JPS58140172A - トンネル形ジヨセフソン接合素子の製法 - Google Patents
トンネル形ジヨセフソン接合素子の製法Info
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- JPS58140172A JPS58140172A JP57024194A JP2419482A JPS58140172A JP S58140172 A JPS58140172 A JP S58140172A JP 57024194 A JP57024194 A JP 57024194A JP 2419482 A JP2419482 A JP 2419482A JP S58140172 A JPS58140172 A JP S58140172A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、Ｎｂでなる第１の超伝導体層上にトンネルバ
リア層を介して第２の超伝導体層が対向している構成を
有するトンネル形ジョセフソン接合素子の製法に於ける
、トンネルバリア層を、Ｎｂでなる第１の超伝導体層上
に形成する方法の改良に関する。
リア層を介して第２の超伝導体層が対向している構成を
有するトンネル形ジョセフソン接合素子の製法に於ける
、トンネルバリア層を、Ｎｂでなる第１の超伝導体層上
に形成する方法の改良に関する。
斯種トンネル形ジョセフソン接合素子の製法に於ける、
トンネルバリア層を、Ｎｂでなる第１の超伝導体層上に
形成する方法として、従来、トンネルバリア層を第１の
超伝導体層上に、Ａｒガス及び０２ガスの混合ガスの高
周波放電によって、Ｎ１１２０５でなるものとして形成
する方法が提案されている。
トンネルバリア層を、Ｎｂでなる第１の超伝導体層上に
形成する方法として、従来、トンネルバリア層を第１の
超伝導体層上に、Ａｒガス及び０２ガスの混合ガスの高
周波放電によって、Ｎ１１２０５でなるものとして形成
する方法が提案されている。
黙しながら、斯る方法による場合、Ａｒガス及び０２ガ
スの混合ガスの高周波放電により、Ａ「ガスのプラズマ
と０２ガスのプラズマとを得、然してＡｒガスのプラズ
マにより、Ｎｂでなる第１の超伝導体層の表面をスパッ
タエツチングしながら、０□ガスのプラズマによりＮｂ
でなる第１の超伝導体層の表面を酸化するという機構で
、Ｎｂ２Ｏ５でなるトンネルバリア層を形成するもので
あるが、この場合、Ａｒガス及び０２ガスの混合ガスの
自己バイアス電圧をＩＫＶ以上の高い値にしなければ、
Ａｒガスのプラズマによる第１の超伝導体層の表面のス
パッタエツチング速度と０２ガスのプラズマによる第１
の超伝導体層の表面の酸化速度との比を予定の一定値に
して、Ｎｂ２Ｏ２でなるトンネルバリア層を予定の速度
で形成することが出来ないという欠点を有していた。
スの混合ガスの高周波放電により、Ａ「ガスのプラズマ
と０２ガスのプラズマとを得、然してＡｒガスのプラズ
マにより、Ｎｂでなる第１の超伝導体層の表面をスパッ
タエツチングしながら、０□ガスのプラズマによりＮｂ
でなる第１の超伝導体層の表面を酸化するという機構で
、Ｎｂ２Ｏ５でなるトンネルバリア層を形成するもので
あるが、この場合、Ａｒガス及び０２ガスの混合ガスの
自己バイアス電圧をＩＫＶ以上の高い値にしなければ、
Ａｒガスのプラズマによる第１の超伝導体層の表面のス
パッタエツチング速度と０２ガスのプラズマによる第１
の超伝導体層の表面の酸化速度との比を予定の一定値に
して、Ｎｂ２Ｏ２でなるトンネルバリア層を予定の速度
で形成することが出来ないという欠点を有していた。
又Ａｒガス及び０２ガスの混合ガスの自己バイアス電圧
を１に■以上の高い値にしなければならないことにより
、自己バイアス電圧が高い値であるため、Ｎｂ２Ｏ５で
なるトンネルバリア層が、ＮｂえＯ，以外の金属的な性
質を呈するＮｂとＯとの化合物を含んだものとして得ら
れ、この為トンネルバリア層が特性の比較的悪いものと
してしか得られないという欠点を有していた。
を１に■以上の高い値にしなければならないことにより
、自己バイアス電圧が高い値であるため、Ｎｂ２Ｏ５で
なるトンネルバリア層が、ＮｂえＯ，以外の金属的な性
質を呈するＮｂとＯとの化合物を含んだものとして得ら
れ、この為トンネルバリア層が特性の比較的悪いものと
してしか得られないという欠点を有していた。
更にＡｒガス及び０２ガスの混合ガスの高周波数！開始
直前に於て、第１の超伝導体層の表面がＡ「ガス及び０
２ガスの混合ガスに触れることにより、その第１の超伝
導体層の表面に、Ａｒガス及びｑガスの混合ガスを構成
せる０２ガスによって、Ｎｂの酸化物腰が形成される。
直前に於て、第１の超伝導体層の表面がＡ「ガス及び０
２ガスの混合ガスに触れることにより、その第１の超伝
導体層の表面に、Ａｒガス及びｑガスの混合ガスを構成
せる０２ガスによって、Ｎｂの酸化物腰が形成される。
このＮｂの酸化物膜は、Ａｒガス及び０２ガスの混合ガ
スの高周波放電を開始せしめれば、その＾周波放電によ
って生ずるＡｒガスのプラズマによるスパッタエツチン
グによって、ある程度は除去される。然しながら、Ａ「
ガスのプラズマによるスパッタエツチングのレートが比
較的小であることにより、トンネルバリア層が、上述せ
るＮｂの酸化物膜上に、Ａ「ガス及び０２ガスの混合ガ
ス０高周波放電によって形成されるＮ ｂｚ０５でなる
トンネルバリア層が形成されてなるものとして形成され
る。依ってＡ「ガス及びＯガスの混合ガスの高周波放電
の時間によって、その高周波璋電によって形成されるＮ
ｂ、 ０５でなるトンネルバリア■の厚さを制御して
も、トンネルバリア層を所期の厚さを有するものとして
形成することが出来ない等の欠点を有していた。
スの高周波放電を開始せしめれば、その＾周波放電によ
って生ずるＡｒガスのプラズマによるスパッタエツチン
グによって、ある程度は除去される。然しながら、Ａ「
ガスのプラズマによるスパッタエツチングのレートが比
較的小であることにより、トンネルバリア層が、上述せ
るＮｂの酸化物膜上に、Ａ「ガス及び０２ガスの混合ガ
ス０高周波放電によって形成されるＮ ｂｚ０５でなる
トンネルバリア層が形成されてなるものとして形成され
る。依ってＡ「ガス及びＯガスの混合ガスの高周波放電
の時間によって、その高周波璋電によって形成されるＮ
ｂ、 ０５でなるトンネルバリア■の厚さを制御して
も、トンネルバリア層を所期の厚さを有するものとして
形成することが出来ない等の欠点を有していた。
叙上に鑑み、本発明者等は、種々の実験をなした所、例
示的に以下述べる事項を確認するに到った。
示的に以下述べる事項を確認するに到った。
即ち、
（イ）Ａｒガス及びへガスの混合ガス（但し、その混合
ガスに対し、０２ガスが５容量％の割合を有する）の２
０ｉＴｏｒｒのガス圧下での、自己バイアス電圧を２０
０Ｖとせる高周波放電を、２０分なして、 Ｎｂでなる第１の超伝導体層の表面に、Ｎ ｂ２０５で
なるトンネルバリア層を形成した所、トンネル形ジョセ
フソン接合素子の電圧−電流特性が、＾抵抗の常伝導特
性を呈し、トンネル形特性を呈しなかった。
ガスに対し、０２ガスが５容量％の割合を有する）の２
０ｉＴｏｒｒのガス圧下での、自己バイアス電圧を２０
０Ｖとせる高周波放電を、２０分なして、 Ｎｂでなる第１の超伝導体層の表面に、Ｎ ｂ２０５で
なるトンネルバリア層を形成した所、トンネル形ジョセ
フソン接合素子の電圧−電流特性が、＾抵抗の常伝導特
性を呈し、トンネル形特性を呈しなかった。
（ロ）Ａｒガス、ＣＦ４ガス及び０２ガスの混合ガス（
但し、その混合ガスに対し、ＣＦ。
但し、その混合ガスに対し、ＣＦ。
ガスが２容量％、０２ガスが５容量％の割合を有する）
の、２０１ＴＯｒｒのガス圧下での、自己バイアス電圧
を２００■とせる＾周波放電を２０分間なして、Ｎｂで
なる第１の超伝導体層の表面に、Ｎ ｂ。
の、２０１ＴＯｒｒのガス圧下での、自己バイアス電圧
を２００■とせる＾周波放電を２０分間なして、Ｎｂで
なる第１の超伝導体層の表面に、Ｎ ｂ。
０５でなるトンネルバリア層を形成した所、トンネル形
ジョセフソン接合素子の電圧Ｖ−電流Ｉ特性が、第１図
に示す如く、準粒子トンネル形特性を呈し、トンネル形
特性を呈しなかった。
ジョセフソン接合素子の電圧Ｖ−電流Ｉ特性が、第１図
に示す如く、準粒子トンネル形特性を呈し、トンネル形
特性を呈しなかった。
（ハ）Ａｒガス、ＣＦ４ｊｊス及び０２ガスの混合ガス
（但しその混合ガスに対し、ＣＦ、ガスが１０容量％、
０２ガスが５容量％の割合を有する）の、５■■ｏｒｒ
のガス圧下での、自己バイアス電圧を３００■とせる高
周波放電を、２０分間なして、Ｎｂでなる第１の超伝導
体層の表面に、Ｎ ｂ。
（但しその混合ガスに対し、ＣＦ、ガスが１０容量％、
０２ガスが５容量％の割合を有する）の、５■■ｏｒｒ
のガス圧下での、自己バイアス電圧を３００■とせる高
周波放電を、２０分間なして、Ｎｂでなる第１の超伝導
体層の表面に、Ｎ ｂ。
ｏ５でなるトンネルバリア層を形成した所、トンネル形
ジョセフソン接合素子の電圧Ｖ−電電流時特性、第２図
に示すごとく、トンネル形特性を呈するものとして得ら
れた。尚このときのギャップ電圧Ｖｇは３．０ｍＶであ
った。
ジョセフソン接合素子の電圧Ｖ−電電流時特性、第２図
に示すごとく、トンネル形特性を呈するものとして得ら
れた。尚このときのギャップ電圧Ｖｇは３．０ｍＶであ
った。
（ニ）Ａｒガス、ＣＦ４ガス及び０２ガスの混合ガスの
、１０１Ｔｏｒｒのガス圧下での、自己バイアス電圧を
２５０■とせる高周波放電を、混合ガスを構成せるらガ
スの混合ガスに対する割合を４容量％とせる状態で、Ｃ
Ｆ４ガスの割合を変化せしめて、２０分間なして、Ｎｂ
でなる第１の超伝導体層の表面に、Ｎｂ２Ｏ５でなるト
ンネルバリア層を形成した所、トンネル形ジョセフソン
接合素子の電圧−電流特性が、ＣＦ４ガスが３容量％未
渦の場合、準粒子トンネル形特性を、２０容量％より大
である場合、ブリッジ形特性を呈するも、ＣＦ４ガスが
３〜２０容量％の場合、トンネル形特性を呈するものと
して得られた。
、１０１Ｔｏｒｒのガス圧下での、自己バイアス電圧を
２５０■とせる高周波放電を、混合ガスを構成せるらガ
スの混合ガスに対する割合を４容量％とせる状態で、Ｃ
Ｆ４ガスの割合を変化せしめて、２０分間なして、Ｎｂ
でなる第１の超伝導体層の表面に、Ｎｂ２Ｏ５でなるト
ンネルバリア層を形成した所、トンネル形ジョセフソン
接合素子の電圧−電流特性が、ＣＦ４ガスが３容量％未
渦の場合、準粒子トンネル形特性を、２０容量％より大
である場合、ブリッジ形特性を呈するも、ＣＦ４ガスが
３〜２０容量％の場合、トンネル形特性を呈するものと
して得られた。
尚このときのギャップ電圧■９は、ＣＦ４ガスが３容量
％、６容量％、１０容量％及び２０容量％の場合、夫々
２．９ｍ Ｖ、２．９鳳Ｖ、２．８ｍ Ｖ及び０．８ｅ
Ｖであった。又ギャップ電圧■９は、ＣＦ４ガスが３容
量％未渦の場合、２．９ｍ Ｖより大、２０容量％より
大である場合、０．８ｅＶより小であった。
％、６容量％、１０容量％及び２０容量％の場合、夫々
２．９ｍ Ｖ、２．９鳳Ｖ、２．８ｍ Ｖ及び０．８ｅ
Ｖであった。又ギャップ電圧■９は、ＣＦ４ガスが３容
量％未渦の場合、２．９ｍ Ｖより大、２０容量％より
大である場合、０．８ｅＶより小であった。
（ホ）Ａｒガス、ＣＦ＋ガス及びｏ２ガスの混合ガス（
但し、混合ガスに対し、ＣＦ４ガスが６容量％、０２ガ
スが３容量％の割合を有する）の、１０ｔｈ Ｔｏｒｒ
のガス圧下での、高周波放電を、自己バイアス電圧を変
化せしめて、２０分間なして、Ｎｂでなる第１の超伝導
体層の表面に、Ｎｂ２ｏ５でなるトンネルバリア層を形
成した所、トンネル形ジョセフソン接合素子の電圧−電
流特性が、自己バイアス電圧が５ｅＶ未満の場合、準粒
子トンネル形特性を、 ４００ｖより大である場合ブリ
ッジ形特性を呈するも、自己バイアス電圧が５０〜４０
０■の場合、トンネル形特性を呈するものとして得られ
た。又このときのギャップ電圧Ｖｇが、自己バイアス電
圧が５０Ｖ、１００Ｖ、２００Ｖ、３００Ｖ及び４００
■め場合夫々２．９■■、２．９ｇｇ Ｖ、３．０１
Ｖ、２．８ｍ Ｖ及び１．２ｅＶで得られた。
但し、混合ガスに対し、ＣＦ４ガスが６容量％、０２ガ
スが３容量％の割合を有する）の、１０ｔｈ Ｔｏｒｒ
のガス圧下での、高周波放電を、自己バイアス電圧を変
化せしめて、２０分間なして、Ｎｂでなる第１の超伝導
体層の表面に、Ｎｂ２ｏ５でなるトンネルバリア層を形
成した所、トンネル形ジョセフソン接合素子の電圧−電
流特性が、自己バイアス電圧が５ｅＶ未満の場合、準粒
子トンネル形特性を、 ４００ｖより大である場合ブリ
ッジ形特性を呈するも、自己バイアス電圧が５０〜４０
０■の場合、トンネル形特性を呈するものとして得られ
た。又このときのギャップ電圧Ｖｇが、自己バイアス電
圧が５０Ｖ、１００Ｖ、２００Ｖ、３００Ｖ及び４００
■め場合夫々２．９■■、２．９ｇｇ Ｖ、３．０１
Ｖ、２．８ｍ Ｖ及び１．２ｅＶで得られた。
（へ）Ａｒガス、ＣＦ、ガス及び０２ガスの混合ガスの
１０ｇ１Ｔｏｒｒのガス圧下での、自己バイアス電圧を
３００Ｖとせる高周波放電を、混合ガスを構成せるＣＦ
４ガスの混合ガスに対する割合を８容量％とせる状態で
、０２ガスの割合を変化せしめて、２０分間なして、Ｎ
ｂでなる第１の超伝導体層の表面に、Ｎ ｂ２０５でな
るトンネルバリア層を形成した所、トンネル形ジミセフ
ソン接合素子の電圧−電流特性が、ｑガスが０．５容量
％未渦の場合、低抵抗の常伝導特性を、１０容量％より
大である場合１、準粒子トンネル形特性を呈するも、０
２ガスが０．５〜１０容量％の場合トンネル形特性を呈
するものとして得られた。尚このときのギャップ電圧Ｖ
Ｕは、０２ガスが２．５容量％、５容−％及び１０容量
％の場合、夫々２．９ｅＶ、２．８ｅＶ及び２．７ｅＶ
であった。
１０ｇ１Ｔｏｒｒのガス圧下での、自己バイアス電圧を
３００Ｖとせる高周波放電を、混合ガスを構成せるＣＦ
４ガスの混合ガスに対する割合を８容量％とせる状態で
、０２ガスの割合を変化せしめて、２０分間なして、Ｎ
ｂでなる第１の超伝導体層の表面に、Ｎ ｂ２０５でな
るトンネルバリア層を形成した所、トンネル形ジミセフ
ソン接合素子の電圧−電流特性が、ｑガスが０．５容量
％未渦の場合、低抵抗の常伝導特性を、１０容量％より
大である場合１、準粒子トンネル形特性を呈するも、０
２ガスが０．５〜１０容量％の場合トンネル形特性を呈
するものとして得られた。尚このときのギャップ電圧Ｖ
Ｕは、０２ガスが２．５容量％、５容−％及び１０容量
％の場合、夫々２．９ｅＶ、２．８ｅＶ及び２．７ｅＶ
であった。
（ト）Ａｒガス、ＣＦ＋ガス及び０２ガスの混合ガス（
但し、混合ガスに対し、ＣＦ４ガスが５容量％、０２ガ
スが２容量％の割合を有する）の、自己バイアス電圧を
２８０Ｖとせる高周波放電を、ガス圧を変化せしめて、
２０分なして、Ｎｂでなる第１の超伝導体層の表面に、
Ｎｂ、０５でなるトンネルバリア層を形成した所、トン
ネル形ジミセフソン接合素子の電圧−電流特性が、ガス
圧が５〜５０ｍＴｏｒｒの場合、良好なトンネル形特性
を呈するものとして得られた。又このときのギャップ電
圧Ｖｏは、ガス圧が５ｓ Ｔｏｒｒ 、 １０ｍ Ｔｏ
ｒｒ 、 ２０ｓ Ｔｏｒｒ及び５〇−ＴＯｒｒの場合
、夫々３．０ｅＶ、２゜９ｍ Ｖ、２．６ｓ Ｖ及Ｕ２
．Ｏｓ Ｖｔ’得られた。
但し、混合ガスに対し、ＣＦ４ガスが５容量％、０２ガ
スが２容量％の割合を有する）の、自己バイアス電圧を
２８０Ｖとせる高周波放電を、ガス圧を変化せしめて、
２０分なして、Ｎｂでなる第１の超伝導体層の表面に、
Ｎｂ、０５でなるトンネルバリア層を形成した所、トン
ネル形ジミセフソン接合素子の電圧−電流特性が、ガス
圧が５〜５０ｍＴｏｒｒの場合、良好なトンネル形特性
を呈するものとして得られた。又このときのギャップ電
圧Ｖｏは、ガス圧が５ｓ Ｔｏｒｒ 、 １０ｍ Ｔｏ
ｒｒ 、 ２０ｓ Ｔｏｒｒ及び５〇−ＴＯｒｒの場合
、夫々３．０ｅＶ、２゜９ｍ Ｖ、２．６ｓ Ｖ及Ｕ２
．Ｏｓ Ｖｔ’得られた。
（チ）Ａｒガス、ＣＦ４ガス及びｏ２ガスの混合ガス（
但し、混合ガスに対し、ＣＦ、ガスが５容量％、０、ガ
スが３容量％の割合を有する）の、１５ｓ Ｔｏｒｒの
ガス圧下での、自己バイアス電圧を２００Ｖとせる高周
波放電を、時間Ｔを変えてなして、Ｎｂでなる第１の超
伝導体層の表面に、Ｎｂ２Ｏ５でなるトンネルバリア層
を形成した所、そのトンネルバリア層が時間Ｔに対し第
３図に示すごとき厚さＤを有するものとして得られた。
但し、混合ガスに対し、ＣＦ、ガスが５容量％、０、ガ
スが３容量％の割合を有する）の、１５ｓ Ｔｏｒｒの
ガス圧下での、自己バイアス電圧を２００Ｖとせる高周
波放電を、時間Ｔを変えてなして、Ｎｂでなる第１の超
伝導体層の表面に、Ｎｂ２Ｏ５でなるトンネルバリア層
を形成した所、そのトンネルバリア層が時間Ｔに対し第
３図に示すごとき厚さＤを有するものとして得られた。
（す）Ａｒガス、ＣＦ４ガス及び０２ガスの混合ガス（
但し、混合ガスに対し、ＣＦ、＋ガスが５容量％、０２
ガスが６容量％の割合を有する）の、１５ｉ Ｔｏｒｒ
のガス圧下での、自己バイアス電圧を２００■とせる高
周波放電を、時間Ｔを変えてなして、Ｎｂでなる第１の
超伝導体層の表面に、Ｎｂ２Ｏ５でなるトンネルバリア
層を形成した所、そのトンネルバリア層が時間Ｔに対し
第３図に示すごとき厚さＤを有するものとして得られた
。
但し、混合ガスに対し、ＣＦ、＋ガスが５容量％、０２
ガスが６容量％の割合を有する）の、１５ｉ Ｔｏｒｒ
のガス圧下での、自己バイアス電圧を２００■とせる高
周波放電を、時間Ｔを変えてなして、Ｎｂでなる第１の
超伝導体層の表面に、Ｎｂ２Ｏ５でなるトンネルバリア
層を形成した所、そのトンネルバリア層が時間Ｔに対し
第３図に示すごとき厚さＤを有するものとして得られた
。
くヌ）Ａｒガス、ＣＦ４ガス及び０２ガスの混合ガス（
但し、混合ガスに対し、ＣＦ４ガスが５容量％、０２ガ
スが２容置％の割合を有する）の、１５ｉ Ｔｏｒｒの
ガス圧下での、高周波放電を、自己バイアス電圧 Ｖ３をパラメータとして、時間Ｔを変えてなして、Ｎｂ
でなる第１の超伝導体層の表面に、Ｎ ｂ２ Ｑ５でな
るトンネルバリア層を形成した所、そのトンネルバリア
層が時間Ｔに対し第４図に示すごとき厚さＤを有するも
のとして得られた。
但し、混合ガスに対し、ＣＦ４ガスが５容量％、０２ガ
スが２容置％の割合を有する）の、１５ｉ Ｔｏｒｒの
ガス圧下での、高周波放電を、自己バイアス電圧 Ｖ３をパラメータとして、時間Ｔを変えてなして、Ｎｂ
でなる第１の超伝導体層の表面に、Ｎ ｂ２ Ｑ５でな
るトンネルバリア層を形成した所、そのトンネルバリア
層が時間Ｔに対し第４図に示すごとき厚さＤを有するも
のとして得られた。
又、本発明者等は以上の確認に基き、Ａｒガス、ＣＦ４
ガス及びｑガスの混合ガス（但し、その混合ガスに対し
、ＣＦ４ガスが３〜ｂ０２ガスが０．５〜１０容量％の
割合を有する）の、５〜５０ｍＴｏｒｒのガス圧下での
自己バイアス電圧を５０〜４００Ｖとせる高周波放電に
よれば、Ｎｂでなる第１の超伝導体層の表面に、トンネ
ルバリア層□を、Ｎｂ、Ｏ，でなるものとして形成する
ことが出来、そして斯る方法によって形成されたトンネ
ルバリア層を有するトンネル形ジョセフソン接合素子の
場合、その電圧−電流特性が良好なトンネル形特性を呈
し、しかも冒頭にて前述せる従来の方法に伴うごとき欠
点を何等伴うことがないということを確認するに到った
。
ガス及びｑガスの混合ガス（但し、その混合ガスに対し
、ＣＦ４ガスが３〜ｂ０２ガスが０．５〜１０容量％の
割合を有する）の、５〜５０ｍＴｏｒｒのガス圧下での
自己バイアス電圧を５０〜４００Ｖとせる高周波放電に
よれば、Ｎｂでなる第１の超伝導体層の表面に、トンネ
ルバリア層□を、Ｎｂ、Ｏ，でなるものとして形成する
ことが出来、そして斯る方法によって形成されたトンネ
ルバリア層を有するトンネル形ジョセフソン接合素子の
場合、その電圧−電流特性が良好なトンネル形特性を呈
し、しかも冒頭にて前述せる従来の方法に伴うごとき欠
点を何等伴うことがないということを確認するに到った
。
依ってここに、特許請求の範囲所載の本発明を提案する
に到ったものであるが、斯る本発明によれば、上述せる
所より明らかな如く、電圧−電流特性が良好なトンネル
形特性を呈するトンネル接合素子を、冒頭にて前述せる
従来の方法に伴うごとき欠点を何等伴うことがないとい
う特徴を有するものである。
に到ったものであるが、斯る本発明によれば、上述せる
所より明らかな如く、電圧−電流特性が良好なトンネル
形特性を呈するトンネル接合素子を、冒頭にて前述せる
従来の方法に伴うごとき欠点を何等伴うことがないとい
う特徴を有するものである。
即ち、本発明による方法の場合、Ａｒガス、ＣＦ４ガス
及び０２ガスの混合ガスの、自己バイアス電圧を５０〜
４００Ｖとせる高周波放電により、Ａｒガスのプラズマ
とＣＦ４ガスのプラズマと０２ガスのプラズマとを得て
、第１の超伝導体層の表面にＮｂ２Ｏ５でなるトンネル
バリア層を形成しているものであるが、この場合、混合
ガスの高周波放電が５０〜４００Ｖと極めて低くても、
ＣＦ４ガスのプラズマによる第１の超伝導体層の表面を
スパッタエツチングするレートがＡｒガスのプラズマに
よるそれに比し格段的に高いので、主としてＣｈガスの
プラズマにより、Ｎｂ’でなる第１の超伝導体層の表面
をスパッタエツチングしながら、０２ガスのプラズマに
よりＮｂでなる第１の超伝導体層の表面を酸化するとい
う機構で、Ｎｂ２Ｏ５でなるトンネルバリア層を形成し
ているものである。
及び０２ガスの混合ガスの、自己バイアス電圧を５０〜
４００Ｖとせる高周波放電により、Ａｒガスのプラズマ
とＣＦ４ガスのプラズマと０２ガスのプラズマとを得て
、第１の超伝導体層の表面にＮｂ２Ｏ５でなるトンネル
バリア層を形成しているものであるが、この場合、混合
ガスの高周波放電が５０〜４００Ｖと極めて低くても、
ＣＦ４ガスのプラズマによる第１の超伝導体層の表面を
スパッタエツチングするレートがＡｒガスのプラズマに
よるそれに比し格段的に高いので、主としてＣｈガスの
プラズマにより、Ｎｂ’でなる第１の超伝導体層の表面
をスパッタエツチングしながら、０２ガスのプラズマに
よりＮｂでなる第１の超伝導体層の表面を酸化するとい
う機構で、Ｎｂ２Ｏ５でなるトンネルバリア層を形成し
ているものである。
従って本発明による方法の場合、Ａ「ガス、ＣＦ４ガス
及びＱガスの混合ガスの高周波放電が５０〜４００■の
極めて低い自己バイアス電圧でなされるので、ＣＦ４ガ
スのプラズマに、よる第１の超伝導体層の表面のスパッ
タエツチング速度と、０２ガスのプラズマによる第１の
超伝導体層の表面の酸化速度との比を予定の一定値にし
て、Ｎｂ２Ｏ５でなるトンネルバリア層を予定の速度で
形成することが出来るものである。又自己バイアス電圧
が５０〜４００ｖと極めて低いので、Ｎｂ２Ｏ５でなる
トンネルバリア層がＮｂ２ｏＨ以外の金属的な性質を呈
するＮｂとＯとの化合物を含んだものとして得られない
ものである。更にＡｒガス、ＣＦ４ガス及び０２ガスの
混合ガスの高周波放電開始前に於て、第１の超伝導体層
がＡ「ガス、ＣＦ４ガス及び０２ガスの混合ガスに触れ
ることにより、その第１の超伝導体層の表面に、混合ガ
スを構成せる０２ガスによってＮｂの酸化物膜が形成さ
れても、高周波放電によって生ずるＣＦ＋ガスのプラズ
マによるスパッタエツチングによって、そのＮｂの酸化
物膜が全く除去され、従ってトンネルバリア層が、Ｎｂ
の酸化物膜上に、混合ガスの高周波放電によって形成さ
れるＮｂ２Ｏ５でなるトンネルバリア層が形成されたも
のとして形成されることがなく、従って混合ガスの高周
波放電の時間の制御によって、トンネルバリア層の厚さ
を所期の厚さを有するものとして形成することが出来る
ものである。
及びＱガスの混合ガスの高周波放電が５０〜４００■の
極めて低い自己バイアス電圧でなされるので、ＣＦ４ガ
スのプラズマに、よる第１の超伝導体層の表面のスパッ
タエツチング速度と、０２ガスのプラズマによる第１の
超伝導体層の表面の酸化速度との比を予定の一定値にし
て、Ｎｂ２Ｏ５でなるトンネルバリア層を予定の速度で
形成することが出来るものである。又自己バイアス電圧
が５０〜４００ｖと極めて低いので、Ｎｂ２Ｏ５でなる
トンネルバリア層がＮｂ２ｏＨ以外の金属的な性質を呈
するＮｂとＯとの化合物を含んだものとして得られない
ものである。更にＡｒガス、ＣＦ４ガス及び０２ガスの
混合ガスの高周波放電開始前に於て、第１の超伝導体層
がＡ「ガス、ＣＦ４ガス及び０２ガスの混合ガスに触れ
ることにより、その第１の超伝導体層の表面に、混合ガ
スを構成せる０２ガスによってＮｂの酸化物膜が形成さ
れても、高周波放電によって生ずるＣＦ＋ガスのプラズ
マによるスパッタエツチングによって、そのＮｂの酸化
物膜が全く除去され、従ってトンネルバリア層が、Ｎｂ
の酸化物膜上に、混合ガスの高周波放電によって形成さ
れるＮｂ２Ｏ５でなるトンネルバリア層が形成されたも
のとして形成されることがなく、従って混合ガスの高周
波放電の時間の制御によって、トンネルバリア層の厚さ
を所期の厚さを有するものとして形成することが出来る
ものである。
尚更に混合ガスが八「ガスを含むので、混合ガスの高周
波放電が安定になされ、従ってＮｂ２Ｏ５でなるトンネ
ルバリア層を高品質なものとして再現性良、く容易に形
成することが出来る等の大なる特徴を有するものである
。
波放電が安定になされ、従ってＮｂ２Ｏ５でなるトンネ
ルバリア層を高品質なものとして再現性良、く容易に形
成することが出来る等の大なる特徴を有するものである
。
第１図及び第２図は夫々本発明によるトンネル形゛ジョ
セフソン接合素子の製法の説明に供する電圧Ｖ−電電流
時特性曲線図ある。 第３図は本発明によるトンネル形ジョセフソン接合素子
の製法の説明に供する混合ガスの組成をパラメータとせ
る高周波放電時間Ｔに対するトンネルバリア層の厚さＤ
の関係を示す図である。 第４図は本発明によるトンネル形ジョセフソン接合素子
の製法の説明に供する高周波放電の為の自己バイアス電
圧をパラメータとせる高周波放電時ｌｌ■に対するトン
ネルバリア層の厚さＤの関係を示す図である。 、゛ 出願人 日本電信電話公社 第１７．６ 第２図 第３Ｌに； ｌｌｖＩＭ＞＋ｌｔ’１ｌＴ（分） 手続補正書（方式） 昭４陥トロ月２日 特許庁長官 島田春樹 殿 １、事件の表示 昭和５７年 特許 願第２４１９４号２ 発明の名称
トンネル形ジ冒セフソン接合素子の農法３、 補正
をする者 事件との関係 特許出願人 ４、代理・人
セフソン接合素子の製法の説明に供する電圧Ｖ−電電流
時特性曲線図ある。 第３図は本発明によるトンネル形ジョセフソン接合素子
の製法の説明に供する混合ガスの組成をパラメータとせ
る高周波放電時間Ｔに対するトンネルバリア層の厚さＤ
の関係を示す図である。 第４図は本発明によるトンネル形ジョセフソン接合素子
の製法の説明に供する高周波放電の為の自己バイアス電
圧をパラメータとせる高周波放電時ｌｌ■に対するトン
ネルバリア層の厚さＤの関係を示す図である。 、゛ 出願人 日本電信電話公社 第１７．６ 第２図 第３Ｌに； ｌｌｖＩＭ＞＋ｌｔ’１ｌＴ（分） 手続補正書（方式） 昭４陥トロ月２日 特許庁長官 島田春樹 殿 １、事件の表示 昭和５７年 特許 願第２４１９４号２ 発明の名称
トンネル形ジ冒セフソン接合素子の農法３、 補正
をする者 事件との関係 特許出願人 ４、代理・人
Claims (1)
- Ｎｂでなる第１の超伝導体層上にトンネルバリア層を介
して第２の超伝導体層が対向している構成を有するトン
ネル形ジョセフソン接合素子の製法に於て、上記トンネ
ルバリア層を、上記第１の超伝導体層上に、Ａｒガス、
ＣＦ＋ガス及び０２ガスの混合ガス（但し、当該混合ガ
スに対し、ＣＦ＋ガスが３〜２０容量％、０２ガスが０
．５〜１０容量％の割合を有する）の、５〜５０ａＴｏ
ｒｒのガス圧下での、自己バイアス電圧を５０〜４００
Ｖとせる高周波放電によって、Ｎｂ２Ｏ５でなるものと
して形成することを特徴とするトンネル形ジョセフソン
接合素子の製法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57024194A JPS58140172A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | トンネル形ジヨセフソン接合素子の製法 |
| CA000405292A CA1168762A (en) | 1981-06-22 | 1982-06-16 | Method of fabrication for josephson tunnel junction |
| US06/390,116 US4412902A (en) | 1981-06-22 | 1982-06-18 | Method of fabrication of Josephson tunnel junction |
| FR8211126A FR2508237B1 (fr) | 1981-06-22 | 1982-06-22 | Procede pour la fabrication d'une jonction de josephson, notamment d'une jonction tunnel de josephson |
| NL8202511A NL190858C (nl) | 1981-06-22 | 1982-06-22 | Werkwijze voor het vervaardigen van een Josephson-tunnelovergang. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57024194A JPS58140172A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | トンネル形ジヨセフソン接合素子の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58140172A true JPS58140172A (ja) | 1983-08-19 |
| JPS6127918B2 JPS6127918B2 (ja) | 1986-06-27 |
Family
ID=12131509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57024194A Granted JPS58140172A (ja) | 1981-06-22 | 1982-02-16 | トンネル形ジヨセフソン接合素子の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58140172A (ja) |
-
1982
- 1982-02-16 JP JP57024194A patent/JPS58140172A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6127918B2 (ja) | 1986-06-27 |
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