JPS63306675A - ジヨセフソン接合素子 - Google Patents
ジヨセフソン接合素子Info
- Publication number
- JPS63306675A JPS63306675A JP62141515A JP14151587A JPS63306675A JP S63306675 A JPS63306675 A JP S63306675A JP 62141515 A JP62141515 A JP 62141515A JP 14151587 A JP14151587 A JP 14151587A JP S63306675 A JPS63306675 A JP S63306675A
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- JP
- Japan
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- insulating layer
- layer
- josephson junction
- film layer
- thin film
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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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
- H10N60/10—Junction-based devices
- H10N60/12—Josephson-effect devices
Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ジョセフソン接合素子、特に弱結合型ジョ
セフソン接合素子に関するものである。
セフソン接合素子に関するものである。
従来、超伝導体を用いた回路の主要素子であるジョセフ
ソン接合素子は、その構造を大別して、トンネル型と弱
結合型がある。
ソン接合素子は、その構造を大別して、トンネル型と弱
結合型がある。
従来のトンネル型ジョセフソン接合素子は、第３図の断
面図に示すように、超伝導体（Ｓｌ）と（Ｓ２）の間Ｋ
、数１０Ａ程度のトンネル絶縁膜（ＴＩ）をはさんだ構
造をして、いる。このようなトンネル型ジョセフソン接
合素子では薄いトンネル絶縁膜（ＴＩ）を形成すること
が困難であり、またこのトンネル絶縁膜（ＴＩ ）の信
頼性を確保し難い等の問題点がある。
面図に示すように、超伝導体（Ｓｌ）と（Ｓ２）の間Ｋ
、数１０Ａ程度のトンネル絶縁膜（ＴＩ）をはさんだ構
造をして、いる。このようなトンネル型ジョセフソン接
合素子では薄いトンネル絶縁膜（ＴＩ）を形成すること
が困難であり、またこのトンネル絶縁膜（ＴＩ ）の信
頼性を確保し難い等の問題点がある。
従来の弱結合型ジョセフソン接合素子は、第４図の平面
図に示すように超伝導体（Ｓ３）の幅を一部（Ｌ）細く
した幾何学的形状をもっている。この幅の細い部分（Ｌ
）は、動作原理上、サブミクロンオーダ（＜１μｒｒＬ
）の寸法にする必要があり、そのため必然的てサブミク
ロンオーダの微細加工技術が必要となり、製造工程が複
雑化すると〜・う問題点がある。
図に示すように超伝導体（Ｓ３）の幅を一部（Ｌ）細く
した幾何学的形状をもっている。この幅の細い部分（Ｌ
）は、動作原理上、サブミクロンオーダ（＜１μｒｒＬ
）の寸法にする必要があり、そのため必然的てサブミク
ロンオーダの微細加工技術が必要となり、製造工程が複
雑化すると〜・う問題点がある。
開一点があり、また弱結合型の場合はサブミクロンレベ
ルの微細パターニングが必須であるという問題点があっ
た。
ルの微細パターニングが必須であるという問題点があっ
た。
この発明は上述したような問題点を解決するためになさ
れたもので、微細パターニングの必要がない′弱結合型
ジョセフソン接合素子を得ることを目的とする。
れたもので、微細パターニングの必要がない′弱結合型
ジョセフソン接合素子を得ることを目的とする。
この発明に係るジョセフソン接合素子は、段差をつけた
絶縁層と、この絶縁層上に形成された超伝導薄膜層とか
ら成るものである。
絶縁層と、この絶縁層上に形成された超伝導薄膜層とか
ら成るものである。
伝導薄膜層の膜厚が薄いことを利用して微細パターニン
グを不要にした。
グを不要にした。
以下、この発明の一実施例を添付図面について説明する
。第１図（ａ） 、 （ｂ）は、この発明の一実施例の
構造を示すそれぞれ断面図、平面図である。この発明の
ジョセフソン接合素子は、段差をつけた絶縁層（Ｉ）と
、この絶縁層（Ｉｌ上にスパッタリング等で形成された
超伝導薄膜層（８１とを備えている。通常、絶縁層（Ｉ
）の段差の壁面部では、スパッタリングの方向性により
、カバレージ（Ｃｏｖｅｒａｇｅ ）が悪くなり、ここ
が細くなる。この部分の長さ、即ち、絶縁層（Ｉ）の段
差（財）は図中Ｂ部の絶縁層（Ｉ）の部分エツチング、
或いは図中Ａ部への、厚さＭＯ絶縁層（Ｉ）の堆積によ
るもので、いずれも膜厚方向の寸法制御であるので、こ
れがサブミクロン領域の大きさであっても、容易Ｋかつ
制御性良く決定でき、サブミクロン領域の微細パターニ
ングは不要である。この後、第１図（ｂ） Ｋ示すよう
に、平面的に超伝導薄膜層（Ｓ）をバターニングし、素
子領域を形成する。このような素子はその基本動作原理
が従来の弱結合型ジョセフソン素子と同様であり、かつ
弱結合部を縦方向に形成できるので、このサブミクロン
寸法は容易に実現できかつ集積度を向上させることがで
きる。また、トンネル型ジョセフソン接合素子と比べた
場合、弱結合型ジョセフソン接合素子の長所である。薄
いトンネル絶縁層を有しないことの信頼性上の有利さ、
および接合の形あわせ持っている。このように、このジ
ョセフソン素子は、トンネル型と弱結合型の長所をあわ
せて持つものと言える。
。第１図（ａ） 、 （ｂ）は、この発明の一実施例の
構造を示すそれぞれ断面図、平面図である。この発明の
ジョセフソン接合素子は、段差をつけた絶縁層（Ｉ）と
、この絶縁層（Ｉｌ上にスパッタリング等で形成された
超伝導薄膜層（８１とを備えている。通常、絶縁層（Ｉ
）の段差の壁面部では、スパッタリングの方向性により
、カバレージ（Ｃｏｖｅｒａｇｅ ）が悪くなり、ここ
が細くなる。この部分の長さ、即ち、絶縁層（Ｉ）の段
差（財）は図中Ｂ部の絶縁層（Ｉ）の部分エツチング、
或いは図中Ａ部への、厚さＭＯ絶縁層（Ｉ）の堆積によ
るもので、いずれも膜厚方向の寸法制御であるので、こ
れがサブミクロン領域の大きさであっても、容易Ｋかつ
制御性良く決定でき、サブミクロン領域の微細パターニ
ングは不要である。この後、第１図（ｂ） Ｋ示すよう
に、平面的に超伝導薄膜層（Ｓ）をバターニングし、素
子領域を形成する。このような素子はその基本動作原理
が従来の弱結合型ジョセフソン素子と同様であり、かつ
弱結合部を縦方向に形成できるので、このサブミクロン
寸法は容易に実現できかつ集積度を向上させることがで
きる。また、トンネル型ジョセフソン接合素子と比べた
場合、弱結合型ジョセフソン接合素子の長所である。薄
いトンネル絶縁層を有しないことの信頼性上の有利さ、
および接合の形あわせ持っている。このように、このジ
ョセフソン素子は、トンネル型と弱結合型の長所をあわ
せて持つものと言える。
通常、ジョセフソン接合素子を論理回路に用いる場合に
は、ジョセフソン素子の接合部に対して流れるトンネル
電流と鎖交する磁束を発生する配線（制御線）を設け、
この配線にｖｌ、流を流してジョセフソン素子を零電圧
状態から所定の電圧状態に遷移させ、スイッチングを行
なわせることが多Ｘ、）。
は、ジョセフソン素子の接合部に対して流れるトンネル
電流と鎖交する磁束を発生する配線（制御線）を設け、
この配線にｖｌ、流を流してジョセフソン素子を零電圧
状態から所定の電圧状態に遷移させ、スイッチングを行
なわせることが多Ｘ、）。
第２図（ａ）はこのような制御線を簡単な方法で形成す
る方法を示したものである。制御線（ＣＬ）を絶縁＃（
Ｉｌ中の接合部近傍に配置し、制御線（ＣＬ）に接合電
流の方向と垂直な方向（紙面に母直な方向）の電流を流
すことにより、図の矢印のような磁束を発生し、これを
接合と鎖交させてスイッチングを行なわせる。この場合
トンネル型ジョセフソン素子（トンネル絶縁膜厚数１
ＯＡ）に比べて、接合部長さＭ（＝数百〜数千Ａ）を長
くすることができるので、鎖交磁束が大きくとれ磁束に
対する感度が良いという利点がある。
る方法を示したものである。制御線（ＣＬ）を絶縁＃（
Ｉｌ中の接合部近傍に配置し、制御線（ＣＬ）に接合電
流の方向と垂直な方向（紙面に母直な方向）の電流を流
すことにより、図の矢印のような磁束を発生し、これを
接合と鎖交させてスイッチングを行なわせる。この場合
トンネル型ジョセフソン素子（トンネル絶縁膜厚数１
ＯＡ）に比べて、接合部長さＭ（＝数百〜数千Ａ）を長
くすることができるので、鎖交磁束が大きくとれ磁束に
対する感度が良いという利点がある。
また、第２図（ｂ）に示すように絶縁層（ｌＡ）、（Ｉ
Ｂ’）・・・・・・・・・と超伝導薄膜層（ＳＡ）、・
・・・・・・・・とが多層構造になっている場合には、
制御線（ＣＬ）を超伝導薄膜層（ＳＡ）の下方の絶縁層
（ＩＡ）中ではなく、上方の絶縁層（ＩＡ）中の配置し
ても良い。
Ｂ’）・・・・・・・・・と超伝導薄膜層（ＳＡ）、・
・・・・・・・・とが多層構造になっている場合には、
制御線（ＣＬ）を超伝導薄膜層（ＳＡ）の下方の絶縁層
（ＩＡ）中ではなく、上方の絶縁層（ＩＡ）中の配置し
ても良い。
以上のように、この発明は、段差をつけた絶縁層および
この絶縁層上に形成された超伏＝Ｓ薄膜層を有し、段差
の壁面部における起伝導薄膜層の膜層を薄くしたので、
信頼性が高く、微細バターラグが不要になり、かつ高集
積化が可能なジョセフソン接合素子を提供し得る効果を
奏す。
この絶縁層上に形成された超伏＝Ｓ薄膜層を有し、段差
の壁面部における起伝導薄膜層の膜層を薄くしたので、
信頼性が高く、微細バターラグが不要になり、かつ高集
積化が可能なジョセフソン接合素子を提供し得る効果を
奏す。
生 図面の？！ｉ！Ｉ単な説明
第１図（ａ） 、 （ｂ）はこの発明の一実施例の構造
を示すそれぞれ断面図、平面図、第２図（ａ） 、 （
ｂｌはこの発明の他の実施例を構造を示す断面図、第３
図は従来のトンネル型ジョセフソン接合素子の構造を示
す断面図、第４図は従来の弱結合型ンヨセフソン接合素
子の構造を示す平面図である。
を示すそれぞれ断面図、平面図、第２図（ａ） 、 （
ｂｌはこの発明の他の実施例を構造を示す断面図、第３
図は従来のトンネル型ジョセフソン接合素子の構造を示
す断面図、第４図は従来の弱結合型ンヨセフソン接合素
子の構造を示す平面図である。
図において、（Ｉ）、（ＩＡ）、（ＩＢ）は段差をつけ
た絶縁層、（Ｓ）、（ＳＡ）は超伝導薄膜層、（ＣＬ）
は制御線である。
た絶縁層、（Ｓ）、（ＳＡ）は超伝導薄膜層、（ＣＬ）
は制御線である。
なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Ｓ：超伝導薄膜層
第２図
ＳＡ 起転Ｓ薄膜層
第４図
５．５
Claims (2)
- （１）段差をつけた絶縁層と、この絶縁層上に形成され
た超伝導薄膜層とを備え、前記段差の壁面部では前記超
伝導薄膜層の膜層が薄くなつていることを特徴とするジ
ョセフソン接合素子。 - （２）絶縁層は、超伝導薄膜層との接合部近傍に制御線
を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
ジョセフソン接合素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62141515A JPS63306675A (ja) | 1987-06-08 | 1987-06-08 | ジヨセフソン接合素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62141515A JPS63306675A (ja) | 1987-06-08 | 1987-06-08 | ジヨセフソン接合素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63306675A true JPS63306675A (ja) | 1988-12-14 |
Family
ID=15293759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62141515A Pending JPS63306675A (ja) | 1987-06-08 | 1987-06-08 | ジヨセフソン接合素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63306675A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02192774A (ja) * | 1989-01-21 | 1990-07-30 | Shimadzu Corp | 準平面型ジョセフソン接合素子 |
| US5382566A (en) * | 1992-05-29 | 1995-01-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Josephson junction device formed of oxide superconductor and process for preparing the same |
| US5612545A (en) * | 1991-12-23 | 1997-03-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting quantum interference device formed of oxide superconductor thin film |
| USRE37587E1 (en) * | 1990-12-28 | 2002-03-19 | Sumitomo Electric Industries Ltd. | Superconducting quantum interference device formed of oxide superconductor thin film |
-
1987
- 1987-06-08 JP JP62141515A patent/JPS63306675A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02192774A (ja) * | 1989-01-21 | 1990-07-30 | Shimadzu Corp | 準平面型ジョセフソン接合素子 |
| USRE37587E1 (en) * | 1990-12-28 | 2002-03-19 | Sumitomo Electric Industries Ltd. | Superconducting quantum interference device formed of oxide superconductor thin film |
| US5612545A (en) * | 1991-12-23 | 1997-03-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting quantum interference device formed of oxide superconductor thin film |
| US5382566A (en) * | 1992-05-29 | 1995-01-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Josephson junction device formed of oxide superconductor and process for preparing the same |
| US5525582A (en) * | 1992-05-29 | 1996-06-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Josephson junction device formed of oxide superconductor and process for preparing the same |
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