低エネルギーイオンビームクリーニングを用いたNb系超伝導ジョセフソン接合の作製

宇佐美 興一  松井 誠一  朴 賛勲  守屋 雅隆  小林 忠行  後藤 俊成  

誌名
電子情報通信学会論文誌 C   Vol.J76-C2   No.10   pp.688-695
発行日: 1993/10/25
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Print ISSN: 0915-1907
論文種別: 論文
専門分野: 超伝導エレクトロニクス
キーワード: 
Nb超伝導薄膜,  ジョセフソン素子,  低エネルギーイオンビーム,  トンネル接合,  イオンエッチング,  

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あらまし: 
バイアススパッタリング法で堆積したNb超伝導薄膜を用いてNb/NbOx/Pb構造のトンネル接合ジョセフソン素子を作製した.この接合を形成する際のクリーニングプロセスに,これまでよく用いられてきたRFスパッタエッチングに代り,100eV~400eVの低エネルギーArイオンビームによるエッチングを用いた.そして,素子のI-V特性から求まるギャップパラメータとエッチングエネルギーとの関係を系統的に調べ,接合のクリーニングに適したエッチング条件を実験的に求めた.この結果から,イオンビームを用いた方法はエネルギーの制御が容易であるため最適のイオンエネルギーによるエッチングを行うことができ,RFスパッタクリーニングを用いた場合と比較してギャップ電圧の増加やI-V特性上に見られる電流スパイクの減少が観測された.このようなエネルギーを制御したイオンビームエッチングにより,イオン損傷の少ない接合部のクリーニングが可能となりジョセフソン素子の特性が改善できることがわかった.