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JPH081970B2 - Method for manufacturing thin film superconducting device - Google Patents
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JPH081970B2 - Method for manufacturing thin film superconducting device - Google Patents

Method for manufacturing thin film superconducting device

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JPH081970B2
JPH081970B2 JP62159977A JP15997787A JPH081970B2 JP H081970 B2 JPH081970 B2 JP H081970B2 JP 62159977 A JP62159977 A JP 62159977A JP 15997787 A JP15997787 A JP 15997787A JP H081970 B2 JPH081970 B2 JP H081970B2
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film superconducting
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、超電導素子、特に弱結合部を有する複合化
合物薄膜を用いた超電導素子の製造方法に関するもので
ある。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a superconducting element, particularly a superconducting element using a composite compound thin film having a weakly bonded portion.

従来の技術 従来、超電導体としては、A15型2元系化合物として
窒化ニオブ(NbN)やニオブ3ゲルマニウム(Nb3Ge)な
どが知られていた。また、これらの材料を用いた超電導
素子も種々提案されている。しかし、これらの材料の超
電導転移温度Tcはたかだが24Kであった。また、ペロブ
スカイト系化合物としては、Ba−Pb−Bi−O系(特開昭
60−173885号)が知られており、この系の材料を用いた
超電導素子も数多く研究されている。しかし、この材料
のTcは13K程度と低く実用化は困難であった。ところがT
cが30〜40Kを示すBa−La−Cu−O系の高温超電導体が提
案された[J.G.Bednorz and K.A.Muller,ツァイト シ
ュリフト フェア フィジーク(zeitshrift fur physi
k B)−Condensed Matter 64,189−193(1986)]。さ
らに、最近提案されたY−Ba−Cu−O系では90Kをこえ
るTcが報告されており[M.K.Wu等,フィジカル レビュ
ー レターズ(Physical Review Letters)Vol.58,No.
9,908−910(1987)]、液体窒素の沸点(77K)よりも
高くなったことで実用化が有望となってきた。
2. Description of the Related Art Hitherto, as superconductors, niobium nitride (NbN), niobium 3 germanium (Nb 3 Ge), etc. have been known as A15 type binary compounds. Also, various superconducting elements using these materials have been proposed. However, the superconducting transition temperature Tc of these materials was only 24K. Further, as a perovskite compound, a Ba-Pb-Bi-O-based compound (Japanese Patent Laid-Open No. SHO11-29100) is used.
No. 60-173885) is known, and many superconducting devices using this material have been studied. However, the Tc of this material was as low as 13K, which made practical application difficult. However, T
A Ba-La-Cu-O system high-temperature superconductor with c of 30-40K has been proposed [JG Bednorz and KAMuller, zeitshrift fur physi
k B) -Condensed Matter 64,189-193 (1986)]. Furthermore, in the recently proposed Y-Ba-Cu-O system, Tc of more than 90K has been reported [MKWu et al., Physical Review Letters Vol.58, No.
9,908-910 (1987)], the boiling point of liquid nitrogen (77K) became higher, and its practical application has become promising.

発明が解決しょうとする問題点 Y−Ba−cu−O系に代表される複合化合物材料は、例
えばスパッタリング法等の薄膜形成手法を用いると、薄
膜状の高温超電導体として形成される。しかしながら、
この超電導薄膜を利用して素子を作製するためのプロセ
ス技術が確立しておらず、新規素子の実現は困難と考え
られている。発明者等はこの複合化合物が酸化物であ
り、酸素原子量の精密制御によりその超電導特性が制御
できると考え、水素イオンによる酸素量の制御のため水
素イオン照射効果を研究し、これに基づいて新規な複合
化合物材料を用いた新しい超電導素子の製造方法を発明
した。
Problems to be Solved by the Invention A compound compound material represented by a Y-Ba-cu-O system is formed as a thin film high-temperature superconductor by using a thin film forming method such as a sputtering method. However,
It is considered difficult to realize a new element because the process technology for producing an element using this superconducting thin film has not been established. The inventors believe that this composite compound is an oxide, and that its superconducting properties can be controlled by precise control of the oxygen atomic weight, and studied the hydrogen ion irradiation effect for controlling the oxygen amount by hydrogen ions, and based on this, Has invented a method for manufacturing a new superconducting device using a complex compound material.

問題点を解決するための手段 本発明における複合化合物薄膜を用いた超電導素子の
製造方法は、たとえば複合化合物として元素のモル比率
が、 0.5≦(A+B)/Cu≦2.5 であるA、B,Cuを含む酸化物を用い、その酸化物被膜に
対し、部分的に水素イオンを照射することにより、少な
くとも2つ以上の超電導電極および弱結合部を有する構
造を形成することを特徴としている。
Means for Solving Problems A method of manufacturing a superconducting device using a composite compound thin film according to the present invention is, for example, A, B, Cu in which the molar ratio of elements as a composite compound is 0.5 ≦ (A + B) /Cu≦2.5. Is characterized in that a structure having at least two or more superconducting electrodes and weakly bonded portions is formed by partially irradiating the oxide coating with hydrogen ions.

ここにAはSc,Yおよびランタン系列元素(原子番号57
〜71)のうち少なくとも一種、BはBa、Sr,Ca,Be,Mgな
どII a族元素のうち少なくとも一種の元素を示す。
Where A is Sc, Y and lanthanum series element (atomic number 57
To 71), B represents at least one element of Group IIa elements such as Ba, Sr, Ca, Be and Mg.

作用 本発明にかかる薄膜超電導素子の製造方法は、複合化
合物超電導体を薄膜化しているため、従来の焼結体に比
べ均質な超電導体を用いていること、かつ、この薄膜に
対して水素イオンを照射することによりその照射領域が
弱結合部となるため、非常に高精度な薄膜超電導素子が
本発明の製造方法により簡単に実現される。
Action In the method for manufacturing a thin film superconducting element according to the present invention, since the composite compound superconductor is made into a thin film, a homogeneous superconductor is used as compared with a conventional sintered body, and hydrogen ions are added to this thin film. By irradiating with, the irradiation region becomes a weakly coupled portion, so that a very highly accurate thin film superconducting element can be easily realized by the manufacturing method of the present invention.

実施例 本発明の実施例を図面を用いて説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図において、複合化合物超電導体被膜2は、基体
1上に例えばスパッタリング法で形成し、酸素雰囲気中
で熱処理、あるいは酸素イオンを打ち込むことにより、
超電導を示す、またはより高いTcをもつ薄膜としている
(同図(a))。
In FIG. 1, the composite compound superconductor coating 2 is formed on the substrate 1 by, for example, a sputtering method, and heat-treated in an oxygen atmosphere or by implanting oxygen ions,
It is a thin film that exhibits superconductivity or has a higher Tc (Fig. (A)).

さらに、被膜2の一部分に対して水素イオン4を照射
することにより、弱結合部5を形成している(同図
(b))。但し、この弱結合部5は打ち込まれる水素イ
オン濃度によって常電導体か、手導体か、絶縁体の性質
のいずれかを示すことを本発明者らは確認した。この場
合、超電導電極が2つ、即ち、二端子素子であると、弱
結合形か、トンネル形のジョセフソン素子となる。
Further, a weakly bonded portion 5 is formed by irradiating a part of the coating film 2 with hydrogen ions 4 (FIG. 7B). However, the present inventors have confirmed that this weakly bonded portion 5 exhibits any of the properties of a normal conductor, a hand conductor, and an insulator depending on the concentration of hydrogen ions implanted. In this case, if there are two superconducting electrodes, that is, a two-terminal element, a weak coupling type or tunnel type Josephson element is obtained.

第1図において、超電導体被膜の形成には、他にA−
B−Cu−Oの複合化合物を熱蒸着例えば電子ビーム蒸
着、レーザビーム蒸着等の物理的気相成長法で基体上に
付着させる。この場合、超電導体A−B−Cu−Oは組成
式がまだ明確には決定されていないが、酸素欠損ペロブ
スカイト(A、B)3Cu3O7といわれている。本発明者ら
は、作製された被膜において元素比率が、 0.5≦(A+B)/Cu≦2.5 の範囲にあれば、臨界温度に多少の差があっても超電導
現象が見いだされることを確認した。この複合化合物被
膜の形成法は物理的気相成長法に限定されたものではな
く、化学的気相成長法例えば常圧あるいは減圧化学的気
相成長法、プラズマ化学的気相成長法、光化学的気相成
長法も、成分A、B,Cuの比を合致させれば、有効である
ことを本発明者らは確認した。
In FIG. 1, in order to form the superconductor coating, A-
The composite compound of B-Cu-O is deposited on the substrate by a physical vapor deposition method such as thermal evaporation such as electron beam evaporation or laser beam evaporation. In this case, the composition formula of the superconductor A-B-Cu-O has not been clearly determined yet, but it is said to be oxygen-deficient perovskite (A, B) 3 Cu 3 O 7 . The present inventors have confirmed that if the element ratio in the produced coating is in the range of 0.5 ≦ (A + B) /Cu≦2.5, the superconducting phenomenon is found even if there is some difference in the critical temperature. The method of forming the composite compound film is not limited to the physical vapor deposition method, but may be a chemical vapor deposition method such as atmospheric pressure or reduced pressure chemical vapor deposition method, plasma chemical vapor deposition method, photochemical method. The present inventors have confirmed that the vapor phase growth method is also effective if the ratios of the components A, B and Cu are matched.

本発明者らは複合化合物被膜を基体1の表面3に付着
させる場合、基体の最適の温度範囲が存在することを本
発明者らは確認した。即ち基体最適温度範囲は100〜100
0℃である。なお、100℃以下では、基体表面への複合酸
化物被膜の付着性が悪くなる。また、1000℃以上では複
合酸化物被膜中の成分ABおよびCuの構造比からのずれが
大きくなる。
The inventors have confirmed that there is an optimum temperature range for the substrate when depositing the composite compound coating on the surface 3 of the substrate 1. That is, the optimum substrate temperature range is 100-100
It is 0 ° C. If the temperature is 100 ° C. or lower, the adhesion of the composite oxide film to the surface of the substrate will be poor. Further, at 1000 ° C. or higher, the deviation from the structural ratio of the components AB and Cu in the composite oxide coating becomes large.

さらに、複合化合物被膜を付着させるときの基体の温
度はとりわけ500〜900℃の範囲がこの種の蒸着装置の機
能、複合化合物被膜の特性の再現性からみて最適である
ことを本発明者らは確認した。この場合、形成された複
合化合物被膜は、非晶質あるいは、微結晶から構成され
ている。
Furthermore, the present inventors have found that the temperature of the substrate when depositing the composite compound film is optimally in the range of 500 to 900 ° C. in view of the function of this type of vapor deposition apparatus and the reproducibility of the properties of the composite compound film. confirmed. In this case, the formed composite compound film is composed of amorphous or microcrystal.

しかしながら以外にもこの種の被膜は半導体的な特性
を示し、超電導は液体He温度(4K)でもみられない。ま
た空気中に放置しておくと高抵抗となり非常に不安定で
信頼性のない被膜であることを確認した。
In addition to this, however, this type of coating exhibits semiconducting properties, and superconductivity is not seen even at liquid He temperature (4K). Moreover, it was confirmed that the film had a high resistance when left in the air and was a very unstable and unreliable film.

本発明者らはこの種の複合化合物被膜を酸素等の酸化
性ガス雰囲気中で700℃以上の高温で熱処理するか、あ
るいは少なくとも酸素を含むガスの放電により生成され
る酸素イオにより処理することにより超電導が発生し、
長期的安定性も大きく向上することを発見した。この酸
素イオンにより処理する場合、基体を加熱することによ
り超電導特性が改善されることを見いだした。最適の加
熱温度は200〜800℃であった。これ以上の温度になると
抵抗率が高くなるとともに、被膜の特性が不安定にな
り、急峻な超電導を示さない。
The present inventors have proposed that a composite compound film of this kind is heat-treated at a high temperature of 700 ° C. or higher in an atmosphere of an oxidizing gas such as oxygen, or is treated with oxygen-io generated by the discharge of a gas containing at least oxygen. Superconductivity occurs,
It has been found that long-term stability is also greatly improved. It has been found that when treating with this oxygen ion, heating the substrate improves the superconducting properties. The optimum heating temperature was 200-800 ° C. When the temperature is higher than this, the resistivity becomes high, the characteristics of the coating become unstable, and steep superconductivity is not exhibited.

これらの酸素処理により得られた超電導薄膜を水素処
理することにより、この超電導薄膜を前述のように常電
導体、半導体、あるいは絶縁体の性質を示すように制御
できることを本発明者らは見いだした。
The present inventors have found that by subjecting the superconducting thin film obtained by these oxygen treatments to hydrogen treatment, the superconducting thin film can be controlled to exhibit the properties of a normal conductor, a semiconductor, or an insulator as described above. .

水素処理は水素分子をプラズマ放電等によりイオン化
し、この水素イオンを超電導薄膜に照射することにより
実現される。つまり、酸化処理により酸素量を制御して
超電導性を示すために最適化された超電導体に水素イオ
ンを照射することにより酸素を還元し、超電導に対する
酸素の最適条件をくずし超電導性を消失させるのであ
る。
The hydrogen treatment is realized by ionizing hydrogen molecules by plasma discharge or the like and irradiating the superconducting thin film with the hydrogen ions. In other words, by reducing the oxygen by irradiating hydrogen ions to a superconductor optimized to control the amount of oxygen by oxidation treatment and exhibiting superconductivity, the optimum condition of oxygen for superconductivity is destroyed and superconductivity disappears. is there.

水素は軽元素であり、照射時に基板を100〜500℃程度
に加熱することにより、低加速電圧で加速して照射して
もかなり均一性の良好な処理が可能であるので、本発明
は薄膜に大きな損傷を与えないという利点を有する。
Hydrogen is a light element, and by heating the substrate to about 100 to 500 ° C. at the time of irradiation, it is possible to perform processing with good uniformity even when accelerated by irradiation with a low accelerating voltage. It has the advantage of not causing significant damage to the.

また、30KV以上の高電圧で加速した水素イオンを照射
する場合には加工する超電導薄膜の領域を微細に制御
し、精密、微細な還元処理が可能となり、サブミクロン
加工を必要とするジョセフソンデバイス等のデバイス作
製が容易となる。
Also, when irradiating hydrogen ions accelerated at a high voltage of 30 KV or more, the region of the superconducting thin film to be processed is finely controlled, and precise and fine reduction processing is possible, and the Josephson device that requires submicron processing It becomes easy to fabricate such devices.

(具体実施例) サファイア単結晶R面を基体1として用い、高周波プ
レナーマグネトロンスパッタより、焼結したYBa2Cu3O7
ターゲットをArとO2の混合ガス雰囲気でスパッタリング
蒸着して、上記基体上に結晶性のYBa2Cu3O7被膜として
付着させ層状構造を形成した。
(Specific Example) YBa 2 Cu 3 O 7 sintered by high-frequency planar magnetron sputtering using the sapphire single crystal R-plane as the substrate 1.
The target was sputter-deposited in a mixed gas atmosphere of Ar and O 2 and deposited as a crystalline YBa 2 Cu 3 O 7 coating on the substrate to form a layered structure.

この場合、ガス圧力は0.5Pa、スパッタリング電力150
W,スパッタリング時間1時間、被膜の膜厚0.5μm、基
体温度700℃であった。形成された被膜をさに500℃に加
熱して酸素イオン処理を行った。5×10-4Torrの真空槽
内で処理時間10分であった。このようにして得られた被
膜は超電導を示し、その転移温度は90Kであった。
In this case, the gas pressure is 0.5 Pa and the sputtering power is 150.
W, sputtering time 1 hour, film thickness of 0.5 μm, substrate temperature 700 ° C. The formed film was heated to 500 ° C. and subjected to oxygen ion treatment. The processing time was 10 minutes in a vacuum chamber of 5 × 10 −4 Torr. The film thus obtained showed superconductivity and its transition temperature was 90K.

この実施例では被膜2の膜厚は0.5μmであるが、膜
厚は0.1μmかそれ以下の薄い場合、10μm以上の厚い
場合も超電導が発生することを確認した。
In this embodiment, the film thickness of the coating film 2 is 0.5 μm, but it was confirmed that superconductivity occurs even when the film thickness is 0.1 μm or less, or 10 μm or more.

さらに、超電導体被膜2に対してレジスト等を用いて
マスクパターンを形成して部分的に水素イオン4を照射
することにより制御性良く弱結合部5を形成することが
できた。この場合、レジストは有機溶剤のみで現像でき
る電子線に対するPMMA、あるいはネガレジスト等が適し
ている。通常これらのレジストは200℃以上に加熱され
た場合変質してしまいレジストとしての機能を発揮でき
ないものが多いが本発明の水素イオン照射による素子製
造方法はほとんど基板温度を上昇させることがなく効果
的である。
Further, a weakly bonded portion 5 could be formed with good controllability by forming a mask pattern on the superconductor coating 2 using a resist or the like and partially irradiating it with hydrogen ions 4. In this case, the resist is preferably PMMA for electron beams that can be developed only with an organic solvent, or a negative resist. Usually, many of these resists are deteriorated when heated to 200 ° C. or higher and cannot function as resists, but the element manufacturing method by hydrogen ion irradiation of the present invention is effective because it hardly raises the substrate temperature. Is.

上述のような水素イオン照射方法として第2図、第3
図に示すような構成の装置を用いた。
The hydrogen ion irradiation method as described above is shown in FIGS.
An apparatus having the configuration shown in the figure was used.

まず、第2図のイオン源6に水素ガスを導入し、この
ガスをはさんで対向した電極7、8に高周波信号を印加
してプラズマを発生させる。このプラズマ中に磁場を形
成するための磁場発生源9を配置し、効率よく発生させ
た水素イオンを、複合化合物超電導体被膜を形成した基
板10を配置した基板台11と上記イオン源のプラズマの間
に電圧を印加することにより、水素イオンをイオン源よ
り引き出し、基板台11の基体1上の部分的にマスクをし
た超電導被膜2に照射する。マスクのない部分は水素イ
オンが照射され、弱結合部が形成される。この時、プラ
ズマと試料台の間に印加する電圧が2KV以下の場合には
マスクのない部分の被膜2の表面はスパッタリングされ
るが、被膜内部に対して効果的に酸素還元処理が行える
ことを確認した。
First, hydrogen gas is introduced into the ion source 6 shown in FIG. 2, and a high frequency signal is applied to the electrodes 7 and 8 facing each other with this gas interposed therebetween to generate plasma. A magnetic field generation source 9 for forming a magnetic field is arranged in this plasma, and efficiently generated hydrogen ions are supplied to a substrate table 11 on which a substrate 10 having a composite compound superconductor film formed thereon is arranged and a plasma of the ion source. By applying a voltage between them, hydrogen ions are extracted from the ion source and irradiated on the partially masked superconducting film 2 on the substrate 1 of the substrate table 11. The portion without the mask is irradiated with hydrogen ions to form a weak bond. At this time, when the voltage applied between the plasma and the sample table is 2 KV or less, the surface of the coating film 2 in the part without the mask is sputtered, but the oxygen reduction treatment can be effectively performed on the inside of the coating film. confirmed.

第3図は真空槽12内に水素ガスを導入し、このガスに
マイクロ波を導入して放電させプラズマを発生させ、プ
ラズマに磁場13を印加して水素イオンのイオン化効率を
上げたものをイオン源として用いたものである。この場
合通常マイクロ波源14には2.45GHzのマイクメ鵠gを使
用し磁場強度を875ガウス程度にすると電子のサイクロ
トロン共鳴が生じるので水素のイオン化効率が上がる。
このイオン源により引き出された水素イオンを試料台15
上に配置された複合化合物超電導体被膜に照射する構造
になっている。この場合マイクロ波により効率よくイオ
ン化された高エネルギーの水素イオンが部分的にマスク
をした超電導被膜に対し被膜のマスクのない部分に制御
性良く弱結合部を形成することを見いだした。
FIG. 3 shows that hydrogen gas is introduced into the vacuum chamber 12, microwave is introduced into this gas to generate discharge, plasma is generated, and a magnetic field 13 is applied to the plasma to increase the ionization efficiency of hydrogen ions. It was used as a source. In this case, when a microwave source 14 of 2.45 GHz is used as the microwave source 14 and the magnetic field strength is set to about 875 Gauss, cyclotron resonance of electrons occurs, so that the ionization efficiency of hydrogen increases.
The hydrogen ion extracted by this ion source is used for the sample table 15
The structure is such that the composite compound superconducting film arranged above is irradiated. In this case, it was found that high-energy hydrogen ions efficiently ionized by microwaves form a weakly bonded portion in the mask-free portion of the coating with good controllability with respect to the partially masked superconducting coating.

これ以外にも真空槽内に水素ガスを導入し、このガス
に高周波を平行電極に印加して放電させ、この放電プラ
ズマ中に部分的にマスクをした超電導体被膜を配置し
て、水素処理することもできる。
In addition to this, hydrogen gas is introduced into the vacuum chamber, a high frequency is applied to the parallel electrodes to discharge the gas, and a superconductor film partially masked is placed in this discharge plasma for hydrogen treatment. You can also

また、第2図において数10KV以上の加速電圧を用いる
通常のイオン注入技術による水素処理等も結晶構造を破
壊するため超電導を起こさない構造を形成して十分効果
のあることを確認した。
Also, in FIG. 2, it was confirmed that hydrogen treatment by an ordinary ion implantation technique using an accelerating voltage of several tens of KV or more, etc. is sufficient to form a structure that does not cause superconductivity because it destroys the crystal structure.

この種の複合化合物超電導体(A、B)3Cu3O7の構成
元素AおよびBの変化による超電導特性の変化の詳細は
明かではない。ただAは3価、Bは2価を示しているの
は事実である。A元素としてYについて例をあげて説明
したが、ScやLa、さらにランタン系列の元素(原子番号
57〜71)でも、超電導転移温度が変化する程度で本質的
な発明の特性を変えるものではない。
The details of changes in superconducting properties due to changes in constituent elements A and B of this type of composite compound superconductor (A, B) 3 Cu 3 O 7 are not clear. However, it is true that A is trivalent and B is bivalent. Although Y has been described as an example of the A element, Sc, La, and lanthanum series elements (atomic number)
57-71) does not change the essential characteristics of the invention only to the extent that the superconducting transition temperature changes.

また、B元素においても、Sr,Ca,Ba等II a族元素の変
化は超電導転移温度を10K程度変化させるが、本質的に
本発明の特性を変えるものではない。
Also in the B element, the change of the group IIa element such as Sr, Ca, Ba changes the superconducting transition temperature by about 10K, but does not essentially change the characteristics of the present invention.

発明の効果 本発明にかかる薄膜超電導素子の製造方法は薄膜化し
た超電導体に部分的に水素イオンを照射しているところ
に大きな特徴がある。水素イオンによる照射効果は制御
性がよく処理が簡単である。従って、非常に高精度の弱
結合部をもつ薄膜超電導素子が本発明で実現される。
EFFECTS OF THE INVENTION The method of manufacturing a thin film superconducting element according to the present invention is characterized in that a thin film superconductor is partially irradiated with hydrogen ions. The irradiation effect of hydrogen ions is well controlled and easy to process. Therefore, a thin film superconducting device having a very high precision weak coupling portion is realized by the present invention.

以上の説明のごとく本発明の薄膜超電導素子の製造方
法によると、例えばSiあるいはGaAs等のデバイスとの集
積化が可能であるとともに、ジョセフソン素子等の各種
超電導デバイスの製造に実用される。特に、この種の化
合物超電導体の転移温度が室温になる可能性もあり、実
用の範囲は広く本発明の工業的価値は高い。
As described above, according to the method of manufacturing a thin film superconducting element of the present invention, it can be integrated with a device such as Si or GaAs, and is practically used for manufacturing various superconducting devices such as a Josephson element. In particular, the transition temperature of this type of compound superconductor may reach room temperature, and the practical range is wide, and the industrial value of the present invention is high.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例の薄膜超電導素子の製造方法
の基本概念断面図、第2図、第3図は本発明に用いるイ
オン処理装置の概略構成図である。 1……基体、2……複合化合物超電導体被膜、3……表
面、4……水素イオン、5……弱結合部、6……イオン
源、7、8……電極、9、13……磁場発生源、10、16…
…基板、11、15……基板台、12……真空槽、14……マイ
クロ波源。
FIG. 1 is a cross sectional view showing the basic concept of a method for manufacturing a thin film superconducting element according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 1 ... Substrate, 2 ... Composite compound superconductor coating, 3 ... Surface, 4 ... Hydrogen ion, 5 ... Weak bond, 6 ... Ion source, 7,8 ... Electrode, 9,13 ... Magnetic field source, 10, 16 ...
… Substrate, 11, 15 …… Substrate stand, 12 …… Vacuum chamber, 14 …… Microwave source.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複合化合物を用いた超電導体被膜に対し、
水素イオンを照射することにより、前記被膜中に弱結合
部を形成し、前記被膜をこの弱結合部により少なくとも
2つの領域に分離した構造を形成することを特徴とする
薄膜超電導素子の製造方法。
1. A superconductor coating using a composite compound,
A method for manufacturing a thin film superconducting element, which comprises irradiating with hydrogen ions to form a weakly bonded portion in the coating, and forming a structure in which the coating is separated into at least two regions by the weakly bonded portion.
【請求項2】複合化合物として元素のモル比率が 0.5≦(A+B)/Cu≦2.5 であるA元素、B元素およびCuを含む酸化物を用いるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜超電導
素子の製造方法。 ここに、AはSc,Yおよびランタン系列元素(原子番号57
〜71)のうち少なくとも一種、BはII a族元素のうち少
なくとも一種の元素を示す。
2. An oxide containing an element A, an element B and Cu having a molar ratio of elements of 0.5 ≦ (A + B) /Cu≦2.5 is used as the complex compound. Method for manufacturing thin film superconducting device of. Where A is Sc, Y and a lanthanide series element (atomic number 57
To 71), B represents at least one element of the IIa group elements.
【請求項3】水素イオンの照射領域の幅を0.2μm程度
以下とすることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の薄膜超電導素子の製造方法。
3. The method for manufacturing a thin film superconducting element according to claim 1, wherein the width of the irradiation region of hydrogen ions is about 0.2 μm or less.
【請求項4】弱結合部形成のマスクパターンとしてPMMA
等のアクリル樹脂系やCMS等のスチレン樹脂系の電子線
レジストあるいは光リソグラフィ等用のネガレジストを
用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄
膜超電導素子の製造方法。
4. A PMMA as a mask pattern for forming a weakly coupled portion.
The method for producing a thin film superconducting element according to claim 1, wherein an electron beam resist of acrylic resin type such as CMS or the like, or a styrene resin type electron resist such as CMS or a negative resist for photolithography is used.
【請求項5】水素イオン照射時の複合化合物被膜を加熱
することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜
超電導素子の製造方法。
5. The method for producing a thin film superconducting element according to claim 1, wherein the composite compound coating film is heated during hydrogen ion irradiation.
【請求項6】水素イオン源として、少なくとも水素を含
むガスの真空槽内での放電により生成したプラズマを用
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜
超電導素子の製造方法。
6. The method for producing a thin film superconducting element according to claim 1, wherein plasma generated by discharging a gas containing at least hydrogen in a vacuum chamber is used as a hydrogen ion source.
【請求項7】水素イオン源装置として、マイクロ波を用
いたプラズマ分解によるプラズマ処理装置を用いること
を特徴とする特許請求の範囲第6項記載の薄膜超電導素
子の製造方法。
7. The method for producing a thin film superconducting element according to claim 6, wherein a plasma processing apparatus by plasma decomposition using microwaves is used as the hydrogen ion source apparatus.
【請求項8】水素イオン源装置として、電子サイクロト
ロン共鳴吸収を用いることを特徴とする特許請求の範囲
第7項記載の薄膜超電導素子の製造方法。
8. A method for manufacturing a thin film superconducting element according to claim 7, wherein electron cyclotron resonance absorption is used as the hydrogen ion source device.
【請求項9】真空槽内での放電により生成した水素イオ
ンをこの真空槽内のプラズマと複合化合物被膜を設置し
た試料台との間に電圧を印加して加速し照射することを
特徴とする特許請求の範囲第6項記載の薄膜超電導素子
の製造方法。
9. A method in which hydrogen ions generated by electric discharge in a vacuum chamber are irradiated by accelerating by applying a voltage between the plasma in the vacuum chamber and a sample stage on which a composite compound film is installed. A method of manufacturing a thin film superconducting device according to claim 6.
【請求項10】水素ガスに高周波電圧を印加して生成し
たプラズマと試料台との間に所定の電位に設置した電極
を設置して水素イオンを照射することを特徴とする特許
請求の範囲第9項記載の薄膜超電導素子の製造方法。
10. An electrode installed at a predetermined potential between a plasma generated by applying a high-frequency voltage to hydrogen gas and a sample stage to irradiate hydrogen ions. Item 9. A method for manufacturing a thin film superconducting device according to item 9.
【請求項11】プラズマと試料台の間に2KV以下の直流
電圧を印加することを特徴とする特許請求の範囲第9項
記載の薄膜超電導素子の製造方法。
11. The method for producing a thin film superconducting element according to claim 9, wherein a direct current voltage of 2 KV or less is applied between the plasma and the sample stage.
【請求項12】水素ガスに高周波電圧を印加して生成し
たプラズマ中に複合化合物被膜を設置したことを特徴と
する特許請求の範囲第9項記載の薄膜超電導素子の製造
方法。
12. The method for producing a thin film superconducting element according to claim 9, wherein the composite compound film is provided in plasma generated by applying a high frequency voltage to hydrogen gas.
【請求項13】水素イオン源と試料台の間に30KV以上の
電圧を印加することを特徴とする特許請求の範囲第9項
記載の薄膜超電導素子の製造方法。
13. The method for manufacturing a thin film superconducting element according to claim 9, wherein a voltage of 30 KV or more is applied between the hydrogen ion source and the sample stage.
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