JPS63283085A - 超電導デバイス - Google Patents
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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
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
- H10N60/0408—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers by sputtering
-
- 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
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- H10N60/0576—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers characterised by the substrate
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、超電導体と他の半導金、金属、絶縁物等とを
組合せて使用する超電導デバイスに係り、特に、デバイ
スの動作の安定性向上と製造上の歩留り向上とに好適な
デバイスの構成と材料とに関する。
組合せて使用する超電導デバイスに係り、特に、デバイ
スの動作の安定性向上と製造上の歩留り向上とに好適な
デバイスの構成と材料とに関する。
従来、酸化物超電導体を他の材料に接して形成する方法
としては、４月２３日付日刊工業新聞等に・記載がある
。
としては、４月２３日付日刊工業新聞等に・記載がある
。
これら従来技術においては、酸化物超電導体である（Ｌ
ａｌ−Ｘｓ ｒＸ）ＣｕＯａあるいはＹ Ｂ ａ２Ｃｕ
３０？−８を形成する際に高温の熱処理を行っているが
、この熱処理の間に、これら酸化物超電導材料からＣｕ
やＢａ等の元素が、基板等への拡散を起こすために、酸
化物超電導材料の組成が変化するという問題があり、基
板等の酸化物超電導材料に接する部分の材料を特定の物
質に限定したり、あるいはこの拡散を防止するために熱
処理温度を低くするなどが必要であった。
ａｌ−Ｘｓ ｒＸ）ＣｕＯａあるいはＹ Ｂ ａ２Ｃｕ
３０？−８を形成する際に高温の熱処理を行っているが
、この熱処理の間に、これら酸化物超電導材料からＣｕ
やＢａ等の元素が、基板等への拡散を起こすために、酸
化物超電導材料の組成が変化するという問題があり、基
板等の酸化物超電導材料に接する部分の材料を特定の物
質に限定したり、あるいはこの拡散を防止するために熱
処理温度を低くするなどが必要であった。
本発明の目的は、上記従来技術における問題点を解決し
、酸化物超電導材料からの元素の拡散を防止して、基板
材料等に対する制限を無くし、また、材料の熱処理を可
能とすることによって酸化物超電導材料と、他の半導体
、金属あるいは絶縁物とを組合せて使用する超電導デバ
イスの、デバイス動作の安定性向上と、製造上の歩留り
の向上を実現することのできる、デバイスの構成と材料
とを提供することにある。
、酸化物超電導材料からの元素の拡散を防止して、基板
材料等に対する制限を無くし、また、材料の熱処理を可
能とすることによって酸化物超電導材料と、他の半導体
、金属あるいは絶縁物とを組合せて使用する超電導デバ
イスの、デバイス動作の安定性向上と、製造上の歩留り
の向上を実現することのできる、デバイスの構成と材料
とを提供することにある。
上記目的は、酸化物超電導材料からその構成元素である
Ｃｕが拡散あるいは蒸発によってぬけ出さぬように、拡
散あるいは蒸発防止用の薄膜を、基板等の超電導材料に
接する材料の表面の殻けることによって達成することが
できる。
Ｃｕが拡散あるいは蒸発によってぬけ出さぬように、拡
散あるいは蒸発防止用の薄膜を、基板等の超電導材料に
接する材料の表面の殻けることによって達成することが
できる。
Ｙ Ｂ ａ ２ Ｃｕ ３０７−６あるいは（Ｌ ａｘ
Ｓ ｒｌ−Ｘ：１２Ｃｕ０４なる組成を有する超電導材
料においては、Ｃｕあるいは酸素の組成を正確に保つこ
とが、材料の超電導的な性質を劣化させないために重要
である。特にＣｕは材料の加熱によって容易に気化ある
いは拡散し、上記酸化物超電導材料の超電導転移温度あ
るいは臨界磁界の低下を生じるので実用上の問題となる
。これを防止するためには基板等の酸化物超電導材料の
表面にＣｕを含んだ拡散あるいは気化を防止する材料を
設ければ良い。この材料としてはＣｕ、Ｃｕｂ、Ｃｕ２
Ｏ，ＡＱ。
Ｓ ｒｌ−Ｘ：１２Ｃｕ０４なる組成を有する超電導材
料においては、Ｃｕあるいは酸素の組成を正確に保つこ
とが、材料の超電導的な性質を劣化させないために重要
である。特にＣｕは材料の加熱によって容易に気化ある
いは拡散し、上記酸化物超電導材料の超電導転移温度あ
るいは臨界磁界の低下を生じるので実用上の問題となる
。これを防止するためには基板等の酸化物超電導材料の
表面にＣｕを含んだ拡散あるいは気化を防止する材料を
設ければ良い。この材料としてはＣｕ、Ｃｕｂ、Ｃｕ２
Ｏ，ＡＱ。
Ａｌ１２０３等を用いることができ、薄膜状の形状のも
のを用いれば、超電導デバイスを構成する際には極めて
好都合である。これらの材料はＣｕを含んでおり、これ
を酸化物超電導材料とこれの基板との間に設ければ、Ｃ
ｕの酸化物超電導材料からの拡散によるぬけ出しを防止
することができる。
のを用いれば、超電導デバイスを構成する際には極めて
好都合である。これらの材料はＣｕを含んでおり、これ
を酸化物超電導材料とこれの基板との間に設ければ、Ｃ
ｕの酸化物超電導材料からの拡散によるぬけ出しを防止
することができる。
またＣｕの酸化物を用いた場合にはＣｕとともに酸素の
拡散も防止できる。同様の目的でＣｕを含んだ他の合金
あるいは化合物材料を使用してもよいことは言うまでも
無く、この場合にも、Ｃｕ元素の濃度分布による拡散を
防止できる。
拡散も防止できる。同様の目的でＣｕを含んだ他の合金
あるいは化合物材料を使用してもよいことは言うまでも
無く、この場合にも、Ｃｕ元素の濃度分布による拡散を
防止できる。
特にＣｕあるいはＣｕを含む合金の薄膜を、この拡散防
止層に用いた場合には、拡散防止層そのものを介しであ
るいは別の金属または半導体に電気的に、あるいは超電
導近接効果を利用して超電導的に接続を行うこともでき
るので、酸化物超電導材と他の超電導材料、もしくは半
導体材料を組合せたデバイスを構成することが容易であ
る。
止層に用いた場合には、拡散防止層そのものを介しであ
るいは別の金属または半導体に電気的に、あるいは超電
導近接効果を利用して超電導的に接続を行うこともでき
るので、酸化物超電導材と他の超電導材料、もしくは半
導体材料を組合せたデバイスを構成することが容易であ
る。
また、酸化物超電導材料の表面に前記の材料から成る薄
膜を設れば、Ｃｕが蒸発によってぬけ出ることを防止す
ることができる。
膜を設れば、Ｃｕが蒸発によってぬけ出ることを防止す
ることができる。
以上述べたように、拡散あるいは蒸発防止用の薄膜を設
ければ、酸化物超電導体の超電導性を劣化させることな
しに、超電導デバイスを構成することができる。
ければ、酸化物超電導体の超電導性を劣化させることな
しに、超電導デバイスを構成することができる。
酸化物超電導材料の組成としては、ＹＢａ２Ｃｕ３０７
−８あるいは（Ｌ ａ １−ｘＳ ｒｘ）２Ｃｕ Ｏ４
に限定されるものではなく、Ｙに変えて、Ｓｃ。
−８あるいは（Ｌ ａ １−ｘＳ ｒｘ）２Ｃｕ Ｏ４
に限定されるものではなく、Ｙに変えて、Ｓｃ。
Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ＋ Ｇｄ、ＴｂｚＤｙ、
Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕを用いても良く、またＳ
ｒに変えてＢａ、Ｃａを用いた場合においても、本発明
の目的を達することができる。
Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕを用いても良く、またＳ
ｒに変えてＢａ、Ｃａを用いた場合においても、本発明
の目的を達することができる。
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。第１
図を用いて本発明の第１の実施例を説明する。サファイ
アより成る厚さ約５００μｍの基板１上に、Ａｒガスを
用いた高周波スパッタリング法によって厚さ約１１００
ｎのＣａＯの薄膜を形成する。続いてＹＢａ２Ｃｕ３０
６５なる組成のターゲットを用いてスパッタ法により酸
化物超電導体３を厚さ約１μｍに形成したのち、約９５
０℃で１時間の加熱処理を行った。最後に、Ａｒガスに
よるスパッタエツチング法、あるいは希硝酸によるウェ
ットエツチング法を用いて酸化超電導体３を加工して２
つの部分が膜厚の薄い部分によって結合している電極と
した。以上によって本発明の超電導デバイスを作製する
ことができた。２つの電極間の距離は０．０１〜１μｍ
程度の範囲に選んだ。この超電導デバイスを液体窒素中
で冷却したところ、超電導弱結合素子として動作した。
図を用いて本発明の第１の実施例を説明する。サファイ
アより成る厚さ約５００μｍの基板１上に、Ａｒガスを
用いた高周波スパッタリング法によって厚さ約１１００
ｎのＣａＯの薄膜を形成する。続いてＹＢａ２Ｃｕ３０
６５なる組成のターゲットを用いてスパッタ法により酸
化物超電導体３を厚さ約１μｍに形成したのち、約９５
０℃で１時間の加熱処理を行った。最後に、Ａｒガスに
よるスパッタエツチング法、あるいは希硝酸によるウェ
ットエツチング法を用いて酸化超電導体３を加工して２
つの部分が膜厚の薄い部分によって結合している電極と
した。以上によって本発明の超電導デバイスを作製する
ことができた。２つの電極間の距離は０．０１〜１μｍ
程度の範囲に選んだ。この超電導デバイスを液体窒素中
で冷却したところ、超電導弱結合素子として動作した。
拡散防止層２としてＣｕあるいはＣｕの合金を用いた場
合には、加工によって上記の２つの酸化物超電導材料よ
り成る電極を完全に分離しても良く、この場合には酸化
物超電導体から成る２つの電極が常電導体であるＣｕあ
るいはＣｕの合金によって結合した近接効果型の超電導
弱結合素子を実現′することもできる。
合には、加工によって上記の２つの酸化物超電導材料よ
り成る電極を完全に分離しても良く、この場合には酸化
物超電導体から成る２つの電極が常電導体であるＣｕあ
るいはＣｕの合金によって結合した近接効果型の超電導
弱結合素子を実現′することもできる。
次に第２図を用いて本発明の第２の実施例を説明する。
本実施例は、超電導デバイスの基本的な構成としては第
１の実施例と同じであるが、Ｃｕあるいは酸素がぬけ出
すことを目的としてスパッタリング法によって形成した
厚さ約１１００ｎのＣｕＯより成る蒸発防止層４を形成
した。これによってＣｕあるいは酸素が、酸化物超電導
体３の表面からぬけ出したり、あるいは過剰に酸化され
たりして、酸化超電導体３の超電導特性か変化すること
を防止できた。本実施例においては、蒸発防止層４を設
けたので、特に酸化超電導体３の超電導特性の経時変化
を無くすことができ、従って超電導デバイスの経時変化
を無くし、その動作を安定にすることができた。
１の実施例と同じであるが、Ｃｕあるいは酸素がぬけ出
すことを目的としてスパッタリング法によって形成した
厚さ約１１００ｎのＣｕＯより成る蒸発防止層４を形成
した。これによってＣｕあるいは酸素が、酸化物超電導
体３の表面からぬけ出したり、あるいは過剰に酸化され
たりして、酸化超電導体３の超電導特性か変化すること
を防止できた。本実施例においては、蒸発防止層４を設
けたので、特に酸化超電導体３の超電導特性の経時変化
を無くすことができ、従って超電導デバイスの経時変化
を無くし、その動作を安定にすることができた。
第３図を用いて本発明の第３の実施例を説明する。不純
物としてリンを導入した（１００）方位のＳｉ単結晶よ
り成る厚さ約５００μｍの基板１の表面に厚さ約１０ｎ
ｍのＣｕを、電子ビーム加熱法によって蒸着し、拡散防
止層２を形成した。
物としてリンを導入した（１００）方位のＳｉ単結晶よ
り成る厚さ約５００μｍの基板１の表面に厚さ約１０ｎ
ｍのＣｕを、電子ビーム加熱法によって蒸着し、拡散防
止層２を形成した。
続いて高周波スパッタリング法によってＹＩ３ａｚＣｕ
３０６５の組成のターゲットを用い、酸化物超電導体３
を厚さ約５００ｎｍに形成した。これを酸化中で約９５
０℃、１時間の加熱を行った。次にＡｒイオンエツチン
グ法あるいは希硝酸によるウェットエツチング法によっ
て、加工を行い、酸化物超電導体３を２つの電極に分離
する。以上によって本発明の超電導デバイスを実現する
ことができた。この超電導デバイスを液体ヘリウム又は
液体窒素中で冷却したところ、近接効果によって形成さ
れる超電導弱結合デバイスとして動作した。
３０６５の組成のターゲットを用い、酸化物超電導体３
を厚さ約５００ｎｍに形成した。これを酸化中で約９５
０℃、１時間の加熱を行った。次にＡｒイオンエツチン
グ法あるいは希硝酸によるウェットエツチング法によっ
て、加工を行い、酸化物超電導体３を２つの電極に分離
する。以上によって本発明の超電導デバイスを実現する
ことができた。この超電導デバイスを液体ヘリウム又は
液体窒素中で冷却したところ、近接効果によって形成さ
れる超電導弱結合デバイスとして動作した。
本実施例においては、半導体であるｓｌ中へのＣｕの拡
散によって、酸化物超電導体３がらＣｕがぬけ出すこと
がないので、超電導デバイスの製造上の歩留りを高くし
、しがもその動作を安定にすることができた。
散によって、酸化物超電導体３がらＣｕがぬけ出すこと
がないので、超電導デバイスの製造上の歩留りを高くし
、しがもその動作を安定にすることができた。
第４図を用いて、本発明の第４の実施例を説明する。本
実施例では本発明の第３の実施例の構成に加えて、蒸発
防止層４を加えている。このためデバイスの特性の経時
変化が小さくなり、その動作を安定なものにすることが
できる。
実施例では本発明の第３の実施例の構成に加えて、蒸発
防止層４を加えている。このためデバイスの特性の経時
変化が小さくなり、その動作を安定なものにすることが
できる。
第５図を用いて本発明の第５の実施例を説明する。本実
施例においては、第３の実施例において示した構成に加
えて、さらに厚さ約３０ｎｍの８１０２より成る絶縁膜
５を形成した。最後に抵抗加熱蒸着法により厚さ約８０
０ｎｍのＡＱより成る制御電極６を形成した。以上によ
って本発明の第５の実施例による超電導デバイスを作製
することができた。この超電導デバイスを液体ヘリウム
あるいは液体窒素中に入れい、制御電極６に電圧を印加
したところ、２つの酸化物超電導体３の間に流れる超電
導電流の大きさを制御することができた。本実施例にお
いても酸化物超電導体３がらＣｕが拡散によってぬけ出
すことを防止できるので、超電導デバイスの動作を安定
にすることができた。
施例においては、第３の実施例において示した構成に加
えて、さらに厚さ約３０ｎｍの８１０２より成る絶縁膜
５を形成した。最後に抵抗加熱蒸着法により厚さ約８０
０ｎｍのＡＱより成る制御電極６を形成した。以上によ
って本発明の第５の実施例による超電導デバイスを作製
することができた。この超電導デバイスを液体ヘリウム
あるいは液体窒素中に入れい、制御電極６に電圧を印加
したところ、２つの酸化物超電導体３の間に流れる超電
導電流の大きさを制御することができた。本実施例にお
いても酸化物超電導体３がらＣｕが拡散によってぬけ出
すことを防止できるので、超電導デバイスの動作を安定
にすることができた。
以上の実施例において超電導体の材料としては、ＹＢ
ａ２Ｃｕ３０７４を用いたが、これにかえて（Ｌ ａ）
＜Ｓ ｒｌ−＞０２Ｃｕ ０４を用いても良いことは言
うまでもない。さらに半導体の材料としてはＳｉを用い
たが、これにかえてＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ。
ａ２Ｃｕ３０７４を用いたが、これにかえて（Ｌ ａ）
＜Ｓ ｒｌ−＞０２Ｃｕ ０４を用いても良いことは言
うまでもない。さらに半導体の材料としてはＳｉを用い
たが、これにかえてＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ。
Ｇ ａ Ａ ｓ 、 Ｇ ａ Ｐ 、 Ｇ ａ Ｓ ｂ
、 Ｇ ｅ等の材料を用いても、本発明の目的を十分
に達成することができた。
、 Ｇ ｅ等の材料を用いても、本発明の目的を十分
に達成することができた。
以上述べた様に、本発明によれば銅を構成元素として含
んだ酸化物超電導材料を用いた超電導デバイスにおいて
、電極もしくは配線を構成する酸化物超電導材料の組成
変化にともなう超電導特性の劣化が原因で、デバイスの
特性がばらついたり、あるいは経時変化したりすること
を防止できるので、製造上の歩留りを高くできるととも
にデバイスの動作を安定にすることのできる効果がある
。
んだ酸化物超電導材料を用いた超電導デバイスにおいて
、電極もしくは配線を構成する酸化物超電導材料の組成
変化にともなう超電導特性の劣化が原因で、デバイスの
特性がばらついたり、あるいは経時変化したりすること
を防止できるので、製造上の歩留りを高くできるととも
にデバイスの動作を安定にすることのできる効果がある
。
第１図は本発明の第１の実施例による超電導デバイスの
一部分を示す断面図、第２図は本発明の第２の実施例に
よる超電導デバイスの一部分を示す断面図、第３図は本
発明の第３の実施例たよる超電導デバイスの一部分を示
す断面図、第４図は本発明の第４の実施例による超電導
デバイスの一部分を示す断面図、第５図は本発明の第５
の実施例による超電導デバイスの一部分を示す断面図で
ある。 １・基板、２・拡散防止層、３ 酸化物超電温体、４・
蒸発防止膜、５−・絶縁膜、６ 制御電極。 曳 １ 凶 ！ ２ 凶 穿３ 凹 宛 ら 諷
一部分を示す断面図、第２図は本発明の第２の実施例に
よる超電導デバイスの一部分を示す断面図、第３図は本
発明の第３の実施例たよる超電導デバイスの一部分を示
す断面図、第４図は本発明の第４の実施例による超電導
デバイスの一部分を示す断面図、第５図は本発明の第５
の実施例による超電導デバイスの一部分を示す断面図で
ある。 １・基板、２・拡散防止層、３ 酸化物超電温体、４・
蒸発防止膜、５−・絶縁膜、６ 制御電極。 曳 １ 凶 ！ ２ 凶 穿３ 凹 宛 ら 諷
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、少なくとも銅を構成元素として含む酸化物超電導体
の薄膜を用いた超電導デバイスにおいて、上記酸化物超
電導体の薄膜の上面又は下面、もしくはその両方に銅の
拡散あるいは蒸発を防止する目的で設けた拡散防止層あ
るいは蒸発防止層を有することを特徴とする超電導デバ
イス。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記拡散防止層あ
るいは蒸発防止層はＣｕ、Ｃｕの合金、ＣｕＯ、Ｃｕ＿
２Ｏ、Ａｌ、Ａｌ＿２Ｏ＿３より選ばれた材料によって
構成されたることを特徴とする超電導デバイス。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項において前記超電
導デバイスは、ジョセフソン効果、あるいはその電界効
果による制御を利用して動作することを特徴とする超電
導デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62116808A JPS63283085A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 超電導デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62116808A JPS63283085A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 超電導デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63283085A true JPS63283085A (ja) | 1988-11-18 |
Family
ID=14696167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62116808A Pending JPS63283085A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 超電導デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63283085A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6452328A (en) * | 1987-08-22 | 1989-02-28 | Sumitomo Electric Industries | Superconductive material |
| JPS6487763A (en) * | 1987-05-26 | 1989-03-31 | Sumitomo Electric Industries | Superconducting material |
| JPH01126205A (ja) * | 1987-07-06 | 1989-05-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導薄膜とその作製方法 |
| JPH01149308A (ja) * | 1987-12-04 | 1989-06-12 | Fujikura Ltd | 超電導電気回路 |
| WO1989006440A1 (en) * | 1987-12-25 | 1989-07-13 | Mitsubishi Metal Corporation | Superconducting wire structure |
| EP0619283A3 (en) * | 1989-06-30 | 1994-11-30 | Sumitomo Electric Industries | Substrate with a superconducting layer. |
-
1987
- 1987-05-15 JP JP62116808A patent/JPS63283085A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6487763A (en) * | 1987-05-26 | 1989-03-31 | Sumitomo Electric Industries | Superconducting material |
| JPH01126205A (ja) * | 1987-07-06 | 1989-05-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導薄膜とその作製方法 |
| JPS6452328A (en) * | 1987-08-22 | 1989-02-28 | Sumitomo Electric Industries | Superconductive material |
| JPH01149308A (ja) * | 1987-12-04 | 1989-06-12 | Fujikura Ltd | 超電導電気回路 |
| WO1989006440A1 (en) * | 1987-12-25 | 1989-07-13 | Mitsubishi Metal Corporation | Superconducting wire structure |
| EP0619283A3 (en) * | 1989-06-30 | 1994-11-30 | Sumitomo Electric Industries | Substrate with a superconducting layer. |
| US5712227A (en) * | 1989-06-30 | 1998-01-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Substrate having a superconductor layer |
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