KR19980025767A - 고온 초전도 Y1Ba2Cu3O7-X(YBCO) 박막을 이용한 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자 및 그 제조방법 - Google Patents

고온 초전도 Y1Ba2Cu3O7-X(YBCO) 박막을 이용한 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 고온 초전도 Y1Ba2Cu3O7-x(YBCO) 박막을 이용한 바이에피택시얼 죠셉슨 접합(bi-epitaxial Josephson junction )소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 고온 초전도체(YBCO)와 결정상수가 비슷한 단결정(SrTiO3또는 LaAlO3)기판을 c축이 표면 수직 벡터에 대하여 α°기울어지게 자른 다음, 상기 기판에 고온 초전도체와 결정상수 차가 큰 박막(YSZ층)을 rf 스퍼터링(sputtering) 방법으로 증착한 다음, 박막층(YSZ층)의 반쪽을 도 3b의 b축 틸트 바운더리(tilt boundary) 또는 도 3c의 b축 트위스트 바운더리(twist boundary) 형태가 되도록 포토리소그래피(photolithography) 방법과 이온 밀링(ion milling) 방법으로 깍아내고, 그 위에 고온 초전도체와 매칭이 잘되는 박막(CeO2)을 rf 스퍼터링 방법으로 증착한 후, 고온 초전도체(YBCO) 박막을 dc 스퍼터링 방법으로 증착하여 죠셉슨 접합소자를 만듦으로써 집적화가 가능하고 수율이 높으며, 기판을 c축이 표면 수직 벡터에 대하여 갖는 임의의 작은각이 되도록 자름으로써 접합각을 조절할 수 있어 특성(높은 IcRn 값)이 좋은 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자를 얻을 수 있다.

Description

고온 초전도 Y1Ba2Cu3O7-x(YBCO) 박막을 이용한 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자 및 그 제조방법
본 발명은 바이에피택시얼 죠셉슨 접합(bi-epitaxial Josephson junction)소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 고온 초전도 Y1Ba2Cu3O7-x(YBCO) 박막을 이용한 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 저온 초전도체의 동작에는 고가의 액체 헬륨이 필수적으로 요구되는 관계로 저온 초전도체가 좋은 동작 특성을 보임에도 불구하고 경제적인 점에서 응용에 제한이 있다. 때문에 비교적 값이 싼 액체 질소를 사용하여 응용이 가능한 고온 초전도체 (예: Y1Ba2Cu3O7-x이하 YBCO라 한다)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 고온 초전도체 역시 심각한 자체 노이즈 문제를 안고 있어 실제 응용에 있어 문제가 된다. 전자 회로에서는 노이즈 대 신호비(NSR)가 커야 하는데, 현재 노이즈를 줄이는 데는 한계가 있으므로 신호가 큰 고온 초전도체 소자를 만드는 것이 중요하다.
죠셉슨 접합소자 역시 고온 초전도체로 만들어지므로 이러한 점은 고려되어져야 한다. 이는 신호가 큰 죠셉슨 접합을 만들어야 함을 의미하고, 죠셉슨 접합의 경우 I-V 특성에서 접합의 전류(Ic)와 저항(Rn) 곱인 IcRn값이 커야 구현된 응용 소자에서 큰 신호를 낸다.
그러므로 결국 접합의 전류(Ic)와 저항(Rn)을 커게하여 IcRn 값이 큰 죠셉슨 접합을 만들어야 하는 것이다.
영국의 물리학자인 죠셉슨(B. Josepson)의 이름을 딴 죠셉슨 접합의 구조는 도 1a에 나타낸 바와 같이 초전도 영역(S)이 하나의 비초전도 영역(N-S)(예: 전도체 또는 도체)으로 연결되어(weak link)있다.
죠셉슨 접합에 전류를 흘리면 어느 임계 전류 이하를 흘리면 전압의 발생없이 저항이 0으로 전류가 흐르고, 그 임계 전류보다 큰 전류가 흐르면 저항이 생기고 전압이 발생한다. 이는 전류-전압(I-V ) 특성에서 확인할 수 있는 데, 어느 임계 전류 크기(Ic) 이하이면 저항이 0이고 그 임계 전류 이상이면 저항(Rn)이 나타나는 것을 볼 수 있다.
죠셉슨 접합은 도 1b에 나타낸 것 처럼 특이한 전류-전압(I-V) 특성을 가지는데 전류-전압 특성은 수학식 1로 모델링(Resistively Shunted Junction model) 되어진다.
[수학식 1]
여기서 C는 전기용량(capacitance)을, G는 전도도(conductance)를 의미하며, Iosin(ψ(t))는 죠셉슨 접합을 지나는 초전류(supercurrent)이다.
상기 RSJ 모델은 죠셉슨 접합을 죠셉슨 접합과 저항과 커패시턴스의 병렬 연결로 되어 있다고 보는 것인데, 이 모델에 의한 수학식 1에 죠셉슨 접합의 I-V 특성이 잘 피팅(fitting) 되기 때문에 일반적으로 I-V 특성이 RSJ 모델에 따르는지 여부로 죠셉슨 접합의 구현 여부를 확인한다.
이러한 죠셉슨 접합으로 구현되는 죠셉슨 접합소자는 양자 간섭 소자(superconductive quantum interference device : SQUID)나 마이크로파 기술에 응용되는 기본소자이고, 상기 양자 간섭 소자는 두 개의 죠셉슨 접합이 병렬로 연결되어 있는 형태로 의과학적인 면에서는 인체 부위의 건강진단에 이용되며, 물리학적인 면에서는 중력파 검출이나 자기 단극자(magnetic monopole) 탐색에 이용된다. 또한 전자공학적인 면에서 수 천 ㎓의 초고주파 믹서(mixer) 및 IR 센서로 응용되어 통신분야나 천문학 분야에 이용된다.
도 2a 내지 도 2f는 현재까지 개발된 죠셉슨 접합을 나타낸 것이다.
도 2a는 스텝 에지 그레인 바운더리 접합(step-edge Grain Boundary junction : GBJ)을 나타낸 것으로 이는 두 초전도 영역을 높이차가 있는 기판 위에 만든다. 이 때 두 초전도 영역이 만나는 스텝 부분(step edge)에서 만들어 지는 YBCO는 초전도 상태를 띄지 못하게 되어 자연스럽게 비초전도 영역을 형성한다. 그러나 스텝 에지 그레인 바운더리 접합은 재현성이 좋지 못하고 스텝 아래와 위의 두 곳에 경계점이 형성되므로 접합 특성이 좋지 못한 단점이 있다. 이와 같은 죠셉슨 접합소자를 구현한 것은 일본 특허공개 제 07030159호(JP07030159), 제 06252458호(JP06252458), 유럽 특허공고 제 545816호(EP-545816) 등에 개시되어 있다.
도 2b는 바이크리스탈 그레인 바운더리 접합 (bi-crystal GBJ)을 나타낸 것이다. 이는 두 개의 결정을 붙인 것으로 두 결정의 결정축을 나란하게 붙이지 않고 약간 비뚤어지게 붙여서 경계 부분에서 작은 접합각을 갖게 만든다. 작은 접합각을 만들어야 IcRn 값이 크다. 이 위에 증착된 YBCO는 당연히 두 결정 영역위에서 초전도를 형성한다. 그러나 결정축이 비뚤어지게 되어 만나는 곳(grain boundary)에서는 양 쪽의 어는 결정축을 따라 자랄지 모르므로 비 초전도 영역이 형성되는데 이러한 형태를 그레인 바운더리 접합이라고 하며, 특히 기판을 바이크리스탈을 쓰기 때문에 바이크리스탈 그레인 바운더리 접합(줄여서 바이크리스탈 접합)이라 한다. 이러한 형태의 접합은 도 3a에 나타낸 c축 틸트 바운더리(tilt boundary), 도 3b의 b축 틸트 바운더리, 도 3c의 b축 트위스트 바운더리(twist boundary) 등 세 가지 형태가 가능하다. 바이크리스탈 접합은 붙이는 결정의 접합각을 임의로 조정할 수 있고, 재현성이 좋으며, 좋은 접합 특성을 보이나, 기판인 바이크리스탈을 만들기가 쉽지 않고 상용의 바이크리스탈 기판은 가격이 매우 비싼 것이 문제이다. 또한 기판으로 두 개의 결정을 붙여서 사용하므로 집적화된 회로(integrated circuit)로의 응용이 불가능하다. 이와 같은 죠셉슨 접합소자를 구현한 것은 유럽 특허공개 제 681337호(EP-681337), 일본 특허공개 제 06232464호(JP06232464) 등에 개시되어 있다.
도 2c는 에지 접합(edge junction)을 보인 것으로 접합을 만드는 기본 원리는 스텝 에지 접합과 같다. 다만 스텝 대신에 비스듬한 에지를 만들고 그 위에 비 초전도 영역을 만드는 것이 차이점이다. 이 역시 재현성이 낮고 IcRn 값이 작은 단점이 있다.
도 2d는 YBCO-Au-YBCO 접합을 나타낸 것이다. 이는 자연히 형성되는 경계(grain boundary)를 이용하여 비 초전도 영역을 만드는 상기의 접합들과는 달리 이 접합은 인위적으로 비 초전도 영역으로 Au층(또는 Ag층)을 만든다. 이 때, 비초전도층인 Au 층은 아주 얇게 형성되어 두 초전도 영역을 연결해 주어야 하는데 이렇게 만들기가 쉽지 않다. 이런 형태의 접합 연구는 더 이상 이루어지지 않고 있다.
도 2e는 트라이레이어(trilayer) YBCO-PBCO-YBCO 접합을 나타낸 것으로, 샌드위치(sandwich) 형태의 접합이다. 샌드위치의 가운데 부분이 비 초전도 영역인 PBCO기고, 아래와 위가 초전도 영역이다. 이 접합은 균일한 두께로 잘 정의된 중간 PBCO층을 만들기 어렵고 IcRn 값이 작은 것이 단점이다.
도 2f는 바이에피택시얼 그레이 바운더리 접합을 보인 것으로서, 바이에피택시얼 접합은 한 기판위에 한쪽 반면만 특별히 중간 완충층을 만들어서 완충층 위에는 기판축 방향과 틀어지게 박막을 성장시키고 그 완충층이 없는 기판위에는 기판축 방향과 같게 박막을 성장시킨 것이다. 즉, 한 기판위에 두 개의 에피택시얼 성장을 만드는 것이 바이에피택시얼 성장이다. 이 때 두 에피택시얼 성장된 박막이 만나는 곳은(grain boundary) 비 초전도영역이 형성된다. 때문에 이러한 접합을 바이에피택시얼 그레인 바운더리 죠셉슨 접합(줄여서 바이에피택시얼 접합)이라고 한다.
현재까지 바이에피택시얼 접합으로 구현한 죠셉슨 접합소자는 국제 특허공개 제 9216974호 (WO-9216974)에 개시되어 있는 접합각이 45°로 형성된 것이 유일한 것으로서, 도 4a, 도 4b에 나타나 있는 것 처럼 에피택시얼 성장된 두 박막은 그레인 바운더리에서 서로 c축(z방향의 축)은 나란하고 a-b 축이 45°로 틀어져 있다. 그러나 접합각이 크기 때문에 IcRn 값이 작은 것이 단점이다.
죠셉슨 접합의 접합각과 임계 전류밀도와의 관계 그래프를 나타낸 도 5에서 보는 바와 같이 접합각이 크게되면 접합을 통해 흐르는 전류량이 작아지게되어 접합의 소자특성을 나타내는 IcRn값이 작아지므로, 응용 소자에서 큰 신호를 낼 수 없게된다.
따라서, 접합각 α를 45° 이하로 작게 만들어 IcRn 값을 크게 하는 것이 매우 중요하다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 수율이 높고 집적화가 가능하며 고온 초전도 Y1Ba2Cu3O7-x(YBCO) 박막을 이용한 작은 접합각(높은 IcRn 값)을 갖는 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 죠셉슨 접합소자는 고온 초전도체(YBCO)와 결정상수가 비슷한 단결정(SrTiO3또는 LaAlO3)기판을 c축이 표면 수직 벡터에 대하여 α°기울어지게 자른 다음, 상기 기판에 고온 초전도체와 결정상수 차가 큰 박막층(YSZ)을 rf 스퍼터링 방법으로 증착한 다음, 박막(YSZ층)의 반쪽을 도 3b의 b축 틸트 바운더리 또는 도 3c의 b축 트위스트 바운더리 형태가 되도록 포토리소그래피 방법과 이온 밀링 방법으로 깍아내고, 그 위에 고온 초전도체와 매칭이 잘되는 박막(CeO2)을 rf 스퍼터링 방법 증착한 후, 고온 초전도체(YBCO) 박막을 dc 스퍼터링 방법으로 증착하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
도 1a는 죠셉슨 접합의 개략도
도 1b는 죠셉슨 접합의 전류-전압(I-V) 특성도
도 2a 내지 도 2f는 여러 형태의 죠셉슨 접합을 나타낸 도
도 3a 내지 도 3c는 바이크리스탈 접합으로 구현된 여러형태의 그레인 바운 더리 접합을 나타낸 도
도 4a, 도 4b는 c-축을 회전축으로 YBCO의 ab 면이 45°서로 틀어진 그레인 으로 이루어진 바이에피택시얼 그레인 바운더리 죠셉슨 접합의 결정 방향도와 단면도
도 5는 그레인 바운더리 접합에서 접합각과 임계 전류밀도와의 관계 그래프
도 6a ,도 6b 및 도 6c는 본 발명의 b-축을 회전축으로 YBCO의 ab 면이 α° 서로 틀어진 그레인으로 이루어진 바이에피택시얼 그레인 바운더리 접합의 결정 방향도, 단면도 및 사시도
도 7a, 도 7b는 본 발명의 죠셉슨 접합소자의 전류-전압 특성도
도 8은 본 발명의 죠셉슨 접합소자의 SQUID 오실레이션 특성도
도 9는 종래 개발된 죠셉슨 접합소자의 특성표
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 공정의 흐름도
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조 공정의 흐름도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
S : 초전도체N-S : 비 초전도체
STO : SrTiO3YSZ : 이트리아 안정화 지르코니아
YBCO : Y1Ba2Cu3O7-xGB : 그레인 바운더리
Jgb c: 그레인 바운더리를 흐르는 전류 밀도
JG c: 그레인 내를 흐르는 전류 밀도
Φo: 단위 자속 밀도
본 발명의 죠셉슨 접합소자의 구조적 특징을 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 설명한다. 도 6a는 b-축을 회전축으로 YBCO의 ab 면이 α° 서로 틀어진 그레인으로 이루어진 본 발명의 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자의 결정 방향을 나타낸 것이고, 도 6b는 단면도를, 도 6c는 사시도를 나타낸 것이다.
도 6c에서 β= 0°이면 b축 트위스트 그레인 바운더리 접합을 β= 90°이면 b축 틸트 그레인 바운더리 접합을 형성한다.
본 발명은 기판으로는 고온 초전도체인 YBCO와 결정상수가 비슷한 단결정 SrTiO3(이하 STO라 한다) 또는 LaAlO3를 결정의 c축이 표면 수직 벡터에 대하여 α° 기울어지도록 잘라서 이용한다.
기판의 반쪽영역(a)은 YBCO와 잘 매칭되는 박막 CeO2, CuO2, Y2O3또는 BaZrO3이 얇게 증착된 후 YBCO가 증착되고, 다른 반쪽 영역(b)은 YBCO와 결정상수 차가 큰 박막 YSZ(Yttria Stabilized Zirconia 이트리아 안정화 지르코니아)층 위에 CeO2, CuO2, Y2O3또는 BaZrO3층이 얇게 증착된 후 YBCO가 증착된다(바이에피택설 성장).
따라서 a 영역의 YBCO는 STO의 결정방향과 같이 성장되어 c축이 표면 수직 벡터에 대해 α°만큼 기울어지며, b 영역의 YBCO는 YSZ층의 영향으로 c 축이 표면 수직 벡터와 나란한 방향이고, 두 영역 YBCO 박막의 b 축은 평행하게 되어 그레인 바운더리(GB)에서 보면 두 영역의 a와 b축이 만드는 평면들은 서로 α 만큼의 각도로 틀어져서 만나게 되는 것이다.
상기 CeO2, CuO2, Y2O3또는 BaZrO3층은 얇게 증착되어야 기판이 드러난 쪽에 증착되는 YBCO가 그 결정축이 STO의 결정축과 평행하게 자라고 나머지 반쪽면에 증착되는 YBCO가 그 c축이 표면에 수직하게 그리고 ab 평면 배향성이 좋게 성장된다.
또한, 상기 α는 기판 결정의 c축이 표면 수직 벡터에 대하여 45°이하의 임의의 각이 되도록 함으로써 작은 접합각을 갖는 GBJ를 만들 수 있고, 때문에 본 발명의 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자는 매우 우수한 특성(높은 IcRn 값)을 갖게 된다.
상기와 같은 특징을 갖는 죠셉슨 접합소자의 제조방법은 YBCO와 결정상수가 비슷한 단결정 SrTiO3(STO) 또는 LaAlO3를 결정의 c축이 표면 수직 벡터에 대하여 임의로 α°(45° 이하)가 기울어지도록 자른 기판 위에 한쪽 영역만 특별히 중간 완충층(YSZ층)을 만들어서 그 완충층이 없는 기판위에는 기판 축 방향과 같게 박막이 성장되게 하고, 완충층(YSZ)이 있는 영역은 기판 축 방향과 틀어지게 박막이 성장되도록 하는 것이다. 죠셉슨 접합을 형성하는 적합각은 기판을 자르는 각도로써 임의의 작은각으로 조절할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 본 발명 실시예는 본 발명의 단순한 예시에 불과하며 본 발명의 기술적 범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예 1
본 발명의 죠셉슨 접합소자는 고온 초전도체와 결정상수가 비슷한 기판(1)과; 기판의 반쪽영역(b)에 증착되며 고온 초전도체와 결정상수 차이가 큰 박막층(2)과; 상기 박막층(2)과 기판(1)의 다른 반쪽영역(a)에 증착되며 고온 초전도체와 매칭이 잘되는 박막층(3)과; 상기 박막층(3)에 증착되는 고온 초전도체 박막층(4)으로 구성되는 것을 특징으로 한다(도 6b 참조).
이와 같이 구성된 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자를 다음과 같은 방법으로 제조하였다(도 10참조).
먼저 STO 단결정 기판(5㎜×5㎜)을 c축이 표면 수직축에 대해 20°기울어지도록 자른 다음, 박막이 증착되어 자라는 기판의 표면을 연마(polishing)하여 사용하였다(공정 1).
이어서, 상기 STO 단결정 기판 위에 YSZ 박막을 산소 2mTorr, 아르곤 13mTorr, 기판 온도 710℃에서 rf 스퍼터링(sputtering) 방법으로 약 150Å 정도 증착하였다(공정 2).
상기 rf 스퍼터링 방법은 박막을 증착하는 방법의 일종으로 아르곤 가스를 플라즈마 상태로 만들고, 그 속의 아르곤 이온을 교류 전기장을 가하여 가속시켜서 증착시키고자 하는 물질의 표면을 때리게 한다. 그러면 그 물질이 대개 분자 단위로 떨어져 나와서 기판위에 붙게 되는데, 이 때 가해지는 교류 전기장의 주파수가 10㎒ 대의 rf(radio frequency) 영역이기 때문에 rf 스퍼터링이라고 한다.
증착된 YSZ 층의 반쪽영역(b)을 도 3b의 b축 틸트 바운더리 형태가 되도록 포토리소그래피 방법과 이온 밀링 방법으로 깍아내었다(공정 3).
깍아낸 기판 위에 CeO2박막을 산소 2mTorr, 아르곤 13mTorr, 기판 온도 710℃에서 rf 스퍼터링 방법으로 약 15Å 정도 증착하였다(공정 4).
마지막으로 상기 CeO2박막 위에 YBCO 박막을 산소 ∼80mTorr, 아르곤 ∼200mTorr, 기판 온도 730℃에서 dc 스퍼터링 방법으로 약 2000Å 정도 증착하였다(공정 5).
상기 dc 스퍼터링 방법은 rf 스퍼터링 방법과 비슷하게 이해할 수 있는데, 단지 교류 전기장을 가하는 대신에 dc 전압을 가하는 차이점이 있다.
실시예 2
실시예 2에서는 도 11에 나타낸 바와 같이 실시예 1과 같은 구성을 갖는 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자를 상기 실시예 1의 공정 1, 2를 거쳐 c축이 표면 수직축에 대해 20°기울어진 STO 단결정 기판(5㎜×5㎜) 위에 YSZ 박막을 약 150Å 정도 증착하였다.
증착된 YSZ 층의 반쪽영역(b)을 도 3c의 b축 트위스트 바운더리 형태가 되도록 포토리소그래피 방법과 이온 밀링 방법으로 깍아내었다.
깍아낸 기판 위에 실시예 1의 공정 4, 5를 수행하였다.
상기 실시예 1 및 실시예 2의 결과 a 영역의 YBCO 박막은 STO의 결정방향과 같이 성장되어 c축이 표면 수직 벡터에 대해 20°만큼 기울어지고, b 영역의 YBCO는 YSZ 층의 영향으로 c 축이 표면 수직 벡터와 나란한 방향이며, 두 영역 YBCO 박막의 b 축은 평행하게 되어 그레인 바운더리(GB)에서 보면 두 영역의 a와 b축이 만드는 평면들은 서로 20°만큼의 각도(접합각)로 틀어져서 만나는 죠셉슨 접합소자를 얻을 수 있었다.
도 7a는 b축 20° 트위스트 그레인 바운더리 접합을, 도 7b는 b축 20° 틸트 그레인 바운더리 접합을 갖는 본 발명의 죠셉슨 접합소자의 I-V 특성 그래프이고, 도 8은 본 발명의 죠셉슨 접합소자의 양자 간섭 소자 오실레이션(SQUID oscillation)을 보여주는 것으로서, RSJ 모델로 피팅되어지는 I-V 곡선과 죠셉슨 접합임을 보여주는 양자 간섭 소자 오실레이션이 뚜렷이 나타나 있음을 알 수 있다.
도 7b에서 보면 IcRn 값이 20K에서 ∼20㎷로서 도 9에 나타낸 종래에 개발된 죠셉슨 접합소자의 특성과 비교하여 큰 값임을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 두 개의 결정을 기판으로 이용하는 바이크리스탈 죠셉슨 접합소자와 달리 하나의 기판을 이용함으로써 집적화가 가능하고 수율이 높다. 또한 다른 죠셉슨 접합소자와 비교할 때 재현성이 좋으며, 기판을 자르는 각도에 따라 접합각을 임의의 작은 각(45°이하)으로 조절할 수 있으므로 특성(높은 IcRn 값)이 좋은 바이에피택시얼 죠셉슨 접합을 얻을 수 있다.

Claims (11)

  1. 고온 초전도체와 결정상수가 비슷한 기판(1)과; 기판의 반쪽 영역(b)에 증착되며 고온 초전도체와 결정상수 차이가 큰 박막층(2)과; 상기 박막층(2)과 기판(1)의 다른 반쪽영역(a)에 증착되며 고온 초전도체와 매칭이 잘되는 박막층(3)과; 상기 박막층(3)에 증착되는 고온 초전도체 박막층(4)을 가지는 것을 특징으로 하는 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기판(1)은 SrTiO3또는 LaAlO3단결정인 것을 특징으로 하는 바이에피택시얼 조셉슨 접합소자.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 박막층(2)은 YSZ인 것을 특징으로 하는 바이에피택시얼 조셉슨 접합소자.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 박막층(3)은 CeO2, CuO2, Y2O3 ,BaZrO3중 하나인 것을 특징으로 하는 바이에피택시얼 조셉슨 접합소자.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 고온 초전도체 박막층(4)은 YBCO인 것을 특징으로 하는 바이에피택시얼 조셉슨 접합.
  6. 일정한 각도로 자른 단결정 기판을 이용하여 기판 위에 고온 초전도체를 바이에피택시얼 성장하는 공정을 포함하는 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자 제조방법에 있어서,
    고온 초전도체와 결정상수가 비슷한 단결정 기판을 결정의 c축이 표면 수직 벡터에 대해 α° 만큼 기울어지도록 잘라 연마하는 제 1공정과; 상기 기판 위에 고온 초전도체(4)와 결정상수 차가 큰 박막(2)을 증착하는 제 2공정과; 증착된 박막층(2)의 반쪽(b) 영역을 도 3b의 b축 틸트 바운더리 형태가 되도록 깍아내는 제 3공정과; 상기 깍아낸 기판 위에 고온 초전도체와 매칭이 잘되는 박막(3)을 증착하는 제 4공정과; 상기 박막층(3) 위에 고온 초전도체 박막(4)을 증착하는 제 5공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서, 제 3공정이 증착된 박막층(2)의 반쪽영역(a)을 도 3c의 b축 트위스트 바운더리 형태가 되도록 깍아내는 것을 특징으로 하는 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자 제조방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 제 1공정은 α 가 45° 이하가 되도록 단결정 기판을 잘라 이용하는 것을 특징으로 하는 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자 제조방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 제 2공정과 제 4공정은 박막(2)(3)을 rf 스퍼터링 방법을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자 제조방법.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 제 3공정은 박막층(2)의 반쪽영역(a)을 포토리소그래피 방법과 이온 밀링 방법을 이용하여 깍아내는 것을 특징으로 하는 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자 제조방법.
  11. 제 6항에 있어서, 상기 제 5공정은 고온 초전도체 박막(4)을 dc 스퍼터링 방법을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 바이에피택시얼 죠셉슨 접합소자 제조방법.
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