高温超伝導体を用いた新機能電子デバイスに関する研究

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本研究は高温超伝導体を用いた新機能デバイスの作製を目指し,ジョセフソン接合等の基本的な接合形成技術の開発と様々な接合界面における超伝導物性の基礎的理解を得ることを目的とする。このために平成2年度は以下のような研究を行い,知見を得た。<1.高温超伝導薄膜の高品質化と低温成長技術の確立>___ー 高温超伝導体を用いたジョセフソン接合形成の基礎となる良質な薄膜をより低温で形成する方法に関して検討した。その結果,RFマグネトロンスパッタ法でガス圧(全圧)および酸素分圧の高い条件下において,デバイス応用に適した結晶性,超伝導特性を示す良質な薄膜を作製することができた。また,膜厚が薄い場合には,薄膜作製前に基板を熱処理することにより薄膜の結晶性およびTcが改善された。したがって,基板熱処理により基板付近のYBCOの結晶性が向上すると考えられる。<2.高温超伝導体薄膜の表面安定化,異種材料との界面の制御>___ー YBCO/Ag/Nb接合の特性評価から,YBCO/Ag界面の接合状態についてモデルを立て,この状態を制御して良好な接合を実現するための方法を提案した。<3.近接効果による超伝導接合の確認とデバイスへの応用>___ー 中間層としてAgまたはPBCO/Agを用い,両超伝導体にYBCOおよびNbを用いて超伝導トンネル接合を作製し,特性を評価した。その結果,超伝導トンネル電流およびシャピロステップが観測され,これらの接合が超伝導接合になっていることを確認した。<4.新しい動作原理に基づく超伝導三端子素子の開発と基本設計>___ー 半導体/超伝導体界面を利用した超伝導三端子素子を実現するため,低温で使用可能な半導体材料の選択および設計に必要な基礎物性の評価を行った。