KR20010050950A

KR20010050950A - Ｓｑｕｉｄ 소자

Info

Publication number: KR20010050950A
Application number: KR1020000059697A
Authority: KR
Inventors: 구가이히로카즈; 마쓰이야스유키; 나가이시다쓰오키; 이토자키히데오
Original assignee: 오카야마 노리오; 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date: 1999-10-12
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2001-06-25
Also published as: EP1092984A2; US6384424B1; CA2323128A1; JP2001111123A; EP1092984A3

Abstract

본 발명은 단차(段差)형 죠셉슨 접합을 갖는 SQUID 소자에 있어서, 소자의 저가격화를 가능케 함과 동시에, 면적이 넓은 기판을 사용할 수 있는 SQUID 소자를 제공한다.

단차부(11)를 갖는 사파이어 기판(10) 위에 CeO₂버퍼층을 개재시켜 산화물 초전도 박막으로 이루어진 초전도 박막 패턴(20)을 형성하고, 중심 부분에 개구부(23)를 갖는 정방형 모양의 박막 패턴(22)의 소정 부위를 단차부(11)가 횡단하도록 단차부(11) 및 박막 패턴(20)을 구성한다. 이때, 단차부(11)가 횡단하고 있는 부위에서 단차형 죠셉슨 접합부(26 및 27)가 형성되어 SQUID가 얻어진다. 사파이어 기판은 비교적 가격이 저렴하며 면적이 넓은 기판을 사용할 수 있다.

Description

ＳＱＵＩＤ 소자{SQUID elements}

본 발명은 SQUID(Superconducting Quantum Interference Device, 초전도 양자 간섭소자)를 구비한 SQUID 소자에 관한 것이다.

SQUID는 초전도 루프 중에 하나 이상의 죠셉슨 접합을 형성한 것으로, 매우 높은 정밀도로 자장을 측정할 수 있는 자기 센서 등에 이용된다.

초전도 루프 중의 죠셉슨 접합에 있어서 몇 가지 형성방법에 따르는 것이 사용되고 있는데, 그 중 하나로 단차형의 죠셉슨 접합이 있다. 단차형 죠셉슨 접합에서는, 초전도 박막 패턴에 의해 초전도 루프가 제작되는 기판 위에 소정의 단차가 형성된다. 그리고, 이러한 단차 부분이 초전도 박막에 의한 초전도 루프의 소정 위치를 횡단하도록 기판 위의 초전도 박막 패턴을 형성하고, 단차 부분 위의 초전도 박막 패턴 부분에 형성되는 약한 결합을 이용하여 죠셉슨 접합을 수득한다.

산화물 초전도 박막에 의한 박막 패턴을 사용하여 상기한 단차형 죠셉슨 접합을 형성하는 경우, 당해 기판으로서는 양호한 산화물 초전도 박막을 형성할 수 있는 등의 이유로 SrTiO₃기판이 일반적으로 사용되고 있다[참조: Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 32(1993) pp. 662664]. 그러나, SrTiO₃기판은 가격이 비싸다는 점 외에 기판 크기가 커서 SrTiO₃기판을 입수할 수 없다. 이때, 단일 웨이퍼 기판으로부터 제조할 수 있는 SQUID의 수가 감소하여 제조 효율이 저하되는 문제가 생긴다.

또한, SQUID 자기 센서에서는, 자장의 검출 감도를 높이기 위해 SQUID의 치수를 크게 하여 자속 포획면적을 증가시키는 등과 같이 SQUID 소자를 대면적화하는 것이 요구되는 경우가 있지만, 상기한 SQUID 소자에 의해서는 이러한 대면적화에 대응하는 것이 어렵다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 단차형 죠셉슨 접합을 갖는 SQUID 소자에 있어 소자의 저가격화를 가능케 함과 동시에 면적이 넓은 기판을 사용할 수 있는 SQUID 소자를 제공함을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따르는 SQUID 소자의 한 가지 실시 형태를 일부 확대해 나타낸 평면도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 SQUID 소자의 I-I 화살표로 표시된 단면도이다.

[부호의 설명]

1 … SQUID 소자, 10 … 사파이어 기판, 11 … 단차(段差)부,

12 … CeO₂버퍼층, 13 … 산화물 초전도 박막,

2 … SQUID, 20 … 초전도 박막 패턴, 21, 22 … 박막 패턴, 23 … 개구부,

24, 25 … 오목(凹형) 패턴부, 26, 27 … 단차형 죠셉슨 접합부.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르는 SQUID 소자는 사파이어 기판과 당해 사파이어 기판 위에 CeO₂버퍼층을 개재시켜 형성하는 산화물 초전도 박막으로 이루어지고, SQUID를 포함하는 초전도 박막 패턴을 가지며, SQUID의 죠셉슨 접합부가 사파이어 기판 위에 형성된 단차부 위에 형성되는 단차형 죠셉슨 접합임을 특징으로 한다.

상기한 SQUID 소자에 사용되는 사파이어 기판은 비교적 저렴한 가격으로 입수할 수 있으며, 기판 크기를 크게 할 수 있는 기판이다. 그러나 사파이어 기판을 사용하여 초전도 박막 패턴을 형성하는 경우, 단차형 죠셉슨 접합을 형성하여 SQUID를 제작하는 기술은 확립되어 있지 않다.

이에 대해 본원 발명자는 예의 검토를 거듭한 결과, 사파이어 기판 위에 Ce0₂버퍼층을 개재시켜 산화물 초전도 박막에 의한 초전도 박막 패턴을 형성함과 동시에, 사파이어 기판에 설치된 단차가 박막 패턴의 소정 부위를 횡단하도록 구성함으로써 소자를 SQUID 동작시킬 수 있는 단차형 죠셉슨 접합을 얻을 수 있음을 밝혀내고 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 이에 따라, 단차형 죠셉슨 접합을 갖는 SQUID 소자의 저가격화를 가능케 한다. 또한, 면적이 넓은 사파이어 기판을 사용할 수 있으므로 SQUID의 대면적화나 제조 효율의 향상을 실현할 수 있다.

또한, 산화물 초전도 박막은 HoBaCuO계의 산화물 초전도체로 이루어짐을 특징으로 한다. 이에 따라, 특히 결정(結晶) 상태 및 특성이 양호한 초전도 박막 패턴을 얻을 수 있다.

또한, 상기한 SQUID 및 이의 단차형 죠셉슨 접합에 관해서 충분한 특성을 얻기 위한 구성 조건으로서는, 사파이어 기판 위에 형성된 단차부의 각도가 15도 이상 45도 미만임을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

또한, CeO₂버퍼층의 두께가 10nm 이상 60nm 미만임을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 산화물 초전도 박막의 두께가 100nm 이상 300nm 이하임을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 사파이어 기판 위에 형성된 단차부의 높이가 100nm 이상 600nm 이하임을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

상기한 각 구성 조건 또는 이들을 조합한 구성 조건을 사용함으로써, 형성된 초전도 박막 패턴의 결정 상태 및 초전도 특성을 특히 향상시킴과 동시에 소자를 양호하게 SQUID 동작시킬 수 있는 단차형 죠셉슨 접합을 수득할 수 있다.

하기에 도면과 함께 본 발명에 따르는 SQUID 소자의 적절한 실시 형태에 관해서 상세히 설명한다. 또한, 도면의 설명에서, 동일 요소에는 동일 부호를 붙이며 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 도면의 치수 비율은 설명과 반드시 일치하지 않는다.

도 1은 본 발명에 의한 SQUID 소자의 한 가지 실시 형태를 나타낸 평면도이다. 또한, 도 1에서는 SQUID 소자 내에서 SQUID가 형성되어 있는 패턴 부분을 확대해 도시하며, 그 외의 패턴 부분에 관해서는 도시하지 않았다.

SQUID 소자(1)는 사파이어 기판(10)과 사파이어 기판(10) 위에 형성된 초전도 박막 패턴(20)으로 구성되어 있다. 사파이어 기판(10)에는, 도면 중에 파선으로 표시된 선을 따라 소정의 각도 및 높이로 형성된 단차로 이루어진 단차부(11)가 설치되어 있다.

도 1에 표시된 초전도 박막 패턴(20)에는, 도면 중의 종방향으로 신장하는 박막 패턴(21)의 소정의 위치에 외형 치수가 5mm×5mm인 정방형 모양의 박막 패턴(22)이 형성되어 있다. 또한, 박막 패턴(22)의 중심 부분에는, 박막 패턴(21)이 신장되는 방향을 길이 방향으로 하는 폭 5μm, 길이 100μm의 개구부(23)가 형성되어 있다.

또한, 정방형 모양의 박막 패턴(22)의 하변측에는, 박막 패턴(21)을 끼운 좌우의 소정 위치에 凹형 패턴부(24 및 25)가 설치되어 있다. 이들 凹형 패턴부(24 및 25)는 각각의 내측의 변, 즉, 종방향으로 신장하는 박막 패턴(21)의 중심선측의 변 내에서 패턴부 말단에 있는 일부분이 개구부(23)에 면하는 형상으로 되어 있다.

여기서, 사파이어 기판(10)의 단차부(11)는 凹형 패턴부(24 및 25) 내의 초전도 박막 패턴(20)이 형성되어 있지 않은 영역을 통과하며, 또한 개구부(23) 내의 위치를 통과하도록 凹형 패턴부(24 및 25) 사이의 박막 패턴(22)을 횡단하는 선에 따라 형성되어 있다.

이때, 이러한 단차부(11)는 凹형 패턴부(24)와 개구부(23)에 의해 끼워진 박막 패턴 부분 및 凹형 패턴부(25)와 개구부(23)에 의해 끼워진 박막 패턴 부분을 횡단하고 있다. 이에 따라, 단차부(11)가 횡단하고 있는 이들 두 개의 부위에 각각 단차형 죠셉슨 접합부(26 및 27)가 형성된다. 본 실시 형태에서의 SQUID2는 상기된 정방형 모양의 박막 패턴(22), 개구부(23) 및 단차형 죠셉슨 접합부(26 및 27)로 구성된다.

도 2는 도 1에 도시된 SQUID 소자(1)의 I-I 화살표로 표시된 단면도이며, 단차형 죠셉슨 접합부(26) 근방을 확대해 이의 단면 구조를 나타낸다.

본 실시 형태에서 초전도 박막 패턴(20)은 사파이어 기판(10) 위에 CeO₂(산화세륨) 박막으로 이루어진 버퍼층(12) 및 산화물 초전도 박막(13)을 순차적으로 막 형성함으로써 형성된다. 또한, 사파이어 기판(10)에는, 도 2에 표시된 바와 같이 소정의 단차 각도 θ 및 단차 높이 h의 단차부(11)가 설치되어 있다.

그리고, 이러한 단차부(11)가 초전도 박막 패턴(20)의 소정의 부위를 횡단하도록 초전도 박막 패턴(20)을 사파이어 기판(10) 위에 형성함으로써, 상기한 바와 같이 단차형 죠셉슨 접합부(26)가 얻어진다. 즉, 단차부(11)가 CeO₂버퍼층(12)을 개재시켜 형성된 산화물 초전도 박막(13)으로 이루어진 초전도 박막 패턴(20)을 횡단함으로써 단차부(11)를 피복하고 있는 초전도 박막 부분에서 약한 결합이 형성되며, 이에 따라 단차형 죠셉슨 접합이 얻어진다. 또한, 단차부(11)의 단차 각도 θ 및 단차 높이 h는 단차형 죠셉슨 접합(26 및 27)에 대해 동일하다고 되어 있다.

상기한 실시 형태에 따르는 SQUID 소자의 효과 및 이의 적절한 구성 조건에 관해 설명한다.

본 실시 형태에서는, 산화물 초전도체의 박막 패턴을 사용하는 단차형 죠셉슨 접합을 갖는 SQUID에서, 일반적으로 사용되고 있는 SrTiO₃기판이 아닌 사파이어 기판(10)을 사용하고 있다. 사파이어 기판은 비교적 가격이 저렴하며, 또한 기판 크기가 큰 것을 이용할 수 있다.

또한, 이러한 사파이어 기판(10) 위에 CeO₂버퍼층(12) 및 산화물 초전도 박막(13)을 순차적으로 막 형성하여 이들로부터 초전도 박막 패턴(20)을 형성한다. 이에 따라, 사파이어 기판(10)의 단차부(11)가 초전도 박막 패턴(20)을 횡단하는 부위에 소자를 SQUID 동작시킬 수 있는 단차형 죠셉슨 접합이 형성된 SQUID를 수득할 수 있게 된다. 또한, 통상적인 사파이어 기판 위에 CeO₂버퍼층을 개재시켜 산화물 초전도 박막을 형성하는 것에 관해서는, 예를 들면, 문헌[참조: J. Appl. Phys. 70(1991) pp. 3986-3988]에 기재되어 있다.

이와 같이 CeO₂박막을 버퍼층으로서 사용함으로써 사파이어 기판 위에 결정 상태가 양호한 산화물 초전도 박막을 막 형성할 수 있다. 그러나, 이러한 구성에서 단차형 죠셉슨 접합을 형성하여 SQUID를 얻는 제작기술은 확립되어 있지 않다. 이에 대해 본원 발명자가 검토 및 실험을 거듭한 결과, 상기한 구성을 사용하여 사파이어 기판 위에서 SQUID 동작할 수 있는 단차형 죠셉슨 접합을 형성할 수 있음을 발견하여 본 발명에 따르는 SQUID 소자에 도달한 것이다.

사파이어 기판을 사용하는 SQUID의 제작에 관해서는 기판 위에 급격한 단차를 형성함과 동시에, MgO 버퍼층을 개재시켜 산화물 초전도 박막을 형성하는 것이 문헌[참조: Appl. Phys. Lett. 60 (1992) pp. 2552-2554]에 기재되어 있다. 또한, MgO 기판 위에 산화물 초전도 박막을 형성하여 단차 각도가 30도 정도인 SQUID를 제작하는 것이 문헌[참조: Appl. Phys. Lett. 60 (1992) pp. 2433-2435]에 기재되어 있다. 그러나, MgO 버퍼층 또는 MgO 기판에서는, 수득된 산화물 초전도 박막의 결정 상태나 특성을 충분히 향상시킬 수 없다.

이에 대해, 상기한 실시 형태의 SQUID 소자에는 사파이어 기판 위에 CeO₂버퍼층을 개재시켜 산화물 초전도 박막을 막 형성하는 구성을 사용하여 단차형 죠셉슨 접합을 형성함으로써 SQUID 소자를 저가격화하며, 또한 면적이 넓은 사파이어 기판을 사용할 수 있는 것으로서 SQUID의 대면적화나 제조 효율의 향상을 실현하고 있다. 또한, CeO₂박막을 버퍼층에 사용함으로써 초전도 박막 패턴을 구성하는 산화물 초전도 박막의 결정 상태 및 특성을 향상시켜 초전도 특성 및 SQUID 동작이 양호한 SQUID 소자로 하고 있다.

이때, 산화물 초전도 박막으로서는, Ho₁Ba₂Cu₃O_7-X박막 등의 HoBaCuO계의 산화물 초전도체를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 특히 결정 상태 및 특성이 양호한 초전도 박막 패턴을 형성할 수 있다.

또한, 본원 발명자에 의한 실험의 결과에 따르면 사파이어 기판(10)의 단차부(11)나 CeO₂버퍼층(12) 및 산화물 초전도 박막(13) 등의 구성 조건으로서는, 단차부(11)에 대해 단차 각도 θ를 15도 이상 45도 미만으로 하는 것이 바람직하며, 또한 단차 높이 h를 100nm 이상 600nm 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, CeO₂버퍼층(12)에 관해서는 두께를 10nm 이상 60nm 미만으로 하는 것이 바람직하며, 한편, 산화물 초전도 박막(13)에 관해서는 두께를 100nm 이상 300nm 이하로 하는 것이 바람직하다.

이들 조건을 적용함으로써, 특히 SQUID 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.

하기에, 상기한 실시 형태에 따르는 SQUID 소자(1)의 특성 및 이의 적절한 구성 조건에 관해서 실시예 및 비교예를 기재하여 보다 구체적으로 설명한다. 또한, 각 실시예 및 비교예에서 초전도 박막 패턴(2O) 및 이에 따라 형성되는 SQUID2의 구성 등에 관해서는 모두 도 1 및 도 2에 도시된 것을 사용하고 있다.

실시예 1

우선, 사파이어 기판(10) 위에 사진평판 및 이온 밀링 에칭으로 단차부(11)를 형성한다. 이때, 단차부(11)의 단차 높이 h는 250nm로, 단차 각도 θ는 30도로 한다. 이러한 기판(10) 위에 레이저 증착법에 의해 CeO₂버퍼층(12) 및 Ho₁Ba₂Cu₃O_7-X로 이루어진 산화물 초전도 박막(13)을 도 2에 도시된 바와 같이 순차적으로 막 형성한다. CeO₂버퍼층(12)의 두께는 30nm이며, Ho₁Ba₂Cu₃O_7-X박막(13)의 두께는 120nm로 형성한다. 다음에 사진평판에 따르는 패터닝에 의해 SQUID2를 포함하는 도 1에 표시된 초전도 박막 패턴(20)을 형성한다. 단차형 죠셉슨 접합부(26 및 27)의 폭은 각각 3μm로 한다. SQUID 인덕턴스는 30pH이다.

이와 같이 제작된 SQUID 소자를 액체 질소 중에 침지시키고 이의 특성에 관해서 계측을 실시한 바, 양호한 SQUID 동작이 얻어진다. 또한, SQUID의 변조 전압 Vpp는 10μV이다.

실시예 2

실시예 1과 동일하게 하여 SQUID를 제작한다. 단, 단차 각도를 θ=15도로 한다. 제작된 SQUID 소자를 액체 질소 중에 침지시키고 이의 특성에 관해서 계측을 실시한 바, 양호한 SQUID 동작이 얻어진다. 또한, SQUID의 변조 전압 Vpp는 1μV이다.

실시예 3

실시예 1과 동일하게 하여 SQUID를 제작한다. 단, 단차 각도 θ를 40도로 한다. 제작된 SQUID 소자를 액체 질소 중에 침지시키고 이의 특성에 관해서 계측을 실시한 바, 양호한 SQUID 동작이 얻어진다. 또한, SQUID의 변조 전압 Vpp는 5μV이다.

실시예 4

실시예 1과 동일하게 하여 SQUID를 제작한다. 단, CeO₂버퍼층의 두께를 10nm로 한다. 제작된 SQUID 소자를 액체 질소 중에 침지시키고 이의 특성에 관해서 계측을 실시한 바, 양호한 SQUID 동작이 얻어진다. 또한, SQUID의 변조 전압 Vpp는 2μV이다.

실시예 5

실시예 1과 동일하게 하여 SQUID를 제작한다. 단, CeO₂버퍼층의 두께를 55nm로 한다. 제작된 SQUID 소자를 액체 질소 중에 침지시키고 이의 특성에 관해서 계측을 실시한 바, 양호한 SQUID 동작이 얻어진다. 또한, SQUID의 변조 전압 Vpp는 4μV이다.

비교예 1

실시예 1과 동일하게 하여 SQUID를 제작한다. 단, 단차 각도 θ를 10도로 한다. 제작된 SQUID 소자를 액체 질소 중에 침지시키고 이의 특성에 관해서 계측을 하지만, 임계 전류치가 1mA를 초과하여 SQUID가 동작하지 않는다.

비교예 2

실시예 1과 동일하게 하여 SQUID를 제작한다. 단, 단차 각도 θ를 45도로 한다. 제작된 SQUID 소자를 액체 질소 중에 침지시키고 이의 특성에 관해서 계측을 하지만, 임계 전류치가 0이고 초전도 특성을 나타내지 않으며 SQUID가 동작하지 않는다.

비교예 3

실시예 1과 동일하게 하여 SQUID를 제작한다. 단, CeO₂버퍼층의 두께를 9nm로 한다. 이때, 단차부 위에서 Ho₁Ba₂Cu₃O_7-X박막이 양호하게 성장하지 않는다. 제작된 SQUID 소자를 액체 질소 중에 침지시키고 이의 특성에 관해서 계측을 하지만, 초전도 특성을 나타내지 않으며 SQUID가 동작하지 않는다.

비교예 4

실시예 1과 동일하게 하여 SQUID를 제작한다. 단, CeO₂버퍼층의 두께를 60nm로 한다. 이때, CeO₂버퍼층 표면의 평활성이 악화되며, 전체적으로 Ho₁Ba₂Cu₃O_7-X박막이 양호하게 성장되지 않는다. 제작된 SQUID 소자를 액체 질소 중에 침지시키고 이의 특성에 관해서 계측을 하지만, 초전도 특성을 나타내지 않으며 SQUID가 동작하지 않는다.

실시예 및 비교예에 관해서

상기한 실시예 1 내지 실시예 5에서는, 어느 것이나 양호한 특성에 따르는 SQUID 동작이 얻어지며, 본 발명에 따르는 SQUID 소자의 구성에서 양호하게 기능하는 단차형 죠셉슨 접합을 갖는 SQUID가 얻어짐을 알 수 있다.

한편, 단차부의 단차 각도 θ 또는 CeO₂버퍼층의 막 두께를 추가로 변화시킨 비교예 1 내지 비교예 4에서는, 초전도 특성 또는 SQUID 동작이 얻어지지 않는다. 또한, 상기한 실시예 및 비교예에는 기재되어 있지 않지만, 단차 높이 h 및 산화물 초전도 박막(13)의 막 두께에 관해서도 동일하다. 이와 같이, 사파이어 기판(10)에 형성되는 단차부(11)의 형상이나 CeO₂버퍼층(12) 및 산화물 초전도 박막(13)의 막 두께 등을 실시 형태에 관해서 상기에 기재된 적절한 수치 범위 내의 값으로 설정하여 충분한 특성이 얻어지도록 단차형 죠셉슨 접합부를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 산화물 초전도 박막(13)에 관해서는 Ho₁Ba₂Cu₃O_7-X박막에 한정되지 않으며 기타 산화물 고온 초전도 재료를 사용할 수 있다. 또한, 각도나 막 두께 등의 구성 조건에 관한 적절한 수치 범위는 사용하는 초전도 재료나 죠셉슨 접합부의 폭 등의 패턴 형상 또는 각각의 구성 조건의 상관 등에 따라 변화하는 경우가 있는 것으로 생각된다. 따라서, 각각의 SQUID 소자의 구성에 근거하여 SQUID를 제작하는 적절한 구성 조건을 결정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르는 SQUID 소자는 위에서 상세하게 설명된 바와 같이 다음과 같은 효과를 얻는다. 즉, 산화물 초전도 박막으로 이루어진 초전도 박막 패턴에 대해 기판 위의 단차를 사용하여 형성되는 단차형 죠셉슨 접합을 갖는 SQUID 소자에 있어서, 산화물 초전도 박막에 의한 패턴을 형성하는 기판으로서 사파이어 기판을 사용한다. 사파이어 기판은 비교적 저렴한 가격으로 입수할 수 있으므로 SQUID 소자를 저가격화할 수 있다.

또한, 면적이 넓은 사파이어 기판을 입수하여 사용할 수 있으므로 단일 웨이퍼 기판으로부터 제조할 수 있는 SQUID 수를 증가시켜 제조 효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 제작되는 SQUID의 치수를 크게 하여 자장 검출감도가 향상된 자기 센서로 되는 SQUID 소자를 얻을 수 있다.

또한, 사파이어 기판 위에서의 산화물 초전도 박막의 형성에 관해서는, CeO₂박막을 버퍼층으로서 사용하고 있다. 이에 따라, 산화물 초전도 박막의 결정 상태 및 특성이 향상됨과 동시에, 이들 구성 조건을 조정하여 양호한 특성을 가지고 SQUID 동작하는 단차형 죠셉슨 접합을 얻을 수 있다.

이러한 SQUID 소자에 따르면 사파이어 기판을 사용함으로써 상기한 바와 같이 SQUID의 대면적화를 할 수 있는 등의 제작되는 SQUID의 구성에 관한 자유도가 커지므로 다양한 용도 및 성능의 SQUID 소자를 제작할 수 있으며, 특히 자기 센서로서의 감도 등의 SQUID의 제반 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims

사파이어 기판과 당해 사파이어 기판 위에 CeO₂버퍼층을 개재시켜 형성된 산화물 초전도 박막으로 이루어지고, SQUID를 포함하는 초전도 박막 패턴을 가지며, SQUID의 죠셉슨 접합부가 사파이어 기판 위에 형성된 단차부 위에 형성되는 단차형 죠셉슨 접합임을 특징으로 하는 SQUID 소자.
제1항에 있어서, 산화물 초전도 박막이 HoBaCuO계의 산화물 초전도체로 이루어짐을 특징으로 하는 SQUID 소자.
제1항 또는 제2항에 있어서, 사파이어 기판 위에 형성된 단차부의 각도가 15도 이상 45도 미만임을 특징으로 하는 SQUID 소자.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, CeO₂버퍼층의 두께가 10nm 이상 6Onm 미만임을 특징으로 하는 SQUID 소자.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 산화물 초전도 박막의 두께가 100nm 이상 300nm 이하임을 특징으로 하는 SQUID 소자.
제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 사파이어 기판 위에 형성된 단차부의 높이가 100nm 이상 600nm 이하임을 특징으로 하는 SQUID 소자.