JPS6259916B2 - - Google Patents
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- JPS6259916B2 JPS6259916B2 JP57024195A JP2419582A JPS6259916B2 JP S6259916 B2 JPS6259916 B2 JP S6259916B2 JP 57024195 A JP57024195 A JP 57024195A JP 2419582 A JP2419582 A JP 2419582A JP S6259916 B2 JPS6259916 B2 JP S6259916B2
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- barrier layer
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- tunnel
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- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 33
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 6
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 5
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
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- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
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- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0912—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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ヨセフソン接
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。
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ヨセフソン接
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。
斯種トンネル形ジヨ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、その第
１の超伝導体層とは異種の材料でなるものとし
て、蒸着法又は所謂CVD法によつて形成する方
法が提案されている。
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、その第
１の超伝導体層とは異種の材料でなるものとし
て、蒸着法又は所謂CVD法によつて形成する方
法が提案されている。
然しながら、トンネルバリア層を蒸着法により
形成するという従来の方法の場合、トンネルバリ
ア層を極薄の均一性を有するものとして形成する
のが極めて困難である等の欠点を有していた。
形成するという従来の方法の場合、トンネルバリ
ア層を極薄の均一性を有するものとして形成する
のが極めて困難である等の欠点を有していた。
又トンネルバリア層を所謂CVD法によつて形
成するという従来の方法の場合、トンネルバリア
層を比較的薄く均一性を有するものとして形成し
得るとしても、トンネルバリア層を形成する工程
に於て、そのトンネルバリア層を形成する真空装
置内にトンネルバリア層を形成するに用いる原料
ガスによる汚染が生ずる恐れを有していた。この
為、トンネルバリア層を形成して後、そのトンネ
ルバリア層を形成する真空装置内で第２の超伝導
体層を形成せんとしてもそれに制限を受ける等の
欠点を有していた。
成するという従来の方法の場合、トンネルバリア
層を比較的薄く均一性を有するものとして形成し
得るとしても、トンネルバリア層を形成する工程
に於て、そのトンネルバリア層を形成する真空装
置内にトンネルバリア層を形成するに用いる原料
ガスによる汚染が生ずる恐れを有していた。この
為、トンネルバリア層を形成して後、そのトンネ
ルバリア層を形成する真空装置内で第２の超伝導
体層を形成せんとしてもそれに制限を受ける等の
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つ
た。
た所、例示的に以下述べる事項を確認するに到つ
た。
即ち、
(イ) Arガス及びCF4ガスの混合ガス（但し、そ
の混合ガスに対し、CF4ガスが50容量％の割合
を有する）の、20ｍTorr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、
20分間なして、Nbでなる第１の超伝導体層の
表面に、カーボンでなるトンネルバリア層を形
成した所、トンネル形ジヨ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
呈しなかつた。
の混合ガスに対し、CF4ガスが50容量％の割合
を有する）の、20ｍTorr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、
20分間なして、Nbでなる第１の超伝導体層の
表面に、カーボンでなるトンネルバリア層を形
成した所、トンネル形ジヨ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
呈しなかつた。
(ロ) Arガス及びCF4ガスの混合ガス（但しその
混合ガスに対し、CF4ガスが10容量％の割合を
有する）の、15ｍTorr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、20
分間なして、Nbでなる第１の超伝導体層の表
面に、カーボンでなるトンネルバリア層を形成
した所、トンネル形ジヨセフソン接合素子の電
圧Ｖ−電流Ｉ特性が、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
このときのギヤツプ電圧Vgは2.6ｍＶであつ
た。
混合ガスに対し、CF4ガスが10容量％の割合を
有する）の、15ｍTorr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、20
分間なして、Nbでなる第１の超伝導体層の表
面に、カーボンでなるトンネルバリア層を形成
した所、トンネル形ジヨセフソン接合素子の電
圧Ｖ−電流Ｉ特性が、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
このときのギヤツプ電圧Vgは2.6ｍＶであつ
た。
(ハ) Arガス及びCF4ガスの混合ガスの、15ｍ
Torrのガス圧下での、自己バイアス電圧を
250Vとせる高周波放電を、混合ガスを構成せ
るCF4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、カ
ーボンでなるトンネルバリア層を形成した所、
トンネル形ジヨセフソン接合素子の電圧Ｖ−電
流特性が、CF4ガスが１容量％未満の場合、及
び30容量％より大である場合、準粒子トンネル
形時性を呈するも、CF4ガスが１〜30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。尚このときのギヤツプ電圧Vgは、CF4
ガスが１容量％、５容量％、10容量％、20容量
％及び30容量％の場合、夫々1.2ｍＶ、2.9ｍ
Ｖ、2.7ｍＶ、2.5ｍＶ及び2.2ｍＶであつた。又
ギヤツプ電圧Vgは、CF4ガスが１容量％未満
の場合、1.2ｍＶより小、30容量％より大であ
る場合2.2ｍＶより小であつた。
Torrのガス圧下での、自己バイアス電圧を
250Vとせる高周波放電を、混合ガスを構成せ
るCF4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、カ
ーボンでなるトンネルバリア層を形成した所、
トンネル形ジヨセフソン接合素子の電圧Ｖ−電
流特性が、CF4ガスが１容量％未満の場合、及
び30容量％より大である場合、準粒子トンネル
形時性を呈するも、CF4ガスが１〜30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。尚このときのギヤツプ電圧Vgは、CF4
ガスが１容量％、５容量％、10容量％、20容量
％及び30容量％の場合、夫々1.2ｍＶ、2.9ｍ
Ｖ、2.7ｍＶ、2.5ｍＶ及び2.2ｍＶであつた。又
ギヤツプ電圧Vgは、CF4ガスが１容量％未満
の場合、1.2ｍＶより小、30容量％より大であ
る場合2.2ｍＶより小であつた。
(ニ) Arガス及びCF4ガスの混合ガス（但し、混
合ガスに対し、CF4ガスが７容量％の割合を有
する）の、15ｍTorr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、カーボンでなるトンネルバリア層を形成
した所、トンネル形ジヨ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50V未満
の場合、準粒子トンネル形特性を、400Vより
大である場合低抵抗の常伝導特性を呈するも
の、自己バイアス電圧が50〜400Vの場合、ト
ンネル形特性を呈するものとして得られた。又
このときのギヤツプ電圧Vgが、自己バイアス
電圧が50V、100V、200V、300V及び400Vの場
合夫々1.8ｍＶ、2.0ｍＶ、2.7ｍＶ、2.8ｍＶ及
び3.0ｍＶで得られた。
合ガスに対し、CF4ガスが７容量％の割合を有
する）の、15ｍTorr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、カーボンでなるトンネルバリア層を形成
した所、トンネル形ジヨ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50V未満
の場合、準粒子トンネル形特性を、400Vより
大である場合低抵抗の常伝導特性を呈するも
の、自己バイアス電圧が50〜400Vの場合、ト
ンネル形特性を呈するものとして得られた。又
このときのギヤツプ電圧Vgが、自己バイアス
電圧が50V、100V、200V、300V及び400Vの場
合夫々1.8ｍＶ、2.0ｍＶ、2.7ｍＶ、2.8ｍＶ及
び3.0ｍＶで得られた。
(ホ) Arガス及びCF4ガスの混合ガス（但し、混
合ガスに対し、CF4ガスが５容量％の割合を有
する）の、自己バイアス電圧を250V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、カ
ーボンでなるトンネルバリア層を形成した所、
トンネル形ジヨセフソン接合素子の電圧−電流
特性が、ガス圧が50ｍTorrより大である場
合、準粒子トンネル形特性を呈するも、５〜50
ｍTorr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。又このときのギヤツプ
電圧Vgは、ガス圧が５ｍTorr、10ｍTorr、20
ｍTorr及び50ｍTorrの場合、夫々2.9ｍＶ、2.9
ｍＶ、2.7ｍＶ及び2.2ｍＶで得られた。
合ガスに対し、CF4ガスが５容量％の割合を有
する）の、自己バイアス電圧を250V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、カ
ーボンでなるトンネルバリア層を形成した所、
トンネル形ジヨセフソン接合素子の電圧−電流
特性が、ガス圧が50ｍTorrより大である場
合、準粒子トンネル形特性を呈するも、５〜50
ｍTorr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。又このときのギヤツプ
電圧Vgは、ガス圧が５ｍTorr、10ｍTorr、20
ｍTorr及び50ｍTorrの場合、夫々2.9ｍＶ、2.9
ｍＶ、2.7ｍＶ及び2.2ｍＶで得られた。
(ヘ) Arガス及びCF4ガスの混合ガスの、15ｍ
Torrのガス圧下での、自己バイアス電圧を
150Vとせる高周波放電を、Arガス及びCF4ガ
スの混合ガスに対するCF4ガスの割合（容量
％）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、カ
ーボン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。
Torrのガス圧下での、自己バイアス電圧を
150Vとせる高周波放電を、Arガス及びCF4ガ
スの混合ガスに対するCF4ガスの割合（容量
％）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、カ
ーボン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。
(ト) Arガス及びCF4ガスの混合ガス（但し、混
合ガスに対し、CF4ガスが7.5容量％の割合を
有する）の、15ｍTorrのガス圧下での、高周
波放電を、自己バイアス電圧Vs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、カーボンでなるトン
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。
合ガスに対し、CF4ガスが7.5容量％の割合を
有する）の、15ｍTorrのガス圧下での、高周
波放電を、自己バイアス電圧Vs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、カーボンでなるトン
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
及びCF4ガスの混合ガス（但し、その混合ガスに
対し、CF4ガスが１〜30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、カーボン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つて形成されたトン
ネルバリア層を有するトンネル形ジヨセフソン接
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つた。
及びCF4ガスの混合ガス（但し、その混合ガスに
対し、CF4ガスが１〜30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、カーボン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つて形成されたトン
ネルバリア層を有するトンネル形ジヨセフソン接
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つた。
依つてここに、特許請求の範囲所載の本発明を
提案するに到つたものであるが、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。
提案するに到つたものであるが、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ガス及び
CF4ガスの混合ガス（但しその混合ガスに対し、
CF4ガスが１〜30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り、Arガスの
プラズマとCF4ガスのプラズマとを得て、第１の
超伝導体層の表面にカーボン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、Arガスのプラズマにより第１の超伝導体層
の表面をスパツタエツチングしながら、CF4ガス
のプラズマによりNbでなる第１の超伝導体層の
表面に、カーボンを堆積するという機構で、カー
ボンでなるトンネルバリア層を形成しているもの
である。
CF4ガスの混合ガス（但しその混合ガスに対し、
CF4ガスが１〜30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り、Arガスの
プラズマとCF4ガスのプラズマとを得て、第１の
超伝導体層の表面にカーボン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、Arガスのプラズマにより第１の超伝導体層
の表面をスパツタエツチングしながら、CF4ガス
のプラズマによりNbでなる第１の超伝導体層の
表面に、カーボンを堆積するという機構で、カー
ボンでなるトンネルバリア層を形成しているもの
である。
従つて本発明による方法の場合、トンネルバリ
ア層を極薄の均一性を有するものとして容易に形
成することが出来るものである。
ア層を極薄の均一性を有するものとして容易に形
成することが出来るものである。
又トンネルバリア層を形成するにつき、Arガ
スとCF4ガスを用いているだけであるので、トン
ネルバリア層を形成する工程に於て、そのトンネ
ルバリア層を形成する真空装置内に、爾後の工程
で形成される第２の超伝導体層に対して汚染とな
るごとき汚染が生ぜず、この為トンネルバリア層
を形成して後、そのトンネルバリア層を形成する
真空装置内で第２の超伝導体層を形成するに制限
を実質的に受けることがない等の大なる特徴を有
するものである。
スとCF4ガスを用いているだけであるので、トン
ネルバリア層を形成する工程に於て、そのトンネ
ルバリア層を形成する真空装置内に、爾後の工程
で形成される第２の超伝導体層に対して汚染とな
るごとき汚染が生ぜず、この為トンネルバリア層
を形成して後、そのトンネルバリア層を形成する
真空装置内で第２の超伝導体層を形成するに制限
を実質的に受けることがない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
形ジヨセフソン接合素子の製法の説明に供する電
圧Ｖ−電流Ｉ特性曲線図である。第３図は本発明
によるトンネル形ジヨ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
るトンネル形ジヨ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。
形ジヨセフソン接合素子の製法の説明に供する電
圧Ｖ−電流Ｉ特性曲線図である。第３図は本発明
によるトンネル形ジヨ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
るトンネル形ジヨ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。
Claims (1)
- 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ヨ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ガス及びCF4ガスの混合ガ
ス（但し、当該混合ガスに対し、CF4ガスが１〜
30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つて、カーボンでなるものと
して形成することを特徴とするトンネル形ジヨセ
フソン接合素子の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57024195A JPS58141585A (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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57024195A JPS58141585A (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 |
|---|---|
| JPS58141585A JPS58141585A (ja) | 1983-08-22 |
| JPS6259916B2 true JPS6259916B2 (ja) | 1987-12-14 |
Family
ID=12131538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57024195A Granted JPS58141585A (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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58141585A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101949960A (zh) * | 2010-09-17 | 2011-01-19 | 天津工业大学 | 高电压放电实验箱 |
-
1982
- 1982-02-16 JP JP57024195A patent/JPS58141585A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101949960A (zh) * | 2010-09-17 | 2011-01-19 | 天津工业大学 | 高电压放电实验箱 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58141585A (ja) | 1983-08-22 |
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