JPH06350147A - Superconducting circuit - Google Patents

Superconducting circuit

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JPH06350147A
JPH06350147A JP5133615A JP13361593A JPH06350147A JP H06350147 A JPH06350147 A JP H06350147A JP 5133615 A JP5133615 A JP 5133615A JP 13361593 A JP13361593 A JP 13361593A JP H06350147 A JPH06350147 A JP H06350147A
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JP
Japan
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circuit
thin film
carbon cluster
superconductor thin
superconducting
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Application number
JP5133615A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinobu Ueha
良信 上羽
Nobuyuki Okuda
伸之 奥田
Taku Kamimura
卓 上村
Koji Tada
紘二 多田
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To acquire a highly stable and highly reliable superconducting circuit wherein a circuit can be prepared readily by forming a circuit of a superconductor thin film formed of carbon cluster C60 doped with alkaline metal or alkaline earth metal on a substrate and by coating the circuit with an insulating protection film. CONSTITUTION:Pattern formation is performed for an electrode 4 on a surface of a substrate 3 and a circuit 1 comprosed of a carbon cluster superconductor thin film is formed in contact with the electrode 4. The circuit 1 comprosed of the carbon cluster superconductor thin film is coated with an insulating protection film 2 and an entire thereof is coated with a protection film 5. As for the carbon cluster superconductor thin film circuit 1, carbon cluster C60 doped with alkaline metal or alkaline earth metal is used. The insulating protection film 2 covering the circuit 1 prevents gaseous impurities such as oxygen and nitrogen in air from entering the circuit. Furthermore, the protection film 5 covering an entire of the superconductive circuit further surely cuts off impurities such as water and oxygen in air into the circuit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超電導体薄膜を用いた
各種回路、デバイス等に効果的に利用される新規な超電
導回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel superconducting circuit effectively used in various circuits, devices and the like using a superconductor thin film.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の超電導回路としての超電導体薄膜
は、非遷移元素超電導体薄膜、遷移元素超電導体薄膜、
化合物超電導体薄膜および酸化物高温超電導体薄膜等が
使用されていた。非遷移元素超電導体薄膜として、Al
(臨界温度Tc〔以下、適宜「Tc」という〕=5.7
K)、Pb(Tc=7.5K)、Sn(Tc=6K)
等、遷移元素超電導体薄膜として、Nb(Tc=10
K)、Mo(Tc=8.5K)、La(Tc=6.5
K)等、また、化合物超電導体薄膜として、NbN(T
c=17K)、Nb3 Sn(Tc=18K)、Nb3
e(Tc=23K)等が知られている。
2. Description of the Related Art Superconducting thin films as conventional superconducting circuits include non-transition element superconducting thin films, transition element superconducting thin films,
Compound superconductor thin films, oxide high temperature superconductor thin films, etc. have been used. As a non-transition element superconductor thin film, Al
(Critical temperature Tc [hereinafter appropriately referred to as “Tc”] = 5.7
K), Pb (Tc = 7.5K), Sn (Tc = 6K)
As a transition element superconductor thin film, Nb (Tc = 10
K), Mo (Tc = 8.5K), La (Tc = 6.5)
K), etc., and as a compound superconductor thin film, NbN (T
c = 17K), Nb 3 Sn (Tc = 18K), Nb 3 G
e (Tc = 23K) and the like are known.

【0003】また、酸化物高温超電導体薄膜として、Y
1 Ba2 Cu3 Oや、Tl2 Ba2Ca2 Cu3 O等が
提案されている。
As an oxide high-temperature superconductor thin film, Y
1 Ba 2 Cu 3 O, Tl 2 Ba 2 Ca 2 Cu 3 O, etc. have been proposed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
超電導回路に用いられる超電導体薄膜は、以下の問題が
あった。非遷移元素超電導体薄膜は、蒸着等により薄膜
形成が容易であるが、Tcが低いため回路とした時の安
定性、信頼性に欠けていた。
However, the superconductor thin film used in the conventional superconducting circuit has the following problems. A non-transition element superconductor thin film can be easily formed by vapor deposition or the like, but its Tc is low, so that it lacks stability and reliability when formed into a circuit.

【0005】遷移元素超電導体薄膜は、融点が高く、か
つ、酸素、窒素などのガス状不純物を吸蔵する作用が強
いものが多いため薄膜作成に注意を要する。また、この
遷移元素超電導体薄膜のTcは、Nbの10Kが最高で
あり、やはり上記非遷移元素超電導薄膜と同様に回路と
した時の安定性、信頼性に欠けていた。化合物超電導体
薄膜は、NbNやNb3 Geが比較的高いTcを有する
が、製膜時に化合させると共に、その組成の制御が必要
であるため超高真空や高温プロセス等の複雑なプロセス
となる欠点があった。
Since many transition element superconducting thin films have a high melting point and have a strong action of occluding gaseous impurities such as oxygen and nitrogen, care must be taken in forming the thin film. Further, the Tc of this transition element superconductor thin film was the highest at 10K of Nb, and likewise the stability and reliability when formed into a circuit was similar to the above non-transition element superconducting thin film. The compound superconductor thin film has a relatively high Tc of NbN and Nb 3 Ge, but it is a complicated process such as ultra-high vacuum or high temperature process because it is necessary to control the composition as well as to combine during film formation. was there.

【0006】また、酸化物高温超電導体薄膜は、Y1
2 Cu3 OやTl2 Ba2 Ca2Cu3 O等が検討さ
れているが、その元素数が多いこと、結晶構造に異方性
を有することのため、組成や結晶方位の制御が必要であ
り、回路の作成が複雑となり、また、結晶方位を制御す
るために所定の面方位を有する基板に限定される等の欠
点があった。
Further, the oxide high temperature superconductor thin film is made of Y 1 B.
Although a 2 Cu 3 O and Tl 2 Ba 2 Ca 2 Cu 3 O have been studied, it is necessary to control the composition and crystal orientation because of the large number of elements and the anisotropic crystal structure. However, there are drawbacks such that the circuit is complicated to produce and the substrate is limited to a substrate having a predetermined plane orientation for controlling the crystal orientation.

【0007】そこで、本発明の目的は、安定性、信頼性
に優れ、かつ回路の作成が容易な超電導回路を提供する
ことである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a superconducting circuit which is excellent in stability and reliability and which can be easily manufactured.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の超電導回路は、基板上に、炭素クラスター超
電導体薄膜からなる回路と、この回路を被覆する絶縁性
保護膜とが形成されていることを特徴とするものであ
る。また、上記超電導回路は、炭素クラスター超電導体
薄膜がアルカリ金属またはアルカリ土類金属をドープし
た炭素クラスターC60からなることが好ましい。
In the superconducting circuit of the present invention for solving the above-mentioned problems, a circuit composed of a carbon cluster superconductor thin film and an insulating protective film for covering the circuit are formed on a substrate. It is characterized by that. Further, in the above superconducting circuit, it is preferable that the carbon cluster superconductor thin film comprises carbon cluster C 60 doped with an alkali metal or an alkaline earth metal.

【0009】[0009]

【作用】上記構成からなる本発明の超電導回路によれ
ば、基板上に形成された回路は炭素クラスター超電導体
薄膜からなるので、従来の超電導体薄膜に比べて回路の
臨界温度Tcを高くすることができる。炭素クラスター
超電導体薄膜は、複数個の炭素原子が球状や回転楕円状
に繋がったいわゆるフラーレン構造を有するので、3次
元的な性質が期待でき、その応用性が次元によって制約
されず立体的な回路を容易に形成することが可能とな
る。この炭素クラスターの構造は、立方晶であり異方性
がないため、酸化物高温超電導体薄膜のように回路を形
成する基板が所定の面方位を有するものに限定されるこ
ともない。絶縁性保護膜は、炭素クラスター超電導体薄
膜からなる回路を被覆するように形成されているので、
大気中の水分、酸素、炭酸ガス等の回路への浸入を遮断
することができる。
According to the superconducting circuit of the present invention having the above-mentioned structure, the circuit formed on the substrate is made of the carbon cluster superconductor thin film, so that the critical temperature Tc of the circuit is made higher than that of the conventional superconductor thin film. You can The carbon cluster superconductor thin film has a so-called fullerene structure in which a plurality of carbon atoms are connected in a spherical shape or a spheroidal shape, so that it can be expected to have three-dimensional properties, and its applicability is not limited by the dimension and is a three-dimensional circuit. Can be easily formed. Since the structure of this carbon cluster is cubic and has no anisotropy, it is not limited to a substrate having a predetermined plane orientation in which a circuit is formed, such as an oxide high-temperature superconductor thin film. Since the insulating protective film is formed so as to cover the circuit composed of the carbon cluster superconductor thin film,
It is possible to block ingress of moisture, oxygen, carbon dioxide gas, etc. in the atmosphere into the circuit.

【0010】また、炭素クラスター超電導体が、アルカ
リ金属またはアルカリ土類金属をドープした炭素クラス
ターC60からなる場合には、回路のTcをさらに高くす
ることができる。例えば、KドープC60では16〜19
K、RbドープC60では10〜31K、CsドープC60
では8〜29K、Rb2CsドープC60では33Kとな
る。そして、炭素クラスターC60の薄膜作成や、アルカ
リ金属、アルカリ土類金属のドーピングプロセスは、2
00℃以下の低い温度で実施できる。
Further, when the carbon cluster superconductor is composed of the carbon cluster C 60 doped with an alkali metal or an alkaline earth metal, the Tc of the circuit can be further increased. For example, 16 to 19 for K-doped C 60
10 to 31 K for K and Rb-doped C 60 , Cs-doped C 60
Is 8 to 29K, and Rb2Cs-doped C 60 is 33K. Then, the thin film formation of the carbon cluster C 60 and the doping process of the alkali metal and the alkaline earth metal are performed by 2
It can be carried out at a low temperature of 00 ° C. or lower.

【0011】[0011]

【実施例】以下に、本発明の実施例について添付図面を
参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施例に係
る超電導回路の平面図を示し、図2は、図1のII−II断
面図を示す。図示した超電導回路は、基板3の表面に、
電極4がパターン形成されており、この電極4に接触す
るように炭素クラスター超電導体薄膜からなる回路1が
形成されている。この炭素クラスター超電導体薄膜から
なる回路1は、絶縁性保護膜2によって被覆されてい
る。また、この超電導回路1は、その全体が保護膜5に
より被覆されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 is a plan view of a superconducting circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. The illustrated superconducting circuit is on the surface of the substrate 3,
The electrode 4 is patterned, and the circuit 1 made of a carbon cluster superconductor thin film is formed so as to contact the electrode 4. The circuit 1 made of this carbon cluster superconductor thin film is covered with an insulating protective film 2. The entire superconducting circuit 1 is covered with a protective film 5.

【0012】基板3は、平面形状が矩形の平板状のもの
からなり、その材質として、例えば、ガラス、石英、ダ
イヤモンド等の他、シリコン、GaAs、InP、Zn
Se等の半導体や、MoS、BN、Al2 3 等のセラ
ミック等種々のものが使用される。電極4は、金、銀、
アルミニウム等の金属が使用され、基板3表面の4隅部
のうちの隣合う2ヶ所にそれぞれ形成されている。この
電極4は、マスクパターンを用いた蒸着法や、リフトオ
フ法などにより形成される。また、電極4には、回路の
電圧取出用端子、電流取出用端子となるリード線6が接
続されている。
The substrate 3 is made of a flat plate having a rectangular planar shape, and its material is, for example, glass, quartz, diamond, etc., as well as silicon, GaAs, InP, Zn.
Various materials such as semiconductors such as Se and ceramics such as MoS, BN and Al 2 O 3 are used. The electrode 4 is gold, silver,
A metal such as aluminum is used and is formed at two adjacent positions among the four corners of the surface of the substrate 3. The electrode 4 is formed by a vapor deposition method using a mask pattern, a lift-off method, or the like. Further, the electrode 4 is connected to a lead wire 6 which serves as a voltage extracting terminal and a current extracting terminal of the circuit.

【0013】炭素クラスター超電導体薄膜からなる回路
1は、その一部が電極4と接続されるように、基板3上
に各種の形状にパターン形成されている。この回路1を
構成する炭素クラスター超電導体は、C2n(但し、10
≦n≦300)で示されるπ電子共役系を有する炭素ク
ラスター分子に、ドーパントとなる種々の不純物をドー
ピングして得られる超電導体である。
The circuit 1 made of a carbon cluster superconductor thin film is patterned on the substrate 3 in various shapes so that a part thereof is connected to the electrode 4. The carbon cluster superconductor which constitutes this circuit 1 is C 2n (however, 10
A superconductor obtained by doping carbon cluster molecules having a π-electron conjugated system represented by ≦ n ≦ 300) with various impurities serving as dopants.

【0014】炭素クラスターは、いわゆるサッカーボー
ル状の構造をした炭素原子60個からなる分子であるC
60や、ラグビーボール状の構造をした炭素原子60個か
らなる分子であるC70、また、これらC60とC70の混合
物等が好ましく使用される。炭素クラスターは、原料と
してのグラファイトやカーボンから、アーク放電、抵抗
加熱、レーザービーム加熱、マグネトロンスパッタリン
グ等によって得たスートを、溶媒抽出、カラムクロマト
グラフ精製等により、99.9%以上の高純度に精製す
ることにより製造される。
A carbon cluster is a molecule composed of 60 carbon atoms having a so-called soccer ball-like structure, C
60 , C 70 which is a molecule composed of 60 carbon atoms having a rugby ball structure, and a mixture of these C 60 and C 70 are preferably used. Carbon clusters are made from graphite or carbon as a raw material, and the soot obtained by arc discharge, resistance heating, laser beam heating, magnetron sputtering, etc. is purified to a high purity of 99.9% or more by solvent extraction, column chromatography purification, etc. It is manufactured by purification.

【0015】また、ドーパントは、アルカリ金属とし
て、K、Rb、Cs等、アルカリ土類金属として、Ca
等が例示される。なお、この実施例の炭素クラスター超
電導体薄膜回路1では、アルカリ金属又はアルカリ土類
金属をドープした炭素クラスターC60が使用されてい
る。炭素クラスター超電導体薄膜回路1の作成法として
は、炭素クラスターC60薄膜を作成した後、アルカリ
金属またはアルカリ土類金属をドーピングする方法、ま
たは炭素クラスターC60とアルカリ金属又はアルカリ
土類金属を同時に気化し製膜する方法が使用される。
The dopants are alkali metals such as K, Rb and Cs, and alkaline earth metals such as Ca.
Etc. are illustrated. In the carbon cluster superconductor thin film circuit 1 of this example, the carbon cluster C 60 doped with an alkali metal or an alkaline earth metal is used. The carbon cluster superconductor thin film circuit 1 may be prepared by forming a carbon cluster C 60 thin film and then doping it with an alkali metal or an alkaline earth metal, or simultaneously using the carbon cluster C 60 and an alkali metal or an alkaline earth metal. A method of vaporizing and forming a film is used.

【0016】より具体的には、炭素クラスターC60薄膜
の形成は、真空蒸着、MBE、イオンプレーティングま
たはレーザー蒸着などの方法が使用される。これらの方
法により、形成される炭素クラスターC60薄膜の膜厚と
して、回路特性が発揮できるように、好ましくは100
〜1000nmの範囲に形成される。また、アルカリ金属
またはアルカリ土類金属等のドーピングは、気相ドーピ
ング、イオン注入などの方法が使用される。
More specifically, a method such as vacuum deposition, MBE, ion plating or laser deposition is used to form the carbon cluster C 60 thin film. The thickness of the carbon cluster C 60 thin film formed by these methods is preferably 100 so that the circuit characteristics can be exhibited.
It is formed in the range of up to 1000 nm. For the doping of alkali metal or alkaline earth metal, vapor phase doping, ion implantation or the like is used.

【0017】上記炭素クラスター超電導体薄膜からなる
回路1を覆う絶縁性保護膜2は、Eガン(電子銃)など
により形成される。絶縁性保護膜2として、例えば、S
i等の元素、Si3 4 等の窒化物、SiO、B
2 3 、BaO、GeO、TeO2、WO2 若しくはW
3 等の酸化物、KF、RbF、CsF、CaF2 若し
くはMgF2 等のハロゲン化物またはポリテトラフロオ
ロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PV
F)若しくはポリパラキシリレン(パリレン)等の高分
子が使用される。この絶縁性保護膜2の膜厚として、大
気中の酸素や窒素等のガス状不純物の回路への浸入を確
実に阻止できるように、好ましくは500〜5000nm
の範囲或いはそれ以上に形成される。
The insulating protective film 2 covering the circuit 1 made of the carbon cluster superconductor thin film is formed by an E gun (electron gun) or the like. As the insulating protective film 2, for example, S
Elements such as i, nitrides such as Si 3 N 4 , SiO, B
2 O 3 , BaO, GeO, TeO 2 , WO 2 or W
O 3 and other oxides, KF, RbF, CsF, CaF 2 and MgF 2 and other halides, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PV
Polymers such as F) or polyparaxylylene (parylene) are used. The thickness of the insulating protective film 2 is preferably 500 to 5000 nm so that invasion of gaseous impurities such as oxygen and nitrogen in the atmosphere into the circuit can be reliably prevented.
Or more.

【0018】また、超電導回路全体を覆っている保護膜
5は、空気中の水分や酸素等の不純物の回路への浸入を
より確実に遮断するためのものであり、この材料とし
て、例えば、ポリテトラフロオロエチレン(PTF
E)、ポリフッ化ビニリデン(PVF)またはポリパラ
キシリレン(パリレン)等の高分子が使用される。この
保護膜5の膜厚として、大気中の酸素や窒素等のガス状
不純物の回路への浸入をより確実に阻止できるように、
好ましくは数μm〜数mmの範囲に形成される。
Further, the protective film 5 covering the entire superconducting circuit is for more reliably blocking the intrusion of impurities such as moisture and oxygen in the air into the circuit. Tetrafluoroethylene (PTF
Polymers such as E), polyvinylidene fluoride (PVF) or polyparaxylylene (parylene) are used. The thickness of the protective film 5 is such that the invasion of gaseous impurities such as oxygen and nitrogen in the atmosphere into the circuit can be prevented more reliably.
It is preferably formed in the range of several μm to several mm.

【0019】上記超電導回路によれば、基板3上には炭
素クラスター超電導体薄膜からなる回路1が形成されて
いるので、回路1の臨界温度Tcを高くすることがで
き、例えば、KドープC60ではTc=16〜19K、R
bドープC60ではTc=10〜31K、CsドープC60
ではTc=8〜29K、Rb2 CsドープC60ではTc
=33Kとなる。これら炭素クラスター超電導体薄膜
は、すべて立方晶であり異方性がないので、酸化物高温
超電導体のように回路1を形成する基板3が限定される
こともない。特に、C60の炭素クラスター超電導体は、
サッカーボール状の構造を有する3次元的な性質が期待
でき、その応用性が次元によって制約されず立体的な回
路を容易に形成することができる。C60の薄膜作成や、
アルカリ金属、アルカリ土類金属のドーピングプロセス
は、200℃以下の低い温度で実施することができ、比
較的簡単な装置が使用可能である。また、回路1を被覆
する絶縁性保護膜2は、真空中で、超電導体回路1を形
成した後、続いて、形成される。よって、炭素クラスタ
ー超電導体の回路1を大気に一度も晒すことなく、超電
導回路1製造でき、大気中で安定的かつ信頼性の高いも
のが得られる。この保護材料として、単体元素、窒化
物、酸化物またはハロゲン化物など無機物の絶縁性保護
膜2を設けた後、更に、回路全体を有機高分子の保護膜
5をコーティングすることにより、水分、酸素、炭酸ガ
ス等の浸入を遮断し、炭素クラスター超電導体回路1の
より一層の安定化を図ることができる。
According to the above-mentioned superconducting circuit, since the circuit 1 made of the carbon cluster superconductor thin film is formed on the substrate 3, the critical temperature Tc of the circuit 1 can be increased. For example, K-doped C 60 Then Tc = 16 ~ 19K, R
For b-doped C 60 , Tc = 10 to 31 K, Cs-doped C 60
Tc = 8 to 29K, and Rb 2 Cs-doped C 60 has Tc
= 33K. Since all of these carbon cluster superconductor thin films are cubic crystals and have no anisotropy, the substrate 3 forming the circuit 1 is not limited unlike the oxide high temperature superconductor. In particular, the C 60 carbon cluster superconductor is
A three-dimensional property having a soccer ball-like structure can be expected, and its applicability is not limited by the dimension, and a three-dimensional circuit can be easily formed. Thin film creation and of C 60,
The alkali metal or alkaline earth metal doping process can be performed at a low temperature of 200 ° C. or lower, and a relatively simple apparatus can be used. Further, the insulating protective film 2 that covers the circuit 1 is formed subsequently after forming the superconductor circuit 1 in vacuum. Therefore, the superconducting circuit 1 can be manufactured without exposing the circuit 1 of the carbon cluster superconductor to the atmosphere even once, and a stable and highly reliable one can be obtained in the atmosphere. As the protective material, an inorganic insulating protective film 2 such as a single element, a nitride, an oxide or a halide is provided, and then the entire circuit is coated with an organic polymer protective film 5. Further, the infiltration of carbon dioxide gas and the like can be blocked, and the carbon cluster superconductor circuit 1 can be further stabilized.

【0020】このように、本発明の炭素クラスター超電
導体薄膜1を用いた超電導回路は、従来のPb、Pb合
金、Nb、NbN等の超電導体薄膜を用いた回路に比
べ、臨界温度(Tc)、臨界磁場(Hcz)が高いの
で、安定した特性領域で使用可能であり、信頼性の高い
回路が作成できる。また、酸化物高温超電導体のように
結晶構造の異方性に基づく、超電導特性の異方性がない
ため、回路の作成が容易である。薄膜回路の製造プロセ
スは、蒸着の困難な高融点低蒸気圧金属を使用せず、
又、原料、組成も単純であり、更に、低温で製膜できる
ため、簡単である。
As described above, the superconducting circuit using the carbon cluster superconducting thin film 1 of the present invention has a critical temperature (Tc) higher than that of the conventional circuit using the superconducting thin film of Pb, Pb alloy, Nb, NbN or the like. Since the critical magnetic field (Hcz) is high, it can be used in a stable characteristic region, and a highly reliable circuit can be produced. In addition, since there is no anisotropy of superconducting characteristics based on the anisotropy of the crystal structure unlike the high temperature oxide superconductor, it is easy to create a circuit. The thin film circuit manufacturing process does not use high melting point low vapor pressure metal, which is difficult to deposit,
Further, the raw materials and the composition are simple, and further, the film can be formed at a low temperature, which is simple.

【0021】以上より、薄膜超電導を用いた各種回路、
デバイスに効果的に利用できる。例えば、ストリップ経
路、共振器若しくはアンテナ等の高周波回路素子、超電
導量子干渉計(SQUID)またはジョセフソン接合等
と組み合わせた回路素子(電磁波検出、増幅器、発生器
等)や、論理回路素子または記憶回路素子などへ利用す
ると、その特徴が顕著に発揮される。
From the above, various circuits using thin film superconductivity,
It can be effectively used for devices. For example, a strip path, a high frequency circuit element such as a resonator or an antenna, a circuit element (electromagnetic wave detection, an amplifier, a generator, etc.) combined with a superconducting quantum interferometer (SQUID) or a Josephson junction, a logic circuit element or a memory circuit. When used as an element or the like, its characteristics are remarkably exhibited.

【0022】なお、本発明は、上記実施例に限定され
ず、例えば、炭素クラスター超電導体薄膜1と絶縁性保
護膜2とを交互に積層させた多層回路を形成する等その
他に本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を
施すことが可能である。次に、本発明の一実施例に係る
超電導回路の作成例について図3を参照しながら説明す
る。作成例 まず、図3に示すように、基板3上に、マスクパター
ンを用いた蒸着法あるいはリフトオフ法により電極4パ
ターンを形成した。この基板3を真空装置内にセット
し、同図に示すように、基板3上に、マスクパターン
法あるいはリフトオフ法により必要な回路パターンを有
するC60蒸着薄膜1′(炭素クラスター薄膜)を作成し
た。このときの蒸着条件としては、真空度10-8Torr、
基板3温度100℃、C60蒸着膜温度300〜400℃
に設定し、そして、2000Åの膜厚のC60を形成し
た。次いで、回路パターン状に製膜したC60中に、サエ
スゲッター社アルカリディスペンサーを用いて、Rb
(ルビジウム)をドーピングし、同図に示すように、
Rb3 60超電導体薄膜(炭素クラスター超電導体)回
路1を作成した。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and, for example, a multi-layer circuit in which carbon cluster superconductor thin films 1 and insulating protective films 2 are alternately laminated is formed. It is possible to make various design changes within a range that does not change. Next, an example of making a superconducting circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Preparation Example First, as shown in FIG. 3, four electrode patterns were formed on the substrate 3 by a vapor deposition method using a mask pattern or a lift-off method. This substrate 3 was set in a vacuum apparatus, and as shown in the figure, a C 60 vapor-deposited thin film 1 '(carbon cluster thin film) having a required circuit pattern was formed on the substrate 3 by a mask pattern method or a lift-off method. . The vapor deposition conditions at this time are as follows: vacuum degree 10 −8 Torr,
Substrate 3 temperature 100 ° C, C 60 deposition film temperature 300-400 ° C
, And formed a 2000 Å film thickness of C 60 . Then, in C 60 formed into a circuit pattern, an Rb alkali dispenser manufactured by SAES Getter was used to form Rb.
Doping with (rubidium), as shown in the figure,
An Rb 3 C 60 superconductor thin film (carbon cluster superconductor) circuit 1 was prepared.

【0023】なお、C60に対するRbの組成は、回路を
作成する基板3の付傍に、金蒸着4端子付きガラス基板
3上に同一膜厚のC60薄膜を有するモニタを置いて、こ
のモニタの抵抗を測定することにより制御する。このモ
ニタの抵抗率は、Rbドープと共に低下し、極小値をと
なり、そして、上昇を始める。Rb3 60の組成を得る
には、抵抗が極小を示す時点で、アルカリディスペンサ
の加熱をやめ、ドーピングを停止するとよい。
The composition of Rb with respect to C 60 is determined by placing a monitor having a C 60 thin film of the same thickness on the glass substrate 3 with four gold vapor deposition terminals near the substrate 3 for forming a circuit. The resistance is controlled by measuring the resistance. The resistivity of this monitor drops with Rb doping, reaches a local minimum, and begins to rise. In order to obtain the composition of Rb 3 C 60 , it is advisable to stop the heating of the alkali dispenser and stop the doping at the time when the resistance becomes minimum.

【0024】次いで、得られた超電導回路1を形成した
基板3を真空装置から取り出すことなく、保護膜用マス
クを介して保護膜材料をコーティングし、同図に示す
ように、絶縁性保護膜2を形成する。この絶縁性保護膜
2は、超電導回路1を完全にカバーし、超電導回路に大
気中の水分や酸素等が浸入しないように形成する。ここ
で、絶縁性保護膜2は、SiをEガンで蒸着し、500
0Åの膜厚とした。また、絶縁性保護膜2で覆われてい
ない電極4上に、同図に示すようにリード線6を取付
ける。
Next, the substrate 3 having the obtained superconducting circuit 1 formed thereon is coated with a protective film material through a mask for a protective film without taking out from the vacuum apparatus, and as shown in FIG. To form. The insulating protective film 2 completely covers the superconducting circuit 1 and is formed so that moisture, oxygen, etc. in the atmosphere do not enter the superconducting circuit. Here, the insulating protective film 2 is formed by depositing Si with an E gun,
The film thickness was set to 0Å. Further, a lead wire 6 is attached on the electrode 4 which is not covered with the insulating protective film 2 as shown in the figure.

【0025】次いで、得られたSi保護膜付超電導回路
基板3を真空装置から取り出し、直ちにポリパラキシリ
レン(パリレン)コーティング装置にセットし、同図
に示すようにパリレン保護膜5の真空蒸着を行った。パ
リレン保護膜5の膜厚は25μmであった。得られた超
電導回路の大気中での超電導特性を評価した所、25K
でゼロ抵抗を示し、従来材料であるNbの10K、Nb
Nの17K、Nb3 Geの23Kを上回るものであっ
た。
Then, the obtained superconducting circuit board 3 with the Si protective film is taken out from the vacuum apparatus, immediately set in a polyparaxylylene (parylene) coating apparatus, and the parylene protective film 5 is vacuum-deposited as shown in FIG. went. The film thickness of the parylene protective film 5 was 25 μm. The superconducting characteristics of the obtained superconducting circuit in the atmosphere were evaluated to be 25K.
Shows zero resistance at 10K and Nb of conventional material Nb
It was more than 17K for N and 23K for Nb 3 Ge.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように、本発明の炭素クラスター
超電導体薄膜を用いた超電導回路は、従来のPb、Pb
合金、Nb、NbN等の超電導体薄膜を用いた回路に比
べ、臨界温度(Tc)、臨界磁場(Hcz)が高く、安
定した特性領域で使用することができ、信頼性の高い回
路が得られる。また、炭素クラスターは、立方晶であり
酸化物高温超電導体のように結晶構造の異方性に基づく
超電導特性の異方性がないため、基板が限定されず回路
の作成が容易である。炭素クラスター超電導体薄膜回路
の製造プロセスは、蒸着が困難な高融点低蒸気圧金属を
使用せず、原料や組成も単純であり、しかも、低温で製
膜できるため、簡単である。絶縁性保護膜はが炭素クラ
スター超電導体回路を覆うように形成されているので、
大気中の窒素、酸素、水分等の回路への浸入を阻止で
き、回路の安定性、信頼性をより一層図ることができ
る。
As described above, the superconducting circuit using the carbon cluster superconductor thin film of the present invention has the conventional Pb and Pb
Compared to a circuit using a superconductor thin film of alloy, Nb, NbN, etc., it has a higher critical temperature (Tc) and critical magnetic field (Hcz), can be used in a stable characteristic region, and has a highly reliable circuit. . In addition, since carbon clusters are cubic and do not have anisotropy of superconducting properties based on anisotropy of crystal structure unlike oxide high-temperature superconductors, the substrate is not limited and circuits can be easily formed. The manufacturing process of a carbon cluster superconductor thin film circuit is simple because it does not use a high melting point and low vapor pressure metal, which is difficult to deposit, has a simple raw material and composition, and can form a film at a low temperature. Since the insulating protective film is formed so as to cover the carbon cluster superconductor circuit,
It is possible to prevent ingress of nitrogen, oxygen, moisture, etc. in the atmosphere into the circuit, and further improve the stability and reliability of the circuit.

【0027】また、炭素クラスター超電導体薄膜が、ア
ルカリ金属またはアルカリ土類金属をドープした炭素ク
ラスターC60からなる場合、回路のTcをさらに高くで
き、安定性、信頼性の優れたものが得られる。炭素クラ
スターC60の薄膜作成や、アルカリ金属、アルカリ土類
金属のドーピングプロセスは、これらの融点が比較的低
いので、200℃以下の低い温度で実施でき、比較的簡
単な装置が使用可能となる。
When the carbon cluster superconductor thin film is made of carbon cluster C 60 doped with an alkali metal or an alkaline earth metal, the Tc of the circuit can be further increased, and the stability and reliability are excellent. . Since the melting point of the carbon cluster C 60 thin film formation and the alkali metal and alkaline earth metal doping processes are relatively low, the process can be performed at a low temperature of 200 ° C. or less, and a relatively simple apparatus can be used. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る超電導回路を示す平面
図である。
FIG. 1 is a plan view showing a superconducting circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のII─II断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.

【図3】本発明の一実施例に係る超電導回路の作成プロ
セスを示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a manufacturing process of a superconducting circuit according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 炭素クラスター超電導体(回路) 2 絶縁性保護膜 3 基板 1 carbon cluster superconductor (circuit) 2 insulating protective film 3 substrate

フロントページの続き (72)発明者 多田 紘二 大阪市此花区島屋一丁目1番3号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内Front page continuation (72) Inventor Koji Tada 1-3-3 Shimaya, Konohana-ku, Osaka Sumitomo Electric Industries, Ltd. Osaka Works

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に、炭素クラスター超電導体薄膜か
らなる回路と、この回路を被覆する絶縁性保護膜とが形
成されていることを特徴とする超電導回路。
1. A superconducting circuit in which a circuit made of a carbon cluster superconductor thin film and an insulating protective film for covering the circuit are formed on a substrate.
【請求項2】炭素クラスター超電導体薄膜が、アルカリ
金属またはアルカリ土類金属をドープした炭素クラスタ
ーC60からなる上記請求項1記載の超電導回路。
2. The superconducting circuit according to claim 1, wherein the carbon cluster superconductor thin film comprises carbon cluster C 60 doped with an alkali metal or an alkaline earth metal.
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