JPH098369A - 高温超電導磁束フロートランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

高温超電導磁束フロートランジスタおよびその製造方法

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JPH098369A
JPH098369A JP7152900A JP15290095A JPH098369A JP H098369 A JPH098369 A JP H098369A JP 7152900 A JP7152900 A JP 7152900A JP 15290095 A JP15290095 A JP 15290095A JP H098369 A JPH098369 A JP H098369A
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JP
Japan
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temperature superconducting
high temperature
superconducting oxide
thin film
doped
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JP7152900A
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English (en)
Inventor
Tadatami Bun
忠民 文
Norihiko Toda
典彦 戸田
Hitoshi Abe
仁志 阿部
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高トランスレジスタの高温超電導磁束フロー
トランジスタの提供。 【構成】 SrTiO3 (100)の基板10上に、A
g(銀)を5〜30wt.%ドープして成膜したYBa
2 Cu37 の高温超電導酸化物薄膜が設けてあり、こ
の膜を画成して弱結合18a設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、マイクロ波回路、ミ
リ波回路、高速デジタル回路および低雑音増幅回路に用
いて好適な高温超電導磁束フロートランジスタ(以下F
FTとも略称する)に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の高温超電導磁束フロートランジス
タの一例が、文献1:「IEEE Trans.App
l.Superconduc.,Vol.4,pp.2
28−235,Dec.,1994」に記載されてい
る。この文献に開示の技術によれば単結晶基板の表面上
に、高温超電導酸化物薄膜を弱結合のチャネルを介し
て、高温超電導酸化物薄膜からなる第1および第2電極
を具えている。そして、弱結合の近傍を通過する制御線
を具えている。そして、このFFTでは、マイスナー状
態の第1および第2電極間にバイアス電流を流すと、こ
のバイアス電流によって磁場が発生する。弱結合の磁場
の強度が下部臨界磁場の強度を越えると、磁束がボルテ
ックス(渦糸)として弱結合に侵入して、弱結合は混合
状態となる。ボルテックスは、弱結合を横切って走行
(フロー)するため、第1および第2電極間に誘導電圧
が生じる。
【0003】ここで、制御線に制御電流を流して磁場を
発生させて、混合状態の弱結合の磁場強度を変化させれ
ば、ボルテックスの走行速度を制御することができる。
その結果、制御電流を制御することにより、第1および
第2電極間の出力を制御することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
FFTの弱結合に存在する結晶粒界は、大きなピン留め
力を有する。このため、弱結合を横切るボルテックスの
走行速度は遅い。その結果、出力電圧の大きなFFTを
得ることが困難であった。
【0005】また、出力電圧そのものが小さいため、制
御磁場の変化に対する出力電圧の変化率も大きくするこ
とが困難であった。その結果、FFTの磁気感度が低く
なるため、高いトランスレジスタのFFTを得ることが
困難であった。
【0006】
【課題を解決するための手段】ボルテックス速度が速い
FFTを実現するため、この出願に係る発明者は種々の
検討を重ねたところ、文献2:「J.Appl.Phy
s.Vol.67,pp.353,1990」におい
て、焼結したバルクの高温超電導体(YBa2 Cu3
7 )に銀(Ag)を少量ドープすると臨界電流値が増大
し、さらにAgを大量にドープすると臨界電流値が減少
するという現象が報告されていることを知った。また、
文献2によれば、このAgがドープされた高温超電導体
のX線吸収解析結果から、Agをドープしても高温超電
導体の結晶構造はほとんど変わっていないことが分かっ
た。
【0007】高温超電導酸化物におけるピン止め力は、
臨界電流値に比例することが知られている(例えば、文
献3:「J.low temperature phy
sics,No.3/4,pp.267−289,19
70」に記載されている)。そこで、この出願に係る発
明者は高温超電導体にAgを大量にドープすれば、結晶
粒界のピン止め力を弱くして、ボルテックスの走行速度
を速くすることができると考えた。
【0008】そこで、この出願に係る第1の発明の高温
超電導磁束フロートランジスタ(FFT)は、高温超電
導酸化物薄膜に、当該高温超電導酸化物薄膜を構成する
結晶の構造を実質的に変更しない不純物をドープしてあ
ることを特徴とする。
【0009】また、上記文献2においては、Agをドー
プした高温超電導体を焼結によって得ていたが、燒結法
では、高温超電導体薄膜を形成することは困難である。
【0010】そこで、この出願に係る第2の発明の高温
超電導磁束フロートランジスタの製造方法によれば、基
板上に該高温超電導酸化物薄膜を成膜する際に、当該超
電導薄膜を構成する結晶の構造を実質的に変更しない不
純物をドープすることを特徴とする。
【0011】
【作用】FFTの出力電圧VF は、下記の(1)式で与
えられ、磁束密度Bとボルテックスの走行速度vx との
積に比例する。
【0012】VF =B×vx ×D・・・(1) 但し、DはFFTの弱結合のチャネル幅を表す。
【0013】ここで、Agをドープして臨界電流JC
小さくすると、ボルテックスの走行速度vx を高くする
ことが可能となる。そして、ボルテックスの走行速度v
x が高い程、磁気感度(ΔVF /ΔB)を高くすること
ができる。その結果、トランスレジスタンス(ΔVF
ΔI、IはFFTの入力電流)は磁気感度に比例するの
で、利得を高くすることが可能となる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して、この出願に係る第1
の発明の高温超電導磁束フロートランジスタ(FFT)
及び第2の発明のその製造方法について合わせて説明す
る。図1は、この実施例のFFTの説明に供する斜視図
である。図1の示すFFTは、図2に示すCVD装置を
用いて成膜する。
【0015】この実施例のFFTは、SrTiO3 (1
00)の基板10上に、Agが5〜30wt.%ドープ
された高温超電導酸化物薄膜としてYBa2 Cu37
(以下、YBCOとも表記する)が成膜されている。こ
のYBaCuOを成膜するにあたっては、図2に示すC
VD装置を用いる。
【0016】この基板10は、CVD装置の膜形成室3
0に設置され、基板加熱機構32によって加熱される。
また、この膜形成室は、ガス導入系32と、バルブ36
を介して排気系34とに繋がっている。また、ガス導入
系には、Y(イットリウム)高温槽40、Ba(バリウ
ム)高温槽42、Cu(銅)高温槽44及びAg(銀)
高温槽にそれぞれ繋がっている。
【0017】そして、この実施例では、基板温度600
〜850℃、圧力10Torr、酸素分圧0.5〜3.
5Torrの条件下で、また、酸化ガスの導入量を50
sccm、原料ガス導入量を400sccmとして、高
温超電導酸化物薄膜12の成膜を行なう。高温超電導酸
化物薄膜12の膜厚は、100〜300nm程度にす
る。
【0018】次に、この高温超電導酸化物薄膜12に対
して、通常のフォトリソグラフィ及びエッチング技術を
用いて、第1電極14と第2電極16とを繋ぐ4本のブ
リッジ18とそのブリッジ18同士の間のホール20と
を画成する。また、この画成の際に、弱結合18から1
0μm離れた基板10上に、一定の太さの制御線22を
画成する。
【0019】さらに、ブリッジの一部を5μmの幅で1
/3の厚さにして弱結合(チャネル)18aを形成す
る。また、第1及び第2電極14及び16に、それぞれ
出力端子及びバイアス電流端子を形成して、高温超電導
磁束フロートランジスタを得る。 次に、図3に、Ag
をドープした弱結合の結晶粒の想像図を示す。高温超電
導酸化物薄膜は、通常、粒径が0.1〜数μm程度の多
くの結晶粒50からなる。高温超電導薄膜にAgをドー
プすると、ドープされたAgは先ずYBCOの銅(C
u)と置換する。更にAgを多量にドープした場合、上
記文献2において、結晶構造がほとんど変わっていない
ことから、過剰にドープされたAgは結晶粒界で皮膜状
に存在していると考えられる。
【0020】上述した実施例では、高温超電導材料とし
て、YBCOを用いたが、この発明では、高温超電導の
材料として、例えば、Bi2 Sr2 CaCu2 ,(B
i,Pb)2 Sr2 Ca2 Cu38 ,TlBa2 Ca
Cu27 ,TlBa2 Ca2Cu39 ,(Ba,
K)BiO3 または(Ba,Rb)BiO3 といった等
方性の酸化物超電導材料を用いることができる。
【0021】また、上述した実施例では、SrTiO3
基板上に高温超電導酸化物薄膜を成膜したが、この発明
では、例えばMgO,LaAlO3 ,ZrO2 またはサ
ファイアといったバイクリスタル基板を用いてもよい。
【0022】また、上述した実施例では、高温超電導酸
化物薄膜にドープする不純物としてAgを用いたが、こ
の発明では、例えばAu,Al,Cuといった導電性の
良い金属、あるいは、Si,Ge,GaAsといった半
導体をドープしてもよい。
【0023】
【発明の効果】この発明では、高温超電導酸化物薄膜に
Agをドープして臨界電流JC を小さくすることにより
ボルテックスの走行速度を高くすることが可能となる。
更に、ボルテックスの走行速度vx が高い程、磁気感度
(ΔVF /ΔB)を高くすることができる。また、磁気
感度が高い程、磁気感度に比例するトランスレジスタン
スを高くすることが可能となる。そして、トランスレジ
スタンスを高くすることによって、利得(gain)を
高くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のFFTの説明に供する斜視図である。
【図2】実施例の高温超電導酸化物薄膜の成膜に用いる
CVD装置の説明に供する概略図である。
【図3】Agをドープした弱結合の結晶粒の想像図であ
る。
【符号の説明】
10:基板 12:高温超電導酸化物薄膜 14:第1電極 16:第2電極 18:ブリッジ 18a:弱結合(チャネル) 20:ホール 22:制御電極 30:膜形成室 32:基板加熱機構 34:ガス導入系 36:バルブ 38:排気系 40:Y高温槽 42:Ba高温槽 44:Cu高温槽 46:Ag高温槽 50:結晶粒 52:Ag(銀) 54:結晶粒界

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温超電導酸化物薄膜を用いた高温超電
    導磁束フロートランジスタであって、 該高温超電導酸化物薄膜に、当該高温超電導酸化物薄膜
    を構成する結晶の構造を実質的に変更しない不純物をド
    ープしてあることを特徴とする高温超電導磁束フロート
    ランジスタ。
  2. 【請求項2】 高温超電導酸化物薄膜を用いた高温超電
    導磁束フロートランジスタを製造するにあたり、 基板上に該高温超電導酸化物薄膜を成膜する際に、当該
    超電導薄膜を構成する結晶の構造を実質的に変更しない
    不純物をドープすることを特徴とする高温超電導磁束フ
    ロートランジスタの製造方法。
JP7152900A 1995-06-20 1995-06-20 高温超電導磁束フロートランジスタおよびその製造方法 Pending JPH098369A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014513867A (ja) * 2011-02-18 2014-06-05 ソーラー−テクティック リミテッド ライアビリティ カンパニー クプレート超電導体の臨界電流密度の向上

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014513867A (ja) * 2011-02-18 2014-06-05 ソーラー−テクティック リミテッド ライアビリティ カンパニー クプレート超電導体の臨界電流密度の向上

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Effective date: 20040309