JPS5856484A - トンネル接合型ジヨセフソン素子及びその製法 - Google Patents
トンネル接合型ジヨセフソン素子及びその製法Info
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- JPS5856484A JPS5856484A JP56155468A JP15546881A JPS5856484A JP S5856484 A JPS5856484 A JP S5856484A JP 56155468 A JP56155468 A JP 56155468A JP 15546881 A JP15546881 A JP 15546881A JP S5856484 A JPS5856484 A JP S5856484A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N60/00—Superconducting devices
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- H10N60/12—Josephson-effect devices
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- H—ELECTRICITY
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- H10N60/0912—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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、トンネル接合型ジョセフソン素子及びその製
法に関する。
法に関する。
トンネル接゛合型ジョセフソン素子として従来、第１図
及び第２図に示す如く、絶縁基板１上に超伝導薄膜２が
所要のパターンに形成され、一方その超伝導薄膜２の外
表面上に数１０００ｘ程度の如き薄い厚さの絶縁膜３が
形成され、又絶縁基板１上に絶縁Ｉ＋ｌ！！Ｉを介して
超伝導薄膜２上に延長せる他の超伝導薄膜４が所要のパ
ターンに形成され、而して超伝導薄膜２及び４が絶ｗ’
ｉｘ、ｓを介して対向している部に於て、ジョセフソン
十ンネル接合を構成してなる構成のものが提案されてい
る。尚第３図は第１図及び第２図に示すジョセフソン素
子のトンネル接合を形成している部の断面を示している
。
及び第２図に示す如く、絶縁基板１上に超伝導薄膜２が
所要のパターンに形成され、一方その超伝導薄膜２の外
表面上に数１０００ｘ程度の如き薄い厚さの絶縁膜３が
形成され、又絶縁基板１上に絶縁Ｉ＋ｌ！！Ｉを介して
超伝導薄膜２上に延長せる他の超伝導薄膜４が所要のパ
ターンに形成され、而して超伝導薄膜２及び４が絶ｗ’
ｉｘ、ｓを介して対向している部に於て、ジョセフソン
十ンネル接合を構成してなる構成のものが提案されてい
る。尚第３図は第１図及び第２図に示すジョセフソン素
子のトンネル接合を形成している部の断面を示している
。
所で斯る構成を有する従来のトンネル％合型ジョセフノ
ン素子に於て、その超伝導薄膜２及び４が共に鉛等の金
属でなり、又絶縁膜３が超伝導薄膜４の材料従って鉛等
の金属の酸化ｔ＃Ｉてなるものが提案されている。
ン素子に於て、その超伝導薄膜２及び４が共に鉛等の金
属でなり、又絶縁膜３が超伝導薄膜４の材料従って鉛等
の金属の酸化ｔ＃Ｉてなるものが提案されている。
然し乍ら斯く超伝導薄膜２及び４が鉛等の金属、絶縁膜
３が鉛等の金属の酸化物である場合、超伝導薄膜２及び
４と絶縁膜３との熱膨張係数が１桁以上も異なるため、
室温と極低温（例えば液体ヘリウム温度）との間での温
度サイクルによって、絶縁膜３が破壊され る慣れを有
していた。
３が鉛等の金属の酸化物である場合、超伝導薄膜２及び
４と絶縁膜３との熱膨張係数が１桁以上も異なるため、
室温と極低温（例えば液体ヘリウム温度）との間での温
度サイクルによって、絶縁膜３が破壊され る慣れを有
していた。
依って本発明は斯る憤れのない新規なトンネル接合型ジ
ョセフソン素子及びその製法を提案せんとするもので、
以下その製法の実施例を伴なって詳述する所より明らか
となるであろう。
ョセフソン素子及びその製法を提案せんとするもので、
以下その製法の実施例を伴なって詳述する所より明らか
となるであろう。
第４図〜第７図は本発明によるトンネル接合型ジョセフ
ソン素子の製法の実施例を示し、例えば硅素でなる絶縁
基板１１を予め用意しく第４図）、而してその絶縁基板
１１上に、鉛の蒸着処理と二酸化硅素又は蒸着処理との
同時蒸着処理を含んで、鉛の微粒子１２と二酸化硅素又
は硅素の微粒子１３との混在体１４でなり、且所要のパ
ターンを有する超伝導薄膜１５を形成する゛（第５図Ａ
及びＢ）。この場合同時蒸着処理を基板１１を低温に保
った状態でなし、而してその鉛の蒸着処理を例えば鉛の
抵抗加熱法によるものとし、又二酸化硅素又は硅素の蒸
着処理は電子ビーム加熱法によるものとし、而して微粒
子１２及び１５を数１００λ程度の粒径を有するものと
して得、更に超伝導薄膜１５を例えば３０００〜５ｏｏ
ｏ！の厚さを有するものとし得る。
ソン素子の製法の実施例を示し、例えば硅素でなる絶縁
基板１１を予め用意しく第４図）、而してその絶縁基板
１１上に、鉛の蒸着処理と二酸化硅素又は蒸着処理との
同時蒸着処理を含んで、鉛の微粒子１２と二酸化硅素又
は硅素の微粒子１３との混在体１４でなり、且所要のパ
ターンを有する超伝導薄膜１５を形成する゛（第５図Ａ
及びＢ）。この場合同時蒸着処理を基板１１を低温に保
った状態でなし、而してその鉛の蒸着処理を例えば鉛の
抵抗加熱法によるものとし、又二酸化硅素又は硅素の蒸
着処理は電子ビーム加熱法によるものとし、而して微粒
子１２及び１５を数１００λ程度の粒径を有するものと
して得、更に超伝導薄膜１５を例えば３０００〜５ｏｏ
ｏ！の厚さを有するものとし得る。
次に超伝導薄膜１５に対する酸化処理を含んで、超伝導
薄膜１５を構成せる混在体の鉛の微粒子１２の、超伝導
薄膜１５の表面側の微粒子１２の表面の、超伝導薄Ｊ［
１５に臨む領域上番こ、鉛の酸化物でなる絶縁１ｘ１６
を形成する（第６図Ａ及びＢ）。この場合酸化処理を、
真空装置中に於ける酸素ガスを数Ｐａ 程度の圧力で用
いたプラズマ酸化処理とし、而して絶縁膜１６を例えば
２０Ｘの厚さを有するものとし得る、又酸化処理を、室
温〜８０℃の温度を有する酸素ガス中又は空気中での３
〜１０時間程度の自然酸化処理とし、而して絶縁膜１６
を例えば３０Ｘの厚さを有するものとし得る。
薄膜１５を構成せる混在体の鉛の微粒子１２の、超伝導
薄膜１５の表面側の微粒子１２の表面の、超伝導薄Ｊ［
１５に臨む領域上番こ、鉛の酸化物でなる絶縁１ｘ１６
を形成する（第６図Ａ及びＢ）。この場合酸化処理を、
真空装置中に於ける酸素ガスを数Ｐａ 程度の圧力で用
いたプラズマ酸化処理とし、而して絶縁膜１６を例えば
２０Ｘの厚さを有するものとし得る、又酸化処理を、室
温〜８０℃の温度を有する酸素ガス中又は空気中での３
〜１０時間程度の自然酸化処理とし、而して絶縁膜１６
を例えば３０Ｘの厚さを有するものとし得る。
次に絶縁基１＆１１上に、超伝導薄膜１５を形成したと
同様の、鉛の蒸着処理と二酸化硅素又は硅素の蒸着処理
との同時蒸着処理を含んで、鉛の微粒子１７と二酸化硅
素又は硅素の微粒子１８との混在体１９でなり、超伝導
薄膜１５上に絶縁膜１６を積って延長し、且所喪のパタ
ーンを有する超伝導薄膜２０を形成する（第７図Ａ及び
Ｂ）。この場合の同時蒸着処理、鉛の蒸着処理、二酸化
−硅素又は硅素の蒸着処理は超伝導薄膜１５の形成の場
合と同様のし得、又鉛の微粒子１７、及び二酸化硅素又
は硅素の微粒子１８の粒径も、超伝導薄膜１５の鉛の微
粒子１５及び二酸化硅素又は硅素の場合と同様とし得る
。
同様の、鉛の蒸着処理と二酸化硅素又は硅素の蒸着処理
との同時蒸着処理を含んで、鉛の微粒子１７と二酸化硅
素又は硅素の微粒子１８との混在体１９でなり、超伝導
薄膜１５上に絶縁膜１６を積って延長し、且所喪のパタ
ーンを有する超伝導薄膜２０を形成する（第７図Ａ及び
Ｂ）。この場合の同時蒸着処理、鉛の蒸着処理、二酸化
−硅素又は硅素の蒸着処理は超伝導薄膜１５の形成の場
合と同様のし得、又鉛の微粒子１７、及び二酸化硅素又
は硅素の微粒子１８の粒径も、超伝導薄膜１５の鉛の微
粒子１５及び二酸化硅素又は硅素の場合と同様とし得る
。
斯くて目的とするトンネル接合型ジョセフソン素子を得
る。− 以上にて本発明によるトンネル接合型ジョセフソン素子
の一例が明らかとなったが、それが第７図Ａ及びＢに示
す如く、又第７図Ｂと同様の第８図に示す如く、絶縁基
板１１上に形成され、鉛の微粒子１２と二酸化硅素又は
硅素の微粒子１゛３との混在体１４でなり、且所要のパ
ターンを有する超伝導薄膜１５と、その超伝導薄膜１５
を構成せる混在体１４の鉛の微粒子１２の、超伝導薄膜
１５の表面側の鉛の微粒子１Ｚの表面の、超伝導薄膜１
５の表面に臨む領斌上（こ形成された鉛の酸化膜でなる
絶縁膜１６と、絶縁基板１１上に形成され、鉛の微粒子
１７と二酸化硅素又は硅素の微粒子１８との混在体１９
でなり、超伝導薄膜１５上に絶縁膜１６を蝋って延長し
、且所要のパターンを有する超伝導薄膜２０とを有する
を有し、而して超伝導薄膜１５を猶成せる鉛の微粒子１
乞が絹１図にて上述せる従来のジョセフソン素子の超伝
導薄膜２に、絶縁膜１６が第１図のジョセフソン素子の
絶縁膜３に、超伝導薄膜２０を構成せる鉛の微粒子１７
が第１図のジョセフソン素子の超伝導薄膜３に対応する
ので、第１図のジョセフソン素子の場合と同様にジョセ
フソントンネル接合を構成し、そして第１図の場合と同
様のジョセフソン素子としての機能を呈すること明らか
である。
る。− 以上にて本発明によるトンネル接合型ジョセフソン素子
の一例が明らかとなったが、それが第７図Ａ及びＢに示
す如く、又第７図Ｂと同様の第８図に示す如く、絶縁基
板１１上に形成され、鉛の微粒子１２と二酸化硅素又は
硅素の微粒子１゛３との混在体１４でなり、且所要のパ
ターンを有する超伝導薄膜１５と、その超伝導薄膜１５
を構成せる混在体１４の鉛の微粒子１２の、超伝導薄膜
１５の表面側の鉛の微粒子１Ｚの表面の、超伝導薄膜１
５の表面に臨む領斌上（こ形成された鉛の酸化膜でなる
絶縁膜１６と、絶縁基板１１上に形成され、鉛の微粒子
１７と二酸化硅素又は硅素の微粒子１８との混在体１９
でなり、超伝導薄膜１５上に絶縁膜１６を蝋って延長し
、且所要のパターンを有する超伝導薄膜２０とを有する
を有し、而して超伝導薄膜１５を猶成せる鉛の微粒子１
乞が絹１図にて上述せる従来のジョセフソン素子の超伝
導薄膜２に、絶縁膜１６が第１図のジョセフソン素子の
絶縁膜３に、超伝導薄膜２０を構成せる鉛の微粒子１７
が第１図のジョセフソン素子の超伝導薄膜３に対応する
ので、第１図のジョセフソン素子の場合と同様にジョセ
フソントンネル接合を構成し、そして第１図の場合と同
様のジョセフソン素子としての機能を呈すること明らか
である。
然し乍ら本発明によるジョセフソン素子の場合、超伝導
薄膜１５を構成せる鉛の微粒子１２及び超伝導薄＠２０
を構成せる鉛の微粒子１７の熱膨張係数が５０ Ｘ １
０＝／ｌ：：であり、又超伝導薄膜１５を構成せる二酸
化硅素の微粒子１３及び超伝導薄膜２０を構成せる二酸
化硅素の微粒子１８の熱膨張係数がＩ Ｘ １０”−’
／ｌ：であり、更に超伝導薄膜１５を構成せる硅素の
微粒子１４及び超伝導薄１！２０を構成せる硅素の微粒
子１８の熱膨張係数が二酸化硅素の熱膨張係数に近（，
２，５Ｘ１０ ／ｌ：：であり、一方鉛の酸化物でな
る絶縁！ｌＸ１６の熱膨張係数が１０Ｘ１０−’／℃程
度であるので、ジョセフソントンネル接合を形成せる全
体として超伝導薄膜１５及び２０と絶縁層１６との開の
熱膨張数の差が、第１図の場合の超伝導薄ｊｌｊ［２及
び４と絶縁ａ３との間のそれζこ比し格段的に小さく、
従って、第９図に示す如く、室温と極低温との間の温度
サイクルによって絶縁膜１６が不必要に破壊されること
がないという大なる特徴を有するものである。
薄膜１５を構成せる鉛の微粒子１２及び超伝導薄＠２０
を構成せる鉛の微粒子１７の熱膨張係数が５０ Ｘ １
０＝／ｌ：：であり、又超伝導薄膜１５を構成せる二酸
化硅素の微粒子１３及び超伝導薄膜２０を構成せる二酸
化硅素の微粒子１８の熱膨張係数がＩ Ｘ １０”−’
／ｌ：であり、更に超伝導薄膜１５を構成せる硅素の
微粒子１４及び超伝導薄１！２０を構成せる硅素の微粒
子１８の熱膨張係数が二酸化硅素の熱膨張係数に近（，
２，５Ｘ１０ ／ｌ：：であり、一方鉛の酸化物でな
る絶縁！ｌＸ１６の熱膨張係数が１０Ｘ１０−’／℃程
度であるので、ジョセフソントンネル接合を形成せる全
体として超伝導薄膜１５及び２０と絶縁層１６との開の
熱膨張数の差が、第１図の場合の超伝導薄ｊｌｊ［２及
び４と絶縁ａ３との間のそれζこ比し格段的に小さく、
従って、第９図に示す如く、室温と極低温との間の温度
サイクルによって絶縁膜１６が不必要に破壊されること
がないという大なる特徴を有するものである。
このことは超伝導薄膜１５及び２０が鉛の微粒子と二酸
化硅素又は硅素の微粒子との混在体でなり、而して一般
に微粒子はその体積が一定の場合、粒径が小となるに応
じて降伏強さが大となるので、超伝導薄膜１５及び２０
が第１園の超伝導￥ｉ＃膜２及び４に比し大なる硬板を
有するものとなるので尚更である。
化硅素又は硅素の微粒子との混在体でなり、而して一般
に微粒子はその体積が一定の場合、粒径が小となるに応
じて降伏強さが大となるので、超伝導薄膜１５及び２０
が第１園の超伝導￥ｉ＃膜２及び４に比し大なる硬板を
有するものとなるので尚更である。
尚上述に於ては本発明の一例を示したに留まり、本発明
の精神を脱することなしに種々の変型変更をなし得るで
あろう。
の精神を脱することなしに種々の変型変更をなし得るで
あろう。
４、 図面の（資）率な説明
第１図及び第２商は夫々従来のトンネル接合型ジョセフ
ソン素子及びその製法を示す路線的斜視図、＃！３図は
その要部の断面囚、第４図、第５図Ａ１第６図人及び第
７図人６は本発明によるトンネル接合型ジョセフソン素
子の製法の一例を示す順次の路線的斜視図、第５図Ｂ１
第６図Ｂ及び第７図Ｂはその要部の模式的断面図、第８
図は本発明によるトンネル接合型ジョセフソン素子の要
部の模式的断面図、第９因は本発明によるトンネル接合
型ジョセフソン素子の温度サイクルに対するジョセフソ
ントンネル接合の破壊率を示す曲線図である。
ソン素子及びその製法を示す路線的斜視図、＃！３図は
その要部の断面囚、第４図、第５図Ａ１第６図人及び第
７図人６は本発明によるトンネル接合型ジョセフソン素
子の製法の一例を示す順次の路線的斜視図、第５図Ｂ１
第６図Ｂ及び第７図Ｂはその要部の模式的断面図、第８
図は本発明によるトンネル接合型ジョセフソン素子の要
部の模式的断面図、第９因は本発明によるトンネル接合
型ジョセフソン素子の温度サイクルに対するジョセフソ
ントンネル接合の破壊率を示す曲線図である。
図中、１及び１１は基板、２．４．１５及び２０は超伝
導薄膜、３及び１６は絶縁膜、１２及び１７は鉛の微粒
子、１３及び１８は二酸化硅素又は硅素の微粒子、１４
及び１９は混在体を夫々示す。
導薄膜、３及び１６は絶縁膜、１２及び１７は鉛の微粒
子、１３及び１８は二酸化硅素又は硅素の微粒子、１４
及び１９は混在体を夫々示す。
出願人 日本電信電話公社
第８図
里
第９図
うＬ ＆寸イクｌＩ／（囚）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 絶縁基板上に形成され、鉛の微粒子と二酸化硅素
又は硅素の微粒子との第１の混在体でなり、且所要のパ
ターンを有するｔＲｌの超伝導薄膜と、 轟該第１の超伝導薄膜を構成せる上記第１超伝導薄膜の
表面に臨む領域上に形成された鉛の酸化膜でなる絶縁膜
と、 上記絶縁基板上に形成され、鉛の微粒子と二酸化硅素又
は硅素の微粒子との第２の混在体でなり、上記第１の超
伝導薄膜上に上記絶縁膜を後って延長し、且所要のパタ
ーンを有する第２の超伝導薄膜とを有する事を特徴とス
ルトンネル接合盤ジｖｉ奄フソン素子。 ２、 絶縁基板上に、鉛の蒸着処理と二酸化硅素又は硅
素の蒸着処理との第１の同時蒸着処理を含んで、鉛の微
粒子と二酸化硅素又は硅素の微粒子との第１の混在体で
なり、且所要のパターンを有する第１の超伝導薄膜を形
成する工程と、 該第１の超伝導薄膜に対する酸化処理を含んで、上記第
１の超伝導薄膜を構成せる第１の混在体の鉛の微粒子の
、上記第１の超伝導薄膜の表面側の微粒子の表面の、上
記第１の超伝導薄膜の表面に臨む領域上に、鉛の酸化物
でなる絶縁膜を形成する工程と、 上記絶縁基板上に、鉛の蒸着処理と二酸化硅素又は硅素
の蒸着処理との第２の同時蒸着処理を含んで、鉛の微粒
子と二酸化硅素又は硅素の微粒子との第２の混在体でな
り、上記第１の超伝導薄膜上に上記絶縁層を後って延長
し、且所要のパターンを有する第２の超伝導薄膜を形成
する工程とを含む事を特徴とするトンネル接合型ジョセ
フンン素子の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56155468A JPS5856484A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | トンネル接合型ジヨセフソン素子及びその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56155468A JPS5856484A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | トンネル接合型ジヨセフソン素子及びその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5856484A true JPS5856484A (ja) | 1983-04-04 |
Family
ID=15606703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56155468A Pending JPS5856484A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | トンネル接合型ジヨセフソン素子及びその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5856484A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4608296A (en) * | 1983-12-06 | 1986-08-26 | Energy Conversion Devices, Inc. | Superconducting films and devices exhibiting AC to DC conversion |
| JPS61198693A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 集積回路およびその製造方法 |
-
1981
- 1981-09-30 JP JP56155468A patent/JPS5856484A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4608296A (en) * | 1983-12-06 | 1986-08-26 | Energy Conversion Devices, Inc. | Superconducting films and devices exhibiting AC to DC conversion |
| JPS61198693A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 集積回路およびその製造方法 |
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