JPH05291633A - Nonlinear resistive element by superconductor - Google Patents

Nonlinear resistive element by superconductor

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JPH05291633A
JPH05291633A JP4119881A JP11988192A JPH05291633A JP H05291633 A JPH05291633 A JP H05291633A JP 4119881 A JP4119881 A JP 4119881A JP 11988192 A JP11988192 A JP 11988192A JP H05291633 A JPH05291633 A JP H05291633A
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superconductor
bridge
several
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resistance element
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Keiji Tsukada
啓二 塚田
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Abstract

PURPOSE:To set the critical current value of a bridge to several mu A to several mA and respond to electromagnetic waves from several 10Hz to several MHz by setting the sectional area of a superconductive wire to a specified value or less and the length to a specified value or more. CONSTITUTION:A superconductor 11 and a superconductor 11 are coupled by a fine superconductive wire 0.1mum<2> or less in sectional area and 10mum or more in length. The maximum value of a current flowing in the superconductive wire, that is, the critical current value increases together with the sectional area of the superconductive wire. Accordingly, a critical current from several muA to several mA can be gotten by setting the sectional area of a bridge 12 to 0.1mum<2> or less. Moreover, the Josephson effect can be eliminated by enlarging the length of the bridge 12 to more than 10mum above the length of coherence. Furthermore, since the quasiparticles inside the bridge 12 resonate with the electromagnetic waves applied from outside and work to decrease the superconductive current, the resistance property of the bridge 12 can be changed by the low electromagnetic waves from several 10Hz to several MHz.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超伝導体を用いた非線
形抵抗素子に関し、特に生体磁気計測などの各種計測回
路や電磁波の検出などに利用することができる非線形抵
抗素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-linear resistance element using a superconductor, and more particularly to a non-linear resistance element that can be used in various measuring circuits such as biomagnetic measurement and electromagnetic wave detection.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、アンダーソンらにより、Ph
ys.Rev.Lett.,13,PP195−197
(1964)に、2つの超伝導線を微細な超伝導線を介
して結合させて得られるブリッジ構造において、これを
マイクロ波で照射すると、電流電圧特性にシャピロステ
ップと呼ばれる定電圧階段構造が現われ、ジョセフソン
効果を示すことが初めて報告され、その後これに関して
多くの報告がなされている。このアンダーソンにより示
された構造は、図7に示すように、2つの幅広い超伝導
体電極1が、ブリッジとしての微細な超伝導線2により
Si基板3上で接続された構成である。その際、ジョセ
フソン効果を得るためにブリッジの長さ、すなわち超伝
導線2の長さ、あるいは幅は超伝導体のコヒーレンス長
により短いか、少なくとも同じ程度になるように設定さ
れている。なお、シャピロステップとは、図8に示した
ように抵抗変化の様子が段階状に変化するもので、ジョ
セフソン効果の存在を示すものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, Anderson et al.
ys. Rev. Lett. , 13, PP195-197
In (1964), in a bridge structure obtained by coupling two superconducting wires through a fine superconducting wire, when this is irradiated with microwaves, a constant voltage step structure called Shapiro step appears in the current-voltage characteristics. , The Josephson effect was first reported, and many reports have been made regarding this. The structure shown by Anderson has a structure in which two wide superconductor electrodes 1 are connected on a Si substrate 3 by a fine superconducting wire 2 as a bridge, as shown in FIG. At that time, in order to obtain the Josephson effect, the length of the bridge, that is, the length or width of the superconducting wire 2 is set to be shorter or at least about the same depending on the coherence length of the superconductor. The Shapiro step is a step in which the state of resistance change changes stepwise as shown in FIG. 8, and there is a step indicating the existence of the Josephson effect.

【0003】上記のブリッジの構造については多くの報
告があり、例えば定膜厚形ブリッジや超伝導体の結合領
域の膜厚を減らしたり、膜厚と幅の両者を組み合わせた
膜厚変化形ブリッジなどが知られている。例えば、後者
の膜厚変形形ブリッジとしては、Sandell R.
D.,G.J.Dolan,and J.E.Luke
ns,IC−SQUID76,PP93−100(19
76)には、超伝導体としてインジウムを使用し、両端
の超伝導体電極の膜厚を200〜300nmの厚さと
し、ブリッジの厚みを50nmと薄くしたものが示して
ある。
There have been many reports on the structure of the above-mentioned bridge. For example, the thickness of the constant-thickness bridge or the thickness of the coupling region of the superconductor is reduced, or the thickness-variable bridge in which both the thickness and the width are combined. Are known. For example, as the latter film thickness modification type bridge, Sandell R.A.
D. , G. J. Dolan, and J.M. E. Luke
ns, IC-SQUID76, PP93-100 (19
76) shows that indium is used as the superconductor, the thickness of the superconductor electrodes at both ends is 200 to 300 nm, and the thickness of the bridge is as thin as 50 nm.

【0004】上記に示したブリッジの製造方法は、ガラ
スファイバをマスクに用いる方法やフォトリソグラフ
ィ、電子ビームリソグラフなどが知られている。また、
上記に示したブリッジ型接合に関しては、リカレルによ
るK.K.Likharev,Reviews of
Modern physics,Vol.51,PP1
01〜159(1979)に総説がなされている。一
方、ブリッジの長さが数μmから数10μmのように長
いものに関しては、R.D.Parks.J.M.Mo
chel.and L.V.Surgent,Jr.,
phys.Rev.Letters,Vol.13,p
p331〜333(1964)に説明がなされている。
この報告によると、ブリッジの幅は数μmでコヒーレン
ト長よりも広く、ジョセフソン効果とは異なってブリッ
ジに流れるボルテックス(渦流)により、印加磁場強度
に対して臨界電流、すなわち抵抗特性が変化するように
構成されている。
As a method of manufacturing the above-mentioned bridge, a method of using a glass fiber as a mask, photolithography, electron beam lithography and the like are known. Also,
With respect to the bridge-type junction shown above, K. K. by Ricarel was used. K. Likeharev, Reviews of
Modern physics, Vol. 51, PP1
01-159 (1979) gives a review. On the other hand, regarding the bridge having a long length such as several μm to several tens of μm, R. D. Parks. J. M. Mo
chel. and L.D. V. Surgent, Jr. ,
phys. Rev. Letters, Vol. 13, p
p331-333 (1964).
According to this report, the width of the bridge is several μm, which is wider than the coherent length, and unlike the Josephson effect, the vortex flowing in the bridge causes the critical current, that is, the resistance characteristic to change with the applied magnetic field strength. Is configured.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記に示した従来のブ
リッジ形接合においては、ジョセフソン素子を得ること
を目的としており、そのブリッジ長あるいはブリッジ幅
はコヒーレント長より短くなるように設計制作されてお
り、したがってその電流電圧特性に対する電磁波の影響
は数100MHzからの数100GHzにわたるマイク
ロ波帯域での応答だけであり、数10Hzから数10M
Hz帯域の電磁波による超伝導ブリッジの電流電圧特性
の制御、特に特定周波数の電磁波に対してブリッジを超
伝導状態から抵抗状態に変化させることができないとい
う問題点があった。さらに、上記のマイクロ波応答は、
デイエム−ウヤット効果として知られるもので、マイク
ロ波照射によりブリッジの臨界電流は増加するが、超伝
導電流を減少させるものではなかった。
In the conventional bridge type junction shown above, the purpose is to obtain a Josephson element, and the bridge length or bridge width is designed and manufactured so as to be shorter than the coherent length. Therefore, the influence of electromagnetic waves on the current-voltage characteristics is only the response in the microwave band extending from several 100 MHz to several 100 GHz, and from several 10 Hz to several 10 M.
There is a problem in that the current-voltage characteristics of the superconducting bridge are controlled by electromagnetic waves in the Hz band, and in particular, it is impossible to change the bridge from the superconducting state to the resistance state with respect to electromagnetic waves of a specific frequency. Furthermore, the microwave response above is
This is known as the Diem-Wyatt effect, and the critical current of the bridge is increased by microwave irradiation, but the superconducting current is not decreased.

【0006】また、ブリッジの製作は、標準的なコヒー
レンス長が約0.1μmと小さく、したがって、光学的
なホトリソグラフィではブリッジ形接合の製造は不可能
であり、そこで光の代りに電子線やX線によるリソグラ
フィを用いたサブミクロンのパターニングが考えられた
が、そのための装置は高価でしかも複雑であり、簡単に
製作できないという問題点があった。さらに、サブミク
ロンの微細な線を形成した場合は、過渡的な大電流が流
れると、超伝導状態が破れ、熱が発生して断線するとい
う問題点もあった。一方、ブリッジ長をコヒーレンス長
より長くした上記パークらの場合は、印加磁場に対する
応答が得られるだけで、電磁波に対する周波数応答は得
られなかった。また、臨界電流もブリッジ幅が数μm大
きいことから、超伝導素子として実用的な数μAから数
mAの電流値では制御できないという問題点もあった。
したがって本発明の目的は、ブリッジの臨界電流値を数
μAから数mAに設定することができると共に数10H
zから数10MHzの電磁波に応答でき、さらに過大電
流からブリッジを保護することができ、また光学的なリ
ソグラフィによりサブミクロンの超伝導線形成すること
ができる超伝導体による非線形抵抗素子を提供すること
にある。
In addition, the standard fabrication of the bridge has a standard coherence length as small as about 0.1 μm. Therefore, it is impossible to produce a bridge-type junction by optical photolithography, and therefore, electron beams or electron beams are used instead of light. Submicron patterning using X-ray lithography has been considered, but the apparatus therefor is expensive and complicated, and there is a problem that it cannot be easily manufactured. Further, when a submicron fine wire is formed, when a large transient current flows, the superconducting state is broken, heat is generated, and the wire is broken. On the other hand, in the case of Park, et al., In which the bridge length is longer than the coherence length, only the response to the applied magnetic field was obtained, and the frequency response to the electromagnetic wave was not obtained. Further, since the critical current has a large bridge width of several μm, there is a problem that it cannot be controlled with a current value of several μA to several mA which is practical for a superconducting device.
Therefore, an object of the present invention is to set the critical current value of the bridge to a few μA to a few mA, and to set a critical current value of several 10 H.
To provide a non-linear resistance element made of a superconductor capable of responding to an electromagnetic wave of several tens of MHz from z, protecting a bridge from an excessive current, and capable of forming a submicron superconducting wire by optical lithography. It is in.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の超伝導体による非線形抵抗素子は、超伝導
体と超伝導体の間を断面積が0.1μm2 以下で長さが
10μm以上の微細な超伝導線で結合するようにしたも
のである。さらに、本発明による非線形抵抗素子は、非
線形抵抗素子の断面積と長さを調整することにより任意
の帯域の電磁波に対して当該非線形抵抗素子の干渉効果
に起因する抵抗変化の領域を可変にしたものである。さ
らに、本発明による非線形抵抗素子は、前記超伝導体と
超伝導体の間の超伝導線と並列に常伝導体の抵抗を接続
したものである。さらに、本発明による非線形抵抗素子
は、基板上に絶縁膜でひさし状の段差を形成し、この段
差をおおうように超伝導体を薄膜形成した後ドライエッ
チングにより除去し、ひさしの下に微細な超伝導体を残
すようにしたものである。
In order to achieve the above object, a non-linear resistance element made of a superconductor according to the present invention has a cross-sectional area of 0.1 μm 2 or less between the superconductors. Is to be connected by a fine superconducting wire of 10 μm or more. Further, in the nonlinear resistance element according to the present invention, by adjusting the cross-sectional area and the length of the nonlinear resistance element, the region of resistance change caused by the interference effect of the nonlinear resistance element with respect to electromagnetic waves in an arbitrary band is made variable. It is a thing. Further, the non-linear resistance element according to the present invention is one in which the resistance of the normal conductor is connected in parallel with the superconducting wire between the superconductors. Further, the non-linear resistance element according to the present invention forms an eave-shaped step on the substrate with an insulating film, forms a thin film of a superconductor to cover the step, and then removes it by dry etching to form a microscopic portion under the eaves. It is designed to leave the superconductor.

【0008】[0008]

【作用】超伝導線に流れる最大電流値、すなわち臨界電
流値は超伝導線の断面積と共に増加する。したがって、
ブリッジの断面積を0.1μm2 以下とすることにより
数μAから数mAの臨界電流値を得ることができる。ま
た、ブリッジの長さをコヒーレンス長以上の10μmよ
り大きくすることによりジョセフソン効果を排除するこ
とができる。
The maximum current value flowing in the superconducting wire, that is, the critical current value increases with the cross-sectional area of the superconducting wire. Therefore,
By setting the cross-sectional area of the bridge to 0.1 μm 2 or less, a critical current value of several μA to several mA can be obtained. Further, the Josephson effect can be eliminated by making the length of the bridge larger than 10 μm, which is equal to or longer than the coherence length.

【0009】さらに、これと同時に、上記サブミクロン
の細さに比べてブリッジ長が非常に大きいことから、ブ
リッジ中に多数の準粒子を存在させることができ、さら
にこのブリッジが長いことからインダクタンスや容量成
分を持つことになり、そのため、ブリッジ中の準粒子が
外部から照射された電磁波と共鳴し、超伝導電流を減少
させるように作用する。したがって、数10Hzから数
MHzの低い電磁波によりブリッジの抵抗特性を変化さ
せることができる。このような共振周波数は、ブリッジ
の長さに対応してインダクタンスや容量成分も変化させ
ることができることから、変化自在になされる。
Further, at the same time, since the bridge length is very large as compared with the sub-micron thinness, a large number of quasi-particles can be present in the bridge. Since it has a capacitive component, the quasi-particles in the bridge resonate with the electromagnetic wave emitted from the outside and act to reduce the superconducting current. Therefore, the resistance characteristic of the bridge can be changed by a low electromagnetic wave of several tens Hz to several MHz. Such a resonance frequency can be freely changed because the inductance and the capacitance component can be changed according to the length of the bridge.

【0010】また、ブリッジと並列して抵抗を接続する
ことにより、ブリッジに過大電流が流れて超伝導状態が
破れ、高抵抗状態になっても、上記並列抵抗により電流
をバイパスさせることができ、したがってブリッジの発
熱を押えることができる。また、基板上に絶縁膜により
ひさし状の段差を形成した後スパッタリングなどにより
超伝導体を薄膜状に形成することによりひさしの下にま
で超伝導体を堆積させることができ、その後ドライエッ
チングにより超伝導帯を除去してもひさし下部の超伝導
体はそのままその位置に残留する、したがって、従来の
ホトリソグラフィ技法により長さが数10μm以上で細
さがサブミクロンのブリッジを形成することができる。
Further, by connecting a resistor in parallel with the bridge, even if an excessive current flows in the bridge to break the superconducting state and the high resistance state is reached, the current can be bypassed by the parallel resistor. Therefore, the heat generation of the bridge can be suppressed. Also, by forming an eave-shaped step on the substrate with an insulating film and then forming the superconductor in a thin film shape by sputtering, etc., the superconductor can be deposited even under the eaves, and then dry etching is performed to form a superconductor. Even if the conduction band is removed, the superconductor under the eaves remains in its place as it is. Therefore, a conventional photolithography technique can form a bridge having a length of several tens of μm or more and a thickness of submicron.

【0011】[0011]

【実施例】次に、本発明の超伝導体による非線形抵抗素
子の実施例を図面に基づいて説明する。図1は、本発明
の第1実施例を示す外観図、図2は図1の破線A−A’
に沿う断面図である。図1において、11は1対のNb
からなる超伝導体、12は両超伝導体11の間を結合す
る幅75nm(0.075μm)、厚さ250nm
(0.25μm)で、断面積が0.01875μm2
長さ40μmの微細な超伝導体11と同様にNbからな
る超伝導体のマイクロブリッジ、14は上記したマイク
ロブリッジ12に並列に接続された常伝導体のMoから
なる抵抗体、15はこの抵抗体14と超伝導電極11と
を接続するために用いられるコンタクトホールである。
さらに、図2において、16はSi基板、17はSiO
2 からなる絶縁膜である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of a non-linear resistance element made of a superconductor of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is an external view showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a broken line AA 'in FIG.
FIG. In FIG. 1, 11 is a pair of Nb
A superconductor consisting of, 12 is a width of 75 nm (0.075 μm) and a thickness of 250 nm for coupling between the two superconductors 11.
(0.25 μm), the cross-sectional area is 0.01875 μm 2 ,
A superconductor microbridge made of Nb as in the case of the fine superconductor 11 having a length of 40 μm, 14 is a resistance body made of Mo, which is a normal conductor connected in parallel to the above microbridge 12, and 15 is this resistance. This is a contact hole used to connect the body 14 and the superconducting electrode 11.
Further, in FIG. 2, 16 is a Si substrate and 17 is SiO 2.
It is an insulating film consisting of 2 .

【0012】次に、上記非線形抵抗素子の製造方法につ
いて説明する。この非線形抵抗素子の製造は、半導体等
の製造で使用されるホトリソグラフィやスパッタリング
などの薄膜形成法が用いられる。すなわち、Si基板1
6上に抵抗体14をRF(高周波)スパッタリングを用
いて300nm(0.3μm)積層する。次に、抵抗体
14のパターンをホトレジストを用いてRIE(反応性
イオンエッチング)によりドライエッチングする。パタ
ーニングした抵抗体14の上に絶縁膜17を200nm
(0.2μm)積層する。ここで、絶縁膜17でひさし
状の段差を形成するためにバイアスをかけないカバレッ
ジの悪いスパッタリングを使用する。次に、超伝導電極
11とマイクロブリッジ12を形成するためにDCスパ
ッタリングにより絶縁膜17上にNbを積層する。さら
に、超伝導電極11のパターンをホトレジストを用い、
RIEでドライエッチングする。このようにして、超電
導電極11のパターニングと同時にひさしの下にNbの
エッチングの残りがなされることから、サブミクロンの
寸法のマイクロブリッジ12を高度な電子線やX線リソ
グラフィなどの技術を用いることなしに形成することが
可能になる。
Next, a method of manufacturing the above non-linear resistance element will be described. The non-linear resistance element is manufactured by a thin film forming method such as photolithography or sputtering used in manufacturing semiconductors and the like. That is, the Si substrate 1
A resistor 14 is laminated on the substrate 6 by RF (radio frequency) sputtering to a thickness of 300 nm (0.3 μm). Next, the pattern of the resistor 14 is dry-etched by RIE (reactive ion etching) using a photoresist. An insulating film 17 of 200 nm is formed on the patterned resistor 14.
(0.2 μm) is laminated. Here, in order to form an eaves-shaped step in the insulating film 17, sputtering with no bias is used, which has poor coverage. Next, Nb is laminated on the insulating film 17 by DC sputtering to form the superconducting electrode 11 and the microbridge 12. Furthermore, using a photoresist for the pattern of the superconducting electrode 11,
Dry etching is performed by RIE. In this way, the Nb etching residue is formed under the eaves simultaneously with the patterning of the superconducting conductive electrode 11. Therefore, the microbridge 12 having a submicron size should be formed by using a technique such as advanced electron beam or X-ray lithography. Can be formed without.

【0013】次に、本発明の非線形抵抗素子を計測回路
に応用した第2の実施例について説明する。図3はこの
第2の実施例を示す概略回路図である。図において、2
1は本発明による非線形抵抗素子、22は非線形抵抗素
子21に電流を供給する定電流源、23は非線形抵抗素
子21の両端電圧を測定する電圧計である。
Next, a second embodiment in which the nonlinear resistance element of the present invention is applied to a measuring circuit will be described. FIG. 3 is a schematic circuit diagram showing this second embodiment. In the figure, 2
Reference numeral 1 is a non-linear resistance element according to the present invention, 22 is a constant current source for supplying a current to the non-linear resistance element 21, and 23 is a voltmeter for measuring the voltage across the non-linear resistance element 21.

【0014】この第2実施例の動作は次のようになる。
先ず、非線形抵抗素子21は超伝導体を用いているの
で、超伝導特性を示す温度環境に置く必要があり、した
がって液体He中に非線形抵抗素子21を配置した。こ
の非線形抵抗素子21に各種周波数の電磁波を照射する
と、電圧計23による読取り電圧値は図4に示したよう
になった。なお、非線形抵抗素子21に電磁波を照射し
ないときのその臨界電流値は220μAであった。した
がって、測定は、定電流源22の流す電流値を臨界電流
値より小さい値、例えばここでは160μAに設定して
行った。図4から明らかなように、約200Hzの所に
抵抗の最大値がある。また、40KHz以下の周波数で
は抵抗変化はなく、超伝導状態のままであった。このよ
うにして、電磁波の周波数に応じた非線形抵抗特性を有
する抵抗体を得ることができた。この実施例で示した本
発明の非線形抵抗素子は電磁波の検出や電磁波を用いた
制御素子などに応用することができる。
The operation of the second embodiment is as follows.
First, since the non-linear resistance element 21 uses a superconductor, it has to be placed in a temperature environment exhibiting superconducting characteristics. Therefore, the non-linear resistance element 21 is arranged in the liquid He. When the non-linear resistance element 21 was irradiated with electromagnetic waves of various frequencies, the voltage value read by the voltmeter 23 was as shown in FIG. The critical current value when the non-linear resistance element 21 was not irradiated with electromagnetic waves was 220 μA. Therefore, the measurement was performed by setting the current value of the constant current source 22 to be smaller than the critical current value, for example, 160 μA here. As is clear from FIG. 4, there is a maximum resistance value at about 200 Hz. In addition, at a frequency of 40 KHz or less, there was no change in resistance and the state of superconductivity remained. In this way, a resistor having a non-linear resistance characteristic according to the frequency of the electromagnetic wave could be obtained. The non-linear resistance element of the present invention shown in this embodiment can be applied to detection of electromagnetic waves and control elements using electromagnetic waves.

【0015】次に、本発明の非線形抵抗素子をSQUI
D(超伝導量子干渉計)に応用した第3の実施例につい
て説明する。図5はこの第3の実施例を示す概略回路図
である。図において、31は本発明による非線形抵抗素
子、32は計測対象の近傍に配置されると共に非線形抵
抗素子31に直列に接続された超伝導体からなるピック
アップコイル、33はSQUID、34はSQUID3
3にピックアップコイル32で捕らえた磁束を伝達する
インプットコイルである。
Next, the non-linear resistance element of the present invention is applied to SQUI.
A third embodiment applied to D (superconducting quantum interferometer) will be described. FIG. 5 is a schematic circuit diagram showing the third embodiment. In the figure, 31 is a non-linear resistance element according to the present invention, 32 is a pickup coil made of a superconductor which is arranged in the vicinity of an object to be measured and is connected in series to the non-linear resistance element 31, 33 is a SQUID, and 34 is a SQUID3.
3 is an input coil for transmitting the magnetic flux captured by the pickup coil 32.

【0016】以上のように構成された本発明の実施例
は、例えば脳磁や心磁などの生体磁気計測に用いられ
る。なお、上記ピックアップコイル32およびインプッ
トコイル34は超伝導的に接続されている。ここで、ピ
ックアップコイル32で捕らえた磁束Φpとインプット
コイル34に伝達した磁束Φiの比を周波数に対して測
定した結果を図6に示す。図から明らかなように、第1
実施例と同様に、非線形抵抗素子31は約200KHz
の周波数で最大抵抗値を示している。したがって、生体
磁気信号の帯域より高い200KHz付近の磁束Φpの
伝達を遮断することができる。一般に、生体磁気計測が
行われる環境では、生体磁気は微弱なことから電磁的雑
音が問題となる。生体磁気信号は100KHz以下の低
周波であり、それ以上の高周波は除去する必要がある。
従来は単にピックアップコイルとインプットコイルだけ
で構成されたいたため、周波数に関係なしに全ての磁気
信号をSQUIDに伝達していた。したがって、外部か
ら生体磁気よりも大きな周波数成分が入り込むと測定誤
差が生じることになるが、本発明の非線形抵抗素子を用
いることにより、このような測定誤差を排除することが
できる。かくして微弱な生体磁気信号の計測が可能にな
る。
The embodiment of the present invention configured as described above is used for biomagnetism measurement such as magnetoencephalography and magnetocardiography. The pickup coil 32 and the input coil 34 are superconductingly connected. Here, the result of measuring the ratio of the magnetic flux Φp captured by the pickup coil 32 and the magnetic flux Φi transmitted to the input coil 34 with respect to the frequency is shown in FIG. As is clear from the figure,
Similar to the embodiment, the nonlinear resistance element 31 is about 200 KHz.
Shows the maximum resistance value at the frequency. Therefore, the transmission of the magnetic flux Φp near 200 KHz, which is higher than the band of the biomagnetic signal, can be blocked. Generally, in an environment where biomagnetism measurement is performed, electromagnetic noise is a problem because biomagnetism is weak. The biomagnetic signal has a low frequency of 100 KHz or less, and it is necessary to remove high frequencies higher than that.
Conventionally, since it was composed of only a pickup coil and an input coil, all magnetic signals were transmitted to the SQUID regardless of the frequency. Therefore, if a frequency component larger than the biomagnetism enters from the outside, a measurement error will occur, but by using the nonlinear resistance element of the present invention, such a measurement error can be eliminated. Thus, it becomes possible to measure a weak biomagnetic signal.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上で明らかな様に、本発明によれば一
対の超伝導体の間を、断面積が0.1μm2 以下で長さ
が10μm以上の微細な超伝導線で接続して非線形抵抗
素子を構成することにより、数10Hzから数10MH
zの電磁波に対して抵抗特性を変化できる非線形抵抗素
子を実施できる効果がある。さらに、本発明の非線形抵
抗素子の応答周波数はその長さあるいは断面積を変える
ことにより調整できることから任意の周波数帯域の電磁
派に応答する非線形抵抗素子が得られる効果がある。ま
た、非線形抵抗素子と並列に常伝導体の抵抗を接続する
ことにより非線形抵抗素子に過大電流が流れてこれを保
護できる効果がある。さらに、ひさし状の段差を形成し
た絶縁膜の上に超伝導体を積層しその後ドライエッチン
グを施すことにより従来電子線やX線リソグラフィによ
ってのみ製作されたサブミクロンの微細なパターンを光
学的なリソグラフィ寸法で容易に実現できる効果があ
る。
As is apparent from the above, according to the present invention, a pair of superconductors are connected by a fine superconducting wire having a cross-sectional area of 0.1 μm 2 or less and a length of 10 μm or more. By configuring a non-linear resistance element, several tens of Hz to several tens of MH
There is an effect that a non-linear resistance element capable of changing the resistance characteristic with respect to the electromagnetic wave of z can be implemented. Furthermore, since the response frequency of the non-linear resistance element of the present invention can be adjusted by changing its length or cross-sectional area, a non-linear resistance element that responds to electromagnetic waves in an arbitrary frequency band can be obtained. Further, by connecting the resistance of the normal conductor in parallel with the non-linear resistance element, there is an effect that an excessive current flows in the non-linear resistance element to protect it. Furthermore, a superconductor is laminated on an insulating film having a canopy-like step, and then dry etching is performed to form a sub-micron fine pattern, which is conventionally produced only by electron beam or X-ray lithography, by optical lithography. There is an effect that can be easily realized with dimensions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A’線に沿う断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG.

【図3】第2の実施例を示す概略回路図である。FIG. 3 is a schematic circuit diagram showing a second embodiment.

【図4】第2実施例において多種周波数の電磁波を照射
したときの電圧値を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing voltage values when electromagnetic waves of various frequencies are irradiated in the second embodiment.

【図5】第3の実施例を示す概略回路図である。FIG. 5 is a schematic circuit diagram showing a third embodiment.

【図6】第3実施例におけるピックアップコイルで捕ら
えた磁束とインプットコイルに伝達した磁束の比を周波
数に対してプロットした特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram in which the ratio between the magnetic flux captured by the pickup coil and the magnetic flux transmitted to the input coil in the third embodiment is plotted against frequency.

【図7】従来の超伝導体ブリッジ構造を示す説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a conventional superconductor bridge structure.

【図8】超電導現象におけるシャピロステップを示す特
性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a Shapiro step in a superconducting phenomenon.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 超伝導電極 12 マイクロブリッジ 14 Mo抵抗体 17 SiO2 絶縁膜 21 非線形抵抗素子 31 非線形抵抗素子 32 ピックアップコイル 33 SQUID 34 インプットコイル11 Superconducting Electrode 12 Micro Bridge 14 Mo Resistor 17 SiO 2 Insulating Film 21 Nonlinear Resistance Element 31 Nonlinear Resistance Element 32 Pickup Coil 33 SQUID 34 Input Coil

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平滑な基板と、上記基板の上に形成され
た1対の超伝導体電極と、前記基板上に形成され、前記
1対の超伝導体電極を互いに接続する微細な超伝導線と
を備え、前記微細な超伝導線の断面積を0.1μm2
下で長さを10μm以上としたことを特徴とする超伝導
体による非線形抵抗素子。
1. A smooth substrate, a pair of superconductor electrodes formed on the substrate, and a fine superconductor formed on the substrate and connecting the pair of superconductor electrodes to each other. And a fine superconducting wire having a cross-sectional area of 0.1 μm 2 or less and a length of 10 μm or more.
【請求項2】 前記微細な超伝導線の断面積と長さが前
記範囲内で可変である請求項1に記載の超伝導体による
非線形抵抗素子。
2. The non-linear resistance element according to claim 1, wherein a cross-sectional area and a length of the fine superconducting wire are variable within the range.
【請求項3】 前記1対の超伝導体電極の間で前記微細
な超伝導線と並列に常伝導体からなる抵抗体を配置して
接続することを特徴とする請求項1に記載の超伝導体に
よる非線形抵抗素子。
3. The superconductor according to claim 1, wherein a resistor made of a normal conductor is arranged and connected in parallel with the fine superconducting wire between the pair of superconductor electrodes. Non-linear resistance element made of conductor.
【請求項4】 前記微細な超伝導体に対して、前記平滑
な基板の上に適切な抵抗体をパターニングし、その上に
絶縁体を積層して前記抵抗体にひさし状の段差を形成
し、この段差を覆うように超伝導体を薄膜形成した後、
これをドライエッチングにより除去し、その結果前記ひ
さしの下に残された超伝導体を前記微細な超伝導体とし
て用いることを特徴とする請求項1に記載の超伝導体に
よる非線形抵抗素子。
4. With respect to the fine superconductor, an appropriate resistor is patterned on the smooth substrate, and an insulator is laminated thereon to form a canopy-like step on the resistor. , After forming a thin film of superconductor to cover this step,
The non-linear resistance element according to claim 1, wherein the superconductor left under the eaves is removed by dry etching and used as the fine superconductor.
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