元素添加による高温超電導積層型ジョセフソン接合の高品質化とその集積化技術の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350185
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 早川 尚夫 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60189636)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤池 宏之 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (20273287) ; 井上 真澄 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (00203258) ; 藤巻 朗 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (20183931)
• Keywords: 高温超伝電導体 / YBCO / 元素添加 / 表面改質 / 積層型接合 / ばらつき / Pr / Ga

Research Abstract

本研究は,元素添加による新しい手法に基づき高温超伝導体の積層型ジョセフソン接合の作製技術を確立し,それを回路応用に耐え得るレベルにまで高度化することを目的としている。本年度はY系高温超伝導体(YBCO)を用いて元素添加の手法により作製した表面改質型ジョセフソン接合の特性を劣化させる要因の検討を行い,また薄膜における穴の発生の抑制について検討した。得られた知見を以下に述べる。
1.接合特性を劣化させる要因の検討:
Pr, Gaの添加がピンホールの抑制に効果があることは既に確認しているが,さらにばらつきの改善や特性の向上を目指して,ばらつきや特性劣化の要因を検討した。接合の中間層となる表面改質層を形成するエッチングにより表面のモフォロジーが変化したYBCO薄膜を用いると特性のばらつきが大きくなることがわかった。このような薄膜は不純物相を内部に含み,エッチングによりそれが現れ,ピンホールの原因になると考えられた。このような表面モフオロジーに注目し,臨界温度も高いYBCO薄膜を作製し,積層型接合を作製したところ,その特性は実用目標温度の30Kにおいて臨界電流密度の高いオーバーダンプ特性であり,また特性ばらつきも小さく,これまでにない高品質の接合が得られた。
2.La置換によるYBCO薄膜の平坦化:
YBCO薄膜に発生する穴は接合作製や集積化の際の多層構造形成において障害となるが,YBCOのYまたはBaの一部をLaに置換することにより,穴の発生が抑制されることを確認した。

Research Products

• [Publications] Takayasu Kito: "Excess-current-free stacked Josephson junctions with high I_cR_n product"Physica C. 378-381. 1322-1326 (2002)
• [Publications] Yasuyuki Yoshinaga: "High-temperature superconductor vertically-stacked Josephson junctions"Supercond. Sci. Technol.. 15(12). 1646-1650 (2002)