薄膜における固有ジョセフソン接合の作製とテラヘルツ電磁波検出技術の開発

薄膜本征约瑟夫森结的制备及太赫兹电磁波探测技术的发展

• 批准号: 02J20072
• 负责人: 久米 英司
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J20072/
• 关键词: 酸化物高温超伝導体; 固有ジョセフソン接合; ウィスカー; バイクリスタルジョセフソン接合; 酸化物高温超電導体; テラヘルツ電磁波

レーザーアブレーション(PLD)法において比較的低温でBi_2Sr_2CaCu_2O_x(Bi2212)薄膜を成膜することにより薄膜の組成がターゲットと同じ組成なるように成膜を行う。その後、電気炉にてアニールを行い結晶化させるという方法によりPLD法においても表面粗さの非常に小さい平坦な薄膜を作製してきた。しかし、Bi2212は結晶構造に本質的に変調構造を有しているため、薄膜の結晶性を高めるにつれて電磁波の検出を行うためのバイクリスタル基板による粒界ジョセフソン接合の作製が困難となることがわかった。そこで、検出器としてのバイクリスタルジョセフソン接合にYBa2Cu307-d(YBCO)薄膜を用い、さらにその薄膜上に高品質な固有ジョセフソン接合を作製することが可能なBi2212ウィスカーを組み合わせることで、ハイブリッドなジョセフソン接合の作製およびテラヘルツ電磁波の検出をめざし、まずはじめにYBCO薄膜とBi2212ウィスカーの接合に取り組んだ。比較的幅の広い、単相で高品質なウィスカーを作製することができるgrowth-melt-regrowth法を用いてBi2212ウィスカーを作製した。PLD法を用いて製膜したYBCO薄膜上にBi2212ウィスカーを載せ、電気炉で酸素雰囲気(FLOW:0.21/min)中,アニール温度は845℃の下で20分間熱処理を行い、YBCO薄膜とBi2212ウィスカーを接合した。この熱処理によりYBCO薄膜の酸素が抜け劣化してしまうため、再び酸素圧600Torr下400℃で1時間、アニールを行うことでYBCO薄膜の特性を回復させた。アニール温度が845℃より低い場合やアニール時間が20分より短い場合は、ウィスカーがよくYBCO薄膜にしっかりと接合せず,加工途中で剥がれてしまうことが多かった。逆にアニール温度が高い場合やアニール時間が長い場合にはYBCO薄膜に樹状の結晶が見られた。そのためアニール温度は845℃、アニール時間は20分が最適であることがわかった。この条件でYBCO薄膜にBi2212ウィスカーを接合したサンプルをフォトリソグラフィー技術及びイオンミリングにより10μm×10μmサイズのメサ型にパターニングを行い、I-V特性に固有ジョセフソン接合特有のブランチ構造が観測することができた。

The low-temperature Bi_2Sr_2CaCu_2O_x (Bi2212) thin film was prepared by the method of PLD. The system of the film was made up of the same composition. After heating, the furnace temperature test results show that the surface roughness is very small and the flat thin film is used as a thin film. The PLD method is used to analyze the surface of the film. In this paper, the results of the analysis and Bi2212 analysis show that the system has the characteristics of high temperature, magnetic wave, magnetic wave and magnetic wave. The device is used to contact the YBa2Cu307-d (YBCO) film. The high-quality thin film is used. The high-quality thin film is used. It is possible that the Bi2212 system is used. The radio waves are used in the radio waves. The YBCO film, Bi2212 film, and the bonding device are used to determine the composition of the film. Compare the width of the Bi2212, the size of the image, the size of the growth-melt-regrowth method, the size of the image, the size of the Bi2212, the size of the image, the size of the frame, the size of the frame, The PLD method was used to determine the temperature of the Bi2212 thin film on the YBCO film, the temperature of the FLOW:0.21/min, the temperature of the temperature of 845C, the temperature of 20 minutes, and the bonding temperature of YBCO thin film. The properties of YBCO thin films were analyzed and the properties of YBCO thin films were analyzed by scanning electron microscopy (SEM). The properties of YBCO thin films were analyzed after the temperature of 400C 600Torr for 1 time. The temperature is 845C and the temperature is low. The temperature is 20 minutes and the temperature is 20 minutes. The temperature of the YBCO film is the temperature of the bonding machine. During the processing, the temperature is very low. The temperature is high, and the temperature is high. The temperature is 845 ℃ and the temperature is 20 minutes. In this paper, the YBCO thin film, Bi2212 film and so on are used in this paper. In this paper, the technology and the technology and the equipment of the film, which is 10 μ m × 10 μ m, are introduced.

项目成果

E.Kume: "Temperature dependence of composition ratio of Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+d> film by PLD method"Physica C. (2004年7月末発表予定). (2004)

E. Kume：“通过PLD法测定Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+d>膜的组成比的温度依赖性”Physica C.（预定于2004年7月下旬公布）（2004年）。