JP2585392B2 - Superconducting storage device - Google Patents

Superconducting storage device

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JP2585392B2
JP2585392B2 JP63230006A JP23000688A JP2585392B2 JP 2585392 B2 JP2585392 B2 JP 2585392B2 JP 63230006 A JP63230006 A JP 63230006A JP 23000688 A JP23000688 A JP 23000688A JP 2585392 B2 JP2585392 B2 JP 2585392B2
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正道 伊藤
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雄三 山口
和弘 梅北
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、情報をアブリコソフ磁束量子の形で超電導
体内に記憶する、大記憶容量,不揮発性記憶装置に好適
な超電導記憶装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting storage device suitable for a large-capacity, non-volatile storage device that stores information in a superconductor in the form of Abrikosov flux quanta.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

アブリコソフ磁束量子を記憶情報として用いた装置と
しては、例えば特公昭6−34194号公報に開示されてい
る。第14図はアブリコソフ磁束量子記憶装置の従来例の
斜視図である。アブリコソフ磁束量子を保持するための
膜厚の薄い超電導体膜41と、この超電導体膜41の1部を
下部電極として超電導体膜42を上部電極とする磁束量子
検出用ジヨセフソン接合43と、超電導体膜41の端45近傍
に設けられた磁束量子書込線44と、超電導体膜41の端部
45を除く周辺を囲む超電導体膜41よりも膜厚の厚い超電
導体膜41′とで構成されている。図中のαは超電導体膜
41内に保持されているアブリコソフ磁束量子を概念的に
表しているものである。
An apparatus using Abrikosov flux quantum as stored information is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 6-34194. FIG. 14 is a perspective view of a conventional example of an Abrikosov magnetic flux quantum storage device. A superconductor film 41 having a small thickness for holding Abrikosov magnetic flux quantum, a Josephson junction 43 for magnetic flux quantum detection using a part of the superconductor film 41 as a lower electrode and a superconductor film 42 as an upper electrode, A magnetic flux quantum write line 44 provided near the end 45 of the film 41 and an end of the superconductor film 41
The superconducting film 41 ′ is thicker than the superconducting film 41 surrounding the periphery except 45. Α in the figure is a superconductor film
This is a conceptual representation of the Abrikosov flux quantum held in 41.

従来のこのような記憶装置では、超電導体膜41内に保
持されているアブリコソフ磁束量子の有無をジヨセフソ
ン接合43で検出し、記憶状態の「0」「1」に対応させ
ている。すなわち、超電導体膜41内にアブリコソフ磁束
量子が保持されると、その磁束量子がジヨセフソン接合
43における閾値電流Ijを低下させることを利用して、閾
値電流Ijの変化を記憶情報の「0」「1」に対応させて
いる。
In such a conventional storage device, the presence or absence of the Abrikosov flux quantum held in the superconductor film 41 is detected by the Josephson junction 43, and the storage state is made to correspond to “0” or “1”. In other words, when the Abrikosov flux quantum is held in the superconductor film 41, the flux quantum becomes
By utilizing the fact that lowering the threshold current I j in 43, are made to correspond to changes in the threshold current I j to "0" and "1" of the stored information.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術は、アブリコソフ磁束量子(第14図のα
で表わされている。)の移動・拡散についての配慮がさ
れておらず、第14図の超電導体膜41の端部45に発生した
アブリコソフ磁束量子αは端部45に停滞しがちで、情報
読み込み手段であるジヨセフソン接合43まで移動しにく
い。このために、情報読み取り手段43までアブリコソフ
磁束量子αが十分に移動できず、磁束量子の有・無を正
確に読み取れないという問題があつた。また。従来の情
報読み取り手段の設置位置では、ジヨセフソン接合素子
の面構造からアブリコソフ磁束量子から出る磁束を、有
効に検出できない。これは、アブリコソフ磁束量子の発
生場所が、ジヨセフソン接合素子から離れているため磁
束密度が弱るからである。
The above prior art is based on the abrikosov flux quantum (α in FIG. 14).
Is represented by No consideration has been given to the movement and diffusion of the superconductor film 41 in FIG. 14, and the abrikosov flux quantum α generated at the end 45 of the superconductor film 41 tends to stagnate at the end 45, and the Josephson junction, which is the information reading means, It is difficult to move to 43. For this reason, there has been a problem that the Abrikosov flux quantum α cannot move sufficiently to the information reading means 43, and the presence or absence of the flux quantum cannot be accurately read. Also. At the installation position of the conventional information reading means, the magnetic flux emitted from the Abrikosov magnetic flux quantum cannot be effectively detected from the surface structure of the Josephson junction element. This is because the generation location of the Abrikosov flux quantum is far from the Josephson junction element, so that the magnetic flux density is weak.

また、更に、従来の技術では多量のデータを記憶でき
ず、装置の大容量化が不可能であつた。
Furthermore, the conventional technique cannot store a large amount of data, and it is impossible to increase the capacity of the device.

本発明の目的は、アブリコソフ磁束量子を移動させる
ことなく、ジヨセフソン接合素子でアブリコソフ磁束量
子の有・無を正確に検出することを可能にし、情報の読
み取り誤差をなくした記憶装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a storage device that enables accurate detection of presence / absence of Abrikosov flux quanta with a Josephson junction element without moving Abrikovsov flux quanta, and eliminates information reading errors. is there.

また、本発明の他の目的は、小型で大容量の記憶を可
能とした記憶装置を提供することにある。
It is another object of the present invention to provide a storage device which is small and capable of storing a large amount of data.

〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、情報書き込み手段を格子状の導電線膜と
し、情報記憶手段である超電導体層の上に超電導体層の
厚さよりも膜厚が厚くなるように格子状超電導体層を形
成し、その上に該情報書き込み手段を設置し、かつジヨ
セフソン接合からなる情報読み出し手段を前記情報書き
込み手段の設置されている超電導体膜とは反対面の前記
格子状導電線の格子中央に対応する該超電導体膜上に設
置することにより達成される。
[Means for Solving the Problems] The above-mentioned object is to make the information writing means a grid-like conductive wire film so that the film thickness is larger than the thickness of the superconductor layer on the superconductor layer which is the information storage means. A lattice-shaped superconductor layer is formed, the information writing means is provided thereon, and an information reading means comprising a Josephson junction is connected to the lattice-shaped conductive layer on the surface opposite to the superconductor film on which the information writing means is provided. This is achieved by installing on the superconductor film corresponding to the center of the lattice of the line.

また、上記目的は情報記憶手段である超電導体層に貫
通しないホールを形成し、該ホールの周囲に情報書き込
み手段である環状導電線を設置し、情報読み取り手段を
前記情報書き込み手段の設置されている面とは反対の前
記超電導体層面上に、前記ホールの位置と対向するよう
に設置することによつても達成することができる。
Further, the object is to form a hole which does not penetrate in the superconductor layer as the information storage means, to install an annular conductive line as the information writing means around the hole, and to set the information reading means to the information writing means. It can also be achieved by disposing the hole on the surface of the superconductor layer opposite to the surface where the hole is located so as to face the position of the hole.

〔作用〕[Action]

格子状の導電線から成る情報書き込み手段は、通電に
より情報記憶手段である超電導体層の格子で区画された
任意の場所に磁界を発生させて、アブリコソフ磁束量子
を発生することができる。該アブリコソフ磁束量子は、
該超電導体層の周囲の厚さが格子状に厚くなつているた
めに、移動することができず、超電導体層の格子壁の中
に閉じ込められる。このため拡散によるアブリコソフ磁
束量子の消散はない。該アブリコソフ磁束量子の有無
は、前記超電導体層の情報書き込み手段と反対面の、前
記格子状導電線の格子中心に対応する点に取り付けたジ
ヨセフソン接合からなる読み出し手段で読み取る。この
ため、アブリコソフ磁束量子を読み取り手段まで移動さ
せる必要がなく、また、アブリコソフ磁束量子から発生
する磁束を効果的に検出できるために、読み取りにおけ
る誤動作がなくなる。以上の作用により、多量の情報を
多数のアブリコソフ磁束量子の有無に対応させて超電導
体層の格子で区画された任意の場所に記憶することがで
きるとともに、誤動作することなく読み出しすることが
可能となる。アブリコソフ磁束量子は磁束の最小単位の
大きさになり得るもので、超電導体の基本構成単位であ
ると考えられているペロブスカイト構造の大きさと同程
度の大きさと考えて良い。このため、理論的には1つの
記憶素子を分子レベルの大きさまで小さくすることが可
能となり、小型で大記憶容量の超電導体記憶装置を実現
することができる。また、本発明ではアブリコソフ磁束
量子を記憶手段に用いるために、超電導装置からの発熱
をなくすことが可能となる。一方アブリコソフ磁束量子
は、超電導状態が何らかの外力により破壊されない限り
超電導体層内に半永久的自己保存されるために、消散し
てしまうことはない。このため記憶した情報が時間とと
もに揮発してしまうことはない。
The information writing means formed of a grid-like conductive wire can generate an Abrikosov magnetic flux quantum by generating a magnetic field at an arbitrary location defined by a grid of a superconductor layer as an information storage means by energization. The Abrikosov flux quantum is
Since the thickness of the periphery of the superconductor layer is thickened like a lattice, the superconductor layer cannot move and is confined in the lattice wall of the superconductor layer. For this reason, there is no dissipation of the Abrikosov flux quantum due to diffusion. The presence or absence of the Abrikovsov magnetic flux quantum is read by a reading means comprising a Josephson junction attached to a point on the surface of the superconductor layer opposite to the information writing means and corresponding to the lattice center of the lattice-shaped conductive wire. For this reason, it is not necessary to move the Abrikosov flux quantum to the reading means, and the magnetic flux generated from the Abrikosov flux quantum can be effectively detected. By the above operation, it is possible to store a large amount of information in an arbitrary place defined by the lattice of the superconductor layer in accordance with the presence or absence of a large number of Abrikosov flux quanta, and to be able to read out without malfunction. Become. Abrikosov flux quantum can be the size of the minimum unit of magnetic flux, and can be considered to be approximately the same size as the perovskite structure which is considered to be a basic constituent unit of a superconductor. For this reason, it is theoretically possible to reduce one storage element to the size of a molecular level, and a small-sized superconductor storage device having a large storage capacity can be realized. Further, in the present invention, since the Abrikosov magnetic flux quantum is used for the storage means, it is possible to eliminate heat generation from the superconducting device. On the other hand, the Abrikosov flux quantum is not dissipated because it is semi-permanent self-preserved in the superconductor layer unless the superconducting state is destroyed by some external force. Therefore, the stored information does not evaporate with time.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図,第2図,第3図に
より説明する。情報書き込み手段1は、格子状の導電線
膜で、少なくとも2本以上の平行導電線11と該導電線に
直交する少なくとも2本以上の直交導電線12で構成され
ている。前記情報書き込み手段1は、情報記憶手段4で
ある超電導体層2の上に、該超電導体層よりも厚い、格
子状の超電導体層20の上に設置されている。情報記憶手
段4は、磁場が印加されることによつてアブリコソフ磁
束量子αを内部発生し、そのアブリコソフ磁束量子を該
磁場が除却された後も自己保存する超電導体層2を情報
記憶用素子として有する。情報読み出し手段3は、本実
施例においては、情報記憶手段4の超電導体層2が自己
保持してるアブリコソフ磁束量子に感応するジヨセフソ
ン接合素子とする。ジヨセフソン接合は、第2図に示す
ように、前記情報書き込み手段1の平行導電線11及び直
交導電線12により、超電導体層2の上に形成される格子
状超電導ホール5の反対面上の点50に設置されている。
該ジヨセフソン接合素子は平行導電線11と直交導電線12
によつて作られるすべての格子状超電導ホール5の反対
面上の点50に設置されている。本実施例では情報読み出
し手段3をジヨセフソン接合素子として、第4図の概念
図に示すようにトンネル障壁層62を1つ持つものを用い
ている。しかし、第5図に示すようにトンネル障壁を2
つ持ついわゆるスクイド(SQUID)形のものでも良い。
第4図,第5図において61は上部電極、63は下部電極で
あり、第5図のようなスクイド形を用いる場合にはアブ
リコソフ磁束量子による磁束(実線矢印)64が中央の空
間を横切るように構成することにより、閾値特性を変化
させることができる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. FIG. The information writing means 1 is a lattice-shaped conductive wire film and is composed of at least two or more parallel conductive lines 11 and at least two or more orthogonal conductive lines 12 orthogonal to the conductive lines. The information writing means 1 is provided on the superconductor layer 2 which is the information storage means 4 and on a lattice-shaped superconductor layer 20 which is thicker than the superconductor layer. The information storage means 4 uses, as an information storage element, the superconductor layer 2 which internally generates Abrikosov flux quanta α when a magnetic field is applied and self-preserves the Abrikosov flux quanta even after the magnetic field is eliminated. Have. In the present embodiment, the information reading means 3 is a Josephson junction element which is responsive to the Abrikosov flux quantum held by the superconductor layer 2 of the information storage means 4 by itself. As shown in FIG. 2, the Josephson junction forms a point on the opposite surface of the lattice-like superconducting hole 5 formed on the superconductor layer 2 by the parallel conductive line 11 and the orthogonal conductive line 12 of the information writing means 1. 50 are installed.
The Josephson junction element comprises a parallel conductive wire 11 and an orthogonal conductive wire 12.
At the point 50 on the opposite side of all the grid-like superconducting holes 5 made by In this embodiment, the information reading means 3 is a Josephson junction element having one tunnel barrier layer 62 as shown in the conceptual diagram of FIG. However, as shown in FIG.
It may be a so-called squid (SQUID) type that has one.
In FIGS. 4 and 5, reference numeral 61 denotes an upper electrode, and 63 denotes a lower electrode. When a squid type as shown in FIG. 5 is used, a magnetic flux (solid arrow) 64 by an abrikosov flux quantum crosses the central space. , The threshold characteristic can be changed.

次に、本実施例の動作を第6図,第7図及び第8図を
用いて説明する。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. 6, 7, and 8. FIG.

情報の1に対応するアブリコソフ磁束量子を第6図の
格子状超電導ホール5のAに発生させ、情報の書き込
み,記憶,読み出し方法の手順を説明する。情報「1」
に対応した、電流IW1,IW2,IW3,IW4を情報書き込み手段
1である格子状導電線のT1からT2,H3からH4,T4からT3,H
2からH1へ流すと、情報記憶手段4である超電導体層2
の格子状超電導ホールAの周囲に、環状の電流を流した
と同様の効果があり、該Aに磁場が発生し、その磁場が
超電導体層2に印加される。このため、超電導体層2の
格子状超電導ホールのAに、情報「1」に対応するアブ
リコソフ磁束量子αが下向きに内部発生する。電流を流
し続けると、該Aにアブリコソフ磁束量子が多数発生
し、蓄積される。該アブリコソフ磁束量子は、該Aの周
囲の超電導体層2′が情報記憶手段4の超電導体層2よ
りも膜厚が厚いため、周囲に移動・拡散することができ
ず、該Aの中にアブリコソフ磁束量子が、超電導体層2
のピン止め力(アブリコソフ磁束量子を捕獲する力)に
より自己保存される。第8図は、第4図に示すジヨセフ
ソン接合素子の閾値の遷移量と書き込み電流との関係を
示す書き込み特性図であり、横軸に書き込み電流値、縦
軸に遷移量をとつている。同図から、閾値の遷移量は書
き込み電流に対して原点対称で、急峻な立ち上がり特性
と飽和特性を示す。急峻な立ち上がり特性は、ある値以
下の書き込み電流(第8図では4IW)以下ではアブリコ
ソフ磁束量子が、情報記憶手段4の超電導体層の中に発
生することができないが、その電流値4IWを越えると、
多数のアブリコソフ磁束量子が内部発生する現象に基づ
いて生じる。飽和特性は、一定以上のアブリコソフ磁束
量子が発生してしまうと、書き込み電流をある値(第8
図では4IW)以上に増加しても、アブリコソフ磁束量子
相互の斥力のために、アブリコソフ磁束量子が発生しに
くくなるために生じる。
An Abrikosov flux quantum corresponding to information 1 is generated in A of the lattice-shaped superconducting hole 5 in FIG. 6, and the procedure of writing, storing, and reading information will be described. Information "1"
The currents I W1 , I W2 , I W3 , and I W4 corresponding to the following are written to the grid-shaped conductive wires T 1 to T 2 , H 3 to H 4 , T 4 to T 3 , H
When flow from the 2 to H 1, the superconductor layer 2 is an information storage means 4
Has the same effect as flowing an annular current around the lattice-shaped superconducting hole A, a magnetic field is generated in A, and the magnetic field is applied to the superconductor layer 2. For this reason, the Abrikosov flux quantum α corresponding to the information “1” is internally generated downward in the lattice-shaped superconducting hole A of the superconductor layer 2. When the current is kept flowing, a large number of Abrikosov flux quanta are generated and accumulated in A. The Abrikosov flux quantum cannot move and diffuse around the A because the superconductor layer 2 ′ around the A is thicker than the superconductor layer 2 of the information storage means 4. Abrikosov flux quantum is superconductor layer 2
Is self-preserved by the pinning force (force for capturing the Abrikosov flux quantum). FIG. 8 is a write characteristic diagram showing a relationship between a threshold transition amount and a write current of the Josephson junction device shown in FIG. 4, in which the horizontal axis represents the write current value and the vertical axis represents the transition amount. As shown in the figure, the transition amount of the threshold is symmetric with respect to the write current at the origin, and shows a steep rising characteristic and a saturation characteristic. The steep rising characteristic is that when the write current is less than a certain value (4I W in FIG. 8) or less, the Abrikosov flux quantum cannot be generated in the superconductor layer of the information storage means 4, but the current value is 4I W Beyond
A large number of Abrikosov flux quanta are generated based on an internally generated phenomenon. The saturation characteristic is that when a certain amount of Abrikosov flux quanta is generated, the write current is reduced to a certain value (eighth
In the figure, even if it increases to 4I W ) or more, it occurs because the abrikosov flux quantum is hard to generate due to mutual repulsion of the abrikosov flux quantum.

ここで、例えば情報「1」に対する書き込み可能な電
流の閾値を4IW、また書き込み不可能な電流を3IWとす
る。また、第6図の電流IW1,IW2,IW3,IW4の大きさを、
すべて等しくIWとする。これにより、電流IW1,IW2,IW3,
IW4が同時に流れると書き込み電流は4IWとなり、書き込
み可能な電流3IWよりも大きくなり、情報「1」がアブ
リコソフ磁束量子αとなり、第6図に示す格子状超電導
ホールAのみに書き込まれる。しかし、格子状超電導ホ
ールB,Dには3IW以上の電流は流れず、また、該Bのまわ
りに流れる電流IW1,IW3により発生する磁界は互いに逆
方向に発生するために、IW1,IW3の書き込み効果は半減
する。(Dについても同様に逆方向の磁界が発生す
る。)このために、A以外の格子状超電導ホールB,C,D,
E,Fに、アブリコソフ磁束量子αが発生することはな
い。情報「0」の書き込みも、書き込み電流IW1,IW2,I
W3,IW4の方向を逆にすることにより同様に行うことがで
きる。本実施例では、書き込み電流を格子状導電線を利
用して選択的に与えることによつて、任意の格子状超電
電線ホールにアブリコソフ磁束量子を発生することが可
能であり、2行3列つまり、6bitの記憶装置となつてい
る。例えば、Dに情報「1」を記憶したい場合には、I
W2,IW4以外にT3からT4へ電流IW5を、T6からT5へIW6の電
流を通電すれば良い。ただし、IW6,IW4の大きさはIW
同じとする。これにより、該Dのまわりには4IWの電流
が環状に流れ、アブリコソフ磁束量子αがDの中に発生
し、保持される。このようにして、選択的な情報の書き
込みが可能となり、前述したように6ビツトの記憶装置
の働きをする。
Here, for example, the threshold value of the writable current for the information “1” is 4I W , and the non-writable current is 3I W. Further, the magnitudes of the currents I W1 , I W2 , I W3 and I W4 in FIG.
Let I W be all equal. Thus, the currents I W1 , I W2 , I W3 ,
When I W4 flows at the same time, the write current becomes 4I W , which is larger than the writable current 3I W , and the information “1” becomes the abrikosov flux quantum α, which is written only to the lattice superconducting hole A shown in FIG. However, the lattice-like superconducting Hall B, not flow 3I W or more current is D, also in the magnetic field generated by the current I W1, I W3 flowing around the B is generated in the opposite directions, I W1 , IW3 write effect is halved. (Similarly, a magnetic field in the opposite direction is generated for D.) For this reason, the lattice superconducting holes B, C, D, and
The Abrikosov flux quantum α does not occur in E and F. Writing of the information “0” is also performed by the write currents I W1 , I W2 , I
The same can be done by reversing the directions of W3 and IW4 . In the present embodiment, it is possible to generate an abrikosov flux quantum in an arbitrary grid-shaped superconducting wire hole by selectively giving a write current using a grid-shaped conductive wire, and 2 rows and 3 columns That is, it is a 6-bit storage device. For example, if you want to store information "1" in D,
W2, a current I W5 from T 3 in addition to I W4 to T 4, may be energized a current of I W6 from T 6 to T 5. However, the magnitudes of I W6 and I W4 are the same as I W. Thus, a current of 4I W is around the D flows into the annular, occurs Abrikosov flux quantum α is in the D, are retained. In this manner, selective writing of information becomes possible, and the storage device functions as a 6-bit storage device as described above.

次に、選択的読み出し操作について説明する。情報の
読み出しは、適当なバイアス電流Ibを情報読み出し手段
3であるジヨセフソン接合素子に与えることにより行
う。つまりアブリコソフ磁束量子が超電導対層2内に保
持された場合の閾値電流Ijと保持されていない場合のそ
れとの間の値を持つバイアス電流Ibをジヨセフソン接合
素子に与えると、アブリコソフ磁束量子が保持されてい
ればジヨセフソン接合素子に電圧が発生(有電圧状態)
し、保持されていなければ電圧は零(零電圧状態)とな
る。このため、この電圧の変化に対応して、記憶されて
いる情報の▼0▼,▼1▼を判断すれば良い。本実施例
では、すべての格子状超電導ホールに対応して、読み出
し手段3であるジヨセフソン接合素子が取り付けられて
おり、任意の場所における情報を読み取ることが可能で
ある。本実施例のジヨセフソン接合素子では、第7図に
示すように、トンネル障壁層62を上部電極21と下部電極
63で挾む構造となつているが、上部、あるいは下部電極
を超電導体層2で代用してトンネル障壁層62を挾む構造
としても良い。
Next, the selective read operation will be described. Reading of information is performed by applying an appropriate bias current Ib to the Josephson junction element which is the information reading means 3. That is, when applying a bias current I b having a value between that of the case where Abrikosov flux quantum is not held to a threshold current I j when it is held in the superconducting-to-layer 2 on Jiyosefuson junction device, the Abrikosov flux quantum If it is held, a voltage is generated in the Josephson junction device (voltage state)
If the voltage is not held, the voltage becomes zero (zero voltage state). Therefore, it is sufficient to determine the stored information ▼ 00 and 11 ▼ in accordance with the change in the voltage. In the present embodiment, a Josephson junction element, which is the reading means 3, is attached to all the lattice superconducting holes, so that information can be read at an arbitrary place. In the Josephson junction device of the present embodiment, as shown in FIG.
Although the structure is sandwiched by 63, the upper or lower electrode may be replaced by the superconductor layer 2 so as to sandwich the tunnel barrier layer 62.

第9図及び第10図に本発明の第2の実施例を示す。こ
の実施例は、第1の実施例の超電導記憶装置を、第10図
に示す絶縁層7により隔離した後に、積層したことを特
徴としている。この実施例では、記憶装置を積層するこ
とにより、単位設置面積当りの記憶容量を容易に大きく
することが可能となる。製作は、絶縁層7を挿入するこ
とにより容易に行うことが可能である。この絶縁層7
は、該絶縁層の上・下の記憶装置の導電線の接触による
シヨート事故を防ぐとともに、両装置から発生する磁界
の相互干渉を防ぐ働きをしている。
9 and 10 show a second embodiment of the present invention. This embodiment is characterized in that the superconducting storage device of the first embodiment is laminated after being separated by an insulating layer 7 shown in FIG. In this embodiment, by stacking the storage devices, the storage capacity per unit installation area can be easily increased. Fabrication can be easily performed by inserting the insulating layer 7. This insulating layer 7
Functions to prevent a short-circuit accident due to contact between the conductive wires of the storage device above and below the insulating layer and to prevent mutual interference of magnetic fields generated from both devices.

第11図,第12図及び第13図に本発明の第3の実施例を
示す。第11図に示すように、情報記憶手段4である超電
導体層2にはホール8が設けられており、該ホール8は
該超電導体層2を貫通していない。情報書き込み手段1
として環状の導電線13が前記ホール8の周囲に設置され
ており、情報読み出し手段3は前記ホール8の存在する
面とは反対側の前記超電導体層面上に設置されている。
情報読み出し手段3としては第1の実施例で述べたジヨ
セフソン接合素子を用いる。情報の書き込みは前記情報
書き込み手段1である環状導電線13に通電し、通電によ
り発生する磁界を利用して行う。情報の書き込み場所
(位置)の選択は、通電する環状導電線13を選択するこ
とにより容易に行うことができる。本実施例では、第11
図に示すように2行3列の行列となつており、6bit(2
×3)の情報を記憶することができる。具体的には通電
する環状導電線13を選択することにより、超電導体層2
任意のホール8、つまり位置に情報を記憶することが可
能となる。情報の書き込み,消却及び読み出しのメカニ
ズムは第1の実施例と同様で、情報の▼0▼,▼1▼を
アブリコソフ磁束量子の有・無で記憶し、情報の読み出
し手段3であるジヨセフソン接合素子6によりアブリコ
ソフ磁束量子の有・無を判断し、情報の▼0▼,▼1▼
として読み出す。本実施例では、超電導体層に設けられ
たホールの数に対応した記憶容量を確保することができ
る。超電導体層にホールを形成することは現状の技術で
容易であり、また本実施例では情報の記憶時に第1の実
施例のように所定の4本の直交導電線に同時に電流を通
す必要がないために、情報の書き込み用制御回路を簡略
化できる。以上の理由により、本実施例では大容量超電
導記憶装置を安価に製作することができる。
FIGS. 11, 12, and 13 show a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, a hole 8 is provided in the superconductor layer 2 which is the information storage means 4, and the hole 8 does not penetrate the superconductor layer 2. Information writing means 1
An annular conductive line 13 is provided around the hole 8, and the information reading means 3 is provided on the superconductor layer surface opposite to the surface where the hole 8 exists.
As the information reading means 3, the Josephson junction element described in the first embodiment is used. Writing of information is performed by energizing the annular conductive line 13 as the information writing means 1 and using a magnetic field generated by the energization. The location (position) where information is written can be easily selected by selecting the ring-shaped conductive line 13 to be energized. In the present embodiment, the eleventh
As shown in the figure, a matrix of 2 rows and 3 columns is provided, and 6 bits (2
× 3) information can be stored. Specifically, by selecting the annular conductive wire 13 to be energized, the superconductor layer 2
It is possible to store information at an arbitrary hole 8, that is, at a position. The mechanism of writing, erasing and reading of information is the same as that of the first embodiment. 6 to determine the presence or absence of the Abrikosov flux quantum, and the information ▼ 0 ▼, ▼ 1 ▼
Read as In this embodiment, it is possible to secure a storage capacity corresponding to the number of holes provided in the superconductor layer. It is easy to form holes in the superconductor layer with the current technology, and in this embodiment, it is necessary to pass current through predetermined four orthogonal conductive wires at the same time as in the first embodiment when storing information. Since there is no control circuit, the control circuit for writing information can be simplified. For the above reasons, in this embodiment, a large-capacity superconducting storage device can be manufactured at low cost.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、情報を情報書き込み手段により、情
報記憶手段である超電導体層の任意の場所に、アブリコ
ソフ磁束量子の有・無により記憶できる、とともに読み
出し手段であるジヨセフソン接合素子によりアブリコソ
フ磁束量子の有・無を正確に読み出すことが可能とな
る。このため大容量の記憶装置が可能となり、またアブ
リコソフ磁束量子を記憶手段として利用するために、装
置からの発熱をなくすことが可能となるばかりではな
く、従来のRAMのように電源を切断すると、情報が揮発
してしまうなどの問題がない。
According to the present invention, information can be stored in an arbitrary place of the superconductor layer as the information storage means by the information writing means with or without the Abrikosov flux quantum, and the Abrikosov flux quantum can be stored by the Josephson junction element as the reading means. Can be accurately read. For this reason, a large-capacity storage device becomes possible, and in order to use Abrikosov magnetic flux quantum as a storage means, not only it is possible to eliminate heat generation from the device, but also when the power supply is cut off as in a conventional RAM, There is no problem such as volatilization of information.

また、この記憶装置は、1bitの記憶素子の大きさを原
理的に超電導体層の最小構成単位であるペロブスカイト
構造と同程度の大きさにすることが可能であるために小
型でかつ大容量の記憶装置が可能となる。
In addition, this storage device is small in size and large in capacity because it is possible to make the size of a 1-bit storage element in principle approximately the same as the perovskite structure which is the minimum structural unit of the superconductor layer. A storage device becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第1の実施例の正面図、第2図は第1
図のII−II断面図、第3図は第1図のIII−III断面図、
第4図及び第5図は、本発明における情報読み取り手段
の具体例の概念図、第6図から第8図は本発明の第1の
実施例の動作説明図で第6図は正面図、第7図は第6図
のVI−VI断面図、第8図は第1の実施例における情報記
憶手段の閾値特性の変化量を示す図、第9図は本発明の
第2の実施例の正面図、第10図は第9図のX−X断面
図、第11図は本発明の第3の実施例の正面図、第12図は
第11図のXII−XII断面図、第13図は第10図のXIII−XIII
断面図、第14図は従来例を説明する図である。 1……情報書き込み手段、2……超電導体層、3……情
報読み出し手段、4……情報記憶手段、5……格子状超
電導ホール、11……平行導電線、12……直交導電線、17
……絶縁層。
FIG. 1 is a front view of a first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line II-II of FIG. 3, FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG.
4 and 5 are conceptual diagrams of a specific example of the information reading means in the present invention, FIGS. 6 to 8 are explanatory views of the operation of the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 7 is a sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 6, FIG. 8 is a view showing a change amount of a threshold characteristic of the information storage means in the first embodiment, and FIG. 9 is a view of a second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a front view of the third embodiment of the present invention, FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII of FIG. 11, and FIG. Is XIII-XIII in FIG.
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a conventional example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Information writing means, 2 ... Superconductor layer, 3 ... Information reading means, 4 ... Information storage means, 5 ... Lattice-shaped superconducting hole, 11 ... Parallel conductive line, 12 ... Orthogonal conductive line, 17
.... Insulating layer.

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 正道 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 佐藤 良広 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 山口 雄三 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 梅北 和弘 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内Continuing from the front page (72) Inventor Masamichi Ito 502 Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Inventor Yuzo Yamaguchi 502 Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref., Hitachi, Ltd.Mechanical Research Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Kazuhiro Umekita 502-Kindachi-cho, Tsuchiura-City, Ibaraki Pref.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】超電導体層を有する情報記憶手段と、情報
書き込み手段と、情報読み出し手段とを備え、前記情報
書き込み手段は、2本以上の平行導電線と、該平行導電
線と直交する2本以上の直交導電線よりなる格子状導電
膜により構成し、前記情報記憶手段の超電導体層の上に
は、該超電導体層よりも膜厚が厚くなるように格子状超
電導体層を形成し、その上に前記情報書き込み手段を設
置し、該情報書き込み手段の設置されている面とは反対
面上の、前記情報記憶手段の超電導体層の上に少なくと
も1つ以上の情報読み取り手段を設置していることを特
徴とする超電導記憶装置。
1. An information storage device having a superconductor layer, an information writing device, and an information reading device, wherein the information writing device includes two or more parallel conductive lines, and two or more parallel conductive lines orthogonal to the parallel conductive lines. It is composed of a lattice conductive film composed of at least two orthogonal conductive lines, and a lattice superconductor layer is formed on the superconductor layer of the information storage means so as to be thicker than the superconductor layer. Installing the information writing means thereon, and installing at least one or more information reading means on the superconductor layer of the information storage means on a surface opposite to the surface on which the information writing means is installed. A superconducting storage device, comprising:
【請求項2】超電導体層を有する情報記憶手段と、情報
書き込み手段と、情報読み出し手段とを備え、前記情報
記憶手段の超電導体層に貫通しないホールを形成し、該
ホールを取り囲むように環状の導電線を情報書き込み手
段として設置し、情報読み取り手段を、前記超電導体層
の前記情報書き込み手段が設置されている面とは反対側
の面に、設置していることを特徴とする超電導記憶装置
2. An information storage device having a superconductor layer, an information writing device, and an information reading device, wherein a hole that does not penetrate through the superconductor layer of the information storage device is formed, and a ring is formed so as to surround the hole. Wherein the conductive wire is provided as information writing means, and the information reading means is provided on the surface of the superconductor layer opposite to the surface on which the information writing means is provided. apparatus
【請求項3】情報記憶作用を行う超電導体の一面に、任
意の場所に磁界を発生することが可能な情報書き込み作
用を行う導電体を配設し、前記超電導体の他の面に情報
読み出し作用を行うジョセフソン接合素子を配設してな
る記憶素子を特徴とする超電導記憶装置
3. A superconductor which performs an information storage function is provided with a conductor which performs an information writing function capable of generating a magnetic field at an arbitrary position on one surface of a superconductor which performs an information storage function, and reads information on another surface of the superconductor. Superconducting storage device characterized by a storage element provided with a Josephson junction element that operates
【請求項4】情報記憶作用を行う超電導体の一面に、任
意の場所に磁界を発生することが可能な情報書き込み作
用を行う導電体を配設し、前記超電導体の他の面に情報
読み出し作用を行うジョセフソン接合素子を配設してな
る記憶素子であって、該記憶素子を複数個、絶縁体を介
して積層して構成したことを特徴とする超電導記憶装
置。
4. A conductor for performing an information writing operation capable of generating a magnetic field at an arbitrary place is provided on one surface of a superconductor which performs an information storage operation, and information is read on another surface of the superconductor. A superconducting storage device, comprising: a storage element provided with a Josephson junction element performing an operation, wherein a plurality of the storage elements are stacked via an insulator.
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