DE3878884T2

DE3878884T2 - Josephson-einrichtung, bestehend aus einer josephson-uebergangsstruktur, welche fuer einen oxidsupraleiter geeignet ist.

Info

Publication number: DE3878884T2
Application number: DE8888121155T
Authority: DE
Inventors: Yoshifusa Wada
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-12-18
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1993-06-17
Anticipated expiration: 2008-12-17
Also published as: DE3878884D1; JPH01161881A; JPH0577347B2; EP0325765B1; EP0325765A1

Description

Feld der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Josephson-Vorrichtung, und insbesondere eine Josephson-Vorrichtung mit einer für einen Oxidsupraleiter geeigneten Josephson-Übergangsstruktur.

Beschreibung bekannter Techniken

Eine Josephson-Vorrichtung mit einem Metall-Supraleiter wie Niob oder einer Zwischenmetallverbindung wie Niobnitrid wurde bislang realisiert durch Ausbilden einer Tunnelbarriere mit einem Isolator oder einem Halbleiter wie Aluminiumoxid oder Germanium zwischen den beiden Supraleitern zur Ausbildung eines Josephson-Übergangs.
Andererseits wurde in den letzten Jahren herausgefunden, daß Oxidverbindungen wie Y-Ba-Cu-O-Verbindung existieren, die supraleitende Eigenschaften aufweisen. Oxidsupraleiter dieser Art zeigen einen Übergang in den supraleitenden Zustand bei relativ hohen Absoluttemperaturen von etwa 40-90 K. Die supraleitenden Charakteristika, d.h. physikalische Konstanten wie kritische Stromdichte, kritisches Magnetfeld und Kohärenzlänge dieser Hochtemperatur-Oxidsupraleiter, hängen in großem Maße von der Kristallorientierung ab und zeigen eine große Differenz von mehr als dem zehnfachen der supraleitenden Eigenschaften zwischen der C-Achsenrichtung und der Richtung senkrecht zur C-Achse.
Diese Hochtemperatur-Supraleiter besitzen eine bemerkenswert geringe Kohärenzlänge von etwa 2-4 nm und neigen zu einem Zusammenbruch der Supraleitung aufgrund von Sauerstoffentfernung im Vakuum und einer Reaktion mit Dampf in Luft. Aus diesem Grunde war es sehr schwierig, einen Josephson-Übergang zwischen diesen Oxidsupraleitern durch Einbringen eines Isolators oder eines Halbleiters zwischen sie auszubilden.
Es ist bekannt, daß ein dünner Film eines Hochtemperatur- Oxidsupraleiters supraleitende Eigenschaften ohne Tempern zeigt, wenn er auf einem Magnesiumoxid (MGO) oder Strontium-Titanat-(SrTiO&sub3;) Kristall bei einer Substrattemperatur von 500-700ºC mit einer durch das Substrat bestimmten Kristallorientierung ausgebildet wird.
Eine Josephson-Vorrichtung mit einem Hochtemperatur-Oxidsupraleiter kann in einem Verfahren hergestellt werden, in dem ein Riß in einem Keramikstab aus Oxidsupraleiter gebildet wird, um zeitweilig schwache Bindungen innerhalb des Stabes zu entwickeln (vgl. "Japanese Journal of applied Physics", Vol. 26, Nr. 5, Seiten L-701 bis L-703), oder mit einem Verfahren, bei dem ein Film auf einem Strontium-Titanat- oder Magnesium-Oxidsubstrat ausgebildet wird und Tempern anschließend durchgeführt wird, um eine Korngrenze für die Verwendung als Josephson-Übergang auszubilden (vgl. "Technical Report of Institute of Electronics, Information and Communication Engineers", SCE87-38, Vol.87, Nr.249, Seiten 73-78). Desweiteren wurde ein SQUID entwickelt, der eine Korngrenze, die innerhalb des supraleitenden Oxidfilms ausgebildet wurde, als Josephson-Vorrichtung war.
Wenn eine Korngrenze für die Josephson-Vorrichtung verwendet wird, ist es erforderlich, eine Korngrenze einer vorgegebenen Größe in einer vorgegebenen Position mit hoher Genauigkeit auszubilden. Die ungeprüfte, veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 62-273782 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Korngrenze innerhalb eines BaPb&sub1;-xBixO&sub3;-Films auf einem Oxidsupraleiter. Schematische Schnittdarstellungen der Strukturen der Korngrenzen-Übergänge in BaPB1-xBixO&sub3;-Filmen (im folgenden mit "BPB" abgekürzt) sind in den Figuren 1 und 2 dargestellt.
Bezugnehmend auf Figur 1 wird eine Stufe 31 auf der (100)- Fläche eines Strontium-Titanat-Substrats 1 ausgebildet, und ein BPB-Film 32 wird dann entlang der C-Achsenrichtung auf der gesamten Fläche des Substrats 1 aufgewachsen, um ausgewählt Kristallschichten auf beiden Seiten der Stufe 31 aufzuwachsen. Wenn der BPB-Film 32 aufgewachsen wird und eine Dicke aufweist, die größer ist als die Höhe der Stufe 31, kommen die Kristallschichten auf beiden Seiten der Stufe 31 in Kontakt miteinander und bilden eine Korngrenze zwischen sich, was zur Ausbildung eines Josephson-Übergangs 5 führt.
Bezugnehmend auf Figur 2 wird ein Chromfilmschlitz 33 mit einer Breite von wenigen Mikron auf einem (100)-Strontium- Titantat-Substrat 1 ausgebildet, und ein BPB-Film 32 wird dann entlang der C-Achsenrichtung auf der Gesamtfläche des Substrats 1 aufgewachsen. In diesem Fall wird der Chromfilmschlitz 33 mit einer ausreichend geringen Breite ausgebildet, und der BPB-Film 32 wird derart aufgewachsen, daß er eine Dicke aufweist, die die des Chromfilmschlitzes 33 übersteigt. Im Ergebnis, wie im Fall der Figur 1, tritt selektives Kristallwachstum des BPB-Films 32 auf beiden Seiten des Chromfilmschlitzes 33 auf. Wenn der BPB-Film 32 eine ausreichende Dicke aufweist, werden die Kristallschichten auf beiden Seiten des Chromfilmschlitzes 33 auf dem Schlitz 33 über eine Korngrenze in Kontakt miteinander gebracht, wodurch ein Josephsonübergang 5 ausgebildet wird.
Gemäß diesen in den Figuren 1 und 2 dargestellten bekannten Verfahren wird es möglich, eine Korngrenze für einen Josephsonübergang auf einem Strontiumtitanatsubstrat 1 an einem vorgegebenen Ort mit vorgegebener Größe auszubilden.
Bei dem in der ungeprüften, veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 62-273782 beschriebenen Verfahren wird jedoch die Oberfläche der Vorrichtung uneben, was zu einem Problem zur Ausbildung einer feinen und mehrfach geschichteten Struktur in nachfolgenden Schritten führt.
Wenn eine Josephsonvorrichtung für eine Digitalschaltung verwendet wird, ist die Betriebsschaltgeschwindigkeit etwa proportional zum Kehrwert der Stromdichte am Josephsonübergang. Bei dieser konventionellen Technik ist jedoch die Fläche des Josephsonübergangs parallel zur C-Achse notwendigerweise geringer als die Dicke des supraleitenden Films 32, was dazu führt, daß ein Josephsonübergang mit großer Stromdichte nicht ausgebildet werden kann, da die Stromdichte senkrecht zur C-Achse zumindest zehnmal so groß ist wie die parallel zur C-Achse.
Desweiteren, wenn die in Figur 2 dargestellte, bekannte Technik bei einem Hochtemperatur-Oxidsupraleiter verwendet wird, tritt ein weiteres Problem auf, das im Material für den Schlitzfilm 33 begründet ist. Insbesondere im Fall eines Oxid-Supraleitermaterials mit Yttrium-Barium-Kupfer neigt jedes Element des Supraleiters dazu, in die um ihn herum vorhandene Substanz zu diffundieren, so daß die Zusammensetzung des Supraleiters geändert wird, was in einem Verschwinden der Supraleitung resultiert. Zusammenfassung der Erfindung Es ist dementsprechend eine Hauptaufgabe der Erfindung, eine Josephsonvorrichtung zu schaffen mit einem Josephson- Übergang mit einer flachen Oberfläche in einer vorgegebenen Position.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Josephsonvorrichtung mit einem Josephsonübergang zu schaffen, der einen Stromfluß mit großer Stromdichte erlaubt.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Josephsonvorrichtung mit einem Josephsonübergang zu schaffen, die eine stabile Supraleitung zeigt.
Die erfindungsgemäße Josephsonvorrichtung umfaßt einen Kristallbereich mit einem verzerrten oder aufgebrochenen Gitter in der Hauptfläche eines Kristallsubstrats oder eines Kristallfilms, einen Keramikoxid-Supraleiterfilm, der epitaktisch auf der Hauptfläche des Kristallsubstrats oder des Kristallfilms aufgewachsen ist, und einer Kristallgrenze, die im supraleitenden Film in einem Teil des Kristallbereichs gebildet ist, wodurch ein Josephsonübergang gebildet wird. Der erfindungsgemäße Josephsonübergang kann durch Implantieren beschleunigter Ionen in das Kristallsubstrat oder den Kristallfilm ausgebildet werden, um das Kristallgitter zu verzerren oder aufzubrechen und den oben beschriebenen Kristallbereich mit verzerrten oder aufgebrochenem Gitter auszubilden. Im Fall eines Oxidsupraleiters ist es vorzuziehen, chemisch stabile Materialien wie Gold oder Platin als Ionen für die Ionenimplantation zu verwenden, da die den Supraleiter bildenden Elemente leicht in die ihn umgebenden Substanzen diffundieren.
Bei der erfindungsgemäßen Josephsonvorrichtung wird die verzerrte oder mit einem aufgebrochenen Gitter versehene Kristallregion zunächst auf einer Hauptfläche des Kristallsubstrats oder des Kristallfilms ausgebildet, auf der ein Film eines supraleitenden Materials wie einem Hochtemperatur-Oxidsupraleiters auszubilden ist. Anschließend wird der Film aus dem supraleitenden Material epitaktisch darauf aufgewachsen. Die Kristallstruktur des Kristallsubstrats spiegelt sich in der des darauf aufgewachsenen dünnen Supraleiterfilms. Aufgrunddessen wird die Kristallstruktur des supraleitenden Films im verzerrten oder mit aufgebrochenem Gitter versehenen Kristallbereich gestört, was die Kristallisation des supraleitenden Films unterdrückt. Dementsprechend wird während des Wachstums des Supraleitenden Films der Kristallbereich des supraleitenden Films, der auf beiden Seiten des gestörten oder mit aufgebrochenem Gitter versehenen Kristallbereichs allmählich über den Bereich über dem verzerrten oder mit aufgebrochenem Gitter versehenen Kristallbereich ausgedehnt, um einen supraleitenden Film mit einer Kristallgrenze nur in dem Bereich des verzerrten oder mit aufgebrochenem Gitter versehenen Kristallbereichs auszudehnen.
Die erfindungsgemäße Josephsonvorrichtung ist eine Vorrichtung, bei der eine Kristallgrenze, die durch den obengenannten Prozeß gebildet wurde, als Josephsonübergang verwendet wird. Aufgrunddessen kann die Position und die Ausdehnung des Josephsonübergangs leicht mit hoher Genauigkeit durch Steuern des verzerrten oder mit einem aufgebrochenen Gitter versehenen Bereichs, der aus dem Substratkristall aufgebaut ist, und der Dicke des Supraleiterfilms bestimmt werden, was zu einer Stabilisierung der elektrischen Eigenschaften führt. Desweiteren, da die Oberfläche der erfindungsgemäßen Vorrichtung flach ist, kann ein gewünschtes Schaltungselement auf der Vorrichtung gemäß der Erfindung ausgebildet werden.
Desweiteren, da der supraleitende Film über dem verzerrten oder mit einem aufgebrochenen Gitter versehenen Kristallbereich des Kristallsubstrats flach ausgebildet ist, um die Fläche des Josephsonübergangs gleich der Schnittfläche des supraleitenden Films auszubilden, und die Kristallorientierung dieses supraleitenden Films durch die Kristallorientierung des Substrats bestimmt werden kann, ist es möglich, eine Josephsonvorrichtung auszubilden, die einen Stromfluß mit großer Stromdichte ermöglicht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die obengenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher, in denen:
Figur 1 und Figur 2 Querschnittdarstellungen von Korngrenzen-Josephsonübergangsstrukturen zeigen, die in der ungeprüften, veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 62-273782 beschrieben sind,
Figur 3 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist und Figur 4 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

(erste Ausführungsform)

Bezugnehmend auf Figur 3 umfaßt die Josephsonvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung einen Kristallbereich 2 mit verzerrtem oder aufgebrochenem Gitter, der in der Hauptfläche eines Strontiumtethanant (SrTiO&sub3;)- Einkristallsubstrats 1 ausgebildet ist, eine erste und eine zweite Supraleiterelektrode 3, 4 aus Yttrium-Barium-Kupfer- Oxiden und einen Josephsonübergang 5, der aus einer Kristallgrenze zwischen der ersten Supraleiterelektrode 3 und der zweiten Supraleiterelektrode 4 besteht. Ein Kristall mit einer Ebenenorientierung (100) wird als Strontiumtitanat-Kristallsubstrat 1 verwendet. Aufgrunddessen haben die Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid-Supraleiterfilme, die die erste und die zweite Supraleiterelektrode 3, 4 bilden, eine Ebenenorientierung (100), die dieselbe Ebenenorientierung wie die des Substrats 1 ist. Aufgrunddessen fliept ein Strom, der den Josephsonübergang 5 passiert, in eine Richtung senkrecht zur C-Achse der Yttrium-Barium-Kupferoxid-Supraleiterfilme, die die erste und die zweite Supraleiterelektrode 3, 4 bilden, was es ermöglicht, einen Josephsonübergang mit einer Stromdichte von zumindest 10&sup6; A/cm² auszubilden. Beispielsweise kann ein ausreichend großer kritischer Stromwert für einen Josephsonübergang, d.h. zumindest 0,1 mA, leicht durch eine Josephsonvorrichtung mit einem Supraleiterfilm mit einer Leitungsbreite von 1µm und einer Dicke von 0,2µm erreicht werden.
Diese Josephsonvorrichtung wird wie folgt hergestellt. Zunächst werden Goldionen (Au) mit einem Strahldurchmesser von 0,2 µm, die durch Anlegen einer Spannung von 100 kV mit der Methode fokussierter Ionenstrahlen beschleunigt werden, in den Oberflächenbereich eines Strontiumtitanat-Kristallsubstrats 1 (SrTiO&sub3; ) mit einer Ebenenorientierung (100) implantiert, auf dem eine Josephsonvorrichtung auszubilden ist. Ein Teil der Kristallstruktur oder der Gitterstruktur des Strontiumtitanatsubstrats 1 wird durch die Goldionenimplantation aufgebrochen, und er bildet den Kristallbereich 2 mit verzerrten oder aufgebrochenem Gitter.
Anschließend wird das (100)-Strontiumtitanat-Einkristallsubstrat 1 auf 650ºC aufgeheizt, um dem Kristall aus Yttrium-Barium-Kupferoxid (YBa&sub2;Cu&sub3;O&sub7;-δ) mit einer Wachstumsrate von 10 nm/min aufzuwachsen. Gesintertes Yttrium- Barium-Kupfer-Oxid wird aufgeheizt und verdampft, um den Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid-Film aufzuwachsen mit Elektronenstrahlen, die durch Anlegen einer Spannung von 10 kV beschleunigt werden. Zur Zuführung eines ausreichenden Anteils von Sauerstoff an den aufwachsenden Film ist es vorzuziehen, Sauerstoff-Ionenstrahlen, die mit einer Spannung von 100 V beschleunigt werden, auf das gesamte Substrat zu strahlen. Die erste und die zweite Supraleiterelektrode 3, 4 werden durch Aufwachsen des Yttrium-Barium-Kupfer-Oxids für 30 Minuten unter den obenbeschriebenen Bedinungen aufgewachsen. Die Filme der supraleitenden Elektroden 3, 4 haben jeweils eine Kristallebenenorientierung von (100), d.h. diesselbe Kristallebenenorientierung wie im Strontiumtitanatsubstrat 1. Der Einkristall der ersten Supraleiterelektrode 3 wird von der linken Seite des Kristallbereichs 2 mit verzerrtem oder aufgebrochenem Gitter aufgewachsen, während der Einkristall der zweiten Supraleiterelektrode 4 von der rechten Seite des Kristallbereichs 2 mit aufgebrochenem oder verzerrtem Gitter aufgewachsen wird. Aufgrunddessen wird eine Kristallgrenze 5 zwischen der ersten und der zweiten Supraleiterelektrode 3 und 4 auf dem verzerrten oder mit aufgebrochenem Gitter versehenen Kristallbereich 2 des Substrats 1 ausgebildet.
Anschließend werden die erste und die zweite Elektrode 3 und 4 in eine gewünschte vorm gebracht, beispielsweise mit 4 µm Dicke, durch Belichtungs- und Ätztechniken, und der erforderlichen Verdrahtung zur Ausbildung einer Josephsonvorrichtung unterzogen. Der Yttrium-Barium-Kupfer-Oxidfilm wird mit einem Verfahren mit reaktivem Ionenätzen geätzt, wobei ein Chlorgas mit 10&supmin;³ Torr mit einem Hochfrequenzplasma ionisiert wird und dann durch Anlegen einer Abzugsspannung von 400 V beschleunigt wird. Das Ätzen wird mit einer Rate von 4 nm/min für 80 Minuten durchgeführt, um die Supraleiterelektroden 3, 4 zu strukturieren. Die Supraleiterfilme 3 und 4 können neben dem oben beschriebenen Verfahren auch durch bekannte Filmbildungstechniken wie Gleichstromsputtern und Wechselstromsputtern ausgebildet werden, wobei eine Elektrode eines gesinterten Supraleiters wie Yttrium-Barium-Kupferoxid verwendet wird, oder in einem Verfahren, in dem drei Elektroden aus Yttrium, Barium und Kupfer gleichzeitig oder in Zeitteilung gesputtert oder verdampft werden. Ionenstrahlätzen, reaktives Plasmaätzen, bei dem ein anderes Gas als Chlor verwendet wird, oder dergleichen kann zur Bearbeitung des Supraleiterfilms verwendet werden. Es ist offensichtlich, daß die Temperatur zur Ausbildung des supraleitenden Films eine andere als 650ºC sein kann und, falls erforderlich, im Bereich von 400 bis 900ºC verändert werden kann. Desweiteren ist bekannt, daß Magnesiumoxid (MgO) oder Saphir ebenfalls als Substrat verwendet werden kann.

(zweite Ausführungsform)

Bezugnehmend auf Figur 4 wird ein Strontium-Tethanat-Kristallfilm 22 (SrTiO&sub3;) auf einem (100)-Saphir-Kristallsubstrat 21 ausgebildet. Saphir wird als Substrat deshalb verwendet, weil daraus ein hochqualitatives Kristallsubstrat mit geringen Kosten hergestellt werden kann. Der Strontiumtitanatfilm 22 wird auf dem Saphirsubstrat 21 mit einer Rate von 10 nm/min für 20 Minuten bis zu einer Dicke von 200 nm mit Elektrodenstrahlabscheidung oder dergleichen aufgewachsen. Der auf diese Weise hergestellte Strontiumtitanatfilm 22 ist ein Einkristall mit einer Ebenenorientierung von (100).
Anschließend wird der Kristallbereich 2 mit verzerrtem oder aufgebrochenem Gitter auf der Fläche des Strontiumtitanatfilms 22 in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform ausgebildet. Die erste und die zweite Supraleiterelektrode 3, 4 werden dann ausgebildet. Die Supraleiterelektroden 3, 4 werden durch Ausbildung eines 300 nm dicken Films eines Yttrium-Barium-Kupferoxids, eines Lanthan- Strontium-Kupferoxids [(La1-xSrx)&sub2;CuO&sub4;)] oder dergleichen hergestellt. Das Heizen des Substrats bei einer Temperatur von 600ºC und das Bestrahlen mit reinem Sauerstoff gegen die Oberfläche der Probe bewirken das Wachstum eines Einkristall-Supraleiters mit jeweils einer Ebenenorientierung (100), was zu den Supraleiterelektroden 3, 4 führt. In diesem Fall wird der Sauerstoffdruck auf die Oberfläche der Probe auf 10 bis 100 Pa eingestellt. Eine Kristallgrenze wird auf dem verzerrten oder mit aufgebrochenem Gitter versehenen Kristallbereich 2 im Strontiumtitanatfilm ausgebildet. Auf diese Weise wird eine Josephsonvorrichtung erzeugt mit einer Kristallgrenze als Josephsonübergang 5 und Supraleiterelektroden 3, 4. Der Kristallbereich 2 mit verzerrtem oder aufgebrochenem Gitter, die Elektroden 3, 4 und der Josephsonübergang 5 können in dieser zweiten Ausführungform in der gleichen Weise wie im ersten Beispiel hergestellt werden.
Ein Supraleiterfilm, der auf einem Einkristallsubstrat mit Ebenenorientierung (100) oder auf einem Kristallfilm mit einer Ebenenorientierung von (100) gemäß dem oben beschriebenen ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel hergestellt wird, wird in einfacher Weise in Form eines Kristalls mit einer Ebenenorientierung von (100) aufgewachsen. Da die supraleitenden Elektroden 3 und 4 entlang der < 100> -Richtung wachsen (d.h. der C-Achsenrichtung), wird der Josephsonübergang parallel zur C-Achse ausgebildet. Da die Stromdichte in der Richtung senkrecht zur C-Achse mindestens zehnmal größer ist als in der C-Achse, kann ein Josephsonübergang mit einer großen Stromdichte ausgebildet werden, was zu einem großen Wert für den kritischen Strom führt.
Der Kristallfilm, der als Unterschicht verwendet wird, auf der ein supraleitender Film ausgebildet wird, kann auch aus einem anderen Material als dem oben beschriebenen sein, beispielsweise Magnesiumoxid (MgO). Es ist offensichtlich, daß viele verschiedene Kombinationen von Substraten mit Kristallfilmen als andere Strukturen für die Josephsonvorrichtung verwendet werden können, wobei ein Kristallfilm als Unterschicht verwendet wird, auf dem ein supraleitender Film auszubilden ist. Beispielsweise ist es möglich, ein Si-Substrat mit einem darauf ausgebildeten Saphir-Einkristallfilm oder ein Saphirsubstrat mit auf seiner Fläche ausgebildeten SrTiO&sub3;-Film zu verwenden.

Claims

1. Josephson-Vorrichtung mit:

Einem Kristallsubstrat,

einem verzerrten Kristallbereich oder einem Kristallbereich mit aufgebrochenem Gitter, der in einer Hauptfläche des Kristallsubstrats ausgebildet ist,

einem supraleitenden Keramikoxidfilm, der epitaktisch auf der Hauptfläche des Kristallsub strats aufgewachsen ist, und

einer Kristallgrenze, die in dem supraleitenden Film in einem Bereich auf dem yerzerrten Kristallbereich oder dem Kristallbereich mit gebrochenem Gitter ausgebildet ist, um einen Josephson-Übergang zu bilden.

2. Josephson-Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei der Kristallbereich, der verzerrt ist oder ein gebrochenes Gitter aufweist, ein Bereich ist, in dem Kristallgitter durch Ionenimplantation verzerrt oder aufgebrochen sind.

3. Josephson-Vorrichtung nach Anspruch 2 , wobei das Ion Au oder Pt ist.

4. Josephson-Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Hauptfläche eine (100)-Ebene ist.

5. Josephson-Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Hauptfläche orthogonal zur C-Achse des supraleitenden Films ist und wobei der Josephson-Übergang parallel zu der C- Achse ist.

6. Josephson-Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Kristallsubstrat aus der Gruppe aus SrTiO&sub3;, MgO und Saphir ausgewählt ist, wobei der Oxidsupraleiter aus einer Gruppe aus YBa&sub2;Cu&sub3;O&sub7;-α und (La1-xSrx)&sub2;CuO&sub4; ausgewählt ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Josephson-Vorrichtung mit:

Einem ersten Schritt der Implantierung von Ionen in eine Hauptfläche eines Kristallsubstrates, um das Kristallgitter des Kristallsubstrats zu verzerren oder aufzubrechen, und

einem zweiten Schritt zum epitaktischen Aufwachsen eines supraleitenden Keramikoxidfilms auf der Hauptfläche, um einen Josephson-Übergang in dem supraleitenden Film in einem Bereich auf dem verzerrten Kristallbereich oder dem Kristallbereich mit aufgebrochenem Gitter in der Hauptfläche des Kristallsubstrats auszubilden.

8. Verfahren zur Herstellung einer Josephson-Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das implantierte Ion Au oder Pt ist.

9. Verfahren zur Herstellung einer Josephson-Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Hauptfläche orthogonal zur C- Achse des supraleitenden Films ist und wobei der Josephson- Übergang parallel zur C-Achse ist.

10. Verfahren zur Herstellung einer Josephson-Vorrichtung nach Anspruch 7 , wobei der Oxidsupraleiter durch Verdampfung oder Sputtern von Oxidsupraleitermaterial aufgewachsen wird.

11. Verfahren zur Herstellung einer Josephson-Vorrichtung nach Anspruch 7 , wobei der Oxidsupraleiter in Anwesenheit von Sauerstoff gebildet wird.