JPH01303768A - 超電導論理素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、磁気抵抗効果をもつ超電導線に近接した超電
導体の制御線を設けた超電導体論理素子に関するもので
ある。

れた。ジョセフソン素子はｐ　ｓｅｃ程度という極めて
早い動作特性をもっているので、ジョセフソン素子を用
いた種々の論理回路が開発されていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従来の超電導論理素子としてジョセフソン素子があるが
、ジョセフソン素子は超電導体の間に販めて薄い絶縁膜
を介在させるなど高度な技術が要求されること。ジョセ
フソン素子が電流制御形で回路構成が複確皆るなどの問
題点かあり、最近は超電導体線の磁気抵抗効果を近接し
て設けた制御線の電流による磁界を印加する方法も考え
られている。

しかし、上記の制御線の磁界で超電導体線の超電導状態
を破フ導電度を制御する論理素子においても、その制御
線の抵抗とそこを流した電流とによる電圧が超電導体線
にも対応して生じるようになる。これは第２図に示した
ように超電導体線１に近接して配置された制？ｘＪ線３
と４にそれぞれ電流■３とＩ４を流したとき抵抗Ｒ３と
Ｒ４’にもっていると、制御線に電位差を生じるが、こ
の電位差が、その間にある絶縁膜で構成される寄生コン
デンサ７を介し超電導体線に電荷を蓄積されるからであ
る。従って制御線の電流をオン−オフさせると前記の電
荷が充放電され雑音の原因になり５速になる程影響が大
きくなるので、この素子の信号と雑音の比Ｓ／Ｎを低下
させるという欠点がある。

本発明は、従来の論理素子がもつ問題点を解消して、超
電導体の特性を発揮する素子を提供することを目的とし
ている。

〈問題点を解決するだめの手段〉 磁気抵抗効果をもつ超電導体線に絶縁薄膜全界し近接し
た制御線を配置する論理素子の出現により、製造や回路
構成などに問題点の多いジョセフソン素子を使わない超
電導論理回路を構成できることになった。

しかし、超電導磁気抵抗効果を用いる超電導論理素子も
制御線に入力電流を流したとき電位差が発生すると出力
言号にその影響がでてＳ／Ｎを低下させるので、この欠
点を解消するため制御線を超電導体で構成し、その制御
線の超電導体は、その論理素子の使用條件では常電導状
態にならない臨界電流、臨界磁界などの特性をもったも
のにするものである。

〈作　用〉 超電導体線の磁気抵抗効果素子の制御線を、その使用條
件では超電導状態を保つ超電導体線で構成しているので
、入力電流又は條件設定電流によって制御線に電位差を
生じることはなくなり、雑音が極めて少ない超電導論理
素子を構成することができる。

〈実施例〉 本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の超電導論理回路の１実施例の斜視図
である。この図の１は膜状にしたセラミック超電導体で
、基板２上に作製されている。

基板２は耐熱性があり、非磁性のセラミックであるジル
コニアを用いたが、他にマグネシアやアルミナなども用
いることができる。超電導体膜は、Ｙ−Ｂａ　−Ｃｕ−
ＯＶＡのセラミック超電導体をスプレーパイロリシス法
で約５μｍｏ厚さの膜にし、熱処理して酸素の組成比を
調整した。作製した超電導体膜１に、Ｔｉ電極５を蒸着
し、リード線６を銀ペーストで取付けて超電導磁気抵抗
素子の構成にし、その特性を液体窒素温度７７にで測定
したのが第３図である。

第３図の縦軸は前記の磁気抵抗素子に発生した抵抗で、
横軸はその素子に印加した磁場である。

曲線に付けられた電流値は、その素子に流した電流であ
る。この図から、その磁気抵抗素子に印加する磁界がＯ
か非常に小さいときは、その素子は抵抗をもたないが磁
界が数Ｏｅ以上に増加していくと超電導状態が破れて素
子に抵抗が発生し、−定値迄急速に大きくなる。この特
性の超電導素子を近接して設けた制御線に流す電流によ
る磁界で動作させるのが、超電導論理素子である。

なお、本発明に用いる超電導体膜の超電導体は前記のＹ
−Ｂａ−Ｃｕ−０系以外のＢ１−５ｒ　−Ｃａ−Ｃｕ’
−０系、Ｔｌ−Ｃａ−Ｂａ−Ｃｕ−０系などでもよい。

又、その作製方法もスパッタリング法ＣＶＤ法など全使
うことができ、その作製條件によるセラミック超電導体
の粒界の構成で特性が変１１゛ わり、その膜厚を薄くすることで感度を祝ことができる
。

続いて基板２の下側に、前記の素子の超電導体より密度
を高くしたり、粒界も均一な超電導体にするなどの方法
により、臨界電流Ｊｃと臨界磁界Ｈｃを高くした超電導
体で制御線３と４を作製した。作製した制御線３又は４
に、前記の超電導素子１全制御する電流を流しても超電
導状態を保ち、抵抗をもたなかった。従って、この制御
線は第２図のような流れる電１流により電位差など生じ
ることはなく、制御線によって超電導素子１に雑音信号
を誘起することがなく、かつ、その電流による熱雑音も
発生しないので、極めて低雑音で低消費電力の論理素子
にすることができた。

なお、本発明の実施例では素子１と基板２を介したｊ対
何に、制御線３と４を２本設置したが制？Ｂ線は素子ｌ
と近接し、かつ、電気的に絶縁されておれば、どちらに
設けられてもよく、その数も１木でも、又は３本以上に
してもよい。

以上のように作製した制御線に流す電流量や方向全調整
すること及び磁気抵抗効果をもつ超電導素子に流す電流
を変えることで、種々の論理演算を行なう素子にするこ
とができる。

〈発明の効果〉 超電導論理素子の制御線をＪｃとＨｅの高い超電導体で
ｔｌを成し、動作電流によって超電導状態が破れない構
成にしてあり、制御線に生じる電位差によって誘起され
る雑音や、その熱雑音などが発生しないので扱う速度が
早くなっても著しく　ＳｌＮ比がよく、低消費電力の論
理回路を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超電導論理素子の斜視図、第２図は従
来の超電導論理素子の等価回路図、第３図は超電導磁気
抵抗素子の特性図である。 １は超電導体線、２は基板、３と４は制御線、６はリー
ド線、７は寄生コンデンサである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粒界による磁気抵抗効果をもつ超電導体線に近接し
   て設けられ、流した電流による磁界で前記超電導体線の
   電気伝導性を変える制御線が超電導体で作製されている
   ことを特徴とする超電導論理素子。 ２、前記制御線は、前記超電導体より高い臨界磁界の超
   電導体であることを特徴とする請求項１記載の超電導論
   理素子。