JPH06275876A - 複合型ジョセフソン接合素子 - Google Patents

複合型ジョセフソン接合素子

Info

Publication number
JPH06275876A
JPH06275876A JP5065550A JP6555093A JPH06275876A JP H06275876 A JPH06275876 A JP H06275876A JP 5065550 A JP5065550 A JP 5065550A JP 6555093 A JP6555093 A JP 6555093A JP H06275876 A JPH06275876 A JP H06275876A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
josephson junction
amorphous thin
composite
composition
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Withdrawn
Application number
JP5065550A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanobu Suzuki
正信 鈴木
Hiroyoshi Enami
啓好 榎並
Toru Imura
徹 井村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP5065550A priority Critical patent/JPH06275876A/ja
Publication of JPH06275876A publication Critical patent/JPH06275876A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アモルファス薄膜の組成を制御することによ
り定常的にジョセフソン接合素子を得る。 【構成】 Yが7.5at%以上、17.5at%以
下、Baが15.0at%以上、40.0at%以下、
Cuが42.5at%以上、77.5at%以下である
組成範囲内のY−Ba−Cu−O系アモルファス薄膜で
ブリッジ部分を製造し、多結晶化した複合素子において
は、アモルファス薄膜が多結晶化する際、双方の超電導
単結晶薄膜電極部2から結晶成長してブリッジ部分に結
晶粒界31を形成するためジョセフソン特性を示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複合型ジョセフソン接合
素子に関するものであり、例えばセラミック超電導薄膜
に用いられるものがある。
【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。
【0003】このジョセフソン接合のうちでも、特に多
結晶型ジョセフソン接合を実現する方法としては、従
来、アモルファス薄膜をアニールにより再結晶化する方
法、超電導多結晶薄膜をCVD、等により形成する方法
が試みられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが上述した従来
の方法では、偶発的に出来た結晶粒界を利用しているた
めに、結晶軸の制御されていない結晶粒界によりジョセ
フソン接合が構成されてジョセフソン接合の特性がばら
ついてしまったり、超電導薄膜全面が多結晶化している
ために、ジョセフソン接合部分以外からの電気的、磁気
的雑音の影響を受け易い等の問題を有していた。これを
解決すべく、我々は、特開平4−244679号公報に
記載されている如く、超電導単結晶薄膜と超電導多結晶
薄膜の複合型ジョセフソン接合デバイスを考案した。
【0005】しかし、上記デバイス作製過程において
も、アモルファス薄膜を製造し、再結晶化して得る多結
晶薄膜は、もとのアモルファス薄膜の組成によって電気
的特性が大きく異なるという問題を有していた。
【0006】そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされ
たものであり、アモルファス薄膜の組成を制御すること
により多結晶薄膜の電気的特性を改善し、良好な複合型
ジョセフソン接合素子を提供することを目的とするもの
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】そのため本発明は、Y、
Ba、Cuの3元素化合酸化物のアモルファス薄膜を熱
処理で多結晶化した薄膜によりジョセフソン接合部分を
構成し、超電導単結晶薄膜によりジョセフソン接合以外
の部分を構成する、多結晶薄膜と単結晶薄膜を複合した
複合型ジョセフソン接合素子において、前記アモルファ
ス薄膜は、Yが7.5at%以上、17.5at%以
下、Baが15.0at%以上、40.0at%以下、
Cuが42.5at%以上、77.5at%以下の組成
で構成される複合型ジョセフソン接合素子を採用するも
のである。
【0008】また好ましくは、前記アモルファス薄膜
は、Yが10.0at%以上、15.0at%以下、B
aが22.5at%以上、32.5at%以下、Cuが
52.5at%以上、67.5at%以下の組成で構成
される複合型ジョセフソン接合素子を採用するものであ
る。
【0009】
【作用】上記により示された組成範囲内のアモルファス
薄膜でブリッジ部分を製造し多結晶化した複合型素子
は、アモルファス薄膜を多結晶化する際、双方の超電導
単結晶薄膜電極部から結晶成長してブリッジ部分に結晶
粒界を形成することができるため、電気的特性が良好で
あるジョセフソン特性を示す。
【0010】したがって、アモルファス薄膜の組成を上
記範囲内に制御することにより、定常的に複合型ジョセ
フソン接合素子を得ることができる。
【0011】
【発明の効果】以上述べたように本発明においては、ア
モルファス薄膜の組成を上記範囲内に制御することによ
り、多結晶薄膜の電気的特性が改善された、複合型ジョ
セフソン接合素子を提供することができるという優れた
効果がある。
【0012】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説
明する。図1〜図5は、複合型ジョセフソン接合素子の
製造方法を説明するものである。尚、各図において、
(a)は上面図を、(b)はA−A断面図を示すもので
あり、同一構成部分には同一の符号で示している。
【0013】まず、図1(a)、(b)に示す如く、単
結晶MgO基板1上に、セラミック超電導単結晶薄膜Y
1 Ba2 Cu3 y (以下、YBCOと略す)を形成し
た。この薄膜形成はRFマグネトロンスパッタ法により
YBCO単結晶薄膜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。
【0014】 ターゲット:Y1 Ba2 Cu4 y 焼結体 基板温度:700℃ Ar流量:100sccm O2 流量:100sccm スパッタ圧力:70mTorr 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 続いて、YBCO単結晶薄膜2を、図2(a)、(b)
に示す如く、二つの部分に分割し、左単結晶薄膜電極部
分21及び右単結晶薄膜電極部分22を形成した。この
左右電極部分の形成はケミカルエッチング法により行
い、フォトレジストとしてシプレー社製S1400−2
5レジスト、エッチャントとして塩酸水溶液(0.15
vol%)を使用した。
【0015】しかる後、図3(a)、(b)に示す如
く、基板全面にY−Ba−Cu−O系アモルファス薄膜
4(以下、YBCOアモルファス薄膜と略す。)を形成
した。この薄膜形成にはRFマグネトロンスパッタ法に
よりYBCOアモルファス薄膜4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。
【0016】 ターゲット:Y- Ba- Cu- O焼結体 基板温度:室温から200℃ Ar流量:100sccm O2 流量:100sccm スパッタ圧力:70mTorr 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 ここで、アモルファス薄膜4の組成制御は、ターゲット
の組成を変えることにより行った。
【0017】続いて、YBCOアモルファス薄膜4を、
図4(a)、(b)に示す如く、左右単結晶薄膜電極部
分間にアモルファス薄膜によりブリッジ部分41を形成
した。このブリッジ部分41の形成は、単結晶薄膜電極
の形成と同一の方法を使用した。
【0018】さらに、YBCOアモルファス薄膜4を熱
処理して多結晶化し、図5(a)、(b)に示す如く、
超電導多結晶薄膜3、結晶粒界31を形成した。熱処理
条件を以下に示す。
【0019】 雰囲気:酸素中 昇温速度:400℃/hr 熱処理温度:1000℃ 熱処理時間:10min 降温速度:炉冷。
【0020】以上の製造工程を経て、図5(a)、
(b)のような構造を有する超電導多結晶薄膜3と超電
導単結晶薄膜2の第1実施例の複合型ジョセフソン接合
素子が作製された。
【0021】そこで、上記第1実施例と同一の製造方法
を用いて、Yが17.5at%、Baが15.0at
%、Cuが67.5at%よりなるアモルファス薄膜を
熱処理して得られた第2実施例のジョセフソン接合素子
の電流電圧特性を図6に示す。
【0022】この時、測定条件として、測定温度を15
Kの雰囲気中で行った。尚、Aはマイクロ波の未照射
時、Bは第2実施例のジョセフソン接合素子に対して、
2.6GHzのマイクロ波を照射した時における電流電
圧特性を示す。
【0023】図6より、このジョセフソン接合素子の電
流電圧特性は、マイクロ波照射時にシャピロステップが
観測され良好なジョセフソン特性を示すことがわかる。
また、上記第1実施例と同一の製造方法を用いて、Yが
12.5at%、Baが27.5at%、Cuが60.
0at%よりなるアモルファス薄膜を熱処理して得られ
た第3実施例のジョセフソン接合素子において、同一の
2個のジョセフソン接合からなるSQUIDを製造した
素子の諸特性を図7および図8に示す。
【0024】図7は、温度が4.2KにおけるSQUI
Dの電流電圧特性を示す。尚、図7において、電圧値を
示す1目盛りは100μVを示し、電流値を示す1目盛
りは50μAを示す。
【0025】この第3実施例のジョセフソン接合素子の
電流電圧特性は、下に凸の曲線を示しており典型的なジ
ョセフソン接合の特徴を示した。図8は、温度が4.2
KにおけるSQUIDの電圧磁場特性を示す。尚、図8
において、電圧値を示す1目盛りは50μVを示す。
【0026】これより、第3実施例のジョセフソン接合
素子は、磁場に対する周期的な電圧の変動がみられ、素
子がSQUIDとして動作していることがわかる。また
電圧の変動幅ΔVの値が120μVに達していることが
わかる。
【0027】そこで、表1において、アモルファス薄膜
を構成するY、BaおよびCuの組成割合をそれぞれ変
化させ、第1実施例の製造方法と同一の条件によって得
られた複合型ジョセフソン接合素子を試料No.a〜yと
し、これらのジョセフソン接合のシャピロステップの観
測の有無、SQUIDの出力電圧の磁場応答の有無およ
び電圧変動幅ΔVを示した。
【0028】
【表1】
【0029】表1に示されるように、試料No.a〜mの
アモルファス薄膜よりなるジョセフソン接合素子ではシ
ャピロステップが観測され、さらに試料No.i〜mのア
モルファス薄膜よりなるジョセフソン接合素子では、S
QUIDの出力電圧の磁場応答もみられた。しかし、試
料No.n〜yのアモルファス薄膜よりなるジョセフソン
接合素子ではシャピロステップも、SQUIDの出力電
圧の磁場応答も観測されなかった。
【0030】そこで、この表1の結果を図9に示す三角
組成図にa〜yとして記した。ここで例えば、表1中に
記載される211の位置は、Y2 BaCuOx となり、
また、123の位置は、YBa2 Cu3 x であること
を示す。
【0031】この結果、組成を異ならしめることによ
り、特性のことなる領域である領域1および領域2の範
囲が存在することが分かった。即ち、図9において、ア
モルファス薄膜を領域1の組成範囲で得られたジョセフ
ソン接合素子は、シャピロステップを有し、また、領域
2の組成範囲で得られたジョセフソン接合素子では、こ
の2個からなる超電導量子干渉計(Superconducting QU
amtum Interference Device,SQUID)において、出
力電圧の磁場応答が見られ、良好なSQUID特性を有
することができるのである。
【0032】以上のことから、アモルファス薄膜の組成
を、Yが7.5at%以上、17.5at%以下、Ba
が15.0at%以上、40.0at%以下、Cuが4
2.5at%以上、77.5at%以下の組成とし、こ
れを焼成した場合には、シャピロステップを有するジョ
セフソン接合素子を得ることがわかった。
【0033】さらにまた、好ましくは、アモルファス薄
膜の組成を、Yが10.0at%以上、15.0at%
以下、Baが22.5at%以上、32.5at%以
下、Cuが52.5at%以上、67.5at%以下の
組成で構成とし、これを焼成した場合には、この2個か
らなる超電導量子干渉計(Superconducting QUamtum In
terference Device,SQUID)において、出力電圧の
磁場応答が見られ、良好なSQUID特性を有するジョ
セフソン接合素子を得ることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の複合型ジョセフソン接合素子製造
方法を説明する上面図(a)及びA−A断面図(b)で
ある。
【図2】第1実施例の複合型ジョセフソン接合素子製造
方法を説明する上面図(a)及びA−A断面図(b)で
ある。
【図3】第1実施例の複合型ジョセフソン接合素子製造
方法を説明する上面図(a)及びA−A断面図(b)で
ある。
【図4】第1実施例の複合型ジョセフソン接合素子製造
方法を説明する上面図(a)及びA−A断面図(b)で
ある。
【図5】第1実施例の複合型ジョセフソン接合素子製造
方法を説明する上面図(a)及びA−A断面図(b)で
ある。
【図6】本発明の第2実施例のジョセフソン接合素子の
特性を示す特性図である。
【図7】本発明の第3実施例のジョセフソン接合素子の
SQUIDの電流電圧特性を示す特性図である。
【図8】本発明の第3実施例のジョセフソン接合素子の
SQUIDの電圧磁場特性を示す特性図である。
【図9】本発明によるアモルファス薄膜の組成範囲を示
す三角組成図である。
【符号の説明】
2 超電導単結晶薄膜 3 超電導多結晶薄膜 31 結晶粒界 4 アモルファス薄膜 41 ブリッジ部(ジョセフソン接合部)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Y、Ba、Cuの3元素化合酸化物のア
    モルファス薄膜を熱処理で多結晶化した薄膜によりジョ
    セフソン接合部分を構成するとともに、超電導単結晶薄
    膜によりジョセフソン接合以外の部分を構成する、多結
    晶薄膜と単結晶薄膜を複合した複合型ジョセフソン接合
    素子において、 前記アモルファス薄膜は、Yが7.5at%以上、1
    7.5at%以下、Baが15.0at%以上、40.
    0at%以下、Cuが42.5at%以上、77.5a
    t%以下の組成で構成されることを特徴とする複合型ジ
    ョセフソン接合素子。
  2. 【請求項2】 前記アモルファス薄膜は、Yが10.0
    at%以上、15.0at%以下、Baが22.5at
    %以上、32.5at%以下、Cuが52.5at%以
    上、67.5at%以下の組成で構成されることを特徴
    とする請求項1記載の複合型ジョセフソン接合素子。
JP5065550A 1993-03-24 1993-03-24 複合型ジョセフソン接合素子 Withdrawn JPH06275876A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5065550A JPH06275876A (ja) 1993-03-24 1993-03-24 複合型ジョセフソン接合素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5065550A JPH06275876A (ja) 1993-03-24 1993-03-24 複合型ジョセフソン接合素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06275876A true JPH06275876A (ja) 1994-09-30

Family

ID=13290239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5065550A Withdrawn JPH06275876A (ja) 1993-03-24 1993-03-24 複合型ジョセフソン接合素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06275876A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003124534A (ja) * 2001-10-12 2003-04-25 Fujitsu Ltd 高温超伝導体膜及びその形成方法並びに超伝導素子

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003124534A (ja) * 2001-10-12 2003-04-25 Fujitsu Ltd 高温超伝導体膜及びその形成方法並びに超伝導素子

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3221403B2 (ja) 酸化物超電導体
JPH01161881A (ja) ジョセフソン素子およびその製造方法
JPH06275876A (ja) 複合型ジョセフソン接合素子
JP3198655B2 (ja) 複合型ジョセフソン接合デバイスとその製造方法
KR940003745B1 (ko) 산화물 초전도체를 갖는 능동소자 및 그의 제조방법
JP3216089B2 (ja) 超電導デバイスの製造方法並びにそれを用いた超電導トランジスタ
JPS63250880A (ja) 酸化物超電導材料
JP2774576B2 (ja) 超伝導体装置及びその製造方法
JP2907831B2 (ja) ジョセフソン素子
JP2976427B2 (ja) ジョセフソン素子の製造方法
JP2680949B2 (ja) 超電導電界効果型素子の作製方法
JP2944238B2 (ja) 超電導体の形成方法および超電導素子
JPS63258083A (ja) 超電導材料の作製方法
JPH01115899A (ja) 酸化物超伝導体膜の製造方法
JP3323278B2 (ja) 超電導デバイスの製造方法
JPS63250882A (ja) 酸化物超電導材料の絶縁化方法
JP2950958B2 (ja) 超電導素子の製造方法
KR100434287B1 (ko) 초전도 조셉슨 접합 소자 제조 방법
JPH01264263A (ja) Misトランジスタ
JPH01211985A (ja) ジョセフソン素子の製造方法
JPH02184087A (ja) 超電導弱結合素子の製造方法
JPH02292877A (ja) 酸化物超電導トランジスタ装置
JPH07106650A (ja) 複合型ジョセフソン接合素子の製造方法
JPH0878744A (ja) 超電導素子およびその作製方法
JPH02137380A (ja) 超伝導デバイスの製造方法

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: 20000530