JPH01276680A - 超電導トランジスタ - Google Patents
超電導トランジスタInfo
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- JPH01276680A JPH01276680A JP63105131A JP10513188A JPH01276680A JP H01276680 A JPH01276680 A JP H01276680A JP 63105131 A JP63105131 A JP 63105131A JP 10513188 A JP10513188 A JP 10513188A JP H01276680 A JPH01276680 A JP H01276680A
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- Japan
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- superconductor
- gate
- superconducting
- gate electrode
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- Granted
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- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 13
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Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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〕
本発明は、超伝導トランジスタ特に注入型超伝導トラン
ジスタに係わる。
ジスタに係わる。
本発明は、超伝導チャンネルを構成する超伝導体に接し
て絶縁薄膜を介してゲート電極が設けられたゲート部を
配し、このゲート部への印加電圧によってゲート電極か
ら絶縁薄膜を通ずるキャリアのトンネル注入を行って超
伝導チャンネルのキャリア濃度を変調し、これによって
その転移温度Ｔｃを変化させて超伝導及び常伝導の各状
態間の切換えによる変調を行うことができるようにする
。
て絶縁薄膜を介してゲート電極が設けられたゲート部を
配し、このゲート部への印加電圧によってゲート電極か
ら絶縁薄膜を通ずるキャリアのトンネル注入を行って超
伝導チャンネルのキャリア濃度を変調し、これによって
その転移温度Ｔｃを変化させて超伝導及び常伝導の各状
態間の切換えによる変調を行うことができるようにする
。
従来、超伝導材料を用いた電子能動素子には、ジョセフ
ソン効果を用いた２端子素子及び電子対の近接効果を利
用した各種電界効果型超伝導トランジスタ、更に超伝導
体をベースに応用したバイポーラトランジスタ素子など
の提案がある。このうち、半導体への近接効果を利用し
て電界効果型トランジスタは回路構成上の利点も多く期
待が大きい。この場合の素子構成は、超伝導体をソース
及びドレインとし、ゲートに相当する部分を半導体にし
て、そこへの超伝導体からの電子対の浸み出し率を第３
電極（ゲート電極）によって制御するものである。した
がって、この場合、ソース及びドレイン間の間隔は超伝
導体からの電子対の波動関数の浸み出しの長さ程度にす
る必要があり、極めて微細な構造となる。その目安の１
つはコヒーレント長である。ところがコヒーレント長と
超伝導体の超伝導転移温度Ｔｃとは逆相関にあり、高温
超伝導体程、コヒーレント長は短くなるため、超微細加
工を必要としてくるという課題がある。
ソン効果を用いた２端子素子及び電子対の近接効果を利
用した各種電界効果型超伝導トランジスタ、更に超伝導
体をベースに応用したバイポーラトランジスタ素子など
の提案がある。このうち、半導体への近接効果を利用し
て電界効果型トランジスタは回路構成上の利点も多く期
待が大きい。この場合の素子構成は、超伝導体をソース
及びドレインとし、ゲートに相当する部分を半導体にし
て、そこへの超伝導体からの電子対の浸み出し率を第３
電極（ゲート電極）によって制御するものである。した
がって、この場合、ソース及びドレイン間の間隔は超伝
導体からの電子対の波動関数の浸み出しの長さ程度にす
る必要があり、極めて微細な構造となる。その目安の１
つはコヒーレント長である。ところがコヒーレント長と
超伝導体の超伝導転移温度Ｔｃとは逆相関にあり、高温
超伝導体程、コヒーレント長は短くなるため、超微細加
工を必要としてくるという課題がある。
一方、近年、高温超伝導体の開発、特性研究が急速に進
められている。例えばジャパニーズ ジャーナル オフ
アプライド フィジックス（Ｊａｐａ−ｎｅｓｅ Ｊ
ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
）Ｖｏｌ、２７． Ｎｏ、１゜１月、 １９８８には、
超伝導体Ｎｄ １＊ｘＢａ２−ｘｃｕ３Ｌ −ａのキャ
リア（ホール） ［Ｃｕ −０〕”の濃度変化と超伝
導転移温度Ｔｃの変化との関係についての報告がなされ
ている。
められている。例えばジャパニーズ ジャーナル オフ
アプライド フィジックス（Ｊａｐａ−ｎｅｓｅ Ｊ
ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
）Ｖｏｌ、２７． Ｎｏ、１゜１月、 １９８８には、
超伝導体Ｎｄ １＊ｘＢａ２−ｘｃｕ３Ｌ −ａのキャ
リア（ホール） ［Ｃｕ −０〕”の濃度変化と超伝
導転移温度Ｔｃの変化との関係についての報告がなされ
ている。
本発明は、上述した課題の解決をはかり、高温超伝導体
によって構成することのできる超伝導トランジスタを提
供する。
によって構成することのできる超伝導トランジスタを提
供する。
本発明は、第１図に示すように、例えばＣｕＯを含んだ
層状ペロブスカイト構造の酸化物系超伝導物質の例えば
Ｎｄ １＋ｘＢａ２−ｘＣＵ３０．− ａより成る超伝
導体（１〕と、この超伝導体（１）にキャリアのトンネ
ルを生じ得る程度に薄い膜厚の絶縁薄膜（２）を介して
常伝導体の例えば金属、または超伝導体より成るゲート
電極（３）を配してゲート部（４）を構成する。そして
、このゲート部（４）の両側に、第１及び第２の電極部
（５）及び（６）すなわちソース及びドレイン電極を設
ける。そして、ゲート電極（３）への印加電圧によって
上記超伝導体のゲート部（４）下に絶縁薄膜（２）を通
じてキャリアの注入を行って第１及び第２の電極部間（
５）及び（６）のチャンネル部のキャリア濃度を変調し
て超伝導の転移温度を変化させてこのチャンネル部の超
伝導及び常伝導の各状態間の切換えを行う。
層状ペロブスカイト構造の酸化物系超伝導物質の例えば
Ｎｄ １＋ｘＢａ２−ｘＣＵ３０．− ａより成る超伝
導体（１〕と、この超伝導体（１）にキャリアのトンネ
ルを生じ得る程度に薄い膜厚の絶縁薄膜（２）を介して
常伝導体の例えば金属、または超伝導体より成るゲート
電極（３）を配してゲート部（４）を構成する。そして
、このゲート部（４）の両側に、第１及び第２の電極部
（５）及び（６）すなわちソース及びドレイン電極を設
ける。そして、ゲート電極（３）への印加電圧によって
上記超伝導体のゲート部（４）下に絶縁薄膜（２）を通
じてキャリアの注入を行って第１及び第２の電極部間（
５）及び（６）のチャンネル部のキャリア濃度を変調し
て超伝導の転移温度を変化させてこのチャンネル部の超
伝導及び常伝導の各状態間の切換えを行う。
上述の構成において、ゲート電極（３）に所要の電圧を
印加するとゲート電極（３）からキャリア例えば電子が
絶縁薄膜（２）を通じてトンネルゲート部（４）下の超
伝導体（１）にキャリアのトンネル注入がなされる。こ
れによって超伝導体（１）のキャリア濃度が変調される
。すなわち、例えば超伝導体（１）が上述のＮｄ１−ｘ
Ｂａｚ−１１Ｃ１１３０７−ａであるとき、（Ｃｕ３０
ｔ Ｅ ”すなわちホールの濃度が減少することになり
、超伏導度の転移温度Ｔｃを低下させる。したがって例
えば設定された外囲温度Ｔ下でチャンネル部の比抵抗特
性が第２図中曲線（２１）に示すように温度Ｔｃより高
い転移温度Ｔｃｏを示す超伝導状態であるとき、キャリ
ア濃度の変化によって第２図曲線（２２）に示すように
転移温度Ｔｃの７ｃ、 への低下によって常伝導状態に
切換えられ、第１及び第２の電罹部（ソース及びドレイ
ン）（５）及び（６）間を例えばオフ状態に切換えるこ
とができる。
印加するとゲート電極（３）からキャリア例えば電子が
絶縁薄膜（２）を通じてトンネルゲート部（４）下の超
伝導体（１）にキャリアのトンネル注入がなされる。こ
れによって超伝導体（１）のキャリア濃度が変調される
。すなわち、例えば超伝導体（１）が上述のＮｄ１−ｘ
Ｂａｚ−１１Ｃ１１３０７−ａであるとき、（Ｃｕ３０
ｔ Ｅ ”すなわちホールの濃度が減少することになり
、超伏導度の転移温度Ｔｃを低下させる。したがって例
えば設定された外囲温度Ｔ下でチャンネル部の比抵抗特
性が第２図中曲線（２１）に示すように温度Ｔｃより高
い転移温度Ｔｃｏを示す超伝導状態であるとき、キャリ
ア濃度の変化によって第２図曲線（２２）に示すように
転移温度Ｔｃの７ｃ、 への低下によって常伝導状態に
切換えられ、第１及び第２の電罹部（ソース及びドレイ
ン）（５）及び（６）間を例えばオフ状態に切換えるこ
とができる。
第１図に示すように、例えばＭｇＯ，５ｉＴｉ０３ 等
の絶縁基板（７）上に、１０００Å以下の厚さの超伝導
体（１）を薄膜状にスパッタリング、或いは原料をミス
ト化して化学的気相成長するいわゆるＭＴ−ＣＶＤ法等
によって形成する。この超伝導体〔１〕は、例えばＣｕ
Ｏを含んだ層状ペロブスカイト構造の酸化物系超伝導体
の例えば、Ｎｄｔ＋ｘＢａｉ−＋＋Ｃｕ３０ｔ−σ、或
いは例えばＮｄの一部をＹで置換したもの、Ｂａの一部
をＳｔで置換したもの、○の一部をＦもしくはＳで置換
したもの等によって構成できる。そして、この超伝導体
のキャリア濃度は、この濃度と超伝導転移温度Ｔｃとが
強い相関関係を示す、ｌ Ｑ ２２ ｃ ｍ −３以下
の例えばｌ Ｑ ２１ ｃ ｍ −３台とする。
の絶縁基板（７）上に、１０００Å以下の厚さの超伝導
体（１）を薄膜状にスパッタリング、或いは原料をミス
ト化して化学的気相成長するいわゆるＭＴ−ＣＶＤ法等
によって形成する。この超伝導体〔１〕は、例えばＣｕ
Ｏを含んだ層状ペロブスカイト構造の酸化物系超伝導体
の例えば、Ｎｄｔ＋ｘＢａｉ−＋＋Ｃｕ３０ｔ−σ、或
いは例えばＮｄの一部をＹで置換したもの、Ｂａの一部
をＳｔで置換したもの、○の一部をＦもしくはＳで置換
したもの等によって構成できる。そして、この超伝導体
のキャリア濃度は、この濃度と超伝導転移温度Ｔｃとが
強い相関関係を示す、ｌ Ｑ ２２ ｃ ｍ −３以下
の例えばｌ Ｑ ２１ ｃ ｍ −３台とする。
そして、この超伝導体（１）上に例えば５ｉｎ２を電荷
のトンネル注入を生ぜしめ得る程度に薄い厚さの５００
Å以下例えば１００人の厚さに周知の技術によって被着
し、これの上にゲート電極（３）を被着してゲート部（
４）を構成する。そして、超伝導体（１）のゲート部（
４）下をチャンネル部（８）としてこれを挟んでその両
側に例えばＡｇ電極を被着して成るソース及びドレイン
となる第１及び第２の電極（５）及び（６）を被着する
。
のトンネル注入を生ぜしめ得る程度に薄い厚さの５００
Å以下例えば１００人の厚さに周知の技術によって被着
し、これの上にゲート電極（３）を被着してゲート部（
４）を構成する。そして、超伝導体（１）のゲート部（
４）下をチャンネル部（８）としてこれを挟んでその両
側に例えばＡｇ電極を被着して成るソース及びドレイン
となる第１及び第２の電極（５）及び（６）を被着する
。
上述したように本発明によれば、ゲート電極（３）への
印加電圧によって、チャンネル部への電荷の注入を行っ
てチャンネル部のキャリア濃度を変調させて所定の温度
Ｔｓ下で、チャンネル部の超伝導転移温度を温度Ｔｓよ
り高い温度Ｔｃｏ と低い温度Ｔｃ。
印加電圧によって、チャンネル部への電荷の注入を行っ
てチャンネル部のキャリア濃度を変調させて所定の温度
Ｔｓ下で、チャンネル部の超伝導転移温度を温度Ｔｓよ
り高い温度Ｔｃｏ と低い温度Ｔｃ。
間に移行させるようにしたので、伝導度の顕著な変調を
行うことができ、また、簡単な構造で、またコヒーレン
ト長オーダの微細加工を必要としないことから工業的に
大きな利益がある。
行うことができ、また、簡単な構造で、またコヒーレン
ト長オーダの微細加工を必要としないことから工業的に
大きな利益がある。
第１図は本発明によるトランジスタの一例の路線的断面
図、第２図は比抵抗の温度特性曲線図である。 （１）は超伝導体、（２）は絶縁薄膜（３）はゲート電
極、（５）及び（６）は第１及び第２の電極部である。 第１図 第２図
図、第２図は比抵抗の温度特性曲線図である。 （１）は超伝導体、（２）は絶縁薄膜（３）はゲート電
極、（５）及び（６）は第１及び第２の電極部である。 第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 超伝導体と、 該超伝導体に絶縁薄膜を介してゲート電極が設けられて
成るゲート部と、 上記超伝導体の、上記ゲート部を挟んでその両側に設け
られた第１及び第２の電極部とを有し、ゲート電極への
印加電圧によって上記超伝導体の上記ゲート部下に上記
絶縁薄膜を通じてキャリアの注入を行って上記第１及び
第２の電極部間のチャンネル部のキャリア濃度を変調し
て超伝導の転移温度を変化させて該チャンネル部の超伝
導及び常伝導の各状態間の切換えを行うことを特徴とす
る超伝導トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63105131A JP2941811B2 (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | 超電導トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63105131A JP2941811B2 (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | 超電導トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01276680A true JPH01276680A (ja) | 1989-11-07 |
| JP2941811B2 JP2941811B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=14399209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63105131A Expired - Fee Related JP2941811B2 (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | 超電導トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2941811B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01290271A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-22 | Seiko Epson Corp | ジョセフソン トランジスタ |
| JPH05335640A (ja) * | 1992-05-29 | 1993-12-17 | Hitachi Ltd | 超電導素子 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6288381A (ja) * | 1985-10-11 | 1987-04-22 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | 超導電性スイツチング装置 |
-
1988
- 1988-04-27 JP JP63105131A patent/JP2941811B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6288381A (ja) * | 1985-10-11 | 1987-04-22 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | 超導電性スイツチング装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01290271A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-22 | Seiko Epson Corp | ジョセフソン トランジスタ |
| JPH05335640A (ja) * | 1992-05-29 | 1993-12-17 | Hitachi Ltd | 超電導素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2941811B2 (ja) | 1999-08-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |