JPH0237786A - Superconducting transistor - Google Patents

Superconducting transistor

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JPH0237786A
JPH0237786A JP63188902A JP18890288A JPH0237786A JP H0237786 A JPH0237786 A JP H0237786A JP 63188902 A JP63188902 A JP 63188902A JP 18890288 A JP18890288 A JP 18890288A JP H0237786 A JPH0237786 A JP H0237786A
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JP
Japan
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region
source
layer
channel region
superconducting
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JP63188902A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasutaka Tamura
泰孝 田村
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To make a transfer conductance large and to reproduce a characteristic well by constituting a source region, a channel region and a drain region of substances whose crystal structure is essentially identical. CONSTITUTION:A superconductor source region 26, a superconductor drain region 28, both being of a high concentration, and a channel region 24, of a low carrier concentration, which is sandwiched between the source region 26 and the drain region 28 are constituted of substances whose crystal structure is essentially identical except a difference in a carrier concentration because one part of their composition is different with each other. Accordingly, an electrical barrier which influences a characteristic adversely is not caused among the source region 26, the channel region 24 and the drain region 28. Thereby, a transfer conductance becomes large; the characteristic can be reproduced well.

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 超伝導体を用いたトランジスタである超伝導トランジス
タに関し、 小さなゲート電圧でソース電流を制御することができる
、すなわち伝達コンダクタンスの大きい超伝導トランジ
スタを提供することを目的とし、超伝導体である高キャ
リア濃度のソース領域およびドレイン領域と、これらの
ソース領域およびドレイン領域に挟まれ、前記ソース領
域およびドレイン領域と組成の一部が異なる類似の結晶
構造の低キャリア濃度のチャンネル領域と、前記チャン
ネル領域上に設けられているゲート電極とを有するよう
に構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a superconducting transistor that uses a superconductor, the present invention aims to provide a superconducting transistor that can control the source current with a small gate voltage, that is, has a large transfer conductance. A source region and a drain region with a high carrier concentration and a superconductor, and a low carrier region sandwiched between these source and drain regions and having a similar crystal structure with a partially different composition from the source and drain regions. The semiconductor device is configured to have a channel region with a high concentration and a gate electrode provided on the channel region.

[産業上の利用分野] 本発明は、超伝導体を用いたトランジスタである超伝導
トランジスタに関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a superconducting transistor, which is a transistor using a superconductor.

近年、臨界温度が液体窒素の沸点(77K)を越える酸
化物高温超伝導体が発見され、エレクトロニクス分野で
の超伝導現象の利用が期待されている。
In recent years, oxide high-temperature superconductors whose critical temperature exceeds the boiling point of liquid nitrogen (77K) have been discovered, and the use of superconductivity phenomena in the electronics field is expected.

従来、超伝導エレクトロニクスの分野で使用されてきな
ジョセフソン接合は、高速で低消費電力という利点を有
しているが、本質的に2端子素子であるため、回路的な
工夫だけでは実現しにくい機能があった。
Josephson junctions, which have traditionally been used in the field of superconducting electronics, have the advantages of high speed and low power consumption, but because they are essentially two-terminal devices, it is difficult to realize them with circuit improvements alone. It had a function.

従って、トランジスタ的動作をする素子を、超伝導体を
用いて作製することができれば、様々なm能を実現する
上で好都合である。すなわち、高温超伝導体の性質を利
用することにより、ジョセフソン接合の他に様々な能動
素子が作製させることは、産業上の有用性も大きい。
Therefore, if an element that operates like a transistor can be fabricated using a superconductor, it will be convenient for realizing various m functions. That is, by utilizing the properties of high-temperature superconductors, various active devices other than Josephson junctions can be fabricated, which has great industrial utility.

[従来の技術] 半導体結合型の超伝導電界効果トランジスタ(FET)
を第4図に示す。
[Prior art] Semiconductor-coupled superconducting field-effect transistor (FET)
is shown in Figure 4.

例えばInAsJ??Siなどからなる半導体基板64
上に、ソースS[iおよびドレイン電極としてのニオブ
(Nb)を極66.68が、スバ・lタリング等によっ
て形成されている。この高融点金属であるNbは、温度
Tc:9.2Kにおいて超伝導を示す超伝導金属である
。こうして超伝導体としてのNb電極66.68は、半
導体基板64を通して結合されている。また、ソース電
極およびドレイン電極としてのN b ’S 4& 6
6 、68間の半導体基板64上には、通常のFETと
同様に、絶縁層74を介してゲート電f!76が形成さ
れている。
For example, InAsJ? ? Semiconductor substrate 64 made of Si or the like
Above, niobium (Nb) poles 66 and 68 as source S[i and drain electrodes are formed by sputtering or the like. Nb, which is a high melting point metal, is a superconducting metal that exhibits superconductivity at a temperature Tc of 9.2K. In this way, the Nb electrodes 66, 68 as superconductors are coupled through the semiconductor substrate 64. Also, N b 'S 4 & 6 as source and drain electrodes
On the semiconductor substrate 64 between 6 and 68, a gate voltage f! is applied via an insulating layer 74, similar to a normal FET. 76 is formed.

いま、ゲート電極76に電圧を印加すると、ソースおよ
びドレイン間の結合の強さが変化して、ソース電流が変
化する。Nb電極66.68間の距離が0.1μm以下
のコヒーレント長程度に十分に短く、かつ半導体基板6
4と超伝導体金属としてのNb電極66.68との間に
良好な電気的コンタクトが作られている場合、この超伝
導FETは、ゲート電圧によって臨界電流が制御される
ジョセフソン素子として動作する。
Now, when a voltage is applied to the gate electrode 76, the strength of the coupling between the source and drain changes, and the source current changes. The distance between the Nb electrodes 66 and 68 is sufficiently short to have a coherent length of 0.1 μm or less, and the semiconductor substrate 6
4 and the Nb electrode 66.68 as superconductor metal, this superconducting FET operates as a Josephson device with critical current controlled by the gate voltage. .

実際に作製された超伝導PETにおいては、数Vから数
十■のゲート電圧変化により超伝導電流が変化するのが
認められている。
In actually produced superconducting PET, it has been observed that the superconducting current changes with a change in gate voltage of several volts to several tens of square meters.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来の超伝導FETにおいて、半導
体基板64上に電気的障壁なしで超伝導金属としてのN
b電極66.68を接触させることは極めて困難な技術
的課題であり、現時点においても解決されていない、ま
た、半導体と超伝導体との接触の電気的性質を十分に再
現性よく作製する技術も未だ見出だされていない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional superconducting FET described above, N as a superconducting metal is formed on the semiconductor substrate 64 without an electrical barrier.
Bringing the b electrodes 66 and 68 into contact is an extremely difficult technical issue that has not been solved at this time, and there is also a technology to produce the electrical properties of contact between a semiconductor and a superconductor with sufficient reproducibility. has not yet been discovered.

従って、半導体基板64と超伝導金属としてのNb電極
66.68との間に電気的障壁が形成されると、Nb電
′に!66.68間に流れる超伝導電流は、例えば数マ
イクロアンペアと非常に小さくなる。すなわち数Vから
数十Vのゲート電圧でもこのようにわずかな電流しか制
御できなく、伝達コンダクタンスが小さいという問題が
あった。
Therefore, when an electrical barrier is formed between the semiconductor substrate 64 and the Nb electrodes 66 and 68 as superconducting metals, Nb electric '! The superconducting current flowing between 66 and 68 is very small, for example, several microamperes. That is, even with a gate voltage of several volts to several tens of volts, only a small current can be controlled in this manner, resulting in a problem that the transfer conductance is small.

また、半導体とfl伝導体との接触の電気的特性に再現
性がないため、作製された超伝導FETの特性にも再現
性がないという問題があった。
Furthermore, since the electrical characteristics of the contact between the semiconductor and the fl conductor are not reproducible, there is a problem that the characteristics of the manufactured superconducting FET are also not reproducible.

このため、現在のFET型の超伝導トランジスタは実用
的な素子とは見なされていない。
For this reason, current FET-type superconducting transistors are not considered practical devices.

本発明は、小さなゲート電圧でソース電流を制御するこ
とができる、すなわち伝達コンダクタンスの大きい超伝
導トランジスタを堤供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a superconducting transistor whose source current can be controlled with a small gate voltage, that is, whose transfer conductance is large.

r課題を解決するための手段] 上記課題は、 超伝導体である高キャリア濃度のソース領域およびドレ
イン領域と、これらのソース領域およびドレイン領域に
挟まれ、前記ソース領域およびドレイン領域と組成の一
部が異なる類似の結晶構造の低キャリア濃度のチャンネ
ル領域と、前記チャンネル領域上に設けられているゲー
ト電極とを有することを特徴とする超伝導トランジスタ
によって達成される。
rMeans for Solving the Problem] The above problem is achieved by a source region and a drain region which are superconductors and have a high carrier concentration, and which are sandwiched between the source region and the drain region and have the same composition as the source region and the drain region. This is achieved by a superconducting transistor characterized by having a low carrier concentration channel region of similar crystal structure with different parts and a gate electrode provided on the channel region.

[作 用] すなわち本発明は、超伝導体であるキャリア濃度の高い
ソース領域およびドレイン領域とこれらのソース領域お
よびドレイン領域に挟まれたキャリア濃度の低いチャン
ネル領域とが、組成の一部が異なることによってキャリ
ア濃度に差がある点を除けば、本質的に同種類の結晶構
造の物質から構成されている。
[Function] In other words, in the present invention, a source region and a drain region having a high carrier concentration and a channel region having a low carrier concentration sandwiched between the source region and the drain region, which are superconductors, have a partially different composition. They are essentially composed of substances with the same type of crystal structure, except for the difference in carrier concentration.

これによって、ソース領域、チャンネル領域、およびド
レイン領域の各領域間に特性に悪影響を与えるような電
気的障壁が生じない。
As a result, no electrical barrier is generated between the source region, channel region, and drain region that would adversely affect the characteristics.

[実施例] 以下、本発明を図示する実施例に基づいて具体的に説明
する。
[Example] The present invention will be specifically described below based on an illustrative example.

第1図は本発明の第1の実施例による超伝導トランジス
タの断面を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a cross section of a superconducting transistor according to a first embodiment of the present invention.

S r T io 3基板2上に、厚さ500nmのY
 B a 2 Cu 30 x (x−6,1〜6.5
 )層4が形成されている。このY B a 2 Cu
 30 x(x=6.1〜6.5)層4は、イツトリウ
ム系の酸化物超伝導体YBa Cu307をスパッタリ
ングまたは電子ビーム蒸着によって成長させ、温度60
0℃の窒素雰囲気中で1時間の熱処理を行ない、酸素O
を一部追い出すことによって形成されている。そしてこ
の組成変化によって、YBa2Cu30X(x=6.1
〜6.5)層4はキャリア濃度が低くなり、超伝導体か
ら半導体と同様の特性を有する物質に変わっている。
On the S r T io 3 substrate 2, a Y layer with a thickness of 500 nm is
B a 2 Cu 30 x (x-6, 1 to 6.5
) layer 4 is formed. This Y B a 2 Cu
30x (x=6.1 to 6.5) layer 4 is grown by sputtering or electron beam evaporation of yttrium-based oxide superconductor YBa Cu307 at a temperature of 60°C.
Heat treatment was performed for 1 hour in a nitrogen atmosphere at 0°C, and oxygen O
It is formed by expelling a part of the Due to this composition change, YBa2Cu30X (x=6.1
~6.5) Layer 4 has a lower carrier concentration and has changed from a superconductor to a material with properties similar to a semiconductor.

YBa Cu30x(X=6.1〜6.5)IgJ4表
面の所定の位置には、ソースおよびドレイン領域として
のYBa2Cu30x(x=6.8〜7.0)領域6.
8が形成されている。これらのYBa2Cu30X(x
=6.8〜7.0>領域6.8は、ソースおよびドレイ
ン領域のみを開口したマスクを用い、13.56MHz
の高周波で作る酸素プラズマに20分間晒し、 YBa2Cu30X(x=6.1〜6.5)層4に選択
的に酸素Oを注入することによって形成されている。そ
してこの組成変化によって、YBa2Cu30X(x=
6.8〜7.0)領域6.8はキャリア濃度が高くなり
、再び超伝導体となっている。
YBa2Cu30x (x=6.8 to 7.0) regions 6. YBa2Cu30x (x=6.8 to 7.0) are formed as source and drain regions at predetermined positions on the YBa Cu30x (X=6.1 to 6.5) IgJ4 surface.
8 is formed. These YBa2Cu30X(x
=6.8 to 7.0> Region 6.8 uses a mask that opens only the source and drain regions, and the frequency is 13.56 MHz.
It is formed by exposing the YBa2Cu30X (x=6.1 to 6.5) layer 4 to oxygen plasma generated by high frequency for 20 minutes and selectively injecting oxygen O into the layer 4. And due to this compositional change, YBa2Cu30X (x=
6.8 to 7.0) Region 6.8 has a high carrier concentration and becomes a superconductor again.

これらのYBa2Cu30X(x=6.8〜7.0)領
IJIU6.8上には、ソースおよびドレイン電極とし
ての金(Au)を極10.12が形成されている。また
、ソースおよびドレイン領域としてのYBa2Cu30
X(x=6.8〜7.0)領域6.8に挟まれているチ
ャンネル領域としてのYBa2Cu30X(x=6.1
〜6.5)層4上には、絶縁層として厚さ200nmの
ジルコニウム酸化物(Z r O2) JWJ 14が
、反応性蒸着によって形成されている。さらにこのZ 
r O2層14上には、ゲート電極としてのAu電極1
6が形成されている。
On these YBa2Cu30X (x=6.8-7.0) regions IJIU6.8, gold (Au) poles 10.12 are formed as source and drain electrodes. Also, YBa2Cu30 as source and drain regions
YBa2Cu30X (x=6.1) as a channel region sandwiched between
~6.5) On layer 4, a 200 nm thick zirconium oxide (Z r O2) JWJ 14 is formed as an insulating layer by reactive vapor deposition. Furthermore, this Z
r On the O2 layer 14, there is an Au electrode 1 as a gate electrode.
6 is formed.

このようにして、ソースおよびドレイン領域が超伝導体
であるYBa  Cu30X(x=6.8〜7.0)領
域6.8からなり、それらに挟まれたチャンネル領域が
半導体と同様の特性を有するYBa2Cu30X(x=
6.1〜6.5)層4からなる超伝導FETが形成され
ているが、このときYBa Cu30x(x−6,8〜
7.0)領域6,8とY B a  Cu 30 x 
< x−6,1〜6.5)層4とが、酸素0の組成の違
いだけで、本質的に同種類の結晶構造を有していること
に特徴がある。
In this way, the source and drain regions consist of superconductor YBa Cu30X (x = 6.8 to 7.0) regions 6.8, and the channel region sandwiched between them has properties similar to those of a semiconductor. YBa2Cu30X (x=
6.1~6.5) A superconducting FET consisting of layer 4 is formed, but at this time YBa Cu30x (x-6,8~
7.0) Areas 6, 8 and Y B a Cu 30 x
< x-6, 1 to 6.5) Layer 4 is characterized in that it has essentially the same type of crystal structure, with the only difference being the composition of oxygen 0.

次に、第2図を用いて本発明の動作原理を説明する。Next, the principle of operation of the present invention will be explained using FIG.

第2図(a)は、本発明の動作原理を説明するための超
伝導トランジスタの概略断面図であり、第2図(b)は
その模式的なポテンシャルダイアダラムである。
FIG. 2(a) is a schematic cross-sectional view of a superconducting transistor for explaining the operating principle of the present invention, and FIG. 2(b) is a schematic potential diaphragm thereof.

第2図(a)において、超伝導FETのソースおよびド
レイン領域として、それぞれ酸化物超伝導体領域26.
28が形成されている。これらの超伝導体領域26.2
8に挟まれるチャンネル領域として、半導体と同様の特
性を有する領域24が形成されている。この半導体と同
様の特性を有する領域24は、ソースおよびドレイン領
域を形成する超伝導体領域26.28と同様の酸化物で
あり、ただ組成の一部が異なることにより、そのキャリ
ア密度が超伝導体26.28の超伝導′1流を運ぶキャ
リア密度より小さい値となっている。
In FIG. 2(a), oxide superconductor regions 26. are used as the source and drain regions of the superconducting FET, respectively.
28 is formed. These superconductor regions 26.2
A region 24 having characteristics similar to those of a semiconductor is formed as a channel region sandwiched between the two regions. The region 24 having the same characteristics as this semiconductor is made of the same oxide as the superconductor regions 26 and 28 forming the source and drain regions, but due to a partial difference in composition, its carrier density is superconducting. This value is smaller than the carrier density that carries the superconducting '1 flow of the body 26.28.

すなわちソースおよびドレイン領域としての超伝導体領
域26.28とチャンネル領域としての半導体と同様の
特性を有する領域24とは、理想的には単一の単結晶か
らなることが望ましく、少なくとも類似の結晶構造を持
ち、一部の組成の違いによってキャリア濃度に差がある
点を除けば、本質的に同種類の結晶′N4遣の物質から
構成されている。
In other words, the superconductor regions 26 and 28 as the source and drain regions and the region 24 as the channel region having properties similar to those of a semiconductor are ideally made of a single single crystal, or at least similar crystals. They are essentially composed of the same type of crystalline substance, except that there are differences in carrier concentration due to some differences in composition.

また、ソースおよびドレイン領域としての超伝導体領域
26.28上には、それぞれソースおよびドレイン電極
30.32が形成されている。さらにチャンネル領域と
しての半導体と同様の特性を有する領域24上には、絶
縁層34を介してゲート電4f136が形成されている
Furthermore, source and drain electrodes 30.32 are formed on the superconductor regions 26.28 serving as source and drain regions, respectively. Furthermore, a gate electrode 4f136 is formed via an insulating layer 34 on a region 24 having characteristics similar to those of a semiconductor as a channel region.

いま、ソースおよびドレイン電極30.32間に所定の
電圧を印加すると、ソース領域からチャンネル領域を経
てドレイン領域に至るポテンシャルは、第2図(b)に
示されるようになる。すなわちソース領域、チャンネル
領域、およびドレイン領域は、本質的に同種類の結晶構
造の物質が接合しているため、ポテンシャルは連続的に
繋がっている。
Now, when a predetermined voltage is applied between the source and drain electrodes 30 and 32, the potential from the source region through the channel region to the drain region becomes as shown in FIG. 2(b). In other words, the source region, the channel region, and the drain region are made of materials having essentially the same type of crystal structure, so that the potentials are continuously connected.

また、ソースおよびドレイン領域としての超伝導体領域
26.28は、チャンネル領域としての半導体と同様の
特性を有する領域24に比べてキャリア濃度、すなわち
酸化物超伝導体においては通常はホール濃度が高いため
、ポテンシャルとしては低くなっている。逆に、チャン
ネル領域としての半導体と同様の特性を有する領域24
はキャリア密度が低く、ポテンシャルは高い。
Also, the superconductor regions 26, 28 as source and drain regions have a higher carrier concentration, that is, in oxide superconductors, usually a higher hole concentration than the region 24, which has properties similar to the semiconductor as a channel region. Therefore, its potential is low. Conversely, a region 24 having properties similar to those of a semiconductor as a channel region
has low carrier density and high potential.

素子に電流を流していないときは、キャリア濃度の差に
よる拡散@流は、ポテンシャルの差によるドリフト電流
と釣り合いが取れている。そしてチャンネル領域はポテ
ンシャルが高いために、ソースおよびドレイン領域間に
流れようとするキャリアに対してはliuとして働く。
When no current is flowing through the element, the diffusion@flow caused by the difference in carrier concentration is balanced by the drift current caused by the difference in potential. Since the channel region has a high potential, it acts as a liu for carriers attempting to flow between the source and drain regions.

ソースおよびドレイン領域間に生じるキャリアの流れす
なわち電流は、チャンネル領域のポテンシャルを変化さ
せることで制御される。すなわちチャンネル領域として
の半導体と同様の特性を有する領域24上に絶縁層34
を介して設けられているゲート電極36に電圧を加える
ことにより、チャンネル領域のポテンシャルは変化し、
電流制御が可能になる。
The carrier flow or current generated between the source and drain regions is controlled by changing the potential of the channel region. That is, an insulating layer 34 is formed on a region 24 having characteristics similar to that of a semiconductor as a channel region.
By applying a voltage to the gate electrode 36 provided through the channel region, the potential of the channel region changes,
Current control becomes possible.

さらにチャンネル領域としての半導体と同様の特性を有
する領域24は、ソースおよびドレイン領域としての超
伝導体26.28と同様の結晶構造を持っているため、
ゲート電圧によって十分なキャリアが誘起されれば超伝
導とすることができる。すなわちゲート電圧により超伝
導電流を誘起することができる。
Furthermore, the region 24, which has properties similar to those of a semiconductor as a channel region, has a crystal structure similar to that of the superconductor 26, 28, which serves as a source and drain region.
Superconductivity can be achieved if sufficient carriers are induced by the gate voltage. That is, a superconducting current can be induced by the gate voltage.

また、チャンネル領域としての半導体と同様の特性を有
する領域24のキャリア密度を、金属−非金属転移が生
じるぎりぎりのところに設定すれば、わずかなキャリア
密度の変化により、チャンネルを超伝導的−絶縁体的と
変化させることができる。すなわち小さなゲート電圧に
よって、ソースおよびドレイン間を超伝導−絶縁体とス
イッチすることができる。
Furthermore, if the carrier density of the region 24, which has characteristics similar to those of a semiconductor as a channel region, is set to the limit where metal-nonmetal transition occurs, a slight change in carrier density can transform the channel into a superconducting-insulating state. It can be changed physically. That is, a small gate voltage can switch between superconductor and insulator between source and drain.

このように、第1の実施例による超伝導トランジスタは
、ソースおよびドレイン領域としてのYBa2Cu30
x(X−6,8〜7.0)領域6.8とチャンネル領域
としての YBa2Cu3Ox (X=6.1〜6.5)層4との
それぞれの接合が本質的に同様の結晶構造を持つ物質Y
 B a 2 Cu 30 Xにおけるものであるため
、ポテンシャルは連続的に繋がり、各領域間に特性に悪
影響を与えるような電気的障壁は生じない、また、結晶
構造の異なる物質量で接合を形成することに起因する技
術的困難を避けることができる。
Thus, the superconducting transistor according to the first embodiment uses YBa2Cu30 as the source and drain regions.
Each junction of the substance Y
Since it is based on B a 2 Cu 30 Technical difficulties caused by this can be avoided.

従って、ソースおよびドレイン領域を形成する超伝導体
とチャンネル領域を形成する半導体と同様の特性を有す
る物質との間に良好な電気的コンタクトが十分に再現性
よく形成される。
Good electrical contact is therefore formed with sufficient reproducibility between the superconductor forming the source and drain regions and the material having similar properties to the semiconductor forming the channel region.

なお、上記第1の実施例においては、イツトリウム系の
酸化物超伝導体YBa2Cu3O7における酸素0の組
成が変化している Y B a 2 Cu 30 x(x ;6−8〜7−
0 )領域6.8をソースおよびドレイン領域とし、Y
 B a 2 Cu 30 X(x = 6 、 1〜
6 、5 ) NJ 4をチャンネル領域として構成さ
れているが、このイツトリウムYをランタンイド(Ln
)系元素、例えばエルビウムEr、ホルミウムHO、カ
ドリニウムGd、イッテルビウムYbなどに置き換えで
もよい。
In the first example, the composition of oxygen 0 in the yttrium-based oxide superconductor YBa2Cu3O7 is changed.
0) Region 6.8 is the source and drain region, Y
Ba2Cu30X (x = 6, 1~
6,5) NJ4 is used as a channel region, but this yttrium Y is used as a lanthanide (Ln
) system elements such as erbium Er, holmium HO, cadrinium Gd, ytterbium Yb, etc.

また チャンネル領域としての YBa2Cu30x(x=6.1〜6.5)層4とゲー
ト電極としてのAu電極16との間に設けた絶縁層とし
てのZ r 02層14の替わりに、AI 203層を
用いてもよい。
Moreover, instead of the Zr02 layer 14 as an insulating layer provided between the YBa2Cu30x (x=6.1 to 6.5) layer 4 as a channel region and the Au electrode 16 as a gate electrode, an AI 203 layer is used. May be used.

さらにまた、こうしたゲート絶縁層を設けることなく 
チャンネル領域としての Y B a 2Cu 30 X(x = 6 、1〜6
 、5 ) HA 4上に直接にゲート電極としての金
属電極を形成し、ショットキー障壁を有するJ17. 
nにしてもよい。
Furthermore, without providing such a gate insulating layer,
YB a 2Cu 30 X (x = 6, 1~6
, 5) J17., in which a metal electrode as a gate electrode is formed directly on HA 4 and has a Schottky barrier.
It may be set to n.

次に、本発明による第2の実施例を説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.

第3図は本発明の第2の実施例による超伝導トランジス
タの断面を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a cross section of a superconducting transistor according to a second embodiment of the present invention.

S r T i 03基板42上に、厚さ500nmの
LaCuO4層44が形成されている。このL a  
Cu 04層44は、スパッタリングまたは電子ビーム
蒸着によってS r T i 03基板42上に成長し
ている。なお、このL a  Cu O4M 44は、
半導体と同様の特性を有する物質である。
A LaCuO4 layer 44 with a thickness of 500 nm is formed on the S r T i 03 substrate 42 . This La
A Cu 04 layer 44 is grown on the S r T i 03 substrate 42 by sputtering or e-beam evaporation. In addition, this L a Cu O4M 44 is
It is a substance that has properties similar to semiconductors.

そしてこのLa CuO4層44上には、ソースおよび
ドレイン領域として厚さ400nmの(La    S
r  )CuO4(x=0.075)1−x   x 層46.48が形成されている。これらの(La   
 Sr  )CuO4(x=0.075)1−x   
x 層46.48は、La CuO4層44上に厚さ400
nmの(La    Sr  )CuO41−x   
x (x=0.075)層を成長させた後、選択的なエツチ
ングを行なうことによって形成されている。
On this La CuO4 layer 44, 400 nm thick (La S
r) A CuO4 (x=0.075)1-xx layer 46.48 is formed. These (La
Sr)CuO4(x=0.075)1-x
The x layer 46.48 has a thickness of 400 mm on the La CuO4 layer 44.
nm of (LaSr)CuO41-x
It is formed by growing a layer x (x=0.075) and then performing selective etching.

なお、これらの(La    Sr  )CuO41−
x     x (x=0.075)146.48は、ランタン系の酸化
物超伝導体である。
In addition, these (La Sr )CuO41−
x x (x=0.075)146.48 is a lanthanum-based oxide superconductor.

これらの(La    Sr  )CuO41−x  
 x (x=0.075)層46,48上には、ソースおよび
ドレイン電極としてのAuti50 、52が形成され
ている。また、ソースおよびドレイン領域としての(L
a    Sr  )CuO41−x     x (x=0.075)層46.48に挟まれているチャン
ネル領域としてのLa  CuO4層44上には、絶縁
層として厚さ200nmのZ r 02層54が、反応
性蒸着によって形成されている。さらにこのZ r O
2層54上には、ゲート電極としてのA u N W 
56が形成されている。
These (La Sr )CuO41-x
On the x (x=0.075) layers 46 and 48, Auti 50 and 52 are formed as source and drain electrodes. In addition, (L
On the La CuO4 layer 44 as a channel region sandwiched between the aSr ) CuO41-x It is formed by chemical vapor deposition. Furthermore, this Z r O
On the second layer 54, A U N W as a gate electrode is formed.
56 is formed.

このようにして、ソースおよびドレイン領域が超伝導体
である(La    Sr  )CuO41−x   
  x (x=0.075)層46,48からなり、それらに挟
まれたチャンネル領域が半導体と同様の特性を有するL
a CuO4層44からなる超伝導FETが形成されて
いるが、このとき (La    Sr  )CuO4(x=0.075)
−x  x 層46.48とL a  Cu O4層44とが、微量
のストロンチウムSrの有無の違いだけで、本質的に同
種類の結晶構造を有していることに特徴がある。
In this way, the source and drain regions are superconducting (LaSr)CuO41-x
x (x=0.075) layers 46 and 48, and the channel region sandwiched between them has characteristics similar to that of a semiconductor.
A superconducting FET consisting of a CuO4 layer 44 is formed, but at this time (La Sr )CuO4 (x = 0.075)
The -x x layer 46, 48 and the L a Cu O 4 layer 44 are characterized in that they have essentially the same type of crystal structure, with the only difference being the presence or absence of a trace amount of strontium Sr.

そしてこの第2の実施例の動作は、第2図を用いて行な
った前述の説明と全く同じである。
The operation of this second embodiment is exactly the same as that described above using FIG.

こうして、第2の実施例による超伝導トランジスタは、
第1図に示す超伝導トランジスタと同様に、ソースおよ
びドレイン領域としての(L a    S r  )
 Cu O4(x−0、075)1−x   x 層46.48とチャンネル領域としてのLa2CuO4
層44とのそれぞれの接合が本質的に同様の結晶構造を
持っているために、各領域間に特性に悪影響を与えるよ
うな電気的障壁は生じることなく、また結晶構造の異な
る物質量で接合を形成することに起因する技術的困難を
避けることができる。
Thus, the superconducting transistor according to the second embodiment is
Similar to the superconducting transistor shown in FIG. 1, (L a S r ) as the source and drain regions
CuO4(x-0,075)1-xx layer 46.48 and La2CuO4 as channel region
Since each junction with layer 44 has essentially the same crystal structure, there is no electrical barrier between each region that would adversely affect the properties, and the junctions are made with different amounts of materials with different crystal structures. This avoids the technical difficulties caused by the formation of

従って、ソースおよびドレイン領域を形成する超伝導体
とチャンネル領域を形成する半導体と同様の特性を有す
る物質との間に良好な電気的コンタクトが十分に再現性
よく形成される。
Good electrical contact is therefore formed with sufficient reproducibility between the superconductor forming the source and drain regions and the material having similar properties to the semiconductor forming the channel region.

なお、上記第2の実施例においては、チャネル領域とし
てL a 2 Cu O4層44が用いられているが、
このL a 2 Cu O4層44の替わりに微量のス
トロンチウムSrが添加されている(La    Sr
  )CuO4(x<0102)1−x   x 層でもよい。
Note that in the second embodiment, the L a 2 Cu O 4 layer 44 is used as the channel region;
Instead of this La 2 Cu O 4 layer 44, a trace amount of strontium Sr is added (La Sr
)CuO4(x<0102)1-xx layer may be used.

また、ランタン系の酸化物超伝導体 (La    Sr  )CuO4(x=O−075)
1−x     x 層46をソースおよびドレイン領域とし、La2CuO
4層44あるいはストロンチウムSrの組成が変化して
いる(La1−x5rx)Cu O4(x < 0 、
02 )層をチャンネル領域として構成されているが、
このストロンチウムSrを例えばバリウムBa、カルシ
ウムCaなどに置き換えてもよい。
In addition, lanthanum-based oxide superconductor (La Sr )CuO4 (x=O-075)
1-x x layer 46 as source and drain regions, La2CuO
4 layer 44 or the composition of strontium Sr is changed (La1-x5rx)CuO4 (x < 0,
02) layer is configured as a channel region,
This strontium Sr may be replaced with barium Ba, calcium Ca, etc., for example.

また、チャンネル領域としてのLa2CuO4層44と
ゲート電極56との間に設けた絶縁層としてのZ r 
02層54の替わりに、A I 203層を用いてもよ
い。
Further, Z r as an insulating layer provided between the La2CuO4 layer 44 as a channel region and the gate electrode 56.
Instead of the 02 layer 54, an A I 203 layer may be used.

さらにまた、こうしたゲート絶縁層を設けることなく、
チャンネル領域としてのLa2CuO4層44上に直接
にゲート電極としての金属電極を形成し、ショットキー
障壁を有する構造にしてもよい。
Furthermore, without providing such a gate insulating layer,
A metal electrode as a gate electrode may be formed directly on the La2CuO4 layer 44 as a channel region to form a structure having a Schottky barrier.

「発明の効果」 以上のように本発明によれば、ソース、チャネル、ドレ
インの各領域が、本質的に同種類の結晶構造の物質から
構成されていることによって、各領域間に特性に悪影響
を与えるような電気的障壁が生じることがなく、また結
晶構造の異なる物質量で接合を形成することに起因する
技術的問題もなくなる。
"Effects of the Invention" As described above, according to the present invention, since each of the source, channel, and drain regions is composed of a material having essentially the same type of crystal structure, the characteristics between each region are adversely affected. There is no electrical barrier that would give rise to the problem, and there are no technical problems caused by forming a junction with amounts of materials with different crystal structures.

これによって、超伝導トランジスタの伝達コンダクタン
スを大きくすることができると共に、その再現性をよく
することができる。
This makes it possible to increase the transfer conductance of the superconducting transistor and improve its reproducibility.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例による超伝導トランジス
タを示す断面図、 第2図は本発明の動作原理を説明するための図、第3図
は本発明の第2の実施例による超伝導トランジスタを示
す断面図、 第4図は従来の超伝導トランジスタを示す断面図である
。 図において、 2.42・・・・・・SrTiO3基板、4・・・・・
・YBa2Cu3Ox(x=6.1〜6.5)層、 6.8・・・・・・YBa Cu30x(x=6.8〜
7.0)領域、 10 12.16,50,52.56・・・・・・金(
Au)電極、 1.4.54・・・・・・ジルコニウム酸化物(Z r
 02 )層、 24・・・・・・半導体と同様の特性を有する領域24
.2628・・・・・・超伝導体領域、 30・・・・・・ソース電極、 32・・・・・・ドレインを極、 34.74・・・・・・絶縁層、 36.76・・・・・・ゲート電極、 114・・・・・・LaCuO4層、 46.48−−−・= (La1−x5rx)CuO4
(x=0.075)層、 64・・・・・・半導体基板、 66.68・・・・・・ニオブ(Nb)電極。
FIG. 1 is a sectional view showing a superconducting transistor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the operating principle of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a superconducting transistor according to a second embodiment of the present invention. Cross-sectional view showing a superconducting transistor FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional superconducting transistor. In the figure, 2.42...SrTiO3 substrate, 4...
・YBa2Cu3Ox (x=6.1~6.5) layer, 6.8...YBaCu30x (x=6.8~
7.0) Area, 10 12.16, 50, 52.56... Gold (
Au) electrode, 1.4.54...Zirconium oxide (Z r
02) layer, 24...A region 24 having similar characteristics to a semiconductor
.. 2628...Superconductor region, 30...Source electrode, 32...Drain as pole, 34.74...Insulating layer, 36.76... ...Gate electrode, 114...LaCuO4 layer, 46.48----= (La1-x5rx)CuO4
(x=0.075) layer, 64... Semiconductor substrate, 66.68... Niobium (Nb) electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 超伝導体である高キャリア濃度のソース領域およびドレ
イン領域と、 これらのソース領域およびドレイン領域に挟まれ、前記
ソース領域およびドレイン領域と組成の一部が異なる類
似の結晶構造の低キャリア濃度のチャンネル領域と、 前記チャンネル領域上に設けられているゲート電極と を有することを特徴とする超伝導トランジスタ。
[Scope of Claims] A source region and a drain region of high carrier concentration that are superconductors, and a similar crystal structure sandwiched between these source and drain regions and having a partially different composition from the source and drain regions. A superconducting transistor comprising: a channel region with a low carrier concentration; and a gate electrode provided on the channel region.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5274249A (en) * 1991-12-20 1993-12-28 University Of Maryland Superconducting field effect devices with thin channel layer
JPH08162682A (en) * 1994-12-08 1996-06-21 Hitachi Ltd Superconducting element and manufacture thereof
US5804835A (en) * 1991-11-13 1998-09-08 Seiko Epson Corporation Method of operating a high temperature superconductive device comprising superconductive source, drain, and channel regions
EP1132775A1 (en) 2000-03-06 2001-09-12 Fuji Photo Film Co., Ltd. Presensitized plate useful for preparing a lithographic printing plate

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5804835A (en) * 1991-11-13 1998-09-08 Seiko Epson Corporation Method of operating a high temperature superconductive device comprising superconductive source, drain, and channel regions
US5274249A (en) * 1991-12-20 1993-12-28 University Of Maryland Superconducting field effect devices with thin channel layer
JPH08162682A (en) * 1994-12-08 1996-06-21 Hitachi Ltd Superconducting element and manufacture thereof
EP1132775A1 (en) 2000-03-06 2001-09-12 Fuji Photo Film Co., Ltd. Presensitized plate useful for preparing a lithographic printing plate

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