Superconductor corps. Sou Machikawa Hiroki Iwasaki Shooter Yufune 2003/11/22
背 景 微細ブリッジの電気特性 I [mA] V [V] ●BridgeA 幅 0.9 m ●BridgeB 幅 3.0 m 長さ 1.0 m ●20 m 幅ライン 1.5 m 幅 [ m] Ic [mA] Jc [A/cm 2 ] * *10 6 Bridge A 温度、サイズに依 存 ジョセフソン接 合のような振る 舞い この現象のさらなる測定 が求められる
Device 作りの一連の流れ FIB による加工 ・ SrTiO 3 基板上にブリッジ構造を作製するために FIB を用いる ・ Bi 保護膜を蒸着することによって精度良く掘れる MBE で成膜 ・基板加熱時に先程蒸着した Bi は飛ぶ ・加工した基板上に Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+ を蒸着する 評価・電気測定 ・ SEM, EDX, XRD にて評価 ・ Photolithography & Etching で測定しやすい形状に整える ・ Au 膜、 In 電極を付け､ I-V, R-T 測定 ・電気測定系の Windows 化、機器の自動化 ・ Josephson 接合確認のためのマイクロ波特性 ( シャピロステッ プ ) Sato Lab.
加熱により Bi を飛ばす Sato Lab. FIB による基板加工 Bi 保護膜蒸着 FIB でエッチン グ 加熱により Bi を飛ばす BSCCO を depo. Bi(200~250[nm]) FIB 加工条件 ・ Depth:~500[nm] ・ Bi 保護膜を蒸着することによって精度良く掘 れる ・ブリッジ構造 (~1[ m]) を加工する Film Thickness 150[nm] SrTiO 3 (001)
成膜後 Sato Lab. Bridges m 保護膜アリ保護膜なし ブリッジの全体 図 1 m 程度
MBE による超伝導薄膜の成長 Sato Lab. MBE Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+ の成長 成膜条件 基板： patterned SrTiO 3 (001) 基板温度： 720[ ℃ ] 成長時間 :3600[s] 酸化剤 :NO 2 -gas Bi Sr Ca Cu Load Lock RP TMP DP TSP K-cell E-Beam Sub. heater NO 2 -gas RHEED Screen Beam Monitor NO 2 -gas FIB 加工した基板上に成長させる
Sato Lab. XRD & EDX( 評価 ) EDX による組成 比 ・ Bi:1.97 ・ Sr ： - ・ Ca:1.50 ・ Cu:1.91
Photolithography Sato Lab. このサンプルを Photolithography して、電気測定しやすい形に整 える ・ラインパターンを各ブリッジ上に露光し、エッチングする｡ Bridge No Line
Etching Sato Lab. BSCCO の残っている部 分 上図のように不要領域を削除 ・色の薄い部分が剥離さ れたところ。 ・ 20[mm] の Line と ~1[ m] の Bridge の電気測定を 行った｡ 4 5 ・・ ? Bridge Line
Sato Lab. Line(20[ m] 幅 ) 部分の R-T 特性 I-V 特性 (Bridge & Line) R-T & I-V 特性
電気測定系の自動化 Sato Lab. Cryostat 作製したサンプル Heater 温調器 任意の 4 本 を選ぶ 12 本 3本3本 2本2本 Scanner 0~3 の内の１つ を選んで４端 子測定を行う｡ RS232C Windows (DOS/V) source meter nano-voltmeter 電圧計 (182) 電流計 (2400) GPIB
Sato Lab. 現状 ・スキャナの自動化 （配線の繋ぎ換えは必要） ・各パラメータ（温度､ 抵抗･･･ ) の表示 展望 ・ヒータ線を用いての 温度上げを自動で ・グラフの印刷 etc… 完成間近？レイアウト も・・・
MOD 法 ( 有機金属分解法） ・昨年度から佐藤研は、 MOD 溶液を用いての成膜を行っ ている。 ・安価で大面積の薄膜作製が可能な有機金属分解法 （ MOD 法 ) を用いて、 Bi 系超伝導薄膜の作製。 ・焼成温度、時間の条件出しはほぼ終了 ・今後の目標として、ブリッジなどデバイスの作製 ・最終目標として、超伝導フィルターの作製も念頭にお いている。 Sato Lab.
温度 870[ ℃ ] で２時間焼成
R-T 電気特性 Sato Lab. 以前、 780[ ℃ ] で酸素濃度 100% で成膜した後 (2 時間 ) 、 10 ％で焼成したサンプル T c =77[K]
Temp Sato Lab.