JPH06132575A - 超電導デバイス - Google Patents
超電導デバイスInfo
- Publication number
- JPH06132575A JPH06132575A JP4304873A JP30487392A JPH06132575A JP H06132575 A JPH06132575 A JP H06132575A JP 4304873 A JP4304873 A JP 4304873A JP 30487392 A JP30487392 A JP 30487392A JP H06132575 A JPH06132575 A JP H06132575A
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- Japan
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- superconducting
- thin film
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- Pending
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、準粒子の注入特性を改善すると
共に作製が容易にして、且つ素子の集積度を向上させる
ことが可能な超電導デバイスを提供することをその目的
とする。 【構成】 この発明の超電導体デバイスは、ＳＴＯ基板
１の（１１０）面上に（１１７）配向させたＢＳＣＣＯ
酸化物超電導体２を設け、この（１１７）配向面上に絶
縁層３を介してエミッタ電極４を設けてなる。
共に作製が容易にして、且つ素子の集積度を向上させる
ことが可能な超電導デバイスを提供することをその目的
とする。 【構成】 この発明の超電導体デバイスは、ＳＴＯ基板
１の（１１０）面上に（１１７）配向させたＢＳＣＣＯ
酸化物超電導体２を設け、この（１１７）配向面上に絶
縁層３を介してエミッタ電極４を設けてなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、マイクロ波ミキサ、
超電導トランジスタ等に用いられるトンネル型接合構造
の超電導デバイスに関する。
超電導トランジスタ等に用いられるトンネル型接合構造
の超電導デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、我が国における超電導エレクトロ
ニクスの進歩は目覚ましく、これに伴って転移温度Ｔｃ
の高いビスマス（Ｂｉ）系酸化物超電導物質やイットリ
ウム（Ｙ）系酸化物超電導物質が提案されている。
ニクスの進歩は目覚ましく、これに伴って転移温度Ｔｃ
の高いビスマス（Ｂｉ）系酸化物超電導物質やイットリ
ウム（Ｙ）系酸化物超電導物質が提案されている。
【０００３】ところで、上記酸化物超電導物質を用いて
超電導デバイスを作成する場合には、例えば、一定の作
動電圧を有し回路動作の安定性に優れたトンネル型接合
が用いられる。このトンネル型接合は、ＳＩＳ又はＳＩ
Ｎ（ここで、Ｓは超電導薄膜、Ｉは絶縁層、Ｎは常電導
体）からなる積層構造となっている。
超電導デバイスを作成する場合には、例えば、一定の作
動電圧を有し回路動作の安定性に優れたトンネル型接合
が用いられる。このトンネル型接合は、ＳＩＳ又はＳＩ
Ｎ（ここで、Ｓは超電導薄膜、Ｉは絶縁層、Ｎは常電導
体）からなる積層構造となっている。
【０００４】ところで、Ｂｉ系酸化物超電導体（Ｂｉ2
Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏｘ，Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏｘ，ｅｔ
ｃ…）は、超電導性を有するＣｕＯ2面が層状に積み重
なった結晶構造となっている。この結果、この材料の電
気伝導特性は、Ｃｕ2Ｏ面（ａ−ｂ面）に平行か垂直に
よって大きく異なる。
Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏｘ，Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏｘ，ｅｔ
ｃ…）は、超電導性を有するＣｕＯ2面が層状に積み重
なった結晶構造となっている。この結果、この材料の電
気伝導特性は、Ｃｕ2Ｏ面（ａ−ｂ面）に平行か垂直に
よって大きく異なる。
【０００５】このＢｉ系酸化物超電導体を、安定で劈開
が容易なａ−ｂ面において使用する場合、一般にその表
面には超電導性の劣るＢｉ−Ｏ層が現れることが知られ
ている。このため、この材料の持つ超電導特性を積極的
に利用するために、材料のａ−ｂ面と垂直な断面方向を
利用した超電導デバイスが提案されている。
が容易なａ−ｂ面において使用する場合、一般にその表
面には超電導性の劣るＢｉ−Ｏ層が現れることが知られ
ている。このため、この材料の持つ超電導特性を積極的
に利用するために、材料のａ−ｂ面と垂直な断面方向を
利用した超電導デバイスが提案されている。
【０００６】特に、超電導ベーストランジスタにこの材
料を応用する場合、ベース層の内部を伝導する電子はａ
−ｂ面と平行な方向、すなわち、ＣｕＯ2面に沿って伝
導することが望ましい。従来の素子においては、この条
件を満たすために、作製が比較的容易なｃ軸配向膜上に
適当なエッチングプロセスを用いて作製した断面を利用
している。
料を応用する場合、ベース層の内部を伝導する電子はａ
−ｂ面と平行な方向、すなわち、ＣｕＯ2面に沿って伝
導することが望ましい。従来の素子においては、この条
件を満たすために、作製が比較的容易なｃ軸配向膜上に
適当なエッチングプロセスを用いて作製した断面を利用
している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、基板の水平方向にエミッタ、ベース、コレクタを形
成するため素子１個あたりの面積が大きくなり、しかも
ベースの水平方向の長さを０．１μｍ程度まで短くする
必要があるので、実際の素子作製において極めて困難で
ある等の問題があった。
は、基板の水平方向にエミッタ、ベース、コレクタを形
成するため素子１個あたりの面積が大きくなり、しかも
ベースの水平方向の長さを０．１μｍ程度まで短くする
必要があるので、実際の素子作製において極めて困難で
ある等の問題があった。
【０００８】この発明は、上述した従来の問題点を解消
するためになされたものにして、準粒子の注入特性を改
善すると共に作製が容易にして、且つ素子の集積度を向
上させることが可能な超電導デバイスを提供することを
その目的とする。
するためになされたものにして、準粒子の注入特性を改
善すると共に作製が容易にして、且つ素子の集積度を向
上させることが可能な超電導デバイスを提供することを
その目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、基板上に
（１１ｎ）（ここで、ｎ＝０，１，２，…）配向させた
層状構造酸化物超電導体を設け、この（１１ｎ）配向面
上に絶縁層を介して超電導体または常電導体を設けてな
る超電導体デバイス。
（１１ｎ）（ここで、ｎ＝０，１，２，…）配向させた
層状構造酸化物超電導体を設け、この（１１ｎ）配向面
上に絶縁層を介して超電導体または常電導体を設けてな
る超電導体デバイス。
【００１０】
【作用】基板上に（１１ｎ）配向させた層状構造酸化物
超電導体を設けることで、超電導特性を有する層が厚さ
方向にも伸びるので、注入された電子は超電導特性を有
する層に沿って厚さ方向に伝導する。このため、ｃ軸配
向膜を使用してｃ軸方向に電子を注入する場合に比べ
て、素子特性が大きく改善される。
超電導体を設けることで、超電導特性を有する層が厚さ
方向にも伸びるので、注入された電子は超電導特性を有
する層に沿って厚さ方向に伝導する。このため、ｃ軸配
向膜を使用してｃ軸方向に電子を注入する場合に比べ
て、素子特性が大きく改善される。
【００１１】更に、この発明によれば、基板に対して垂
直方向にエミッタ、ベース、コレクタを形成することが
可能となる。
直方向にエミッタ、ベース、コレクタを形成することが
可能となる。
【００１２】また、基板として半導体材料を用い、この
上この発明による超電導ベース層を形成した上にエミッ
タとなるトンネル接合を形成するだけでトランジスタ構
造とすることができ、素子作製プロセスを大幅に短縮で
きる。
上この発明による超電導ベース層を形成した上にエミッ
タとなるトンネル接合を形成するだけでトランジスタ構
造とすることができ、素子作製プロセスを大幅に短縮で
きる。
【００１３】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。この実施例は、層状酸化物超電導体として、Ｂ
ｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏｘ，Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏｘの
（１１ｎ）（ｎ＝０，１，２…）配向膜を用いた。
明する。この実施例は、層状酸化物超電導体として、Ｂ
ｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏｘ，Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏｘの
（１１ｎ）（ｎ＝０，１，２…）配向膜を用いた。
【００１４】コレクタ層としてＮｂを０．０２〜０．０
５ｗｔ％ドープしたＳｒＴｉＯ3（以下、ＳＴＯとい
う。）（１１０）基板１を用いる。このＳＴＯ基板１の
（１１０）面上にＲＦマグネトロンスパッタリング法に
よりベース層となるＢｉ系超電導薄膜２を形成する。タ
ーゲットとしてＢｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏｘ焼結体シング
ルターゲットを使用し、基板温度を６６０℃に設定して
スパッタガスとして１００％酸素（Ｏ2）を３００ｍＴ
ｏｒｒ流して、スパッタリングすることにより、Ｂｉ2
Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏｘの（１１７）配向薄膜又はＢｉ2Ｓ
ｒ2ＣａＣｕ2Ｏｘ／Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏｘの（１１
８）配向薄膜が得られる。この超電導薄膜の転移温度は
４５Ｋである。
５ｗｔ％ドープしたＳｒＴｉＯ3（以下、ＳＴＯとい
う。）（１１０）基板１を用いる。このＳＴＯ基板１の
（１１０）面上にＲＦマグネトロンスパッタリング法に
よりベース層となるＢｉ系超電導薄膜２を形成する。タ
ーゲットとしてＢｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏｘ焼結体シング
ルターゲットを使用し、基板温度を６６０℃に設定して
スパッタガスとして１００％酸素（Ｏ2）を３００ｍＴ
ｏｒｒ流して、スパッタリングすることにより、Ｂｉ2
Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏｘの（１１７）配向薄膜又はＢｉ2Ｓ
ｒ2ＣａＣｕ2Ｏｘ／Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏｘの（１１
８）配向薄膜が得られる。この超電導薄膜の転移温度は
４５Ｋである。
【００１５】図４にＳＴＯ（１１０）基板１と、この基
板１上に形成されるＢｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏｘ，Ｂｉ2Ｓ
ｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏｘ等のＢｉ系酸化物超電導等薄膜との
配向の関係を示す。更に、図３にＢｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2
Ｏｘ（１１７）配向膜のＣｕＯ2面の位置関係を示す。
また、図２は（１１７）面の配向面の各軸に対する位置
関係を示す。
板１上に形成されるＢｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏｘ，Ｂｉ2Ｓ
ｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏｘ等のＢｉ系酸化物超電導等薄膜との
配向の関係を示す。更に、図３にＢｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2
Ｏｘ（１１７）配向膜のＣｕＯ2面の位置関係を示す。
また、図２は（１１７）面の配向面の各軸に対する位置
関係を示す。
【００１６】図３において、点線が超電導特性を有する
ＣｕＯ2面の方向を表わす。そして、この実施例におい
ては、（１１７）面が基板１の表面と平行に成長する。
従って、ベース層を形成する超電導体特性を有するＣｕ
Ｏ2面がベースの厚さ方向に伴びて成長する。図３およ
び図４に示すようにＣｕＯ2面が基板１表面と平行な面
に現れる。
ＣｕＯ2面の方向を表わす。そして、この実施例におい
ては、（１１７）面が基板１の表面と平行に成長する。
従って、ベース層を形成する超電導体特性を有するＣｕ
Ｏ2面がベースの厚さ方向に伴びて成長する。図３およ
び図４に示すようにＣｕＯ2面が基板１表面と平行な面
に現れる。
【００１７】上記Ｂｉ系酸化物超電導薄膜２上にＭｇＯ
等の絶縁膜３をスパッタリング法により形成する。そし
て、絶縁膜３上にＡｕからなるエミッタ電極４、及びＢ
ｉ系超電導薄膜２上に同じくＡｕからなるベース電極３
を夫々設けることにより、基板１に対して、垂直方向に
エミッタ、ベース、コレクタを形成した。超電導ベース
トランジスタが得られる。
等の絶縁膜３をスパッタリング法により形成する。そし
て、絶縁膜３上にＡｕからなるエミッタ電極４、及びＢ
ｉ系超電導薄膜２上に同じくＡｕからなるベース電極３
を夫々設けることにより、基板１に対して、垂直方向に
エミッタ、ベース、コレクタを形成した。超電導ベース
トランジスタが得られる。
【００１８】前述したようにベース層を形成する超電導
体のＣｕＯ2面がベースの厚さ方向にも伸びているの
で、ベースに注入された電子はＣｕＯ2面に沿って伝導
することができる。このためｃ軸配向膜を使用してｃ軸
方向に電子を注入する場合に比べて、素子特性を大きく
改善することができる。
体のＣｕＯ2面がベースの厚さ方向にも伸びているの
で、ベースに注入された電子はＣｕＯ2面に沿って伝導
することができる。このためｃ軸配向膜を使用してｃ軸
方向に電子を注入する場合に比べて、素子特性を大きく
改善することができる。
【００１９】また、ｃ軸配向膜を使用する場合と異な
り、基板１に対して垂直方法にエミッタ、ベース、コレ
クタを形成することができる。従って、基板に対して水
平方向に素子を形成した場合に比べて素子１個当たりの
面積を大幅に小さくでき、高集積化に有利である。
り、基板１に対して垂直方法にエミッタ、ベース、コレ
クタを形成することができる。従って、基板に対して水
平方向に素子を形成した場合に比べて素子１個当たりの
面積を大幅に小さくでき、高集積化に有利である。
【００２０】特に、（１１ｎ）配向膜を用いた事によ
り、コレクタ層として酸化物導電性基板としてＮｂドー
プのＳｒＴｉＯ3の（１１０）面を使用して、この上に
超電導ベース層を極めて容易に形成できる。さらに、こ
の上にエミッタとなるトンネル接合を形成するだけでト
ランジスタ構造とすることができ、基板に対して水平方
向に素子を形成した場合に比べて素子作製プロセスを大
幅に短縮することができる。
り、コレクタ層として酸化物導電性基板としてＮｂドー
プのＳｒＴｉＯ3の（１１０）面を使用して、この上に
超電導ベース層を極めて容易に形成できる。さらに、こ
の上にエミッタとなるトンネル接合を形成するだけでト
ランジスタ構造とすることができ、基板に対して水平方
向に素子を形成した場合に比べて素子作製プロセスを大
幅に短縮することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、基板上に（１１ｎ）配向させた層状構造酸化物超電
導体を設けることで、超電導特性を有する層が厚さ方向
にも伸びるので、注入された電子は超電導特性を有する
層に沿って厚さ方向に伝導する。このため、ｃ軸配向膜
を使用してｃ軸方向に電子を注入する場合に比べて、素
子特性が大きく改善される。
ば、基板上に（１１ｎ）配向させた層状構造酸化物超電
導体を設けることで、超電導特性を有する層が厚さ方向
にも伸びるので、注入された電子は超電導特性を有する
層に沿って厚さ方向に伝導する。このため、ｃ軸配向膜
を使用してｃ軸方向に電子を注入する場合に比べて、素
子特性が大きく改善される。
【００２１】更に、この発明によれば、基板に対して垂
直方向にエミッタ、ベース、コレクタを形成することが
可能となる。
直方向にエミッタ、ベース、コレクタを形成することが
可能となる。
【図１】この発明にかかる超電導デバイスの一実施例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図２】この発明の層状構造酸化物超電導体の配向面を
説明するための模式図である。
説明するための模式図である。
【図３】この発明のＢｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏｘ（１１
７）配向のＣｕＯ2面の位置関係を示す模式図である。
７）配向のＣｕＯ2面の位置関係を示す模式図である。
【図４】ＳＴＯ（１１０）基板１に形成されるＢｉ2Ｓ
ｒ2ＣａＣｕ2Ｏｘ，Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏｘ等のＢｉ
系酸化物超電導等薄膜との配向の関係を示す模式図であ
る。
ｒ2ＣａＣｕ2Ｏｘ，Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏｘ等のＢｉ
系酸化物超電導等薄膜との配向の関係を示す模式図であ
る。
１ ＳＴＯ（１１０）基板 ２ Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏｘ（１１７）（ベース層） ３ 絶縁膜 ４ エミッタ電極
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に（１１ｎ）（ここで、ｎ＝０，
１，２，…）配向させた層状構造酸化物超電導体を設
け、この（１１ｎ）配向面上に絶縁層を介して超電導体
または常電導体を設けてなる超電導体デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4304873A JPH06132575A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 超電導デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4304873A JPH06132575A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 超電導デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132575A true JPH06132575A (ja) | 1994-05-13 |
Family
ID=17938309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4304873A Pending JPH06132575A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 超電導デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06132575A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016222467A (ja) * | 2015-05-27 | 2016-12-28 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | Ｂｉ系酸化物超伝導薄膜の製造方法とＢｉ系酸化物超伝導薄膜構造体 |
-
1992
- 1992-10-16 JP JP4304873A patent/JPH06132575A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016222467A (ja) * | 2015-05-27 | 2016-12-28 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | Ｂｉ系酸化物超伝導薄膜の製造方法とＢｉ系酸化物超伝導薄膜構造体 |
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