯ3 単結晶基板１上に（１００）配向Ｅｕ1 Ｂａ2 Ｃ
ｕ3 Ｏx 薄膜２を２００ｎｍエピタキシャル成長し、そ
の上に（１００）配向Ｐｂ2 Ｉｒ2 Ｏx 薄膜３（パイロ
クロア型結晶構造）を５０ｎｍエピタキシャル成長さ
せ、その上に膜厚２００ｎｍの（１００）配向Ｅｕ1 Ｂ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏx 薄膜４をイン・サイチュウで連続に成膜
を行った。成膜手法はパルス・レーザー蒸着法を用い、
各々の薄膜は単体のストイキオメトリックなターゲット
を用いて行なった。Ｅｕ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 薄膜は（１
００）配向の膜を得るために、基板温度６００℃、酸素
分圧２００ｍＴｏｒｒで行った。Ｐｂ2 Ｉｒ2 Ｏx 薄膜
はＰｂＯ2 蒸気圧が高い為、基板温度５５０℃で成膜を
行った。それらの三層膜の上に更に金のリード電極５の
成膜を行った。パターニングは通常のフォトリソグラフ
ィーを用いた。その素子構造を図１に示す。この素子は
直流磁場に対してＩｃが明瞭なＦｒａｕｎｈｏｆｅｒパ
ターンを示し、マイクロ波に対してシャピロステップが
確認された。さらにこの素子ＩｃＲｎ値は従来の積層構
造素子での値（０．８μＶ）より一桁程度高い値を示し
この素子がピンホール、電気的ショート、界面での超伝
導性の劣化の少ないＳＮＳ接合である事がわかった。超
伝導電極材料としてＥｕ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx の代わり
にＡ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx （Ａ＝Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅ
ｒ，Ｙｂ，Ｙ）を用いても同様な結果が得られた。
ｉＯ3 単結晶基板１上に（１００）配向Ｅｕ1 Ｂａ2 Ｃ
ｕ3 Ｏx 薄膜２を２００ｎｍエピタキシャル成長し、そ
の上に（１００）配向Ｐｂ2 Ｉｒ2 Ｏx 薄膜３（パイロ
クロア型結晶構造）を５０ｎｍエピタキシャル成長さ
せ、その上に膜厚２００ｎｍの（１００）配向Ｅｕ1 Ｂ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏx 薄膜４をイン・サイチュウで連続に成膜
を行った。成膜手法はパルス・レーザー蒸着法を用い、
各々の薄膜は単体のストイキオメトリックなターゲット
を用いて行なった。Ｅｕ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx 薄膜は（１
００）配向の膜を得るために、基板温度６００℃、酸素
分圧２００ｍＴｏｒｒで行った。Ｐｂ2 Ｉｒ2 Ｏx 薄膜
はＰｂＯ2 蒸気圧が高い為、基板温度５５０℃で成膜を
行った。それらの三層膜の上に更に金のリード電極５の
成膜を行った。パターニングは通常のフォトリソグラフ
ィーを用いた。その素子構造を図１に示す。この素子は
直流磁場に対してＩｃが明瞭なＦｒａｕｎｈｏｆｅｒパ
ターンを示し、マイクロ波に対してシャピロステップが
確認された。さらにこの素子ＩｃＲｎ値は従来の積層構
造素子での値（０．８μＶ）より一桁程度高い値を示し
この素子がピンホール、電気的ショート、界面での超伝
導性の劣化の少ないＳＮＳ接合である事がわかった。超
伝導電極材料としてＥｕ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx の代わり
にＡ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx （Ａ＝Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅ
ｒ，Ｙｂ，Ｙ）を用いても同様な結果が得られた。
【００１８】（実施例６）面方位が（１００）のＬａＡ
ｌＯ3 単結晶基板１上に（１００）配向Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃ
ａ1 Ｃｕ2 ＯX 薄膜２を２００ｎｍエピタキシャル成長
し、その上に（１００）配向ＲｕＯ3 薄膜３を５０ｎｍ
エピタキシャル成長させ、その上に膜厚２００ｎｍの
（１００）配向Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ1 Ｃｕ2 Ｏx 薄膜４を
イン・サイチュウで連続に成長を行った。成膜手法はパ
ルス・レーザー蒸着法を用い、各々の薄膜は単体のスト
イキオメトリックなターゲットを用いた。Ｂｉ2 Ｓｒ2
Ｃａ1Ｃｕ2 Ｏx 薄膜は基板温度６５０℃、ＲｕＯ3 薄
膜は基板温度６００℃、酸素分圧は共に２００ｍＴｏｒ
ｒで行った。それらの三層膜の上に更に金のリード電極
５の成膜を行った。パターニングは通常のフォトリソグ
ラフィを用いた。その素子構造を図１に示す。この素子
は直流磁場に対してＩｃが明瞭なＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ
パターンを示し、マイクロ波に対してシャピロステップ
が確認された。更にこの素子のＩｃＲｎは従来の積層構
造素子での値（０．８μＶ）より一桁程度高い値を示し
この素子がピンホール、電気的ショート、界面での超伝
導性の劣化の少ないＳＮＳ接合である事がわかった。上
下電極材料としてＢｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ1 Ｃｕ2 Ｏx の代わ
りにＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx ，Ｔｌ2 Ｂａ2 Ｃａ1 Ｃｕ2
Ｏxを用いても同様な結果が得られた。
ｌＯ3 単結晶基板１上に（１００）配向Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃ
ａ1 Ｃｕ2 ＯX 薄膜２を２００ｎｍエピタキシャル成長
し、その上に（１００）配向ＲｕＯ3 薄膜３を５０ｎｍ
エピタキシャル成長させ、その上に膜厚２００ｎｍの
（１００）配向Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ1 Ｃｕ2 Ｏx 薄膜４を
イン・サイチュウで連続に成長を行った。成膜手法はパ
ルス・レーザー蒸着法を用い、各々の薄膜は単体のスト
イキオメトリックなターゲットを用いた。Ｂｉ2 Ｓｒ2
Ｃａ1Ｃｕ2 Ｏx 薄膜は基板温度６５０℃、ＲｕＯ3 薄
膜は基板温度６００℃、酸素分圧は共に２００ｍＴｏｒ
ｒで行った。それらの三層膜の上に更に金のリード電極
５の成膜を行った。パターニングは通常のフォトリソグ
ラフィを用いた。その素子構造を図１に示す。この素子
は直流磁場に対してＩｃが明瞭なＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ
パターンを示し、マイクロ波に対してシャピロステップ
が確認された。更にこの素子のＩｃＲｎは従来の積層構
造素子での値（０．８μＶ）より一桁程度高い値を示し
この素子がピンホール、電気的ショート、界面での超伝
導性の劣化の少ないＳＮＳ接合である事がわかった。上
下電極材料としてＢｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ1 Ｃｕ2 Ｏx の代わ
りにＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx ，Ｔｌ2 Ｂａ2 Ｃａ1 Ｃｕ2
Ｏxを用いても同様な結果が得られた。
【００１９】（実施例７）面方位（１００）のＬａＧａ
Ｏ3 単結晶基板１上に（１００）配向Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ
2 Ｃｕ3 Ｏx 薄膜２を２００ｎｍエピタキシャル成長
し、その上に（１００）配向ＳｒＶｏ3 薄膜３を５０ｎ
ｍエピタキシャル成長させ、その上に膜厚２００ｎｍの
（１００）配向Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏx 薄膜４を
イン・サイチュウで連続に成膜を行った。成膜手法はパ
ルス・レーザー蒸着法を用い、各々の薄膜は単体のスト
イキオメトリックなターゲットを用いた。Ｂｉ2 Ｓｒ2
Ｃａ2Ｃｕ3 Ｏx 薄膜は基板温度７００℃、ＳｒＶＯ3
薄膜は基板温度６５０℃、酸素分圧は共に２００ｍＴｏ
ｒｒで行った。それらの三層膜の上に更に金のリード電
極５の成膜を行った。パターニングは通常のフォトリソ
グラフィを用いた。その素子構造を図１に示す。この素
子は直流磁場に対してＩｃが明瞭なＦｒａｎｈｏｆｅｒ
パターンを示し、マイクロ波に対してシャピロステップ
が確認された。更にこの素子のＩｃＲｎ値は従来の積層
構造での値（０．８μＶ）より一桁程度高い値を示しこ
の素子がピンホール、電気的ショート、界面での超伝導
性の劣化のない理想的なＳＮＳ接合である事がわかっ
た。上下電極材料としてＢｉ2 Ｓｒ2Ｃａ2 Ｃｕ3 ＯX
の代わりにＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx ，Ｔｌ2 Ｂａ2 Ｃａ2
Ｃｕ3Ｏx を用いても同様な結果が得られた。
Ｏ3 単結晶基板１上に（１００）配向Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ
2 Ｃｕ3 Ｏx 薄膜２を２００ｎｍエピタキシャル成長
し、その上に（１００）配向ＳｒＶｏ3 薄膜３を５０ｎ
ｍエピタキシャル成長させ、その上に膜厚２００ｎｍの
（１００）配向Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏx 薄膜４を
イン・サイチュウで連続に成膜を行った。成膜手法はパ
ルス・レーザー蒸着法を用い、各々の薄膜は単体のスト
イキオメトリックなターゲットを用いた。Ｂｉ2 Ｓｒ2
Ｃａ2Ｃｕ3 Ｏx 薄膜は基板温度７００℃、ＳｒＶＯ3
薄膜は基板温度６５０℃、酸素分圧は共に２００ｍＴｏ
ｒｒで行った。それらの三層膜の上に更に金のリード電
極５の成膜を行った。パターニングは通常のフォトリソ
グラフィを用いた。その素子構造を図１に示す。この素
子は直流磁場に対してＩｃが明瞭なＦｒａｎｈｏｆｅｒ
パターンを示し、マイクロ波に対してシャピロステップ
が確認された。更にこの素子のＩｃＲｎ値は従来の積層
構造での値（０．８μＶ）より一桁程度高い値を示しこ
の素子がピンホール、電気的ショート、界面での超伝導
性の劣化のない理想的なＳＮＳ接合である事がわかっ
た。上下電極材料としてＢｉ2 Ｓｒ2Ｃａ2 Ｃｕ3 ＯX
の代わりにＹ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏx ，Ｔｌ2 Ｂａ2 Ｃａ2
Ｃｕ3Ｏx を用いても同様な結果が得られた。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、ピンホール、電気的シ
ョート、界面での超伝導性の劣化の少なく、高いＩｃＲ
ｎ値を持った積層ＳＮＳジョセフソン接合素子が得られ
る。
ョート、界面での超伝導性の劣化の少なく、高いＩｃＲ
ｎ値を持った積層ＳＮＳジョセフソン接合素子が得られ
る。
【図１】本発明の積層ＳＮＳ型ジョセフソンを示す断面
図である。
図である。
１ 基板 ２ 下部電極 ３ 常伝導障壁 ４ 上部電極 ５ 金リード電極 ６ 絶縁層
Claims (4)
- 【請求項１】 酸化物超伝導体でなるベース電極と、こ
のベース電極表面の一部に形成した常伝導障壁と、この
常伝導障壁を介して前記ベース電極と対向して形成した
酸化物超伝導体でなるカウンタ電極とを有するＳＮＳ型
ジョセフソン接合素子において、前記常伝導障壁が酸化
物超伝導体と類似のパイロクロア型結晶構造を有するも
のであり一般式がＡ2 Ｂ2 ＯX で表され、ＡとしてＴ
ｌ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｃｄ，Ｌａｎｔａｎｉｄｅｓ，Ｌｕか
ら選定される一種の元素とＢとしてＲｈ，Ｏｓ，Ｉｒ，
Ｒｕ，Ｔｃ，Ｒｅから選定される一種の元素を含むもの
で常伝導障壁が導電率の高い酸化物であることを特徴と
する積層ＳＮＳ型ジョセフソン接合素子。 - 【請求項２】 請求項１のＳＮＳ型ジョセフソン接合素
子において、常伝導障壁が酸化物超伝導体と類似のコラ
ンダム型結晶構造を有するものであり一般式がＡ2 Ｏ3
で表され、ＡとしてＶ，Ｔｉから選定される一種の元素
を含むものであり、常伝導障壁が導電率の高い事を特徴
とする積層ＳＮＳ型ジョセフソン接合素子。 - 【請求項３】 請求項１のＳＮＳ型ジョセフソン接合素
子において、常伝導障壁が酸化物超伝導体と類似のｒｕ
ｔｉｌｅ−ＭｏＯ2 型結晶構造を有するものであり一般
式がＡＯ2 で表されＡとしてＶ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｒ
ｅ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔから選定される一種
の元素を含むものであり常伝導障壁が導電率の高い事を
特徴とする積層ＳＮＳ型ジョセフソン接合素子。 - 【請求項４】請求項１のＳＮＳ型ジョセフソン接合素子
において、常伝導障壁が酸化物超伝導体と類似のペロブ
スカイト型結晶構造を有し、ＲｅＯ3 ，ＭxＲｅＯ3
Ｍx ＷＯ3 Ｍx ＭｏＯ3 Ｍx ＮｂＯ3 （Ｍ：アルカ
リ金属），ＬａＴｉＯ3 ，ＳｒＶＯ3 ，Ｌａ1 - x Ｓｒ
x ＶＯ3 ，ＣａＣｒＯ3 、ＳｒＣｒＯ3 ，ＳｒＦｅ
Ｏ3 ，ＳｒＣｏＯ3 ，ＬａＣｏＯ3 ，Ｌａ1 - x Ｓｒx
ＣｏＯ3 、ＳｒＩｒＯ3 ，ＢａＰｂＯ3 ，ＢａＰｂ
1 - x Ｂｉx Ｏ3 ，Ｎａx ＴａY Ｗ1 - Y Ｏ3 ，（Ｂ
ａ，Ｃａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 - x から選定される一種の酸
化物導電体で導電率が高いことを特徴とする積層ＳＮＳ
型ジョセフソン接合素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5026378A JPH07120821B2 (ja) | 1993-02-16 | 1993-02-16 | 積層ｓｎｓ型ジョセフソン接合素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5026378A JPH07120821B2 (ja) | 1993-02-16 | 1993-02-16 | 積層ｓｎｓ型ジョセフソン接合素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06244469A true JPH06244469A (ja) | 1994-09-02 |
| JPH07120821B2 JPH07120821B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=12191861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5026378A Expired - Lifetime JPH07120821B2 (ja) | 1993-02-16 | 1993-02-16 | 積層ｓｎｓ型ジョセフソン接合素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07120821B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002018274A1 (fr) * | 2000-08-30 | 2002-03-07 | Japan Science And Technology Corporation | Substance electriquement conductrice de type pyrochlore, a base d'iridium, et son procede de preparation |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63276284A (ja) * | 1987-05-08 | 1988-11-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導接合 |
| JPH04288885A (ja) * | 1991-03-18 | 1992-10-13 | Furukawa Electric Co Ltd:The | トンネル型ジョセフソン素子 |
| JPH05175559A (ja) * | 1991-12-25 | 1993-07-13 | Toshiba Corp | 超電導素子 |
-
1993
- 1993-02-16 JP JP5026378A patent/JPH07120821B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63276284A (ja) * | 1987-05-08 | 1988-11-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導接合 |
| JPH04288885A (ja) * | 1991-03-18 | 1992-10-13 | Furukawa Electric Co Ltd:The | トンネル型ジョセフソン素子 |
| JPH05175559A (ja) * | 1991-12-25 | 1993-07-13 | Toshiba Corp | 超電導素子 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002018274A1 (fr) * | 2000-08-30 | 2002-03-07 | Japan Science And Technology Corporation | Substance electriquement conductrice de type pyrochlore, a base d'iridium, et son procede de preparation |
| US6946085B2 (en) | 2000-08-30 | 2005-09-20 | Japan Science And Technology Agency | Pyrochlore iridates having metallic conductivity and their production method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07120821B2 (ja) | 1995-12-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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