KR0139734B1 - The fabrication method of josephson junction device - Google Patents
The fabrication method of josephson junction deviceInfo
- Publication number
- KR0139734B1 KR0139734B1 KR1019940016336A KR19940016336A KR0139734B1 KR 0139734 B1 KR0139734 B1 KR 0139734B1 KR 1019940016336 A KR1019940016336 A KR 1019940016336A KR 19940016336 A KR19940016336 A KR 19940016336A KR 0139734 B1 KR0139734 B1 KR 0139734B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- josephson
- film
- josephson junction
- manufacturing
- substrate
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 59
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims description 39
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 24
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 8
- 229910002480 Cu-O Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 4
- 229910015901 Bi-Sr-Ca-Cu-O Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 claims description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 2
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 229910021521 yttrium barium copper oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims 1
- 238000000313 electron-beam-induced deposition Methods 0.000 claims 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005304 joining Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 abstract description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000005668 Josephson effect Effects 0.000 description 2
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
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
- H10N60/0941—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices comprising high-Tc ceramic materials
-
- 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
- H10N60/0884—Treatment of superconductor layers by irradiation, e.g. ion-beam, electron-beam, laser beam or X-rays
-
- 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
- H10N60/124—Josephson-effect devices comprising high-Tc ceramic materials
-
- 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
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/85—Superconducting active materials
- H10N60/855—Ceramic superconductors
- H10N60/857—Ceramic superconductors comprising copper oxide
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
본 발명은 조셉슨 접합소자 제조방법에 관한 것으로, 종래 조셉슨 접합소자를 제조하기 위해서는 여러번의 박막증착, 여러형태의 패턴을 형성해야하며, 이에 따른 여러단계의 광식각등에 따른 박막의 오염, 열화 및 제작상의 복잡함으로 인해 조셉슨 접합 특성이 저하될 뿐만 아니라 재현성 및 생산성이 나빠진다. 여러번의 박막증착, 여러형태의 패턴을 형성해야하며, 이에 따른 여러단계의 광식각등에 따른 박막의 오염, 열화 및 제작상의 복잡함으로 인해 조셉슨 접합 특성이 저하될 뿐만 아니라 재현성 및 생산성이 나빠진다. 또한 특수한 형태의 기판을 사용함으로 인해 제작비용이 높아질 뿐만 아니라 기판상에 형성된 경계면에만 접합제작이 가능하므로 기판상 임의의 위치에 조셉슨 접합이 불가능한 문제점과, 제작될 소자나 센서에 따라 조셉슨 특성이 조절될 필요가 있으며, 일정한 특성을 나타내는 여러개의 조셉슨 접합이 필요하게 되는데 이의 제작이 불가능한 문제점이 있었다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 임의의 원하는 위치에 손잡고 짧은 시간에 여러개의 접합제작을 가능하게하여 접합제작의 간편성, 임의성, 생산성을 향상시키고 접합특성의 조절성 및 재현성을 높이도록 하는 조셉슨 접합소자 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a Josephson junction device. In order to manufacture a conventional Josephson junction device, a plurality of thin film depositions and various patterns must be formed. Accordingly, contamination, deterioration, and fabrication of a thin film due to various steps of photoetching The complexity of the phase not only degrades Josephson bonding properties, but also reduces reproducibility and productivity. It is necessary to form several thin films, various patterns, and contamination, deterioration, and manufacturing complexity of thin films due to various steps of photoetching, which not only degrade Josephson bonding properties but also reduce reproducibility and productivity. In addition, the use of a special type of substrate not only increases the manufacturing cost but also makes it possible to manufacture a junction only on the interface formed on the substrate, thereby making it impossible to connect Josephson to any position on the substrate, and controlling the Josephson characteristics according to the device or sensor to be manufactured. It is necessary to be, and a number of Josephson junctions that exhibit certain characteristics are required, but there was a problem that its manufacture is impossible. In order to solve these problems, the present invention enables Josephson to make a plurality of joints in a short time by hand in any desired position to improve the simplicity, randomness and productivity of joining, and to improve the controllability and reproducibility of joining characteristics. It is to provide a method for manufacturing a junction device.
Description
제 1 도의 (a) 내지 (e)는 본 발명 조셉슨 접합소자 제조공정도.1 (a) to (e) is a manufacturing process diagram of the Josephson junction device of the present invention.
제 2 도는 본 발명 조셉슨 접합 장치도.2 is a Josephson junction device of the present invention.
제 3 도는 본 발명에 한 실시예에 전류-전압 특성 곡선도.3 is a current-voltage characteristic curve diagram in one embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10 : 기판20 : 초전도체막10 substrate 20 superconductor film
30 : 확산막40 : 레이저빔30 diffusion film 40 laser beam
50 : 빔스캐너60 : 시편고정대50: beam scanner 60: specimen holder
70 : 윈도우70: Windows
본 발명은 각종 소자 및 센서에 응용되는 조셉슨 접합소자에 관한 것으로, 특히 임의의 원하는 위치에 손잡고 짧은 시간에 여러개의 접합제작을 가능하게 하여 접합제작의 간편성, 임의성, 생산성을 향상시키고 접합특성의 조절성 및 재현성을 높이도록 하는 조셉슨 접합소자 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Josephson junction element applied to various devices and sensors, and in particular, it is possible to manufacture a plurality of joints in a short time by hand in any desired position to improve the simplicity, arbitrariness and productivity of the joint manufacturing, It relates to a Josephson junction device manufacturing method to improve the controllability and reproducibility.
최근에 발견된 산화물계 고온초전도체는 초전도성이 나타나는 임계온도(Tc)가 높아 종래의 금속계 초전도체보다 실용가능성이 한결 높아졌다.The oxide-based high temperature superconductor recently discovered has a high critical temperature (Tc) at which superconductivity is exhibited, and thus the practicality is higher than that of a conventional metal superconductor.
그러나 산화물계 고온초전도체는 일종의 세라믹으로서 선재 및 박막가공에 상당한 어려움이 있어 실용화에 장애가 되어 왔으나 근래에 들어 여러가지 박막가공법이 개발되어 고온초전도 박막을 이용한 각종 소자 및 센서는 어느정도 실용화 수준에 접근하고 있으며 일부 기술선진국에 상품화가 된 것도 있다.However, oxide-based high-temperature superconductor is a kind of ceramic, which has hindered practical use due to considerable difficulty in wire and thin film processing. Recently, various thin film processing methods have been developed, and various devices and sensors using high-temperature superconducting thin film are approaching the practical level. Some have been commercialized in technologically advanced countries.
이러한 고온초전도 박막을 이용한 각종 소자 및 센서에 있어 조셉슨 접합의 제작은 거의 필수적이라 할 수 있다.In various devices and sensors using the high temperature superconducting thin film, the fabrication of Josephson junction is almost essential.
조셉슨 접합이란 두 초전도체 사이에 얇은 절연막을 끼워 넣은 것으로 조셉슨 효과가 발생하여 절연막사이로 조셉슨 전류가 흐르게 된다.Josephson junction is a thin insulating film sandwiched between two superconductors. Josephson effect occurs, and Josephson current flows between the insulating films.
이러한 조셉슨 접합의 제작은 가간섭길이가 비교적 큰 금속계 초전도체 경우 S-I-S(초전도체-절연막-초전도체)형의 터넬접합 제작이 가능하지만 가간섭 길이가 아주 짧고, 가공에 있어 구조적 취약성을 지니고 있는 고온초전도체의 경우 완벽한 형태의 S-I-S형 터넬접합제작이 대단히 어려워 터넬접합과 유사한 조셉슨 효과를 나타내는 약결합형(weak link)접합 제작이 대부분이 이루어지고 있다.Such a Josephson junction can be manufactured with SIS (superconductor-insulation film-superconductor) type tunnel junction in the case of metal superconductor with relatively high interference length, but in the case of high temperature superconductor having very short interference length and structural weakness in processing The fabrication of complete SIS-type tunnel junctions is very difficult, and most of the fabrication of weak link joints has similar Josephson effect.
이러한 약결합형 고온초전도 조셉슨 결합은 여러가지 형태가 있으나 이중 비교적 특성이 좋고 많이 사용되는 대표적인 몇가지를 설명하면 다음과 같다.Such weakly bonded high-temperature superconducting Josephson coupling has a variety of forms, but the relatively good characteristics are described a few of the typical used as follows.
첫번째로, 바이-에피택시(Bi-Epitaxy)를 이용한 조셉슨 접합은 기판의 일부에 시드층(seed layer)을 증착한후 그 위에 전체적으로 버퍼층(buffer layer)을 증착하면 시드층위의 버퍼층 결정방향과 기판위의 버퍼층 결정방향이 달라지게 되고 다시 상기 위에 고온초전도 박막을 증착하면 그 고온초전도 박막은 서로 다른 결정방향을 갖는 버퍼층의 결정방향으로 성장하게 된다.First, the Josephson junction using Bi-Epitaxy deposits a seed layer on a portion of the substrate and then deposits a buffer layer on the substrate. When the crystallization direction of the buffer layer is changed, and the high-temperature superconducting thin film is deposited again on the high-temperature superconducting thin film, the high-temperature superconducting thin film grows in the crystallization direction of the buffer layer having different crystal directions.
이때, 서로 다른 결정방향을 갖는 경계면에 약결합형 조셉슨 접합을 제작한다.At this time, a weakly bound Josephson junction is fabricated at the interface with different crystal directions.
두번째로, 초전도체-전도체-초전도체 형태의 근접효과(Proximity Effect)를 이용한 조셉슨 접합은 기판위에 증착된 하부 초전도막을 임의의 형상으로 가공한 후 그 위에 전도체막을 증착하고 그 위에 다시 상부 초전도막을 증착한 다음 임의의 향상으로 가공한 것으로 전도체를 통한 두 초전도체사이의 근접효과를 약결합형 조셉슨 접합을 제작한다.Second, the Josephson junction using the superconductor-conductor-superconductor type Proximity Effect processes the lower superconductor film deposited on the substrate into an arbitrary shape, then deposits a conductor film on it, and then deposits an upper superconductor film thereon. Processed by any improvement, a weakly-coupled Josephson junction is produced that has the proximity effect between two superconductors through a conductor.
세번째로, 스텝-에지(Step-Edge)를 이용한 조셉슨 접합은 단차가 있는 기판위에 초전도막을 증착하여 단차상에 형성된 초전도체의 경계면에 약결합형 조셉슨 접합을 제작한다.Third, the Josephson junction using step-edge fabricates a weakly bonded Josephson junction on the interface of the superconductor formed on the step by depositing a superconducting film on the stepped substrate.
네번째로, 바이-크리스탈(Bi-Crystal)을 이용한 조셉슨 접합은 초전도막을 증착시킬 기판을 결정방향이 다른 두 개의 같은 종류의 기판을 접합하여 제작함으로서 증착된 초전도막에 경계면이 형성되고 이 경계면을 이용하여 약결합형 조셉슨 접합을 제작한다.Fourth, Josephson junction using Bi-Crystal is made by joining two substrates of the same kind in different crystal directions by forming a substrate on which the superconducting film is to be deposited, and forming an interface on the deposited superconducting film and using the interface. To produce a weakly coupled Josephson junction.
그러나, 상기와 같은 방법으로 조셉슨 접합소자를 제작하기 위해서는 여러번의 박막증착, 여러형태의 패턴을 형성해야 하며, 이에 따른 여러단계의 광식각등에 따른 박막의 오염, 열화 및 제작상의 복잡함으로 인해 조셉슨 접합 특성이 저하될 뿐만 아니라 재현성 및 생산성이 나빠진다.However, in order to manufacture the Josephson junction device as described above, a plurality of thin film depositions and various patterns must be formed, and accordingly, Josephson junctions are caused by the contamination, deterioration, and fabrication complexity of the thin film due to various steps of photoetching. Not only are the properties deteriorated, but also the reproducibility and productivity are deteriorated.
또한 특수한 형태의 기판을 사용함으로 인해 제작비용이 높아질 뿐만 아니라 기판상에 형성된 경계면에만 접합제작이 가능하므로 기판상 임의의 위치에 조셉슨 접합이 불가능한 문제점과, 제작될 소자나 센서에 따라 조셉슨 특성이 조절될 필요가 있으며, 일정한 특성을 나타내는 여러개의 조셉슨 접합이 필요하게 되는데 이의 제작이 불가능한 문제점이 있었다.In addition, the use of a special type of substrate not only increases the manufacturing cost but also makes it possible to manufacture a junction only on the interface formed on the substrate, thereby making it impossible to connect Josephson to any position on the substrate, and controlling the Josephson characteristics according to the device or sensor to be manufactured. It is necessary to be, and a number of Josephson junctions that exhibit certain characteristics are required, but there was a problem that its manufacture is impossible.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 임의의 원하는 위치에 손쉽고 짧은 시간에 여러개의 접합제작을 가능하게 하여 접합제작의 간편성, 임의성, 생산성을 향상시키고 접합특성의 조절성 및 재현성을 높이도록 하는 조셉슨 접합소자 제조방법을 제공하는 것이다.In order to solve this problem, the Josephson splicing enables easy splicing of the splicing in any desired position and improves the simplicity, randomness, and productivity of splicing, and the control and reproducibility of splicing properties. It is to provide a device manufacturing method.
본 발명은 기판위에 초전도체막을 증착하는 단계와, 상기 초전도체막 위에 확산막을 연속적으로 증착하는 단계와, 상기 확산막과 초전도체막을 패터닝하는 단계와, 상기 패터닝된 확산막의 일부를 제거하는 단계와, 상기 소자의 임의의 부분에 레이저빔을 조사하여 조셉슨 접합을 제조하는 단계로 이루어지도록 구성한 것으로, 이를 첨부한 도면을 실시예로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention provides a method of depositing a superconductor film on a substrate, continuously depositing a diffusion film on the superconductor film, patterning the diffusion film and the superconductor film, and removing a portion of the patterned diffusion film; Irradiating a laser beam to any part of the configuration is made to produce a Josephson junction, which will be described in detail with reference to the accompanying drawings as an embodiment.
제 1 도는 본 발명 조셉슨 접합소자 제조공정도로서, 제 1 도의 (a)에 도시한 바와같이 제작하고자 하는 소자나 센서에 따라 SrTiO3, LaAlO3, MgO, YSZ, LaGaO3, NdGaO3, SrLaGaO4등의 기판(10)을 선정하여 그 위에 레이저 어브레이션법, 스퍼터링법, 열증착법, 화학기상증착법(CVD), 전자빔증착법, MBE 법 중 하나의 방법으로 초전도체막(20)을 형성한다.First turning, such as SrTiO 3, LaAlO 3, MgO, YSZ, LaGaO 3, NdGaO 3, SrLaGaO 4 in accordance with the device or the sensor to be produced, as shown in the present invention, the Josephson junction device manufacturing process degree, first-degree (a) The substrate 10 is selected and the superconductor film 20 is formed thereon by one of laser ablation, sputtering, thermal evaporation, chemical vapor deposition (CVD), electron beam evaporation and MBE.
이때, 상기 초전도체막(20)으로는 Y-B-C-O계, Bi-Sr-Ca-Cu-O계, Tl-Ba-Ca-Cu-O계, Hg-Ba-Ca-Cu-O 계 등이 사용되며, 그 초전도체막(20)이 고온초전도체막일 경우에는 반드시 증착과 기판을 가열하여 박막을 성장시키는 인-시튜(In-Situ)방법을 사용하여 후열처리를 피해야 한다.In this case, YBCO-based, Bi-Sr-Ca-Cu-O-based, Tl-Ba-Ca-Cu-O-based, Hg-Ba-Ca-Cu-O-based, and the like are used as the superconductor film 20. When the superconductor film 20 is a high temperature superconductor film, it is necessary to avoid post-heat treatment by using an in-situ method in which deposition and heating the substrate to grow a thin film.
이와같이 초전도체막(20)이 증착되면 기판의 온도를 상온 또는 그 이하로 낮춘 후 진공상태를 계속 유지하면서 제 1 도의 (b)에 도시한 바와같이 연속적으로 확산막(30)을 증착시킨다.When the superconductor film 20 is deposited as described above, the temperature of the substrate is lowered to room temperature or lower, and then the diffusion film 30 is continuously deposited as shown in FIG. 1B while maintaining the vacuum state.
이때, 상기 확산막(30)의 종류는 제작될 소자나 센서의 종류, 조셉슨 접합의 특성, 조사될 레이저빔의 조건에 달라지는데, 대개 SiOz와 같은 산화물, Si와 같은 반도체, Al와 같은 금속등 어느 것이나 가능하지만 확산막(30)이 초전도체에 확산됨으로써 초전도성이 저하되거나 완전히 없어지는 것을 선정한다.At this time, the type of the diffusion film 30 depends on the type of device or sensor to be manufactured, the characteristics of the Josephson junction, and the conditions of the laser beam to be irradiated. The diffusion film 30 is usually an oxide such as SiOz, a semiconductor such as Si, or a metal such as Al. Although it is possible, it is selected that the superconductivity falls or disappears completely by the diffusion film 30 being diffused to the superconductor.
이후, 상기에서 형성된 초전도체막(20)과 확산막(30)을 패터닝하여 제 1 도의 (c)와 같은 마이크로-브리지(Micro-Bridge)형태의 패턴을 형성한다.Subsequently, the superconductor film 20 and the diffusion film 30 formed above are patterned to form a micro-bridge pattern as shown in FIG.
이때, 상기 마이크로-브리지(Micro-Bridge)패턴의 폭과 길이는 제작될 소자나 센서의 종류, 조셉슨 접합의 특성, 초전도체막(20)과 확산막(30)의 종류 및 조사될 레이저빔의 조건에 달라지는데, 그 폭은 대개 1㎛~수십㎛ 정도로 형성한다.In this case, the width and length of the micro-bridge pattern may include the type of device or sensor to be manufactured, the characteristics of the Josephson junction, the type of the superconductor film 20 and the diffusion film 30, and the conditions of the laser beam to be irradiated. The width is usually about 1 μm to several tens of μm.
그런다음 제 1 도의 (d)와 같이 제작될 소자나 센서의 전극형성, 조셉슨 접합의 특성측정, 추가될 가능을 위한 멀티층형성 등을 위해 상기 확산막(30)의 일부를 건식식각 방법이나 습식식각방법을 사용하여 제거하는데, 가급적 마이크로-브리지(Micro-Bridge)의 보호를 위해 마이크로-브리지(Micro-Bridge)위의 확산막(30)전부를 남겨놓는다.Then, a portion of the diffusion film 30 may be dry-etched or wetted to form electrodes of the device or sensor to be manufactured as shown in FIG. 1 (d), to measure the characteristics of the Josephson junction, and to form a multi-layer for addition. It is removed using an etching method, leaving the entire diffusion film 30 on the micro-bridge as much as possible to protect the micro-bridge.
이후, 제 1 도의 (e)와 같이 상기에서 제조된 소자를 제 2 도와 같은 진공챔버에 넣고 접속된 레이저빔(40)을 조셉슨 접합이 이루어질 부분에 조사하여 조셉슨 접합소자를 제조한다.Thereafter, as shown in (e) of FIG. 1, the device manufactured above is placed in the same vacuum chamber as that of the second drawing, and the connected laser beam 40 is irradiated to the portion where the Josephson junction is to be made to manufacture a Josephson junction element.
이때, 상기 진공챔버의 진공도는 10-5Torr 이하이어야 하나 초전도체막(20)이나 확산막(30)의 종류에 따라 산소를 넣는 경우도 있다.At this time, the vacuum degree of the vacuum chamber should be 10 −5 Torr or less, but oxygen may be added depending on the type of the superconductor film 20 or the diffusion film 30.
한편 상기에서 사용되는 레이저로는 짧은시간에 높은 에너지를 방출하여 순간출력이 큰 펄스파의 레이저가 적당하며 레이저의 파장은 화학적 반응이 촉진되는 자외선영역이 좋다. 이와같은 레이저로는 엑시머레이저가 바람직하다.On the other hand, the laser used in the above is suitable for the laser of the pulse wave having a large instantaneous output by emitting high energy in a short time, and the wavelength of the laser is preferably an ultraviolet region in which a chemical reaction is promoted. As such a laser, an excimer laser is preferable.
또한 접속된 레이저빔(40)의 크기나 모양은 초전도체막과 확산막의 두께나 종류, 조셉슨 접합의 특성, 마이크로-브리지의 폭에 따라 달라지는데 제 1 도의 (e)에서 보는 바와같이 대개 직사각형 모양으로 가로는 마이크로-브리지의 폭보다 약 10% 정도 크게하며 세로는 1㎛ 이하로 한다.In addition, the size or shape of the connected laser beam 40 depends on the thickness and type of the superconductor film and the diffusion film, the characteristics of the Josephson junction, and the width of the micro-bridge. As shown in FIG. Is about 10% larger than the width of the micro-bridge and the length is 1 μm or less.
이때 레이저 빔의 조건은, 즉 빔의 파장, 에너지 밀도, 펄스길이, 펄스수등은 초전체막의 종류나 두께, 확산막의 종류나 두께, 마이크로-브리지의 폭, 조셉슨 접합의 특성에 따라 각각 200~400nm, 1 J/㎠~1000 J/㎠, 10ns~50ns, 1~30회 정도이다.In this case, the laser beam conditions, that is, the wavelength, energy density, pulse length, number of pulses, etc. of the laser beam are 200 to 200, respectively, depending on the type and thickness of the pyroelectric film, the type and thickness of the diffusion film, the width of the micro-bridge, and the characteristics of the Josephson junction. It is 400 nm, 1 J / cm <2> -1000 J / cm <2>, 10ns-50ns, about 1-30 times.
한편 접속된 레이저빔(40)의 의해 조사된 확산막(30)은 국소적으로 초전도체막(20)과 반응하여 제 1 도의 (e) 및 제 2 도에서 보는 바와같이 약결합형 접합이 형성된다.Meanwhile, the diffusion film 30 irradiated by the connected laser beam 40 locally reacts with the superconductor film 20 to form a weakly bonded junction as shown in FIGS. 1E and 2. .
이와같이 원하는 부분에 정확히 조셉슨 접합을 이루기 위해서는 제 2 도와 같이 정밀제어를 위한 빔스캐너(50), 정밀하게 이동 가능한 시편고정대(60)가 설치되어야 하며, 한 시편위의 여러곳에 조셉슨 접합을 단시간에 원활히 수행하기 위해서 레이저 빔(40), 빔스캐너(50), 시편고정대(60)가 동시에 제어되어야 한다.In order to make the Josephson junction exactly desired, the beam scanner 50 for precision control and the specimen movable rod 60 for precision control, such as the second diagram, should be installed, and Josephson junction smoothly in several places on one specimen in a short time. In order to perform the laser beam 40, the beam scanner 50, the specimen holder 60 must be controlled at the same time.
또한, 한시편 또는 여러 시편위에 많은 조셉슨 접합을 단시간에 효율적으로 제작하기 위해서는 레이저 빔 어퍼처(Aperture)에 제작될 조셉슨 접합의 위치에 따라 여러개의 슬릿(Slit)이 있는 스크린 마스크를 장착하여 한번에 여러개의 조셉슨 접합을 이루도록 한다.In addition, in order to efficiently manufacture a large number of Josephson joints on one specimen or several specimens in a short time, a screen mask with several slits may be mounted at a time depending on the position of the Josephson junction to be manufactured on the laser beam aperture. Make a Josephson junction.
상기와 같은 조셉슨 접합의제조에 있어 기판(10)은 SrTiO3, 초전도체막(20)은 YBa2Cu3O7(2000Å), 확산막(30)은 SiO2(300Å), 증착방법은 레이저 어블레이션, 마이크로-브리지(Micro-Bridge)의 크기는 2㎛ x 40㎛ (폭 x 길이), 집속된 레이저 빔(40)의 크기는 2.2㎛ x 0.5㎛, 레이저 빔의 에너지 밀도는 30J/㎠, 레이저 빔의 파장은 248nm(KrF 엑시머 레이저), 펄스길이는 20nm, 펄스 수는 5회 등의 조건으로 제작한 조셉슨 접합의 전류-전압 특성 곡선을 제 3 도와 같이 나타난다.In the preparation of the Josephson junction as described above, the substrate 10 is SrTiO 3 , the superconductor film 20 is YBa 2 Cu 3 O 7 (2000 Å), the diffusion film 30 is SiO 2 (300 Å), and the deposition method is laser enabled. The size of the micro-bridge is 2 μm × 40 μm (width × length), the size of the focused laser beam 40 is 2.2 μm × 0.5 μm, the energy density of the laser beam is 30 J / cm 2, The current-voltage characteristic curve of the Josephson junction fabricated under the conditions of the wavelength of the laser beam of 248 nm (KrF excimer laser), the pulse length of 20 nm, and the number of pulses is shown as the third degree.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 초전도체막의 오염이나 열화를 최소화할 수 있으며, 여러단계의 박막증착이나 기판의 가공이 필요치 않아 제작비용이 적게 들 뿐만 아니라 제작방법이 간단하며, 레이저 빔에 의해 순식간에 접합이 제작되므로 제작시간이 짧아 생산성과 재현서을 높일 수 있다.As described above, the present invention can minimize the contamination or deterioration of the superconductor film, and it does not require many steps of thin film deposition or processing of the substrate, so that the manufacturing cost is low and the manufacturing method is simple. Since the joints are made, the production time is short, which increases productivity and reproduction.
또한, 원하는 위치 어는 곳이나 손쉽고 단시간에 여러개의 조셉슨 접합이 가능하게 되어 다양한 온도의 소자 및 센서제작이 가능하다.In addition, it is possible to fabricate multiple Josephsons in a short time and at any time in a desired location, so that devices and sensors of various temperatures can be manufactured.
또한 접합 제작조건을 변화시킴에 따라 다양한 특성을 갖는 조셉슨 접합의 제작이 가능하며, 제작조건이 안정되어 있어 접합제작의 재현성 및 접합특성의 균일성을 높일 수 있어 각종 소자 및 센서의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to manufacture Josephson junctions with various characteristics by changing the junction fabrication conditions, and it is possible to improve the reproducibility of bonding fabrication and the uniformity of junction characteristics by improving the fabrication conditions, thereby improving the characteristics of various devices and sensors. It can be effective.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019940016336A KR0139734B1 (en) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | The fabrication method of josephson junction device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019940016336A KR0139734B1 (en) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | The fabrication method of josephson junction device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR960006104A KR960006104A (en) | 1996-02-23 |
| KR0139734B1 true KR0139734B1 (en) | 1998-06-01 |
Family
ID=19387516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019940016336A KR0139734B1 (en) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | The fabrication method of josephson junction device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR0139734B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100835334B1 (en) * | 2007-03-09 | 2008-06-04 | 한국전기연구원 | Manufacturing method and the apparatus of all in-situ superconductor tape |
-
1994
- 1994-07-07 KR KR1019940016336A patent/KR0139734B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100835334B1 (en) * | 2007-03-09 | 2008-06-04 | 한국전기연구원 | Manufacturing method and the apparatus of all in-situ superconductor tape |
| US8026197B2 (en) | 2007-03-09 | 2011-09-27 | Korea Electrotechnology Research Institute | Method and apparatus for manufacturing superconducting tape through integrated process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960006104A (en) | 1996-02-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5278140A (en) | Method for forming grain boundary junction devices using high Tc superconductors | |
| KR0148596B1 (en) | Superconducting field effect device with grain boundary channel and method for making the same | |
| EP0046648A1 (en) | Method of making Josephson junction devices | |
| US5750474A (en) | Method for manufacturing a superconductor-insulator-superconductor Josephson tunnel junction | |
| JP3278638B2 (en) | High-temperature superconducting Josephson junction and method of manufacturing the same | |
| US5446016A (en) | Method for forming a patterned oxide superconductor thin film | |
| JPH05335638A (en) | Josephson junction structure body and manufacture thereof | |
| KR0139734B1 (en) | The fabrication method of josephson junction device | |
| DE69112775T2 (en) | Improved construction of high temperature superconductor junction arrangements. | |
| KR100372889B1 (en) | Ramp edge josephson junction devices and methods for fabricating the same | |
| JP3189403B2 (en) | Element having superconducting junction and method of manufacturing the same | |
| US5663081A (en) | Method for making a high-temperature superconducting field-effect transistor with thick superconducting channel layer | |
| EP0597663B1 (en) | Process of producing a Josephson junction | |
| KR100400080B1 (en) | Josephson junction including superconducting MgB2 thin film and method for manufacturing the same | |
| US5248663A (en) | Method of forming oxide superconductor patterns | |
| JPH0375204A (en) | Production of oxide superconductive film pattern | |
| KR0172907B1 (en) | Method of manufacturing high tc-superconductor josephson junction device | |
| JP2002141564A (en) | Superconducting element and manufacturing method thereof | |
| KR100251533B1 (en) | Process for forming superconducting junction by using a cubic yba2cu3ox thin film | |
| KR100194621B1 (en) | High temperature superconducting field effect device and fabricating method for the same | |
| KR0166941B1 (en) | Method of manufacturing josephson device | |
| KR100434287B1 (en) | Manufacturing method for divice junction Josephson superconductor | |
| KR100244600B1 (en) | Fabricating method of high temperature superconducting josephson junction using y2bacuo5 substrate | |
| JP3092204B2 (en) | Superconducting element manufacturing method | |
| KR100267228B1 (en) | Fabricating method of josephson junction device operating at high temperature |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20031229 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |