JPH0262082A - 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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- JPH0262082A JPH0262082A JP63212566A JP21256688A JPH0262082A JP H0262082 A JPH0262082 A JP H0262082A JP 63212566 A JP63212566 A JP 63212566A JP 21256688 A JP21256688 A JP 21256688A JP H0262082 A JPH0262082 A JP H0262082A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/10—Junction-based devices
- H10N60/128—Junction-based devices having three or more electrodes, e.g. transistor-like structures
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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】
〔概要］
超伝導体を用いたトランジスタ、特に、ベース層を超伝
導体で形成した超伝導トランジスタに関し、 超伝導トランジスタに於けるベースとコレクタとの間に
不所望のバリヤが発生することな（、従って、電流伝達
率が良好で、且つ、半導体・超伝導体間の接触に関する
電気的特性の再現性、即ち、素子特性の再現性が良好で
あるようにすることを目的とし、 金属に比較してキャリヤ濃度が低く且つ超伝導を示す程
度にキャリヤ濃度が高く維持されて超伝導ベース層から
準粒子を引き出す為の超伝導コレクタ層と、該超伝導コ
レクタ層上に積層され且つそれとは組成を異にした同じ
物質からなっていて超伝導を示さない程度にキャリヤ濃
度が低い第一のバリヤ層と、該バリヤ層上に積層され且
つ前記超伝導コレクタ層と同じ組成の物質からなってい
て超伝導を示す程度にキャリヤ濃度が高い超伝導ベース
層と、該超伝導ベース層上に積層され且つそれとは組成
を異にした同じ物質からなっていて超伝導を示さない程
度にキャリヤ濃度が低い第二のバリヤ層と、該バリヤ層
上に積層され且つ前記超伝導コレクタ層及び前記超伝導
ベース層と同じ組成の物質からなっていて超伝導を示す
程度にキャリヤ濃度が高い超伝導エミッタ層とを備えて
なるよう構成する。
導体で形成した超伝導トランジスタに関し、 超伝導トランジスタに於けるベースとコレクタとの間に
不所望のバリヤが発生することな（、従って、電流伝達
率が良好で、且つ、半導体・超伝導体間の接触に関する
電気的特性の再現性、即ち、素子特性の再現性が良好で
あるようにすることを目的とし、 金属に比較してキャリヤ濃度が低く且つ超伝導を示す程
度にキャリヤ濃度が高く維持されて超伝導ベース層から
準粒子を引き出す為の超伝導コレクタ層と、該超伝導コ
レクタ層上に積層され且つそれとは組成を異にした同じ
物質からなっていて超伝導を示さない程度にキャリヤ濃
度が低い第一のバリヤ層と、該バリヤ層上に積層され且
つ前記超伝導コレクタ層と同じ組成の物質からなってい
て超伝導を示す程度にキャリヤ濃度が高い超伝導ベース
層と、該超伝導ベース層上に積層され且つそれとは組成
を異にした同じ物質からなっていて超伝導を示さない程
度にキャリヤ濃度が低い第二のバリヤ層と、該バリヤ層
上に積層され且つ前記超伝導コレクタ層及び前記超伝導
ベース層と同じ組成の物質からなっていて超伝導を示す
程度にキャリヤ濃度が高い超伝導エミッタ層とを備えて
なるよう構成する。
本発明は、超伝導体を用いたトランジスタ、特に、ベー
ス層を超伝導体で形成した超伝導トランジスタに関する
。
ス層を超伝導体で形成した超伝導トランジスタに関する
。
近年、臨界温度が液体窒素の沸点、即ち、７７（Ｋ）を
越えるような酸化物高温超伝導体が発見され、エレクト
ロニクスの分野に於いても、その利用が期待されている
。
越えるような酸化物高温超伝導体が発見され、エレクト
ロニクスの分野に於いても、その利用が期待されている
。
長年に亙り超伝導エレクトロニクスの分野で使用されて
きたジョセフソン接合は、高速且つ低消費電力である旨
の利点をもつが、本質的に二端子素子である為、回路的
な工夫のみでは実現できない機能がある。
きたジョセフソン接合は、高速且つ低消費電力である旨
の利点をもつが、本質的に二端子素子である為、回路的
な工夫のみでは実現できない機能がある。
従って、超伝導現象を利用した三端子素子、即ち、トラ
ンジスタ動作をする素子が得られれば種々な機能を実現
できて好都合であり、特に、高温超伝導体を用いて実現
できれば多くの分野に進歩をもたらすことができる。
ンジスタ動作をする素子が得られれば種々な機能を実現
できて好都合であり、特に、高温超伝導体を用いて実現
できれば多くの分野に進歩をもたらすことができる。
第４図は本発明者等が開発した超伝導ベース・トランジ
スタの要部切断側面図を表している。
スタの要部切断側面図を表している。
図に於いて、２１は半絶縁性１ｎＰ基板、２２はｎ＋型
１ｎＧａＡｓコレクタ層、２３はｎ型ＩｎＧａＡｓコレ
クタ層、２４はＩｎＡＡＧａＡｓコレクタ層、２５はｎ
型１ｎＧａＡｓコレクタ層、２６はｎ＋型１ｎＧａＡｓ
コレクタ層、２７はニオブ（Ｎｂ）からなる超伝導ベー
ス層、２８は酸化アルミニウム（ＡＡＯ，）のトンネリ
ング・バリヤ層、２９はＮｂのエミッタ層、３０はＮｂ
のコレクタ・コンタクト層、３１は二酸化シリコン（Ｓ
ｉ０２）からなる絶縁膜、３２はＮｂのエミッタ電極、
３３はＮｂのベース電極、３４はＮｂのコレクタ電極を
それぞれ示している。尚、図示されていないが、実際に
は、コレクタ層２３とコレクタ層２４との間、コレクタ
層２４とコレクタ層２５との間には、ごく薄いノン・ド
ープのＩｎＧａＡｓスペーサ層が介挿されている。
１ｎＧａＡｓコレクタ層、２３はｎ型ＩｎＧａＡｓコレ
クタ層、２４はＩｎＡＡＧａＡｓコレクタ層、２５はｎ
型１ｎＧａＡｓコレクタ層、２６はｎ＋型１ｎＧａＡｓ
コレクタ層、２７はニオブ（Ｎｂ）からなる超伝導ベー
ス層、２８は酸化アルミニウム（ＡＡＯ，）のトンネリ
ング・バリヤ層、２９はＮｂのエミッタ層、３０はＮｂ
のコレクタ・コンタクト層、３１は二酸化シリコン（Ｓ
ｉ０２）からなる絶縁膜、３２はＮｂのエミッタ電極、
３３はＮｂのベース電極、３４はＮｂのコレクタ電極を
それぞれ示している。尚、図示されていないが、実際に
は、コレクタ層２３とコレクタ層２４との間、コレクタ
層２４とコレクタ層２５との間には、ごく薄いノン・ド
ープのＩｎＧａＡｓスペーサ層が介挿されている。
との超伝導ベース・トランジスタに於ける各部の主要デ
ータを例示すると次の通りである。
ータを例示すると次の通りである。
（１） コレクタ層２２について
厚さ：５００（ｎｍ）
不純物濃度＝２×１０１９〔Ｃｌ１１弓〕（２） コ
レクタ層２３について 厚さ：５０（ｎｍ） 不純物濃度’５Ｘ１０”（ａｍ弓〕 （３）下側スペーサ層について 厚さ：５（ｎｍ） （４） コレクタ層２４について 厚さ：１００１００（ ｎ値：Ｏ，１，４ （ＩｎＡＩＸＧａ＋−ｘ Ａｓ） （５）上側スペーサ層について 厚さ：５（ｎｍ３ （６）コレクタ層２５について 厚さ：１０（ｎｍ） 不純物濃度： ５ Ｘ １０” （ｃｍ−３）（７）
コレクタ層２６について 厚さ：３０（ｎｍ） 不純物濃度： ２ Ｘ １０１９（ｃｍ−’）（８）超
伝導ベース層２７について 形成技術：マグネトロン・スパッタリング法厚さ： ｌ
５０ （ｎｍ） （９）トンネリング・バリヤＮ２８について厚さ：６０
〔人〕 α０） エミッタ層２９について 形成技術：マグネトロン・スパッタリング法厚さ：１０
０（ｎｍ） ａυ 絶縁膜３１について 形成技術：マグネトロン・スパンタリング法厚さ：８０
００ （人〕 図から明らかなように、前記説明した超伝導ベース・ト
ランジスタに於いては、コレクタがＩｎＧ ａ Ａ ｓ
／ Ｉ ｎ Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓのへテロ接合か
らなっていて、その上にＮｂからなる超伝導ベース層２
７がマグネトロン・スパンタリング法で形成され、また
、エミッタ層２９も同じ＜Ｎｂであって、超伝導ベース
層２７とエミッタ層２９との間にアルミニウムの酸化物
からなるトンネリング・バリヤ層２８を介挿しである。
レクタ層２３について 厚さ：５０（ｎｍ） 不純物濃度’５Ｘ１０”（ａｍ弓〕 （３）下側スペーサ層について 厚さ：５（ｎｍ） （４） コレクタ層２４について 厚さ：１００１００（ ｎ値：Ｏ，１，４ （ＩｎＡＩＸＧａ＋−ｘ Ａｓ） （５）上側スペーサ層について 厚さ：５（ｎｍ３ （６）コレクタ層２５について 厚さ：１０（ｎｍ） 不純物濃度： ５ Ｘ １０” （ｃｍ−３）（７）
コレクタ層２６について 厚さ：３０（ｎｍ） 不純物濃度： ２ Ｘ １０１９（ｃｍ−’）（８）超
伝導ベース層２７について 形成技術：マグネトロン・スパッタリング法厚さ： ｌ
５０ （ｎｍ） （９）トンネリング・バリヤＮ２８について厚さ：６０
〔人〕 α０） エミッタ層２９について 形成技術：マグネトロン・スパッタリング法厚さ：１０
０（ｎｍ） ａυ 絶縁膜３１について 形成技術：マグネトロン・スパンタリング法厚さ：８０
００ （人〕 図から明らかなように、前記説明した超伝導ベース・ト
ランジスタに於いては、コレクタがＩｎＧ ａ Ａ ｓ
／ Ｉ ｎ Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓのへテロ接合か
らなっていて、その上にＮｂからなる超伝導ベース層２
７がマグネトロン・スパンタリング法で形成され、また
、エミッタ層２９も同じ＜Ｎｂであって、超伝導ベース
層２７とエミッタ層２９との間にアルミニウムの酸化物
からなるトンネリング・バリヤ層２８を介挿しである。
さて、エミッタ層２６とベース層２７との間に電圧を印
加し電流を流すと、ベース層２７には準粒子が注入され
る。ベース層２７とコレクタとの間には超伝導体のエネ
ルギ・ギャップ程度の高さのバリヤが存在し、前記注入
された準粒子は前記バリヤを貫通してコレクタに流れる
。
加し電流を流すと、ベース層２７には準粒子が注入され
る。ベース層２７とコレクタとの間には超伝導体のエネ
ルギ・ギャップ程度の高さのバリヤが存在し、前記注入
された準粒子は前記バリヤを貫通してコレクタに流れる
。
このように、コレクタ電流はエミッタからベースに注入
した電流で制御される。
した電流で制御される。
〔発明が解決しようとする課題］
前記説明したような超伝導ベース・トランジスタでは、
複数の半導体層からなるコレクタと超伝導ベース層との
間に存在する超伝導ギャップと同程度の大変に小さなバ
リヤを再現性良く形成する必要がある。
複数の半導体層からなるコレクタと超伝導ベース層との
間に存在する超伝導ギャップと同程度の大変に小さなバ
リヤを再現性良く形成する必要がある。
一般に、半導体と超伝導体との界面は不安定であって、
超伝導ギャップより大きな電気的障壁が生成され易く、
そして、そのようになると準粒子がコレクタまで透過す
る確率は極めて小さ（なってしまうから電流利得は得ら
れない。しかも、半導体に通常の超伝導体のエネルギ・
ギャップ、即ち、数ミリ・エレクトロン・ボルト、具体
的には１．５ （ｍｅＶ）程度のバリヤ高さで超伝導体
を接触させることは、かなり困難な技術であり、研究室
段階では可能であっても、量産ラインでの製造歩留りは
大変に悪くなる筈であり、また、半導体・超伝導体接触
の電気的性質を再現性良く実現させる技術も未だ確立さ
れていない。
超伝導ギャップより大きな電気的障壁が生成され易く、
そして、そのようになると準粒子がコレクタまで透過す
る確率は極めて小さ（なってしまうから電流利得は得ら
れない。しかも、半導体に通常の超伝導体のエネルギ・
ギャップ、即ち、数ミリ・エレクトロン・ボルト、具体
的には１．５ （ｍｅＶ）程度のバリヤ高さで超伝導体
を接触させることは、かなり困難な技術であり、研究室
段階では可能であっても、量産ラインでの製造歩留りは
大変に悪くなる筈であり、また、半導体・超伝導体接触
の電気的性質を再現性良く実現させる技術も未だ確立さ
れていない。
本発明は、超伝導トランジスタに於けるベースとコレク
タとの間に不所望のバリヤが発生することなく、従って
、電流伝達率が良好で、且つ、半導体・超伝導体間の接
触に関する電気的特性の再現性、即ち、素子特性の再現
性が良好であるようにする。
タとの間に不所望のバリヤが発生することなく、従って
、電流伝達率が良好で、且つ、半導体・超伝導体間の接
触に関する電気的特性の再現性、即ち、素子特性の再現
性が良好であるようにする。
第１図は本発明の詳細な説明する為の超伝導トラン、ジ
スタの要部説明図を表している。
スタの要部説明図を表している。
図に於いて、１は酸化物超伝導体コレクタ層、２は酸化
物バリヤ層、３は酸化物超伝導体ベース層、４は酸化物
バリヤ層、５は酸化物超伝導体エミッタ層、６はコレク
タ電極、７はベース電極、８はエミッタ電極をそれぞれ
示している。
物バリヤ層、３は酸化物超伝導体ベース層、４は酸化物
バリヤ層、５は酸化物超伝導体エミッタ層、６はコレク
タ電極、７はベース電極、８はエミッタ電極をそれぞれ
示している。
この超伝導トランジスタに於いては、コレクタ層１、ベ
ース層３、エミッタ層５が使用温度で超伝導特性を示す
。バリヤ層４及び５はコレクタ層１、ベース層３、エミ
ッタ層５と同様の酸化物からなっているが、組成を異に
している為、超伝導電流を搬送するキャリヤ濃度が小さ
い値になっていて超伝導性は示さない。
ース層３、エミッタ層５が使用温度で超伝導特性を示す
。バリヤ層４及び５はコレクタ層１、ベース層３、エミ
ッタ層５と同様の酸化物からなっているが、組成を異に
している為、超伝導電流を搬送するキャリヤ濃度が小さ
い値になっていて超伝導性は示さない。
前記各酸化物層は理想的には単一の単結晶からなるか、
或いは、少なくとも類似の結晶構造をもち、組成の相違
に依ってキャリヤ濃度に差がある点を除けば、同種の物
質と見做して差支えないものである。尚、コレクタ電極
６、ベース電極７、エミッタ電極８は金属からなってい
る。
或いは、少なくとも類似の結晶構造をもち、組成の相違
に依ってキャリヤ濃度に差がある点を除けば、同種の物
質と見做して差支えないものである。尚、コレクタ電極
６、ベース電極７、エミッタ電極８は金属からなってい
る。
前記説明から判るように、この超伝導トランジスタに於
いては、全てが本質的に同種類の結晶構造物質で構成さ
れていることから、ベース層３とコレクタ層ｌとの間に
不所望の電気的障壁が生成される虞は殆どな（、従って
、電流伝達率は良好であり、素子特性の再現性も良好で
ある。
いては、全てが本質的に同種類の結晶構造物質で構成さ
れていることから、ベース層３とコレクタ層ｌとの間に
不所望の電気的障壁が生成される虞は殆どな（、従って
、電流伝達率は良好であり、素子特性の再現性も良好で
ある。
本発明に依る超伝導トランジスタに於いては、金属に比
較してキャリヤ濃度が低く且つ超伝導を示す程度にキャ
リヤ濃度が高く維持されて超伝導ベース層から準粒子を
引き出す為の超伝導コレクタ層（例えば酸化物超伝導体
コレクタ層１）と、該超伝導コレクタ層上に積層され且
つそれとは組成を異にした同じ物質からなっていて超伝
導を示さない程度にキャリヤ濃度が低い第一のバリヤ層
（例えば酸化物バリヤ層２）と、該バリヤ層上に積層さ
れ且つ前記超伝導コレクタ層と同じ組成の物質からなっ
ていて超伝導を示す程度にキャリヤ濃度が高い超伝導ベ
ース層（例えば酸化物超伝導体ベース層３）と、該超伝
導ベース層上に積層され且つそれとは組成を異にした同
じ物質からなっていて超伝導を示さない程度にキャリヤ
濃度が低い第二のバリヤ層（例えば酸化物バリヤ層４）
と、該バリヤ層上に積層され且つ前記超伝導コレクタ層
及び前記超伝導ベース層と同じ組成の物質からなってい
て超伝導を示す程度にキャリヤ濃度が高い超伝導エミッ
タ層（例えば酸化物超伝導体エミッタ層５）とを備えて
なるよう構成する。
較してキャリヤ濃度が低く且つ超伝導を示す程度にキャ
リヤ濃度が高く維持されて超伝導ベース層から準粒子を
引き出す為の超伝導コレクタ層（例えば酸化物超伝導体
コレクタ層１）と、該超伝導コレクタ層上に積層され且
つそれとは組成を異にした同じ物質からなっていて超伝
導を示さない程度にキャリヤ濃度が低い第一のバリヤ層
（例えば酸化物バリヤ層２）と、該バリヤ層上に積層さ
れ且つ前記超伝導コレクタ層と同じ組成の物質からなっ
ていて超伝導を示す程度にキャリヤ濃度が高い超伝導ベ
ース層（例えば酸化物超伝導体ベース層３）と、該超伝
導ベース層上に積層され且つそれとは組成を異にした同
じ物質からなっていて超伝導を示さない程度にキャリヤ
濃度が低い第二のバリヤ層（例えば酸化物バリヤ層４）
と、該バリヤ層上に積層され且つ前記超伝導コレクタ層
及び前記超伝導ベース層と同じ組成の物質からなってい
て超伝導を示す程度にキャリヤ濃度が高い超伝導エミッ
タ層（例えば酸化物超伝導体エミッタ層５）とを備えて
なるよう構成する。
第２図は第１図に見られる超伝導トランジスタに於ける
キャリヤに対するポテンシャル・ダイヤグラムを表し、
第１図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或
いは同じ意味を持つものとする。
キャリヤに対するポテンシャル・ダイヤグラムを表し、
第１図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或
いは同じ意味を持つものとする。
図から判るように、エミッタ層５からコレクタ層１まで
のポテンシャル変化を示し、エミッタ層５、ベース層３
、コレクタ層１に於いては、バリヤ層４及び２に比較し
てキャリヤ濃度が高い為、ポテンシャルは低くなってい
る。また、エミッタ層５とベース層３の間、ベース層３
とコレクタ層１との間に於けるキャリヤ濃度は低いから
、キャリヤに対するポテンシャルは高くなっている。こ
のポテンシャルが高い領域はキャリヤに対してバリヤと
して作用を果たすので、前記したようにバリヤ層４及び
２としである。
のポテンシャル変化を示し、エミッタ層５、ベース層３
、コレクタ層１に於いては、バリヤ層４及び２に比較し
てキャリヤ濃度が高い為、ポテンシャルは低くなってい
る。また、エミッタ層５とベース層３の間、ベース層３
とコレクタ層１との間に於けるキャリヤ濃度は低いから
、キャリヤに対するポテンシャルは高くなっている。こ
のポテンシャルが高い領域はキャリヤに対してバリヤと
して作用を果たすので、前記したようにバリヤ層４及び
２としである。
バリヤ層４及び２に於けるバリヤ高さは、超伝導体のキ
ャリヤ濃度の差で決定される。これは、従来の超伝導ト
ランジスタに於けるバリヤ高さが主に半導体（或いは絶
縁体）と超伝導金属とのへテロ界面で決定されるのに比
較して大きな特徴であり、本発明に依る場合にはキャリ
ヤ濃度の値を変えれば良いのであるから、その制御性の
点で優れていることは云うまでもない。また、材料とし
て超伝導エネルギ・ギャップが大きい酸化物超伝導体を
用いていることから、ベース・コレクタ間のバリヤ高さ
は、従来の低温超伝導体を用いたものに比較し、高くて
も良い旨の利点がある。このようなことを利点と呼ぶの
は、低いバリヤを制御するよりも高いバリヤを制御する
方が容易であることに依る。
ャリヤ濃度の差で決定される。これは、従来の超伝導ト
ランジスタに於けるバリヤ高さが主に半導体（或いは絶
縁体）と超伝導金属とのへテロ界面で決定されるのに比
較して大きな特徴であり、本発明に依る場合にはキャリ
ヤ濃度の値を変えれば良いのであるから、その制御性の
点で優れていることは云うまでもない。また、材料とし
て超伝導エネルギ・ギャップが大きい酸化物超伝導体を
用いていることから、ベース・コレクタ間のバリヤ高さ
は、従来の低温超伝導体を用いたものに比較し、高くて
も良い旨の利点がある。このようなことを利点と呼ぶの
は、低いバリヤを制御するよりも高いバリヤを制御する
方が容易であることに依る。
第１図に見られるように、本発明の超伝導トランジスタ
では、エミッタ層５、ベース層３、コレクタ層１は本質
的に同質の物質が接合された構成になっている。従って
、第２図に見られるように、ポテンシャルは連続的に延
びていて、各層間に特性上悪影響を与えるような電気的
障壁は生成されない。また、結晶構造を異にする物質量
で接合を生成させる場合のような技術的困難さが全く存
在しないことは理解されよう。
では、エミッタ層５、ベース層３、コレクタ層１は本質
的に同質の物質が接合された構成になっている。従って
、第２図に見られるように、ポテンシャルは連続的に延
びていて、各層間に特性上悪影響を与えるような電気的
障壁は生成されない。また、結晶構造を異にする物質量
で接合を生成させる場合のような技術的困難さが全く存
在しないことは理解されよう。
第３図は本発明一実施例の要部切断側面図を表し、第１
図及び第２図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示
すか或いは同じ意味を持つものとする。
図及び第２図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示
すか或いは同じ意味を持つものとする。
図に於いて、９は絶縁性基板を示している。
本実施例に於ける各部分の主要データを例示すると次の
通りである。
通りである。
（１） コレクタ層１について
材料： （Ｌａ、−ＸＳｒＸ）ｔ Ｃｕｂ４Ｘ値：０
．０７５ 厚さ：４００（ｎｍ） （２）バリヤ層２について 材料： （ＬａＩ−ｘ Ｓ ｒｘ ）ｚ Ｃｕ○４Ｘ
値：０．０２ 厚さ：２００（ｎｍ） （３） ベース層３について 材料： （ＬａＩ−１ＩＳｒ、）２ ｃｕｏａＸ値：
０．０７５ 厚さ：１００（ｎ１０ ０（ｎバリヤ層４について 材料： （Ｌａｄ−、ｓ ｒＸ＞Ｚ ｃｕｏ４Ｘ値：Ｏ
，ＯＸ 厚さ：５０（ｎｍ） （５） エミッタ層５について 材料： （Ｌａ１−ｘ Ｓ ｒｘ ） ｔ ｃｕｏ４
Ｘ値：０．０７５ 厚さ：２００（ｎｍ） （６） コレクタ電極６、ベース電極７、エミッタ電
極８について 材料：Ａｕ 厚さ：１ 〔μｍ〕 前記実施例では、超伝導を示す層と超伝導を示さない層
とでキャリヤ濃度を変える為、構成元素の組成を種々変
化させるようにしたが、これは、酸化物超伝導体として
、例えば、Ｂ ｊ ｚ Ｙ Ｃｕ ３０イを用いると、
酸素の量Ｘを変えるのみでキャリヤ濃度を変化させるこ
とが可能である。
．０７５ 厚さ：４００（ｎｍ） （２）バリヤ層２について 材料： （ＬａＩ−ｘ Ｓ ｒｘ ）ｚ Ｃｕ○４Ｘ
値：０．０２ 厚さ：２００（ｎｍ） （３） ベース層３について 材料： （ＬａＩ−１ＩＳｒ、）２ ｃｕｏａＸ値：
０．０７５ 厚さ：１００（ｎ１０ ０（ｎバリヤ層４について 材料： （Ｌａｄ−、ｓ ｒＸ＞Ｚ ｃｕｏ４Ｘ値：Ｏ
，ＯＸ 厚さ：５０（ｎｍ） （５） エミッタ層５について 材料： （Ｌａ１−ｘ Ｓ ｒｘ ） ｔ ｃｕｏ４
Ｘ値：０．０７５ 厚さ：２００（ｎｍ） （６） コレクタ電極６、ベース電極７、エミッタ電
極８について 材料：Ａｕ 厚さ：１ 〔μｍ〕 前記実施例では、超伝導を示す層と超伝導を示さない層
とでキャリヤ濃度を変える為、構成元素の組成を種々変
化させるようにしたが、これは、酸化物超伝導体として
、例えば、Ｂ ｊ ｚ Ｙ Ｃｕ ３０イを用いると、
酸素の量Ｘを変えるのみでキャリヤ濃度を変化させるこ
とが可能である。
具体的には、Ｂ ｉｚ ＹＣｕ３０Ｘに於いて、Ｘ値を
約６．７〜６．８程度にすると超伝導を示すようになり
、また、Ｘ値を約６．４以下にすると半導体的性質を示
すようになる。
約６．７〜６．８程度にすると超伝導を示すようになり
、また、Ｘ値を約６．４以下にすると半導体的性質を示
すようになる。
また、Ｂ１５ｒＣａＣｕＯを用い、
２：２：Ｏ：１：６
なる組成にした場合、臨界温度Ｔｃは１０（Ｋ）程度と
なり、また、同じく、 ２ ： ２：１：２：８ なる組成にした場合、臨界温度Ｔ、は８０（Ｋ）程度と
なり、更にまた、同じく、 ２：２＝２：３：１０ にした場合、臨界温度Ｔｃは１１０（Ｋ）程度となる。
なり、また、同じく、 ２ ： ２：１：２：８ なる組成にした場合、臨界温度Ｔ、は８０（Ｋ）程度と
なり、更にまた、同じく、 ２：２＝２：３：１０ にした場合、臨界温度Ｔｃは１１０（Ｋ）程度となる。
因みに、Ｎｂを超伝導体とした場合の臨界温度Ｔｃは９
．２ （Ｋ）程度である。
．２ （Ｋ）程度である。
前記したところから理解できるように、本発明の超伝導
トランジスタでは、接合する物質が何れも酸化物であり
、しかも、結晶構造にも共通点が多く、コレクタからエ
ミッタに至るまで、殆ど同じ物質で構成できるところが
大きな強みであり、例えば、前記のＢ１５ｒＣａＣｕＯ
ではＣａ＝０とする場合はあるものの、その外は全く同
し物質が採用されている。
トランジスタでは、接合する物質が何れも酸化物であり
、しかも、結晶構造にも共通点が多く、コレクタからエ
ミッタに至るまで、殆ど同じ物質で構成できるところが
大きな強みであり、例えば、前記のＢ１５ｒＣａＣｕＯ
ではＣａ＝０とする場合はあるものの、その外は全く同
し物質が採用されている。
本発明に依る超伝導トランジスタに於いては、エミッタ
、ベース、コレクタの各層が実質的に同種の物質で構成
されている。
、ベース、コレクタの各層が実質的に同種の物質で構成
されている。
このような構成を採っていることから、異種物質間の接
合を形成した場合に発生する技術的問題を考慮する必要
は皆無であり、また、各層間、特に、ベースとコレクタ
との間に電気的障壁が生成されることがないので、電流
伝達率が大きいなど素子特性が良好な超伝導トランジス
タを再現性良く実現させることができる。
合を形成した場合に発生する技術的問題を考慮する必要
は皆無であり、また、各層間、特に、ベースとコレクタ
との間に電気的障壁が生成されることがないので、電流
伝達率が大きいなど素子特性が良好な超伝導トランジス
タを再現性良く実現させることができる。
第・１図は本発明の詳細な説明する為の超伝導トランジ
スタの要部説明図、第２図は第１図に見られる超伝導ト
ランジスタに於けるキャリヤに対するポテンシャル・ダ
イヤグラム、第３図は本発明一実施例の要部切断側面図
、第４図は先行技術に依る超伝導ベース・トランジスタ
の要部切断側面図をそれぞれ表している。 図に於いて、１は酸化物超伝導体コレクタ層、２は酸化
物バリヤ層、３は酸化物超伝導体ベース層、４は酸化物
バリヤ層、５は酸化物超伝導体エミッタ層、６はコレク
タ電極、７はベース電極、８はエミッタ電極をそれぞれ
示している。 第１図 第２図 本発明−実施例の要部切断側面図
スタの要部説明図、第２図は第１図に見られる超伝導ト
ランジスタに於けるキャリヤに対するポテンシャル・ダ
イヤグラム、第３図は本発明一実施例の要部切断側面図
、第４図は先行技術に依る超伝導ベース・トランジスタ
の要部切断側面図をそれぞれ表している。 図に於いて、１は酸化物超伝導体コレクタ層、２は酸化
物バリヤ層、３は酸化物超伝導体ベース層、４は酸化物
バリヤ層、５は酸化物超伝導体エミッタ層、６はコレク
タ電極、７はベース電極、８はエミッタ電極をそれぞれ
示している。 第１図 第２図 本発明−実施例の要部切断側面図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 金属に比較してキャリヤ濃度が低く且つ超伝導を示す程
度にキャリヤ濃度が高く維持されて超伝導ベース層から
準粒子を引き出す為の超伝導コレクタ層と、 該超伝導コレクタ層上に積層され且つそれとは組成を異
にした同じ物質からなっていて超伝導を示さない程度に
キャリヤ濃度が低い第一のバリヤ層と、 該バリヤ層上に積層され且つ前記超伝導コレクタ層と同
じ組成の物質からなっていて超伝導を示す程度にキャリ
ヤ濃度が高い超伝導ベース層と、該超伝導ベース層上に
積層され且つそれとは組成を異にした同じ物質からなっ
ていて超伝導を示さない程度にキャリヤ濃度が低い第二
のバリヤ層と、 該バリヤ層上に積層され且つ前記超伝導コレクタ層及び
前記超伝導ベース層と同じ組成の物質からなっていて超
伝導を示す程度にキャリヤ濃度が高い超伝導エミッタ層
と を備えてなることを特徴とする超伝導トランジスタ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63212566A JPH0262082A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 超伝導トランジスタ |
| DE89308504T DE68913868D1 (de) | 1988-08-29 | 1989-08-22 | Supraleitender Transistor. |
| EP89308504A EP0357321B1 (en) | 1988-08-29 | 1989-08-22 | Superconducting transistor |
| US07/397,506 US5106822A (en) | 1988-08-29 | 1989-08-23 | Transistor with superconducting collector, base, and emitter separated by non-superconducting barrier layers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63212566A JPH0262082A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 超伝導トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0262082A true JPH0262082A (ja) | 1990-03-01 |
Family
ID=16624822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63212566A Pending JPH0262082A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 超伝導トランジスタ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5106822A (ja) |
| EP (1) | EP0357321B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0262082A (ja) |
| DE (1) | DE68913868D1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5151409A (en) * | 1989-01-27 | 1992-09-29 | Hitachi, Ltd. | Superconducting composition comprising ln-th-cu-o, wherein ln is pr, nd, pm, sm, eu, gd, er or mixtures thereof |
| JPH02260674A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | トンネル型ジョセフソン素子とその作製方法 |
| EP0413333A3 (en) * | 1989-08-18 | 1991-07-24 | Hitachi, Ltd. | A superconductized semiconductor device |
| DE69030247D1 (de) * | 1990-02-01 | 1997-04-24 | Ibm | Halbleiter-Supraleiter integrierte Schaltungstechnik |
| WO1991015033A1 (en) * | 1990-03-20 | 1991-10-03 | Fujitsu Limited | Electron device having a current channel of dielectric material |
| DE69132972T2 (de) * | 1991-01-07 | 2003-03-13 | Ibm | Supraleitender Feldeffekttransistor mit inverser MISFET-Struktur und Verfahren zu dessen Herstellung |
| US5793055A (en) * | 1995-11-30 | 1998-08-11 | Forschungszentrum Julich Gmbh | Hybrid electronic devices, particularly Josephson transistors |
| JP2018026406A (ja) * | 2016-08-08 | 2018-02-15 | 株式会社村田製作所 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
| IT202100027515A1 (it) | 2021-10-27 | 2023-04-27 | Consiglio Nazionale Ricerche | Superconducting variable inductance transistor |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4157555A (en) * | 1977-11-07 | 1979-06-05 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Superconducting transistor |
| JPS5846198B2 (ja) * | 1980-07-25 | 1983-10-14 | 日本電信電話株式会社 | 酸化物超伝導体ジョセフソン素子の製造方法 |
| US4575741A (en) * | 1984-04-26 | 1986-03-11 | International Business Machines Corporation | Cryogenic transistor with a superconducting base and a semiconductor-isolated collector |
| JPS6173391A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-04-15 | Mitsubishi Electric Corp | 超伝導ミキサ−素子 |
| JPH0634414B2 (ja) * | 1986-01-14 | 1994-05-02 | 富士通株式会社 | 超伝導デバイス |
| JPS6451680A (en) * | 1987-08-22 | 1989-02-27 | Sumitomo Electric Industries | Oxide ceramics laminated layer structure and its manufacture |
| EP0324044B1 (en) * | 1988-01-15 | 1992-11-25 | International Business Machines Corporation | A field-effect device with a superconducting channel |
-
1988
- 1988-08-29 JP JP63212566A patent/JPH0262082A/ja active Pending
-
1989
- 1989-08-22 DE DE89308504T patent/DE68913868D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-08-22 EP EP89308504A patent/EP0357321B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-08-23 US US07/397,506 patent/US5106822A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0357321A3 (en) | 1990-07-18 |
| EP0357321A2 (en) | 1990-03-07 |
| EP0357321B1 (en) | 1994-03-16 |
| DE68913868D1 (de) | 1994-04-21 |
| US5106822A (en) | 1992-04-21 |
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