Si上のZro_2膜へのasーgrown高温超伝導膜の形成と超伝導素子への応用

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窒素温度以上の臨界温度をもつ高温酸化物超伝導膜を、asーgrownでSi基板上に形成する技術は、將来の窒素温度作動の半導体素子と超伝導素子の結合を可能ならしめる有用な技術である。当研究グル-プは、Si基板上にYSZとY_2O_3をバツファ-層にして、70Kで臨界電流密度が約10^6A/cm^2をもつ高品質YBa_2Cu_3O_x薄膜の形成に成功した。本年度は、この膜を用いたサブミクロンの大きさをもつマイクロブリッヂ素子の特性解析と、SQUID作成のための超薄膜YBa_2Cu_3O_xの形成を主目的にした。1.Si基板上に微細加工技術を用いて、サブミクロンの大さをもつYBa_2Cu_3O_x膜のブリッヂを形成した。この素子のジョセフソン臨界電流密度は、70Kで約10^6A/cm^2と大きい。この素子特性を、AslamazovとLarkinの理論を拡張して解析を行った。このマイクロブリッジ素子は、粒界接合と無関係なボルテックス・フロ-型の素子であることが確認された。2.上述のマイクロブリッヂ素子を用いてのSQUID形成のためには、SQUIDの変調度を低下させないためには、約200A^ﾟのYBa_2Cu_3O_x薄膜の形成が望まれる。Si基板上にYSZとY_2O_3のバツファ-層をもうけ、100A^ﾟの膜厚まで臨界温度が70KであるYBa_2Cu_3O_x膜の形成に成功した。また、90A^ﾟ以下で急速に臨界温度を低下する薄膜については、成長速度の低下により、このような現象が消去されることを見出した。