DE68926947T2

DE68926947T2 - Supraleitender elektromagnetischer Wellenmischer und diesen enthaltendes Gerät

Info

Publication number: DE68926947T2
Application number: DE68926947T
Authority: DE
Inventors: Norio Kaneko; Takehiko Kawasaki; Katsuhiko Shinjo; Keisuke Yamamoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-12-09
Filing date: 1989-12-07
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2009-12-08
Also published as: DE68926947D1; EP0372951A3; US5339457A; EP0372951A2; EP0372951B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heterodyn- Mischstufe mit einem Supraleiter, die zum Empfangen von elektromagnetischen Wellen wie Millimeterwellen verwendet wird, sowie auf eine Mischvorrichtung für elektromagnetische Wellen, in der eine solche Mischstufe verwendet ist.

Verwandter Stand der Technik

Zum Empfangen von elektromagnetischen Wellen wie Millimeterwellen verwendete Heterodyn-Detektoren waren bisher aus einer Antenne, einem Überlagerungsoszillator wie einem Gunn-Oszillator oder einem Klystron und einer Überlagerungsmischstufe gebildet.
Als Überlagerungsmischstufen wurden Heterodyn- Mischstufen eingesetzt, in denen Josephson-Übergänge mit einem Metall wie Nb benutzt wurden, wobei die Mischstufen mit einer SIS-Schichtenstruktur aufgebaut waren, so daß ihre Übergänge Kapazität haben konnten.
In den herkömmlichen Heterodyn-Detektoren sind jedoch der Überlagerungsoszillator und die Josephson-Mischstufe voneinander getrennt aufgebaut und miteinander über einen Wellenleiter verbunden, so daß sich eine sehr groß bemessene Vorrichtung ergibt. Außerdem muß der Überlagerungsoszillator eine Ausgangsleistung von 10 nW bis 100 nW haben, was ferner eine große Verlustleistung hervorruft.
Zum Lösen dieser Probleme wurde eine integrierte Heterodyn-Mischstufe vorgeschlagen, in der in dem Überlagerungsoszillator-Abschnitt und dem Mischabschnitt ein planarer schwach gekoppelter Josephson-Übergang aus Niobium verwendet wird (Josephson-Triode; DENSHI TSUSHIN GAKKAI RONBUNSHI (Journal of Electron Transmission Society) 1986/5, Band J69-C, Seite 639; DENSI JOUHO TSUSHIN GAKKAI- SHI, 1987/5 SCE 87-9, Seite 49). Diese Josephson-Triode ist integriert ausgeführt und daher kann damit die Vorrichtung sehr kompakt gestaltet werden.
In Fig. 11A ist schematisch der Aufbau dieser Josephson-Triode dargestellt, wobei mit 1 ein Mischanschluß, mit 2 ein Oszillatoranschluß und mit 3 ein gemeinsamer Masseanschluß bezeichnet sind. In Fig. 11b ist eine Äquivalenzschaltung hiervon dargestellt. Von drei schwach gekoppelten Josephson-Übergängen JJ1, JJ2 und JJ3 wird JJ1 als Mischstufe für den Heterodyn-Empfang, JJ2 als Oszillator für die Überlagerungsschwingung und JJ3 als Isolator zum Trennen von JJ1 von JJ2 verwendet. Die Vorrichtung wird durch Zuführen von Vormagnetisierungsstrom zu dem Übergang JJ2 betrieben, um durch den Josephson- Wechselstromeffekt die Überlagerungsschwingung hervorzurufen, und das Mischen der sich aus dieser Überlagerungsschwingung und einer elektromagnetischen Welle externen Ursprungs ergebenden Signale in dem Übergang JJ1 dient als Konverter, so daß ein Zwischenfrequenzsignal erhalten wird.
In dieser Josephson-Triode ist es jedoch erforderlich, die Kennwerte von Normalwiderständen Rn&sub1;&sub3;, Rn&sub1;&sub2; und Rn&sub2;&sub3; und so weiter der jeweiligen Josephson-Übergänge jeweils auf einen geeigneten Wert einzustellen. In dem herköinmlichen Josephson-Übergang mit schwacher Kopplung des Überganges, bei dem ein Material wie Nb verwendet wird, ist es jedoch schwierig, bei der Herstellung die Kennwerte zu steuern. Daher kann diese Josephson-Triode nur mit großen Schwierigkeiten hergestellt werden.
Darüber hinaus wird in diesem herkömmlichen Gerät oder dieser herkömmlichen Vorrichtung das Material wie Nb mit einer niedrigen kritischen Temperatur Tc (um die Temperatur von flüssigem Helium herum) verwendet, so daß die Vorrichtung bei einer niedrigen Temperatur betrieben werden muß, wobei eine sehr groß bemessene Kühlvorrichtung erforderlich ist, in welcher der Joule-Thomson-Effekt genutzt wird. Außerdem ist die maximal nutzbare Frequenz mit ungefähr 1 THz niedrig und es kann daher der in der letzten Zeit erhobenen Forderung nach einem Mischer für das Hochfrequenzband nicht vollständig genügt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In Anbetracht der bei diesem Stand der Technik auftretenden Probleme ist es Aufgabe der Erfindung, einen integrierten Mischer für elektromagnetische Wellen zu ermöglichen, der mit guter Reproduzierbarkeit hergestellt werden kann, einen sehr einfachen Aufbau hat und in dem ein Oxid-Supraleiter verwendet wird.
Die Erfindung ist in den anliegenden Patentansprüchen festgelegt und ergibt eine Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen, die ein Substrat, einen mit dem Substrat integrierten Überlagerungsoszillatorteil, der mindestens einen ersten Josephson-Übergang zum Erzeugen einer elektromagnetischen Welle als Bezugssignal enthält, einen gleichfalls mit dem Substrat integrierten Empfangsteil, der mindestens einen zweiten Josephson- Übergang zum Empfangen einer elektromagnetischen Welle externen Ursprungs als Eingangssignal und zum Mischen des Bezugssignals mit dem Eingangssignal enthält, und eine für die elektromagnetische Kopplung zwischen dem Überlagerungsoszillatorteil und dem Empfangsteil gestaltete Kopplungsvorrichtung aufweist, die einen Streifen oder eine Schicht aus einem Isoliermaterial oder ein Element aus einem leitenden Material enthält und zwischen dem Überlagerungsoszillatorteil und dem Empfangsteil in Kontakt mit den beiden Teilen angeordnet ist.
Der Josephson-Übergang kann aus einem verengten Abschnitt eines Dünnfilmes aus einem polykristallinen Oxid- Supraleiter bestehen.
Die Erfindung ergibt ferner eine Supraleiter- Mischvorrichtung für elektromagnetische Wellen, die eine Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß der vorangehenden Beschreibung in Kombination mit einer Einleitvorrichtung, über die ein elektromagnetisches Wellensignal externen Ursprungs in den Empfangsteil der Mischstufe geleitet wird, einem Verstärker, der das als Ergebnis des Mischens des Bezugssignals mit dem Eingangssignal erhaltene elektromagnetische Wellensignal in einem Zwischenfrequenzband verstärkt, und einer Kühlvorrichtung aufweist, die zumindest die Mischstufe kühlt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A bis 1D stellen schematisch einen Prozeß zum Herstellen einer Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar,
Fig. 1E stellt schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar,
Fig. 2A bis 2E veranschaulichen einen anderen Prozeß, welcher demjenigen nach Fig. 1A bis 1D entspricht,
Fig. 3A und 3B zeigen schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 4A bis 4D veranschaulichen schematisch einen anderen Prozeß zum Herstellen einer Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 5 zeigt schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 6A bis 6C zeigen schematisch eine Supraleiter- Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 7A bis 7E zeigen schematisch eine Supraleiter Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 8 zeigt schematisch eine Äquivalenzschaltung der in Fig. 7C dargestellten Vorrichtung,
Fig. 9 zeigt schematisch eine Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 10A bis 10D zeigen schematisch eine Supraleiter- Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß einem Ausführungsbeisipel der Erfindung,
Fig. 11A und 11b zeigen schematisch eine Josephson Triode nach dem Stand der Technik,
Fig. 12 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine Mischvorrichtung, in der die erfindungsgemäße Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen verwendet ist, und
Fig. 13 zeigt schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel für die Mischvorrichtung, in der die erfindungsgemäße Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen verwendet ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die erfindungsgemäße Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen wird nachstehend anhand von schematischen Darstellungen ihrer Struktur beschrieben.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen ist eine Vielzahl von Josephson- Übergangszonen&sub1; die durch Kristallkorngrenzen eines Dünnfilmes aus einem Oxid-Supraleiter gebildet sind, unter Zwischenfügung einer Isolierschicht gekoppelt. Bei deren Betrieb wird eine Vorspannung an eine als Überlagerungsoszillatorteil benutzte Josephson- Übergangszone dieser Vielzahl von Josephson-Übergangszonen angelegt, so daß ein Überlagerungsoszillatorsignal erzeugt wird. Dieses Überlagerungsoszillatorsignal und eine elektromagnetische Welle externen Ursprungs werden an einer als Empfangsteil benutzten Josephson-Übergangszone dieser Vielzahl von Josephson-Übergangszonen kombiniert (bzw. gemischt) und es wird auf diese Weise ein Zwischenfrequenzsignal entnommen.
Es wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen ist grob in eine planare Ausführung gemäß Fig. 1C und 1D, eine geschichtete Ausführung gemäß Fig. 2D und 2E und ferner eine Mehrfachausführung gemäß Fig. 3A und 3B unterteilt.
Als erstes ist in Fig. 1C (in Draufsicht) und 1D (im Schnitt entlang einer Linie a-a' in Fig. 1C) eine planare Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen dargestellt, in der an einem Substrat 4 zwei durch Kristallkorngrenzen eines Dünnfilmes 5 aus einem Oxid- Supraleiter gebildete Josephson-Übergangszonen 6 und 7 ausgebildet sind, die jeweils als Überlagerungsoszillatorteil und Empfangsteil dienen, und in der dieser Überlagerungsoszillatorteil und dieser Empfangsteil lateral unter Einfügung von Isoliermaterial 8 zwischen diese angeordnet sind.
Diese planare Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen kann nach einem Verfahren hergestellt werden, welches das Ablagern einer Schicht des Dünnfilmes 5 aus einem polykristallinen Oxid- Supraleitermaterial auf dem Substrat 4, die darauffolgende Musterformung mit einem Verfahren wie Fotolithografie oder lonenimplantation und das Einbringen der zwei Josephson- Übergangszonen 6 und 7 in eine sehr enge planare Anordnung unter Einfügung des Isoliermaterials 8 zwischen diese umfaßt.
Als zweites ist in Fig. 2D (in Draufsicht) und 2E (im Schnitt entlang einer Linie b-b' in Fig. 2D) eine Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen in geschichteter Ausführung dargestellt, bei der auf das Substrat 4 die zwei aus den Kristallkorngrenzen eines oberen und eines unteren Filmes 5a und 5b bestehenden Josephson-Übergangszonen 6 und 7 unter Einfügung des Isoliermaterials 8 zwischen diese aufgeschichtet sind und die Zonen 6 und 7 jeweils als Überlagerungsoszillatorteil und Empfangsteil dienen.
Diese Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen in geschichteter Ausführung kann nach einem Verfahren hergestellt werden, welches das Ablagern des unteren Filmes 5a, des Isoliermaterials 8 und des oberen Filmes 5b in dieser Aufeinanderfolge auf dem Substrat 4 umfaßt, wonach die Musterformung nach einem Verfahren wie Fotolithografie folgt, so daß auf diese Weise die beiden Josephson-Übergangszonen 6 und 7 nahe aneinander unter Zwischenfügung des Isoliermaterials 8 zwischen diese angeordnet werden können.
Als drittes ist in Fig. 3A (in Draufsicht) und 3B (im Schnitt entlang einer Linie c-c' in Fig. 3A) eine Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen in Mehrfachausführung dargestellt, bei der auf das Substrat 4 der untere und der obere Film 5a und 5b unter Zwischenfügung des Isoliermaterials 8 zwischen diese aufgeschichtet sind und als Überlagerungsoszillatorteile dienende Josephson-Übergangszonen 6, 9 und 11 sowie als Empfangsteile dienende Josephson-Übergangszonen 7, 10 und 12 unter Zwischenfügung des Isoliermatenais 8 geformt sind und ferner Elektroden 13, 14 und 15, 16 ausgebildet sind.
Die Mischstufe in Mehrfachausführung stellt im einzelnen eine Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen in einer Ausführung dar, bei der die jeweiligen Überlagerungsoszillatorteile und Empfangsteile in einer Vielzahl enthalten sind. Diese Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen in Mehrfachausführung kann nach dem gleichen Verfahren wie dem Verfahren zum Herstellen der vorangehend beschriebenen Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen in geschichteter Ausführung mit der Ausnahme hergestellt werden, daß durch die Musterformung eine größere Anzahl von Josephson-Übergängen gebildet wird.
Obwohl dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, ist es auch möglich, in der vorangehend beschriebenen planaren Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen den Überlagerungsoszillatorteil und den Empfangsteil jeweils in einer Vielzahl auszubilden. Das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt selbstverständlich auch eine solche planare Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen in Mehrfachausführung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Josephson- Übergangszone benutzt, die aus Kristallkorngrenzen eines Dünnfilmes aus einem Oxid-Supraleiter besteht. Sofern der polykristalline Dünnfilm aus einem Oxid-Supraleiter benutzt wird, können irgendwelche beliebigen Herstellungsverfahren, Materialien und Formen verwendet werden. Das Isoliermaterial, über welches die beiden Josephson- Übergangszonen miteinander gekoppelt sind, kann aus irgendwelchen beliebigen Materialien, nach irgend einem beliebigen Verfahren und in irgend einer beliebigen Form, einschließlich von isolierenden Dünnfilmen aus MgO, YSZ (mit Yttrium stabilisiertes Zirkon) oder einem Polymer aus organischen Substanzen hergestellt werden, welche dadurch erhalten werden, daß in ein Isoliermaterial durch Ionenimplantation oder dergleichen ein Oxid-Supraleiter eingebracht wird.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen ist eine Vielzahl von Josephson- Übergangszonen, die aus Kristallkorngrenzen eines Dünnfilmes aus einem Oxid-Supraleiter gebildet sind, über ein dazwischen eingefügtes leitendes Material gekoppelt. Deren Funktion ist die gleiche wie bei dem vorangehenden ersten Ausführungsbeispiel.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird das Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben. Die Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist grob in eine planare Ausführung gemäß Fig. 4C und 4D und eine Mehrfachausführung gemäß Fig. 5 unterteilt.
Als erstes ist in Fig. 4C und 4D (mit 4D als Draufsicht auf Fig. 4C) eine planare Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen dargestellt, in der an dein Substrat 4 zwei Josephson-Übergangszonen 6 und 7 in planarer oder quasi-planarer Ausführung aus Kristallkorngrenzen des Dünnfilmes 5 aus dem Oxid- Supraleiter gebildet sind, von denen eine Zone als Überlagerungsoszillatorteil und ferner die andere Zone als Empfangsteil dient, und diese beiden Josephson Übergangszonen 6 und 7 sind über leitendes Material 17 gekoppelt.
Die Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann beispielsweise folgendermaßen hergestellt werden: Zuerst wird auf dem Substrat 4 aus MgO oder dergleichen der Supraleiter- Dünnfilm 5 ausgebildet (Fig. 4A). Als nächstes wird durch Fotolithografie oder dergleichen eine Musterformung vorgenommen, um die beiden Josephson-Übergangszonen 6 und 7 zu bilden (Fig. 4B). Dann wird das leitende Material 17 in einer Form ausgebildet, die sich über die beiden Josephson- Übergangszonen erstreckt (Fig. 4C)
Als zweites ist in Fig. 5 die Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen in einer Mehrfachausführung dargestellt, bei der auf dem Substrat 4 der Dünnfilm 5 aus dem Oxid-Supraleiter ausgebildet ist, der der Musterformung zum Bilden von als Überlagerungsoszillatorteile dienenden Josephson-Übergangszonen 6a, 6b und 6c und von als Empfangsteile dienenden Josephson-Übergangszonen 7a, 7b und 7c unterzogen ist, wobei die Überlagerungsoszillatorteile und die Empfangsteile über das leitende Material 17 gekoppelt sind, und im weiteren Elektroden 13, 14 und 15, 16 ausgebildet sind. Diese Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen in Mehrfachausführung kann nach dem gleichen Verfahren wie dem Verfahren zum Herstellen der vorangehenden planaren (oder quasi-planaren) Supraleiter- Mischstufe für elektromagnetische Wellen mit der Ausnahme hergestellt werden, daß durch die Musterformung eine größere Anzahl von Josephson-Übergängen gebildet wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Josephson- Übergangszone genutzt, welche aus Kristallkorngrenzen eines Dünnfilmes aus einem Oxid-Supraleiter besteht. Sofern der polykristalline Dünnfilm aus einem Oxid-Supraleiter benutzt wird, können irgendwelche beliebigen Herstellungsverfahren, Materialien und Formen angewandt werden.
Das leitende Material, über welches die Überlagerungsoszillatorteile und die Empfangsteile miteinander gekoppelt sind, kann nach irgend einem Verfahren und aus irgendwelchen beliebigen Materialien gebildet sein, sofern es ein leitendes Material wie ein Metall, ein Halbleiter oder ein Supraleiter ist.
Die Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält einen Überlagerungsoszillatorteil und einen Empfangsteil, die jeweils durch einen Tunnel- Josephson-Übergang mit einem Dünnfilm aus einem Oxidsupraleiter gebildet sind, wobei der Überlagerungsoszillatorteil und der Empfangsteil über einen Josephson-Übergang, eine Kapazität, einen Widerstand oder eine Induktivität gekoppelt sind, welche aus einem leitenden oder isolierenden Material gebildet sind.
In Fig. 6A bis 6C sind schematisch ein Beispiel für die Struktur der Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß diesem Ausführungsbeispiel und ein Herstellungsverfahren hierfür dargestellt.
Zuerst wird auf dem beispielsweise aus MgO bestehenden Substrat 4 ein unterer Film 5a ausgebildet, auf dem eine Schicht 8' aus isolierendem Material und im weiteren ein oberer Film 5b ausgebildet wird (Fig. 6A). Als nächstes wird durch Fotolithografle oder dergleichen eine Musterformung zum Bilden einer Nut 18 vorgenommen (Fig. 6B). Hierbei ändern sich als Ergebnis des Prozesses wie beispielsweise durch Aufbrechen von Ionen die Supraleiter- Eigenschaften an dem Boden der Nut (einem Kopplungsteil 19) und es können die erwünschten Eigenschaften irgend eines isolierenden oder leitfähigen Materials erzielt werden. Als hier genanntes leitfähiges Material zählen auch Halbleiter und Supraleiter. Hierbei wird die Eigenart genutzt, daß die Eigenschaften von Oxid-Supraleitern sehr empfindlich durch Zusammensetzungsverhältnisse bestimmt sind. Durch Verändern der Ausmaße rechts und links von der Nut 18 kann auch ein Paar von Tunnel-Josephson-Übergangszonen mit Josephson- Stromwerten gebildet werden, die für den Überlagerungsoszillatorteil und den Empfangsteil geeignet sind. Hierbei muß die Nut 18 nicht auf körperliche Weise eingeschnitten werden, solange sie dazu geeignet ist, den Grad der Kopplung zwischen der rechten und der linken Josephson-Übergangszone zu verändern, und sie kann durch ein Ionenimplantat 22 oder dergleichen gemäß Fig. 6C gebildet sein. Bei der in Fig. 6A bis 6C dargestellten Vorrichtung wird an die linke Josephson-Übergangszone 20 eine Vorspannung zum Erzeugen eines Überlagerungsoszillatorsignals angelegt und das Signal wird in die rechte Josephson-Übergangszone 21 eingeleitet, in der das Mischen mit der von außen her eingestrahlten elektromagnetischen Welle erfolgt, um die Heterodyn- Erfassung zu erzielen. In Fig. 6A bis 6C ist ein Beispiel dargestellt, bei dem die Vorrichtung nach der Schichtung bearbeitet ist, aber das Herstellungsverfahren ist nicht hierauf eingeschränkt.
Damit die Vorrichtung als Mischstufe für elektromagnetische Wellen wirkt, muß bei den jeweiligen Ausführungsbeispielen zwischen dem Wert 11 für den Josephson-Strom, der über die Josephson-Übergangszone fließt, die den Überlagerungsoszillatorteil bildet, dem Wert 12 für den Josephson-Strom, der über die Josephson- Übergangszone fließt, die den Empfangsteil bildet, und dem Wert 13 für den Isolatorstrom, der zwischen dem Überlagerungsoszillatorteil und dem Empfangsteil fließen kann, der Zusammenhang I&sub1; > I&sub2; > I&sub3; eingehalten werden.
Zum Erzielen des Ungleichgewichtes zwischen diesen Stromwerten ist es möglich, bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein Verfahren anzuwenden, bei dem beispielsweise gemäß Fig. 1C die Josephson-Übergangszonen 6 und 7 voneinander verschieden breit gemacht werden (Breite des Überlagerungsoszillatorteiles > Breite des Empfangsteiles) oder nur unterhalb des Empfangsteiles ein Film 26 wie ein MgO-Dünnfilm, ein ZrO&sub2;-Dünnfilm oder ein Ag-Dünnfilm abgelagert wird, so daß darüber die Supraleitfähigkeit geändert werden kann (siehe Fig. 1E). Dieses Verfahren ist vorzuziehen, da die jeweiligen Josephson-Stromwerte auf einfache Weise allein durch verschiedenes Wählen der Materialien oder Ändern der Bedingungen bei der Filmerzeugung gesteuert werden können. Ein gleichartiges Verfahren ist auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel möglich. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist es möglich, ein Verfahren anzuwenden, bei dem beispielsweise die in Fig. 6B und 6C dargestellten Josephson-Übergangszonen 20 und 21 zu einem hinsichtlich seiner Ausmaße unausgeglichenen Übergang gekoppelt werden.
Zu den Materialien, die für den vorstehend genannten Film 26 benutzt werden können, zählen beispielsweise die folgenden: Ag, Au, Nb, NbN, Pb, Pb-Bi, MgO, ZrO&sub2;, SiOx, a- Si und andere Oxide.
Falls nach den vorangehend genannten Verfahren zum Steuern des Josephson-Stromes der Josephson-Strom verstärkt werden kann, dient der Josephson-Übergang als Überlagerungsoszillatorteil, während in dem Fall, daß nach den vorangehend genannten Verfahren der Josephson-Strom verringert werden kann, der Josephson-Übergang als Empfangsteil dient.
Wenn der Supraleiter, der bei den vorangehend beschriebenen jeweiligen Ausführungsbeispielen den Dünnfilm aus dem Oxid-Supraleiter bildet, durch die Formel A-B-C-D dargestellt ist, ist es anzustreben, daß A mindestens ein Element aus der Gruppe La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Y und Bi ist, B mindestens ein Element ist, das aus der Gruppe Ca, Sr, Ba und Pb gewählt ist, C mindestens ein Element ist, das aus der Gruppe V, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, Ag, Cd, Cu, Zn, Hg und Ru gewählt ist, und D jeweils O ist.
Im einzelnen zählen hierzu:
(1) 214-Typ:
(La1-xMx)&sub2;CuO4-δ (M = Na, Ca, Sr, Ba)
(Ln, Sr, Ce)&sub2;CuO4-δ (Ln = Ein Lanthanid wie Nd)
(Ln, Ce)&sub2;CuO4-δ (Ln = Ein Lanthanid wie Pr oder Nd)
(2) 123-Typ:
Ln(Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ (Ln = irgendein Lanthanid), und Materialien, in denen Ln durch ein Element irgendeiner Art ersetzt wurde.
(3) Bi-Basis:
Bi&sub2;Sr&sub2;Cuoy, Bi&sub2;Sr2-xLnCuOy, Bi&sub2;Sr&sub2;CaCu&sub2;Oy,
Bi&sub2;Sr3-xLnxCuxOy, Bi2-xpbxsr&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;Oy,
Bi&sub2;Sr(LnCe)&sub2;Cu&sub2;Oy.
(Hierbei: Ln = irgendein Lanthanid),
(4) Tl-Basis:
Tl2Ba&sub2;CanCu1+nOy (n = 0, 1, 2, 3 ...),
TlBa&sub2;CanCu1+nOy (n = 0, 1, 2, 3 ...),
(5) Pb-Basis:
Pb&sub2;Sr&sub2;Ca1-xLnxCu&sub3;Oy (x = etwa 0,5)
(6) 223-Typ:
(LnBa)&sub2;(LnCe)&sub2;Cu&sub3;Oy (Ln = ein Lanthanid).
Die Verwendung von Materialien mit einer kritischen Temperatur von nicht weniger als 77 K wie beispielsweise Supraleitern auf Y-By-Cu-O-Basis, auf Bi-Sr-Ca-Cu-O-Basis oder auf Tl-Ba-Ca-Cu-O-Basis ermöglicht es auch, als Kühlmittel preisgünstigen flüssigen Stickstoff zu verwenden. Wenn die Mischstufe ununterbrochen betrieben wird, ist es möglich, einen kompakten und preisgünstigen Kryostaten ohne Joule-Thomson-Ventil zu verwenden, so daß sich auf diese Weise eine wirksame Josephson-Triode als Mischstufe in integrierter Ausführung ergibt. Wenn die Materialien der vorangehend genannten Arten verwendet werden, beträgt der Energieabstand 2A einige zehn meV und ist damit um eine Größenordnung größer als derjenige von Niobium. Dies bedeutet, daß die maximale Frequenz, bis zu der die Mischstufe eingesetzt werden kann, sich bis ungefähr 10 THz erstreckt und damit um eine Größenordnung höher ist als diejenige bei Niobium (mit ungefähr 1 THz).
Die Supraleiter-Materialien, die den Überlagerungsoszillatorteil und den Empfangsteil bilden, können jeweils aus mehreren Materialien zusammengesetzt sein.
Nachstehend wird eine Mischvorrichtung beschrieben, in der die vorangehend beschriebene Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen verwendet ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nachstehend ausführlich eine Supraleiter-Mischvorrichtung für elektromagnetische Wellen als Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Wie zuerst in Fig. 12 dargestellt ist, ist die vorangehend beschriebene, mit 30 bezeichnete Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen in eine Kühlvorrichtung 31 wie einen Kryostaten eingebaut und in die Supraleiter-Mischstufe 30 wird eine elektromagnetische Welle 32 externen Ursprungs über eine aus einem Wellenleiter, einer Horn-Antenne oder dergleichen bestehende Einführvorrichtung 33 für die elektromagnetische Welle 32 externen Ursprungs eingeleitet. Ferner wird aus einer Gleichstromquelle 34 außerhalb der Kühlvorrichtung dem Überlagerungsoszillatorteil der Supraleiter-Mischstufe für die elektromagnetischen Wellen ein Vorspannungsstrom zugeführt, um die Schwingung mit einer Sollfrequenz hervorzurufen. Die elektromagnetische Welle 32 externen Ursprungs und die Überlagerungsoszillatorwelle werden zu einer elektromagnetischen Welle 35 auf einem Zwischenfrequenzband (ZF) kombiniert (bzw. gemischt). Diese ZF-Welle 35 wird mit einem Verstärker 36 verstärkt, so daß nach der Überlagerungsmischung ein Ausgangssignal 37 erhalten werden kann.
Gemäß Fig. 12 sind die Einführvorrichtung 33 und der Verstärker 36 innerhalb der Kühlvorrichtung 31 angebracht, aber es kann ohne Einschränkung hierauf zumindest die Supraleiter-Mischstufe 30 für die elektromagnetischen Wellen in der Kühlvorrichtung 31 gekühlt sein.
Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Supraleiter- Mischvorrichtung für elektromagnetische Wellen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel das in Fig. 13 dargestellte Ausführungsbeispiel, bei dem als Einführvorrichtung ein Wellenleiter 38 verwendet ist, in welchem die Supraleiter Mischstufe 30 für die elektromagnetischen Wellen angebracht ist. Dieses Ausführungsbeispiel, bei dem die Supraleiter- Mischstufe für elektromagnetische Wellen mit einem Überlagerungsoszillatorteil innerhalb des Wellenleiters angebracht ist, ermöglicht das Erzeugen von Überlagerungsoszillatorwellen innerhalb des gleichen geschlossenen Raumes wie demjenigen für die Einführvorrichtung für die elektromagnetischen Wellen externen Ursprungs, so daß der Mischwirkungsgrad, d.h., der Wirkungsgrad der Fortpflanzung von elektromagnetischen Wellen zu dem Empfangsteil erhöht ist. Es ist ferner anzumerken, daß die Leistung der Ausgangssignale des Überlagerungsoszillators verringert werden kann, was von einer Verringerung des Einströmens von Wärme durch Joule- Erwärmung begleitet ist, so daß nicht nur die Vorrichtung selbst kompakt gestaltet werden kann, sondern auch die ganze Gerätschaft einschließlich der Kühlvorrichtung mit einem geringen Leistungsverbrauch betrieben und kompakt gestaltet werden kann.
Im Vergleich zu den vorangehend beschriebenen Heterodyn-Detektoren nach dem Stand der Technik ist die erfindungsgemäße Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen in der gleichen Vorrichtung sowohl mit dem Überlagerungsoszillatorteil als auch mit dem Überlagungsmischteil ausgestattet. Daher ist es nicht erforderlich, den externen Überlagerungsoszillator und einen Wellenleiter für die Verbindung hierzu vorzusehen und es ist auch möglich, die Mischvorrichtung sehr kompakt zu gestalten. Außerdem hat die Verwendung des externen Überlagerungsoszillators eine Ausgangsleistung des Überlagerungsoszillators von zehn nW bis 100 nW erforderlich gemacht, während bei den Vorrichtungen gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung nur eine Leistung von 0,1 nW bis 1 nW erforderlich ist, was eine stark verringerte Verlustleistung ergibt. Es ist ferner durch die Verwendung eines Oxid-Supraleiters mit einer verhältnismäßig hohen kritischen Temperatur Tc eine Mischstufe für elektromagnetische Wellen herzustellen, die bei einer verhältnismäßig hohen Temperatur (um die Temperatur von flüssigem Stickstoff herum) betrieben werden kann. Damit ist es möglich, ein kompaktes und preisgünstiges System mit einer vereinfachten Kühleinheit aufzubauen.
Darüber hinaus können die beschriebenen Mischstufen für Hochfrequenzbänder benutzt werden, falls dabei, wie es vorzuziehen ist, ein Oxid-Supraleiter verwendet wird, der einen größeren Bandabstand als derjenige von Nb oder dergleichen hat (der Bandabstand von Nb beträgt ungefähr 3 mev, aber derjenige des Oxid-Supraleiters wie beispielsweise eines Supraleiters auf Y-Basis ist um eine Größenordnung größer). Im einzelnen wurde eine mögliche Frequenzgrenze im Falle von Nb bei ungefähr 700 GHz und im Falle von Supraleitern auf Y-Basis bei ungefähr 10 THz festgestellt. Dies bedeutet ferner, daß die Geschwindigkeit der Informationsübertragung zehn Mal so groß ist und auch die Bandbreite zehn Mal so groß ist, nämlich die Menge an Informationen, die in der gleichen Zeit übertragen werden können, um nahezu zwei Größenordnungen erhöht ist.
Es wurde auch möglich, aufgrund der Oxid-Supraleiter mit der Eigenschaft, daß die elektrischen Kennwerte in Abhängigkeit von den Zusammensetzungsänderungen stark geändert werden können, den Überlagerungsoszillatorteil und den Empfangsteil mit Erfolg zu koppeln. Ferner wurde es leicht, die erwünschten Josephson-Stromwerte zu erzielen, da der Übergang derart gestaltet ist, daß er den Tunnel- Josephson-Übergang enthält. Das vorstehend Angeführte hat es ermöglicht, eine Josephson-Triode mit einer guten Ausbeute herzustellen.
Es ist vorzuziehen, den Überlagerungsoszillatorteil und den Empfangsteil der Mischstufe über ein isolierendes Material oder ein leitendes Material zu koppeln, statt zwischen diesen eine Lücke zu formen. Im einzelnen wurde festgestellt, daß dann, wenn die Teile über ein isolierendes Material gekoppelt werden, dessen Dielektrizitätskonstante um ungefähr eine Größenordnung größer ist als die Konstante &epsi;&sub0; von Vakuum, die elektrische Kapazität zwischen dem Überlagerungsoszillatorteil und dem Empfangsteil gleichfalls größer ist als in dem Fall, daß zwischen diesen die Lücke gebildet ist, und daher in Betracht zu ziehen ist, daß die Kopplung zwischen den beiden Teilen stärker wird, was eine Erhöhung des Mischwirkungsgrades ergibt (d.h., des Wirkungsgrades der Fortpflanzung von elektromagnetischen Wellen aus dem Überlagerungsoszillatorteil). Eine noch stärkere Kopplung ergibt sich, wenn das isolierende Material durch ein leitendes Material ersetzt wird, und es ist hinsichtlich des Mischwirkungsgrades eine stärkere Verbesserung festzustellen.
Ein Josephson-Übergang vom Korngrenzentyp ist ein Übergang mit schwacher Bindung, der hinsichtlich der maximalen Nutzfrequenz und des Mischwirkungsgrades vorteilhafter ist als ein Tunnel-Josephson-Übergang. Dies ist auch im Sinne der besten Nutzung des Vorteils vorzuziehen, der sich aus der Verwendung eines Oxid Supraleiters für hohe Temperatur ergibt, welcher gemäß den vorangehenden Ausführungen bei Hochfrequenzbändern angewandt werden kann.
Die Josephson-Übergangszone, die den Überlagerungsoszillatorteil bildet, kann in einer größeren Anzahl hergestellt werden, wodurch die an den Überlagerungsoszillatorteil anzulegende Spannung höher angesetzt werden kann und damit die Überlagerungsoszillatorfrequenz stabiler gemacht werden kann.
Die Josephson-Übergangszone, die den Empfangsteil bildet, kann gleichfalls in einer größeren Anzahl vorgesehen werden, wodurch der Empfangswirkungsgrad verbessert werden kann.

BEISPIELE

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen in größeren Einzelheiten beschrieben.

Beispiel 1

In Fig. 2A bis 2D sind schematisch die Struktur einer Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und Schritte zu deren Herstellung dargestellt.
Bei den in Fig. 2A und 2B dargestellten Schritten wurde auf dem Substrat 4 nach dem Clusterionenstrahlverfahren der untere Film 5a aus Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-x (x = 0 bis 0,5) gebildet (Fig. 2A). Als Substrat wurde ein Substrat aus monokristallinem SrTiO&sub3; verwendet. Diese Filmformung wurde unter folgenden Bedingungen ausgeführt: Als Verdampfungsquellen wurden Y, BaO und Cu verwendet, die Beschleunigungsspannung und der Ionisationsstrom hierfür waren für ein jedes Element 1 kV bzw. 300 mA, die Substrattemperatur wurde auf 500ºC eingestellt und zum Zeitpunkt der Ablagerung wurde Sauerstoffgas mit 1 x 10&supmin;³ Torr eingeleitet. Der untere Film Sa bestand aus einem polykristallinen Film mit einer Filmdicke von ungefähr 0,1 µm und mit Kristallkörnern in der Größe von ungefähr 1 µm und sein Widerstand wechselte bei einer Temperatur von nicht mehr als 83 K auf 0.
Als nächstes wurde zum Bilden des Isoliermaterials 8 durch Ablagerung nach dem Hochfrequenz-Aufsprühverfahren ein MgO-Dünnfilm erzeugt (Fig. 28). Diese Filmbildung wurde unter folgenden Bedingungen ausgeführt: Es wurde ein MgO- Target in einem Bedampfungsgas Ar:O&sub2; = 1:1 bei 1,33 Pa (1 x 10&supmin;² Torr) verwendet, die Substrattemperatur wurde auf 200ºC eingestellt und die Bedampfungsleistung betrug 200 W. Die sich ergebende Schicht hatte eine Filmdicke von 0,08 µm.
Darauffolgend wurde der obere Film 5b auf die gleiche Weise wie der untere Film 5a gebildet (Fig. 2C). Dieser obere Film 5b zeigte den Widerstand 0 bei einer Temperatur von nicht mehr als 81 K.
Im weiteren wurde durch Fotolithografie ein Muster geformt, um die beiden Josephson-Übergangszonen 6 und 7 in geschichteter Form zu bilden (Fig. 2D und 2E). Die beiden Josephson-Übergangszonen 6 und 7 waren jeweils 2 µm breit und 3 µm lang.
Die auf diese Weise hergestellte Supraleiter- Mischstufe für elektromagnetische Wellen wurde mittels einer einfachen Kühleinheit auf 40 K abgekühlt und dann wurde aus einer Gleichstromquelle der Josephson Übergangszone 7 ein Vorspannungsstrom zugeführt, um diese als Überlagerungsoszillatorteil zu betreiben, während auf den als Empfangsteil dienenden Josephson-Übergang 6 eine elektromagnetische Welle aufgestrahlt wurde. Als Ergebnis wurde die Vorrichtung auf zufriedenstellende Weise als Mischstufe für elektromagnetische Wellen in einem Frequenzbereich von 100 GHz bis 1 THz betrieben.
Bei diesem Beispiel wurden auf gleichartige Weise auch Vorrichtungen betrieben, die dadurch erhalten wurden, daß das Y in dem supraleitenden Dünnfilmmaterial YlBa&sub2;Cu&sub3;O7-x (x = 0 bis 0,5) durch ein Lanthanoid wie Ho, Er, Yb, Eu oder La ersetzt wurde.

Beispiel 2

In Fig. 1A bis 1E sind Schritte zum Herstellen einer Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In der in diesen Figuren 1A bis 1D dargestellten Supraleiter Mischstufe für elektromagnetische Wellen wurde eine lonenimplantation nach dem FIB-Verfahren ausgeführt, um einen Supraleiter-Dünnfilm zu isolierendem Material umzuformen.
Zuerst wurde auf dem Substrat 4 der Supraleiter- Dünnfilm 5 gebildet (Fig. 1A). Als Substrat 4 wurde ein Substrat aus monokristallinem MgO verwendet. Als Supraleiter-Dünnfilm 5 wurde ein Film verwendet, der durch Hochfrequenzmagnetron-Zerstäubung mit einem Target aus Bi&sub2;Sr&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;O&sub1;&sub0; bei einem Ar-Druck von 1,33 Pa (1 x 10&supmin;² Torr), einer Hochfrequenzleistung von 200 W und einer Substrattemperatur von 100ºC und durch Erwärmen auf 860ºC in der Atmosphäre nach der Filmerzeugung gebildet war.
Dieser Supraleiter-Dünnfilm 5 bestand aus einem polykristallinen Film mit einer Filmdicke von 0,2 µm und Kristallkörnern in der Größe von 2 bis 3 µm und zeigte Supraleitfähigkeit bei einer Temperatur von nicht mehr als 95 K.
Als nächstes wurde durch Fotolithografie ein Muster geformt, um in dem Supraleiter-Dünnfilm 5 einen schmalen Bereich 5' zu bilden (Fig. 1B). Dieser schmale Bereich 5' wurde mit den Dimensionen 5 µm Länge und 8 µm Breite ausgebildet.
Darauffolgend wurden entlang der Mittellinie dieses schmalen Bereiches 5' im weiteren nach dem FIB-Verfahren Ar-Ionen in einer Breite von 0,5 µm implantiert, um das Isoliermaterial 8 zu bilden. Auf diese Weise wurde der schmale Bereich 5, in zwei Teile aufgeteilt, um in sehr naher Anordnung die Josephson-Übergangszonen 6 und 7 zu bilden, und zugleich wurde der Supraleiter-Dünnfilm 5 in zwei Teile geteilt (Fig. 1C).
Die auf diese Weise hergestellte Supraleiter- Mischstufe für elektromagnetische Wellen wurde wie diejenige gemäß dem Beispiel 1 betrieben.
Bei diesem Beispiel 2 wurden auf gleichartige Weise auch Vorrichtungen betrieben, die dadurch erhalten wurden, daß das Material für den Supraleiter-Dünnfilm auf Bi2-xPbxSr&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;O&sub1;&sub0; geändert wurde oder dessen Bi durch Blei ersetzt wurde.

Beispiel 3

In Fig. 5 ist schematisch die Struktur einer Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die in Fig. 5 dargestellte Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen wurde in folgenden Schritten hergestellt: Zuerst wurde unter Verwendung eines Substrates aus monokristallinem MgO als Substrat 4 auf diesem der Dünnfilm 5 aus dem Oxid-Supraleiter gebildet. Der Dünnfilm aus dem Oxid-Supraleiter wurde durch Hochfrequenzmagnetron-Zerstäubung mit einem Target aus Bi&sub2;S&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;O&sub1;&sub0; bei einer Zerstäubungsleistung von 150 W, einem Zerstäubungsgas Ar, einem Gasdruck von 0,27 Pa (2 x 10&supmin;³ Torr) und einer Substrattemperatur von 100ºC zum Erhalten einer Filmdicke von 0,25 µm und durch darauffolgendes Erwärmen auf 860ºC in einer Atmosphäre aus 30 % O&sub2; und 70 % N&sub2; gebildet. Dieser Dünnfilm 5 wurde in einen polykristallinen Film mit Kristallkörnern in der Größe von ungefähr 2 µm umgewandelt und zeigte Supraleitfähigkeit bei einer Temperatur von nicht mehr als 95 K.
An diesem Dünnfilm 5 aus dem Oxid-Supraleiter wurde durch Fotolithografie ein Muster geformt, um die als Überlagerungsoszillatorteile dienenden Josephson Übergangszonen 6a, 6b und 6c und die als Empfangsteile dienenden Josephson-Übergangszonen 7a, 7b und 7c zu bilden, welche alle in einer Breite von 4 µm und einer Länge von 4 µm ausgebildet wurden.
Als nächstes wurden durch Widerstandserwärmung Cr und Au zu Filmen mit einer jeweiligen Dicke von 0,01 µm bzw. 0,05 µm abgelagert, wobei dadurch das leitende Material 17 bzw. die Elektroden 13, 14 und 15, 16 gebildet wurden.
Die auf diese Weise hergestellte Supraleiter- Mischstufe für elektromagnetische Wellen wurde mit einer einfachen Kühleinheit auf 40 K gekühlt. Als Ergebnis wurde die Mischstufe zufriedenstellend als eine Mischstufe für elektromagnetische Wellen in einem Frequenzbereich von 100 GHz bis 1 THz betrieben.
Die für das Zuführen eines Vorspannungsstromes zu dem Überlagerungsoszillatorteil erforderliche Spannung war um das drei- oder vierfache größer als bei dem Beispiel 2, so daß eine stabile Funktion erzielt werden konnte.
Bei diesem Beispiel wurden auch auf gleichartige Weise Vorrichtungen betrieben, die dadurch erhalten wurden, daß das Material für den Supraleiter-Dünnfilm auf Tl&sub2;Ba&sub2;CanCu1+nOy (n = 1, 2 oder 3) oder TlBa&sub2;CanCu1+nOy (n = 1, 2 oder 3) geändert wurde.

Beispiel 4

In Fig. 3A und 3B ist schematisch die Struktur einer Supraleiter-Mischwstufe für elektromagnetische Wellen gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß Fig. 3A und 3B enthält den Überlagerungsoszillatorteil und den Empfangsteil, die über ein isolierendes Material gekoppelt sind, so daß eine Kapazität gebildet ist. Die Fig. 3A ist eine Draufsicht hiervon und die Fig. 3B ist eine Schnittansicht entlang der Linie c-c' in Fig. 3A. Diese Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen wurde in fogenden Schritten hergestellt: Zuerst wurde unter Verwendung eines Substrates aus monokristallinem SrTiO&sub3; als Substrat 4 auf diesem der untere Film 5a gebildet. Dieser untere Film 5a wurde nach dem Clusterionenstrahlverfahren mit Y, BaO und Cu als Ablagerungsquellen zu deren Ablagerung auf dem Substrat in dem Verhältnis Y:Ba:Cu = 1:2:1,5 gebildet. Die Beschleunigungsspannung und der Ionisationsstrom hierfür waren für ein jedes Element jeweils 1 kV bzw. 300 mA und die Ablagerung erfolgte unter Einleiten von Sauerstoffgas mit 0,13 Pa (1 x 10&supmin;³ Torr) und Einstellen der Substrattemperatur auf 500ºC ausgeführt. Der untere Film 5a bestand aus einem polykristallinen Film mit einer Filmdicke von 0,1 µm und Kristallkörnern in der Größe von ungefähr 1µm und zeigte Supraleitfähigkeit bei einer Temperatur von nicht mehr als 83 K.
Als nächstes wurde zum Bilden des Isoliermaterials 8 ein MgO-Dünnfilm durch Ablagerung durch Hochfrequenz- Zerstäubung gebildet. Dieser Film wurde unter folgenden Bedingungen erzeugt: Es wurde ein MgO-Target in einem Zerstäubungsgas Ar:O&sub2; = 1:1 unter 1,33 Pa (1 x 10&supmin;² Torr) verwendet, die Substrattemperatur wurde auf 200ºC eingestellt und die Zerstäubungsleistung betrug 200 W. Die sich ergebende Schicht hatte eine Filmdicke von 0,08 µm.
Darauffolgend wurde auf die gleiche Weise wie der untere Film 5a der obere Film 5b gebildet. Dieser obere Film 5b zeigte Supraleitfähigkeit bei einer Temperatur von nicht mehr als 81 K.
Dieser untere und obere Film 5a und 5b wurden ferner der Musterformung durch Fotolithografie unterzogen, um die als Überlagerungsoszillatorteile dienenden Josephson- Übergangszonen 6, 9 und 11 und die als Empfangsteile dienenden Josephson-Übergangszonen 7, 10 und 12 in geschichteter Form auszubilden. Danach wurden durch Widerstandserwärmung in geschichteter Form Or und Au zum Bilden von Filmen mit einer jeweiligen Dicke von 0,01 µm bzw. 0,05 µm abgelagert, wobei damit die Elektroden 13, 14 und 15, 16 gebildet wurden.
Die auf diese Weise hergestellte Supraleiter- Mischstufe für elektromagnetische Wellen wurde gleichermaßen wie bei dem Beispiel 3 auf zufriedenstellende Weise betrieben.
Bei diesem Beispiel wurde auch gleichermaßen eine Vorrichtung betrieben, die dadurch erhalten wurde, daß das Material für den Supraleiter-Dünnfilm auf Nd1,85Ce0,15CuOy geändert wurde. Dieses Material hat jedoch eine kritische Temperatur Tc von ungefähr 25 K und wurde daher unter Kühlung auf 20 K eingesetzt. Die Mischstufe arbeitete gleichermaßen auch in dem Fall, daß der untere und der obere Film 5a und 5b aus unterschiedlichen Materialien gebildet waren.

Beispiel 5

Bei den in Fig. 4 dargestellten Schritten wurde als Substrat 4 ein Substrat aus monokristallinem MgO verwendet und auf dem Substrat 4 wurde durch Hochfrequenzmagnetron- Zerstäubung der Supraleiter-Dünnfilm 5 aus Bi&sub2;Sr&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;Ox gebildet. Dieser Film wurde unter folgenden Bedingungen gebildet: In einer Atmosphäre aus Ar:O&sub2; = 1:1 bei einem Druck von 0,93 Pa (7 x 10&supmin;³ Torr) wurde mit gesintertem Bi&sub2;Sr&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;Ox als Target der Film mit einer Zerstäubungsleistung von 100 W bei einer Substrattemperatur von 200ºC erzeugt und der auf diese Weise erzeugte Film wurde dann über eine Stunde in einer Oxidationsatmosphäre auf 850ºC erwärmt. Der Film hatte eine Dicke von 0,8 µm. Dieser Dünnfilm bestand aus einem polykristallinen Dünnfilm mit Kristallkörnern in der Größe von 2 bis 3 µm (Fig. 4A). Als nächstes wurde durch Fotolithografie ein Muster geformt, um nahe aneinander die beiden Josephson- Überganszonen 6 und 7 zu bilden. Die Übergangszonen hatten jeweils eine Länge von 8 µm und eine Breite von 4 µm und der Abstand zwischen den beiden Josephson-Übergangszonen betrug 1 µm (Fig. 4B). Als nächstes wurde durch Widerstandserwärmung darauf in Vakuum Ag zum Bilden eines Filmes mit 0,5 µm Dicke abgelagert, wonach durch Fotolithografie ein Muster zum Formen des leitenden Materials 17 gebildet wurde (Fig. 40). Hierbei wurden für den Josephson-Übergang Kristallkorngrenzen genutzt (Fig. 4D).
Die auf diese Weise hergestellte Mischstufe für elektromagnetische Wellen hat auf zufriedenstellende Weise als Heterodyn-Mischstufe für elektromagnetische Wellen in einem Frequenzbereich von 100 GHz bis 1 THz gearbeitet.
Bei diesem Beispiel wurde auf gleichartige Weise auch eine Vorrichtung betrieben, die dadurch erhalten wurde, daß das Material für den Supraleiter-Dünnfilm auf Pb&sub2;Sr&sub2;Ca0,5Y0,5Cu&sub3;Oy geändert wurde

Beispiel 6

Es wird hier ein Beispiel beschrieben, bei dem als Substrat bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel SrTiO&sub3; benutzt wurde, als Supraleitermaterial ein Material auf YBaCuO-Basis verwendet wurde und als Verfahren zum Erzeugen eines Supraleiter- Dünnfilmes die Clusterionenstrahl-Ablagerung angewandt wurde. Zuerst wurde durch Clusterionenstrahl-Ablagerung auf dem Substrat 4 der Supraleiter-Dünnfilm 5 aus YlBa&sub2;Cu&sub3;07-x (x = 0,1 bis 0,4) erzeugt. Dieser Film wurde unter folgenden Bedingungen gebildet: Unter Verwendung von Y, BaO und Cu als Verdampfungsquellen betrugen die Beschleunigungsspannung und der Ionisationsstrom hierfür jeweils 2 kV bzw. 100 mA für Y, 4 kV bzw. 200 mA für BaO und 4 kV bzw. 200 mA für Cu. Die Substrattemperatur wurde auf 600ºC eingestellt und während der Ablagerung wurde O&sub2;- Gas mit 1,73 Pa (1,3 x 10&supmin;² Torr) eingeleitet. Der sich ergebende Film hatte eine Dicke von 0,5 µm. Dieser Dünnfilm bestand aus einem polykristallinen Dünnfilm mit Kristallkörnern in der Größe von ungefähr 2 µm und zeigte Supraleitfähigkeit ohne Wärmebehandlung (Fig. 4A). Daran wurde auf gleiche Weise wie bei dem Beispiel 5 ein Muster gebildet, um die beiden Josephson-Übergangszonen 6 und 7 zu bilden (Fig. 4B). Ferner wurde auf gleiche Weise das leitende Material 17 geformt (Fig. 4C).
Die auf diese Weise hergestellte Mischstufe für elektromagnetische Wellen hat wie bei dem Beispiel 5 auf zufriedenstellende Weise gearbeitet.

Beispiel 7

In Fig. 10A bis 10D ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei diesem wird für das Bilden des Josephson-Überganges eine an dem Substrat ausgebildete Höhendifferenz genutzt.
Zuerst wurde an dem Substrat 4 aus monokristallinem MgO durch Fotolithografie eine Höhenstufe von 0,5 µm geformt (Fig. 10A). Als nächstes wurde an dem Substrat 4, an dem die Höhenstufe ausgebildet war, durch Hochfrequenzmagnetron-Zerstäubung der Supraleiter-Dünnfilm aus Er&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-x (x = 0,1 bis 0,4) gebildet. Der Film wurde unter folgenden Bedingungen gebildet: In einer Ar- Gasatmosphäre mit einem Druck von 0,93 Pa (7 x 10&supmin;³ Torr) wurde mit gesintertem Er&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-x (x = 0,1 bis 0,4) als Target der Film mit einer Zerstäubungsleistung von 150 W und einer auf 100ºC eingestellten Substrattemperatur erzeugt und der auf diese Weise gebildete Film wurde dann über eine Stunde in einer Oxidationsatmosphäre auf 900ºC erwärmt. Der Film hatte eine Dicke von 0,5 µm. Dieser Dünnfilm bestand aus einem polykristallinen Dünnfilm mit Kristallkörnern in der Größe von 4 bis 6 µm (Fig. 10B). Als nächstes wurde auf gleiche Weise wie bei dem Beispiel 5 ein Muster geformt, um die beiden Josephson-Übergangszonen 6 und 7 zu bilden. Die Übergangszonen wurden jedoch jeweils in einer Länge von 16 µm und einer Breite von 8 µm ausgebildet (Fig. 10C). Im weiteren wurde auf die gleiche Weise wie bei dem Beispiel 5 das leitende Material 17 geformt (Fig. 10D).
Die auf diese Weise hergestellte Mischstufe für elektromagnetische Wellen hat gleichermaßen wie bei dem Beispiel 5 zufriedenstellend gearbeitet.

Beispiel 8

Bei Schritten gemäß der Darstellung in Fig. 6 wurde als Substrat 4 ein Substrat aus polykristallinem MgO benutzt und auf dem Substrat 4 wurde durch Ionenstrahlzerstäubung der untere Film 5a aus Bi&sub2;Sr&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;Ox ausgebildet. Dieser Film wurde mit gesintertem Bi&sub2;Sr&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;O als Target bei einem Grunddruck von 2,66 x 10&supmin;³ Pa (2 x 10&supmin;³ Torr), einem Ar-Druck von 0,5 Pa (3 x 10&supmin;³ Torr), einem Ionenstrom von 100 µA, einer Beschleunigungsspannung von 7 kV und einer Substrattemperatur von 600ºC erzeugt. Der sich ergebende Film hatte eine Dicke von 0,05 µm. Als nächstes wurde durch Hochfrequenzzerstäubung die MgO-Schicht als isolierendes Material 8' mit einem MgO-Target bei einem Ar-Druck von 0,92 Pa (7 x 10&supmin;³ Torr), einer Zerstäubungsleistung von 100 W und einer Substrattemperatur von 150ºC gebildet. Im weiteren wurde unter den gleichen Bedingungen der obere Film 5b aus Bi&sub2;Sr&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;O gebildet. Danach wurde durch Fotolithografie ein Muster geformt, um die Josephson- Übergangszonen 20 und 21 gemäß der Darstellung in Fig. 6B zu bilden. Die Übergangsflächen waren 10 µm x 8 µm für die Josephson-Übergangszone 20 und 5 µm x 8 µm für die Josephson-Übergangszone 21. Die Nut 18 war 1 µm breit und die Filmdicke an dem Kopplungsteil 19 betrug 0,015 µm.
Dabei wurden die Strom/Spannung-Kennlinien zwischen dem unteren Film 5a der Josephson-Übergangszone 20 und dem unteren Film 5a des Josephson-Überganges 21 bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff gemessen, um festzustellen, daß sich die Eigenschaften eines Josephson- Mikrobrückenüberganges zeigten. Das heißt, der Kopplungsteil 19 war durch einen schwach verbundenen Josephson-Übergang gebildet. Es wurde ein Josephson-Strom von 80 µA festgestellt.
Die auf diese Weise hergestellte Mischstufe für elektromagnetische Wellen wurde unter Kühlung mit flüssigem Stickstoff in einen Wellenleiter eingesetzt und bewertet.
Als Ergebnis hat die Mischstufe zufriedenstellend als Reterodyn-Mischstufe für elektromagnetische Wellen in einem Frequenzbereich von 100 GHz bis 800 GHz gearbeitet.

Beispiel 9

Es wird hier ein Beispiel beschrieben, bei dem als Substrat 4 bei den in Fig. 6 dargestellten Schritten SrTiO&sub3; verwendet wurde, als Supraleitermaterial ein Material auf YBaCuO-Basis verwendet wurde und für das Bilden des Supraleiter-Dünnfilmes das Clusterionenstrahl- Ablagerungsverfahen angewandt wurde. Zuerst wurde durch Clusterionenstrahl-Ablagerung an dem Substrat 4 der untere Film 5a aus YBa&sub2;Cu&sub3;O7-x (x = 0,1 bis 0,4) gebildet. Dieser Film wurde unter folgenden Bedingungen hergestellt: Mit Y, BaO und Cu als Verdampfungsquellen waren die Beschleunigungsspannung und der Ionisationsstrom hierfür jeweils 3 kV bzw. 100 mA für Y, 5 kV bzw. 200 mA für BaO und 5 kV bzw. 200 mA für Cu. Die Substrattemperatur wurde auf 700ºC eingestellt und während der Ablagerung wurde O&sub2;- Gas mit 0,66 Pa (5 x 10&supmin;³ Torr) eingeleitet. Der sich ergebende Dünnfilm war 0,06 µm dick. Als nächstes wurde durch Widerstandserwärmung Ag in einer Dicke von 0,002 µm abgelagert und auf diesem durch Hochfrequenzzerstäubung ZrO&sub2; in einer Dicke von 0,001 µm ausgebildet. Dabei wurde als Target YSZ benutzt, der Ag-Druck betrug 0,93 Pa (7 x 10&supmin;³ Torr), die Zerstäubungsleistung war 100 W und die Substrattemperatur war 100ºC. Im weiteren wurde darauf durch die vorangehend genannte Clusterionenstrahl- Ablagerung bei einer eingestellten Substrattemperatur von 550ºC der obere Film 5b aus YBaCuO in einer Dicke von 0,08 µm ausgebildet (Fig. 6A). Als nächstes wurden durch Fotolithografie und Clusterionenimplantation die Josephson- Übergangszonen 20 und 21 ausgebildet (Fig. 6C). Die Ionenimplantation erfolgte mit Ar-Ionen (5 keV). Die Übergangsflächen waren 12 µm x 10 µm für die Josephson- Übergangszone 20 und 6 µm x 10 µm für die Josephson- Übergangszone 21. Der Teil, an dem die Ionen implantiert wurden, war 0,8 µm breit. Auf gleiche Weise wie bei dem Beispiel 8 wurden die elektrischen Eigenschaften an dem Kopplungsteil 19 gemessen und es wurde festgestellt, daß dieser halbleitend war. Der spezifische Widerstand bei der Temperatur von flussigem Stickstoff betrug ungefähr 10³ Ω cm.
Die auf diese Weise hergestellte Mischstufe für elektromagnetische Wellen wurde gleichermaßen wie diejenige bei dem Beispiel 8 auf zufriedenstellende Weise bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff betrieben.

Beispiel 10

In Fig. 7A bis 7D ist eine Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß dem Beispiel 10 dargestellt. Zuerst wurden in dem gleichen Prozeß wie bei dem Beispiel 9 auf dem Substrat 4 der aus einem 0,06 µm dicken Dünnfilm auf Y-Basis bestehende untere Film 5a, Ag in einer Dicke von 0,002 µm und die aus ZrO&sub2; in einer Dicke von 0,001 µm bestehende Isoliermaterialschicht 8 in dieser Aufeinanderfolge ausgebildet und es wurde durch Fotolithografie ein Muster geformt (Fig. 7A). Als nächstes wurde darauf der obere Film 5b als Dünnfilm auf Y-Basis in einer Dicke von 0,06 µm ausgebildet und durch Fotolithografie ein Muster geformt, um eine Reihenanordnung von Tunnel-Josephson-Übergängen zu bilden (Fig. 78). Darauf folgend wurde mit einem Excimer-Laser der Übergang am linken Ende zum Bilden einer Nut 18 geätzt (Fig. 7C). Fig. 7D und 7E zeigen jeweils Querschnitte entlang von Linien a- a' und b-b' in Fig. 7C. Auf gleiche Weise wie bei dem Beispiel 8 wurden die elektrischen Eigenschaften an dem Kopplungsteil 19 gemessen und es wurde festgestellt, daß der spezifische Widerstand 10&sup6; Ωcm oder mehr betrug und die elektrische Kapazität ungefähr 1 nF betrug.
In Fig. 8 ist eine Äquivalenzschaltung dieser Vorrichtung dargestellt.
Das heißt, ein Überlagerungsoszillatorteil 23 und ein Empfangsteil 24 sind beide aus jeweils zehn Reihenanordnungen zusammengesetzt. Diese Gestaltung ermöglicht es, die Betriebsspannung, die angelegt wird, wenn dem Überlagerungsoszillatorteil der Vorspannungsstrom zugeführt wird, zehnmal größer zu machen und auch die Spannung an dem Empfangsteil zehnmal größer zu machen.
Hierdurch können die Stabilität und der Rauschwiderstand verbessert werden, die bei dem tatsächlichen Betreiben der Vorrichtung erforderlich sind.
Die auf diese Weise hergestellte Mischstufe für elektromagnetische Wellen hat zufriedenstellend bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff als Heterodyn- Mischstufe für elektromagnetische Wellen in einem Bereich von 100 GHz bis 800 GHz gearbeitet.

Beispiel 11

Die Prozedur gemäß Beispiel 2 wurde wiederholt, um zwei Josephson-Übergangszonen zu erzeugen, von denen jeweils eine mit einer Breite von 2 µm und die andere mit einer Breite von 5 µm gebildet wurden und beide mit einer gemeinsamen Länge von 5 µm gebildet wurden. Hierbei war der Josephson-Strom 11 mA an der 2 µm breiten Josephson- Übergangszone, die als Empfangsteil benutzt wurde, und an der 5 µm breiten Josephson-Übergangszone, die als Überlagerungsoszillatorteil benutzt wurde, war der Josephson-Strom 23 mA.
Als Ergebnis hat die Vorrichtung gleichermaßen wie bei dem Beispiel 2 zufriedenstellend gearbeitet, aber es war möglich, die Leistung von elektromagnetischen Wellen mit den Zwischenfrequenzen mit einem höheren Pegel als bei dem Beispiel 2 zu entnehmen.

Beispiel 12

In Fig. 9 ist schematisch der Aufbau einer Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen gemäß dem Beispiel 12 dargestellt. Die in Fig. 9 dargestellte Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen wurde in den folgenden Schritten hergestellt:
Als erstes wurde als Substrat 4 ein Substrat aus monokristallinem MgO verwendet. Auf nur einer Hälfte des Substrates wurde ein Dünnfilm 26 aus ZrO&sub2; in einer Dicke von nur 0,002 µm ausgebildet. Der Film wurde durch Hochfrequenzmagnetron-Zerstäubung mit YSZ als Target in einem Zerstäubungsgas aus Ar:O&sub2; = 1:1 mit einem Druck von 1,3 Pa (1 x 10&supmin;² Torr) bei einer Substrattemperatur von 200ºC und mit einer Leistung von 100 W erzeugt. Danach wurde die Prozedur gemäß dem Beispiel 3 wiederholt, um den Überlagerungsoszillatorteil (7a, 7b und 7c) und den Empfangsteil (6a, 6b und 6c) zu bilden. Hierbei betrugen der Josephson-Strom an dem Überlagerungsoszillatorteil (7a, 7b und 7c) 3,5 mA und der Josephson-Strom an dem Empfangsteil (6a, 6b und 6c) 0,7 mA. Die auf diese Weise hergestellte Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen wirkte zufriedenstellend wie bei dem Beispiel 31 aber es war möglich, die Leistung von elektromagnetischen Wellen mit Zwischenfrequenzen mit einem höheren Pegel als bei dem Beispiel 3 zu entnehmen.

Beispiel 13

In Fig. 13 ist der Aufbau einer Mischvorrichtung gemäß dem Beispiel 13 dargestellt.
Eine Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen, die nach dem vorangehend als Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, wurde in den Rechteck-Wellenleiter 38 mit den Jnnenmaßen 1 mm x 0,5 mm eingebaut. Dieser Wellenleiter 38 wurde an dein kalten Kopf 31' eines Kryostaten 31 befestigt, in dem zirkulierendes Hehumgas verwendet wurde, und auf 15 K gekühlt. Hierbei war der Wellenleiter 38 an dem Anschlußteil desselben zu dem Kryostaten 31 mit einem 0,2 mm dicken Teflonblatt 39 abgetrennt, so daß die Innenseite des Kryostaten auf Vakuum gehalten wurde. Unter diesen Bedingungen wurde mit der außerhalb des Kryostaten angebrachten Gleichstromquelle dem Überlagerungsoszillatorteil der vorangehend beschriebenen Supraleiter-Mischstufe für elektromagnetische Wellen ein Vorspannungsstrom zugeführt. In den Wellenleiter 38 wurde mit einem Gunn-Oszillator und einem Frequenzverdoppler eine elektromagnetische Welle mit 200 GHz eingeleitet und es wurde ein Vorspannungsstrom von 15 bis 39 mA zugeführt. Dadurch wurde es möglich, das Mischausgangssignal 37 mit einer Zwischenfrequenz von 1 bis 0,7 GHz zu erhalten. Hierbei wurde als Verstärker 36 ein GaAs-FET-Verstärker benutzt.

Claims

1. Supraleitender Mischer für elektromagnetische Wellen, mit:

einem Substrat (4);

einem einstückig mit dem Substrat (4) ausgebildeten örtlichen Oszillatorabschnitt (6; 20) mit zumindest einem ersten Josephson-Übergang (6; 20), zur Erzeugung einer elektromagnetischen Welle als Bezugssignal;

einem ebenfalls einstückig mit dem Substrat (4) ausgebildeten Empfangsabschnitt (7; 21) mit zumindest einem zweiten Josephson-Übergang (7; 21), zum Ernpf ang einer elektromagnetischen Welle als Eingangssignal (32) äußeren Ursprungs und zur Mischung des Bezugssignals mit dem Eingangssignal (32); und

einer Kopplungseinrichtung (8; 17; 19), die angeordnet ist, um eine elektromagnetische Kopplung zwischen dem örtlichen Oszillatorabschnitt (6; 20) und dem Empf angsabschnitt (7; 21) auszubilden; dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungseinrichtung einen Streifen oder eine Schicht isolierenden Materials (8), oder ein Teil leitfähigen Materials (17; 19) enthält, wobei sie zwischen und in Berührung mit beiden, dem örtlichen Oszillatorabschnitt (6; 20) und dem Empfangsabschnitt (7; 21) angeordnet ist.

2. Supraleitender Mischer für elektromagnetische Wellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei jedem der ersten und zweiten Josephson-übergänge (6, 7) um einen aus einem verengten Abschnitt eines polykristallinen Dünnf ilms (5) eines Oxidsupraleiters bestehenden Josephson-Übergang handelt.

3. Supraleitender Mischer für elektromagnetische Wellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei jedem der ersten und zweiten Josephson-Übergänge (20, 21) um einen dem Tunnel-Effekt unterliegenden Josephson- Übergang handelt.

4. Supraleitender Mischer für elektromagnetische Wellen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der örtliche Oszillatorabschnitt (6) und der Empfangsabschnitt (7) jeweils eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Josephson-Übergängen (6, 9, 11 & 7, 10, 12) aufweisen.

5. Supraleitender Mischer für elektromagnetische Wellen nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ortliche Oszillatorabschnitt (6) und der Empfangsabschnitt (7) koplanar ausgebildet sind und durch den Streifen (8) isolierenden Materials getrennt sind.

6. Supraleitender Mischer für elektromagnetische Wellen nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, daß der örtliche Oszillatorabschnitt (6) und der Empfangsabschnitt (7) aus einem gemeinsamen polykristallinen Dünnfilm (5) eines Oxidsupraleiters ausgebildet sind, und der Streifen (8) durch einen durch lonenimplantation ausgebildeten Bereich des gemeinsamen Films (5) gebildet ist.

7. Supraleitender Mischer für elektromagnetische Wellen nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der örtliche Oszillatorabschnitt (6) und der Empfangsabschnitt (7) koplanar ausgebildet und durch einen Spalt getrennt sind, und die Kopplungseinrichtung das Teil leitfähigen Materials (17) enthält.

8. Supraleitender Mischer für elektromagnetische Wellen nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der örtliche Oszillatorabschnitt (6) und der Empfangsabschnitt (7) übereinander laminiert sind, wobei die Schicht (8) isolierenden Materials dazwischen angeordnet ist.

9. Supraleitender Mischer für elektromagnetische Wellen nach Anspruch 1, 2, 4 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der örtliche Oszillatorabschnitt (6) und der Empfangsabschnitt (7) unterschiedlich breit sind.

10. Supraleitender Mischer für elektromagnetische Wellen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dünnfilm (26) aus MgO, ZrO&sub2; oder Ag zwischen dem Empfangsabschnitt (7) und dem Substrat (4) angeordnet ist.

11. Supraleitender Mischer für elektromagnetische Wellen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der örtliche Oszillatorabschnitt (20) und der Empfangsabschnitt (21) aus ersten und zweiten gemeinsamen polykristallinen Dünnfilmen (5a, 5b) eines Oxidsupraleiters ausgebildet sind, die auf jeweils einer Seite einer Schicht (8') eines isolierenden Materials laminiert sind, und entweder mit einer in den Dünnfilmen (5a, 5b) und der Schicht (8') isolierenden Materials ausgebildeten Nut (18) oder einem darin durch Ionenimplantation ausgebildeten isolierenden Bereich (22) entworfen sind, die Kopplungseinrichtung durch einen verbleibenlen Teil (19) des ersten Dünnfilms (Sa) eines Oxidsupraleiters unterhalb der Nut (18) oder des isolierenden Bereichs (22) gebildet ist.

12. Vorrichtung eines supraleitenden Mischers für elektromagnetische Wellen, mit:

einem supraleitenden Mischer (30) für elektromagnetische Wellen nach einem der vorhergehenden Ansprüche;

einer Einführungseinrichtung (33), durch die das Signal (32) aus elektromagnetischen Wellen äußeren Ursprungs in den Empfangsabschnitt (7; 21) des Mischers (30) für elektromagnetische Wellen eingeführt wird;

einem Verstärker (36), der das Signal aus elektromagnetischen Wellen eines mittleren Frequenzbandes verstärkt, das als ein Ergebnis des Mischens des Bezugssignals mit dem Eingangssignal (32) in dem Mischer (30) für elektromagnetische Wellen erhalten wird; und

einer Kühleinrichtung (31'), die zumindest den Mischer (30) für elektromagnetische Wellen kühlt.