JPH0653561A - 超伝導薄膜粒界接合素子及びその製造方法 - Google Patents
超伝導薄膜粒界接合素子及びその製造方法Info
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- JPH0653561A JPH0653561A JP4220778A JP22077892A JPH0653561A JP H0653561 A JPH0653561 A JP H0653561A JP 4220778 A JP4220778 A JP 4220778A JP 22077892 A JP22077892 A JP 22077892A JP H0653561 A JPH0653561 A JP H0653561A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、基体上に電流の流れるＣｕＯ2面
が直交する粒界接合を有し、接合の漏れ電流が少ない超
伝導薄膜粒界接合素子及びその製造方法を提供すること
を目的とするものである。 【構成】 本発明の超伝導薄膜粒界接合素子の製造方法
は、ＬｎＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ（Ｌｎ：Ｙまたはランタニド
元素）に対する格子不整合率が異なる単結晶領域を基体
の表面に形成し、該基体と垂直方向の配向軸がそれぞれ
の単結晶領域上で異なるようにＬｎＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ膜
を、該それぞれの単結晶領域上に形成することを特徴と
する。また、本発明の超伝導薄膜粒界接合素子は、Ｌｎ
Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ（Ｌｎ：Ｙまたは、ランタニド元素）
に対する格子不整合率が異なる単結晶領域を表面に有す
る基体の該単結晶領域上に、それぞれの領域で垂直方向
の配向軸が異なるＬｎＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ膜を有している
ことを特徴とする。
が直交する粒界接合を有し、接合の漏れ電流が少ない超
伝導薄膜粒界接合素子及びその製造方法を提供すること
を目的とするものである。 【構成】 本発明の超伝導薄膜粒界接合素子の製造方法
は、ＬｎＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ（Ｌｎ：Ｙまたはランタニド
元素）に対する格子不整合率が異なる単結晶領域を基体
の表面に形成し、該基体と垂直方向の配向軸がそれぞれ
の単結晶領域上で異なるようにＬｎＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ膜
を、該それぞれの単結晶領域上に形成することを特徴と
する。また、本発明の超伝導薄膜粒界接合素子は、Ｌｎ
Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ（Ｌｎ：Ｙまたは、ランタニド元素）
に対する格子不整合率が異なる単結晶領域を表面に有す
る基体の該単結晶領域上に、それぞれの領域で垂直方向
の配向軸が異なるＬｎＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ膜を有している
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超伝導薄膜粒界接合素
子及びその製造方法に係り、より詳細には、ＬｎＢａ2
Ｃｕ3Ｏx（Ｌｎ：Ｙまたはランタニド元素）超伝導薄膜
を用いた超伝導薄膜粒界接合素子及びその製造方法に関
するものである。
子及びその製造方法に係り、より詳細には、ＬｎＢａ2
Ｃｕ3Ｏx（Ｌｎ：Ｙまたはランタニド元素）超伝導薄膜
を用いた超伝導薄膜粒界接合素子及びその製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】１９８６年に発見されたＬａ1-xＭxＣｕ
Ｏ4-y（Ｍ：Ｓｒ，Ｂａ，０＜ｘ＜１）は、超伝導転移
温度（Ｔc）が３０〜４０Ｋと従来の金属超伝導体のＴc
と比較して著しく高いことから、酸化物超伝導体の探索
が進められ、Ｔc〜９０Ｋを有するＬｎＢａ2ＣｕＯx酸
化物超伝導体（Ｌｎ：Ｙまたはランタニド元素）、Ｔc
〜１１０Ｋを有するＢｉＳｒＣａＣｕＯx系酸化物超伝
導体、Ｔc〜１２０Ｋを有するＴｌＢａＣａＣｕＯx系酸
化物超伝導体の発見が相次いだ。
Ｏ4-y（Ｍ：Ｓｒ，Ｂａ，０＜ｘ＜１）は、超伝導転移
温度（Ｔc）が３０〜４０Ｋと従来の金属超伝導体のＴc
と比較して著しく高いことから、酸化物超伝導体の探索
が進められ、Ｔc〜９０Ｋを有するＬｎＢａ2ＣｕＯx酸
化物超伝導体（Ｌｎ：Ｙまたはランタニド元素）、Ｔc
〜１１０Ｋを有するＢｉＳｒＣａＣｕＯx系酸化物超伝
導体、Ｔc〜１２０Ｋを有するＴｌＢａＣａＣｕＯx系酸
化物超伝導体の発見が相次いだ。
【０００３】これらの高温超伝導体の中で、特にＹＢａ
2Ｃｕ3Ｏ ｘを用いた接合素子が各種報告されている。こ
れらの接合素子は縦型接合と平面型接合の２種類に分類
できる。
2Ｃｕ3Ｏ ｘを用いた接合素子が各種報告されている。こ
れらの接合素子は縦型接合と平面型接合の２種類に分類
できる。
【０００４】縦型接合は上下超伝導薄膜の間に絶縁層ま
たは常伝導層を挿入したトンネル接合に代表されるもの
であるが、接合層の厚みによりトンネル電流密度が指数
関数的に変化するため、電流密度の制御ができないとい
う問題がある。
たは常伝導層を挿入したトンネル接合に代表されるもの
であるが、接合層の厚みによりトンネル電流密度が指数
関数的に変化するため、電流密度の制御ができないとい
う問題がある。
【０００５】一方、平面型接合の中には、方位の異な
る基板を張り合わせた、いわゆるバイクリスタル基板を
用いた接合と、ＳｒＴｉＯ3上に形成される薄膜の面
内方位とＭｇＯ上に形成される薄膜の面内方位とが異な
ることを利用した４５゜傾角接合と、がある。
る基板を張り合わせた、いわゆるバイクリスタル基板を
用いた接合と、ＳｒＴｉＯ3上に形成される薄膜の面
内方位とＭｇＯ上に形成される薄膜の面内方位とが異な
ることを利用した４５゜傾角接合と、がある。
【０００６】バイクリスタル基板を用いた接合を図５を
もって説明する。図５（ａ）は薄膜の平面図、図５
（ｂ）は断面図である。図５中、５１，５１’はＳｒＴ
ｉＯ3基板であり、ＳｒＴｉＯ３基板５１とＳｒＴｉＯ
３基板５１’とは方位が異なっている。８は、方位の異
なるＳｒＴｉＯ3基板５１とＳｒＴｉＯ３基板５１’と
を張り合わせた接合部、５３，５３’は、そのバイクリ
スタル基板上に堆積したＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、矢印ｃ
は薄膜５３，５３’のｃ軸方向、矢印（ａ／ｂ）は薄膜
５３，５３’のａ軸もしくはｂ軸方向、５５は傾角粒界
接合である。
もって説明する。図５（ａ）は薄膜の平面図、図５
（ｂ）は断面図である。図５中、５１，５１’はＳｒＴ
ｉＯ3基板であり、ＳｒＴｉＯ３基板５１とＳｒＴｉＯ
３基板５１’とは方位が異なっている。８は、方位の異
なるＳｒＴｉＯ3基板５１とＳｒＴｉＯ３基板５１’と
を張り合わせた接合部、５３，５３’は、そのバイクリ
スタル基板上に堆積したＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、矢印ｃ
は薄膜５３，５３’のｃ軸方向、矢印（ａ／ｂ）は薄膜
５３，５３’のａ軸もしくはｂ軸方向、５５は傾角粒界
接合である。
【０００７】この接合では、電流の流れるＣｕＯ2面
（ａ面もしくはｂ面）が、接合を挟む両電極で同じ面内
にあり、平行に接しているため、漏れ電流が多くなる。
（ａ面もしくはｂ面）が、接合を挟む両電極で同じ面内
にあり、平行に接しているため、漏れ電流が多くなる。
【０００８】次に、４５゜傾角接合について図６をもっ
て説明する。
て説明する。
【０００９】図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は断面図
であり、図６中６１はＳｒＴｉＯ3基板、９はＭｇＯ薄
膜、６３，６３’はｃ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、６
５は粒界接合、矢印ｃはＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ薄膜６３，
６３’のｃ軸方向、矢印ａ／ｂはＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ薄
膜６３，６３’のａ軸もしくはｂ軸方向である。
であり、図６中６１はＳｒＴｉＯ3基板、９はＭｇＯ薄
膜、６３，６３’はｃ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、６
５は粒界接合、矢印ｃはＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ薄膜６３，
６３’のｃ軸方向、矢印ａ／ｂはＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ薄
膜６３，６３’のａ軸もしくはｂ軸方向である。
【００１０】図６から分かるように、粒界接合６５を挟
んで電極の配向軸はｃ軸で同じであるが、ＹＢａ２Ｃｕ
３Ｏｘ薄膜６３とＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ薄膜６３’とは４
５゜の傾角接合となっている。この場合もバイクリスタ
ルの場合と同じように電流の流れるＣｕＯ2面（ａ面も
しくはｂ面）は粒界接合６５を挟む両電極で同じ面内に
あり、平行に接している。そのため、この平面型の４５
°傾角接合方法でも電流の流れるＹＢａ2Ｃｕ3Ｏxの中
のＣｕＯ2面は常にＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx膜６３，６３’面内
にあって、これが接合の境界領域及び双方の電極部にあ
っても常に平行（ａ／ｂ軸方向―ａ／ｂ軸方向）に連な
った接合であり、接合の漏れ電流が多くなるという重大
な問題がある。
んで電極の配向軸はｃ軸で同じであるが、ＹＢａ２Ｃｕ
３Ｏｘ薄膜６３とＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ薄膜６３’とは４
５゜の傾角接合となっている。この場合もバイクリスタ
ルの場合と同じように電流の流れるＣｕＯ2面（ａ面も
しくはｂ面）は粒界接合６５を挟む両電極で同じ面内に
あり、平行に接している。そのため、この平面型の４５
°傾角接合方法でも電流の流れるＹＢａ2Ｃｕ3Ｏxの中
のＣｕＯ2面は常にＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx膜６３，６３’面内
にあって、これが接合の境界領域及び双方の電極部にあ
っても常に平行（ａ／ｂ軸方向―ａ／ｂ軸方向）に連な
った接合であり、接合の漏れ電流が多くなるという重大
な問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、基体上に電
流の流れるＣｕＯ2面が直交する粒界接合を有し、接合
の漏れ電流が少ない超伝導薄膜粒界接合素子及びその製
造方法を提供することを目的とするものである。
流の流れるＣｕＯ2面が直交する粒界接合を有し、接合
の漏れ電流が少ない超伝導薄膜粒界接合素子及びその製
造方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の超伝導薄膜粒界接合素子の製造方法は、Ｌｎ
Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ（Ｌｎ：Ｙまたはランタニド元素）に
対する格子不整合率が異なる単結晶領域を基体の表面に
形成し、該基体と垂直方向の配向軸がそれぞれの単結晶
領域上で異なるようにＬｎＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ膜を、該そ
れぞれの単結晶領域上に形成することを特徴とする。
の本発明の超伝導薄膜粒界接合素子の製造方法は、Ｌｎ
Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ（Ｌｎ：Ｙまたはランタニド元素）に
対する格子不整合率が異なる単結晶領域を基体の表面に
形成し、該基体と垂直方向の配向軸がそれぞれの単結晶
領域上で異なるようにＬｎＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ膜を、該そ
れぞれの単結晶領域上に形成することを特徴とする。
【００１３】上記課題を解決するための本発明の超伝導
薄膜粒界接合素子は、ＬｎＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ（Ｌｎ：Ｙ
または、ランタニド元素）に対する格子不整合率が異な
る単結晶領域を表面に有する基体の該単結晶領域上に、
それぞれの領域で垂直方向の配向軸が異なるＬｎＢａ２
Ｃｕ３Ｏｘ膜を有していることを特徴とする。
薄膜粒界接合素子は、ＬｎＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ（Ｌｎ：Ｙ
または、ランタニド元素）に対する格子不整合率が異な
る単結晶領域を表面に有する基体の該単結晶領域上に、
それぞれの領域で垂直方向の配向軸が異なるＬｎＢａ２
Ｃｕ３Ｏｘ膜を有していることを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明の作用を本発明に密接に関連する実験事
実に基づき説明する。
実に基づき説明する。
【００１５】図１は、ＭｇＯ，ＳｒＴｉＯ3，ＬａＳｒ
ＧａＯ4，ＰｒＧａＯ3，ＮｄＧａＯ3，ＬａＡｌＯ3，Ｙ
ＡｌＯ3などの材料からなる基体上にＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx超
伝導体薄膜を形成した時のＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ薄膜の結
晶学的配向軸の基体温度依存性を求めたものである。Ｙ
Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘに対する格子不整合率は、これら材料
相互で異なる。図１中、ａはＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜がａ
軸配向（ＣｕＯ２面は基体表面に垂直）となる領域、ｃ
はＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜がｃ軸配向（ＣｕＯ２面が基体
表面に平行）となる領域、（ａ＋ｃ）はａ軸配向とｃ軸
配向が混在するＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜の成長する領域で
ある。
ＧａＯ4，ＰｒＧａＯ3，ＮｄＧａＯ3，ＬａＡｌＯ3，Ｙ
ＡｌＯ3などの材料からなる基体上にＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx超
伝導体薄膜を形成した時のＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ薄膜の結
晶学的配向軸の基体温度依存性を求めたものである。Ｙ
Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘに対する格子不整合率は、これら材料
相互で異なる。図１中、ａはＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜がａ
軸配向（ＣｕＯ２面は基体表面に垂直）となる領域、ｃ
はＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜がｃ軸配向（ＣｕＯ２面が基体
表面に平行）となる領域、（ａ＋ｃ）はａ軸配向とｃ軸
配向が混在するＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜の成長する領域で
ある。
【００１６】図１から、基体温度が同じであっても異な
る材料からなる基体上ではＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx超伝導薄膜
の結晶方位（配向）は基体材料との間の格子の不整合率
で決まり、格子不整合率が大きい材料からなる基体上で
はＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx超伝導薄膜はｃ軸配向となり、格子
不整合率が小さい基板上ではＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx超伝導薄
膜はａ軸配向となることを示している。
る材料からなる基体上ではＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx超伝導薄膜
の結晶方位（配向）は基体材料との間の格子の不整合率
で決まり、格子不整合率が大きい材料からなる基体上で
はＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx超伝導薄膜はｃ軸配向となり、格子
不整合率が小さい基板上ではＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx超伝導薄
膜はａ軸配向となることを示している。
【００１７】すなわち、例えば、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏxとの
格子不整合率が１．１％のＳｒＴｉＯ3を基体に用い、
蒸着材料として、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏxとの格子不整合率が
０．０２％のＰｒＧａＯ3を用いた場合に、例えば、図
１に示した点線の蒸着温度である７５０℃に基板温度を
設定すれば、ＳｒＴｉＯ3基板上に蒸着されたＹＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏx薄膜はｃ軸配向（ＣｕＯ２面が基体表面に平行）
となり、一方、ＰｒＧａＯ3上に蒸着されたＹＢａ2Ｃｕ
3Ｏx薄膜はａ軸配向（ＣｕＯ２面は基体表面に垂直）と
なる。従って、従来できなかった電流の流れるＣｕＯ２
面を直交するようにでき、従来できなかった漏れ電流を
低減できる。
格子不整合率が１．１％のＳｒＴｉＯ3を基体に用い、
蒸着材料として、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏxとの格子不整合率が
０．０２％のＰｒＧａＯ3を用いた場合に、例えば、図
１に示した点線の蒸着温度である７５０℃に基板温度を
設定すれば、ＳｒＴｉＯ3基板上に蒸着されたＹＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏx薄膜はｃ軸配向（ＣｕＯ２面が基体表面に平行）
となり、一方、ＰｒＧａＯ3上に蒸着されたＹＢａ2Ｃｕ
3Ｏx薄膜はａ軸配向（ＣｕＯ２面は基体表面に垂直）と
なる。従って、従来できなかった電流の流れるＣｕＯ２
面を直交するようにでき、従来できなかった漏れ電流を
低減できる。
【００１８】尚、格子不整合率Ｍは次の式で定まる。 α：一方の単結晶のａ軸またはｂ軸方向の格子定数。
【００１９】β：他方の単結晶のａ軸またはｂ軸方向の
格子定数。
格子定数。
【００２０】
【実施例】（実施例１）上述した実験事実をもとに、図
２をもって、本発明の実施例１を説明する。
２をもって、本発明の実施例１を説明する。
【００２１】図２は本発明の粒界接合の製法を説明する
図であって、１はＳｒＴｉＯ3基板、２はＰｒＧａＯ3、
３はｃ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、４はａ軸配向ＹＢ
ａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、５はｃ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜３
とａ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜４からなる粒界接合、
６はマスクである。
図であって、１はＳｒＴｉＯ3基板、２はＰｒＧａＯ3、
３はｃ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、４はａ軸配向ＹＢ
ａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、５はｃ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜３
とａ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜４からなる粒界接合、
６はマスクである。
【００２２】図２（ａ）は、例えば、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx
との格子不整合率が１．１％のＳｒＴｉＯ3基板上にマ
スク材６を乗せた状態を示している。次にマスクしたと
ころ以外の部分に例えば、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏxとの格子不
整合率が０．０２％のＰｒＧａＯ3を堆積する。
との格子不整合率が１．１％のＳｒＴｉＯ3基板上にマ
スク材６を乗せた状態を示している。次にマスクしたと
ころ以外の部分に例えば、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏxとの格子不
整合率が０．０２％のＰｒＧａＯ3を堆積する。
【００２３】この状態からマスク材を取り去ったものが
図２（ｂ）である。
図２（ｂ）である。
【００２４】最後に図２（ｃ）の基板上全面にＹＢａ2
Ｃｕ3Ｏx薄膜を図１の点線で示した基板温度７５０℃で
堆積する。すると、図２（ｃ）に示したようにＳｒＴｉ
Ｏ3基板上にはｃ軸配向したＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜が堆積
され、ＰｒＧａＯ3上にはａ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜
が堆積される。この時にｃ軸配向したＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx
薄膜とａ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜との境界領域に粒
界接合５が形成される。この形成された粒界接合５は両
ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜の境界部分に電流の流れるＣｕＯ2
面が直交するｃ軸配向−ａ軸配向の粒界接合となる。
Ｃｕ3Ｏx薄膜を図１の点線で示した基板温度７５０℃で
堆積する。すると、図２（ｃ）に示したようにＳｒＴｉ
Ｏ3基板上にはｃ軸配向したＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜が堆積
され、ＰｒＧａＯ3上にはａ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜
が堆積される。この時にｃ軸配向したＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx
薄膜とａ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜との境界領域に粒
界接合５が形成される。この形成された粒界接合５は両
ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜の境界部分に電流の流れるＣｕＯ2
面が直交するｃ軸配向−ａ軸配向の粒界接合となる。
【００２５】実施例１では、例として、ＳｒＴｉＯ
3（格子不整合１．１％）、ＰｒＧａＯ3（０．０２％）
を用いて説明したが、図１に示した曲線の変曲点がそれ
ぞれ±１％付近にあるため、格子不整合率が１％を越え
る材料（例えばＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3、ＬａＡｌＯ3、Ｙ
ＡｌＯ3等）と越えない材料（ＰｒＧａＯ3、ＮｄＧａＯ
3、ＬａＳｒＧａＯ4等）を選べばより良いことは言うま
でもない。さらにここでは超伝導材料として、ＹＢａ2
Ｃｕ3Ｏxを用いて説明したが、ＹでなくＬｎ（ランタノ
イド）からなるＬｎＢａ2Ｃｕ3Ｏxであっても、超伝導
となる材料であれば同じある。
3（格子不整合１．１％）、ＰｒＧａＯ3（０．０２％）
を用いて説明したが、図１に示した曲線の変曲点がそれ
ぞれ±１％付近にあるため、格子不整合率が１％を越え
る材料（例えばＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3、ＬａＡｌＯ3、Ｙ
ＡｌＯ3等）と越えない材料（ＰｒＧａＯ3、ＮｄＧａＯ
3、ＬａＳｒＧａＯ4等）を選べばより良いことは言うま
でもない。さらにここでは超伝導材料として、ＹＢａ2
Ｃｕ3Ｏxを用いて説明したが、ＹでなくＬｎ（ランタノ
イド）からなるＬｎＢａ2Ｃｕ3Ｏxであっても、超伝導
となる材料であれば同じある。
【００２６】（実施例２）図３をもって実施例２を説明
する。
する。
【００２７】実施例２は基板として（１１０）ＰｒＧａ
Ｏ3、堆積材としてＳｒＴｉＯ3を用いた場合である。図
３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は断面図であり、図中２
は基板材料の（１１０）ＰｒＧａＯ3、１は堆積材料の
ＳｒＴｉＯ3、３はｃ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、４は
ａ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、５はｃ軸配向ＹＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏx薄膜３とａ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜４からな
る粒界接合、７は基板の面内格子の長軸方向である。
Ｏ3、堆積材としてＳｒＴｉＯ3を用いた場合である。図
３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は断面図であり、図中２
は基板材料の（１１０）ＰｒＧａＯ3、１は堆積材料の
ＳｒＴｉＯ3、３はｃ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、４は
ａ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、５はｃ軸配向ＹＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏx薄膜３とａ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜４からな
る粒界接合、７は基板の面内格子の長軸方向である。
【００２８】実施例２のように基板に格子不整合率の小
さな材料を用いた場合は図２とは逆にａ軸配向としたい
部分にマスクをする事を除けば、殆ど同じである。た
だ、（１１０）ＰｒＧａＯ3、（１１０）ＮｄＧａＯ3、
（１００）ＬａＳｒＧａＯ4等のような面内格子が長方
形となる材料を基板として用いた場合、ａ軸配向ＹＢａ
2Ｃｕ3Ｏx薄膜の基板面と平行にあるｃ軸が基板面内格
子の長軸方向を向く性質がある。例えば、図３（ａ）に
おいて、矢印７の面内格子の長軸方向が粒界接合に垂直
の場合、接合面はＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜のａ／ｂ軸方向
（ＳｒＴｉＯ3上）とＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜のｃ軸方向
（ＰｒＧａＯ3基板上）との接合となる。一方、逆に矢
印７の面内格子の長軸方向が粒界接合に平行の場合、接
合面はＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜のａ軸もしくはｂ軸方向
（ＳｒＴｉＯ3上）とＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜のｂ軸方向
（ＰｒＧａＯ3基板上）との電流の流れるＣｕＯ2面が垂
直となる接合が形成される。このように基板方位により
粒界接合の接合面を基板方位により制御することができ
る。図１では接合をもともとの基板の片側一箇所にのみ
作製したが、マスクの無い部分を基板上で矩形にし、接
合を複数個にしてもよい。その場合、一つの矩形の一辺
ではａ軸もしくはｂ軸方向とｃ軸方向との接合、他辺で
はａ軸もしくはｂ軸方向とｂ軸方向との接合となり、対
向する電極間で一方がａ軸配向膜、他方がｃ軸配向膜と
いう電流の流れるＣｕＯ2面が垂直の接合になり、基板
方位により作り分けられることは言うまでもない。
さな材料を用いた場合は図２とは逆にａ軸配向としたい
部分にマスクをする事を除けば、殆ど同じである。た
だ、（１１０）ＰｒＧａＯ3、（１１０）ＮｄＧａＯ3、
（１００）ＬａＳｒＧａＯ4等のような面内格子が長方
形となる材料を基板として用いた場合、ａ軸配向ＹＢａ
2Ｃｕ3Ｏx薄膜の基板面と平行にあるｃ軸が基板面内格
子の長軸方向を向く性質がある。例えば、図３（ａ）に
おいて、矢印７の面内格子の長軸方向が粒界接合に垂直
の場合、接合面はＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜のａ／ｂ軸方向
（ＳｒＴｉＯ3上）とＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜のｃ軸方向
（ＰｒＧａＯ3基板上）との接合となる。一方、逆に矢
印７の面内格子の長軸方向が粒界接合に平行の場合、接
合面はＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜のａ軸もしくはｂ軸方向
（ＳｒＴｉＯ3上）とＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜のｂ軸方向
（ＰｒＧａＯ3基板上）との電流の流れるＣｕＯ2面が垂
直となる接合が形成される。このように基板方位により
粒界接合の接合面を基板方位により制御することができ
る。図１では接合をもともとの基板の片側一箇所にのみ
作製したが、マスクの無い部分を基板上で矩形にし、接
合を複数個にしてもよい。その場合、一つの矩形の一辺
ではａ軸もしくはｂ軸方向とｃ軸方向との接合、他辺で
はａ軸もしくはｂ軸方向とｂ軸方向との接合となり、対
向する電極間で一方がａ軸配向膜、他方がｃ軸配向膜と
いう電流の流れるＣｕＯ2面が垂直の接合になり、基板
方位により作り分けられることは言うまでもない。
【００２９】（実施例３）図４は実施例３を説明する図
であって、図中１はＳｒＴｉＯ3、２は（１１０）Ｐｒ
ＧａＯ3、３はｃ軸配向したＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、４は
ａ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、５は粒界接合である。
この作製方法は図２と同じようにマスクをした後、基板
をエッチングにより下げ、その掘り下げた穴にＳｒＴｉ
Ｏ3１を埋め込んだこと以外は図３（ｂ）に示す粒界接
合と同じである。この平坦化による利点は接合面５が結
晶の乱れのないきれいな接合となる点である。
であって、図中１はＳｒＴｉＯ3、２は（１１０）Ｐｒ
ＧａＯ3、３はｃ軸配向したＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、４は
ａ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、５は粒界接合である。
この作製方法は図２と同じようにマスクをした後、基板
をエッチングにより下げ、その掘り下げた穴にＳｒＴｉ
Ｏ3１を埋め込んだこと以外は図３（ｂ）に示す粒界接
合と同じである。この平坦化による利点は接合面５が結
晶の乱れのないきれいな接合となる点である。
【００３０】なお、以上の例では、異なる格子不整合率
を有する単結晶領域の一方のみを堆積膜により形成し、
他方の領域は、基板表面をそのまま利用したが、両方の
領域を共に堆積膜により形成してもよいことはいうまで
もない。その場合は、基板として、安価なものをしよう
することができる。
を有する単結晶領域の一方のみを堆積膜により形成し、
他方の領域は、基板表面をそのまま利用したが、両方の
領域を共に堆積膜により形成してもよいことはいうまで
もない。その場合は、基板として、安価なものをしよう
することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による、粒
界接合の製法によれば、粒界接合を電流の流れるＣｕＯ
2面を垂直に接せさせた漏れ電流の少ないものとして、
歩留まり良く、容易に製造することができる。また、電
流の流れやすいＣｕＯ2面が接合領域で垂直に接してい
ることから新しい電流輸送現象あるいは新しい効果の発
見が期待できる。
界接合の製法によれば、粒界接合を電流の流れるＣｕＯ
2面を垂直に接せさせた漏れ電流の少ないものとして、
歩留まり良く、容易に製造することができる。また、電
流の流れやすいＣｕＯ2面が接合領域で垂直に接してい
ることから新しい電流輸送現象あるいは新しい効果の発
見が期待できる。
【図１】本発明の元となった格子不整合率とａ軸配向／
ｃ軸配向となる基板温度との関係を示した実験結果を示
すグラフであって、縦軸は基板温度、横軸はＹＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏx薄膜との格子不整合率である。
ｃ軸配向となる基板温度との関係を示した実験結果を示
すグラフであって、縦軸は基板温度、横軸はＹＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏx薄膜との格子不整合率である。
【図２】本発明による実施例１を説明する図である。
【図３】本発明による実施例２を説明する図である。
【図４】本発明による実施例３を説明する図である。
【図５】はバイクリスタル基板を用いた従来の平面型粒
界接合を示したものである。
界接合を示したものである。
【図６】４５゜の傾角粒界接合を示したものである。
ｃ ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜がｃ軸配向となる領
域、 ａ ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜がａ軸配向となる領
域、 ａ＋ｃ ａ軸配向とｃ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄
膜とが混在する領域、 ↑ａ ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜のａ軸方向、 ↑ｃ ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜のｃ軸方向、 ↑ａ／ｂ ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜のａ軸もしくはｂ
−軸方向、 １，１’ ＳｒＴｉＯ3膜、 ２ ＰｒＧａＯ3膜、 ３，３’ ｃ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、 ４ ａ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、 ５ 粒界接合、 ６ マスク材、 ７ 基板方位を示す矢印、 ８ バイクリスタル基板の基板内の軸方位の接合
部分、 ９ ＭｇＯ膜、 ５１，５１’ ＳｒＴｉＯ3膜、 ５３，５３’ ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、 ５５ 粒界接合、 ６１，６１’ ＳｒＴｉＯ3膜、 ６３，６３’ ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、 ６５ 粒界接合。
域、 ａ ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜がａ軸配向となる領
域、 ａ＋ｃ ａ軸配向とｃ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄
膜とが混在する領域、 ↑ａ ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜のａ軸方向、 ↑ｃ ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜のｃ軸方向、 ↑ａ／ｂ ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜のａ軸もしくはｂ
−軸方向、 １，１’ ＳｒＴｉＯ3膜、 ２ ＰｒＧａＯ3膜、 ３，３’ ｃ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、 ４ ａ軸配向ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、 ５ 粒界接合、 ６ マスク材、 ７ 基板方位を示す矢印、 ８ バイクリスタル基板の基板内の軸方位の接合
部分、 ９ ＭｇＯ膜、 ５１，５１’ ＳｒＴｉＯ3膜、 ５３，５３’ ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、 ５５ 粒界接合、 ６１，６１’ ＳｒＴｉＯ3膜、 ６３，６３’ ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx薄膜、 ６５ 粒界接合。
Claims (3)
- 【請求項１】 ＬｎＢａ2Ｃｕ3Ｏx（Ｌｎ：Ｙまたはラ
ンタニド元素）に対する格子不整合率が異なる単結晶領
域を基体の表面に形成し、該基体と垂直方向の配向軸が
それぞれの単結晶領域上で異なるようにＬｎＢａ2Ｃｕ3
Ｏx膜を、該それぞれの単結晶領域上に形成することを
特徴とする超伝導薄膜粒界接合素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記ＬｎＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ膜を、所定の
形成基板温度において、前記格子不整合率が異なるそれ
ぞれの領域上に同時に形成することを特徴とする請求項
１記載の超伝導薄膜粒界接合素子の製造方法。 - 【請求項３】 ＬｎＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ（Ｌｎ：Ｙまた
は、ランタニド元素）に対する格子不整合率が異なる単
結晶領域を表面に有する基体の該単結晶領域上に、それ
ぞれの領域で垂直方向の配向軸が異なるＬｎＢａ２Ｃｕ
３Ｏｘ膜を有していることを特徴とする超伝導薄膜粒界
接合素子。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4220778A JP2708671B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 超伝導薄膜粒界接合素子の製造方法。 |
| EP99118017A EP0973208B1 (en) | 1992-07-28 | 1993-07-27 | Lattice matching device and method for fabricating the same |
| DE69333799T DE69333799T2 (de) | 1992-07-28 | 1993-07-27 | Bauelement mit Gitteranpassung und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE69328278T DE69328278T2 (de) | 1992-07-28 | 1993-07-27 | Übergangsvorrichtung mit Gitteranpassung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| EP93111981A EP0582889B1 (en) | 1992-07-28 | 1993-07-27 | Junction device with lattice matching and method for fabricating the same |
| EP05005034A EP1544926A3 (en) | 1992-07-28 | 1993-07-27 | Superconducting thin film device comprising superconducting oxide multilayer interconnections and method for fabricating the same |
| US08/097,235 US5593950A (en) | 1992-07-28 | 1993-07-27 | Lattice matching super conducting device with a- and c- axes |
| US08/479,751 US5821200A (en) | 1992-07-28 | 1995-06-07 | Lattice matching device and method for fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4220778A JP2708671B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 超伝導薄膜粒界接合素子の製造方法。 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0653561A true JPH0653561A (ja) | 1994-02-25 |
| JP2708671B2 JP2708671B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=16756424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4220778A Expired - Fee Related JP2708671B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 超伝導薄膜粒界接合素子の製造方法。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2708671B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08153908A (ja) * | 1994-11-28 | 1996-06-11 | Korea Electron Telecommun | 結晶粒界チャンネルをもつ超伝導電界効果素子とその製造方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01161880A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Toshiba Corp | 超電導素子 |
| JPH0446098A (ja) * | 1990-06-13 | 1992-02-17 | Toshiba Corp | 超電導部材 |
| JPH04144994A (ja) * | 1990-10-05 | 1992-05-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
| JPH04318984A (ja) * | 1991-04-17 | 1992-11-10 | Riken Corp | ジョセフソン接合素子およびその製造方法 |
| JPH05267736A (ja) * | 1992-02-19 | 1993-10-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導接合を有する素子およびその作製方法 |
| JPH05267735A (ja) * | 1992-02-19 | 1993-10-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導接合、超電導素子およびそれらの作製方法 |
-
1992
- 1992-07-28 JP JP4220778A patent/JP2708671B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01161880A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Toshiba Corp | 超電導素子 |
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| JPH05267735A (ja) * | 1992-02-19 | 1993-10-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導接合、超電導素子およびそれらの作製方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08153908A (ja) * | 1994-11-28 | 1996-06-11 | Korea Electron Telecommun | 結晶粒界チャンネルをもつ超伝導電界効果素子とその製造方法 |
| US5846846A (en) * | 1994-11-28 | 1998-12-08 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method for making a superconducting field-effect device with grain boundary channel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2708671B2 (ja) | 1998-02-04 |
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