JPH01101676A - 超伝導トランジスタ - Google Patents
超伝導トランジスタInfo
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- JPH01101676A JPH01101676A JP62260386A JP26038687A JPH01101676A JP H01101676 A JPH01101676 A JP H01101676A JP 62260386 A JP62260386 A JP 62260386A JP 26038687 A JP26038687 A JP 26038687A JP H01101676 A JPH01101676 A JP H01101676A
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- axis
- oxide superconductor
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 21
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
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- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は超伝導トランジスタに関するものである。
第２図は例えば、応用物理Ｖｏ１．５６． Ｎｏ、６
（１９８７） Ｐ、７５３ 西野らによって報告され
た従来の超伝導トランジスタを示す０図において、６は
シリコン単結晶、７は一方をＡ電極、他方をＢ電極とす
る超伝導電極（鉛合金）、８はゲート電極（ＡＡ）９は
ゲート絶縁膜（ＳｉＯ□）である。
（１９８７） Ｐ、７５３ 西野らによって報告され
た従来の超伝導トランジスタを示す０図において、６は
シリコン単結晶、７は一方をＡ電極、他方をＢ電極とす
る超伝導電極（鉛合金）、８はゲート電極（ＡＡ）９は
ゲート絶縁膜（ＳｉＯ□）である。
次に動作について説明する。
−ａに、超伝導体と常伝導体が接した系においては、常
伝導体（あるいは半導体）中ヘクーバー対電子が常伝導
体（あるいは半導体）のコヒーレンス長さ程度の範囲に
、しみ出すことができる。
伝導体（あるいは半導体）中ヘクーバー対電子が常伝導
体（あるいは半導体）のコヒーレンス長さ程度の範囲に
、しみ出すことができる。
そして、このコヒーレンス長さは、キャリア濃度に依存
している。
している。
いま、Ａ電極とゲート電極８の間に電圧をかけて、ゲー
ト電極８近くのシリコン単結晶６内のキと、Ａ、Ｂ電極
間の間隔がコヒーレンス長さくらいであれば、Ａ電極か
らシリコン単結晶６中へ入ったクーパ一対電子がＢ電極
まで達して電流が流れる。一方、ゲート電極に電圧をか
けないと、キャリアが少な（なってコヒーレンス長さが
短くなるためＡ、Ｂ電極間に電流は流れなくなる。この
ようにしてゲート電圧を変化させることによってＡ、Ｂ
電極間に流れる超伝導電流を制御する。
ト電極８近くのシリコン単結晶６内のキと、Ａ、Ｂ電極
間の間隔がコヒーレンス長さくらいであれば、Ａ電極か
らシリコン単結晶６中へ入ったクーパ一対電子がＢ電極
まで達して電流が流れる。一方、ゲート電極に電圧をか
けないと、キャリアが少な（なってコヒーレンス長さが
短くなるためＡ、Ｂ電極間に電流は流れなくなる。この
ようにしてゲート電圧を変化させることによってＡ、Ｂ
電極間に流れる超伝導電流を制御する。
従来の超伝導トランジスタでは、クーパ一対電子の半導
体中へのしみ出しによる電流を使うため、大きな超伝導
電流を得ることは難しい。また、電極間をコヒーレンス
長程度の長さ（約０．２μｍ以下）にする必要があるた
め、加工が難しい。さらにゲート電極の部分も、Ａ、Ｂ
電極に近づける必要があるためＳｉ結晶を約０．１μｍ
の厚さにまで薄くする必要があり、これも装置の作製を
困難にしているものであった。
体中へのしみ出しによる電流を使うため、大きな超伝導
電流を得ることは難しい。また、電極間をコヒーレンス
長程度の長さ（約０．２μｍ以下）にする必要があるた
め、加工が難しい。さらにゲート電極の部分も、Ａ、Ｂ
電極に近づける必要があるためＳｉ結晶を約０．１μｍ
の厚さにまで薄くする必要があり、これも装置の作製を
困難にしているものであった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、大きな超伝導電流を小さな電流で制御する
ことができるとともに、作製が容易である超伝導トラン
ジスタを得ることを目的とする。
れたもので、大きな超伝導電流を小さな電流で制御する
ことができるとともに、作製が容易である超伝導トラン
ジスタを得ることを目的とする。
この発明に係る超伝導トランジスタは、結晶基板の上に
Ｃ軸をそろえて形成した酸化物超伝導体に、Ｃ軸の方向
と垂直な方向に離れて接続した２つの電極と、２つの電
極を結ぶ線上以外の部分に第３の電極を形成したもので
ある。
Ｃ軸をそろえて形成した酸化物超伝導体に、Ｃ軸の方向
と垂直な方向に離れて接続した２つの電極と、２つの電
極を結ぶ線上以外の部分に第３の電極を形成したもので
ある。
（作用〕
この発明における超伝導トランジスタは、酸化物超伝導
体のＣ軸に対して垂直な方向に流れる超伝導電流を、Ｃ
軸の方向に流れるよりも小さな電流によって常伝導電流
に変えることで、電流の制御を行なうものである。
体のＣ軸に対して垂直な方向に流れる超伝導電流を、Ｃ
軸の方向に流れるよりも小さな電流によって常伝導電流
に変えることで、電流の制御を行なうものである。
以下、この発明の一実施例を図について説明す図におい
て、１は導電性の例えば５ｒＴｉＯ，の結晶基板で、そ
の表面は（１００）面となっている。
て、１は導電性の例えば５ｒＴｉＯ，の結晶基板で、そ
の表面は（１００）面となっている。
２は基板１上にマグネトロンスパッタなどで、Ｃ軸が基
板表面に垂直になるように作製した酸化物超伝導単結晶
（例えば、Ｌａ−５ｒ−Ｃｕ−０） 、３はこの結晶の
Ｃ軸の方向、４は膜の側面に蒸着などによって接続した
電極で、一方がＡ電極、他方がＢ電極である。５は基板
１の裏面に蒸着などによって接続したＣ電極である。
板表面に垂直になるように作製した酸化物超伝導単結晶
（例えば、Ｌａ−５ｒ−Ｃｕ−０） 、３はこの結晶の
Ｃ軸の方向、４は膜の側面に蒸着などによって接続した
電極で、一方がＡ電極、他方がＢ電極である。５は基板
１の裏面に蒸着などによって接続したＣ電極である。
次に動作について説明する。
酸化物超伝導体２は、臨界電流密度に異方向を持ち、Ｃ
軸３に平行な方向の臨界電流密度をＪＣ／／ 。
軸３に平行な方向の臨界電流密度をＪＣ／／ 。
垂直な方向の臨界電流密度をＪｃ上とすると、ＪＣ／／
とＪｃ上の間には、ＪＣ／／ ＜ Ｊｃ上 の関係が
ある。
とＪｃ上の間には、ＪＣ／／ ＜ Ｊｃ上 の関係が
ある。
例えば文献、ヨウイチ・エノモト他“エピタキシャル成
長ＢａｚＹＣｕｓＯｔ−ｙ薄膜における異方性の大きな
超伝導臨界電流” （ＮＴＴ電気通信研究所、１９８７
年６月１９日） （Ｙｏｕｉｃｈｉ Ｅｎｏｍｏｔｏ
ｅｔ、ａｌ。
長ＢａｚＹＣｕｓＯｔ−ｙ薄膜における異方性の大きな
超伝導臨界電流” （ＮＴＴ電気通信研究所、１９８７
年６月１９日） （Ｙｏｕｉｃｈｉ Ｅｎｏｍｏｔｏ
ｅｔ、ａｌ。
Ｌａｒｇｅｌｙ Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｓｕｐｅｒ
ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｃｒ１ｔｉｃａｌＣｕｒｒｅｎ
ｔ ｉｎ Ｅｐｉｔａｘｉａｌｌｙ Ｇｒｏｗｎ Ｂａ
、ＹＣｕｚＯｔ−ｙ ＴｈｉｎＦｉ１ｍ’ （ＮＴＴ
Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｍｎ＋ｕｎｉｃａｔｉｏ
ｎｓ Ｌａｂｏ−−ｒａｔｏｒｉｅｓ、 ＪＵＮ、 １
９．１９８７））に示された値としては、５ｒＴｉＯｓ
上にマグネトロンスパッタで作製したＢａｚＹＣｕｓ０
７−ｙの膜において、Ｊｃ／／ ＝１０’ Ａ／ｃｍ”
。
ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｃｒ１ｔｉｃａｌＣｕｒｒｅｎ
ｔ ｉｎ Ｅｐｉｔａｘｉａｌｌｙ Ｇｒｏｗｎ Ｂａ
、ＹＣｕｚＯｔ−ｙ ＴｈｉｎＦｉ１ｍ’ （ＮＴＴ
Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｍｎ＋ｕｎｉｃａｔｉｏ
ｎｓ Ｌａｂｏ−−ｒａｔｏｒｉｅｓ、 ＪＵＮ、 １
９．１９８７））に示された値としては、５ｒＴｉＯｓ
上にマグネトロンスパッタで作製したＢａｚＹＣｕｓ０
７−ｙの膜において、Ｊｃ／／ ＝１０’ Ａ／ｃｍ”
。
Ｊｃエニー、６ Ｘｌ０ｈＡ／ａｍ”がある。このよう
な結晶膜２にＡ、 Ｂ電極４を接続してＡ、 Ｂ電極間
に電流を流すと、この方向はＣ軸３に垂直であるため最
大で約２ ＸＩＯ’ Ａ／ｃａ＋”の電流が流せる。こ
の状態でさらにＡ、Ｃ電極間に電流を流すと、これはＣ
軸３に平行な方向であるため、約１０’ Ａ／ｃｎ＋”
以上の電流を流したところで超伝導状態が壊れて常伝導
状態となる。このため、この膜は、従来の金属超伝導体
よりも大きな、酸化物超伝導体特有の比較的大きな抵抗
体となる。こうして、Ａ、Ｂ電極間に流れる電流は大幅
に低下する。
な結晶膜２にＡ、 Ｂ電極４を接続してＡ、 Ｂ電極間
に電流を流すと、この方向はＣ軸３に垂直であるため最
大で約２ ＸＩＯ’ Ａ／ｃａ＋”の電流が流せる。こ
の状態でさらにＡ、Ｃ電極間に電流を流すと、これはＣ
軸３に平行な方向であるため、約１０’ Ａ／ｃｎ＋”
以上の電流を流したところで超伝導状態が壊れて常伝導
状態となる。このため、この膜は、従来の金属超伝導体
よりも大きな、酸化物超伝導体特有の比較的大きな抵抗
体となる。こうして、Ａ、Ｂ電極間に流れる電流は大幅
に低下する。
このように、１０６Ａ／ｃｍ”の電流を１０’ Ａ／ｃ
ｍ”の電流で制御できるため、電極の大きさ、膜の厚さ
などを最適化することにより、電流において１００倍程
度の増幅が行なえる。
ｍ”の電流で制御できるため、電極の大きさ、膜の厚さ
などを最適化することにより、電流において１００倍程
度の増幅が行なえる。
また、第３図は本発明の他の実施例による超伝導トラン
ジスタを示し、図において、１０は絶縁性結晶基板であ
る。上記実施例では、導電性結晶基板１上にＣ軸３が垂
直に立った膜を設けたが、本実施例では、絶縁性結晶基
板１０上にＣ軸３が表面に平行にそろった膜を設けたも
のであり、この場合、３つの電極はすべて膜の表面に形
成することができる０例えば、Ａ、Ｂ電極４はＣ軸３に
垂直に並ぶ位置に、Ｃ１１ｔ掻５はＡ、Ｂ電極４を結ぶ
線上でない位置に設けることができる。
ジスタを示し、図において、１０は絶縁性結晶基板であ
る。上記実施例では、導電性結晶基板１上にＣ軸３が垂
直に立った膜を設けたが、本実施例では、絶縁性結晶基
板１０上にＣ軸３が表面に平行にそろった膜を設けたも
のであり、この場合、３つの電極はすべて膜の表面に形
成することができる０例えば、Ａ、Ｂ電極４はＣ軸３に
垂直に並ぶ位置に、Ｃ１１ｔ掻５はＡ、Ｂ電極４を結ぶ
線上でない位置に設けることができる。
以上のように、この発明によれば臨界電流密度の大きな
方向に流れる超伝導電流を臨界電流密度の小さな方向に
流す超伝導電流でコントロールするようにしたので、２
つの臨界電流密度の比、すなわち１００倍程度の電流の
増幅が可能となり、また、装置の作製が容易に行える効
果がある。
方向に流れる超伝導電流を臨界電流密度の小さな方向に
流す超伝導電流でコントロールするようにしたので、２
つの臨界電流密度の比、すなわち１００倍程度の電流の
増幅が可能となり、また、装置の作製が容易に行える効
果がある。
第１図はこの発明の一実施例による超伝導トランジスタ
を示す図、第２図は従来の超伝導トランジスタを示す図
、第３図は本発明の他の実施例による超伝導トランジス
タを示す図である。 １は導電性結晶基板、２は酸化物超伝導単結晶、３は結
晶のＣ軸の方向、４は電極で、一方がＡ電極、他方がＢ
電極、５はＣｔ極、６はシリコン単結晶、７は超伝導電
極で、一方がＡ電極、他方がＢ電極、８はゲート電極、
９は絶縁膜、１０は絶縁性結晶基板である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第１図 第２図 第３図
を示す図、第２図は従来の超伝導トランジスタを示す図
、第３図は本発明の他の実施例による超伝導トランジス
タを示す図である。 １は導電性結晶基板、２は酸化物超伝導単結晶、３は結
晶のＣ軸の方向、４は電極で、一方がＡ電極、他方がＢ
電極、５はＣｔ極、６はシリコン単結晶、７は超伝導電
極で、一方がＡ電極、他方がＢ電極、８はゲート電極、
９は絶縁膜、１０は絶縁性結晶基板である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第１図 第２図 第３図
Claims (3)
- （１）結晶基板と、 該結晶基板上にＣ軸をそろえて形成した酸化物超伝導体
と、 該酸化物超伝導体にＣ軸の方向と垂直な方向に離れて接
続した第１の電極及び第２の電極と、上記結晶基板また
は上記酸化物超伝導体の、上記第１、第２の電極を結ぶ
線上以外の部分に接続した第３の電極とを備えたことを
特徴とする超伝導トランジスタ。 - （２）上記基板は導電性基板であり、 上記酸化物超伝導体のＣ軸は該導電性基板の表面に垂直
になるように形成されており、 上記第１の電極及び第２の電極は上記酸化物超伝導体の
上面または側面に接続されており、上記第３の電極は上
記酸化物超伝導体の裏面に接続されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の超伝導トランジスタ。 - （３）上記基板は絶縁性基板であり、 上記酸化物超伝導体のＣ軸は該絶縁性基板の表面と平行
で、かつ、一方向にそろったように形成されており、 上記第１、第２、第３の電極は上記酸化物超伝導体の表
面に接続され、かつ、上記第１、第２の電極はＣ軸に垂
直な直線上にあり、上記第３の電極は上記第１、第２の
電極を結ぶ直線上にはないことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の超伝導トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62260386A JPH01101676A (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 超伝導トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62260386A JPH01101676A (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 超伝導トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01101676A true JPH01101676A (ja) | 1989-04-19 |
Family
ID=17347197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62260386A Pending JPH01101676A (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 超伝導トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01101676A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0478465A1 (en) * | 1990-09-28 | 1992-04-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for manufacturing superconducting device having a reduced thickness of oxide superconducting layer and superconducting device manufactured thereby |
| JPH04229668A (ja) * | 1990-05-21 | 1992-08-19 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 超電導スイッチング・デバイス |
| US5382565A (en) * | 1991-01-07 | 1995-01-17 | International Business Machines Corporation | Superconducting field-effect transistors with inverted MISFET structure |
| US5430011A (en) * | 1991-09-17 | 1995-07-04 | Sumitomi Electric Industries, Ltd. | Crystal compensated superconducting thin film formed of oxide superconductor material |
| US5509183A (en) * | 1991-12-10 | 1996-04-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for manufacturing a superconducting device having an extremely thin superconducting channel formed of oxide superconductor material |
-
1987
- 1987-10-15 JP JP62260386A patent/JPH01101676A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04229668A (ja) * | 1990-05-21 | 1992-08-19 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 超電導スイッチング・デバイス |
| EP0478465A1 (en) * | 1990-09-28 | 1992-04-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for manufacturing superconducting device having a reduced thickness of oxide superconducting layer and superconducting device manufactured thereby |
| US5407903A (en) * | 1990-09-28 | 1995-04-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting device having a reduced thickness of oxide superconducting layer |
| US5434127A (en) * | 1990-09-28 | 1995-07-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for manufacturing superconducting device having a reduced thickness of oxide superconducting layer |
| US5382565A (en) * | 1991-01-07 | 1995-01-17 | International Business Machines Corporation | Superconducting field-effect transistors with inverted MISFET structure |
| US5430011A (en) * | 1991-09-17 | 1995-07-04 | Sumitomi Electric Industries, Ltd. | Crystal compensated superconducting thin film formed of oxide superconductor material |
| US5509183A (en) * | 1991-12-10 | 1996-04-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for manufacturing a superconducting device having an extremely thin superconducting channel formed of oxide superconductor material |
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