DE2724942C2 - Thin-film cryotron and process for its manufacture - Google Patents

Thin-film cryotron and process for its manufacture

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dünnschichtkryotron und auf ein Verfahren zu deren Herstellung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 6.The invention relates to a thin-film cryotron and to a method for the production thereof the preamble of claim 1 or 6.

Ein derartiges Dünnschichtkryotron ist aus der US-PS 35 22 492 bekannt.Such a thin-film cryotron is known from US Pat. No. 3,522,492.

Es ist auch ein Dünnschichtkryotron, also ein supraleitendes Schaltgerät, bekannt, bei dem der kritische Strom eines Josephson-Tunnelkontaktes durch Einwirkung auf den Kontakt seitens eines Magnetfeldes gesteuert wird. Ein derartiges Kryotron ist beispielsweise von J. Matisoo in Proc. IEEE, Band 55, Nr. 2 (1967) Seiten 172- 180, beschrieben worden.There is also a thin-film cryotron, i.e. a superconducting switching device, known in which the critical current of a Josephson tunnel contact due to the action of a magnetic field on the contact is controlled. Such a cryotron is for example by J. Matisoo in Proc. IEEE, Vol. 55, No. 2 (1967) Pages 172-180.

Das genannte Kryotron enthält eine supraleitende Grundplatte, zwei supraleitende, einen ausgedehnten Josephson-Tunnelkontakt bildende Schichtelektroden mit Zuführungsleitungen und eine Steuerieitung, die übereinander angeordnet und elektrisch gegeneinander isoliert sind. Der Tunnelkontakt stellt eine Dreischichtstruktur dar, bei der eine dünne isolierende Sperrschicht (von ca. 1 bis 2 nm) die zwei genannten Elektroden trennt.Said cryotron contains one superconducting base plate, two superconducting ones, one extended one Layer electrodes forming Josephson tunnel junction with supply lines and a control line which are arranged one above the other and electrically isolated from one another. The tunnel contact represents a three-layer structure represents, in which a thin insulating barrier layer (from approx. 1 to 2 nm) the two mentioned electrodes separates.

An Stelle der isolierenden Sperrschicht kann auch eine dickere Halbleiterschicht ausgenutzt werden.Instead of the insulating barrier layer, a thicker semiconductor layer can also be used.

Die Umschaltung des besciiriebenen Kryotrons erfolgt bei Stromdurchfluß in der Steuerleitung. Dieser Strom erzeugt ein Magnetfeld, das auf den unter der Steuerleitung angeordneten Tunnelkontakt einwirkt und den Wert des kritischen Stroms über den loscphson-Kontakt herabsetzt. Falls also über den josephson-Kontakt ein Strom unterhalb des kritischen Werts fließt, so ist die Spannung am Kontakt zuerst g'eich Null, und nach dem Stromdurchfluß über die Steuerieitung wird sie gleich einem gewissen endlichenThe switching of the described cryotron takes place when current flows through the control line. This Electricity generates a magnetic field that acts on the tunnel contact located under the control line and reduces the value of the critical current via the Loscphson contact. So if about the josephson contact if a current flows below the critical value, the voltage at the contact is first equals zero, and after the current has flowed through the control line it becomes equal to a certain finite value

Wert.Value.

Das genannte Kryotron ist wegen des Vorhandenseins einer dünnen Isolierschicht des Tunnelkontaktes unzureichend zuverlässig und stabil, und die Reproduzierbarkeit seiner Kennlinien ist ungenügend.The said cryotron is due to the presence of a thin insulating layer of the tunnel contact insufficiently reliable and stable, and the reproducibility of its characteristics is insufficient.

Darüber hinaus führt eine dem Tunnelkontakt mit der dünnen Isolierschicht eigene große elektrische Kapazität zu parasitären Resonanzerscheinungen am Kontakt und erschwert die Erhaltung einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit in dieses Kryotron enthaltenden Schaltkreisen. In addition, there is a large electrical capacitance inherent in the tunnel contact with the thin insulating layer parasitic resonance phenomena at the contact and makes it difficult to maintain a high working speed in circuitry containing this cryotron.

Das Vorhandensein der genannten Kapazität bewirkt auch die Entstehung einer Hysterese der Steuerstromlosephson-Kontakt-Spannungs-Kennlinie, im folgenden kurz Strom-Spannungs-Kennlinie des Kryotrons genannt, weshalb Schwierigkeiten mit der Anwendung derartiger Kryotrons in Schaltungen auftreten. Speziell kann aus diesem Grunde der Effekt einer irreversiblen Umschaltung (»Verklinkung«) eintreten, zu dessen Überwindung dem Eingang des Kryotrons spezielle Löschimpuise zugeführt werden müssen, die, indem sie den über den Kontakt des Kryotrons fließenden Strom unterbrechen, diesen in den supraleitenden Zustand rücksetzen. Dies kompliziert die Schaltungen und setzt deren Arbeitsgeschwindigkeit herab.The presence of the mentioned capacitance also causes a hysteresis of the control currentless Phson contact voltage characteristic curve, hereinafter referred to as the current-voltage characteristic of the cryotron for short, which is why there are difficulties with the application such cryotrons occur in circuits. Specifically, for this reason, the effect can be irreversible Switching ("latching") occur, to overcome this the entrance of the cryotron special Erase impuise must be supplied by the interrupt the current flowing through the contact of the cryotron, this into the superconducting state reset. This complicates the circuits and slows down their operating speed.

Die genannten Schwierigkeiten werden auch zum Teil aus dem Wege geräumt, wenn als Sperrschicht im Tunnelkontakt eine dickere Schicht aus einem Halbleitermaterial verwendet wird. Jedoch stellt die Erhaltung von reproduzierbaren Kennlinien für Kontakte mit hoher Dichte des kritischen Stroms in diesem Fall eine schwierige technologische Aufgabe dar.The difficulties mentioned are also partly eliminated when used as a barrier layer in the Tunnel contact a thicker layer of a semiconductor material is used. However, the preservation represents of reproducible characteristics for contacts with high density of critical current in this case one difficult technological task.

Es sind auch andere Typen ausgedehnter Josephson-Kontakte bekannt, deren kritischer Strom ebenso wie bei den beschriebenen Tunnelkontakten gegen das magnetische Feld empfindlich ist und die keine dünne isolierende Sperr- oder Halbleiterschicht, ζ. B. Notarys-Mercereau-Brücken, eine Schichtstruktur vom S-N-S-Typ und Brücken variabler Dicke, aufweisen. Unter »Brücke variabler Dicke« sei hierbei und im folgenden ein Josephson-Kontakt verstanden, bei dem die beiden Supraleiterschicht-Elektroden d'irch einen elektrisch leitenden Verbindungssteg aus einer dünneren Schicht als das Material der Supraleiterschicht-Elektroden verbunden sind. Hierbei soll der Brücke variabler Dicke Vorzug gegeben werden, die aiäo zwei durch eine schwache Kopplung in Form des elektrisch leitenden Verbindungssteges aus einer dünneren Schicht als das Elektrodenmaterial verbundene supraleitende Schichtelektroden darstellt. Die Brücke variabler Dicke wird durch eine geringe Störkapazität bei einem ausreichend hohen Produkt aus dem kritischen Strom und dem Widerstand und bei einer hohen Dichte des kritischen Stroms charakterisiert.Other types of extended Josephson junctions are also known, their critical current as well as in the tunnel contacts described is sensitive to the magnetic field and not thin insulating barrier or semiconductor layer, ζ. B. Notarys-Mercereau bridges, a layer structure dated S-N-S type and bridges of variable thickness. Under "bridge of variable thickness" is here and in the following understood a Josephson contact, in which the two superconductor layer electrodes d'irch one electrically conductive connecting web made of a thinner layer than the material of the superconductor layer electrodes are connected. Here, preference should be given to the bridge of variable thickness, the aiäo two by one weak coupling in the form of the electrically conductive connecting web made of a thinner layer than that Electrode material represents connected superconducting layer electrodes. The bridge will be of variable thickness due to a low interference capacity with a sufficiently high product of the critical current and the Characterized resistance and at a high density of the critical current.

Solche Brücken variabler Dicke mit vernachlässigbare!· kleiner Störkapazität und hohem Widerstand des ausgedehnten Josephson-Kontaktes sind aus Comptes Rendus Acad. Sc. Paris, Serie B, Band 774, Juni 1972, Seiten 1343 bis 1346, und aus Revue de Physique Appliquee, Band 9, Nr. 1, Januar 1974, Seiten 187 bis 190, bekannt.Such bridges of variable thickness with negligible! · Small interference capacitance and high resistance of the extensive Josephson contact are from Comptes Rendus Acad. Sc. Paris, Series B, Volume 774, June 1972 Pages 1343 to 1346, and from Revue de Physique Appliquee, Volume 9, No. 1, January 1974, pages 187 to 190, known.

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist aber keine genügend einfach realisierbare Konstruktion eines auf einem eine vernachlässigbar kleine Störkapazität bei ausreichend hoho Dichte des kritischen Stroms aufweisenden ausgedehnten Josephson-Kontakt aufbauenden Dünnschichtki jotrons bekannt.At the present time, however, there is no sufficiently easy to implement construction of a one has a negligibly small interference capacitance with a sufficiently high density of the critical current having extensive Josephson contact building thin film jotrons known.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Dünnschichtkryotrons auf der Basis eines eine vernuchlässigbar kleine Störkapazität bei genügend hoher Dichte des kritischen Stroms und bei hohem Widerstand aufweisenden ausgedehnten |osephson-Kontaktes zu entwickeln sowie ein Herstellungsverfahren für dieses Dünnschichtkryotron auf der Basis bekannter Fertigungstechniken anzugeben, wobei dieses Dünnschichtkryotron sich zudem durch ein hohes Produkt von kritischem Strom und Widerstand bei gesicherter hoherThe invention is therefore based on the object of providing a thin-film cryotron on the basis of a negligible small interference capacitance with a sufficiently high density of the critical current and with high resistance having extended | osephson contact to develop and a manufacturing method for this Specify thin-film cryotron on the basis of known manufacturing techniques, this thin-film cryotron is also characterized by a high product of critical current and resistance with a secured high

ίο Dichte des kritischen Stroms, eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit und eine Strom-Spannungs-Kennlinie ohne Hysterese auszeichnen soll.ίο Density of the critical flow, a higher working speed and should be characterized by a current-voltage characteristic without hysteresis.

Diese Aufgabe wird bei einem Dünnschichtkryotron nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention with a thin-film cryotron according to the preamble of claim 1 solved by the features specified in its characterizing part.

Zur Erhöhung der Effektivität der Steuerung des kritischen Stroms der Brücke ist es zweckmäßig, in der einen Elektrode, nahe der Steuerleitung an der zum Verbindungssteg entgegengesetzte" Seite ein Loch anzuordnen.To increase the effectiveness of the control of the critical current of the bridge, it is useful in the an electrode, near the control line on the opposite side of the "connecting web" a hole to arrange.

Zur Erreichung des höchstmöglichen Stromverstärkungsfaktors ist es vorteilhaft, daß, wenn die Steuerleitung an einer Seite mit der Grenze der Elektrode zum Verbinriungssteg der Brücke zusammenfällt, an der entgegengesetzten Seite der Steuerleitung die Kontakte des Loches anliegt.To achieve the highest possible current amplification factor, it is advantageous that, when the control line coincides on one side with the boundary of the electrode to the connecting web of the bridge, on which on the opposite side of the control line the contacts of the hole are in contact.

Zur Vergrößerung des Ausgangssignals und Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit des Dünnschichtkryotrons ist es zweckmäßig, in diesem einen Reihenkreis aus einem zusätzlichen Verbindungssteg und aus einer zusätzlichen Elektrode zwischen der Hauptelektrode, auf der die Steuerleitung liegt, und deren Zuführungsleitung vorzusehen, wobei der Reihenkreis mit der Hauptelektrode eine zusätzliche Brücke variabler Dicke bildet, und wobei die Länge der Hauptelektrode so gewählt ist, daß der Abstand zwischen der Steuerleitung und der Grenze der Hauptelektrode zum zusätzlichen Verbindungssteg kleiner als die Breite des zusätzlichen Verbindungssteges ist.To increase the output signal and increase the operating speed of the thin-film cryotron it is useful in this one series of an additional connecting web and a additional electrode between the main electrode on which the control line lies and its supply line to be provided, the series circuit with the main electrode being an additional bridge of variable thickness forms, and wherein the length of the main electrode is chosen so that the distance between the control line and the boundary of the main electrode to the additional connecting web is smaller than the width of the additional Connecting web is.

7ur Vergrößerung des Stromverstärkungsfaktors des Dünnschichtkryotrons mit dem zusätzlichen Verbindungssteg und der zusätzlichen Elektrode ist es vorteilhaft, daß die Steuerleitung an einer Seite mit der Grenze der Hauptelektrode zum Haupt-Verbiridungssteg und an der entgegengesetzten Seite mit der Grenze der zusätzlichen Elektrode zum zusätzlichen Verbindungssteg zusammenfällt.To increase the current amplification factor of the thin-film cryotron with the additional connecting web and the additional electrode, it is advantageous that the control line on one side with the Boundary of the main electrode to the main connecting web and on the opposite side with the boundary of the additional electrode to the additional connecting web coincides.

Die obengenannte Aufgabe wird — was die Herstellung des Dünnschichtkryotrons anbelangt — durch die im Patentanspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.The above-mentioned task is - as far as the production of the thin-layer cryotron is concerned - solved by the features specified in claim 6.

Das Isolationsgebiet kann durch Ätzen der zweiten Supraleiterschicht oder durch Oxydation der zweiten Supraleiterschicht erzeugt werden.The isolation region can be created by etching the second superconductor layer or by oxidizing the second Superconductor layer are generated.

Zu den Hauptvorteilen des erfindungsgemäßen Dünnschichtkryotrons zählen folgende.The main advantages of the thin-layer cryotron according to the invention include the following.

1. Die Verwendung der Brücke variabler Dicke an Stelle eines Tunnelkontaktes gestattet es, die Zuverlässigkeit und die Reproduzierbarkeit der Kennlinien des Dünnschichtkryotrons zu steigern, weil die minimale Länge des Verbindungssteges der Brücke um das 102-bis 10'fache größer als die Dicke der Sperrschicht im Tunnelkontakt ist. Dementsprechend sind derartige Maße mit der vorliegenden relativen Toleranz leichter zu erhalten und einzuhalten, während der Einfluß von Diffusions- und anderen zerstörenden Vorgängen auf den Verbindungssteg viel kleiner als auf die dünne1. The use of the bridge of variable thickness instead of a tunnel contact allows the reliability and reproducibility of the characteristics of the thin-layer cryotron to be increased because the minimum length of the connecting web of the bridge is 10 2 to 10 times greater than the thickness of the barrier layer is in tunnel contact. Accordingly, with the present relative tolerance, such dimensions are easier to obtain and to adhere to, while the influence of diffusion and other destructive processes on the connecting web is much smaller than on the thin one

isolierende Sperrschicht ist.insulating barrier layer is.

2. Die Störkapazität der Brücke variabler Dicke ist vernachlässigbar klein-, deshalb bedingt das erfindungsgemäße Dünnschichtkryotron im Unterschied zu einem Kryotron mit Tunnelkontakt von vornherein einen aperiodischen Charakter der Umschaltvorgänge in supraleitenden Schaltungen. Dies bedeutet, daß bei Verwendung des erfindungsgemäßen Kryotrons in den Schaltungen keine Erscheinungen von der Art der Störschwingungen entstehen und dementsprechend Schaltungen mit maximaler Arbeitsgeschwindigkeit ermöglicht werden. 2. The interfering capacitance of the bridge of variable thickness is negligibly small, which is why the inventive thin-film cryotron, in contrast to a cryotron with tunnel contact, requires an aperiodic character of the switching processes in superconducting circuits from the outset. This means that when the cryotron according to the invention is used in the circuits, there are no phenomena of the type of interfering oscillations and, accordingly, circuits with maximum operating speed are made possible.

3. Die geringe Störkapazität der Brücke variabler Dicke gewährleistet auch das Fehlen einer Hysterese auf der Stromspannungs-Kennlinie des erfindungsgemäßen Kryotrons. Infolgedessen schaltet das Kryotron aus dem Zustand mit einer Nullspannung in den Zustand mit einer endlichen Spannung und umgekehrt bei gleichem Wert des Steuerstroms um. Es entfällt also die Notwendigkeit an speziellen Löschimpulsen oder an anderen Einrichtungen zur Beseitigung unerwünschter Folgen der Hysterese.3. The low interference capacitance of the variable-thickness bridge also ensures the absence of hysteresis on the current-voltage characteristic of the cryotron according to the invention. As a result, the cryotron switches from the state with a zero voltage to the state with a finite voltage and vice versa the same value of the control current. There is therefore no need for special erase pulses or other means of eliminating undesirable consequences of hysteresis.

Das vorliegende Herstellungsverfahren für ein Kryotron hat den Vorteil, das es gestattet, zur Erhaltung eines im Submikrobereich liegenden Abstandes zwisehen den Elektroden gleich der Länge des Verbindungssteges einfachere indiskrete Methoden zu verwenden. Es erlaubt, in zwei Arbeitsgängen der Aufbringung der supraleitenden Schichten sämtliche Elektroden mit erforderlichen Abständen und die Steuerleitung des Kryotrons in der Weise auszubilden, daß deren durch Unterbrechung der entsprechenden Schicht auf einer Stufe des Reliefs geformten Seiten mit dem Verbindungssteg der Brücke und mit der Kante des Loches in der Elektrode automatisch exakt zusammenfallen. Der letztere Umstand ist wichtig, weil das exakte Zusammenfallen die größte Effektivität der Steuerung des kritischen Stroms über die Brücke durch das magnetische Feld des Steuerstroms und folglich einen maximalen Stromverstärkungsfaktor des Kryotrons sichert.The present manufacturing method for a cryotron has the advantage that it allows preservation a submicron distance between the electrodes is equal to the length of the connecting web use simpler indiscreet methods. It allows the Application of the superconducting layers, all electrodes with the required spacing and the To train the control line of the cryotron in such a way, that their sides formed by the interruption of the corresponding layer on a step of the relief with the connecting bar of the bridge and automatically coincide exactly with the edge of the hole in the electrode. The latter circumstance is important because the exact coincidence is the greatest effectiveness of the control of the critical current across the bridge due to the magnetic field of the control current and consequently one ensures maximum current amplification factor of the cryotron.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher eriäutert werden. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments and the drawing will. It shows

Fig. 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Dünnschichtkryotron in Isometrie.1 schematically shows a thin-film cryotron according to the invention in isometry.

Fig. 2 schematisch ein Dünnschichtkryotron mit einem Loch in der Elektrode, gemäß der Erfindung, in Isometrie.Fig. 2 schematically shows a thin-film cryotron with a hole in the electrode, according to the invention, in Isometry.

F i g. 3 ein erfindungsgemäßes Dünnschichtkryotron mit einem Loch in der Elektrode im Längsschnitt.
F i g. 4 eine Draufsicht von F i g. 3,
F i g. 5 schematisch ein erfindungsgemäßes Dünnschichtkryotron mit einem zusätzlichen Verbindungssteg und einer zusätzlichen Elektrode in Isometrie, F i g. 3 shows a thin-film cryotron according to the invention with a hole in the electrode in a longitudinal section.
F i g. 4 is a top view of FIG. 3,
F i g. 5 schematically a thin-film cryotron according to the invention with an additional connecting web and an additional electrode in isometry,

F i g. 6 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Dünnschichtkryotron mit einem zusätzlichen Verbindungssteg und einer zusätzlichen Elektrode,
F i g. 7 eine Draufsicht von F i g. 6,F i g. 6 shows a longitudinal section through a thin-film cryotron according to the invention with an additional connecting web and an additional electrode,
F i g. 7 is a top view of FIG. 6,

Fig. 8 die Strom-Spannungs-Kennlinie des erfindungsgemäßen Kryotrons bei verschiedenen Stromwerten in der Steuerleitung,8 shows the current-voltage characteristic of the cryotron according to the invention at different current values in the control line,

Fig. 9 die Abhängigkeit des kritischen Stroms des erfindungsgemäßen Kryotrons vom Strom in der Steuerleitung.9 shows the dependence of the critical current of the cryotron according to the invention on the current in FIG Control line.

Fig. iO. i i. i2 die Arbeitsfolge des Herstellungsverfahrens am Beispiel des erfindungsgemäßen, in Fig. 6 dargestellten Kryotrons im Längsschnitt.Fig. OK. i i. i2 the working sequence of the manufacturing process using the example of the cryotron according to the invention, shown in FIG. 6, in longitudinal section.

Fi g. 13eine Draufsicht von Fig. II,Fi g. 13 is a top view of FIG. II,

Fig. 14 ein erfindungsgemäßes Kryotron mit einem Loch in der Elektrode im Herstellungsstadium nach Abschluß des Ätzverfahrens in Draufsicht,14 shows a cryotron according to the invention with a Hole in the electrode in the manufacturing stage after the end of the etching process in plan view,

Fig. 15 ein Dünnschichtkryotron mit einem Loch in der Elektrode mit einem durch Ätzen erzeugten Isolationsgebiet, gemäß der Erfindung, im Längsschnitt, und15 shows a thin-film cryotron with a hole in the electrode with an insulation area produced by etching, according to the invention, in longitudinal section, and

Fig. 16 ein erfindungsgemäßes Dünnschichtkryotron mit einem zusätzlichen Verbindungssteg und einer zusätzlichen Elektrode sowie mit einem durch Ätzen erzeugten Isolationsgebiet im Längsschnitt.16 shows a thin-film cryotron according to the invention with an additional connecting web and a additional electrode as well as with an isolation area created by etching in a longitudinal section.

Das in der Isometrie in F i g. I dargestellte Dünnschichtkryotron enthält eine supraleitende Grundplatte 2, von dieser isolierte, miteinander durch einen elektrisch leitenden Verbindungssteg 5 gekoppelte supraleitende Schichtelektroden 3.4 die mit diesem eine Brücke variabler Dicke bilden, die auf ein Isoliersubstrat 1 aufgebracht sind, und eine über der Elektrode 4 neben dem Verbindungssteg 5 hegende und gegen diese Elf ktrode 4 isolierte Steuerleitung 6.That in the isometry in FIG. I thin-film cryotron contains a superconducting base plate 2, isolated from this, coupled to one another by an electrically conductive connecting web 5 superconducting layer electrodes 3.4 which form a bridge of variable thickness with this, which is on an insulating substrate 1 are applied, and one lying above the electrode 4 next to the connecting web 5 and against it Eleven electrode 4 insulated control line 6.

Das Material des Verbindungssteges 5 kann sowohl ein Supraleiter als auch ein Material mit einer Normalleitung (im letzteren Fall tritt die Supraleitfähigkeit im Verbindungssteg 5 auf Grund eines Näherungseffektes in bezug auf das Material der supraleitenden Elektroden 3, 4 ein) sein. Voraussetzung für die Erhaltung der Brücke variabler Dicke mit Josephsonschen Eigenschaften ist eine recht geringe Länge /des Verbindungssteges 5. also des Abstandes zwischen den Elektroden 3, 4. Dieser Abstand muß in der Größenordnung der Kohärenzlärige im Material des Verbindungssteges 5. praktisch bei 0.1 bis I μπι, liegen. Die Breite W des Verbindungssteges 5 kann dessen Länge / wesentlich überschreiten. In F i g. I ist durch den Index lf ein über die Brücke fließender Strom (Ventilstrom), durch den Index ic ein in der Steuerleitung 6 fließender Strom (Steuerstrom) angedeutet.The material of the connecting web 5 can be both a superconductor and a material with a normal line (in the latter case, the superconductivity occurs in the connecting web 5 due to an approximation effect with respect to the material of the superconducting electrodes 3, 4). A prerequisite for maintaining the bridge of variable thickness with Josephsonian properties is a very short length / of the connecting web 5, i.e. the distance between the electrodes 3, 4. This distance must be in the order of magnitude of the coherence in the material of the connecting web 5 μπι, lie. The width W of the connecting web 5 can significantly exceed its length /. In Fig. I is indicated by the index l f a current flowing across the bridge (valve current), by the index i c a current flowing in the control line 6 (control current).

Die .Steuerleitung 6 liegt über der Elektrode 4 in einer Entfernung h von der Grenze der Elektrode 4 mit dem Verbindungssteg 5, die dessen Breite W unterschreitet. Als ZuführtingsTeitungen 7, 8 der Elektroden 3 und 4 dienen deren Abschnitte, die eine Fortsetzung der Elektroden 3,4 in Richtung von der Steuerleitung 6 weg darstellen.The control line 6 lies above the electrode 4 at a distance h from the boundary of the electrode 4 with the connecting web 5, which is less than the width W thereof. The feed lines 7, 8 of the electrodes 3 and 4 are their sections, which represent a continuation of the electrodes 3, 4 in the direction away from the control line 6.

In F i g. 1 sind die Isolierschichten zur Verdeutlichung der Zeichnung nicht angedeutet.In Fig. 1 are the insulating layers for clarity not indicated in the drawing.

In Fig. 2 ist in Isometrie eine Ausführungsvariante des Kryotrons wiedergegeben, das zum Unterschied von dem in F i g. 1 gezeigten Kryotron ein neben der Steuerleitung 6 an der zum Verbindungsstep 5 entgegengesetzten Seite liegendes Loch 9 in der Elektrode 4 aufweist.An embodiment variant of the cryotron is shown in isometry in FIG. 2, which differs from FIG of the one shown in FIG. 1 next to the control line 6 on the connecting step 5 opposite side lying hole 9 in the electrode 4 has.

Die Maße: des Loches 9 werden derart gewählt, daß die Induktivität des dieses Loch umschließenden Stromkreises in der Elektrode 4 größer als die Induktivität des über der Elektrode 4 angeordneten Abschnitts der Steuerleitung 6 ist In F i g. 2 sind die Isolierschichten auch nicht gezeigt.The dimensions of the hole 9 are chosen so that the inductance of the hole surrounding this Circuit in the electrode 4 is greater than the inductance of the electrode 4 arranged above Section of the control line 6 is In F i g. 2 the insulating layers are also not shown.

In F i g. 3 ist in Längsschnitt ein Kryotron mit einem Loch 9 in der Elektrode 4 gezeigt. Zwischen der Grundplatte 2 und den Elektroden 3, 4 liegt eine erste Isolierschicht 10, während die Elektrode 4 ihrerseits gegen die Steuerleitung 6 durch eine zweite Isolierschicht 11 elektrisch isoliert ist. Die Länge / des Verbindungssteges 5 der Brücke variabler Dicke wird in diesem Fall durch die Tiefe eines Isolationsgebiets 12 bestimmt.In Fig. 3 shows a cryotron with a hole 9 in the electrode 4 in longitudinal section. Between the Base plate 2 and electrodes 3, 4 have a first insulating layer 10, while electrode 4 is in turn is electrically insulated from the control line 6 by a second insulating layer 11. The length / des In this case, the connecting web 5 of the bridge of variable thickness is defined by the depth of an isolation region 12 certainly.

lip. 4 /eigl in der Draufsicht dasselbe Kryotron wie in I- ι g. 3. Aus Fig. J und 4 ist ersichtlich, daß in der betreffenden Variante des Kryotron* die Steuerieitung 6 von einer Seite mit der Grenze der Elektrode 3 mit dem Verbindungssteg 5 der Brücke exakt vereinigt ist. -, während an der entgegengesetzten Seite der Steuerleitung 6 die Kante des Loches 9 genau anliegt. Das die Lage liV.d die Länge / des Verbindungssteges 5 der Brücke bestimmende Isolationsgebiet 12 liegt entlang der Grenze der Elektrode 4. κ,lip. 4 / Eigl the same cryotron as seen from above in I- ι g. 3. From Fig. J and 4 it can be seen that in the relevant variant of the Kryotron * the control line 6 from one side with the boundary of the electrode 3 with the connecting web 5 of the bridge is exactly united. -, while on the opposite side of the control line 6, the edge of the hole 9 lies exactly. That the Location liV.d the length / of the connecting web 5 of the Bridge-defining isolation area 12 lies along the border of electrode 4. κ,

F i g. 5 zeigt in Isometric ein Kryotron, das im Unterschied zu den in den vorhergehenden Figuren dargestellten Varianten mit einem zusatzlichen Verbindungssteg 13 und einer zusätzlichen Elektrode 14 versehen ist, die zwischen der Hauptelektrode 4 und deren Zuführungsleitung 8 in Reihe geschaltet sind und mit dieser Elektrode 4 eine zweite Brücke variabler Dicke bilden. Die Länge /' und die Breite W" des Verbindungssieges 13 dei /.wciicii Brücke können gleich der Länge /bzw. Breite IV'des Verbindungssteges :n 5 der ersten Brücke gewählt sein oder von ihnen abweichen. |edoch müssen die Werte /'und IV'in für die Wahl der Werte / und W bei der Beschreibung der F i g. 1 festgelegten Grenzen liegen.F i g. 5 shows in isometric a cryotron which, in contrast to the variants shown in the previous figures, is provided with an additional connecting web 13 and an additional electrode 14, which are connected in series between the main electrode 4 and its supply line 8 and with this electrode 4 a form a second bridge of variable thickness. The length / 'and the width W "of the connection victory 13 of the /.wciicii bridge can be chosen to be the same as the length / or width IV' of the connecting web : n 5 of the first bridge or differ from them. | However, the values / 'and IV'in for the choice of the values / and W in the description of FIG. 1 are the limits set.

Die Länge L der Hauptelektrode 4 ist unter der 2=, Bedingung gewählt, daß der Abstand h' der Steuerleitung 6 von der Grenze der Elektrode 4 mit dem Verbindungssteg 13 die Breite W des zusätzlichen Verbindungssteges 13 nicht überschreitet.The length L of the main electrode 4 is chosen from among the 2 =, on condition that the distance h 'of the control line 6 from the boundary of the electrode 4 to the connecting web 13, the width W of the additional connecting web does not exceed. 13

Das Vorhandensein der zweiten Brücke variabler ;.i Dicke gestattet es, die Spannung am Kryotron auf einen der Summenspannung an den zwei Brücken gleichen Wert zu erhöhen, was es seinerseits ermöglicht, das Ausgangssignal zu erhöhen bzw. die Arbeitsgeschwindigkeit des Kryotrons zu steigern. üThe presence of the second bridge variable; .i Thickness allows the voltage across the cryotron to equal one of the sum of the voltages across the two bridges To increase the value, which in turn makes it possible to increase the output signal or the operating speed of the cryotron. ü

Fig. 6 zeigt im Schnitt ein Kryotron mit zwei Brücken variabler Dicke. In F i g. 7 ist dasselbe Kryotron in Draufsicht dargestellt. In dieser Ausführungsvariante des Kryotrons ist die Steuerleitung 6 auf einer Seite mit der Grenze der Hauptelektrode 3 mit -to dem Verbindungssteg 5 exakt vereinigt, während auf der entgegengesetzten Seite der Steuerleitung 6 die Grenze der zusätzlichen Elektrode 14 mit dem zusätzlichen Verbindungssteg 13 vereinigt ist. Die Längen /und /'der Verbindungsstege 5 und 13 werden durch die Tiefe der in der Elektrode 4 entlang ihrer zur Steuerieitung 6 parallelen Grenzen ausgeführten Isolationsgebiete 12 bestimmt.6 shows in section a cryotron with two bridges of variable thickness. In Fig. 7 is the same Kryotron shown in plan view. In this embodiment variant of the cryotron, the control line 6 is open one side with the boundary of the main electrode 3 with -to the connecting web 5 exactly united, while on the opposite side of the control line 6 the Border of the additional electrode 14 is combined with the additional connecting web 13. the Lengths / and / 'of the connecting webs 5 and 13 are determined by the depth of the electrode 4 along its for Control line 6 parallel borders executed isolation areas 12 determined.

Fig.8 zeigt die Änderung der Strom-Spannungs-Kennlinie des Josephson-Kontakts in Abhängigkeit vom Wert des Steuerstroms I0 Durch die Kurven 15 ist die Strom-Spannungs-Kennlinie bei /r=0 durch die Kurven 16 die Strom-Spannungs-Kennltnie bei Ic=IcO^O angedeutet. Auf der Abszissenachse sind die Spannungswerte Vg des Kryotrons zwischen den Zuführungsleitungen 7 und 8 (F i g. 1) aufgetragen.FIG. 8 shows the change in the current-voltage characteristic curve of the Josephson contact as a function of the value of the control current I 0. Curves 15 show the current-voltage characteristic curve at / r = 0 through curves 16 the current-voltage characteristic curve indicated at Ic = IcO ^ O. The voltage values V g of the cryotron between the supply lines 7 and 8 (FIG. 1) are plotted on the abscissa axis.

Auf der Ordinatenachse sind die Werte des über die Brücke fließenden Stroms Ig aufgetragen. I0 mix ist der kritische Strom des Kryotrons bei /r=0, während /'„den kritischen Strom bei /c= /„bedeutet. The values of the current I g flowing across the bridge are plotted on the ordinate axis. I 0 mix is the critical current of the cryotron at / r = 0, while / '"means the critical current at / c = /".

In Fig.9 ist durch die Kurven 17 ein ungefährer Verlauf der Abhängigkeit des kritischen Stroms I0 (aufgetragen auf der Ordinatenachse) des Kryotrons vom Steuerstrom /c (aufgetragen auf der Abszissenachse) angedeutet. Im Bereich in der Nähe des Koordinaten- «5 Ursprungs ist die Spannung Vg am Kryotron gleich Null, außerhalb dieses Bereiches ist νίΦθ. Der Wert /„, entspricht einem Wert des Steuerstroms Ic, bei dem der kritische Strom /„ gleich /,, ist. Gestrichelt sind Abschnitte der Kurven 17 gezeigt, die Umhüllende der genauen Abhängigkeiten /„ von /,· bei den Werten /, darstellen, bei denen diese Abhängigkeiten Oszillatioulmi aufweisen können.In FIG. 9, an approximate course of the dependence of the critical current I 0 (plotted on the ordinate axis) of the cryotron on the control current / c (plotted on the abscissa axis) is indicated by the curves 17. In the area near the coordinate origin, the voltage V g at the cryotron is zero, outside this area is ν ί Φθ. The value / "corresponds to a value of the control current I c at which the critical current /" is equal to / ". Sections of the curves 17 are shown in dashed lines which represent the envelopes of the precise dependencies / "on /, · for the values /, for which these dependencies can have oscillations.

Fig. 10. II, 12 und 13 dienen zur Vcranschau'ichung des Herstellungsverfahrens für das erfindungsgemäße Kryotron am Beispiel der in Fig. 6 und 7 dargestellten Variante. In Fig. 10 bis 12 ist dieses Kryotron in Längsschnitt in verschiedenen Fertigungsstufen, nämlich in Fig. 10 nach der Aufbringung der zweiten Isolierschicht 11, in F i g. 11 nach der Formung der längs der Seiten der Steuerschiene verlaufenden Grenzen der Elektrode 4 und in Fig. 12 nach der Formung der Isolationsgebiete 12, gezeigt.Figs. 10. II, 12 and 13 are used for visualization of the manufacturing process for the cryotron according to the invention using the example of that shown in FIGS. 6 and 7 Variant. In Fig. 10 to 12 this cryotron is in longitudinal section in different stages of manufacture, namely in FIG. 10 after the application of the second insulating layer 11, in FIG. 11 after shaping the lengthways the sides of the control rail extending boundaries of the electrode 4 and in Fig. 12 after the formation of the Isolation areas 12 shown.

In Fig. 13 ist dasselbe Kryotron in Draufsicht in demselben Herstellungsstadium wie auch in Fig. 11 — nach der Formung der entlang der Seiten der Stcucriciiiirig verlaufender! Grenzen der ElektrnHr 4 — gezeigt. Das Kryotron ist einer Schablone 18 dargestellt, über die geätzt wird und die die Abschnitte der Elektrode 4 schützt, über denen die Steuerschiene angeordnet werden muß.In FIG. 13 the same cryotron is in a plan view in the same manufacturing stage as in FIG. 11 - after the shaping of the running along the sides of the Stcucriciiiirig! Limits of electrical engineering 4 - shown. The cryotron is shown with a stencil 18 over which it is etched and which the sections of the Protects electrode 4, over which the control rail must be arranged.

In Fig. 14 ist in Draufsicht eine Variante des Kryotron mit einem Loch in der Elektrode in einer Zwischenstufe der Herstellung — nach der Formung der zur Steuerleitung parallelen Grenzen der Elektrode und der Formung des Loches in der Elektrode — wiedergegeben. In diesem Fall weist eine Schablone 19 im Unterschied zu der obengenannten ein die Maße und Lage iles Loches in der Elektrode des Kryotrons bestimmendes Loch 20 auf.In Fig. 14 is a plan view of a variant of the cryotron with a hole in the electrode in a Intermediate stage of manufacture - after shaping the boundaries of the electrode parallel to the control line and the formation of the hole in the electrode - shown. In this case, a template 19 In contrast to the above, the dimensions and position of the hole in the electrode of the cryotron determining hole 20.

In Fig. 15 und 16 sind im Längsschnitt Kryotrone analog denjenigen von F i g. 4 b/w. 7 mit dem einzigen Unterschied gezeigt, daß bei den Kryotronen nach Fig. 15 und 16 die Isolationsgebiete 21 in einem Ätzverfahren hergestellt sind und einen Luftspalt darstellen, dessen Tiefe auch die Länge / (I') des Verbindungssteges 5 (13) der Brücke bestimmt.In FIGS. 15 and 16, cryotrons analogous to those in FIG. 4 b / w. 7 with the only difference that in the cryotrons according to FIGS. 15 and 16, the isolation regions 21 are produced in an etching process and represent an air gap, the depth of which also determines the length / (I ') of the connecting web 5 (13) of the bridge.

Das in F i g. 1 dargestellte Dünnschichtkryotron mit der Brücke variabler Dicke arbeitet wie folgt.The in Fig. The thin-film cryotron shown in FIG. 1 with the bridge of variable thickness works as follows.

Der kritische Strom /„ über die Brücke variabler Dicke hängt vom magnetischen Fluß über die Brücke ab und nimmt gegenüber seinem Maximalwert lonax ab. wenn dieser Fluß von Null (F i g. 9) verschieden ist. Das Kryotron wird mit Hilfe der Zuführungsleitungen 7,8 in den Stromkreis einer (in Fig. 1 nicht gezeigten) Gleichstromquelle in Reihe geschaltet. Der Wert des Speisestroms A-,, (F ig. 8) wird unterhalb des kritischen Stroms /onM, gewählt. Solange der Steuerstrom lc in der Steuerleitung 6 gleich Null ist, ist die Spannung Vg am Kryotron auch gleich Null.The critical current / "across the bridge of variable thickness depends on the magnetic flux across the bridge and decreases compared to its maximum value I onax . when this flow is other than zero (Fig. 9). The cryotron is connected in series with the aid of the supply lines 7, 8 in the circuit of a direct current source (not shown in FIG. 1). The value of the supply current A- ,, (Fig. 8) is selected below the critical current / onM . As long as the control current I c in the control line 6 is equal to zero, the voltage V g at the cryotron is also equal to zero.

Baim Fließen des Stroms Ic in der Steuerleitung 6 erzeugt das Magnetfeld dieses Stroms einen Magnetfluß über die Brücke, was eine Abnahme des kritischen Stroms /„ bewirkt. Beim Durchfluß eines genügend großen Stroms /„, über die Steuerleitung 6 fällt der Wert des kritischen Stroms l„ über die Brücke auf den Wert l'„ unterhalb des Speisestroms Igo ab. Hierbei tritt über der Brücke, wie aus F i g. 8 (Kurve 16) zu ersehen ist, eine gewisse Ausgangsspannung Vgo auf. Da die Strom-Spannungskennlinie der Brücke keine Hysterese aufweist, wird die Ausgangsspannung V^ an der Steuerieitung 6 bei der Abschaltung des Stroms gleich Null. Damit der Wert des durch die Brücke tretenden Magnetfeldes ausreichend groß ist, d. h. zur wirksamen Steuerung des kritischen Stroms /„ mit Hilfe des Stroms Ia darf die Steuerleitung 6 von der Grenze des VerbindungsstegesWhen the current I c flows in the control line 6, the magnetic field of this current generates a magnetic flux across the bridge, which causes a decrease in the critical current / ". When a sufficiently large current / "" flows through the control line 6, the value of the critical current I " drops across the bridge to the value I"" below the supply current I go . This occurs over the bridge, as shown in FIG. 8 (curve 16) can be seen, a certain output voltage V go on. Since the current-voltage characteristic of the bridge has no hysteresis, the output voltage V ^ on the control line 6 is zero when the current is switched off. So that the value of the magnetic field passing through the bridge is sufficiently large, ie for effective control of the critical current / "with the aid of the current I a , the control line 6 may leave the border of the connecting web

5 (Fi g. 1) auf keiner größeren Entfernung als die Breite W'des Verbindungssteges 5 der Brücke liegen.5 (Fig. 1) at no greater distance than the width W'des connecting web 5 of the bridge.

Bei der Ausführung des Kryotrons gemäß Fig. 2 nimmt die Wirksamkeit der Steuerung des kritischen Stroms I0 zusätzlich dank des Loches 9 in der Elektrode 4 zu. Dank des Vorhandenseins des Loches 9 tritt ein kürzerer Weg zum Schließen von durch die Brücke tretenden ringfö. migen magnetischen Feldstärkelinien in Erscheinung.In the embodiment of the cryotron according to FIG. 2, the effectiveness of the control of the critical current I 0 also increases thanks to the hole 9 in the electrode 4. Thanks to the presence of the hole 9 there is a shorter path for closing ringfö passing through the bridge. moderate magnetic field strength lines in appearance.

Eine noch größere Wirksamkeit der Steuerung des kritischen Stroms /„ über die Brücke wird bei Anwendung der in Fig. 3 dargestellten Variante des Kryotrons erreicht, in der dank einer genauen Vereinigung der Steuerleitung 6 mit der Grenze der Elektrode 3 und mit der Kante des Loches 9 die Brücke vom größten Magnetfluß durchsetzt wird.An even greater effectiveness of the control of the critical current / "across the bridge" is achieved with Application of the variant of the cryotron shown in Fig. 3 achieved in which, thanks to a precise Unification of the control line 6 with the boundary of the electrode 3 and with the edge of the hole 9, the bridge is penetrated by the greatest magnetic flux.

In der den zusätzlichen Verbindungssteg 13 und die zusätzliche Elektrode 14 (F i g. 5) aufweisenden Struktur des Kryotrons virkt d?.s Hnrrh Ηρπ .Strom in der 5iieuerleitung 6 erzeugte Magnetfeld auf die beiden Brücken ein. Die größte Wirksamkeit der Steuerung des kritischen Stroms In über die Brücken wird erzielt, wenn deren Verbindungsstege 5 und 13 wie bei der Variante des Kryotrons nach Fig. 6 und 7, wo die Seiten der Steuerleitung 6 mit den Grenzen der Elektroden 3 und 14 vereinigt sind, an die Steuerleitung 6 maximal angenähert sind. Hierbei weisen die sich um die Elektrode 4 über die beiden Brücken schließenden, durch den Strom A- erzeugten ringförmigen magnetischen Feldstärkelinien eine minimal mögliche Länge w SlU f.In the structure of the cryotron, which has the additional connecting web 13 and the additional electrode 14 (FIG. 5), the magnetic field generated in the control line 6 affects the two bridges. The greatest efficiency of the control of the critical current I n over the bridges is achieved when the connecting webs 5 and 13 such as where the sides of the control line associated with the variant of the cryotrons of FIG. 6 and 7 6 with the boundaries of electrodes 3 and 14 are, are maximally approximated to the control line 6. Here, the ring-shaped magnetic field strength lines that close around the electrode 4 via the two bridges and are generated by the current A- have a minimally possible length w SIU f.

Die Wirksamkeit der Steuerung des kritischen Stroms /t. kann durch die Größe des der Steilheit der Kurve 17 (Fig. 9) bei einem Wert /„= lc gleichen Verstärkungsfaktors G gekennzeichnet werden.The effectiveness of the critical flow control / t . can be characterized by the magnitude of the gain factor G equal to the steepness of curve 17 (FIG. 9) at a value / n = l c.

Der Verstärkungsfaktor G nimmt zu, wenn die Breite W (W) des Verbindungssteges 5 (13) der Brücke viel größer als die charakteristische Eindringungstiefe des Magnetfeldes in den Josephson-Kontakt ist. Bei der Ausführung der Kryotrone gemäß F i g. 2 F i g. 3, F i g. 5 und F i g. 6 ist die Größe C maximal, wenn die Breite W (W) des Verbindungsstefcus 5 (13) der Brücke viel größer als der Abstand zwischen den zu den Seiten der Steuerleitung 6 parallelen Grenzen der Elektrode 4 ist.The amplification factor G increases when the width W (W) of the connecting web 5 (13) of the bridge is much greater than the characteristic depth of penetration of the magnetic field into the Josephson junction. When executing the cryotrons according to FIG. 2 F i g. 3, fig. 5 and FIG. 6, the size C is maximal when the width W (W) of the connecting stefcus 5 (13) of the bridge is much greater than the distance between the boundaries of the electrode 4 parallel to the sides of the control line 6.

Bei einem Anstieg der Breite W des Kryotrons mit einer Brücke (Fig. 2 und Fig.3) nähen sich der Verstärkungsfaktor G dem Wert 2 und für das Kryotron mit zwei Brücken (F i g. 5 und F i g. 6) dem Wert 1.With an increase in the width W of the cryotron with a bridge (FIGS. 2 and 3) the gain factor G approaches the value 2 and for the cryotron with two bridges (FIGS. 5 and 6) the value 1.

Das vorliegende Kryotron kann sowohl unter Benutzung der bekannten Verfahren als auch entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt !«erden.The present cryotron can be used under Using the known method as well as prepared according to the method according to the invention !"earth.

Das in Fig. 1, 2 beispielsweise dargestellte Kryotron kann hergestellt werden, indem aufeinanderfolgend auf das Substrat 1 die erste Schicht des supraleitenden Materials zur Erzeugung der Grundplatte 2, die erste isolierschicht 10, auf der ein Abschnitt der Metallschicht zur Ausbildung des Verbindungssteges 5 formiert wird, anschließend die zweite Schicht 23 des supraleitenden Materials, in der sämtliche Elektroden 3 und 4 formiert werden, und abschließend die zweite Isolierschicht 11 und die dritte Schicht des Supraleiters, aus der die Steuerleitung 6 geformt wird, aufgebracht werden. Bei diesem Verfahren wird der die Länge /des Verbindungssteges 5 der Brücke variabler Dicke bestimmende und im Submikrobereich liegende Abstand zwischen den Elektroden 3, 4 mit bekannten Methoden der Dünnschichtterhnologie. beispielsweise mit Hilfe der Elektronenlithografie oder Fotolithografie, geformt, während die Steuerleitung 6 mit der darunter angeordneten Elektrode 4 mit einer die Exaktheit der gemeinsamen Vereinigung von in zwei verschiedenen Schichten des Supraleiters erhaltenen Mustern unterschreitenden Exaktheit vereinigt wird.The cryotron shown by way of example in FIGS. 1, 2 can be produced by successively clicking on the substrate 1, the first layer of the superconducting material for producing the base plate 2, the first insulating layer 10, on which a section of the metal layer is formed to form the connecting web 5, then the second layer 23 of the superconducting material, in which all electrodes 3 and 4 are formed and finally the second insulating layer 11 and the third layer of the superconductor, from which the control line 6 is formed, are applied. at This process determines the length / of the connecting web 5 of the bridge of variable thickness and Distance between the electrodes 3, 4 lying in the submicron range using known methods of thin-film neurology. for example with the help of electron lithography or photolithography, shaped while the control line 6 with the electrode 4 arranged below it with one the accuracy of the common Union of patterns obtained in two different layers of the superconductor which are below Accuracy is united.

Nachteilig sind bei einem derartigen Verfahren die Kompliziertheit der Herstellung der »Submikroabstände« zwischen den Elektroden 3, 4 und die grundsätzliche Schwierigkeit einer exakten Vereinigung der Seiten der Steuerleitung mit den Grenzen der Elektrode, die zur Herstellung der Kryotrone gemäß F i g. 3 und F i g. 6 angestrebt ist.A disadvantage of such a method is the complexity of producing the "submicro-distances" between the electrodes 3, 4 and the fundamental difficulty of an exact union the sides of the control line with the boundaries of the electrode used to manufacture the cryotrons according to F i g. 3 and F i g. 6 is aimed at.

Die in Fig. 3, 6 dargestellten Varianten des Kryotrons werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.The variants of the cryotron shown in FIGS. 3, 6 are made with the method according to the invention manufactured.

Zuerst werden auf das Isoliersubstrat 1 (Fig. 10) die erste supraleitende Schicht der Grundplatte 2 (beispielsweise aus Niobium) und darauf die erste Isolierschicht 10 (beispielsweise aus AI2O3) aufgetragen, und auf dieser Schicht 10 wird ein Abschnitt einer Metallschicht 22 (beispielsweise aus Gold) zur Ausbildung des Verbindungssteges der Brücke geformt. Der Abschnitt der Schicht 22 wird beispielsweise mit bekannten Verfahren einer Abscheidung im Vakuum und anschließender fotolithografischer Bearbeitung geformt.First, on the insulating substrate 1 (Fig. 10) the first superconducting layer of the base plate 2 (for example made of niobium) and thereon the first insulating layer 10 (for example made of Al2O3) is applied, and a section of a metal layer 22 is applied to this layer 10 (for example made of gold) to form the connecting web of the bridge. The section of Layer 22 is, for example, a deposition in a vacuum and then with known methods shaped by photolithographic processing.

Auf die Oberfläche des Abschnitts der Schicht 22 wird eine zweite supraleitende Schicht 23 (beispielsweise aus Niobium) aufgebracht, und durch fotolithografische Bearbeitung werden in dieser Schicht zwei parallele Grenzen der Hauptelektrode 4 geformt; sodann wird die zweite Isolierschicht 11 (beispielsweise aus AbO3) aufgebracht. Dann wird mit lithografischen Verfahren die Schablone 18 (Fig. 13) gebildet, die den Abschnitt der Hauptelektrode 4 (Fig. II) schützt, über dem die Steuerleitung angeordnet werden muß, und durch Ätzen zuerst der Schicht 11 (Fig. 10) und dann der Schicht 23 bis zur vollständigen Entfernung dieser Schichten 11 und 23 an den durch die Schablone 18 (Fig. II) nicht geschützten Stellen werden zwei andere längs der Seiten der Steuerleitung verlaufende und den Abschnitt der Schicht 22 kreuzende Grenzen der Elektrode 4 geformt. Die bei diesem Ätzen geformten Grenzen der Elektrode 4 stellen abrupte Stufen des Reliefs dar, deren Höhe der Gesamtdicke der Schichten 11 und 23 (Fig. 10) gleich ist, während deren übrige, vorher geformte Grenzen ebenere Stufen des Reliefs darstellen, auf denen der Rand der Schicht 23 (Elektrode 4) mit der Schicht 11 bedeckt und die Höhe dieser Stufen gleich der Dicke nur der Schicht 23 allein ist.A second superconducting layer 23 (for example of niobium) is applied to the surface of the portion of the layer 22, and two parallel boundaries of the main electrode 4 are formed in this layer by photolithographic processing; then the second insulating layer 11 (for example made of AbO 3 ) is applied. The stencil 18 (Fig. 13) which protects the portion of the main electrode 4 (Fig. II) over which the control line must be placed is then formed by lithographic processes, and by etching first of the layer 11 (Fig. 10) and then of the layer 23 until these layers 11 and 23 have been completely removed at the points not protected by the template 18 (FIG. II), two other boundaries of the electrode 4 which run along the sides of the control line and cross the section of the layer 22 are formed. The boundaries of the electrode 4 formed during this etching represent abrupt steps of the relief, the height of which is equal to the total thickness of the layers 11 and 23 (FIG. 10), while the remaining, previously formed boundaries represent more even steps of the relief on which the edge of layer 23 (electrode 4) is covered with layer 11 and the height of these steps is equal to the thickness of layer 23 alone.

Danach wird längs der abrupten Grenzen der Elektrode 4 das Isolationsgebiet 12 (Fig. 12) für eine durch die Länge / des Verbindungssteges der Brücke bestimmte Tiefe erzeugt Die Ausbildung des Gebiets 12 wird durch Oxydation der die Elektrode 4 bildenden Schicht für eine vorgegebene Tiefe ausgeführt. Dann wird auf die hergestellte Struktur die dritte supraleitende Schicht (beispielsweise aus Niobium) aufgetragen und deren Unterbrechung auf den abrupten Stufen des Reliefs entlang der Grenzen der Elektrode 4 sowie ein Fehlen der Unterbrechung an den übrigen Grenzen der Elektrode 4 gewährleistet. Dies wird zum Beispiel durch Abscheiden einer Verdampfungssubstanz im Hochvakuum auf einem gerichteten Dampfstrom sowie dadurch •rreicht, daß die Dicke der dritten Schicht des Supraleiters geringer als die Höhe der abrupten Stufen des Reliefs, jedoch größer als die Höhe der ebenen Stufen des Reliefs gewählt wird.Thereafter, along the abrupt boundaries of the electrode 4, the isolation region 12 (FIG. 12) for a The formation of the area 12 is created by the length / of the connecting web of the bridge is carried out by oxidizing the layer constituting the electrode 4 for a predetermined depth. then the third superconducting layer (for example made of niobium) is applied to the structure produced and their interruption on the abrupt steps of the relief along the boundaries of the electrode 4 as well The absence of the interruption at the other boundaries of the electrode 4 is guaranteed. This is done through, for example Deposition of an evaporation substance in a high vacuum on a directed steam flow and thereby • It reaches that the thickness of the third layer of the superconductor is less than the height of the abrupt steps of the relief, but greater than the height of the flat steps of the relief.

Infolgedessen werden in der diitten Schicht des Supraleiters die mit den Grenzen (abrupten Stufen de:> ■lcliefs) der Elektrode 4 automatisch genau vereinigten Grenzen der Steuerleitting 6 (Fig. 6) und die vom supraleitenden Material der Elektrode 4 auf einer der Tiefe des Isolationsgebiets 12 gleichen Entfernung liegenden Grenzen der Elektroden 3 und 14 geformt. Dadurch werden die zwei Brücken variabler Dicke und die Steuerleitung 6 geformt, deren Ränder mit den Grenzen der Elektroden 3 und 14 mit den zugehörigen Verbindungsstegen exakt vereinigt sind.As a result, in the third layer of the superconductor, those with the limits (abrupt steps de:> ■ lcliefs) the electrode 4 automatically combined exactly Limits of the control line 6 (Fig. 6) and that of superconducting material of the electrode 4 at a distance equal to the depth of the insulation region 12 lying boundaries of the electrodes 3 and 14 formed. This makes the two bridges of variable thickness and the control line 6 is formed, the edges of which correspond to the boundaries of the electrodes 3 and 14 with the associated Connecting webs are exactly united.

Dann werden mit fotolithografischer Bearbeitung die übrigen Grenzen der Elektroden 3 und 14, der Zuführungsleituiigen 7 und 8 und der Steuerleitung 6 geformt.Then, with photolithographic processing, the remaining boundaries of the electrodes 3 and 14, the Zuführungsleituiigen 7 and 8 and the control line 6 formed.

Die gleiche Arbeitsfolge gewährleistet die Herstellung des in Fig. 3 dargestellten Kryotrons mit dem Loch 9 in der Elektrode 3. Der Unterschied liegt nur in der Form de· Schablone 19 (Fig. 14). Bei der vorliegenden ',usführung des Kryotrons werden die abrupten Grenzender Elektrode 4(F i g. 4) auch entlang der Seiten der Schiene 6 geformt, und es wird für eine automatische Vereinigung der einen Seite dieser Steuerleitung 6 mit der Grenze der Elektrode 3 mit dem Verbindungssteg 5 der Brücke und der anderen Seite mit der Kante des Loches 9 gesorgt.The same work sequence ensures the production of the cryotron shown in FIG. 3 with the Hole 9 in the electrode 3. The only difference lies in the shape of the template 19 (Fig. 14). In the In the present embodiment of the cryotron, the abrupt boundaries of the electrode 4 (FIG. 4) are also along of the sides of the rail 6 and it is used for an automatic union of one side of this Control line 6 with the boundary of the electrode 3 with the connecting web 5 of the bridge and the other side with the edge of the hole 9 taken care of.

Zur Ausbildung des Isolationsgebiets 12 bei Herstellung des Kryotrons mit einer oder mit zwei Brücken kann auch eine Ätzung der Schicht 23 (Fig. 10) angewandt werden. In diesem Fall stellt das Isolationsgebiet 21 (Fig. 15 und Fig. 16) einen die Länge /des Verbindungssteges bestimmenden Luftspalt dar.To form the isolation area 12 when the cryotron is manufactured with one or two bridges Etching of layer 23 (FIG. 10) can also be used. In this case, the isolation region 21 (FIGS. 15 and 16) represents the length / des The air gap that determines the connecting web.

Zum besseren Verständnis des Wesens des vorliegenden Verfahrens soll nachstehend eine konkrete Beschreibung der Herstellung am Beispiel des in F i g. 16 dargestellten Kryotrons angeführt werden.For a better understanding of the nature of the present method, a specific one is given below Description of the production using the example of the in F i g. 16 shown cryotrons.

Als Substrat 1 wurde eine oxydierte Siliziumplatte genommen. Auf das gereinigte Substrat 1 wurden mittels Vakuumbedampfung eine 0.2 bis 0.4 um dicke Niobiumschicht und dann eine ungefähr 0.5 μπι dicke AbOj-Isolierschicht aufgetragen. Dann wurden auch durch Vakuumbedampfung eine (ca. 10 nm) dünne untere Metallschicht aus Chrom zur Verbesserung der Adhäsion und eine ca. 30 nm dicke Schicht des Materials des Verbindungssteges, nämlich Gold, aufgetragen.An oxidized silicon plate was used as the substrate 1. On the cleaned substrate 1 were 0.2 to 0.4 µm thick by means of vacuum evaporation Niobium layer and then an approximately 0.5 μm thick AbOj insulating layer applied. Then were too a (approx. 10 nm) thin lower metal layer made of chromium to improve the Adhesion and an approx. 30 nm thick layer of the material of the connecting web, namely gold, is applied.

In der Goldschicht wurde im fotolithografischen Verfahren ein einen Verbindungssteg 5 der Brücke der Breite Wa ΙΟμίη und ungefähr der gleichen Länge bildender Abschnitt geformt. Dann wurde durch die Vakuumbedampfung eine zweite ca. 0,2 μιη dicke Niobiumschicht aufgebracht, und darin werden durch fotolithografische Bearbeitung in einer Entfernung von ca. 15 μίτι voneinander zwei parallele Grenzen der Elektrode 4 geformt. Das Ätzen von Niobium wurde bei der bekannten Bearbeitung in einem das Material des Verbindungssteges 5 nicht angreifenden, auf Natriumfluorid und konzentrierter Salpetersäure basierenden Ätzmittel geführt. Auf die Oberfläche der hergestellten Struktur wurde durch die Vakuumverdampfung eine 0,4 bis 0,6 μ πι dicke AbOrlsolierschicht aufgeti agtti und dann mittels Fotolithografie die Schablone 19 (F ig. 14) — eine Kontaktmaske mit dem Loch 20 zur Erhallung des Loches 9 (Fig.4) in der Elektrode — geformt. Die Breite der Steuerleitung 6 wurde gleich 2 (im angenommen, und die Maße des Loches 20 wurden derartig gewählt, daß die Induktivität des das Loch 9 umschließenden Stromkreises in der Elektrode 4 (F i g. 4) 3- bis 5mal so groß wie die Induktivität des über der Elektrode 4 angeordneten Ι0χ12μΓη großen Abschnitts der Steuerleitung 6 ist. Danach wurden die AbCh-Schicht und dann die Niobiumschichi — zuerst im Ätzmittel für AhOj, einem Ätzmittel auf der Basis der Orthophosphorsäure — und dann in dem obengenannten, Al2Oj nicht angreifenden Ätzmittel für das Niobium bis zur vollständigen Entfernung dieser Schichten — an den durch die Schablone nicht geschützten Stellen und zur Bildung des Isolationsgebiets 21 in Form eines Luftspaltes längs der Grenzen der Elektrode 4 durch teilweises Ausätzen des Niobiums unter der AI2O3-Schicht geätzt.In the gold layer, a section forming a connecting web 5 of the width Wa ΙΟμίη and approximately the same length was formed in the photolithographic process. Then a second approximately 0.2 μm thick niobium layer was applied by vacuum vapor deposition, and two parallel boundaries of the electrode 4 are formed therein by photolithographic processing at a distance of approximately 15 μm from one another. In the known processing, the etching of niobium was carried out in an etchant based on sodium fluoride and concentrated nitric acid which does not attack the material of the connecting web 5. A 0.4 to 0.6 μm thick insulating layer was applied to the surface of the structure produced by vacuum evaporation, and then the template 19 (Fig. 14) - a contact mask with the hole 20 to reverberate the hole 9 ( Fig. 4) in the electrode - shaped. The width of the control line 6 was assumed to be equal to 2 (im, and the dimensions of the hole 20 were chosen such that the inductance of the circuit surrounding the hole 9 in the electrode 4 (FIG. 4) is 3 to 5 times as great as that Inductance of the Ι0χ12μΓη large section of the control line 6 arranged above the electrode 4. Then the AbCh layer and then the Niobiumschichi - first in the etchant for AhOj, an etchant based on orthophosphoric acid - and then in the above-mentioned, Al 2 Oj not attacking etchant for the niobium until these layers are completely removed - etched at the points not protected by the stencil and to form the insulation area 21 in the form of an air gap along the boundaries of the electrode 4 by partially etching out the niobium under the Al2O3 layer.

Anstatt der Ätzung von Niobium in der Lösung kann auch ein lonenätzen von Niobium (wie dies bei der in Fig. 3 dargestellten Variante gemacht worden ist) bis zur völligen Entfernung der Niobiumschicht angewandt werden. Dann ist zur Herstellung des der erforderlichen Länge / des Verbindungssteges der Brücke gleichen Isolationsgebiets 12 eine thermische Oxydation der Niobiumschicht längs der Grenzen der Elektrode 4 für eine vorgegebene Tiefe von ca. 0,2 μπι durchzuführen.Instead of etching niobium in the solution, ion etching of niobium (as is the case with the in Fig. 3 shown variant has been made) to can be used to completely remove the niobium layer. Then it is necessary to manufacture the Length / of the connecting web of the bridge same isolation area 12 a thermal oxidation of the Niobium layer along the boundaries of the electrode 4 for a predetermined depth of about 0.2 μm.

Danach wurde auf die Oberfläche der hergestellten Struktur durch Abscheiden von im Hochvakuum verdampftem Niobium aus einem gerichteten Dampfstrom eine auf einer Stufe des Reliefs entlang der Grenzen der Elektrode 4 aoreißende, ca. 0,2 μπι dicke Schicht aufgetragen, und aus dieser Schicht wurden durch fotolithografische Bearbeitung die übrigen Grenzen der Elektrode 3 und der Steuerleitung 6 geformt.It was then applied to the surface of the structure produced by depositing in a high vacuum evaporated niobium from a directed stream of vapor one on a step of the relief along the Limits of the electrode 4 aorezende, about 0.2 μm thick Layer was applied, and this layer was made into the remainder by photolithographic processing Boundaries of the electrode 3 and the control line 6 are formed.

Das entsprechend dem oben beschriebenen Beispiel ausgeführte Kryotron zeigte folgende Parameter:The cryotron executed according to the example described above showed the following parameters:

Arbeitstemperatur 4.2 K
kritischer Strom /„= 1 bis 2 mA
Spannung im widerstandsbehafteten Zustand InR
= 0,1 bis 0,4 mV (R = Widerstand de- Verbindungssteges der Brücke)
Stromverstärkungsfaktor G= 1.3 bis 1,5
Umschaltzeit τ < 100 ps
UmschaltenergieΔΕ< ΙΟ"16 j
Flächenbedarf des Kryotrons S< 500 μπι2.Working temperature 4.2 K
critical current / "= 1 to 2 mA
Voltage in the resistive state I n R
= 0.1 to 0.4 mV (R = resistance of the connecting web of the bridge)
Current amplification factor G = 1.3 to 1.5
Switching time τ <100 ps
Switching energy ΔΕ < ΙΟ " 16 j
Space requirement of the cryotron S < 500 μπι 2 .

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Dünnschichtkryotron mit einer supraleitenden Grundplatte, mit einem ausgedehnten Josephson-Kontakt, der zwei supraleitende, schichtförmige Elektroden einschließlich Zuführungsleitungen und einen zwischen den Elektroden angeordneten, elektrisch leitenden Verbindungssteg aufweist und mit einer Steuerleitung, die entlang der Grenze zwischen der einen Elektrode und dem Verbindungssteg ausgerichtet ist, 1. Thin-film cryotron with a superconducting Base plate, with an extended Josephson contact, the two superconducting, layered Electrodes including supply lines and one arranged between the electrodes, Has electrically conductive connecting web and with a control line running along the border is aligned between one electrode and the connecting web, wobei die supraleitende Grundplatte, der Josephson-Kontakt und die Steuerleitung übereinander angeordnet und voneinander elektrisch isoliert sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verbindungssteg (5) aus einer dünneren Schicht als das Material der Elektroden (3 und 4) besteht (Brücke variabler Dicke) und
daß die Steigleitung (6) über der einen Elektrode (4) angeordnet und gegen die Grenze zwischen dieser Elektrode und dem Verbindungssteg (5) um eine Entfernung (h) kleiner als die Breite (W) des Verbindungssteges (5) versetzt ist oder an einer Seite mit dieser Grenze zusammenfällt (F ig. 1).wherein the superconducting base plate, the Josephson contact and the control line are arranged one above the other and are electrically isolated from one another, characterized in that,
that the connecting web (5) consists of a thinner layer than the material of the electrodes (3 and 4) (bridge of variable thickness) and
that the riser (6) is arranged above one electrode (4) and is offset from the boundary between this electrode and the connecting web (5) by a distance (h) smaller than the width (W) of the connecting web (5) or at one Side coincides with this limit (Fig. 1). 2. Dünnschichtkryotron nach Anspruch !,gekennzeichnet durch ein Loch (9) in der einen Elektrode (4) nahe der Steuerleitung (6) an der zum Verbindungssteg (5) entgegengesetzten Seite. 2. Thin-film cryotron according to claim!, Characterized through a hole (9) in one electrode (4) near the control line (6) on the side opposite to the connecting web (5). 3. Dünnschichtkryotron nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Steuerleitung (6) an einer Seite mit der Grenze der Elektrode (3) zum Verbindungsweg (5) de:- Brück.· zusammenfällt, an der entgegengesetzten Seite der Steuerleitung (6) die Kante des Lochs (9) anliegt.3. Thin-film cryotron according to claim 2, characterized in that when the control line (6) is on one side with the boundary of the electrode (3) to the connection path (5) de: - Brück. · coincides with the opposite side of the control line (6) the edge of the hole (9) rests. 4. Dünnschichtkryotron nach Anspruch !,gekennzeichnet durch einen Reihenkreis aus einem zusätzlichen Verbindungssteg (13) und aus einer zusätzlichen Elektrode (14) zwischen der Hauptelektrode (4), auf der die Steuerleitung (6) liegt, und deren Zuführungsleitung (8),4. Thin-film cryotron according to claim!, Characterized by a series of an additional connecting web (13) and one additional electrode (14) between the main electrode (4) on which the control line (6) lies, and their feed line (8), der mit der Hauptelektrode (4) eine zusätzliche Brücke variabler Dicke bildet,
wobei die Länge (L) der Hauptelektrode (4) so gewählt ist, daß der Abstand zwischen der Steuerieitung (6) und der Grenze der Hauptelektrode (4) zum zusätzlichen Verbindungssteg (13) kleiner als die Breite (W) des zusätzlichen Verbindungssteges (13) ist.which forms an additional bridge of variable thickness with the main electrode (4),
wherein the length (L) of the main electrode (4) is chosen so that the distance between the control line (6) and the boundary of the main electrode (4) to the additional connecting web (13) is smaller than the width (W) of the additional connecting web (13 ) is. 5. Dünnschichtkryotron nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (6) an einer Seite mit der Grenze der Hauptelektrode (3) zum Haupt-Verbindungssteg (5) und an der entgegengesetzten Seite mit der Grenze der zusätzlichen Elektrode (14) zum zusätzlichen Verbindungssteg (13) zusammenfällt.5. Thin-film cryotron according to claim 4, characterized in that the control line (6) at one Side with the boundary of the main electrode (3) to the main connecting web (5) and on the opposite one Side with the boundary of the additional electrode (14) to the additional connecting web (13) coincides. 6. Herstellungsverfahren für ein Dünnschichtkryotron nach Anspruch 3 oder 5,6. Manufacturing method for a thin-film cryotron according to claim 3 or 5, bei dem auf ein Substrat aufeinanderfolgend eine erste Supraleiterschicht zur Bildung einer Grundplatte, eine erste Isolierschicht, auf der ein Abschnitt einer Metallschicht zur Bildung eines Verbindungssteges der Brücke ausgebildet wird, dann eine zweite Supralciterschicht. iti der eine Hauptelektrode mit /wci parallelen Grenzen geformt wird, danach eine /wehe Isolierschicht und eine dritte Supraleiter schicht aufgebracht werden, aus der auf der I laiintolfktnuie eine .Steuerieitung gebildet wird.in which a first superconductor layer successively on a substrate to form a base plate, a first insulating layer on which a portion of a metal layer for forming a connecting web of the bridge is formed, then a second Superciter layer. iti which forms a main electrode with / wci parallel boundaries, followed by a / woe to insulating layer and a third superconductor layer are applied from the I laiintolfktnuie a control line is formed. deren Richtung parallel zu den geformten Grenzen der Hauptelektrode vorgegeben wird,
dadurch gekennzeichnet,the direction of which is set parallel to the shaped boundaries of the main electrode,
characterized, daß nach der Aufbringung der zweiten Isolierschicht (11) mittels einer Schablone (18, 19), welche die seitlichen Grenzen der Steuerleitung (6) bestimmt, zuerst die zweite Isolierschicht (11) und dann die zweite Supraleiterschicht (23) bis zur vollständigen Entfernung dieser Schichten (U, 23) an deo durch die Schablone (18, 19) nicht abgedeckten Stellen geätzt und die genannten Grenzen geformt werden, daß danach in der zweiten Supraleiterschicht (23) entlang der im Ätzverfahren ausgebildeten Grenzen ein Isolationsgebiet (12,21) für eine durch die Länge (1, V) des Verbindungssteges (5, 13) der Brücke bestimmte Tiefe geschaffen wird,
daß bei der Aufbringung der dritten Supraleiterschicht deren Unterbrechung an den entlang der Seiten der Steuerleitung (6) verlaufenden Grenzen der Elektrode (4) vorgesehen wird und
daß gleichzeitig mit der Ausbildung der Steuerieitung (6) die übrigen Elektroden (3, i4) des Kryotrons aus der dritten Supraleiterschicht hergestellt werden. that after the application of the second insulating layer (11) by means of a template (18, 19), which determines the lateral boundaries of the control line (6), first the second insulating layer (11) and then the second superconducting layer (23) until it is completely removed Layers (U, 23) are etched at deo through the template (18, 19) uncovered places and the mentioned boundaries are formed, that then in the second superconductor layer (23) along the boundaries formed in the etching process, an isolation area (12,21) for a depth determined by the length (1, V) of the connecting web (5, 13) of the bridge is created,
that when the third superconductor layer is applied, the interruption thereof at the boundaries of the electrode (4) running along the sides of the control line (6) is provided and
that at the same time as the control line (6) is formed, the remaining electrodes (3, i4) of the cryotron are produced from the third superconductor layer. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolationsgebiet (12) durch Ätzen der zweiten Supraleiterschicht (23) erzeugt wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the isolation region (12) by etching the second superconductor layer (23) is produced. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolationsgebiet (12) durch Oxidation der zweiten Supraleiterschicht (23) erzeugt wird.8. The method according to claim 6, characterized in that that the isolation area (12) by oxidation of the second superconductor layer (23) is produced.
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US5173660A (en) * 1990-12-26 1992-12-22 Biomagnetic Technologies, Inc. Packaged squid system with integral superconducting shielding layer

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