JPH0260176A - アハロノフ・ボーム効果トランジスタ - Google Patents
アハロノフ・ボーム効果トランジスタInfo
- Publication number
- JPH0260176A JPH0260176A JP63212718A JP21271888A JPH0260176A JP H0260176 A JPH0260176 A JP H0260176A JP 63212718 A JP63212718 A JP 63212718A JP 21271888 A JP21271888 A JP 21271888A JP H0260176 A JPH0260176 A JP H0260176A
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- Japan
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- layer
- insulator
- superconductor
- aharonov
- semiconductor
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- Pending
Links
- 230000005642 Aharonov-Bohm effect Effects 0.000 title description 12
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims description 32
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
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- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
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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」
この発明は皿子干渉トランジスタ（Ｑｕａｎｔｕｎ＋Ｉ
ｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｒａｎｓｉｓｔａｒ）と呼
ばれるアハロノフ・ボーム効果トランジスタに関する。
ｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｒａｎｓｉｓｔａｒ）と呼
ばれるアハロノフ・ボーム効果トランジスタに関する。
「従来の技術」
従来のアハロノフ・ボーム効果トランジスタは第２図に
示すようにＡｊ！ＧａＡｓＪ！ １１上にＧａＡｓ層１
２が形成され、その上にＡ Ｉ ＧａＡｓ層１３が形成
され、更にその上にＧａＡｓ層１４が形成され、その上
にＡ Ｉ ＧａＡｓ層１５が形成され、その＾（ｌ Ｇ
ａＡｓ層１５上の中間部にｎ”ＧａＡｓのゲート電極層
１６が形成され、両端面にｎ″ＧａＡｓのソース電極Ｎ
１７及びドレイン電極ＪＮ１Ｂが形成されていた。
示すようにＡｊ！ＧａＡｓＪ！ １１上にＧａＡｓ層１
２が形成され、その上にＡ Ｉ ＧａＡｓ層１３が形成
され、更にその上にＧａＡｓ層１４が形成され、その上
にＡ Ｉ ＧａＡｓ層１５が形成され、その＾（ｌ Ｇ
ａＡｓ層１５上の中間部にｎ”ＧａＡｓのゲート電極層
１６が形成され、両端面にｎ″ＧａＡｓのソース電極Ｎ
１７及びドレイン電極ＪＮ１Ｂが形成されていた。
種類の異なった半導体ＧａＡｓ５Ａ １２ ＧａＡｓで
ヘテロ接合を形成すると、接合面にはＧａＡｓ５ ＾
Ｉ ＧａＡｓのそれぞれの電子親和力、バンドギャップ
の差に応じたポテンシャルの跳びができる。つまり伝導
帯に関してはＧａＡｓのところがポテンシャルの井戸（
量子井戸）ができる。
ヘテロ接合を形成すると、接合面にはＧａＡｓ５ ＾
Ｉ ＧａＡｓのそれぞれの電子親和力、バンドギャップ
の差に応じたポテンシャルの跳びができる。つまり伝導
帯に関してはＧａＡｓのところがポテンシャルの井戸（
量子井戸）ができる。
アハロノフ・ボーム効果トランジスタの原理を第３図に
示す。電極間に斜線の部分で示した量子井戸からなるチ
ャネルがあるとする。ここで電子波が点２１で分割され
、経路１．２を通り、再び点２２で１つの電子波となる
。この時、経路ｌの電子の透過係数をｔｌ、経路２の電
子の透過係数をｔ２とずれば点２１から点２２への全透
過係数Ｔは、 ＴＩ” ＝ｌｔ＋ｌ” 十ｌｈ ＋２ ｔ、 ４ ５ ＣｏＳφで与′えられ
る。ここで経路１．２の位相差をφとし、電子は散乱さ
れることなくパリスティックに伝導するものとする。こ
の式から経路１．２の位相差を変化できればコンダクタ
ンスを変調、できる。
示す。電極間に斜線の部分で示した量子井戸からなるチ
ャネルがあるとする。ここで電子波が点２１で分割され
、経路１．２を通り、再び点２２で１つの電子波となる
。この時、経路ｌの電子の透過係数をｔｌ、経路２の電
子の透過係数をｔ２とずれば点２１から点２２への全透
過係数Ｔは、 ＴＩ” ＝ｌｔ＋ｌ” 十ｌｈ ＋２ ｔ、 ４ ５ ＣｏＳφで与′えられ
る。ここで経路１．２の位相差をφとし、電子は散乱さ
れることなくパリスティックに伝導するものとする。こ
の式から経路１．２の位相差を変化できればコンダクタ
ンスを変調、できる。
位相差はベクトルポテンシャルＡおよびスカラーポテン
シャルＶによって制御可能である。（Ｂ＝ｒｏｔ Ａ、
Ｆ、 ＝−ｇｒａｄＶの関係がある）、またアハロ
ノフ・ボーム効果が現れる条件として非弾性散乱によっ
て決まるコヒーレンス長Ｌφがリング長しよりも十分大
きいことが必要である。半導体の場合この条件を満足す
るためには液体ヘリウム温度以下にしなければならない
という問題がある。
シャルＶによって制御可能である。（Ｂ＝ｒｏｔ Ａ、
Ｆ、 ＝−ｇｒａｄＶの関係がある）、またアハロ
ノフ・ボーム効果が現れる条件として非弾性散乱によっ
て決まるコヒーレンス長Ｌφがリング長しよりも十分大
きいことが必要である。半導体の場合この条件を満足す
るためには液体ヘリウム温度以下にしなければならない
という問題がある。
第２図の素子は電場で電子波の位相を制御する静電的ア
ハロノフ・ボーム効果素子であり、従来のＦＥＴと同様
に、ゲート電圧でコンクリタンスの制御が可能である。
ハロノフ・ボーム効果素子であり、従来のＦＥＴと同様
に、ゲート電圧でコンクリタンスの制御が可能である。
「発明が解決しようとする課題」
以上述べたように従来のアハロノフ・ボーム効果トラン
ジスタは量子井戸からなるチャネルに半導体（ＧａＡｓ
、 ＾（ｌ ＧａＡｓ ）を用いているため、コヒー
レンス長Ｌφを長くするために極低温（液体ヘリウム温
度以下）にしなければならないという欠点があった。こ
の発明の目的は高温動作（液体チッ素温度）を可能にし
たアハロノフ・ボーム効果トランジスタを提供すること
にある。
ジスタは量子井戸からなるチャネルに半導体（ＧａＡｓ
、 ＾（ｌ ＧａＡｓ ）を用いているため、コヒー
レンス長Ｌφを長くするために極低温（液体ヘリウム温
度以下）にしなければならないという欠点があった。こ
の発明の目的は高温動作（液体チッ素温度）を可能にし
たアハロノフ・ボーム効果トランジスタを提供すること
にある。
「課題を解決するための手段」
この発明によれば、基板上に半導体又は絶縁体の第１バ
ッファ層が形成され、その第１バッファ層上に第１＆Ｈ
伝導体層が形成され、その第１超伝導体層上に絶縁体層
が形成され、その絶縁体層上に第２超伝導体層が形成さ
れ、その第２超伝導体層上に半導体又は絶縁体の第２バ
ッファ層が形成され、その第２バッファ層上にゲート電
極層が形成され、上記第１バッファ層、第１超伝導体層
、絶縁体層、第２超伝導体層、及び第２バッファ層の両
端面にそれぞれ接してソース電極層及びドレイン電極層
が設けられる。
ッファ層が形成され、その第１バッファ層上に第１＆Ｈ
伝導体層が形成され、その第１超伝導体層上に絶縁体層
が形成され、その絶縁体層上に第２超伝導体層が形成さ
れ、その第２超伝導体層上に半導体又は絶縁体の第２バ
ッファ層が形成され、その第２バッファ層上にゲート電
極層が形成され、上記第１バッファ層、第１超伝導体層
、絶縁体層、第２超伝導体層、及び第２バッファ層の両
端面にそれぞれ接してソース電極層及びドレイン電極層
が設けられる。
このようにこの発明では量子井戸からなるチャネル部を
超伝導体層で構成することにより高温でもコヒーレンス
長Ｌφは超伝導体においてはフォノンによる非弾性散乱
がおさえられるためマクロ的な長さであると考えられ、
高温動作可能なアハロノフ・ボーム効果トランジスタが
得られる。
超伝導体層で構成することにより高温でもコヒーレンス
長Ｌφは超伝導体においてはフォノンによる非弾性散乱
がおさえられるためマクロ的な長さであると考えられ、
高温動作可能なアハロノフ・ボーム効果トランジスタが
得られる。
「実施例」
第１図にこの発明の実施例を示す、 ５ｒＴｉ（）ｉな
どの基板３１上に半導体またはＳｉｎｇなどの絶縁体の
第１バツフアＪ！Ｉ３２が形成される。第１バツフア１
ｉ３２上にＴｃがチッ素温度以上の例えばＹＢａｚＣｕ
ｓＯｔ−ｘなどの第１超伝導体層３３が形成され、その
第１超伝導体層３３上に５ｉ０２などの絶縁体層３４が
形成される。絶縁体層３４上にＴｃがチッ素温度以上の
例えばＹＢａｘＣｕｓＯｙ−ｘなどの第２超伝導体層３
５が形成され、第２超伝導体層３５上に半導体又はＳｉ
ｎｇなどの絶縁体の第２バッファ層３６が形成される。
どの基板３１上に半導体またはＳｉｎｇなどの絶縁体の
第１バツフアＪ！Ｉ３２が形成される。第１バツフア１
ｉ３２上にＴｃがチッ素温度以上の例えばＹＢａｚＣｕ
ｓＯｔ−ｘなどの第１超伝導体層３３が形成され、その
第１超伝導体層３３上に５ｉ０２などの絶縁体層３４が
形成される。絶縁体層３４上にＴｃがチッ素温度以上の
例えばＹＢａｘＣｕｓＯｙ−ｘなどの第２超伝導体層３
５が形成され、第２超伝導体層３５上に半導体又はＳｉ
ｎｇなどの絶縁体の第２バッファ層３６が形成される。
第２バッファ層３６上の中間部にＡｕなとのゲート電極
層３７が形成され、第１バッファ層３２、第１超伝導体
層３３、絶縁体層３４、第２超伝導体層３５、第２バッ
ファ層３６の両端面とそれぞれ接して＾Ｕなどのソース
電極層ｎ この素子はチャネル部を第１．第２超伝導体層３３．３
５で構成し、電子波を分割するための層を絶縁体Ｎ３４
で構成している。この絶縁体層３４は第２超伝導体層３
５から第１超伝導体層３３へのジッセフソン効果が生じ
ない程度の厚さにされる。
層３７が形成され、第１バッファ層３２、第１超伝導体
層３３、絶縁体層３４、第２超伝導体層３５、第２バッ
ファ層３６の両端面とそれぞれ接して＾Ｕなどのソース
電極層ｎ この素子はチャネル部を第１．第２超伝導体層３３．３
５で構成し、電子波を分割するための層を絶縁体Ｎ３４
で構成している。この絶縁体層３４は第２超伝導体層３
５から第１超伝導体層３３へのジッセフソン効果が生じ
ない程度の厚さにされる。
超伝導体層と絶縁体層との接合面には超伝導体層と絶縁
体層とでは電子親和力、エネルギー構造が異なるので、
ポテンシャルの跳びができる。従って超伝導体層と絶縁
体層とを積層構造にしたものにおいても、半導体と同様
に伝導帯に関して超伝導体のところに量子井戸が形成さ
れる。量子井戸の部分を半導体にしたものと超伝導体に
したものとの決定的な違いは超伝導体では電子はフォノ
ンによる非弾性散乱を受けないので、電子波のコヒーレ
ント長は十分長いと考えられ、もしＴｃ温度の高い超伝
導体を用いればトランジスタ動作する温度を上げること
ができる。一方半導体では電子はフォノンによる非弾性
散乱を受けるため電子波のコヒーレント長は短い、従っ
てトランジスタ動作させるためにはフォノンの影響を受
けない、掻低温（液体ヘリウム温度以下）にしなければ
ならない。
体層とでは電子親和力、エネルギー構造が異なるので、
ポテンシャルの跳びができる。従って超伝導体層と絶縁
体層とを積層構造にしたものにおいても、半導体と同様
に伝導帯に関して超伝導体のところに量子井戸が形成さ
れる。量子井戸の部分を半導体にしたものと超伝導体に
したものとの決定的な違いは超伝導体では電子はフォノ
ンによる非弾性散乱を受けないので、電子波のコヒーレ
ント長は十分長いと考えられ、もしＴｃ温度の高い超伝
導体を用いればトランジスタ動作する温度を上げること
ができる。一方半導体では電子はフォノンによる非弾性
散乱を受けるため電子波のコヒーレント長は短い、従っ
てトランジスタ動作させるためにはフォノンの影響を受
けない、掻低温（液体ヘリウム温度以下）にしなければ
ならない。
ソース電極層３８から出た電子波は第１超伝導体層３３
と第２超伝導体層３５との経路に分割され、ゲート電圧
で位相が変調されて、ドレイン電極層３９で干渉する。
と第２超伝導体層３５との経路に分割され、ゲート電圧
で位相が変調されて、ドレイン電極層３９で干渉する。
すなわちソース・ドレイン電流をゲート電圧で制御する
ことができる。
ことができる。
「発明の効果」
以上説明したように、この発明においては静電的アハロ
ノフ・ボーム効果トランジスタにおいてチャネル部を超
伝導体にすることにより従来のものよりも高温で動作で
きる効果が得られる。
ノフ・ボーム効果トランジスタにおいてチャネル部を超
伝導体にすることにより従来のものよりも高温で動作で
きる効果が得られる。
第１図はこの発明の実施例を示す断面図、第２図は従来
のアハロノフ・ボーム効果トランジスタを示す断面図、
第３図はアハロノフ・ボーム効果素子の原理図である。
のアハロノフ・ボーム効果トランジスタを示す断面図、
第３図はアハロノフ・ボーム効果素子の原理図である。
Claims (1)
- （１）基板と、 その基板上に形成された半導体又は絶縁体の第１バッフ
ァ層と、 その第１バッファ層上に形成された第１超伝導体層と、 その第１超伝導体層上に形成された絶縁体層と、その絶
縁体層上に形成された第２超伝導体層と、その第２超伝
導体層上に形成された半導体又は絶縁体の第２バッファ
層と、 その第２バッファ層上に形成されたゲート電極層と、 上記第１バッファ層、第１超伝導体層、絶縁体層、第２
超伝導体層、及び第２バッファ層の両端面とそれぞれ接
して設けられたソース電極層及びドレイン電極とを具備
するアハロノフ・ポーム効果トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63212718A JPH0260176A (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | アハロノフ・ボーム効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63212718A JPH0260176A (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | アハロノフ・ボーム効果トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0260176A true JPH0260176A (ja) | 1990-02-28 |
Family
ID=16627282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63212718A Pending JPH0260176A (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | アハロノフ・ボーム効果トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0260176A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0505259A2 (fr) * | 1991-03-22 | 1992-09-23 | Bull S.A. | Transistor supra-conducteur à effet de champ et procédé de fabrication d'une structure multicouche telle que celle utlisée dans le transistor |
| JPH08306975A (ja) * | 1995-05-11 | 1996-11-22 | Nec Corp | 静電ジョセフソン干渉素子 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6489478A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Fujitsu Ltd | Low-carrier concentration superconducting three-terminal device |
| JPH01130580A (ja) * | 1987-11-17 | 1989-05-23 | Sony Corp | 超伝導電子装置 |
-
1988
- 1988-08-26 JP JP63212718A patent/JPH0260176A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6489478A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Fujitsu Ltd | Low-carrier concentration superconducting three-terminal device |
| JPH01130580A (ja) * | 1987-11-17 | 1989-05-23 | Sony Corp | 超伝導電子装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0505259A2 (fr) * | 1991-03-22 | 1992-09-23 | Bull S.A. | Transistor supra-conducteur à effet de champ et procédé de fabrication d'une structure multicouche telle que celle utlisée dans le transistor |
| JPH06237023A (ja) * | 1991-03-22 | 1994-08-23 | Bull Sa | 超電導性電界効果トランジスタ及び該トランジスタに使用される多層構造体の製造方法 |
| JPH08306975A (ja) * | 1995-05-11 | 1996-11-22 | Nec Corp | 静電ジョセフソン干渉素子 |
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