収束イオンビームを用いた共プレーナ型高温超伝導ジョセフソン素子の作成

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455147
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岡部 洋一 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (50011169)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴田 克成 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助手 (10260522) ; 北川 学 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助手 (30110711)
• Keywords: YBCO / FIB / ジョセフソン接合 / 収束イオンビーム

Research Abstract

FIBによってダメ-ジを与えられた基板上に異常成長するYBCOを接合部分に用いたYBCO共プレーナ型ジョセフソン接合の作製において、IcRn積を高くする目的で、接合部分の均一化、薄膜の高品質化を行った。接合部分の均一化においては、均一化の目安となる磁場特性に注目し、素子のパラメータや測定温度を変化させて磁場特性を測定して接合部分の伝導状態について検討を行った。接合幅を変化させて磁場特性を測定した結果、接合幅が小さくなるにつれて臨海電流値が磁場によって変化するようになり、また、膜厚300nmから200nmに減少させることで、接合幅5μm程度では接合部分の均一性を示す目安となるフラウンフォーファー回折パターンに類似した磁場特性を示した。よって、膜厚が大きい場合は接合表面で超伝導状態のパス(通り道)ができてしまい、その部分に電流が多く流れ、ジョセフソン効果による磁場特性が弱まり、接合幅が大きい場合にはこのパスが多数できていたため磁場による影響をほとんど受けなかったと考えられる。また、接合部分の伝導状態が均一でなくても強く電流が流れる部分があれば、ある程度高いIcRn積を示すが、磁場特性が良好でなく、素子作成の制御性という点で問題あることが分かった。よって、IcRn積が高いとともに接合部分が均一である接合を作ることが必要である。
薄膜の高品質化については、申請時において、平成7年度にレーザー蒸着法を用いて高品質な超伝導薄膜を作成する計画であったが、予算額の減額によって、既存装置の改良および成膜条件の最適化による薄膜の高品質化を行い、薄膜の超伝導転移温度が5K〜10K程度上昇した。薄膜の高品質化については引続き行う必要がある。

Research Products

• [Publications] 五日女 悦久: "FIBを用いたYBCO共プレーナ型ジョセフソン接合の磁場特性" 1995年秋季第56回応用物理学会学術講演会講演予稿集. No.1. 106- (1995)
• [Publications] Yoshihisa Soutome: "Estimation of YBaCuO/nonsuperconductive-YBaCuO/YBaCuO co-planar Josephson jonction by foeused ion beam" Fifth International Superconductive Electronics Conference Extended Abstracts. 1. 78-80 (1995)
• [Publications] Y.Soutome: "Magnetic Field Propaties of YBaCuO/nonsuperconductive-YBaCuO/YBaCuO co-planar Josephsonjunction by Focused Ion Beam" 8th International Symposium on Superconductivity Abstracts. 1. 153- (1995)