JPH10294499A - Squid and manufacture therefor - Google Patents
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- JPH10294499A JPH10294499A JP9115354A JP11535497A JPH10294499A JP H10294499 A JPH10294499 A JP H10294499A JP 9115354 A JP9115354 A JP 9115354A JP 11535497 A JP11535497 A JP 11535497A JP H10294499 A JPH10294499 A JP H10294499A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＳＱＵＩＤ（Ｓup
erconducting Ｑｕantum Ｉnterfernce Ｄevice ：超
電導量子干渉素子）およびその製造方法に関し、より詳
細には、ジョセフソン接合が酸化物超電導薄膜を用いた
人工粒界により形成されるＳＱＵＩＤおよびその製造方
法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a SQUID ( S up
erconducting Qu antum I nterfernce D evice: relates superconducting quantum interference device) and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a SQUID and a manufacturing method thereof Josephson junction is formed by an artificial grain boundary including an oxide superconducting thin film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】このタイプのＳＱＵＩＤは、通常、酸化
物超電導薄膜を用いて、段差型、バイクリスタル基板
型、バイエピタキシャル型、ランプエッジ型などの人工
粒界を使ってジョセフソン接合を形成することにより作
製される。また、このような人工粒界型のジョセフソン
接合をもつＳＱＵＩＤは、図１に示すように、酸化物超
電導薄膜Ｆを加工して、フォトリソグラフィなどの技術
によって酸化物超電導薄膜Ｆを加工して人工粒界Ａを含
むブリッジＢを形成するのが一般的である。2. Description of the Related Art This type of SQUID generally forms a Josephson junction by using an oxide superconducting thin film and an artificial grain boundary such as a step type, a bicrystal substrate type, a bi-epitaxial type, and a ramp edge type. It is produced by this. Further, as shown in FIG. 1, an SQUID having such an artificial grain boundary type Josephson junction is obtained by processing an oxide superconducting thin film F and processing the oxide superconducting thin film F by a technique such as photolithography. In general, a bridge B including an artificial grain boundary A is formed.
【０００３】一方、ＳＱＵＩＤの変調電圧Ｖppは、例え
ば、"J. Appl. Phys 73 (11)" p.7929-7934 （1993, Am
erican Institute of Physics ）に説明されているよう
に、次の式で示されることが知られている： Ｖpp = (7/π2) [ＩｃＲｎ/(1+β)] [1 - 3.57 (ｋB ＴＬ)1/2 /Φ0] (1) ここで、Ｉｃ；ジョセフソン接合の臨界電流、 Ｒｎ；ジョセフソン接合の常電導抵抗、 ｋB ；ボルツマン定数、 Ｔ ；温度、 Ｌ ；ＳＱＵＩＤのインダクタンス、 Φ0 ；磁束量子、 β = 2ＬＩｃ/ Φ0 。On the other hand, the modulation voltage Vpp of the SQUID is described, for example, in "J. Appl. Phys 73 (11)", p. 7929-7934 (1993, Am
It is known to be expressed by the following equation, as described in erican Institute of Physics: Vpp = (7 / π 2 ) [IcRn / (1 + β)] [1-3.57 (k B (TL) 1/2 / Φ 0 ] (1) where, Ic: critical current of the Josephson junction, Rn: normal conduction resistance of the Josephson junction, k B : Boltzmann constant, T: temperature, L: inductance of the SQUID, Φ 0 : magnetic flux quantum, β = 2LIc / Φ 0 .
【０００４】一般に、臨界電流Ｉｃと常電導抵抗Ｒｎと
の積ＩｃＲｎを一定にして常電導抵抗Ｒｎを大きくした
ときに、変調電圧Ｖppは大きくなる。従って、膜厚を一
定としてジョセフソン接合の幅を狭くすれば、変調電圧
Ｖppが大きくなって特性が良くなる〔"Appl. Phys Let
t. 66 (22)" p.3059-3061（1995, American Instituteo
f Physics ）〕。In general, when the product IcRn of the critical current Ic and the normal conduction resistance Rn is kept constant and the normal conduction resistance Rn is increased, the modulation voltage Vpp increases. Therefore, if the width of the Josephson junction is reduced while keeping the film thickness constant, the modulation voltage Vpp increases and the characteristics are improved [“Appl. Phys Let
t. 66 (22) "p. 3059-3061 (1995, American Instituteo
f Physics)].
【０００５】このように、変調電圧Ｖppが大きく特性が
良好な所望のＳＱＵＩＤを得るには、ブリッジ幅を十分
に狭くすること、典型的には、１μｍより小さくするこ
とが必要になってくる。しかしながら、フォトリソグラ
フィによる酸化物超電導膜の微細加工では、人工粒界型
ジョセフソン接合のブリッジ幅を１μｍより小さくする
ことは、きわめて困難である。As described above, in order to obtain a desired SQUID having a large modulation voltage Vpp and excellent characteristics, it is necessary to make the bridge width sufficiently small, typically smaller than 1 μm. However, in the fine processing of the oxide superconducting film by photolithography, it is extremely difficult to make the bridge width of the artificial grain boundary type Josephson junction smaller than 1 μm.
【０００６】そこで、微細な加工を行うことができる収
束イオンビーム（ＦＩＢ：FocusedIon Beam）を使用す
ることが考えられる。例えば、"J. Vac. Technol. B 13
(6)"p.2772-2776（1995, American Vacuum Society ）
には、このＦＩＢによってブリッジ幅を狭くするように
加工することが示されている。しかしながら、このブリ
ッジに人工粒界はない。Therefore, it is conceivable to use a focused ion beam (FIB) capable of performing fine processing. For example, "J. Vac. Technol. B 13
(6) "p.2772-2776 (1995, American Vacuum Society)
Discloses that the FIB is used to reduce the bridge width. However, there are no artificial grain boundaries in this bridge.
【０００７】また、ＦＩＢを使用して微細加工を行うこ
とにより、ブリッジ幅を１μｍより小さくすることは可
能であるが、酸化物超電導薄膜のＦＩＢ加工において
は、従来は、薄膜のエッチング周辺部分の受けるダメー
ジを少なくするために、薄膜サンプルを低温に下げて冷
却した状態にしておく必要がある。Although the bridge width can be reduced to less than 1 μm by performing fine processing using the FIB, the FIB processing of the oxide superconducting thin film has heretofore been conventionally performed in the vicinity of the etching peripheral portion of the thin film. In order to reduce the damage, the thin film sample needs to be cooled to a low temperature.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、ＳＱＵＩＤのジョセフソン接合の幅を狭くするのに
ＦＩＢ加工を行うに際して、サンプルを冷却することな
く、このジョセフソン接合の幅を１μｍより小さくする
ことができるＳＱＵＩＤの構造および製造方法を提供す
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to reduce the width of a Josephson junction by 1 μm without cooling the sample when performing FIB processing to reduce the width of the Josephson junction of the SQUID. An object of the present invention is to provide a structure and a manufacturing method of a SQUID that can be made smaller.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この目的のために、本発
明によれば、ジョセフソン接合が酸化物超電導薄膜を用
いた人工粒界により形成されており、ジョセフソン接合
のブリッジの幅が二段に狭くなっているＳＱＵＩＤが提
供される。For this purpose, according to the present invention, the Josephson junction is formed by an artificial grain boundary using an oxide superconducting thin film, and the width of the bridge of the Josephson junction is two times. A tiered SQUID is provided.
【００１０】本発明により提供されるＳＱＵＩＤは、典
型的には、ブリッジの幅広部分の幅をｗとし、前記ブリ
ッジの幅狭部分の幅をｄ、長さをｔとしたとき、これら
の範囲は、 １ μｍ ≦ ｗ ≦ ５０μｍ ０．２μｍ ≦ ｄ ＜ １μｍ ０．１μｍ ≦ ｔ ＜ ２μｍ とするのが好ましい。[0010] The SQUID provided by the present invention typically has these ranges, where w is the width of the wide portion of the bridge, d is the width of the narrow portion of the bridge, and t is the length. It is preferable that 1 μm ≦ w ≦ 50 μm 0.2 μm ≦ d <1 μm 0.1 μm ≦ t <2 μm.
【００１１】さらに、本発明に従うと、ジョセフソン接
合が酸化物超電導薄膜を用いて人工粒界により形成され
るＳＱＵＩＤを製造するのに、ジョセフソン接合部をフ
ォトリソグラフィで加工して、所定の幅（ｗ）を有する
ブリッジ部を形成する第１ステップ、及び、前記加工さ
れたブリッジ部に対して、冷却することなく、収束イオ
ンビームで中間の側部をエッチングして加工することに
よって、前記幅より小さい所定の幅（ｄ）を有する幅狭
部分を形成する第２ステップが用いられ、これらのステ
ップによって、ジョセフソン接合のブリッジの幅が二段
に狭くなっているＳＱＵＩＤが得られる。Further, according to the present invention, when manufacturing a SQUID in which a Josephson junction is formed by an artificial grain boundary using an oxide superconducting thin film, the Josephson junction is processed by photolithography to have a predetermined width. A first step of forming a bridge portion having (w), and etching and processing the intermediate side portion of the processed bridge portion with a focused ion beam without cooling, so that the width is reduced. A second step of forming a narrow portion having a smaller predetermined width (d) is used, which results in a SQUID in which the width of the Josephson junction bridge is reduced in two steps.
【００１２】また、本発明のＳＱＵＩＤでは、ジョセフ
ソン接合が、段差型、バイクリスタル基板型、バイエピ
タキシャル型、ランプエッジ型などの人工粒界を使って
形成される。In the SQUID of the present invention, the Josephson junction is formed by using an artificial grain boundary such as a step type, a bicrystal substrate type, a bi-epitaxial type, and a ramp edge type.
【００１３】[0013]
【発明の特徴】図２には、本発明のＳＱＵＩＤの一実施
例によるジョセフソン接合の形状が示されている。上述
のように、本発明のＳＱＵＩＤは、ジョセフソン接合が
酸化物超電導薄膜を用いた人工粒界により形成される。
つまり、ジョセフソン接合は、酸化物超電導薄膜を用い
て、段差型、バイクリスタル基板型、バイエピタキシャ
ル型、ランプエッジ型などの人工粒界を使って形成され
る。本発明のＳＱＵＩＤでは、このような人工粒界型の
ジョセフソン接合をもつＳＱＵＩＤにおいて、図２に示
されるように、このジョセフソン接合のブリッジ１は、
幅が二段に狭くなっており、幅ｗを有する幅広部分２並
びに幅ｄ及び長さｔを有する幅狭部分３から成ってお
り、幅狭部分３に人工粒界４を有している。そして、こ
れらの幅ｗ，ｄ及び長さｔは、上述の範囲、即ち、 １ μｍ ≦ ｗ ≦ ５０μｍ ０．２μｍ ≦ ｄ ＜ １μｍ ０．１μｍ ≦ ｔ ＜ ２μｍ とするのが好適である。FIG. 2 shows the shape of a Josephson junction according to an embodiment of the SQUID of the present invention. As described above, in the SQUID of the present invention, a Josephson junction is formed by an artificial grain boundary using an oxide superconducting thin film.
That is, the Josephson junction is formed using an oxide superconducting thin film and using artificial grain boundaries such as a step type, a bicrystal substrate type, a bi-epitaxial type, and a ramp edge type. In the SQUID of the present invention, in the SQUID having such an artificial grain boundary type Josephson junction, as shown in FIG.
The width is narrowed in two steps, and comprises a wide portion 2 having a width w and a narrow portion 3 having a width d and a length t. The narrow portion 3 has an artificial grain boundary 4. The widths w, d and the length t are preferably in the above-mentioned ranges, that is, 1 μm ≦ w ≦ 50 μm 0.2 μm ≦ d <1 μm 0.1 μm ≦ t <2 μm.
【００１４】本発明のＳＱＵＩＤにおいては、このよう
にジョセフソン接合のブリッジ１の幅を二段に狭くする
ことによって、接合幅ｄをできるだけ十分狭くし、例え
ば、１μｍより小さい接合幅のジョセフソン接合を得る
ことができ、これによって、（１）式に示されるＳＱＵ
ＩＤの変調電圧Ｖppを大きくし、ＳＱＵＩＤ特性を向上
することができるＳＱＵＩＤを実現することができる。In the SQUID of the present invention, the width of the bridge 1 of the Josephson junction is reduced in two steps, so that the junction width d is made as small as possible. For example, a Josephson junction having a junction width smaller than 1 μm is used. Is obtained, whereby the SQUA shown in the equation (1) is obtained.
An SQUID that can increase the ID modulation voltage Vpp and improve the SQUID characteristics can be realized.
【００１５】また、本発明のＳＱＵＩＤ製作方法におい
ては、ジョセフソン接合が酸化物超電導薄膜を用いた人
工粒界により形成され、ジョセフソン接合のブリッジ１
の幅を二段に狭くなされたＳＱＵＩＤを製造するため
に、第１ステップで、ジョセフソン接合部をフォトリソ
グラフィで加工して、幅ｗを有するブリッジ部が形成さ
れた後、第２ステップにおいて、このブリッジ部に対し
て、冷却することなく、収束イオンビーム（ＦＩＢ）で
中間の側部をエッチングして加工することによって、幅
ｄ及び長さｔを有する幅狭部分が形成される。Further, in the SQUID manufacturing method of the present invention, the Josephson junction is formed by an artificial grain boundary using an oxide superconducting thin film, and the Josephson junction bridge 1 is formed.
In order to manufacture a SQUID having a width reduced by two steps, in a first step, a Josephson junction is processed by photolithography to form a bridge part having a width w, and then in a second step, A narrow portion having a width d and a length t is formed by etching and processing the intermediate side portion of the bridge portion with a focused ion beam (FIB) without cooling.
【００１６】これらの工程については後で詳しく説明さ
れるが、このような２ステップから成る工程によって、
特に、サンプルを冷却せずＦＩＢ加工する第２ステップ
の採用によって、ブリッジ１が微細加工される結果、本
発明によるＳＱＵＩＤの接合幅ｄ及び長さｔは、精度よ
く且つ容易に、０．２μｍ≦ｄ＜１μｍ，０．１μｍ≦
ｔ＜２μｍの所望範囲とすることができ、７７Ｋで動作
することができるＳＱＵＩＤを実現することができる。Although these steps will be described in detail later, by such a two-step process,
In particular, by adopting the second step of performing FIB processing without cooling the sample, the bridge 1 is finely processed. As a result, the bonding width d and length t of the SQUID according to the present invention can be accurately and easily set to 0.2 μm ≦ d <1 μm, 0.1 μm ≦
A SQUID that can be in a desired range of t <2 μm and can operate at 77K can be realized.
【００１７】なお、ＳＱＵＩＤのブリッジ幅を、単に、
二段に狭くすること自体は、例えば、特開平３−１０８
７８２号公報（島津製作所）や特開平８−９７４７４号
公報（日立製作所）に示されるように、既に知られてい
る。しかしながら、これらの技術は、段差型などの人工
粒界型ジョセフソン接合を使用しておらず、むしろ、否
定的である。Note that the bridge width of the SQUID is simply
The narrowing itself in two steps is described in, for example, JP-A-3-108.
It is already known as disclosed in JP-A-782 (Shimadzu) and JP-A-8-97474 (Hitachi). However, these techniques do not use an artificial grain boundary type Josephson junction such as a step type, and are rather negative.
【００１８】例えば、前者の技術（島津）は、ＳＱＵＩ
Ｄのブリッジ幅を二段に狭められてはいるが、膜質を劣
化させずに接合部のくびれを細くすることのみで弱結合
を得ることはできないので、弱結合の幅を物理的に狭く
加工することなく、基板表面に複数の結晶面を露出させ
ることによって所望の弱結合型ジョセフソン接合を得よ
うとするものである。つまり、接合幅を物理的に狭くし
ないことを狙いとしており、また、段差型などの人工粒
界型ジョセフソン接合への適用については、否定的であ
る。For example, the former technology (Shimadzu) uses SQUI
Although the bridge width of D is reduced in two steps, weak coupling cannot be obtained only by narrowing the constriction of the junction without deteriorating the film quality, so the width of the weak coupling is physically narrowed. Instead, a desired weakly-coupled Josephson junction is intended to be obtained by exposing a plurality of crystal faces on the substrate surface. That is, it aims at not making the junction width physically narrow, and the application to an artificial grain boundary type Josephson junction such as a step type is negative.
【００１９】また、後者の技術（日立）も、ＳＱＵＩＤ
のブリッジ幅を二段に狭められてはいるが、その関心
は、専ら、マイクロブリッジ型ジョセフソン接合部の配
線部との膜厚関係にあり、これ又、段差型やバイクリス
タル基板型などの人工粒界型ジョセフソン接合への適用
については否定的である。さらに、この技術により接合
部に施される微細加工は、本発明のＳＱＵＩＤとは異な
り、接合幅は、０．１μｍという低い値である。The latter technology (Hitachi) also uses SQUID
Although the width of the bridge is narrowed by two steps, the interest is mainly in the film thickness relationship with the wiring part of the micro bridge type Josephson junction, and also in the step type and bicrystal substrate type etc. Its application to artificial grain boundary type Josephson junctions is negative. Further, unlike the SQUID of the present invention, the microfabrication performed on the joint by this technique has a joint width as low as 0.1 μm.
【００２０】これに対して、本発明は、前述したよう
に、ジョセフソン接合が、段差型、バイクリスタル基板
型、バイエピタキシャル型、ランプエッジ型などの人工
粒界を使って形成されるＳＱＵＩＤに適用される点で、
これらの公知技術と明確に異なっている。つまり、本発
明では、このような人工粒界型のジョセフソン接合をも
つＳＱＵＩＤにおいて、接合幅をできるだけ小さくする
ことを主たる狙いにしており、この狙いを実現するのに
好適なＳＱＵＩＤの構造及び作製方法が提供される。On the other hand, as described above, the present invention provides a SQUID in which a Josephson junction is formed using an artificial grain boundary such as a step type, a bicrystal substrate type, a bi-epitaxial type, and a ramp edge type. Where applicable
It is distinctly different from these known techniques. That is, in the present invention, the main aim of the SQUID having such an artificial grain boundary type Josephson junction is to reduce the junction width as much as possible, and the structure and fabrication of the SQUID suitable for realizing this aim are as follows. A method is provided.
【００２１】[0021]
【発明の実施の態様】以下、本発明を実施例によりさら
に詳しく説明するが、以下の開示は本発明の単なる実施
例に過ぎず、本発明の技術的範囲をなんら制限するもの
ではない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following disclosure is merely an example of the present invention and does not limit the technical scope of the present invention.
【００２２】[0022]
【実施例】図３には、段差型のジョセフソン接合を備え
るＳＱＵＩＤを例にして、本発明によるＳＱＵＩＤの作
製方法の一実施例の加工ステップが示されており、図４
には、図３の作製方法に従って得られる本発明のＳＱＵ
ＩＤの一実施例によるジョセフソン接合の形状例が示さ
れている。FIG. 3 shows a processing step of an embodiment of a method for manufacturing an SQUID according to the present invention, taking a SQUID having a step-type Josephson junction as an example.
FIG. 3 shows the SQUI of the present invention obtained according to the manufacturing method of FIG.
An example of the shape of a Josephson junction according to an embodiment of the ID is shown.
【００２３】この実施例では、先ず、例えば20ｍｍ×20
ｍｍのサイズを有するＳr Ｔi Ｏ3基板が用意される。
この基板には、後で形成される酸化物超電導薄膜５中に
人工粒界４を作製することができるようにするために、
フォトリソグラフィ及びイオンミリングによって0.15μ
ｍの段差６が形成される。その後、この基板上には、レ
ーザー蒸着法によって、酸化物超電導薄膜５としてＨo1
Ｂa2Ｃu3Ｏ7-x 薄膜が膜厚 0.2μｍで形成される。In this embodiment, first, for example, 20 mm × 20 mm
An SrTiO 3 substrate having a size of mm is prepared.
In order to enable the artificial grain boundary 4 to be formed in the oxide superconducting thin film 5 formed later on this substrate,
0.15μ by photolithography and ion milling
The step 6 of m is formed. Then, Ho 1 was formed as an oxide superconducting thin film 5 on this substrate by a laser deposition method.
A Ba 2 Cu 3 O 7-x thin film is formed with a thickness of 0.2 μm.
【００２４】次に、ブリッジ形成の第１ステップにおい
て、基板上に形成されたＨo1Ｂa2Ｃu3Ｏ7-x 薄膜５に
は、通常のフォトリソグラフィ及びイオンミリングが施
されて、所定の幅ｗを有するブリッジ部７が形成され
る。このとき、ジョセフソン接合部分は、図３の（ａ）
に示されるような形状を呈している。Next, in the first step of bridge formation, the Ho 1 Ba 2 Cu 3 O 7-x thin film 5 formed on the substrate is subjected to ordinary photolithography and ion milling to a predetermined width. The bridge portion 7 having w is formed. At this time, the Josephson junction is shown in FIG.
Has a shape as shown in FIG.
【００２５】さらに、ブリッジ形成の第２ステップにお
いて、サンプルを冷却することなく、このブリッジ部７
に対して、収束イオンビーム（ＦＩＢ）による加工が施
されて、ブリッジの中間の側部８がエッチングによって
除去される。これによって、図３の（ｂ）に示されるよ
うに、所定の幅ｄ及び所定の長さｔを有する幅狭部分３
が形成される。Further, in the second step of bridge formation, the bridge portion 7 is cooled without cooling the sample.
Is processed by a focused ion beam (FIB), and the intermediate side portion 8 of the bridge is removed by etching. Thereby, as shown in FIG. 3B, the narrow portion 3 having a predetermined width d and a predetermined length t is formed.
Is formed.
【００２６】以上の工程の結果、図４に示されるよう
に、段差型の人工粒界４を有するジョセフソン接合を備
え、このジョセフソン接合のブリッジ１は、幅が二段に
狭くなっており、幅ｗを有する幅広部分２並びに幅ｄ及
び長さｔを有する幅狭部分３から成っており、幅狭部分
３に人工粒界４を有するＳＱＵＩＤが得られる。As a result of the above steps, as shown in FIG. 4, a Josephson junction having a step-shaped artificial grain boundary 4 is provided, and the bridge 1 of this Josephson junction has a width reduced to two steps. , A wide portion 2 having a width w and a narrow portion 3 having a width d and a length t, and an SQUID having an artificial grain boundary 4 in the narrow portion 3 is obtained.
【００２７】表１には、加工サイズｗ，ｄ，ｔを種々に
変化した場合に得られたサンプルの７７Ｋにおける特性
が示される。Table 1 shows the characteristics at 77 K of the samples obtained when the processing sizes w, d, and t were variously changed.
【００２８】[0028]
【表１】 [Table 1]
【００２９】表１において、サンプル番号“０”は、特
性比較の便のため、ＦＩＢ加工を行っていないサンプル
を示す。In Table 1, sample number "0" indicates a sample that has not been subjected to FIB processing for the sake of convenience of characteristic comparison.
【００３０】表１のサンプル番号“０”の結果に対し
て、サンプル番号“１”及び“２”の結果を比較して明
らかなように、本発明により採用されるＦＩＢ加工によ
って、変調電圧Ｖppが大きくなり、特性が向上している
ことが分かる。これに対して、サンプル番号“３”のサ
ンプルは、ジョセフソン接合の幅ｄを小さくし過ぎたた
め、イオンビームによる加工部周辺のダメージによっ
て、７７Ｋでは非超電導に劣化している。従って、ジョ
セフソン接合の幅ｗは、０．１μｍより大きくすること
が望ましい。As is clear from the comparison of the results of sample numbers "1" and "2" with the results of sample number "0" in Table 1, the modulation voltage Vpp is obtained by the FIB processing employed by the present invention. Is increased, and the characteristics are improved. On the other hand, the sample of sample number "3" has a Josephson junction width d that is too small, and is degraded to non-superconductivity at 77K due to damage around the processed portion by the ion beam. Therefore, it is desirable that the width w of the Josephson junction is larger than 0.1 μm.
【００３１】表１のサンプル番号“４”〜“７”の結果
をみると、加工する幅狭部分３の長さｔを２μｍ以上に
すると、やはり、特性が劣化している（サンプル番号
“６”，“７”）。これは、加工長さｔを２μｍ以上に
すると、イオンビームによる加工部周辺のダメージが大
きくなっているものと考えられる。従って、加工する幅
狭部分３の長さｔは、２μｍより小さくすることが望ま
しい。As can be seen from the results of sample numbers "4" to "7" in Table 1, when the length t of the narrow portion 3 to be processed is set to 2 μm or more, the characteristics are also deteriorated (sample number “6”). "," 7 "). This is presumably because when the processing length t is set to 2 μm or more, the damage around the processing portion by the ion beam is increased. Therefore, it is desirable that the length t of the narrow portion 3 to be processed is smaller than 2 μm.
【００３２】また、この加工長さｔを０．１μｍより小
さくすると、人工粒界４の部分を精確に加工することが
できなくなる可能性がある。従って、この長さｔは、
０．１μｍ以上にすることが望ましい。If the processing length t is smaller than 0.1 μm, there is a possibility that the portion of the artificial grain boundary 4 cannot be processed accurately. Therefore, this length t is
It is desirable that the thickness be 0.1 μm or more.
【００３３】なお、酸化物超電導薄膜５としては、これ
らの実施例では、Ｈo1Ｂa2Ｃu3Ｏ7-x 薄膜を用いている
が、Ｙ1 Ｂa2Ｃu3Ｏ7-x 薄膜など他の希土類系酸化物超
電導薄膜を使用することができる。また、Ｂｉ系やＴｌ
系等の酸化物超電導薄膜を使用することもできる。In these embodiments, the Ho 1 Ba 2 Cu 3 O 7-x thin film is used as the oxide superconducting thin film 5, but other materials such as the Y 1 Ba 2 Cu 3 O 7-x thin film are used. A rare earth oxide superconducting thin film can be used. In addition, Bi system and Tl
An oxide superconducting thin film of a system or the like can also be used.
【００３４】また、これらの実施例では、人工粒界とし
て基板段差型人工粒界を使っているが、バイクリスタル
基板型人工粒界、バイエピタキシャル型人工粒界、ラン
プエッジ型人工粒界などの人工粒界を用いることができ
る。In these embodiments, a substrate step type artificial grain boundary is used as an artificial grain boundary. However, a bicrystal substrate type artificial grain boundary, a bi-epitaxial type artificial grain boundary, a ramp edge type artificial grain boundary, and the like are used. Artificial grain boundaries can be used.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
人工粒界型のジョセフソン接合のブリッジ幅を二段に狭
くすることによって、十分に狭い所望の接合幅を得るこ
とができるので、変調電圧を大きくし特性を向上したＳ
ＱＵＩＤを提供することができる。また、このような構
造をもつＳＱＵＩＤは、本発明の方法によって、冷却す
ることなく収束イオンビーム（ＦＩＢ）により微細加工
されるので、精度よく且つ容易に実現することができ
る。As described above, according to the present invention,
By narrowing the bridge width of the artificial grain boundary type Josephson junction in two steps, a sufficiently narrow desired junction width can be obtained, so that the modulation voltage is increased and the characteristics are improved.
A QUID can be provided. In addition, the SQUID having such a structure is finely processed by the focused ion beam (FIB) without cooling by the method of the present invention, so that it can be realized accurately and easily.
【図１】従来技術による人工粒界型ジョセフソン接合を
説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an artificial grain boundary type Josephson junction according to a conventional technique.
【図２】本発明のＳＱＵＩＤにおけるジョセフソン接合
の形状を概略的に説明する図である。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a shape of a Josephson junction in the SQUID of the present invention.
【図３】本発明によるＳＱＵＩＤの作製方法の一実施例
の加工ステップを説明するための図である。FIG. 3 is a view for explaining processing steps of an embodiment of a method for manufacturing a SQUID according to the present invention.
【図４】本発明の一実施例によるＳＱＵＩＤのジョセフ
ソン接合の形状例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the shape of a Josephson junction of a SQUID according to an embodiment of the present invention.
Ｆ，５ 酸化物超電導薄膜、 Ｂ，１ ブリッジ、 Ａ，４ 人工粒界、 ２ 幅ｗを有する幅広部分、 ３ 幅ｄ及び長さｔを有する幅狭部分、 ６ 段差、 ７ 中間の側部８が除去されるブリッジ部。 F, 5 oxide superconducting thin film, B, 1 bridge, A, 4 artificial grain boundary, 2 wide portion having width w, 3 narrow portion having width d and length t, 6 steps, 7 middle side 8 The bridge part from which is removed.
Claims (5)
用いた人工粒界により形成されており、ジョセフソン接
合のブリッジの幅が二段に狭くなっていることを特徴と
するＳＱＵＩＤ。1. A SQUID wherein a Josephson junction is formed by an artificial grain boundary using an oxide superconducting thin film, and the width of the bridge of the Josephson junction is reduced in two steps.
前記ブリッジの幅狭部分の幅をｄ、長さをｔとしたと
き、 １ μｍ ≦ ｗ ≦ ５０μｍ ０．２μｍ ≦ ｄ ＜ １μｍ ０．１μｍ ≦ ｔ ＜ ２μｍ であることを特徴とする請求項１に記載のＳＱＵＩＤ。2. The width of a wide portion of the bridge is w,
The width of the narrow portion of the bridge is d, and the length is t, 1 μm ≦ w ≦ 50 μm 0.2 μm ≦ d <1 μm 0.1 μm ≦ t <2 μm. The described SQUID.
スタル基板型、バイエピタキシャル型、ランプエッジ型
などの人工粒界を使って形成されることを特徴とする請
求項１又は２に記載のＳＱＵＩＤ。3. The SQUID according to claim 1, wherein the Josephson junction is formed using an artificial grain boundary such as a step type, a bicrystal substrate type, a bi-epitaxial type, and a ramp edge type. .
用いた人工粒界により形成されるＳＱＵＩＤの製造方法
において、 ジョセフソン接合部をフォトリソグラフィで加工して、
所定の幅（ｗ）を有するブリッジ部を形成する第１ステ
ップ、及び、 前記加工されたブリッジ部に対して、冷却することな
く、収束イオンビームで中間の側部をエッチングして加
工することによって、前記幅より小さい所定の幅（ｄ）
を有する幅狭部分を形成する第２ステップを備えること
を特徴とするＳＱＵＩＤの製造方法。4. A method for manufacturing a SQUID in which a Josephson junction is formed by artificial grain boundaries using an oxide superconducting thin film, wherein the Josephson junction is processed by photolithography,
A first step of forming a bridge portion having a predetermined width (w), and etching and processing the intermediate side portion of the processed bridge portion with a focused ion beam without cooling. A predetermined width (d) smaller than the width
A second step of forming a narrow portion having the following.
スタル基板型、バイエピタキシャル型、ランプエッジ型
などの人工粒界を使って形成されることを特徴とする請
求項４に記載のＳＱＵＩＤの製造方法。5. The SQUID manufacturing method according to claim 4, wherein the Josephson junction is formed using an artificial grain boundary such as a step type, a bicrystal substrate type, a bi-epitaxial type, and a ramp edge type. Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9115354A JPH10294499A (en) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | Squid and manufacture therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9115354A JPH10294499A (en) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | Squid and manufacture therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10294499A true JPH10294499A (en) | 1998-11-04 |
Family
ID=14660458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9115354A Pending JPH10294499A (en) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | Squid and manufacture therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10294499A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005015650A1 (en) * | 2003-08-07 | 2005-02-17 | Riken | Method of manufacturing micro tunnel-junction circuit and micro tunnel-junction circuit |
| GB2438241A (en) * | 2006-05-16 | 2007-11-21 | Secretary Trade Ind Brit | Machining of microstructures |
| WO2009056781A1 (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-07 | The Secretary Of State For Trade And Industry | Machining of microstructures |
-
1997
- 1997-04-17 JP JP9115354A patent/JPH10294499A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005015650A1 (en) * | 2003-08-07 | 2005-02-17 | Riken | Method of manufacturing micro tunnel-junction circuit and micro tunnel-junction circuit |
| GB2438241A (en) * | 2006-05-16 | 2007-11-21 | Secretary Trade Ind Brit | Machining of microstructures |
| WO2009056781A1 (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-07 | The Secretary Of State For Trade And Industry | Machining of microstructures |
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|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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