液相拡散法の相分離を利用した高温超伝導接合素子の製造方法
【課題】超伝導接合の製造方法において、高温超伝導薄膜を、希土類常伝導相を含む三層構造薄膜にする。そして、三層構造薄膜を部分溶融することより相分離させ、超伝導薄膜に常伝導層を形成し接合を作製する。
【解決手段】常伝導/超伝導/常伝導の三層構造薄膜を堆積する。エッチング等により傾斜を持つようにパターニングする。超伝導薄膜を部分溶融し、常伝導層を形成する。エッチングにより常伝導層の厚さを制御する。超伝導薄膜を堆積し上部電極とする。
【解決手段】常伝導/超伝導/常伝導の三層構造薄膜を堆積する。エッチング等により傾斜を持つようにパターニングする。超伝導薄膜を部分溶融し、常伝導層を形成する。エッチングにより常伝導層の厚さを制御する。超伝導薄膜を堆積し上部電極とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温超伝導体において、液相拡散法の相分離を利用した超伝導接合素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高感度の磁束計や高速・低消費電力の集積回路を目指し、様々な超伝導接合が作製されている。
しかし超伝導接合の製作には高度の加工技術が要求され、これが普及遅延の原因になっている。
【特許文献１】特開２００１−２７４４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上記目的を解決するため、超伝導接合の製造方法において、高温超伝導薄膜を、希土類常伝導相を含む三層構造薄膜にする。そして、三層構造薄膜を部分溶融することより相分離させ、超伝導薄膜に常伝導層を形成し接合を作製する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
常伝導/超伝導/常伝導の三層構造薄膜を堆積する。エッチング等により傾斜を持つようにパターニングする。超伝導薄膜を部分溶融し、常伝導層を形成する。エッチングにより常伝導層の厚さを制御する。超伝導薄膜を堆積し上部電極とする。
【発明の効果】
【０００５】
脳から発生している微小磁束などを、本センサーで検出することや、高速・低消費電力の集積回路用素子となる。
【実施例】
【０００６】
【０００７】
次いで、本実施形態による超伝導接合素子の製造方法について図1から図4を用いて説明する。
【０００８】
まず、図１のように、ＭｇＯ基板上（1）に、例えばスパッタ法により、膜厚約１００ｎｍのＧｄ２１１（2）膜、膜厚約２００ｎｍのＹ１２３膜（3）、膜厚約１００ｎｍのＧｄ２１１（2）膜を連続堆積する。
【０００９】
次いで、Ｇｄ２１１（2）膜上に、通常のリソグラフィー技術によりレジストパターンを形成する。
【００１０】
次いで、レジストパターンをマスクとして、例えば燐酸水溶液かＡｒイオンミリングにより、Ｇｄ２１１（2）膜、Ｙ１２３膜（3）及びＧｄ２１１（2）膜を傾斜４５°でエッチングする。
【００１１】
次いで、レジストパターンを除去した後、部分溶融温度まで基板加熱し、Ｙ１２３膜（3）表面にＹ２１１（4）と液相を相分離させる。
【００１２】
このとき、Ｙ１２３より相分離した液相は包昌反応により、図２のように、Ｇｄ２１１（2）とＹ２１１（4）に接している面にＧｄ１２３（5）が形成される。
【００１３】
次いで、図３のように上部Ｙ１２３（3）膜を堆積する前処理として、例えばＥＣＲプラズマによるクリーニングを行い、Ｙ１２３膜表面のＹ２１１膜厚（4）を制御する。
【００１４】
このクリーニング処理により、ＹＢＣＯ膜のエッジには、Ｙ２１１膜厚（4）が制御できる。
【００１５】
なお、本実施形態による超伝導接合素子の製造方法では、Ｙ１２３膜のエッジに形成されるバリア層の膜厚は、Ｙ２１１膜の膜厚に依存する。したがって、Ｙ２１１膜の膜厚を予め部分溶融時間で制御しておくことで、所望の厚さのバリア層を形成することができる（図３）。
【００１６】
次いで、例えばレーザーアブレーション法により、図３のように膜厚２００ｎｍのＹ１２３（3）膜を堆積してパターニングし、Ｙ１２３（3）よりなる超伝導層を形成する（図４）。
【００１７】
このようにして、超伝導層Ｙ１２３より延在するバリア層Ｙ２１１を介して超伝導層Ｙ１２３（3）が接合された平面型ジョセフソン接合を有する超伝導接合素子を形成する。
【００１８】
このように、本実施形態によれば、超伝導層と超伝導層との間に形成されるバリア層の膜厚を、Ｙ２１１膜の膜厚により制御するので、バリア層の厚さが均一な接合を形成することができる。これにより、素子のばらつきを抑えることができる。
【００１９】
なお、上記実施形態では、接合部の傾斜角度を４５°とした平面型ジョセフソン接合を有する超伝導接合素子を示したが、接合部の傾斜角度を例えば６０°としたランプエッジ型ジョセフソン接合を有する超伝導接合素子においても同様に適用することができる。
【００２０】
さらに、従来のＮｂ系超伝導接合作製技術を用いて、超伝導層Ｙ１２３上部に相分離したＹ２１１をバリア層とする超伝導接合素子も作製可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の高温超伝導接合素子の製造方法の一例を示す概略断面図
【図２】本発明の高温超伝導接合素子の製造方法の一例を示す概略断面図
【図３】本発明の高温超伝導接合素子の製造方法の一例を示す概略断面図
【図４】本発明の高温超伝導接合素子の製造方法の一例を示す概略断面図
【符号の説明】
【００２２】
１ MgO基板
２ Gd2BaCuO膜
３ YBa2Cu３O膜
４ Y2BaCuO膜
５ GdBa2Cu3O膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温超伝導体において、液相拡散法の相分離を利用した超伝導接合素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高感度の磁束計や高速・低消費電力の集積回路を目指し、様々な超伝導接合が作製されている。
しかし超伝導接合の製作には高度の加工技術が要求され、これが普及遅延の原因になっている。
【特許文献１】特開２００１−２７４４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上記目的を解決するため、超伝導接合の製造方法において、高温超伝導薄膜を、希土類常伝導相を含む三層構造薄膜にする。そして、三層構造薄膜を部分溶融することより相分離させ、超伝導薄膜に常伝導層を形成し接合を作製する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
常伝導/超伝導/常伝導の三層構造薄膜を堆積する。エッチング等により傾斜を持つようにパターニングする。超伝導薄膜を部分溶融し、常伝導層を形成する。エッチングにより常伝導層の厚さを制御する。超伝導薄膜を堆積し上部電極とする。
【発明の効果】
【０００５】
脳から発生している微小磁束などを、本センサーで検出することや、高速・低消費電力の集積回路用素子となる。
【実施例】
【０００６】
【０００７】
次いで、本実施形態による超伝導接合素子の製造方法について図1から図4を用いて説明する。
【０００８】
まず、図１のように、ＭｇＯ基板上（1）に、例えばスパッタ法により、膜厚約１００ｎｍのＧｄ２１１（2）膜、膜厚約２００ｎｍのＹ１２３膜（3）、膜厚約１００ｎｍのＧｄ２１１（2）膜を連続堆積する。
【０００９】
次いで、Ｇｄ２１１（2）膜上に、通常のリソグラフィー技術によりレジストパターンを形成する。
【００１０】
次いで、レジストパターンをマスクとして、例えば燐酸水溶液かＡｒイオンミリングにより、Ｇｄ２１１（2）膜、Ｙ１２３膜（3）及びＧｄ２１１（2）膜を傾斜４５°でエッチングする。
【００１１】
次いで、レジストパターンを除去した後、部分溶融温度まで基板加熱し、Ｙ１２３膜（3）表面にＹ２１１（4）と液相を相分離させる。
【００１２】
このとき、Ｙ１２３より相分離した液相は包昌反応により、図２のように、Ｇｄ２１１（2）とＹ２１１（4）に接している面にＧｄ１２３（5）が形成される。
【００１３】
次いで、図３のように上部Ｙ１２３（3）膜を堆積する前処理として、例えばＥＣＲプラズマによるクリーニングを行い、Ｙ１２３膜表面のＹ２１１膜厚（4）を制御する。
【００１４】
このクリーニング処理により、ＹＢＣＯ膜のエッジには、Ｙ２１１膜厚（4）が制御できる。
【００１５】
なお、本実施形態による超伝導接合素子の製造方法では、Ｙ１２３膜のエッジに形成されるバリア層の膜厚は、Ｙ２１１膜の膜厚に依存する。したがって、Ｙ２１１膜の膜厚を予め部分溶融時間で制御しておくことで、所望の厚さのバリア層を形成することができる（図３）。
【００１６】
次いで、例えばレーザーアブレーション法により、図３のように膜厚２００ｎｍのＹ１２３（3）膜を堆積してパターニングし、Ｙ１２３（3）よりなる超伝導層を形成する（図４）。
【００１７】
このようにして、超伝導層Ｙ１２３より延在するバリア層Ｙ２１１を介して超伝導層Ｙ１２３（3）が接合された平面型ジョセフソン接合を有する超伝導接合素子を形成する。
【００１８】
このように、本実施形態によれば、超伝導層と超伝導層との間に形成されるバリア層の膜厚を、Ｙ２１１膜の膜厚により制御するので、バリア層の厚さが均一な接合を形成することができる。これにより、素子のばらつきを抑えることができる。
【００１９】
なお、上記実施形態では、接合部の傾斜角度を４５°とした平面型ジョセフソン接合を有する超伝導接合素子を示したが、接合部の傾斜角度を例えば６０°としたランプエッジ型ジョセフソン接合を有する超伝導接合素子においても同様に適用することができる。
【００２０】
さらに、従来のＮｂ系超伝導接合作製技術を用いて、超伝導層Ｙ１２３上部に相分離したＹ２１１をバリア層とする超伝導接合素子も作製可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の高温超伝導接合素子の製造方法の一例を示す概略断面図
【図２】本発明の高温超伝導接合素子の製造方法の一例を示す概略断面図
【図３】本発明の高温超伝導接合素子の製造方法の一例を示す概略断面図
【図４】本発明の高温超伝導接合素子の製造方法の一例を示す概略断面図
【符号の説明】
【００２２】
１ MgO基板
２ Gd2BaCuO膜
３ YBa2Cu３O膜
４ Y2BaCuO膜
５ GdBa2Cu3O膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類酸化物高温超伝導薄膜（RE１２３）において、希土類常伝導薄膜（RE２１１）を層状にRE１２３内に相分離させて製造したことを特徴とする超伝導接合素子の製造方法。
【請求項２】
イットリウム酸化物高温超伝導薄膜（Y１２３）において、イットリウム常伝導薄膜（Y２１１）を層状にY１２３内に相分離させて製造したことを特徴とする超伝導接合素子の製造方法。
【請求項１】
希土類酸化物高温超伝導薄膜（RE１２３）において、希土類常伝導薄膜（RE２１１）を層状にRE１２３内に相分離させて製造したことを特徴とする超伝導接合素子の製造方法。
【請求項２】
イットリウム酸化物高温超伝導薄膜（Y１２３）において、イットリウム常伝導薄膜（Y２１１）を層状にY１２３内に相分離させて製造したことを特徴とする超伝導接合素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−７１８０４（Ｐ２００８−７１８０４Ａ）
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４６８１８（Ｐ２００６−２４６８１８）
【出願日】平成１８年９月１２日（２００６．９．１２）
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１２日（２００６．９．１２）
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
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