JP3123164B2

JP3123164B2 - 超電導デバイス

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Publication number: JP3123164B2
Application number: JP03330266A
Authority: JP
Inventors: 和夫齊藤; 壽一西野; 睦子波多野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-01-11
Filing date: 1991-12-13
Publication date: 2001-01-09
Anticipated expiration: 2016-01-09
Also published as: US5442195A; JPH0537037A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の超電導電極によ
って形成される、複数の入出力端子を備えた、超電導弱
結合を含んで構成される、高速かつ低消費電力の超電導
デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の超電導電極を備えた超電導
弱結合を含んで構成された超電導デバイスとしては、準
粒子注入型の超電導トランジスタ（ＱＵＩＴＥＲＯＮ）
が知られている。この超電導デバイスについて例えば、
アイイーイーイートランザクションオンマグ
ネティックス、ＭＡＧ１９巻、第３号、第１２９３頁〜
第１２９５頁（ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＯ
ＮＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，１９８３，Ｖｏｌ．ＭＡＧ−
１９，Ｎｏ．３；１２９３〜１２９５）に開示されてい
る。この従来技術においては、例えばそのＦｉｇ．１
（ａ）に示されているように、２重に積層されたジョセ
フソントンネル接合に接続された準粒子注入電極によっ
て構成される。

【０００３】また、複数の超電導電極を備えた超電導弱
結合によって形成される２次元の超電導接合配列は、例
えば、フィジカルレヴユーＢ、第２５巻、第３号、
第３４４６頁〜３４４９頁（ＰＨＹＳＩＣＡＬＲＥＶ
ＩＥＷＢ，１９８２，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．５；３４
４６〜３４４９）に開示されている。この従来技術にお
いては、例えばそのＦｉｇ．１（ａ）に示されているよ
うに、ニオブ／ニオブ酸化物／ニオブによる４つの端子
を備えた超電導弱結合によって超電導接合配列が構成さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術のう
ちＱＵＩＴＥＲＯＮにおいては、２重に積層されたジョ
セフソントンネル接合を用いるためデバイス作製の工程
が複雑であり、しかも準粒子注入電極とソース、ドレイ
ン電極はその形状から明らかに区別されるため、集積化
の際、デバイスのレイアウトが複雑になるという問題点
が明らかになった。また、２次元の超電導接合配列にお
いては、超電導弱結合が積層型に形成されるため、デバ
イス作製の工程が複雑であり、さらに入出力端子として
用いる超電導電極の数を増やすことができないという問
題点が明らかになった。

【０００５】本発明の目的は、新規の動作原理を持っ
た、超高速、低消費電力で、かつ電流利得の大きい超電
導デバイスを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明の超電導デバイスは、同一平面に形成され
た入出力端子として用いる複数個の超電導電極を備えた
超電導弱結合と、上記複数の超電導電極の少なくとも一
つに導かれる電流を印加するための少なくとも一つの電
流源とを含んで構成される。

【０００７】本願発明の超電導デバイスは複数の超電導
電極の少なくとも一つに電流が印加される。本願発明の
超電導デバイスに用いる超電導弱結合は超電導体と常伝
導体を接したときに生じる超電導近接効果を原理とする
超電導弱結合である。この超電導弱結合を用いることに
より、集積化に適した平坦構造のデバイスを実現でき
る。

【０００８】

【作用】本願発明の超電導デバイスにおいては、複数個
の超電導体が常伝導体を介して対向する形であるいは隣
接する形で、同一平面上に形成される。従って複数個の
入出力端子を備え、しかも超電導近接効果によって超電
導波動関数が重なりあう複数の径路が存在するプレーナ
型の超電導弱結合が形成される。これらの対向する超電
導電極に弱結合の臨界電流以下のバイアス電流を流した
状態で、ある特定の超電導電極に適当な値の制御電流が
注入される。あるいは電界効果型のスイッチングデバイ
スとして用いる場合、制御電極に電圧が印加される。こ
れらのバイアス電流および制御電流の値の組合せ、ある
いはどの超電導電極に制御電流を印加するかによって、
ある特定の対向する超電導電極を選択的に電圧状態に転
移させることが可能となる。

【０００９】本願発明の超電導デバイスにおいては、弱
結合部を構成する常伝導体の形状によって、デバイスの
形状を同一平面上に弱結合の中心部に対して回転対称
性、あるいは線対称性を有する形に形成できるので、例
えばスイッチングデバイスとしてこのデバイスを用いる
場合に各超電導電極をソース電極、ドレイン電極、およ
びゲート電極のいずれにも用いることが可能である。こ
れにより、本願発明の超電導デバイスは集積化が容易に
可能となる高集積性に優れた超電導デバイスとなる。

【００１０】さらに本願発明の超電導デバイスにおいて
は、超電導弱結合を形成する結合径路が複数個存在する
ため、上記常伝導体中に超電導近接効果によってしみだ
した超電導波動関数の空間的な変化を、上記超電導電極
から印加される制御電流、あるいは電界によって局所的
に制御することによって従来の超電導弱結合よりも制御
性が高く、また性御可能な自由度の大きな超電導デバイ
スの実現が可能となる。

【００１１】

【実施例】次に本願発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。図１は本願発明の第１の実施例による超電導デバイ
スの上面図であり、図２は本願発明第１の実施例による
図１におけるＡ−Ａ’断面を示す断面図である。本願発
明による超電導デバイスは、上記に説明したように対向
する複数の超電導電極１０１、１０２、１０３、１０４
とこれら全ての超電導電極を介する常伝導体２０１とに
よって構成される超電導弱結合１である。

【００１２】まず図２によって本願発明による超電導デ
バイスの基本的な作成プロセスを説明する。シリコン単
結晶よりなる基板１１９の表面に熱酸化法によって厚さ
約２００ｎｍの二酸化シリコン膜１９０を形成した。次
に高真空中でモレキュラビーム法によってＡｌより成
る厚さ１００ｎｍの薄膜を形成した後、同様の高真空中
でモレキュラビーム法によって超電導体Ｎｂよりなる
厚さ１００ｎｍの超電導体層１０１、１０３を形成し
た。以上の工程において常伝導体層２０１であるＡｌの
層と超電導電極１０１、１０３であるＮｂの層は空気中
に取りだすことなく連続して形成した。従って近接効果
を用いた弱結合を作成するために必要な常伝導体と超電
導体の良好な界面が得られる。

【００１３】上記、常伝導層２０１と超電導体層１０
１、１０３よりなる二層膜を電子線直接描画法によって
形成したレジストパターンをマスクとして、反応性イオ
ンエッチング法によって加工することにより対向した２
組の超電導電極を含んだ超電導弱結合が得られる。次に
弱結合の加工寸法の一例を示す。図１に示した、超電導
電極１０１、１０２、１０３、１０４の幅は１μｍであ
る。また超電導電極が常伝導体を介して対向する弱結合
部１の間隔は０．２μｍである。この寸法は一例であっ
てこれに限るものではない。推奨される寸法は各超電導
電極の幅の寸法が５０〜０．２μｍであり、超電導電極
が常伝導体を介して対向する弱結合部６の間隔の寸法は
５０〜０．０５μｍである。より望ましい寸法は各超電
導電極の幅の寸法が２〜０．５μｍであり、超電導電極
が常伝導体を介して対向する弱結合部６の間隔の寸法は
０．５〜０．１μｍである。

【００１４】次に図１の本願発明第１の実施例による超
電導デバイスの上面図によって、超電導体Ｎｂを用いて
形成された超電導電極１０１、１０２、１０３、１０４
および、弱結合部１を含む超電導デバイスの構成を示
す。超電導電極１０１はバイアス電流を注入するために
設けられており超電導電極１０２は制御電流を注入する
ために設けられている。超電導電極１０１と１０３は常
伝導体２０１を介して超電導近接効果によって結合して
いる。さらに図１には示されていないが、超電導電極１
０１は直流バイアス電流源に導かれ、また超電導電極１
０２は制御電流源に導かれる構成となる。上記の構成に
することによりこのデバイスはバイアス電流源に導かれ
る超電導電極１０１と制御電流源に導かれる超電導電極
１０２および超電導電極１０３をそれぞれ入出力端子と
する三端子型の超電導デバイスとして用いることができ
る。

【００１５】図３は本願発明の第１の実施例における超
電導デバイスの動作特性を表す電流−電圧特性である。
図３における特性曲線１０は制御電流が注入されていな
い場合の、弱結合の電流−電圧特性である。この特性は
超電導弱結合に典型的な、ヒステリシスの生じない電流
−電圧特性である。図３における特性曲線１１は制御電
流が印加された場合の電流電圧特性である。制御電流の
印加によって電圧状態に転移している。さらに図３に示
した負荷曲線１２により制御電流が印加されている場合
と、印加されていない場合とで０状態および１状態の２
つの状態間をスイッチさせることが可能となる。

【００１６】スイッチング動作は本願発明の超電導デバ
イスを液体ヘリウム中にいれて冷却し、電流−電圧特性
に現れている電圧状態に制御電流を用いて転移させるこ
とによって行なうことができた。

【００１７】次に図４を用いて本願発明の第２の実施例
を説明する。本実施例の超電導デバイスの作製工程及び
使用材料は本願発明の第１の実施例と同様であってよ
い。但し本実施例においては、上記第１の実施例の超電
導デバイスが２個直列に集積化されて形成している点が
異なっている。上記第１の実施例において説明したよう
にこのデバイスは３端子構造のトランジスタ型デバイス
であるので本実施例に示した集積化も容易である。この
ように集積化することにより並列処理が可能となる。

【００１８】次に図５を用いて本願発明の第３の実施例
を説明する。本実施例の超電導デバイスの作製工程及び
使用材料は本願発明の第１の実施例と同様であってよ
い。但し本実施例においては超電導弱結合部において、
超電導電極１０１ないし１０４に加えて、第５の超電導
体１１０が常伝導体層の上部に形成されている点が異な
っている。このデバイスの等価回路図を図６に示す。こ
の図に示すように超電導電極１０１と１０２はそれぞれ
独立な直流バイアス電流源３０１と３０２に導かれてい
る。このデバイスにおいては超電導体１１０の形状によ
って超電導電極１０２と１０３の間に２個直列の超電導
弱結合２、３が形成される。同様にして、超電導電極１
０１と１０４の間に２個直列の超電導弱結合４、５が形
成される。超電導電極１０１、１０２、１０３、１０４
の相互の距離が超電導体１１０の形状によって異なるた
め、超電導弱結合２と４および３と５との結合は、超電
導弱結合２と３および４と５との結合に比べて非常に小
さい。このデバイスにおいては次のような基本動作をさ
せることが可能となる。超電導弱結合２と３をバイアス
電流源３０１からの電流によって駆動する。電流値が臨
界電流以下の値のときは超電導弱結合２と３に超電導電
流が流れる。臨界電流以上の電流で駆動すると超電導弱
結合４、５にも電流が流れはじめる。従ってバイアス電
流源３０２から超電導弱結合４と５に臨界電流よりわず
かに小さい値の電流を流しておくと、超電導弱結合２と
３が電圧状態になったことによる電流によって超電導弱
結合５も電圧状態に転移させることが可能となる。この
ような動作を、本願発明第１の実施例と同様な作製工
程、および材料によって作成したデバイスを液体ヘリウ
ム中にいれて冷却し、動作させたところ電極２に流す電
流の値によって超電導弱結合２、３、５の電圧状態への
転移を制御することができた。

【００１９】次に図７を用いて本願発明の第４の実施例
を説明する。本実施例の超電導デバイスの作製工程及び
使用材料は本願発明の第１の実施例と同様であってよ
い。但し本実施例においては、上記第３の実施例におけ
る超電導電極１０２と１０３の間および１０１と１０４
の間に容量性の負荷が付け加えられている点が異なって
いる。超電導電極１０１と１０２は、独立にバイアス電
流を注入するために設けられている。超電導電極１０２
と１０３および１０１と１０４はコンデンサ４１０、４
２０において、コンデンサとして機能させるため化学的
気相成長法で堆積した厚さ約５０ｎｍの例えばＳｉ₃Ｎ₄
によって形成される絶縁層で分離されている。このデバ
イスの等価回路図を図８に示す。まず超電導電極１およ
び２に弱結合の臨界電流の０．９倍の電流値Ｉ₁、Ｉ₂を
流す。その後、Ｉ₁の値を弱結合の臨界電流以上にする
と、超電導弱結合２、３は電圧状態に転移する。このと
き容量性の負荷であるコンデンサ４１０があるため、交
流の負荷電流が流れる。さらにＩ₁の値を増加させる
と、交流電流の振幅が増大し、超電導弱結合５にも交流
電流が流れ始める。この交流電流の振幅の値が弱結合の
臨界電流の０．１倍を超えると、弱結合５も電圧状態に
転移する。本願発明第１の実施例と同様な作製工程、お
よび材料によって作成したデバイスを液体ヘリウム中に
いれて冷却し、動作させたところ電極１０２に流す電流
の値によって超電導弱結合２、３、５の電圧状態への転
移を制御することができた。

【００２０】次に図９を用いて本願発明の第５の実施例
を説明する。本実施例の超電導デバイスの作製工程及び
使用材料は本願発明の第１の実施例と同様であってよ
い。但し上記第１の実施例においては対向する２組の超
電導電極が互いに垂直に配置していたのに対し、本実施
例においては対向する３組の超電導電極が互いに平行に
配置している点が異なっている。

【００２１】このデバイスにおいては次のような基本動
作をさせることが可能となる。超電導弱結合７は超電導
電極１１３と１１４から染み出した超電導波動関数が重
なり合うことによって結合している。この結合を隣接し
ている超電導弱結合に注入する準粒子によって制御す
る。図１０に本実施例の電流−電圧特性を示す。超電導
電極１１１および１１５どちらにも準粒子を注入しない
場合には通常の弱結合の電流−電圧特性２３を示す。と
ころで隣接する超電導電極１１１、１１５のどちらかに
弱結合の臨界電流以上の電流を流すと弱結合部の１１５
の超電導波動関数の重なりが小さくなるため弱結合部１
１５の臨界電流の値は小さくなる。従って電流−電圧特
性は２４のようになる。さらに隣接する超電導電極１１
１、１１５のどちらにも弱結合の臨界電流以上の電流を
流すと弱結合部の１１５の超電導波動関数の重なりがな
くなるため電流−電圧特性は２５のようになる。本願発
明第１の実施例と同様な作製工程、および材料によって
作成したデバイスを液体ヘリウム中にいれて冷却し、上
記の電流−電圧特性における特性曲線２３によって特徴
づけられる状態と、特性曲線２４によって特徴づけられ
る状態と、特性曲線２５によって特徴づけられる状態間
の転移を、隣接する超電導電極に流す電流の値を変化さ
せることによって動作させることができた。

【００２２】上記のような基本動作は、超電導電極１１
３、１１４に平行に設けられた制御線に電流を流すこと
によって発生する磁場によって超電導弱結合７の臨界電
流値を制御することにより実現できる。同様な超電導弱
結合の臨界電流値の変調は、マイクロ波、あるいはレー
ザーを照射するための導波管を設け、マイクロ波、ある
いはレーザーを照射することによって実現できる。この
ように磁場、マイクロ波、レーザーなどの影響で超電導
弱結合７の電流−電圧特性は、上記特性曲線２４のよう
になるので、本願発明第５の実施例と同様な基本動作を
させることができる。

【００２３】次に図１１を用いて本願発明の第６の実施
例を説明する。本実施例の超電導デバイスの作製工程及
び使用材料は本願発明の第１の実施例と同様であってよ
い。但し上記第１あるいは第５の実施例においては対向
する複数組の超電導電極が正方形あるいは長方形の常伝
導体に接していたのに対し、本実施例においては６個の
超電導電極１３１〜１３６が円形状の常伝導体に接続さ
れている点が異なっている。さらにこの常伝導体の上部
に超電導電極１３３と１３６によって形成される超電導
弱結合の結合径路に沿って制御電極５００を形成する。

【００２４】このデバイスにおいては次のような基本動
作をさせることが可能となる。制御電極に電圧を印加し
ない場合には、円周上において対抗するいずれの超電導
電極間の結合径路も等しい結合の強さを持つが、制御電
極に電圧を印加すると常伝導体中の超電導波動関数の空
間変化が局所的に変化し、超電導電極１３３と１３６の
間の結合の強さが他の超電導電極間の結合の強さより強
くなる。

【００２５】図１２に本実施例の電流−電圧特性を示
す。制御電極に電圧を印加していない場合の電流−電圧
特性は３０のようになる。常電導体の円周上において対
向する超電導電極全ての組はこのような電流−電圧特性
を示す。制御電極に電圧を印加した場合、超電導電極１
３３と１３６の間の結合の強さが増大するため、これら
の電極間の電流−電圧特性は３１のようになる。この
時、制御電極が設けられていない超電導電極間の電流−
電圧特性は３０のままである。一方、超電導電極１３１
と１３３、１３６の間はその径路の途中から制御電極の
電圧の影響を受けるので電流−電圧特性は３２のように
なる。このような電流−電圧特性の変化は作製した超電
導デバイスを液体ヘリウム中に入れて冷却し制御電極に
電圧を印加することによって得られた。

【００２６】次に図１３および図１４を用いて本願発明
の第７の実施例を説明する。本実施例の超電導デバイス
の作製工程及び使用材料は本願発明の第６の実施例と同
様であってよい。但し上記６の実施例においては円形の
常電導体の上部に制御電極が設けられているのに対し、
本実施例においては制御電極が常電導体の上部に設けら
れていない点が異なっている。

【００２７】さてこの超電導デバイスにおいては図１３
に示したような径路においてアンドレエフ反射が生じ
る。従ってある超電導電極例えば１３５から注入される
電子は超電導電極１３１、１３２、１３８でホールとし
て反射される。この現象は超電導電極１３５と１３１、
あるいは１３２あるいは１３８の電流−電圧特性に現わ
れる過剰電流として観測される。この超電導デバイスに
磁場を印加すると図に示したように注入された電子の径
路が変化するために過剰電流は超電導電極１４３と１４
７の間ではもはや観測されない。しかしながら超電導電
極１３５と１３３の間にアンドレエフ反射が生じること
になる。また磁場の強さを変化させることによってアン
ドレエフ反射の生じる径路を図１４に示したように１３
５と１３２あるいは１３５と１３４とスイッチさせるこ
とが可能となる。したがって上記のような構造を備えた
超電導デバイスにおいてアンドレエフ反射が生じる径路
を磁場の強さの変調によってスイッチさせることが可能
であることがわかった。このような動作は作製した超電
導デバイスを液体ヘリウム中に入れて冷却し超電導デバ
イスに磁場を印加することによって得られた。

【００２８】次に図１５を用いて本願発明の第８の実施
例を説明する。本実施例の超電導デバイスの作製工程及
び使用材料は本願発明の第１の実施例と同様であってよ
い。但し上記第１あるいは第５の実施例においては対向
する複数組の超電導電極が正方形あるいは長方形の常伝
導体に接していたのに対し、本実施例においては超電導
電極１２１の先端を中心とした扇型状の常伝導体を介し
て対向する３つの超電導電極によって複数個の入出力端
子を備えた超電導弱結合が形成されている点が異なって
いる。この図に示されたデバイスは、超電導電極１２
２、１２３、１２４は入力端子として、超電導電極１２
１は出力端子として用いられる。このデバイスは次のよ
うにして、ニューロンデバイスとして動作させることが
可能である。入力端子である超電導電極１２２、１２
３、１２４に信号として入る電流をそれぞれｉ₂、ｉ₃、
ｉ₄とする。この弱結合の臨界電流をｉmとすると次の条
件ｉ₂＋ｉ₃＋ｉ₄≧ｉmが満たされると超電導弱結合は電
圧状態に転移する。この電圧状態はニューロンデバイス
の興奮状態に対応させることができる。このようにして
作成した単体のニューロンデバイスとして用いることが
できる超電導デバイスを液体ヘリウム中にいれて冷却し
動作させたところ、超電導電極１２２、１２３、１２４
に注入する電流の値によって弱結合電圧状態を制御する
ことができた。

【００２９】次に図１６を用いて本願発明の第８の実施
例を説明する。本実施例の超電導デバイスの作製工程及
び使用材料は本願発明の第１の実施例と同様であってよ
い。但し本実施例においてはニューラルデバイスとして
動作可能な上記第６の実施例の超電導デバイスが集積化
されている点が異なっている。このように本願発明によ
る超電導デバイスは同一面上に形成される多端子のデバ
イスであるため集積化も容易であり、ニューラルネット
ワークの形成も極めて容易である。図１７は本実施例に
よる超電導デバイスの等価回路図である。この図によっ
てニューラルデバイスの動作を説明する。

【００３０】超電導弱結合８および９に入る電流の総
和（入力信号）が弱結合８の臨界電流を超えない場合、
電流はすべて弱結合に流れる。従って弱結合８および９
は超電導状態を保つ。

【００３１】超電導弱結合８に入る電流の総和が弱結
合９の臨界電流を超えた場合、弱結合８は電圧状態に転
移し電流Ｉeが負荷抵抗を通じて弱結合９に流れる。

【００３２】の場合に電流Ｉeと他の端子から弱結
合９に入力される電流の和が弱結合９の臨界電流を超え
ない場合、弱結合８は電圧状態であるが弱結合９は超電
導状態である。

【００３３】の場合に電流Ｉeと他の端子から弱結
合９に入力される電流の和が弱結合９の臨界電流を超え
る場合、弱結合８と９のいずれも電圧状態となる。この
ようにして作成したニューロンネットワークとして用い
ることができる超電導デバイスを液体ヘリウム中にいれ
て冷却し動作させたところ、超電導電極１２２、１２
３、１２４に注入する電流の値によってそれぞれの電圧
状態を独立に制御ししかも電圧状態（興奮状態）伝達す
ることもできた。

【００３４】以上の実施例において超電導体としてＮｂ
を用いたがこれに換えてＰｂ，あるいはＰｂの合金、Ｎ
ｂの金属間化合物、例えばＮｂＮ，Ｎｂ₃Ｓｎ，Ｎｂ₃Ｇ
ｅ，Ｎｂ₃Ａｌ，Ｎｂ₃Ｓｉなどを用いても良いことは言
うまでもない。また常伝導体としてＡｌを用いたがこれ
に換えてＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，あるいは半導体や半導体化
合物例えばＳｉ，ＧａＡｓ，ＩｎＡｓなどを用いても本
願発明の目的を達成することができることは言うまでも
ない。

【００３５】

【発明の効果】本願発明においては、入出力端子として
用いることのできる複数の超電導電極を備えた超電導弱
結合を構成し、超電導弱結合を形成する常伝導体の形状
によって超電導電極の配置の対称性を変化させることが
可能になるため、高集積化に適した超電導デバイスを実
現できる。また、この超電導デバイスを準粒子注入型の
デバイスとして用いる場合、複数の超電導電極をゲート
電極、ドレイン電極、制御電極のいずれの目的にも使用
することが可能な超電導デバイスを実現できる。さら
に、これらの特徴を生かして、高集積化が可能な、新機
能（例えばニューロンデバイスとしての動作）を備えた
超電導デバイスを実現できる。また超電導弱結合は、近
接効果型であるため超高速でかつ低消費電力のスイッチ
ングデバイスを実現できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第１の実施例による超電導デバイス
の上面図。

【図２】本願発明第１の実施例による図１におけるＡ−
Ａ’断面を示す断面図。

【図３】本願発明の第１の実施例における超電導デバイ
スの動作特性を表す電流−電圧特性。

【図４】本願発明の第２の実施例による超電導デバイス
の上面図。

【図５】本願発明の第３の実施例による超電導デバイス
の上面図。

【図６】本願発明の第３の実施例による超電導デバイス
の等価回路図。

【図７】本願発明の第４の実施例による超電導デバイス
の上面図。

【図８】本願発明の第４の実施例による超電導デバイス
の等価回路図。

【図９】本願発明の第５の実施例による超電導デバイス
の上面図。

【図１０】本願発明の第５の実施例における超電導デバ
イスの動作特性を表す電流−電圧特性。

【図１１】本願発明の第６の実施例による超電導デバイ
スの上面図。

【図１２】本願発明の第６の実施例における超電導デバ
イスの動作特性を表す電流−電圧特性。

【図１３】本願発明の第７の実施例による超電導デバイ
スの上面図。

【図１４】本願発明の第７の実施例による超電導デバイ
スの等価回路図。

【図１５】本願発明の第８の実施例による超電導デバイ
スの上面図。

【図１６】本願発明の第８の実施例による超電導デバイ
スの上面図。

【図１７】本願発明の第８の実施例による超電導デバイ
スの等価回路図。

【符号の説明】

１０１，１０２，１０３，１０４，１１１，１１２，１
１３，１１４，１１５，１１６，１２１，１２２，１２
３，１２４，１２５，１２６，１２７，１２８，１３
１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６，１３
７，１３８，１４１，１４２，１４３，１４４，１４
５，１４６，１４７…超電導電極（Ｎｂ）、１，２，
３，４，５，６，７，８，９…弱結合部、３０１，３０
２…直流電源、４１０，４２０…コンデンサ、１１９…
シリコン基板、１２０…二酸化シリコン膜、２０１，２
０２，２０３，２４１，２４２…常伝導体層（Ａｌ）、
１０，２３，３０…制御していない場合の電流電圧特
性、１１，２４，２５，３１，３２…制御を加えた場合
の電流電圧特性、１２、２６…負荷曲線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−142580（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−206278（ＪＰ，Ａ) 特開平１−132178（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 39/22 - 39/24 H01L 39/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、上記基板上に形成された絶縁層
と、上記絶縁層上に形成された常伝導体層と、上記常伝
導体層上に形成された少なくとも３つの超電導電極とを
有し、上記少なくとも３つの超電導電極は相互に超電導
近接効果によって結合し、上記各電伝導電極の上記結合
を構成する部分はほぼ同形状を有し、かつ上記少なくと
も３つの超電導電極のうち対向する２つの超電導電極の
間の中心点と上記各電導電極の上記結合を構成する部分
とは、ほぼ等距離に位置することを特徴とする超電導デ
バイス。
【請求項２】請求項１に記載の超電導デバイスにおい
て、上記少なくとも３つの超伝導電極の１つは制御電極
であることを特徴とする超電導デバイス。
【請求項３】請求項１に記載の超電導デバイスにおい
て、上記超電導電極は、鉛、鉛の合金、ニオブ、ニオブ
金属間化合物より選ばれた材料で形成されることを特徴
とする超電導デバイス。
【請求項４】請求項１に記載の超電導デバイスにおい
て、上記常伝導体層は、金、銀、銅、アルミニウム、ア
ルミニウム合金、Ｓｉなどの半導体、ＧａＡｓ、ＩｎＡ
ｓなどの半導体化合物より選ばれた少なくとも１つの材
料によって形成されることを特徴とする超電導デバイ
ス。
【請求項５】請求項１に記載の超電導デバイスにおい
て、上記超電導電極の上記結合を構成する部分の幅は、
２〜０．５μｍであり、上記超電導電極間の距離は０．
５〜０．１μｍであることを特徴とする超電導デバイ
ス。