| 기판 위에 ion milling으로 step을 만든 후 고온초전도 박막을 증착하면 step의
윗부분과 아랫부분에 입계가 형성되는데 이런 형태의 조셉슨 접합을 step edge 조셉슨 접합이라 한다. 접합 양단을
지나는 임계전류 밀도는 step의 각도, step의 높이와 증착된 고온초전도 박막의 두께의 비의 함수로 주어진다. SrTiO3
혹은 LaAlO3 기판의 경우는 step의 각도가 45°이상으로 클 때만 step 부분에 c축이 서로 수직인 grain이
생기는데 비해, MgO 기판의 경우는 step의 각도가 작은 경우에도 입계가 생성될 뿐 아니라 step의 각도와 같은
각도로 c축이 어긋난 입계가 형성됨이 알려져 있다. Step edge 조셉슨 접합은 제작이 간편한 장점이 있으나 특성
분포가 좋지 않아 한정된 분야에서만 활용되고 있다.
귀금속을 이용한 조셉슨 접합
기판 위에 step edge 조셉슨 접합 제작 방법과 같은 방법으로 step을 만든 후 이어서 고온초전도 박막을
step에 대하여 비스듬히 증착함으로서 step 위와 아래의 고온초전도 박막 사이에 틈이 형성되도록 한 후 은을 in-situ로
증착한다. 이 방법에서는 고온초전도 박막과 은의 증착이 in-situ로 이루어져 계면저항을 작게 할 수 있다는 장점이
특징이다.이 경우 고온초전도체의 면 방향으로는 proximity효과를 이용한 조셉슨 접합 현상이 관찰되나 c축 방향으로는
조셉슨 접합이 형성되지 않는다. 따라서 c축 방향의 은을 제거하면 이는 임계전류 밀도에는 영향을 주지 않고 접합의
저항만을 크게 할 수 있다. 이를 위해 은 증착 후 step에 대해 비스듬히 ion milling하여 c축에 수직방향으로
연결된 은을 제거하여 특성을 향상시킨다.
Ramp-edge 접합
Ramp-edge 형태의 고온초전도 조셉슨 접합의 기본 구조는 그림 2(e)에서 보이는 바와 같다. 고온초전도
박막 및 절연층을 먼저 증착한 후, 비스듬이 ion milling하고, 얇은 barrier 층을 증착하고, 그 위에
다시 고온초전도 박막을 증착하는 구조이다. 널리 사용되는 metallic 산화물은 CaRuO3, PrBa2Cu3Ox,
Co-doped YBCO 등이나, 최근에는 barrier 층을 증착하는 대신 ion beam 조사나 플라즈마 처리
방법 등을 이용하여 계면을 처리하는 방법을 사용하여 우수한 특성의 접합을 얻고 있다. 현재 알려진 방법 중 가장 우수한
특성의 접합을 제작할 수 있기 때문에 복잡한 구조의 전자소자에는 이 방법이 가장 널리 사용되고 있다.
Trilayer 형태의 고온초전도 조셉슨 접합
Trilayer 형태의 고온초전도 조셉슨 접합은 고온초전도 박막을 증착한 후 절연 박막 또는 반도체 박막을 증착하고,
그 위에 다시 고온초전도 박막을 증착한 고전적인 샌드위치형의 구조이다. 앞에서 본 금속 산화막을 이용한 edge형태의
고온초전도 조셉슨 접합과 같이 절연 또는 반도체 박막에서의 핀홀과 내부확산이 문제이다. 면 방향으로의 coherence
length가 큰 것을 이용하기 위해 기판 표면에 대해 a축 수직인 고온초전도 박막에 대한 연구도 많이 보고된 바
있으나 접합 단면을 작게 하기 어려운 점 등의 단점이 있어 널리 사용되고 있지 못한 방법이다.
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