JPS63313876A - Support structure of superconductor thin-film - Google Patents

Support structure of superconductor thin-film

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JPS63313876A
JPS63313876A JP62149214A JP14921487A JPS63313876A JP S63313876 A JPS63313876 A JP S63313876A JP 62149214 A JP62149214 A JP 62149214A JP 14921487 A JP14921487 A JP 14921487A JP S63313876 A JPS63313876 A JP S63313876A
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superconductor thin
thin film
superconductor
section
support structure
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進 柴田
Takashi Kanamori
孝史 金森
Taiji Tsuruoka
鶴岡 泰治
Kenji Kuroki
賢二 黒木
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    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/10Junction-based devices
    • H10N60/12Josephson-effect devices
    • H10N60/124Josephson-effect devices comprising high-Tc ceramic materials

Abstract

PURPOSE:To reduce various constraint at the time when a superconductor thin- film is annealed by bringing a section used as an element constitution section in the superconductor thin-film to the state in which it is floated from a support section for a substrate, etc. CONSTITUTION:A first superconductor thin-film 15 consisting of an oxide such as Y-Ba-Cu-O one and a second superconductor thin-film 17 are formed onto an insulating substrate 11 and a surface shaping section 13 (a support section). When the whole is dipped into an etchant, into which the superconductor thin- films are not dissolved and glass is dissolved, glass existing on a window section in a resist mask is removed and a hole section 41 is acquired, and the superconductor thin-films existing on the hole section 41 are brought to the state in which they are floated from the support section (glass) 13. Accordingly, a direct effect on element constitution section itself of the stress of the support section is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、超伝導体薄膜を用いて例えばジョセフソン
素子等の素子を形成する際にこの素子の特性を向上させ
るに好適な超伝導体薄膜の支持構造に関するものである
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) This invention provides a superconductor suitable for improving the characteristics of a Josephson device when a superconductor thin film is used to form the device. This invention relates to a thin film support structure.

(従来の技術) 超伝導体は、それが有する特殊な物性から、種々の分野
に応用されている。このような応用例の一つとしては、
ジョセフソン接合素子があり、これによれば、高速演算
が可能なコンピュータ、超高感度磁束計、又、超微弱電
磁波検知計等の有用な製雪の実用化が可能になる。従っ
て、ジョセフソン接合素子に関する研究が、従来から精
力的になされている。
(Prior Art) Superconductors are applied to various fields because of their special physical properties. One such application example is
There is a Josephson junction element, which makes it possible to put computers capable of high-speed calculations, ultra-high sensitivity magnetometers, ultra-weak electromagnetic wave detectors, and other useful snowmaking devices into practical use. Therefore, research on Josephson junction elements has been energetically conducted.

従来のジョセフソン接合素子としては、例えばこの出願
の出願人に係る特開昭61−179584号公報lこ開
示されたものがある。第7図は、この公報1こ記載され
たジョセフソン接合素子の中の一例の構造を概略的に示
した斜視図である。第7図において、11は支持部とし
ての絶縁基板を示す。この場合、この絶縁基板11は段
違いの二つの面を有していて、さらに、この絶縁基板1
1の二つの面のうちの低い面上には、13で示され支持
部としての機能も有する表面整形部が設けられている。
As a conventional Josephson junction element, there is one disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 179584/1984 filed by the applicant of this application. FIG. 7 is a perspective view schematically showing the structure of one example of the Josephson junction element described in this publication. In FIG. 7, reference numeral 11 indicates an insulating substrate as a support portion. In this case, this insulating substrate 11 has two surfaces with different levels, and furthermore, this insulating substrate 1
A surface shaping section indicated by 13 and also functioning as a support section is provided on the lower surface of the two surfaces of 1.

この表面整形部13は、それ自体の厚さが徐々に増しで
ゆく形状のものとしてあり、従って、この表面整形部1
3の表面は、上述の下地の低い面からこの下地の高い面
よりざらに高い位置まで続くような面になっている。そ
して、下地11の低い面及び表面整形部13の表面上に
亙って第一超伝導体薄膜15が設けられ、又、下地11
の高い面上には第二超伝導体薄膜17が設けられている
。このような構造1こよれば、第一超伝導体薄膜15と
、第二超伝導体薄膜17とは、互いかある角度をもって
集合結合する第7図中のP点において両薄膜の端面の一
部分同士が接することになり、この部分に弱結合部が構
成される。これかため、弱結合部が極限まで短縮される
ことになるから、この素子の特性は好ましいものになる
This surface shaping part 13 has a shape in which the thickness thereof gradually increases, and therefore, this surface shaping part 1
The surface of No. 3 continues from the low surface of the base mentioned above to a position roughly higher than the high surface of this base. Then, a first superconductor thin film 15 is provided over the lower surface of the base 11 and the surface of the surface shaping portion 13, and
A second superconductor thin film 17 is provided on the higher surface of the superconductor. According to such a structure 1, the first superconductor thin film 15 and the second superconductor thin film 17 are connected collectively at a certain angle to each other at a point P in FIG. They will come into contact with each other, and a weak coupling portion will be formed at this portion. As a result, the weak coupling portion is shortened to the utmost, and the characteristics of this element are favorable.

又、従来のジョセフソン接合素子の他の例としては、こ
の出願の出願人に係る特開昭61−179585号公報
に開示されたものがある。第8図は、この公報に記載さ
れたジョセフソン接合素子の構造を概略的(こ示した斜
視図である。第8図においで、21は支持部としての絶
縁基板を示す。この絶縁基板21上の一部領域には、2
3で示される積層体であって、25で示される第一絶縁
膜と、27で示される第一超伝導体薄膜と、29で示さ
れる第二絶縁膜とて構成された積層体23が設けられて
いる。又、絶縁基板21上の積層体23の近傍領域には
、31で示される第二超伝導体薄膜がこれの端面の一部
が積層体21の第一超伝導体薄膜27を含む端面の一部
に接するように設けられている。このような構造の場合
、第8図中Qて示し斜線を付した部分か弱結合部の形成
領域になり、この構造の場合も、ジョセフンン効果を生
ずる弱結合部の接合面積を著しく狭くすることが可能で
あった。
Further, another example of the conventional Josephson junction element is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 179585/1985, filed by the applicant of this application. FIG. 8 is a perspective view schematically showing the structure of the Josephson junction device described in this publication. In FIG. 8, 21 indicates an insulating substrate as a support portion. In some areas above, 2
A laminate 23 is provided, which is a laminate indicated by 3 and is constituted by a first insulating film 25, a first superconductor thin film 27, and a second insulating film 29. It is being Further, in a region near the laminate 23 on the insulating substrate 21, a second superconductor thin film indicated by 31 has a part of the end surface of the laminate 21 including the first superconductor thin film 27. It is provided so as to be in contact with the section. In such a structure, the area indicated by Q in FIG. 8 and marked with diagonal lines is the region where the weak bond is formed, and in this structure as well, the bonding area of the weak bond that causes the Josephon effect must be significantly narrowed. was possible.

又、上述のような超伝導体薄膜を構成するための超伝導
体としては、Nb、NbN等の他、比較的高温度で超伝
導特性を示す例えばY−Ba−Cu−0系の化合物、或
はLa−Ba−Cu−0系の化合物等が知られている。
In addition to Nb, NbN, etc., superconductors for forming the superconductor thin film as described above include, for example, Y-Ba-Cu-0 based compounds that exhibit superconducting properties at relatively high temperatures. Alternatively, La-Ba-Cu-0 type compounds are known.

このY−Ba−Cu−○系の化合物、或は、La−Ba
−Cu−○系の化合物は、酸化物でありながら超伝導性
を示す物質として知られている。このような酸化物超伝
導体については例えば文献(日経ニューマテリアル[2
7]P、76(1987))に開示されている。
This Y-Ba-Cu-○ type compound or La-Ba
A -Cu-○-based compound is known as a substance that exhibits superconductivity even though it is an oxide. Regarding such oxide superconductors, for example, the literature (Nikkei New Material [2
7] P, 76 (1987)).

このような酸化物は、これを構成する各々の元素及びそ
の酸化物を1000℃前後の温度で焼くことによって作
製されるのが一般的とされ、得られたものは、大気中で
も比較的安定である。又、このような酸化物を素子とし
て応用するためには、スパッタ法、蒸着法等の好適な方
法によってこれを薄膜化する必要があるが、一般に1訳
薄膜化した後、この薄膜に対して800℃前後の温度で
アニールすることによってこの薄膜が超導電性を示す温
度(TC)が上昇する。ざらに、薄膜化したままでは超
伝導性を示さない場合であっても、高温でアニールする
ことによってその薄膜が超伝導性を示すようになる。
Such oxides are generally produced by baking the constituent elements and their oxides at a temperature of around 1000°C, and the resulting oxides are relatively stable even in the atmosphere. be. In addition, in order to apply such an oxide as an element, it is necessary to make it into a thin film by a suitable method such as sputtering or vapor deposition. By annealing at a temperature of around 800° C., the temperature (TC) at which this thin film exhibits superconductivity increases. Roughly speaking, even if a thin film does not exhibit superconductivity as it is, by annealing it at a high temperature, the thin film will exhibit superconductivity.

又、上述のような熱処理とは少し異なるが、上述の酸化
物の成膜時に基板の温度を十分高い温度(800℃位)
にしておくと、この基板上(こ形成された薄膜が超伝導
性を示すようになることが知られている。しかし、この
場合のTcは低い。
Also, although it is slightly different from the heat treatment described above, the temperature of the substrate is set to a sufficiently high temperature (approximately 800°C) during the formation of the oxide film described above.
It is known that a thin film formed on the substrate exhibits superconductivity if the substrate is kept at a temperature of about 100 nm.However, Tc in this case is low.

上述した如く、超伝導体薄膜を用いて素子化を図ろうと
した場合には、いずれの場合であってもこの薄膜に対す
る高温度での熱処理が必要になる。
As described above, when attempting to fabricate a device using a superconductor thin film, the thin film must be heat-treated at a high temperature in any case.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、第7図及び第8図を用いて説明した従来
の構造においては、ジョセフンン接合部の形成に供する
超伝導体薄膜はいずれの場合も基板や整形部、即ち、支
持部上に形成されていたため、以下に説明するような問
題点が生しる。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional structure explained using FIG. 7 and FIG. That is, since it is formed on the support part, problems as described below arise.

超伝導体薄膜が支持部上に形成されている状態でこの超
伝導体薄膜に対して熱処理を行なうと、その際、支持部
1こも同程度の温度が印加されることになり、従って、
支持部自体にも耐熱性が要求されるという問題点があっ
た。
If the superconductor thin film is heat-treated while it is formed on the support, the same temperature will be applied to the support, and therefore,
There was a problem in that the support part itself was also required to have heat resistance.

又、支持部と、超伝導体薄膜とが高温時に反応してしま
うという危険性もあった。
Additionally, there was a risk that the support portion and the superconductor thin film would react at high temperatures.

ざらには、高温熱処理を行なった後室温に戻すと、支持
部の熱膨張係数と超伝導体薄膜の熱膨張係数との違いに
よって超伝導体薄膜にクラックが生じるという問題点が
あった。このようなりラックの発生は、素子% T c
以下の温度にしたときと室温との温度差によっても生ず
る。
In general, there is a problem in that when the temperature is returned to room temperature after high-temperature heat treatment, cracks occur in the superconductor thin film due to the difference in the thermal expansion coefficients of the support portion and the superconductor thin film. The occurrence of rack in this way is caused by the element % T c
It also occurs due to the temperature difference between the temperature below and room temperature.

上述したような問題点は、超伝導体薄膜を形成しようと
する支持部の材料、時(こは面方位までも制約するよう
になり支持部選定の自由度に著しい制限を加えること、
及び、超伝導体薄膜に対する熱処理温度1こも著しい制
限を加えることになり、決して好ましいことではなかっ
た。
The above-mentioned problem is that the material and time (and even the plane orientation) of the support part used to form a superconductor thin film are restricted, which significantly limits the degree of freedom in selecting the support part.
Moreover, the heat treatment temperature for the superconductor thin film by 1 also imposes a significant restriction, which is not at all desirable.

この発明は上述の点に鑑みなされたものであり、従って
この発明の目的は、超伝導体薄膜に対してアニールを行
なう際の種々の制約を軽減することが出来る超伝導体薄
膜の支持構造を提供すること1こある。
This invention has been made in view of the above points, and therefore, an object of the invention is to provide a support structure for a superconductor thin film that can alleviate various restrictions when annealing a superconductor thin film. I have one thing to offer.

(問題点を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この発明の超伝導体薄膜の
支持構造によれば、超伝導体薄膜の少なくとも素子構成
部として用いられる部分が浮き状態となるように前述の
超伝導体薄膜を支持部に設けて成ることを特徴とする。
(Means for solving the problem) In order to achieve this object, according to the superconductor thin film support structure of the present invention, at least a portion of the superconductor thin film used as an element component is in a floating state. The present invention is characterized in that the above-mentioned superconductor thin film is provided on the support portion.

(作用) このような構成によれば、超伝導体薄膜を用いた素子構
成部を支持部から浮かせた状態にすることが可能(こな
る。従って、例えば支持部の応力が素子構成部自体に直
接影響を与えることは軽減される。このため、支持部及
び超伝導体薄膜を共に熱処理した場合であっても、互い
の熱膨張係数の違いにより生ずる応力の影響が軽減され
る。
(Function) According to such a configuration, it is possible to make the element component using the superconductor thin film floating from the support part. Therefore, even if the support portion and the superconductor thin film are heat-treated together, the influence of stress caused by the difference in their thermal expansion coefficients is reduced.

又、この素子構成部に対してのみ例えばレーザ等を用い
たアニールを行なうことも可能になる。
Further, it is also possible to perform annealing using, for example, a laser or the like only on this element component.

(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の超伝導体薄膜の支持構
造の実施例につき説明する。尚、以下の説明に用いる各
図は、この発明が理解出来る程度に概略的に示しである
にすぎず、従って、各構成成分の寸法、形状、及び配置
関係は図示例のみ(こ限定されるものでないことは理解
されたい。又、説明に用いる各図において従来と同様な
構成成分については同一の符号を付して示しであると共
に、その説明を一部省略しである。
(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the superconductor thin film support structure of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that each drawing used in the following explanation is only a schematic illustration to the extent that the present invention can be understood, and therefore, the dimensions, shapes, and arrangement relationships of each component are shown only in the illustrated example (this is not limited to It should be understood that the same components as in the prior art are designated by the same reference numerals in the drawings used for the explanation, and some explanations thereof are omitted.

この発明は、超伝導体薄膜の少なくとも素子構成部とし
て用いられる部分が浮き状態となるように前述の超伝導
体薄膜を支持部に設けて成ることを特徴とするものであ
る。ここで云う素子とは、例えばジョセフソン接合素子
、ざらにはインダクタンス素子等の種々のものを挙げる
ことが出来るが、以下の実施例はこの素子をジョセフソ
ン接合素子とした例で説明する。又、ここで云う素子構
成部とは、素子の全部であっても又は一部であっても良
いが、この実施例の場合、ジョセフソン接合素子の弱結
合部及びその近傍を素子構成部とした例で説明する。
The present invention is characterized in that the above-mentioned superconductor thin film is provided on a support portion so that at least a portion of the superconductor thin film used as an element component is in a floating state. The element referred to herein may include various elements such as a Josephson junction element, or even an inductance element, and the following embodiments will be explained using an example in which this element is a Josephson junction element. Furthermore, the element constituent part referred to here may be the whole or a part of the element, but in the case of this embodiment, the weak coupling part of the Josephson junction element and its vicinity are referred to as the element constituent part. This will be explained using an example.

葭二叉扇あ 先ず、第1図を参照してこの発明の第一実施例の支持構
造につき説明する。
First, the support structure of the first embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG.

〈支持構造の説明〉 この第一実施例は、基本的には、第7図を用いで説明し
たジョセフソン接合素子にこの発明の支持構造を適用し
た例である。第1図は、この支持構造を説明するため、
この支持構造を具えたジョセフソン接合素子の弱結合部
と、その周辺領域とを概略的に示した斜視図である。
<Description of Support Structure> This first embodiment is basically an example in which the support structure of the present invention is applied to the Josephson junction element described using FIG. 7. In order to explain this support structure, FIG.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a weak coupling portion and its surrounding area of a Josephson junction element with this support structure.

第1図において、11は絶縁基板、13は表面整形部を
それぞれ示す。この実施例の場合、この絶縁基板11と
表面整形部とが支持部ということになる。この絶縁基板
用は所定領域に穴部41を具えている。又、この絶縁基
板11の穴部41の周囲の一部からはこの穴部41上に
第7図を用いて既に説明したような第一超伝導体薄膜1
5が延在してきでおり、ざら1こ、絶R基板11の穴部
41の周囲の他の部分からはこの穴部41上(こ第7図
を用いて既に説明したような第二超伝導体薄膜15が延
在してきでいる。そして、これら超伝導体薄膜15及び
17は第7図を用いて既に説明したように互いがある角
度をもって両者の端面の一部分同士が接しておりその接
点(第1図中、Pで示す位置)領域で弱結合部を構成し
ている。尚、第1図中、43は第一超伝導体薄膜15(
こ被着形成されでいる第一電極を示し、45は第二超伝
導体薄膜17に被着形成されでいる第二電極を示す。こ
れら電極43及び45の構成材料としては、例えば金(
Au)7&挙げることが出来る。第1図に示した構造に
よれば、超伝導体薄膜の弱結合部を構成している部分及
びその周辺部分、即ち、第一超伝導体薄膜15及び第二
超伝導体薄膜17のそれぞれの端部が、穴部41上にち
ょうど橋状に設けられることになるから、超伝導体薄膜
の少なくも弱結合部を構成する部分が支持部から浮いた
状態になる。このような構造によれば、弱結合部は支持
部が温度変化により変形する際の応力を直接受けること
がなくなる。又、弱結合部を極限まで短縮することも従
来と同様に出来る。
In FIG. 1, reference numeral 11 indicates an insulating substrate, and reference numeral 13 indicates a surface shaping section. In the case of this embodiment, the insulating substrate 11 and the surface shaping section are called the supporting section. This insulating substrate has a hole 41 in a predetermined area. Further, from a part of the periphery of the hole 41 of this insulating substrate 11, the first superconductor thin film 1 as already explained using FIG. 7 is formed on this hole 41.
5 extends, and from other parts around the hole 41 of the completely rounded substrate 11, there is a second superconductor on this hole 41 (as already explained using FIG. 7). The superconductor thin films 15 and 17 are in contact with each other at a certain angle at a certain angle, as described above with reference to FIG. A weak coupling portion is formed in the region (position indicated by P in FIG. 1). In addition, in FIG.
The first electrode 45 is deposited on the second superconductor thin film 17, and the second electrode 45 is deposited on the second superconductor thin film 17. Examples of the constituent material of these electrodes 43 and 45 include gold (
Au)7& can be listed. According to the structure shown in FIG. 1, the portions of the superconductor thin film forming the weak coupling portion and the surrounding portions thereof, that is, the first superconductor thin film 15 and the second superconductor thin film 17, respectively. Since the end portion is provided just above the hole portion 41 in the form of a bridge, at least the portion of the superconductor thin film that constitutes the weak coupling portion is in a state floating from the support portion. According to such a structure, the weak connection part is not directly subjected to stress when the support part deforms due to temperature change. Further, it is also possible to shorten the weak coupling portion to the utmost limit in the same way as in the conventional case.

〈第一実施例の支持構造の形成方法〉 第一実施例の支持構造の理解を深めるため、第7図及び
第1図を参照して第一実施例の支持構造の形成方法につ
き説明する。
<Method of forming the support structure of the first embodiment> In order to deepen the understanding of the support structure of the first embodiment, a method of forming the support structure of the first embodiment will be explained with reference to FIGS. 7 and 1.

絶縁基板11及び表面整形部13を例えばガラスを以っ
て構成する。次に、好適な方法によって、例えばY−8
a−Cu−○系の酸化物から成る第一超伝導体薄膜15
及び第二超伝導体薄膜17を絶縁基板11及び表面整形
部13(以下、支持部と称することもある)上に所定の
通りに形成する。次に、超伝導体薄膜を含む支持部上に
、弱結合部を含むその周辺領域を露出するような窓を有
するレジストマスクを好適な方法で形成する。次に、こ
のようなレジストマスクを有する試料を、超伝導体薄膜
ば溶解せずガラスは溶解するようなエツチング液(例え
ば、フッ酸系のエツチング液等が考えられる)に適正な
時間浸漬する。この結果、レジストマスクの窓部分に在
ったガラスが除去されて穴部41が得られる。又、この
穴部41部分に在る超伝導体薄膜はこれに接していたガ
ラスが除去されてしまうから支持部(ガラス)から浮い
た状態になる。このようにして第1図に示すような、こ
の発明の超伝導体薄膜の支持構造を有するジョセフソン
素子が得られる。
The insulating substrate 11 and the surface shaping section 13 are made of glass, for example. Then, by a suitable method, e.g. Y-8
First superconductor thin film 15 made of a-Cu-○ based oxide
Then, a second superconductor thin film 17 is formed on the insulating substrate 11 and the surface shaping portion 13 (hereinafter also referred to as a support portion) in a predetermined manner. Next, a resist mask having a window that exposes the peripheral region including the weak bond is formed on the support including the superconductor thin film by a suitable method. Next, the sample having such a resist mask is immersed for an appropriate time in an etching solution (for example, a hydrofluoric acid-based etching solution may be used) that does not dissolve the superconductor thin film but dissolves the glass. As a result, the glass present in the window portion of the resist mask is removed and the hole 41 is obtained. Further, since the glass that was in contact with the superconductor thin film existing in the hole 41 is removed, the superconductor thin film is floating from the support (glass). In this way, a Josephson device having the superconductor thin film support structure of the present invention as shown in FIG. 1 is obtained.

又、第一電極43及び第二電極45は、例えばレジスト
マスクを形成する前に、第−及び第二超伝導体薄膜15
及び17上にそれぞれ形成しておけば良い。尚、これら
電極43及び45は第−及び第二超伝導体膜15及び1
7を補強する目的及び外部回路との接続を容易にするこ
とを目的として設けたものであり、必ずしも設ける必要
はない。又、第−及び第二超伝導体薄膜の膜厚は、一般
には、1μm以下の膜厚であり、又、第−及び第二電極
の膜厚は、一般には、Ium程度であるが、これらは設
計に応じ変更することが出来る。
Further, the first electrode 43 and the second electrode 45 are formed by forming the first and second superconductor thin films 15, for example, before forming a resist mask.
and 17, respectively. Note that these electrodes 43 and 45 are connected to the first and second superconductor films 15 and 1.
This is provided for the purpose of reinforcing the circuit 7 and facilitating connection with an external circuit, and is not necessarily required. Further, the thickness of the first and second superconductor thin films is generally 1 μm or less, and the thickness of the first and second electrodes is generally about Ium, but these can be changed according to the design.

乳;天あL 次に、第2図及び第3図を参照して、この発明の第二実
施例につき説明する。これら図は、第1図同様、ジョセ
フソシ接合素子の弱結合部と、その周辺領域とを概略的
に示した斜視図である。
Breast; Top L Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. These figures, like FIG. 1, are perspective views schematically showing the weak coupling portion of the Joseph Soci junction element and its surrounding area.

く支持構造の説明〉 第2図において、11は絶縁基板を示し、この絶縁基板
11上には、51で示される第一電極と、53で示され
る第二電極とが互いに離間させて設けである。尚、これ
ら電極51及び53は、電極としての機能の他に以下に
説明するような機能を具えでいる。第2図中、51aで
示される第一電極の一部分は、第7図中に示した波形整
形部13の機能をも有している。51bで示される部分
の表面は第7図を用いで説明した低い面、第二電極53
の表面は第7図を用いて説明した高い面に相当する。又
、第一電極51上には第7図を用いて既に説明した第一
超伝導体薄膜15が、第二電極53上には第二超伝導体
薄膜17がそれぞれ設けられているが、これら超伝導体
薄膜15及び冒は第一電極51及び第二電極間53間方
向に互いが張り出しており、然も、第7図を用いて既に
説明したように互いがある角度をもってかつ両薄膜の端
面の一部分同士が接しており、その接点(第1図中、P
で示す位3)領域で弱結合部を構成している。
Description of Support Structure> In FIG. 2, 11 indicates an insulating substrate, and on this insulating substrate 11, a first electrode indicated by 51 and a second electrode indicated by 53 are provided spaced apart from each other. be. Note that these electrodes 51 and 53 have the following functions in addition to their function as electrodes. A portion of the first electrode indicated by 51a in FIG. 2 also has the function of the waveform shaping section 13 shown in FIG. The surface of the portion indicated by 51b is the lower surface described using FIG. 7, and the second electrode 53
The surface corresponds to the high surface described using FIG. Further, the first superconductor thin film 15 and the second superconductor thin film 17 are provided on the first electrode 51 and the second electrode 53, respectively, as already explained using FIG. The superconductor thin film 15 and the superconductor thin film 15 extend from each other in the direction between the first electrode 51 and the second electrode 53, and as already explained using FIG. Parts of the end surfaces are in contact with each other, and the contact point (P in Figure 1)
The region 3) shown in 3) constitutes a weak coupling part.

第2図(こ示すような構造であれば、超伝導体薄膜の少
なくとも弱結合を構成している部分が、両電極51及び
53間において支持部から浮いた状態になる。
FIG. 2 (With the structure shown in this figure, at least the portion of the superconductor thin film forming a weak bond is in a state floating from the support portion between both electrodes 51 and 53.

尚、第二実施例の説明においては、第一電極51が51
a及び51bで示される二つの部分で構成された例で説
明しているが、第一電極51を一体のもので構成しても
良いことは明らかである。
In addition, in the description of the second embodiment, the first electrode 51 is 51
Although the first electrode 51 has been described as an example composed of two parts indicated by a and 51b, it is clear that the first electrode 51 may be composed of an integral part.

〈第二実施例の支持構造の形成方法〉 次に、第二実施例の支持構造の理解を深めるため、第3
図を参照して、第2図に示した第二実施例の支持構造の
形成方法の一例につき説明する。
<Method for forming the support structure of the second embodiment> Next, in order to deepen the understanding of the support structure of the second embodiment, the third
An example of a method for forming the support structure of the second embodiment shown in FIG. 2 will be explained with reference to the drawings.

先ず、絶縁基板11上に例えばAu(金)を用いて段違
いの二つの面を有する台状部分55を形成する。さらに
、この台状部分55の低い面上の一部領域に第7図に示
した表面整形部13と同様な形状であって台状部分55
と同様な材料で構成した表面整形部57を形成する。次
(こ、台状部分55の低い面上及び表面整形部57表面
上に第一超伝導体薄膜15を、台状部分55(75高い
面上に第二超伝導体薄膜17をそれぞれ形成する。この
ようにして、超伝導体薄膜15及び17の下地は金とし
てあるが、構造は、第7図に示したジョセフソン接合素
子と同様な構造体を得る。次に、この構造体上に、弱結
合部(第3図中、Pで示す部分)及びこの周辺、例えば
第3図中、一点破線で囲った部分59を露出するような
窓を有するレジストマスクを形成し、次に、Auのみを
選択的に除去するエツチング液によって窓から露出して
いるAu部分を除去する。
First, on the insulating substrate 11, a pedestal portion 55 having two uneven surfaces is formed using, for example, Au (gold). Furthermore, a part of the lower surface of this trapezoidal portion 55 has a shape similar to that of the surface shaping portion 13 shown in FIG.
A surface shaping portion 57 made of a material similar to the above is formed. Next, a first superconductor thin film 15 is formed on the lower surface of the trapezoidal portion 55 and the surface of the surface shaping portion 57, and a second superconductor thin film 17 is formed on the higher surface of the trapezoidal portion 55 (75). In this way, a structure similar to that of the Josephson junction element shown in FIG. 7 is obtained, although the base of the superconductor thin films 15 and 17 is gold. , a resist mask is formed that has a window that exposes the weak bonding part (the part indicated by P in FIG. 3) and its surroundings, for example, the part 59 surrounded by a dotted line in FIG. The Au portion exposed through the window is removed using an etching solution that selectively removes only the Au portion.

このような方法によって、第2図に示した第二実施例の
超伝導体薄膜の支持構造を得ることが出来る。
By such a method, the support structure for the superconductor thin film of the second embodiment shown in FIG. 2 can be obtained.

策旦叉Ik 次に、第4図を参照してこの発明の第三実施例の支持構
造につき説明する。この第三実施例は、基本的には、第
8図を用いて既(こ説明したジョセフソン接合素子にこ
の発明の支持構造を適用した例である。第4図は、この
支持構造を説明するため、この支持構造を具えたジョセ
フソン接合素子の弱結合部と、その周辺領域とを概略的
に示した斜視図である。
Next, a support structure according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4. This third embodiment is basically an example in which the support structure of the present invention is applied to the Josephson junction element already described using FIG. 8. FIG. 4 illustrates this support structure. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a weak coupling portion and its surrounding area of a Josephson junction element provided with this support structure.

第4図において、21は絶縁基板を示す。この絶縁基板
11上(こは、Au等で構成され61て示される第一電
極と63で示される第二電極とか互いに離間させて設け
である。又、第一電極61上には第8図を用いて既に説
明した第一超伝導体薄膜27が、第二電極53上には第
二超伝導体薄膜31がそれぞれ設けられているが、これ
ら超伝導体薄膜27及び31は第一電極61及び第二電
極63間方向に互いが張り出しており、然も、第8図を
用いて既1こ説明したように互いの端面同士が微小面積
で接しており、その接点(第1図中、Qて示し斜線付す
領域)領域で弱結合部を構成している。
In FIG. 4, 21 indicates an insulating substrate. On this insulating substrate 11, a first electrode 61 and a second electrode 63 made of Au or the like are provided spaced apart from each other. The first superconductor thin film 27 and the second superconductor thin film 31 are provided on the second electrode 53, respectively. and the second electrode 63, and as already explained with reference to FIG. The shaded area indicated by Q) constitutes a weak coupling part.

第4図に示すような構造であれば、超伝導体薄膜の少な
くとも弱結合を構成している部分が、両電極61及び6
3間において絶縁基板11又は電極等の支持部から浮い
た状態になる。
If the structure is as shown in FIG.
3 is in a state where it is floating from the support portion such as the insulating substrate 11 or the electrode.

第4図に示したような支持構造を形成する一方法として
は次のようなものか考えられる。
One possible method for forming the support structure shown in FIG. 4 is as follows.

第8図に示した第一絶縁膜25及び第二絶縁膜29の代
りに、例えばAuで構成した層で第一超伝導体薄膜27
を挟み込む。又、第一絶縁膜25の代りに用いたAu層
は、絶縁基板11の第二超伝導体薄膜形成予定領域まで
延在させて設け、然も、このAu層の第二超伝導体薄膜
の形成される部分の層厚を第一超伝導体薄膜と接してい
る部分のそれより薄くシておく。次いで、この薄くなっ
ているAu層部分上(こ第二超伝導体薄膜31ヲ形成す
る。
Instead of the first insulating film 25 and the second insulating film 29 shown in FIG.
Insert. Furthermore, the Au layer used in place of the first insulating film 25 is provided to extend to the region of the insulating substrate 11 where the second superconductor thin film is to be formed, and the second superconductor thin film of this Au layer is The layer thickness of the formed portion is set to be thinner than that of the portion in contact with the first superconductor thin film. Next, a second superconductor thin film 31 is formed on this thinned portion of the Au layer.

次に、第−及び第二超伝導体薄膜27及び31間の弱結
合部(第4図にQで示す部分)及びその周辺部分を露出
する窓を有するレジストマスクを超伝導体薄膜27及び
31を有する絶縁基板21上に形成する。次に、Auは
溶解するが超伝導体薄膜は溶解しないエツチング液を用
いて窓内の部分をエツチングすることによって、窓内に
在る△uV除去して第4図に示すような超伝導体薄膜の
支持構造を得る。
Next, a resist mask having a window that exposes the weak coupling part (the part indicated by Q in FIG. 4) between the first and second superconductor thin films 27 and 31 and its surrounding area is applied to the superconductor thin films 27 and 31. It is formed on an insulating substrate 21 having a. Next, by etching the area inside the window using an etching solution that dissolves Au but not the superconductor thin film, the △uV present in the window is removed and a superconductor as shown in Figure 4 is formed. Obtain a thin film support structure.

1旦太流刊 次に、この発明の第四実施例の支持構造につき第5図を
参照して説明する。この実施例は、3端子電極構造の例
であり、第5図は、この支持構造を説明するため、この
支持構造を具えたジョセフソン接合素子の弱結合部と、
その周辺領域とを概略的に示した斜視図である。
Next, a support structure according to a fourth embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. 5. This embodiment is an example of a three-terminal electrode structure, and in order to explain this support structure, FIG. 5 shows a weak coupling part of a Josephson junction element equipped with this support structure,
FIG. 2 is a perspective view schematically showing the surrounding area.

第5図(こおいて、71は絶縁基板を示す。この絶縁基
板71上には、Au等で構成され73で示される第一電
極と75で示される第三電極とが互い(こ離間させて設
けである。さらに、第一電極73上には77て示される
第一超伝導体薄膜がその端部が第三電極75側に張り出
すように設けである。又、この第一超伝導体薄膜77上
側には、この第一超伝導体薄膜77とは絶縁されていて
79で示される第二電極が設けである。又、この第二電
極79上には81で示される第二超伝導体薄膜がその端
部が第二電極75側に張り出すように設けである。一方
、第三電極75上には83て示される第三超伝導体薄膜
がその端部が第−及び第二電極側に張り出すように、然
も、この第三超伝導体薄膜83の端面83aが第−及び
第二超伝導体薄膜77及び81の端面77a及び81a
にそれぞれ接するように設けである。この場合、端面8
3a及び端面77aが接する部分と、端面83a及び端
面81aが接する部分とに弱結合部がそれぞれ形成され
る。
FIG. 5 (here, 71 indicates an insulating substrate. On this insulating substrate 71, a first electrode 73 and a third electrode 75 made of Au or the like are spaced apart from each other. Furthermore, a first superconductor thin film indicated by 77 is provided on the first electrode 73 so that its end protrudes toward the third electrode 75. A second electrode 79 is provided on the upper side of the superconductor thin film 77 and is insulated from the first superconductor thin film 77. A second superconductor electrode 81 is provided on the second electrode 79. The conductor thin film is provided so that its ends protrude toward the second electrode 75. On the other hand, on the third electrode 75, a third superconductor thin film indicated by 83 is provided with its ends extending toward the second electrode 75 side. However, the end surfaces 83a of the third superconductor thin film 83 are the end surfaces 77a and 81a of the second and second superconductor thin films 77 and 81 so as to protrude toward the two electrodes.
They are arranged so that they are in contact with each other. In this case, the end face 8
A weak coupling portion is formed at a portion where the end surface 3a and the end surface 77a contact, and at a portion where the end surface 83a and the end surface 81a contact.

第5図に示すような構造によれば、超伝導体薄膜の少な
くとも弱結合を構成している部分が、第一電極73及び
第三電極75間において絶縁基板11又は電極等の支持
部から浮いた状態になる。
According to the structure shown in FIG. 5, at least a portion of the superconductor thin film forming a weak bond floats from the insulating substrate 11 or the supporting portion such as the electrode between the first electrode 73 and the third electrode 75. state.

尚、この発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。
Incidentally, the present invention is not limited to each of the embodiments described above.

例えば、用いることが出来る超伝導体は薄膜化が可能な
ものであれば実施例に記載したちの以外の他の材料であ
っても良い。
For example, the superconductor that can be used may be a material other than those described in the examples as long as it can be made into a thin film.

又、第一、第二及び第三電極を、Au以外の材料であっ
て超伝導体薄膜との選択エツチングか可能な他の好適な
材料で構成しても良い。
Furthermore, the first, second and third electrodes may be made of other suitable materials other than Au that can be selectively etched with the superconductor thin film.

又、この発明の主張するところは、既に説明したように
、超伝導体薄膜の少なくとも素子構成部として用いられ
る部分が浮き状態になるようにこの超伝導体薄膜を支持
部に設けることであり、ジョセフソン接合の弱結合部を
浮き状態にすることに限定されるものではない。この発
明の応用例としては、種々のものが考えられるが、例え
ば第6図に示すような応用例が考えられる。
In addition, as already explained, the present invention claims that the superconductor thin film is provided on the support portion so that at least the portion of the superconductor thin film used as the element component is in a floating state, The present invention is not limited to making the weak joint of the Josephson junction floating. Various applications of this invention can be considered, and for example, an example of application as shown in FIG. 6 can be considered.

第6図は、この発明の第五実施例の説明に供する図であ
って、超伝導体薄膜を用いてインダクタンス素子を構成
し、この素子部が浮状態になるように超伝導体薄膜を支
持部に設けた例を概略的に示した斜視図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a fifth embodiment of the present invention, in which an inductance element is constructed using a superconductor thin film, and the superconductor thin film is supported so that the element part is in a floating state. FIG. 3 is a perspective view schematically showing an example provided in the section.

第6図において、91は支持部としての絶縁基板を示す
。この実施例の場合この絶縁基板91には穴部93が設
けである。又、この絶縁基板91上には、絶縁基板91
の穴部93周囲の一部分からこの穴部93上を渡り他の
周囲部分に至るよう°に超伝導体薄膜95が設けてあり
、この超伝導体薄膜95の穴部93に対応する部分95
aをΩ形状としてインダクタンス素子を構成しでいる。
In FIG. 6, reference numeral 91 indicates an insulating substrate as a support portion. In this embodiment, the insulating substrate 91 is provided with a hole 93. Further, on this insulating substrate 91, an insulating substrate 91
A superconductor thin film 95 is provided from a part of the periphery of the hole 93 to extend over the hole 93 to other surrounding parts, and the part 95 of the superconductor thin film 95 corresponding to the hole 93
The inductance element is constructed by setting a to be Ω-shaped.

このようにしてインダクタンス素子を支持しておけば、
支持部の応力がΩ形状部分95a(こ直接影響すること
がなくなる。
If you support the inductance element in this way,
The stress of the support portion no longer directly affects the Ω-shaped portion 95a.

尚、上述のようなインダクタンス素子は、例えば以下に
説明するような方法で形成することが出来る。
Note that the inductance element as described above can be formed, for example, by a method as described below.

絶縁基板91上に超伝導体薄膜を形成する。次に、この
超伝導体薄膜を上述したΩ形状95aを含む所定の形状
にパターニングする。次に、絶縁基板11のこのΩ形状
65aを含む領域に対応する部分を、選択的にエツチン
グして穴部93を形成する。
A superconductor thin film is formed on an insulating substrate 91. Next, this superconductor thin film is patterned into a predetermined shape including the above-mentioned Ω shape 95a. Next, a hole 93 is formed by selectively etching a portion of the insulating substrate 11 corresponding to the region including the Ω shape 65a.

このようにして、第6図に示す支持構造を得ることが出
来る。
In this way, the support structure shown in FIG. 6 can be obtained.

又、この発明は、超伝導体薄膜を支持部から片持ちばつ
の状態で張り出させるようにしてこの支持部で張り出し
部分を支持する構造も含むことは勿論である。
It goes without saying that the present invention also includes a structure in which the superconductor thin film is cantilevered from the support and the overhang is supported by the support.

(発明の効果) 上述した説明からも明らかなように、この発明の超伝導
体薄膜の支持構造によれば、超伝導体薄膜の少なくとも
素子構成部として用いられる部分を基板等の支持部から
浮かせた状態にすることが出来る。従って、例えば基板
の熱膨張係数と超伝導体薄膜体の熱膨張係数との違いに
より生ずる種々の弊害を防止することが出来る。又、基
板と、超伝導体薄膜との反応も防止することが出来る。
(Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, according to the superconductor thin film support structure of the present invention, at least the portion of the superconductor thin film used as an element component is lifted from the support portion such as the substrate. It can be put into a state of Therefore, it is possible to prevent various problems caused by, for example, differences in the thermal expansion coefficients of the substrate and the superconductor thin film. Further, reaction between the substrate and the superconductor thin film can also be prevented.

このようなことから、基板の選択の自由度が大きくなる
と云える。
For this reason, it can be said that the degree of freedom in selecting the substrate increases.

ざらに、この発明によれば、基板及び超伝導体薄膜を充
分にアニール処理出来るようになるから、良好な超伝導
性を得ることが可能になる。
In general, according to the present invention, it becomes possible to sufficiently anneal the substrate and the superconductor thin film, thereby making it possible to obtain good superconductivity.

又、アニール処理において(訳超伝導体薄膜の浮き状態
になっている部分の方が支持部よりも効果的な熱処理を
受けると思われるから、例えばジョセフソン接合素子の
弱結合部の接続状態はより安定なものになると期待出来
る。
In addition, during annealing, the floating parts of the superconductor thin film are likely to receive more effective heat treatment than the supporting parts, so for example, the connection state of the weak coupling part of a Josephson junction element is We can expect it to be more stable.

【図面の簡単な説明】 第1図は、この発明の超伝導体薄膜の支持構造の第一実
施例を示す斜視図、 第2図は、この発明の超伝導体薄膜の支持構造の第二実
施例を示す斜視図、 第3図は、この発明の超伝導体薄膜の支持構造の第二実
施例の構造を形成する方法の説明に供する図、 第4図は、この発明の超伝導体薄膜の支持構造の第三実
施例を示す斜視図、 第5図は、この発明の超伝導体薄膜の支持構造の第四実
施例を示す斜視図、 第6図は、この発明の超伝導体薄膜の支持構造の第五実
施例を示す斜視図、 第7図及び第8図は従来技術の説明に供する図である。 11.2L71.91−・・絶縁基板(支持部)13、
57・・・表面整形部(支持部)+5.27.77・・
・第一超伝導体薄膜17 、31 、8 +−・・第二
超伝導体薄膜P、Q・・・弱結合部 4L93−・・穴部、    43.61.73・・・
第一電極45.63.79・・・第二電極、 55−・
・台状部分59・・・露出部分、    75・・・第
三電極77a・・・第一超伝導体薄膜の端面 81a・・・第二超伝導体薄膜の端面 83a・・・第三超伝導体薄膜の端面 95・・・超伝導体薄膜、  95a・・・Ω状部分。
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the support structure for a superconductor thin film of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a second embodiment of the support structure for a superconductor thin film of the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing a superconductor thin film support structure according to the present invention; FIG. FIG. 5 is a perspective view showing a fourth embodiment of the superconductor thin film support structure of the present invention; FIG. 6 is a perspective view of the superconductor thin film support structure of the present invention. A perspective view showing a fifth embodiment of a thin film support structure, and FIGS. 7 and 8 are views for explaining the prior art. 11.2L71.91--Insulating substrate (support part) 13,
57...Surface shaping part (supporting part) +5.27.77...
・First superconductor thin film 17, 31, 8 +-...Second superconductor thin film P, Q...Weak coupling part 4L93-...Hole part, 43.61.73...
First electrode 45.63.79...Second electrode, 55-.
・Platelet portion 59...Exposed portion, 75...Third electrode 77a...End face 81a of first superconductor thin film...End face 83a of second superconductor thin film...Third superconductor End face 95 of body thin film: superconductor thin film, 95a: Ω-shaped portion.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)超伝導体薄膜の少なくとも素子構成部として用い
られる部分が浮き状態となるように前記超伝導体薄膜を
支持部に設けて成ることを特徴とする超伝導体薄膜の支
持構造。
(1) A support structure for a superconductor thin film, characterized in that the superconductor thin film is provided on a support portion so that at least a portion of the superconductor thin film used as an element component is in a floating state.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5916848A (en) * 1996-11-04 1999-06-29 Trw Inc. Self-aligned thin barrier high temperature superconductor edge junction
US5939730A (en) * 1996-11-04 1999-08-17 Trw Inc. Self-aligned thin barrier high temperature superconductor edge junction

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