自己平たん化法によるBi_2Sr_2CaCu_2O_xスタックの作製及び直流ジョセフソン電流の温度特性

摘要

Bi_2Sr_2CaCu_2O_x（Bi-2212）単結晶を用いた固有ジョセフソン接合の作製法として開発した自己平たん化法，及び固有ジョセフソン特性（臨界電流，リターン電流）の温度依存性について述べる．自己平たん化法では，ジョセフソン接合窓（スタック部）以外のBi-2212単結晶を希塩酸（≤ 0.20％，pH ≥ 1.40）に浸漬させ，絶縁体へ改質させた層を平たん化層として用いる．作製したBi-2212スタックの臨界電流及びリターン電流の温度依存性I_r（T）を測定した結果，臨界電流は高温（T ＞ 40K）でAmbegaokar-Baratoff理論から上方にずれていた．一方，リターン電流は約40Kから徐々に増加し始め，80K程度で極大値をとった後，臨界電流の温度曲線と一致（ヒステリシスが消滅）した．このI_r（T）特性を，Zappeモデルを用いて解析した．解析にはBi-2212のc-軸抵抗の温度特性（T ＞ T_c）の現象論モデル（Heineモデル）から推定されるジョセフソンバリヤ層の抵抗の温度依存性を考慮した．このモデルでI_r（T）特性の実験曲線の形を良く説明することができたが，パラメータの定量的な議論にはまだ課題が残されている．