KR960014974B1 - 초전도양자 간섭형 디바이스 및 그 제조방법 - Google Patents

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Description

초전도양자 간섭형 디바이스 및 그 제조방법

제1도는 본 발명에 의한 약접합형 조셉손 소자부의 구성을 나타낸 설명도.

제2도는 약접합형 조셉손 소자부의 제조방법을 나타낸 설명도.

제3도는 약접합형 조셉손 조자에 의한 DC-SQUID의 특성(임계전류)의 밸런스의 양호도를 나타낸 그래프.

제4도는 막의 에지를 이용한 터널형 조셉손 소자의 제작방법을 나타낸 설명도.

제5도는 DC-SQUID의 구성예를 나타낸 설명도.

제6도는 DC-SQUID의 동작설명도.

제7도는 DC-SQUID 샘플의 임계전류밀도의 외부자장의존성의 측정결과 및 이론치를 나타낸 그래프.

본 발명은 초전도양자 간섭형 디바이스(SQUID : Superconducting Quantum Interference Device) 및 그 제조방법에 관한 것이다.

초전도 양자 간섭형 디바이스는 극히 고감도의 자기검출이 가능하고 그 특징을 이용하여 자화율측정 핵자기 공명신호의 검출, 노자파등의 미약한 생체자기계측등에 사용된다. 이 초전도양자 간섭형 디바이스는 제작시에 수나노미터로 벌크 초전도체와 같은 정도의 임계온도를 나타내는 극히 양질의 초전도박막을 만들 필요가 있다. 또 디바이스 가공은 예를들면 구조적으로 금속 브리지를 갖는 약접합형 조셉손 소자의 경우에는 약접합부(초전도성이 좌우에서 약하게 이어지는 부분)의 치수(길이, 폭, 막두께)를 초전도 코히어렌스(coherence) 길이(Nb에서는 4.2K에서 10나노미터, NbN에서는 4~5나노미터의 3~5배 이하로 미세화하는 가공기술(나노미터 패턴닝기술)이 필요하다. 또 예를들면 터널형 조셉손 소자의 경우에는 터널배리어 두께를 0.1나노미터 정도로 제어할 필요가 있어 극히 어려운 기술로 되어 있다. 이와같이 초전도양자 간섭형 디바이스에서는 고도의 가공기술이 요구되기 때문에 이제까지 보급이 지연되고 최근 점차 터널형 소자를 사용한 DC-SQUID를 이용한 뇌자장 계측용 자속계가 실용화되는 단계이다.

제6도는 DC-SQUID의 개략구성을 나타내고 있다. DC-SQUID는 하나의 초전도 루프내에 2개의 조셉손 접합소자를 갖고 루프(5)를 관통하는 외부자장에 의해서 조셉손 소자(6,7)를 횡당하는 초전도단자의 간섭이 영향을 받는 것을 이용하여 자기 검출한다. 이 DC-SQUID의 전류-전압특성은 외부자속에 대해서 주기적으로 변동되고 그 부기는 Φ₀=2.07×10^-15Wb라는 극히 미소한 자속량이다. 따라서 이것을 이용하여 극히 고감도의 자속계측을 행할 수 있다.

제5도는 DC-SQUID의 제작예를 나타낸다. 동도면에서 8은 초전도 루프를 형성하는 대향전극이고, 9는 루프의 개방단에 배치된 베이스전극이다. 대향전극(80가 베이스전극(9)와의 사이에서 각각 조셉손 소자(10,10)를 형성한다. 13은 신호자속 커플링을 위한 인풋코일이다. 이 구성으로 대향전극(8)의 루프내를 인풋코일로부터의 신호자속이 통과하면 전류치가 변화되므로 자속을 검지할 수 있다.

조셉손 소자는 2개의 초전도체 또는 초전도박막을 약하게 접합함으로써 조셉손 효과를 일으키지만 형태로서는 터너형, 약접합형(브리지형), 근접효과형, 포인트콘택트형등이 있다. 이들 조셉손 소자의 형성방법에는 여러가지 방법이 있다. 제4도는 초전도막의 에지를 이용한 터널형의 조셉손 소자의 형성방법의 예를 나타낸다(Appl. phys. Lett. 55 81(1989)).

초전도막의 에지를 사용한 터널형의 조셉손 소자는 그 면적을 극히 작게 형성할 수 있다는 특징이 있어 상기 자속센서의 고감도화란 점에서 유용하다. 이 예는 NbN/MgO/NbN에 의해서 정크숀부를 형성한 예이고 우선 하지의 질화니오븀층(14) 및 접속용 전극으로서 알루미늄(15)을 증착시킨 후(a), 질화니오븀층(14)을 보호하기 위한 알루미나막(16)을 형성하고(b), 질화니오븀층(14)을 에칭하여 에지를 형성하고(c) 최후로 MgO의 절연박막과 질화니오븀의 대향전극(17)을 형성한다(d). 질화니오븀층(14)은 베이스전극이고 대향전극(17)과의 사이에 MgO의 절연박막을 끼움으로써 이 부분에서 질화니오븀막의 에지를 이용한 터널형 조셉손 소자(18)를 구성한다.

상기와 같이 루프내에 2개의 조셉손 소자를 형성함으로써 DC-SQUID가 형성되지만 이 DC-SQUID로 검출가능한 최소자속은 루프인덕턱스(Ls) 및 소자용량(C)이 작을수록 작게할 수 있어 감도가 좋아지는 것이 알려져 있다. 그러나 루프인덕턴스(Ls)는 검출코일게와의 자속전달효율을 유지하기 때문에 임의로 작게 할 수 없으므로 검출가능한 최소자속을 작게 하려면 소자용량(C)를 작게할 필요가 있다.

상기 소자용량(C)은 터널형 조셉손 소자의 경우에는 정크손부에서 대향하는 전극면적(A), 면간격(d)로 하면 A/d에 의존하므로 소자용량을 작게 하려면 전극면적(A)을 작게 하고 면간격(d)(터널배리어층의 두께)을 크게 하면 된다. 그러나 터널형 조셉손 소자의 경우에는 터널효과에 의한 특성을 얻기 위하여 면간격(d)을 1~2나노미터 전도보다 크게 할 수 없다. 따라서 종래의 DC-SQUID에서는 두깨 1나노미터 정도의 얇은 절연박막을 사용하여 조셉손 소자를 형성하도록 하고 있으나 이 박막형성기술은 용이하지 않고 공업상 더 단술한 조셉손 소자 제작법이 요망된다.

조셉손 소자를 미소면적으로 형성하는 것은 접합부에서의 자속트랩을 방지하는데 중요하고 서브미크론의 면적을 막은 에지를 이용하여 용이하게 달성될 수 있다.

이와같이 막의 에지를 이용한 터널형의 조셉손 소자에서는 절연박막(터널배리어층)으로서 1나노미터 정도의 극히 얇은 막을 사용하고 있느나 막두께가 0.5나노미터 정도 변동하는 것만으로 임계전류밀도가 한자리 수로도 바뀌므로 터널배리어층의 두께를 0.1나노미터 정도로 제어하지 않으면 안되고 그 두께 제어가 터널형 조셉손 소자에 의한 DC-SQUID의 제작에 있어서의 기술상의 하나의 문제점으로 되어 있고 극히 고정 밀도의 금속 및 절연박막 형성기술이 필요하게 된다는 문제점이 있다.

또 DC-SQUID의 경우는 초전도 루프내에 한쌍의 조셉손 소자를 만들지만 이 2개의 조셉손 소자는 특성적으로 밸런스되어 있지 않으면 검출감도가 낮아진다는 문제가 있고 각각의 조셉손 소자의 특성을 고루 갖추는 기술도 중요하다.

그러나 조셉손 소자의 특성을 제어하는 것은 상기와 같이 곤란하고 예를들면 이제까지의 약접합형 조셉손 소자를 사용한 DC-SQUID에서는 특성의 재현성은 전혀 없고 하물며 두개의 조셉손 소자의 특성을 밸런스 시켜서 제작하기는 거의 불가능하였다. 또 터널형의 경우에도 0.1나노미터 정도의 터널배리어층의 제어에는 일부 선진 메이커만 성공한데 불과하다.

또 종래의 터널형 조셉손 소자를 사용한 DC-SQUID에서는 큰 소자용량을 캔슬하기 위하여 외부에 박막션트저항을 설비하든지 하고 있으나 제작프로세스가 복잡해서 제작이 곤란하다는 문제점도 있었다

본 발명은 상기 문제점을 해소하려는 것으로 그 목적은 물성이 양호하고 또한 재현성이 양호한 약접합형 조셉손을 얻는 것 또 자속검출특성을 손상시키지 않고 절연박막의 두께를 종래의 터널형의 것보다도 두껍게 형성할 수 있고 또한 초전도 루프내에 형성하는 한쌍의 약접합형 조셉선 소자의 특성을 용이하게 고루 갖출수 있어서 디바이스(DC-SQUID)의 특성을 향상시킬 수 있고 션트저항도 필요치 않는 초전도양자 간섭형 디방이스(DC-SQUID) 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 다음 구성을 구비한다.

즉 루프내에 한쌍의 조셉손 소자를 갖는 초전도양자 간섭형 디바이스(DC-SQUID)에 있어서 상기 각각의 조셉손 소자의 에지접합부의 베이스전극과 대향전극과의 사이에 절연박막이 형성되고 상기 절연박막중에 금속원자의 전계증발원리를 이용하여 상기 베이스전극과 대향전극간을 연락한 약접합형 조셉손 소자인 나노미터 크기의 금속 브리지가 형성된 것을 특징으로 한다.

루프내에 한쌍의 조셉손 소자를 갖는 초전도양자 간섭형 디바이스(DC-SQUID)의 제조방법에 있어서 상기 각각의 조셉손 소자를 형성하는 부위에 주간에 절연박막을 끼워서 베이스전극과 대향전극을 갖는 에지럽합을 형성하고 상기 베이스전극 및 대향전극이 초전도로 되는 온도하에서 상기 베이스전극과 대향전극과의 사이에 공통전압을 동시에 인가하고 상기 절연막중에 상기 베이스전극 또는 대향전극의 금속원자를 전계증발시켜서 상기 베이스전극과 대향전극과의 사이를 전기적으로 연락하는 약접합형 조셉손 소자인 나노미터 크기의 금속 브리지를 형성하는 것을 특징으로 한다.

초전도 루프내에 형성된 막의 에지를 이용한 접합의 절연박막중에 나노미터 크기의 금속 브리지를 형성하는 방법이므로 절연박막의 막두께를 터널형 소자의 터널배리어 두께보다도 상당히 두껍게 할 수 있고 이에 의해서 소자용량(C)을 작게 할 수 있어서 더욱 고감도의 디바이스가 얻어진다. 또 절연박막의 막제어가 상당히 용이해져 디바이스를 용이하게 제조할 수 있다. 초전도 루프내의 2개의 접합부에 대헛 공통전압을 동시에 인가하고 전계증발에 의해서 절연박막중에 나노미터 크기의 금속 브리지를 형성할때 쌍방의 접합부의 절연박막중에서 다수개의 나노미터 브리지의 생성과 쥴히팅에 의한 그 파괴가 자동적으로 밸런스조정되어 쌍방의 조셉손 소자의 특성을 고루 갖춘 DC-SQUID를 용이하게 얻어진다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 준하여 상세히 설명하겠다.

제1도 및 제2도는 본 발명에 의한 초전도양자 간섭형 디바이스(DC-SQUID)와 그 제조방법의 일실시예를 나타낸 설명도이다. DC-SQUID에서는 초전도 루프내에 2개의 조셉손 소자를 형성하지만 도면은 한쪽 조셉손 소자에 대해서 나타냈다.

제2도에 의해서 조셉손 소자를 작성하는 방법을 설명하겠다. 먼저 제2도(1)에 나타낸 것과 같이 실리콘 기판(20)위에 산화마그네슘층(22)을 성막 형성하고 다음에 반응성 스퍼터링법에 의해서 질화니오븀층(24)과 질화실리콘층(26)을 산화마그네슘층(22)위에 성막한다. 산화마그네슘층(22)의 막두께는 약 20nm, 질화니오븀층(24)의 막두께는 약 100nm, 질화실리콘 막두께는 약 100nm이다.

질화니오븀층(24)은 베이스전극이 되는 것이다.

다음에 제2도(2)에 나타낸 것과 같이 질화실리콘층926)과 질화니오븀층(24)을 에지단면을 기판에 대해서 경사지게 에칭한다. 이를 위하여 질화실리콘층(26)의 상면에 레지스트 패턴을 설비하여 레지스트를 마스크로 하여 CF₄+10% O₂를 에칭가스로 하여 반응성이온에칭을 행한다.

질화시리콘 및 질화니오븀은 CF₄+10% O₂를 에칭가스에 대해서도 대략 같은 에칭속도를 갖고 이에 의해서 도시한 것과 같은 경사진 에칭이 가능해진다. 또 이 에칭방법은 에칭가스중의 산소분압을 바꿈으로써 에지단면의 각도를 조절할 수 있다느 이점도 있다.

이어서 제2도(3)에 나타낸 것과 같이 질화실리콘(28)과 산화마그네슘(30)을 성막하여 에지정크숀을 형성하는 부분에 창을 형성한다. 창폭은 약 2㎛로 하고 이에 의해서 실제로 약접함형 조셉손 소자를 만들기 위한 에지접합면적(폭×막두께)은 대략 0.2㎛²로 된다.

다음에 질화니오븀층(24)과 질화실리콘층(26)의 에지부를 스퍼터링에 의해서 클리닝한 후에 제2도(4)에 나타낸 것과 같이 칭부분이 산화마그네슘층(32)과 니오븀층(34)을 스퍼터링에 의해서 성막한다. 산하마그네슘층(320의 막두께는 약 10nm, 비오븀층(34)의 막두께는 약 400nm이다.

이와같이 하여 질화니오븀층(24)/산화마그네슘층(32)/니오븀층(34)으로 되는 에지접합부가 형성된다. 질화니오븀층(24)이 베이스전극, 산화마그네슘층(32)이 절연박막, 니오븀층(34)이 대향전극이다. 대향전극은 레지스트 패턴을 형성하여 반응성이 온에칭을 행함으로써 소요패턴으로 형성한다.

상기와 같이 에지접합부를 형성한 후에 시료를 액체헬륨중에 침지시켜 제1도를 나타낸 것과 같이 베이스 전극(A)과 대향전극(B)와의 사이에 펄스전압을 인가하여 절연박막의 산화마그네슘층(39)중에 나노미터 크기의 금속(Nb) 브리지(36)를 형성한다.

이 전압인가에 의해서 나노미터 크기의 금속(Nb) 브리지를 형성하는 방법은 금속원자의 전계증발을 이용하는 것이며 전극간에 10⁷~10⁹V/cm 정도의 전계를 가함으로써 베이스전극의 질화니오븀 또는 대향전극의 니오븀을 전계증발시켜 절연박막중에 나노미터 크기의 금속 브리지를 생성시킨다. 증발한 니오븀은 또는 질회니오븀은 산화마그네슘층(32)중에 있는 보이내에 최적 성장하고 다른쪽 전극까지 통하여 전극간을 전기적으로 연락한다/

산화마그네슘을 스퍼터링법에 의해서 성막하면 막중에 자연적으로 미세한 보이드가 형성된다. 상기 전계 증발법은 이 보이드를 이용하여 나노미터 크기의 금속 브리즈를 생성하는 것이다. 따라서 전기적 절연성을 갖는 것이면 산화알루미늄등도 사용할 수 있고 특별히 재료가 한정되는 것은 아니다.

또 상기 실시예에서는 기판측에 형성하는 베이스전극이 되는 것으로 질화니오븀층(24)을 설비하였으나 질화니오븀 대신에 탄화니오븀등의 다른 니오븀화합물도 사용할 수 있다. 또 니오븀화합물 대신에 베이스전극과 마찬가지로 니오븀금속을 사용할 수도 있다.

또 실시예에서는 접합부의 에지단면을 경사지게 에칭하기 위하여 에칭속도가 동일한 질화니오븀층과 질화실리콘층을 설비하였으나 질화실리콘층은 전기적 절연성을 갖는 것이면 기타 재료 예를 들면 SiO₂, SiO 등을 사용할 수 있다. 베이스전극으로 니오븀금속을 사용한 경우에도 CF₄+O₂의 에칭가스의 산소농도를 조정함으로써 테이퍼에칭이 가능하다.

또 나노미터 크기의 금속 브리지를 형성하기 위하여 베이스전극과 대향전극간에 펄스전압을 가할때에는 대향전극의 니오븀층(34)을 플러스측으로 하는 쪽이 전자의 평균자유행정의 관계로 더 좋은 SQUID를 제작할 수 있으나 실용상은 어느 극성이라도 사용할 수 있다. 베이스전극으로 니오븀금속을 사용한 경우에는 극성은 어느 극성이라도 양호한 디바이스를 얻을 수 있다.

또 상기 실시예에서는 실리콘기판(20)위에 산화마그네슘층(22)를 설비하였으나 이 산화마그네슘층(22)은 없어도 상관없다.

DC-SQUID 루프내에 형성하는 또 한쪽의 조셉손 소자에 대해서도 상기 방법에 의해서 동시에 제작한다.

실제로는 동일 진공조내에서 한쌍의 조셉손 소자를 형성하게 한다. 나노미터 크기의 금속 브리지를 형성하기 위하여 전압 펄스를 인가할때에는 각각의 조셉손 소자의 에지부에 공통으로 전압펄스를 인가한다. 이에 의해서 2개의 에지부의 절연박막중에 마찬가지로 또 동시에 나노미터 크기의 금속 브리지가 형성된다.

이와 같이 루프내의 각각의 조셉손 소자의 에지부에 공통으로 펄스전압을 인가하여 전계증발법에 의해서 나노미터 크기의 금속 브리지를 형성하는 방법은 각각의 접합부에서 다수개의 나노미터 크기의 금속 브리지가 밸런스되어 생성되고 디바이스 특성(임계전류등)의 자동조정기구가 작용한다는 큰 특징을 갖는다. 즉 전압을 서서히 인가해감에 의한 나노미터 크기의 금속 브리지의 생성과 쥴히팅에 의한 파괴가 밸런스가 위해져 각각의 접합부에 형성되는 나노미터 크기의 금속 브리지가 자연적으로 밸런스되면서 형성되어진다.

본 실시예의 제조방법은 이 자동조정기구에 의해서 루프내에서 특성을 고루 갖춘 조셉손 소자가 형성될 수 있는 우수한 특성을 갖는 DC-SQUID를 용이하게 얻을 수 있게 된다.

상기 실시예에서의 나노미터 크기의 금속 브리지를 형성하는 방법에서 전극간에 인가한 펄스전압은 20V이하이다. 이 인가하는 펄스전압은 실제로 DC-SQUID를 작동시킬때에 외부로부터 돌발적으로 침입해온다고 생각되는 서지전압을 생각하면 디바이스 형성전압 이하의 서지전압으로는 특성은 바뀌지 않을 것이므로 서지전압내성이 양호한 DC-SQUID를 얻을 수 있다는 우수한 효과도 있다.

이것은 예를 들면 서브미크론 면적의 터널형 소자의 경우에 터널배리어층이 극히 얇기 때문에 작은 전압으로도 큰 전계가 가해져 파괴에 이르기 쉽다는 사실을 고려하면 큰 이점이 있다.

제3도는 전극(A,B)간에 인가하여 전계증발을 시킨 전압에 대해서 DC-SQUID의 2개의 조셉손 소자의 임계전류의 언밸런스성을 나타낸 파라미터이다. 각 전압에서 임계전류[2I_max(자속이 없을때의 임계전류)], 2I_max[(1/2)지속양자((1/2)ψ)을 가했을때의 임계전류]의 값을 비교하여 나타내고 있다. 전계강도를 서서히 올려가면 특성의 밸런스가 좋은 DC-SQUID가 형성되는 것을 알 수 있다.

제1도에 나타낸 것과 같이 절연박막에 나노미터 크기의 금속 브리지(약접합형 조셉손 소자)를 형성한 후에 반응성이온에칭법에 의해서 SQUID홀을 형성한다. 실제로 DC-SQUID를 제조할 때에는 제5도의 대향전극(8)과 같이 DC-SQUID의 루프부를 형성하는 도전체부를 기판위에 형성하고 상기 약접합형 조셉손 소자를 형성해간다. 실시예(제3도)에서는 조셉손 소자를 형성한 후에 SQUID홀을 형성시켜 루프형성하여 DC-SQUID로 하는 방법을 취하고 있으나 SQUID홀, 인푸트코일을 모두 형성한 후에 전계를 가하는 것도 물론 가능하고 응용상 그쪽이 바람직하다.

본 발명에 의한 DC-SQUID의 제조방법에 의해서 형성되는 조셉손 소자는 절연박막중에 나노미터 크기의 금속 브리지를 형성하여 약접합형 조셉손 소자를 형성한 것이며 종래의 막의 에지를 사용한 터널형 조셉손 소자(제4도)와는 구조적으로도 전기수송기구적으로도 전혀 상이한 것이다.

그리고 금속원자의 전계증발원리를 사용하여 절연박막중에 나노미터 크기의 금속 브리지를 형성하는 방법을 취함으로써 종래의 약접합형 조셉손 소자에서는 달성할 수 없었던 양호한 특성과 재현성이 얻어진다.

제7도는 상기 제조법과 같은 방법에 의해서 형성한 DC-SQUID의 샘플에 대해서 그 임계전류밀도의 외부자장의존성을 측정한 결과를 나타낸다. 동도면에서 횡축은 SQUID 파라미터 β_L, 종축은 I_max/I_min이다. 도면중의 실선은 2개의 조셉손 소자의 언밸런스성을 고려한 이론곡선을 나타낸다. I₁=I₂는 2개의 조셉손 소자의 임계전류치가 똑같은 경우의 이론치이다. 동도면에서 알 수 있는 것과 같이 제작한 수십개의 SQUID의 밸런스성의 불균일은 30% 이내로 들어가 있어 극히 재현성이 좋은 것을 알 수 있다.

또 본 발명은 DC-SQUID는 통상의 터널형 조셉손 소자에서 사용하는 절연박막(터널배리어층)의 10배정도의 두께로 절연박막을 형성할 수 있게 된 결과 터널형 소자의 경우에 디바이스를 작성할때의 막두께 제어의 엄격성이 크게 완화되는 동시에 외부부착의 박막션트저항도 불필요하므로 디바이스프로세스상의 곤란을 해소할 수 있게 된다. 또 전계는 디바이스를 동작시키는 온도(실시예에서는 4.2K)에서 가하기 때문에 그 자리에서 제작하는 방법으로 되어 특성을 모니터하면서 디바이스를 제작할 수 있다는 이점도 있다.

또 절연박막의 막두께가 두껍게 될 수 있으므로 소자용량(C)에서의 면간격(d)이 크게 취해져 소자용량(C)를 효과적으로 작게 할 수 있어서 디바이스의 감도를 유효하게 향상시킬 수 있게 된다.

또 본 제조방법에 의하면 절연박막으로 형성하는 다수개의 나노미터 크기의 금속 브리지가 DC-SQUID의 루프내에 형성하는 한쌍의 에지접합으로 자동적으로밸런스되게 생성되어 특성을 고루 갖춘 약접합형 조셉손 소자를 갖는 DC-SQUID를 용이하게 얻을 수 있고 제조시의 불량발생을 방지할 수 있는 동시에 우수한 특성의 디바이스를 얻을 수 있다.

본 발명에 의한 초전도양자 간섭형 디바이스는 상술한 바와 같이 특성을 고루 갖춘 조셉손 소자를 갖고 절연박막의 막두께를 두껍게 할 수 있으므로 소자용량을 작게할 수 있고 외부부착의 션트저항이 불필요하고 서브미크론 면적이기 때문에 접합으로의 자속트랩에 의한 노이즈가 극히 작은 것이 기대됨으로써 종래의 약접합형이나 터널형의 조셉손 소자 DC-SQUID에 비해서 우수한 특성을 갖는 제품으로서 제공할 수 있다.

또 본 발명에 의한 제조방법에 의하면 루프내의 조셉손 소자의 특성이 자동적으로 밸런스되어 양호한 특성을 갖는 DC-SQUID를 확실하고 용이하게 얻을 수 있는 등의 현저한 효과를 발휘한다.

Claims (6)

1. 베이스전극층(24), 대향전극층(34) 및 상기 베이스전극층(24)과 대향전극층(34)간에 배치되어 그들을 상호접속시키며, 두께를 한정하는 대향주면을 가지며, 또한 그들간의 내부에 핀홀들을 갖는 절연피막(32)을 에지접합하여 각각 구성되는 한 푸르내에서 상호접속되는 2 약접합형 조셉손 소자와, 상기 베이스전극층(24)과 대향전극층(34)중 한 층이 전계증발하여 생기는 금속원자를 상기 대향주면간의 핀홀들내에 두께방향으로 충전시켜 상기 절연박막을 통해 연장되어 상기 층들간에서 초전도접속을 형성하는 나노미터 크기의 금속 브리지를 포함하는 것을 특징인 초전도양자 간섭형 디바이스.
2. 공통 루프내에 2 약접합형 조셉손 소자들을 포함하는 초전도양자 간섭형 디바이스의 제조방법에 있어서, 상기 루프내의 2 전기적으로 접속되어 격리된 각각의 위치에는, 기판(20,22)상에 니오븀화합물의 베이스전극층(24)과 절연피막(26)의 복합층을 상기 순서로 형성하고, 반응이온식각법에 의해 산소와 CF₄의 혼합물을 사용하여 상기 복합층(24,26)을 식각하여 경사에지를 형성하고, 상기 경사에 지상에 핀흘들을 내부에 갖는 절연박막(32)과 니오븀 대향전극층(34)을 상기 순서로 형성하고, 상기 각 조셉손 소자들을 상기 베이스전극층(24)과 대향전극층(34)이 초전도성이 되는 온도로 유지시키면서 상기 루프내의 각 조셉손 소자들의 각 베이스전극층(24)과 대향전극층(34)간에 동시에 전압을 걸어 상기 층들중 적어도 한 층의 금속원자를 전계증발시켜 상기 핀홀들내에 충전시켜 상기 층들을 전기적으로 접속시키는 나노미터 크기의 금속 브리지를 형성하는 것이 특징인 초전도양자 간섭형 디바이스의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 절연박막층을 약 10nm 두께를 갖는 것이 특징인 초전도양자 간섭형 디바이스.
4. 제1항에 있어서, 상기 베이스전극층은 질화니오븀으로, 상기 대향전극층은 질화니오븀으로 또한 상기 절연박막은 산화마그네슘으로 구성되는 것이 특징인 초전도양자 간섭형 디바이스.
5. 제4항에 있어서, 상기 질화니오븀의 대향전극층은 약 400nm의 두께를 갖는 것이 특징인 초전도양자 간섭형 디바이스.
6. 제1항에 있어서, 상기 베이스전극층은 경사단면을 가지며, 상기 절연박막은 상기 베이스전극층의 경사면상에 그의 대향주면중 한 면에 형성되며, 상기 대향전극층은 상기 절연박막의 다른 한 주면상에 형성되며, 상기 대향전극층의 적어도 한 표면부분의 상기 베이스전극층의 경사단면과 대향하여 평행하게 되는 것이 특징인 초전도양자 간섭형 디바이스.