1991 年度実績報告書

酸化物超伝導材料による高温動作SQUIDシステムに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号	03210101
研究機関	北海道大学
研究代表者	栗城真也北海道大学, 応用電気研究所, 教授 (30002108)
研究分担者	石橋輝雄北海道大学, 工学部, 教務職員小西哉信州大学, 繊維学部, 助教授 (70142750)
キーワード	SQUID / 酸化物超伝導体 / YBCO薄膜 / ジョセフソン素子 / 弱結合 / ステップエッジ結合
研究概要	本年度は、基板表面の段差を利用したstepーedge弱結合について検討し、YBCO薄膜SQUIDの作製を試みた。 1.MgOへき開stepーedge弱結合とSQUID MgO(001)へき開面に存在する段差を利用してstepーedge弱結合の作製を行った。光学顕微鏡下で適当な高さの段差を選択したのちSEMを用いたPMMAレジストの電子線露光と低電力のイオンミリングによりYBCOをエッチングしてブリッジに加工を行った。へき開段差弱結合の臨界電流は段差の存在により大きく減少し、YBCO膜厚が段差高さと同程度で電流密度Jc≦10^4A/cm^2であるような弱結合はShapiroステップなどジョセフソン特性を示した。IcRn積は4.2Kで数100μVのオ-ダである。つぎに、へき開面の段差弱結合を2個含むSQUIDを作製し特性を評価したところ磁場印加により周期的な変調特性が見られ、SQUUIDとして動作していることが確認された。変調電圧は24〜60μV(4.2K)であった。 2.基板加工stepーedge SQUIDステップ高さを制御するためにMgO研磨面を燐酸でエッチングして段差を形成し、その上にYBCOを成膜してstepーedge弱結合を作製した。なお、エッチング面の清浄化のために熱処理(大気中、1000℃,30min)を行っている。高さ180nmの段差基板上に200nmのYBCOを成膜して弱結合とし、接合幅7μm,ホ-ル寸法34μnのSQUIを作製した。IーV特性はへき開ステップのものと同じくジョセフソン的であり、IcRn(4.2K)積は0.28mVであった。Icの温度依存性は、Tc近傍で線形であり(1ーT/Tc)に比例する。また、電圧ー磁束特性は印加磁場に対し周期的であり、変調電圧は6μV(4.2K)と低いが、スム-ズな変調特性が35Kまで観測された。なお、IーV特性上のIc(T)から決まるTcは50Kである。以上の結果から、加工段差を用いたstepーedge弱結合により特性の良いSQUIDを作製できることがわかり、高温SQUID実現のための基礎技術が確立できた。

研究成果
(6件)

すべてその他

すべて文献書誌 (6件)

[文献書誌] 神山卓也,橋本憲雄,松田端史,栗城真也,寺嶋孝仁,坂東尚周,山本和貴,平田和人,飯島賢二,林克彦: "エピタキシャルYBCO薄膜を用いたYBCO/Au/Nb SNS接合" 電子情報通信学会技術研究報告. SCE90ー42. 31-36 (1991)
[文献書誌] M.Matsuda,Y.Murayama,S.Kiryu,N.Kasai,M.Koyanagi,T.Endo,S.Kuriki: "Directly-coupled dc-SQUID magnetometers made of Bi-Sr-Ca-Cu oxide films" IEEE Transactions on Magnetics. MAG-27. 3043-3046 (1991)
[文献書誌] S.Kuriki,T.Ogawa,N.Hashimoto,T.Kamiyama: "Josephson characteristics of YBCO microbridges fabricated over a step on cleaved MgO surface" Ext.Abst.9th Int.Workshop Future Electron Devices. 114-115 (1991)
[文献書誌] N.hashimoto,T.Ogawa,T.Kamiyama,S.Kuriki: "Step-edge microbridges of YBaCuO films deposited on cleaved MgO surface" IEICE Transactions. E74. 2010-2014 (1991)
[文献書誌] 尾川智也,鈴木大介,神山卓也,武笠幸一,栗城真也: "MgOへき開面ステップ上のYBa_2Cu_3O_<7ーδ>薄膜弱結合素子におけるジョセフソン特性の観察" 電子情報通信学会技術研究報告. SCE91ー39. 25-30 (1991)
[文献書誌] 神山卓也,鈴木大介,尾川智也,栗城真也: "YBCOステップエッジSQUIDの作製" 電子情報通信学会技術研究報告. (1992)

1991 年度 実績報告書

酸化物超伝導材料による高温動作SQUIDシステムに関する研究

研究代表者

栗城 真也 北海道大学, 応用電気研究所, 教授 (30002108)

研究成果

[文献書誌] 神山 卓也,橋本 憲雄,松田 端史,栗城 真也,寺嶋 孝仁,坂東 尚周,山本 和貴,平田 和人,飯島 賢二,林 克彦: "エピタキシャルYBCO薄膜を用いたYBCO/Au/Nb SNS接合" 電子情報通信学会技術研究報告. SCE90ー42. 31-36 (1991)

[文献書誌] M.Matsuda,Y.Murayama,S.Kiryu,N.Kasai,M.Koyanagi,T.Endo,S.Kuriki: "Directly-coupled dc-SQUID magnetometers made of Bi-Sr-Ca-Cu oxide films" IEEE Transactions on Magnetics. MAG-27. 3043-3046 (1991)

[文献書誌] S.Kuriki,T.Ogawa,N.Hashimoto,T.Kamiyama: "Josephson characteristics of YBCO microbridges fabricated over a step on cleaved MgO surface" Ext.Abst.9th Int.Workshop Future Electron Devices. 114-115 (1991)

[文献書誌] N.hashimoto,T.Ogawa,T.Kamiyama,S.Kuriki: "Step-edge microbridges of YBaCuO films deposited on cleaved MgO surface" IEICE Transactions. E74. 2010-2014 (1991)

[文献書誌] 尾川 智也,鈴木 大介,神山 卓也,武笠 幸一,栗城 真也: "MgOへき開面ステップ上のYBa_2Cu_3O_<7ーδ>薄膜弱結合素子におけるジョセフソン特性の観察" 電子情報通信学会技術研究報告. SCE91ー39. 25-30 (1991)

[文献書誌] 神山 卓也,鈴木 大介,尾川 智也,栗城 真也: "YBCOステップエッジSQUIDの作製" 電子情報通信学会技術研究報告. (1992)

1991 年度実績報告書

栗城真也北海道大学, 応用電気研究所, 教授 (30002108)

[文献書誌] 神山卓也,橋本憲雄,松田端史,栗城真也,寺嶋孝仁,坂東尚周,山本和貴,平田和人,飯島賢二,林克彦: "エピタキシャルYBCO薄膜を用いたYBCO/Au/Nb SNS接合" 電子情報通信学会技術研究報告. SCE90ー42. 31-36 (1991)

[文献書誌] 尾川智也,鈴木大介,神山卓也,武笠幸一,栗城真也: "MgOへき開面ステップ上のYBa_2Cu_3O_<7ーδ>薄膜弱結合素子におけるジョセフソン特性の観察" 電子情報通信学会技術研究報告. SCE91ー39. 25-30 (1991)

[文献書誌] 神山卓也,鈴木大介,尾川智也,栗城真也: "YBCOステップエッジSQUIDの作製" 電子情報通信学会技術研究報告. (1992)