JP3359826B2 - 超伝導酸化物薄膜を用いた電子デバイス - Google Patents
超伝導酸化物薄膜を用いた電子デバイスInfo
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Description
薄膜を用いた電界効果型の電子デバイスに関する。
ことにより、上記超伝導体薄膜中のキャリア濃度を変調
し、抵抗等の電気的特性を制御する電界効果型電子デバ
イスは従来から知られている。しかし、金属超伝導体
は、そのキャリア濃度が大きく、外部電界は急激に緩和
されてしまうため、超伝導特性の変調度は極めて小さ
い。また、外部電界による変調度を拡大するために、膜
厚の極めて薄い金属超伝導体薄膜を用いる構造が提案さ
れている。しかしながら、変調度が大きくなるほど膜厚
が薄くなると、薄膜が微粒子構造となってしまうため、
外部電界によって変調される電気的特性の変化分は大き
くなるものの、薄膜単体の特性が非超伝導性となってし
まうという問題がある。金属超伝導体に比してキャリア
濃度が小さいことが特徴であるビスマス鉛バリウム(B
PB)系の酸化物超伝導体を薄膜材料に用いた場合に
は、電気的特性の変調度が大きな電子デバイスが得られ
る。しかしながら、(BPB)系の酸化物超伝導体は、
その超伝導転移臨界温度が10K程度であるため、より
高温で動作する高温酸化物超伝導体薄膜を用いた電子デ
バイスの実現が期待されている。高温酸化物超伝導体
は、1986年にIBMチュリッヒのベドノルツとミュ
ーラーが、ランタンとストロンチウムと銅を構成要素と
した酸化物が30〜40K程度で超伝導特性を示すこと
を発見して以来、イットリウム系(Tc〜90K)、ビ
スマス系(Tc〜110K)などの高温酸化物超伝導体
が次々と発見された。これらの高温酸化物超伝導体の薄
膜化は勢力的に研究され、バルク材料とほとんど同程度
の臨界温度を示すエピタキシャル成長膜が得られるに到
っている。しかしながら、基板上に作製される酸化物薄
膜の膜厚が10nm以下となると薄膜の超伝導特性が顕
著に劣化することが知られており、これまでの高温酸化
物超伝導体薄膜では、表面保護層や基板との界面にバッ
ファ層が必要であった。上記のような高温酸化物超伝導
体薄膜を用いて電界効果型電子デバイスを構成する場
合、バッファ層や表面保護層が存在すると、外部電界は
超伝導体薄膜の特性を変調すると共に、該バッファ層や
表面保護膜にも影響を及ぼすため、超伝導層のみを有効
に変調することを妨げるという問題があった。
従来技術における問題点を解消し、表面保護層や基板と
の界面にバッファ層が存在しない高温酸化物超伝導体薄
膜を用いた、電界効果型の電子デバイスを提供すること
にある。
するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構
成とするものである。すなわち、本発明は請求項1に記
載のように、高温酸化物超伝導体薄膜と導電性薄膜とが
誘電体層を挾んでコンデンサ構造を形成し、上記超伝導
酸化物薄膜と導電性薄膜との間に電圧を印加して、上記
超伝導酸化物薄膜中のキャリア濃度を変化させることに
より、上記超伝導酸化物薄膜の電気的特性を有効に変調
させる電界効果型の電子デバイスであって、上記超伝導
酸化物薄膜は、LaSrAlO4基板上に形成されたL
a2-xSrxCuO4+d(式中、xは0〜2以下、dは−
1〜+1の範囲を表わす。)よりなる組成の極薄い薄膜
からなり、かつ、該薄膜の界面にはバッファ層が存在し
ない高温酸化物超伝導体薄膜を用いた電子デバイスとす
るものである。また、本発明は請求項2に記載のよう
に、請求項1において、La2-xSrxCuO4+dよりな
る組成の極薄い薄膜の膜厚は、0.66nm以上、5.3
nm以下の範囲の超伝導酸化物薄膜を用いた電子デバイ
スとするものである。このように、上記請求項1または
請求項2に記載の超伝導酸化物薄膜を用いた電子デバイ
スとすることにより、超伝導酸化物薄膜の電気的特性の
変調度が大きい電界効果型3端子素子を実現できる効果
がある。本発明者らは、LaSrAlO4基板上にLa
2-xSrxCuO4+d(式中、xは0〜2以下、dは−1
〜+1の範囲を表わす。)高温酸化物超伝導体薄膜を作
製した場合に、膜厚が0.66nm(例えば、高温酸化
物超伝導体の分子径)以上、5.3nm(例えば、高温
酸化物超伝導体の分子径の8倍)以下の範囲であっても
バッファ層や表面保護層を設ける必要がなく、上記La
2-xSrxCuO4+d高温酸化物超伝導体薄膜が超伝導特
性を示すことを見出した。したがって、本発明の高温酸
化物超伝導体薄膜に外部電界を印加することにより、上
記超伝導体薄膜の特性を変調する電界効果型の電子デバ
イスにおいて、LaSrAlO4基板上に作製した膜厚
が0.66〜5.3nmの範囲のLa2-xSrxCuO4+d
高温酸化物超伝導体薄膜を用いることを最も主要な特徴
とするものであり、従来技術と異なるところは、基板材
料と超伝導層の材料選択によって、バッファ層や表面保
護層を設ける必要のない高温酸化物超伝導体薄膜を用い
ること、および高温酸化物超伝導体薄膜の厚さが極めて
薄い点にある。本発明のLaSrAlO4基板上に形成
するLa2-xSrxCuO4+d高温酸化物超伝導体薄膜の
膜厚は、0.66nm以下では、該酸化物超伝導体の分
子径よりも小さくなるのでLa2-xSrxCuO4+d組成
の酸化物超伝導体が形成できなくなり、また膜厚が5.
3nmを超えると、該酸化物超伝導体薄膜の電気的特性
の変調度合が実用上有効な値を示さなくなるので好まし
くない。
例を示す模式図であって、符号1は高温酸化物超伝導体
層、2は誘電体層、3は基板、4は金属電極層を示す。
5、6は高温酸化物超伝導体層1に取り付けた電極を示
す。高温酸化物超伝導体層1にはバッファ層や表面保護
膜を持たない、厚さが5.3nm未満のLa2-xSrxC
uO4+d(001)薄膜が、基板3にはLaSrAlO4
よりなる基板、また、誘電体層2にはLaSrAlO4
/SrTiO3またはLaSrAlO4/BaTiO3の
誘電体積層膜などが用いられる。図に示す電子デバイス
では、高温酸化物超伝導体層1、誘電体層2、金属電極
層4の3層が重なってコンデンサを形成している電界効
果型の電子デバイスである。金属電極層4と高温酸化物
超伝導体層1との間に、外部電圧源7を印加すると、高
温酸化物超伝導体層1には外部電界が発生するため、キ
ャリア数が変調される。これにより、高温酸化物超伝導
体層1の超伝導転移温度などの特性は大きく変化する。
したがって、このような電子デバイスでは、外部電圧源
7によって、高温酸化物超伝導体層1に取り付けた電極
5、6間の抵抗を大きく変化させることができる効果が
ある。
デバイスは、高温酸化物超伝導体薄膜を用いて、変調度
が大きい電界効果型3端子素子を実現できる効果があ
る。
子デバイスの構成を示す模式図。
Claims (2)
- 【請求項1】高温酸化物超伝導体薄膜と導電性薄膜とが
誘電体層を挾んでコンデンサ構造を形成し、上記超伝導
酸化物薄膜と導電性薄膜との間に電圧を印加して、上記
超伝導酸化物薄膜中のキャリア濃度を変化させることに
より、上記超伝導酸化物薄膜の電気的特性を有効に変調
させる電界効果型の電子デバイスであって、 上記超伝導酸化物薄膜は、LaSrAlO4基板上に形
成された La2-xSrxCuO4+d(式中、xは0〜2以下、dは
−1〜+1の範囲を表わす。)よりなる組成の極薄い薄
膜からなり、かつ、該薄膜の界面にバッファ層が存在し
ない高温酸化物超伝導体薄膜であることを特徴とする超
伝導酸化物薄膜を用いた電子デバイス。 - 【請求項2】請求項1において、La2-xSrxCuO
4+dよりなる組成の極薄い薄膜の膜厚は、0.66nm以
上、5.3nm以下の範囲であることを特徴とする超伝
導酸化物薄膜を用いた電子デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27212196A JP3359826B2 (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 超伝導酸化物薄膜を用いた電子デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27212196A JP3359826B2 (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 超伝導酸化物薄膜を用いた電子デバイス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10117022A JPH10117022A (ja) | 1998-05-06 |
JP3359826B2 true JP3359826B2 (ja) | 2002-12-24 |
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ID=17509389
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP27212196A Expired - Fee Related JP3359826B2 (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 超伝導酸化物薄膜を用いた電子デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3359826B2 (ja) |
-
1996
- 1996-10-15 JP JP27212196A patent/JP3359826B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH10117022A (ja) | 1998-05-06 |
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