| 研究概要 |
Bi_2Sr_2Ca_<n-1>Cu_nO_xの中でも特にn=3の相(2223相)は100K以上の臨界温度を有する酸化物超伝導体で,この材料を用いれば,現在主流のY系超伝導体デバイスに比べ,動作安定度・性能の面で優れたデバイスの実現が期待できる。本研究では2223相の薄膜化技術をもとに,以下に示すジョセフソン接合の作製を試みた。
1.エッジ型接合:2223相を超伝導電極,2201相を中間層としてエッジ型接合を作製した。特性はRSJ的であり,上部電極のステップ下部(凹部)の粒界も接合となっていることが示唆された。
2.粒界接合:(1)バイクリスタル接合:バイクリスタル基板上に2223相バイクリスタル接合の形成を試みた。特性はY系超伝導体とほぼ同様であった。一方で,高接合抵抗と低臨界電流密度が2223相粒界接合の特徴として確認された。粒界部の絶縁層近傍には常伝導相が存在していることが明らかになり,接合内の伝導機構について考察した。また,この接合を用いたSQUIDを試作した。ノイズ特性の評価までには至らなかったが,外部磁場に対する臨界電流の周期的な応答が確認され,変調度は小さいものの,比較的大きな出力電圧が得られた。
(2)段差型接合:段差を形成したMgO基板に2223相段差型粒界接合を作製し,その特性を評価した。電流-電圧特性はRSJ的であり,段差の上部(凸部)および下部(凹部)でそれぞれ粒界ができていることが示唆された。特性改善のために短時間の熱処理を行った薄膜で接合を作製したところ,接合の臨界温度,臨界電流およびI_cR_n積の向上が見られた。また,粒界部の絶縁層近傍には常伝導相が存在している可能性が考えられた。
3.固有接合:SrTiO_3基板段差部の2223相薄膜を用いて固有接合の作製を試み,層数すなわち直列に接続されたジョセフソン接合の数に対応するギャップ構造を観測した。
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