JPH0673238B2 - Superconducting information storage device - Google Patents
Superconducting information storage deviceInfo
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- JPH0673238B2 JPH0673238B2 JP60016159A JP1615985A JPH0673238B2 JP H0673238 B2 JPH0673238 B2 JP H0673238B2 JP 60016159 A JP60016159 A JP 60016159A JP 1615985 A JP1615985 A JP 1615985A JP H0673238 B2 JPH0673238 B2 JP H0673238B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、磁場が予定の強さで与えられることによって
アブリコソフ磁束量子を内部発生し、そのアブリコソフ
磁束量子を上記磁場から与えられなくなっても自己保持
する超伝導体層を情報記憶用要素として用いて構成され
た超伝導情報記憶装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention internally generates an Abrikosov magnetic flux quantum when a magnetic field is applied at a predetermined strength, and self-holds even if the Abrikosov magnetic flux quantum is not applied from the magnetic field. The present invention relates to a superconducting information storage device configured by using a superconducting layer as an information storage element.
従来の技術 磁場が予定の強さで与えられることによってアブリコソ
フ磁束量子を内部発生し、そのアブリコソフ磁束量子を
上記磁場が与えられなくなっても自己保持する超伝導体
層を情報記憶用要素として用いて構成された超伝導情報
記憶装置として、従来、第７図及び第８図を伴なって次
に述べる構成を有するものが提案されいる。Conventional technology Using a superconductor layer that internally generates Abrikosov flux quanta when a magnetic field is applied with a predetermined strength, and that self-holds the Abrikosov flux quanta even when the above magnetic field is no longer applied, is used as an information storage element. As a superconducting information storage device configured, one having a configuration described below with reference to FIGS. 7 and 8 has been conventionally proposed.
すなわち、情報記憶手段１を有する。That is, it has the information storage means 1.
この情報記憶手段１は、磁場が予定の強さで与えられる
ことによってアブリコソフ磁束量子を内部発生し、その
アブリコソフ磁束量子を、上記磁場が与えられなくなっ
ても自己保持する超伝導体層２を情報記憶用要素として
有する。This information storage means 1 internally generates Abrikosov magnetic flux quanta when a magnetic field is applied with a predetermined strength, and the superconducting layer 2 that self-holds the Abrikosov magnetic flux quanta even when the magnetic field is not applied. It has as a memory element.
この場合、超伝導体層２は、例えば方形乃至長方形を有
し、その相対向する一対の辺をそれぞれ3a及び3bとし、
また相対向する他の一対の辺をそれぞれ3c及び3dとする
とき、辺3a及び3bの辺3c側から、それらと一体に、それ
ぞれ外方に、ストライプ状の超伝導体層4a及び4bを延長
させている。実際上、この超伝導体層２は、超伝導体層
4a及び4bとともに、第２種の超伝導体でなる。In this case, the superconductor layer 2 has, for example, a rectangular shape or a rectangular shape, and the pair of opposite sides are 3a and 3b, respectively,
Further, when the other pair of opposite sides are 3c and 3d, respectively, stripe-shaped superconductor layers 4a and 4b are extended outward from the side 3c side of the sides 3a and 3b integrally with them. I am letting you. In practice, this superconductor layer 2 is a superconductor layer.
Together with 4a and 4b, it is a second type superconductor.
また、情報書込手段11を有する。Further, it has an information writing means 11.
この情報書込手段11は、電流が通電されることによっ
て、上述した情報記憶手段１の超伝導体層２に与える磁
場を発生するストライプ状の超伝導体層12を情報書込用
要素として有する。The information writing means 11 has, as an information writing element, a stripe-shaped superconductor layer 12 that generates a magnetic field applied to the superconductor layer 2 of the information storage means 1 described above when a current is applied. .
この場合、超伝導体層12は、情報記憶手段１の超伝導体
層２と並置している関係で、超伝導体層２の辺3cに沿っ
て延長している。In this case, the superconductor layer 12 extends along the side 3c of the superconductor layer 2 in a juxtaposed relationship with the superconductor layer 2 of the information storage means 1.
さらに、情報読出手段21を有する。Further, it has an information reading means 21.
この情報読出手段21は、上述した情報記憶手段１の超伝
導体層２が自己保持しているアブリコソフ磁束量子に感
応するジョセフソン接合素子22を有する。This information reading means 21 has a Josephson junction element 22 which is sensitive to the Abrikosov magnetic flux quantum self-held by the superconductor layer 2 of the information storage means 1 described above.
このジョセフソン接合素子22は、情報記憶手段１の超伝
導体層２上に、窓23を有する絶縁層24が形成され、ま
た、超伝導体層２の窓23に臨む領域に例えば超伝導体層
２の材料の酸化物でなるトンネル障壁層25が形成され、 さらに、絶縁層24上に、窓23内を通り、そしてトンネル
障壁層25を介して、情報記憶手段１の超伝導体層２と対
向している、ストライプ状の超伝導体層26が形成されて
いる、という構成を有し、従って、ジョセフソン接合素
子22は、情報記憶手段１の超伝導体層２を一方の電極と
し、また超伝導体層26を他方の電極としている構成を有
する。この場合、超伝導体層26は第１種超伝導体または
第２種超伝導体でなる。In this Josephson junction element 22, an insulating layer 24 having a window 23 is formed on the superconductor layer 2 of the information storage means 1, and in the region of the superconductor layer 2 facing the window 23, for example, a superconductor is used. A tunnel barrier layer 25 made of an oxide of the material of layer 2 is formed, and further, on the insulating layer 24, through the window 23, and through the tunnel barrier layer 25, the superconductor layer 2 of the information storage means 1 is formed. And the stripe-shaped superconductor layer 26 facing each other is formed. Therefore, the Josephson junction element 22 uses the superconductor layer 2 of the information storage means 1 as one electrode. Further, the superconductor layer 26 is used as the other electrode. In this case, the superconductor layer 26 is a type 1 superconductor or a type 2 superconductor.
以上が、従来提案されている超伝導情報記憶装置の構成
である。The above is the configuration of the conventionally proposed superconducting information storage device.
このような構成を有する従来の超伝導情報記憶装置によ
れば、情報を、次に述べるように記憶し、また、それ
を、次に述べるように読出することができる。According to the conventional superconducting information storage device having such a configuration, information can be stored as described below and can be read as described next.
すなわち、２値表示で「１」及び「０」をとる情報の
「１」に対応している電流IAを、情報書込手段11の超伝
導体層12に、第１の方向に、僅かな時間流す。That is, the current IA corresponding to "1" of the information that takes "1" and "0" in the binary display is slightly applied to the superconductor layer 12 of the information writing means 11 in the first direction. Run for hours.
しかるときは、これに応じて、超伝導体層12から情報の
「１」対応している磁場が、僅かな時間発生する。そし
て、その情報の「１」に対応している磁場が、情報記憶
手段１の超伝導体層２に、主として、その情報書込手段
11の超伝導体層12側において、与えられる。In response, a magnetic field corresponding to the information "1" is generated from the superconductor layer 12 for a short time accordingly. Then, the magnetic field corresponding to "1" of the information is mainly written in the information writing means in the superconductor layer 2 of the information storage means 1.
11 is provided on the side of the superconductor layer 12 side.
このため、情報記憶手段１の超伝導体層２に、情報
「１」に対応しているアブリコソフ磁束量子が、第１の
向きに（例えば上向き）に内部発生し、それが情報書込
手段11の超伝導体層12側とは反対側に移動する。Therefore, the Abrikosov magnetic flux quantum corresponding to the information "1" is internally generated in the first direction (for example, upward) in the superconductor layer 2 of the information storage means 1, and the information writing means 11 Moves to the opposite side of the superconductor layer 12 side.
この場合、情報記憶手段１の超伝導体層２に、電流IC
を、超伝導体層4a側から超伝導体層4b側に向って、第１
の方向に流す。In this case, the current IC is added to the superconductor layer 2 of the information storage means 1.
From the superconductor layer 4a side to the superconductor layer 4b side,
In the direction of.
しかるときは、超伝導体層２に内部発生した情報の
「１」に対応しているアブリコソフ磁束量子が情報書込
手段11の超伝導体層12側から、それとは反対側の方向に
移動する速度が、情報「１」に対応しているアブリコソ
フ磁束量子と、超伝導体層２に第１の方向に流れる電流
ICとの相互作用による第１の向きのローレンツ力によっ
て、速くなる。At that time, the Abrikosov magnetic flux quantum corresponding to the information "1" internally generated in the superconductor layer 2 moves from the superconductor layer 12 side of the information writing means 11 to the opposite side. Abrikosov flux quantum whose velocity corresponds to information "1" and the current flowing in the first direction in the superconductor layer 2
It becomes faster due to the Lorentz force in the first direction due to the interaction with the IC.
超伝導体層２は、それに内部発生した情報の「１」に対
応している第１の向きのアブリコソフ磁束量子を、情報
書込手段11の超伝導体層12に上述した情報の「１」に対
応している電流IAGF流れなくなり、このため、情報書込
手段11の超伝導体層12からの情報の「１」に対応してい
る磁場が与えられなくなっても、自己保持する。In the superconductor layer 2, the Abrikosov magnetic flux quantum in the first direction corresponding to the information "1" generated in the superconductor layer 2 is transferred to the superconductor layer 12 of the information writing means 11 by the information "1". The current IAGF corresponding to the current does not flow, so that even if the magnetic field corresponding to "1" of the information from the superconductor layer 12 of the information writing means 11 is not applied, it self-holds.
また、２値表示で「１」及び「０」をとる情報の「０」
に対応している電流IBを、情報書込手段11の超伝導体層
12に、上述した情報の「１」に対応している電流IAとは
逆の第２の方向に、僅かの時間流す。In addition, "0" of information that takes "1" and "0" in binary display
Current IB corresponding to the superconducting layer of the information writing means 11
At 12, a current flows in the second direction opposite to the current IA corresponding to “1” of the above information for a short time.
しかるときは、これに応じて、超伝導体層12から、上述
した情報の「１」に対応している磁場の向きとは逆の第
２の向きの情報の「０」に対応している磁場が、僅かな
時間発生する。そして、その情報の「０」に対応してい
る磁場が、情報記憶手段１の超伝導体層２に、主とし
て、情報書込手段11の超伝導体層12側において、与えら
れる。In this case, accordingly, the superconductor layer 12 corresponds to the information "0" in the second direction opposite to the direction of the magnetic field corresponding to the information "1" described above. The magnetic field is generated for a short time. Then, a magnetic field corresponding to "0" of the information is applied to the superconductor layer 2 of the information storage means 1, mainly on the superconductor layer 12 side of the information writing means 11.
このため、情報記憶手段１の超伝導体層２に、情報の
「０」に対応しているアブリコソフ磁束量子が、上述し
た情報の「１」に対応しているアブリコソフ磁束量子と
は逆の第２の向きに内部発生する。Therefore, in the superconductor layer 2 of the information storage means 1, the Abrikosov magnetic flux quantum corresponding to the information “0” is opposite to the above-described Abrykosov magnetic flux quantum corresponding to the information “1”. Internally generated in the direction of 2.
そして、超伝導体層２は、いま、上述した情報の「１」
を含めてなんらアブリコソフ磁束量子を自己保持してい
ないとすれば、情報書込手段11の超伝導体層12に上述し
た情報の「０」に対応している電流IBが流れなくなり、
このため、情報書込手段11の超伝導体層12からの情報の
「０」に対応している磁場が与えられなくなっても、自
己保持する。The superconductor layer 2 is now "1" in the above information.
If the Abrikosov magnetic flux quantum is not self-held including the above, the current IB corresponding to “0” of the above information does not flow in the superconductor layer 12 of the information writing means 11,
Therefore, even if the magnetic field corresponding to "0" of information from the superconductor layer 12 of the information writing means 11 is no longer applied, it self-holds.
また、いま、超伝導体層２が、上述した情報の「１」に
対応しているアブリコソフ磁束量子を自己保持している
とすれば、その情報の「１」に対応しているアブリコソ
フ磁束量子が、上述した情報の「０」対応しているアブ
リコソフ磁束量子によって打消されるため、超伝導体層
２は、情報の「１」に対応しているアブリコソフ磁束量
子及び情報の「０」対応しているアブリコソフ磁束量子
のいずれも自己保持していない状態になる。If the superconductor layer 2 holds the Abrikosov magnetic flux quantum corresponding to the above-mentioned information “1”, the Abrikosov magnetic flux quantum corresponding to the information “1” is assumed. However, since it is canceled by the Abrikosov magnetic flux quantum corresponding to the information “0”, the superconductor layer 2 corresponds to the Abrikosov magnetic flux quantum corresponding to the information “1” and the information “0”. Neither Abrikosov magnetic flux quantum is holding itself.
さらに、２値表示で「１」及び「０」をとる情報の
「０」に対応している電流IDを、情報記憶手段１の超伝
導体層２に、超伝導体層4b側から超伝導体層4a側に向っ
て、第２の方向に流す。Further, the current ID corresponding to “0” of the information that takes “1” and “0” in the binary display is superconducted to the superconductor layer 2 of the information storage means 1 from the superconductor layer 4b side. Flow in the second direction toward the body layer 4a side.
しかるときは、いま、超伝導体層２が情報の「１」に対
応しているアブリコソフ磁束量子を自己保持している場
合、その情報の「１」に対応しているアブリコソフ磁束
量子と、超伝導体層２に第２の方向に流れる電流IDとの
相互作用による第２の向きのローレンツ力によって、情
報の「１」に対応しているアブリコソフ磁束量子が、超
伝導体層２から、情報記憶手段11の超伝導体層12側の外
側に排出され、従って、超伝導体層２が、情報の「１」
に対応しているアブリコソフ磁束量子、及び情報の
「０」に対応しているアブリコソフ磁束量子のいずれも
自己保持していない状態になる。At that time, if the superconductor layer 2 self-holds the Abrikosov flux quantum corresponding to the information "1", the Abrikosov flux quantum corresponding to the information "1" Due to the Lorentz force in the second direction due to the interaction with the current ID flowing in the conductor layer 2 in the second direction, the Abrikosov magnetic flux quantum corresponding to the information “1” is transferred from the superconductor layer 2 to the information It is discharged to the outside of the storage means 11 on the side of the superconductor layer 12, and therefore the superconductor layer 2 has the information "1".
Neither the Abrikosov magnetic flux quantum corresponding to (1) nor the Abrikosov magnetic flux quantum corresponding to “0” of information is self-held.
従って、情報「１」を、情報書込手段11の超伝導体層12
に情報の「１」に対応している電流IAを第１の方向に流
すことによって、情報書込手段11を介して、情報記憶手
段１に、その超伝導体層２が情報の「１」に対応してい
るアブリコソフ磁束量子を第１の向きに自己保持してい
る形で、記憶させることができる。Therefore, the information “1” is transferred to the superconductor layer 12 of the information writing means 11.
By passing a current IA corresponding to "1" of information in the first direction in the first direction, the superconductor layer 2 of the superconductor layer 2 of the information is stored in the information storing means 1 via the information writing means 11. The Abrikosov magnetic flux quantum corresponding to can be stored in the form of self-holding in the first direction.
また、情報の「０」を、情報書込手段11の超伝導体層12
に情報の「０」に対応している電流IBを第２の方向に流
すことによって、または、情報記憶手段１の超伝導体層
２に、情報の「０」に対応している電流IDを第２の方向
に流すことによって、情報記憶手段１に、その超伝導体
層２がなんらアブリコソフ磁束量子を自己保持していな
い形で記憶させることができる。In addition, “0” of information is replaced with the superconductor layer 12 of the information writing means 11.
By passing a current IB corresponding to information "0" in the second direction, or in the superconductor layer 2 of the information storage means 1, a current ID corresponding to information "0" is applied. By flowing in the second direction, the information storage means 1 can store the superconductor layer 2 in a form in which the Abrikosov magnetic flux quantum is not self-held.
また、所定の値を有するバイアス電流ISを、情報読出手
段21のジョセフソン接合素子22に、その超伝導体層26
と、トンネル障壁層25と、ジョセフソン接合素子22の一
方の電極としての情報記憶手段１の超伝導体層２とを通
って流す。Further, a bias current IS having a predetermined value is applied to the Josephson junction element 22 of the information reading means 21 by its superconductor layer 26.
Through the tunnel barrier layer 25 and the superconductor layer 2 of the information storage means 1 as one electrode of the Josephson junction element 22.
しかるときは、ジョセフソン接合素子22が、そのトンネ
ル障壁層25を通る磁場を外部から受けた場合、そのよう
な磁場を受けていない場合に比し臨界電流値が低下する
性質を有すること、また、情報の「１」が、上述したよ
うに、情報記憶手段１に、その超伝導体層２が情報の
「１」対応しているアブリコソフ磁束量子を第１の向き
に自己保持している形で、記憶している場合、ジョセフ
ソン接合素子22が、そのトンネル障壁層25を通る情報の
「１」に対応しているアブリコソフ磁束量子にもとずく
磁場を受けているので、低い臨界電流値を有しているこ
とから、バイアス電流IS所定の値を、上述した低い臨界
電流値よりも高い値に予め設定しておけば、情報の
「１」が、上述したように、情報記憶手段１に記憶され
ている場合、ジョセフソン接合素子22が、超伝導体層26
及び２間に有電圧を発生している、という有電圧状態に
転移する。In that case, the Josephson junction element 22 has the property of having a critical current value lower when receiving a magnetic field passing through the tunnel barrier layer 25 from the outside than when not receiving such a magnetic field, and As described above, the information "1" has a form in which the superconducting layer 2 self-holds the Abrikosov magnetic flux quantum corresponding to the information "1" in the information storage means 1 in the first direction. Then, when memorized, the Josephson junction element 22 receives a magnetic field based on the Abrikosov magnetic flux quantum corresponding to the information "1" passing through the tunnel barrier layer 25, so that the low critical current value is obtained. Therefore, if the predetermined value of the bias current IS is set to a value higher than the above-mentioned low critical current value in advance, "1" of the information is, as described above, the information storage means 1 Stored in Josephson The compound element 22 has a superconductor layer 26.
And a voltage is generated between the two, and the voltage is changed to a voltage state.
しかしながら、情報の「０」が、上述したように、情報
記憶手段１に記憶されている場合、情報記憶手段１の超
伝導体層２がなんらアブリコソフ磁束量子を自己保持し
ていないので、ジョセフソン接合素子22がそのトンネル
障壁層25を通る磁場を受けず、従って、ジョセフソン接
合素子22が高い臨界電流値を有しているので、ジョセフ
ソン接合素子22は、それにバイアス電流が流されても、
上述した有電圧状態に転移せず、このため、超伝導体層
26及び２間に零電圧が得られている、という零電圧状態
を保っている。However, when "0" of information is stored in the information storage means 1 as described above, since the superconductor layer 2 of the information storage means 1 does not hold any Abrikosov magnetic flux quantum, Josephson Since the junction element 22 is not subjected to a magnetic field through its tunnel barrier layer 25, and thus the Josephson junction element 22 has a high critical current value, the Josephson junction element 22 will have a bias current flowing through it. ,
It does not transition to the voltage state described above, and therefore the superconductor layer
The zero voltage state that the zero voltage is obtained between 26 and 2 is maintained.
従って、ジョセフソン接合素子22にバイアス電流を流
し、そして、ジョセフソン接合素子22が有電圧状態に転
移しているか否かを検出することによって、情報記憶手
段１に情報の「１」が記憶されている場合、その情報の
「１」を読み出すことができ、また、情報記憶手段１に
情報の「０」が記憶されている場合、その情報の「０」
を読出すことができる。Therefore, by supplying a bias current to the Josephson junction element 22 and detecting whether or not the Josephson junction element 22 is transferred to the voltage-applied state, "1" of information is stored in the information storage means 1. If it is, the information "1" can be read out. If the information "0" is stored in the information storing means 1, the information "0" can be read.
Can be read.
上述したように、第７図及び第８図に示す従来の超伝導
情報記憶装置によれば、情報記憶装置としての機能を呈
する。As described above, according to the conventional superconducting information storage device shown in FIGS. 7 and 8, it functions as an information storage device.
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、第７図及び第８図で上述した従来の超伝
導情報記憶装置の場合、情報読出手段21が有しているジ
ョセフソン接合素子22が情報書込手段１が有している超
伝導体層２を、一方の電極として用いて構成されてい
る。Problems to be Solved by the Invention However, in the case of the conventional superconducting information storage device described above with reference to FIGS. 7 and 8, the Josephson junction element 22 included in the information reading means 21 is the information writing means 1 Is used as one of the electrodes.
このため、超伝導体層２に要求されている、上述したア
ブリコソフ磁束量子が効果的に内部発生し、そのアブリ
コソフ磁束量子が容易に動き得るように形成されること
が望ましいという所望事項と、ジョセフソン接合素子22
の電極としての超伝導体層に要求されている、その超伝
導体層上にトンネル障壁層25を良好に形成することがで
きることが望ましいという所望事項とを同時に満足させ
ることが困難であった。For this reason, it is desirable that the above-mentioned Abrikosov magnetic flux quanta, which is required for the superconductor layer 2, be formed internally so that the Abrikosov magnetic flux quanta can be easily moved. Son junction element 22
It was difficult to simultaneously satisfy the requirement of the superconductor layer as the electrode, which is desirable to be able to satisfactorily form the tunnel barrier layer 25 on the superconductor layer.
このため、第７図及び第８図で上述した従来の超伝導情
報記憶装置の場合、情報記憶装置としての機能が高性能
で得られない、という欠点を有していた。Therefore, in the case of the conventional superconducting information storage device described above with reference to FIGS. 7 and 8, there is a drawback that the function as an information storage device cannot be obtained with high performance.
また、第７図及び第８図で上述した従来の超伝導情報記
憶装置の場合、情報の「１」情報記憶手段１に記憶させ
るときに、上述したように、情報記憶手段１の超伝導体
層２に、電流ICを第１の方向に流せば、上述したよう
に、超伝導体層２に内部発生した情報の「１」に対応し
ているアブリコソフ磁束量子が情報読出手段21のジョセ
フソン接合素子22側に向って移動する速度が早くなる。
また、情報の「０」を、上述したように、情報記憶手段
１の超伝導体層２に、電流IDを第２の方向に流すことに
よって、情報記憶手段１に記憶させるとき、超伝導体層
２が自己保持しているアブリコソフ磁束量子を超伝導体
層２外に早く排出することができる。このため、情報記
憶装置としての動作を高速化することができる。Further, in the case of the conventional superconducting information storage device described above with reference to FIGS. 7 and 8, when the information “1” is stored in the information storage means 1, as described above, the superconductor of the information storage means 1 is stored. When a current IC is applied to the layer 2 in the first direction, as described above, the Abrikosov magnetic flux quantum corresponding to the information "1" internally generated in the superconductor layer 2 is generated by the Josephson of the information reading means 21. The speed of movement toward the joining element 22 side becomes faster.
Further, as described above, when "0" of information is stored in the information storage means 1 by causing the current ID to flow in the second direction in the superconductor layer 2 of the information storage means 1, the superconductor The Abrikosov magnetic flux quanta that the layer 2 self-holds can be quickly discharged out of the superconductor layer 2. Therefore, the operation as the information storage device can be speeded up.
しかしながら、第７図及び第８図に示す超伝導情報記憶
装置の複数によって、それらの情報記憶手段１の超伝導
体層２を直列に接続して、超伝導情報記憶装置列を構成
した場合、一の超伝導情報記憶装置の情報記憶手段１の
超伝導体層２のみに、上述した電流ICまたはIDを選択的
に流して、その情報記憶手段１のみに情報を選択的に記
憶しようとしても、その電流ICまたはIDが、他の超伝導
情報記憶装置の情報読出手段21のジョセフソン接合素子
22に流れ込んで誤動作を生ぜしめ、また、一の超伝導情
報記憶装置の情報読出手段21のジョセフソン接合素子22
にのみ上述したバイアス電流を流して、その情報記憶手
段から情報を選択的に読出そうとしても、そのバイアス
電流が、他の超伝導情報記憶装置の情報記憶手段１の超
伝導体層２に流れ込んで、その情報記憶手段１に記憶さ
れている情報を破壊したりする、という欠点を有してい
た。However, when a plurality of superconducting information storage devices shown in FIGS. 7 and 8 are connected in series to superconductor layers 2 of the information storage means 1 to form a superconducting information storage device array, Even if an attempt is made to selectively store information only in the information storage means 1 by selectively flowing the above-mentioned current IC or ID only in the superconductor layer 2 of the information storage means 1 of one superconducting information storage device. , Its current IC or ID is the Josephson junction element of the information reading means 21 of another superconducting information storage device.
Flow into 22 to cause a malfunction, and the Josephson junction element 22 of the information reading means 21 of one superconducting information storage device.
Even if an attempt is made to selectively read information from the information storage means by applying the above-mentioned bias current to the superconductor layer 2 of the information storage means 1 of another superconducting information storage device. However, it has a drawback that the information stored in the information storage means 1 is destroyed.
問題点を解決するための手段 よって、本発明は、上述した欠点のない、新規な超伝導
情報記憶装置を提案せんとするものである。Therefore, the present invention proposes a novel superconducting information storage device which does not have the above-mentioned drawbacks.
本発明による超伝導情報記憶装置は、第７図及び第８図
で上述した従来の超伝導情報記憶装置の場合と同様に、
磁場が予定の強さで与えられることによってアブリコソ
フ磁束量子を内部発生し、そのアブリコソフ磁束量子を
上記磁場が与えられなくなっても自己保持する超伝導体
層を有する情報記憶手段と、情報に対応している電流が
通電されることによって、上記情報記憶手段の超伝導体
層に与える磁場を発生する超伝導体層を有する情報書込
手段と、上記情報記憶手段の超伝導体層に自己保持され
ているアブリコソフ磁束量子に感応するジョセフソン接
合素子を有する情報読出手段とを有している構成を有す
る。The superconducting information storage device according to the present invention is similar to the case of the conventional superconducting information storage device described above with reference to FIGS.
Corresponding to information storage means having a superconductor layer that internally generates Abrikosov magnetic flux quanta when a magnetic field is applied with a predetermined strength, and self-holds the Abrikosov magnetic flux quanta even when the magnetic field is not applied. Information writing means having a superconductor layer for generating a magnetic field to be applied to the superconductor layer of the information storage means and self-holding in the superconductor layer of the information storage means. And an information reading means having a Josephson junction element sensitive to the Abrikosov magnetic flux quantum.
しかしながら、本発明による超伝導情報記憶装置は、こ
のような構成を有する超伝導情報記憶装置において、そ
の上記情報読出手段のジョセフソン接合素子が、上記情
報記憶手段の超伝導体層から、電気的に分離されてい
る、という構成を有する。However, in the superconducting information storage device according to the present invention, in the superconducting information storage device having such a configuration, the Josephson junction element of the information reading means is electrically connected to the superconductor layer of the information storage means. It is separated into two parts.
本発明の作用・効果 このような本発明による超伝導情報記憶装置によれば、
それが、第７図及び第８図で上述した超伝導情報記憶装
置において、その情報読出手段のジョセフソン接合素子
が、情報記憶手段の超伝導体層を一方の電極として構成
されているのに代え、情報記憶手段の超伝導体層とは電
気的に分離されている超伝導体層を用いて構成されてい
る構成になっていることを除いては、第７図及び第８図
で上述したと同様の構成を有しているので、第７図及び
第８図で上述したと同様に、情報記憶装置としての機能
を呈する。Effects and Effects of the Present Invention According to the superconducting information storage device of the present invention as described above,
That is, in the superconducting information storage device described above with reference to FIGS. 7 and 8, the Josephson junction element of the information reading means is configured with the superconductor layer of the information storage means as one electrode. Instead, except that the superconducting layer of the information storage means is electrically separated from the superconducting layer, the superconducting layer is configured to be electrically separated. Since it has the same configuration as described above, it functions as an information storage device as described above with reference to FIGS. 7 and 8.
しかしながら、本発明による超伝導情報記憶装置によれ
ば、その情報読出手段のジョセフソン接合素子が、情報
記憶手段の超伝導体層から、電気的に分離し、従って、
情報読出手段のジョセフソン接合素子が、情報記憶手段
の超伝導体層とは電気的に分離されている超伝導体層を
用いて構成されている構成になっているため、情報記憶
手段の超伝導体層を、それに要求されている事項を満足
しているものとすることができ、また、情報読出手段の
ジョセフソン接合素子の超伝導体層も、それに要求され
ている事項を満足しているものとすることができるの
で、情報記憶装置としての機能が高性能で得られる。However, according to the superconducting information storage device of the present invention, the Josephson junction element of the information reading means is electrically separated from the superconductor layer of the information storage means, and thus,
Since the Josephson junction element of the information reading means is constituted by using the superconductor layer electrically separated from the superconductor layer of the information storage means, the superconducting layer of the information storage means is The conductor layer may satisfy the requirements, and the superconducting layer of the Josephson junction element of the information reading means may also satisfy the requirements. Therefore, the function as an information storage device can be obtained with high performance.
また、本発明による超伝導情報記憶装置の複数によっ
て、それらの情報記憶手段超伝導体層を直列に接続して
超伝導情報記憶装置列を構成した場合、一の超伝導情報
記憶装置の情報記憶手段の超伝導体層のみに、その情報
記憶手段のみに情報を選択的に記憶するために、電流を
流しても、その電流が、他の超伝導情報記憶装置の情報
読出手段のジョセフソン接合素子に流れ込んで誤動作を
生ぜしめる、ということがなく、また、一の超伝導情報
記憶装置の情報読出手段のジョセフソン接合素子に、そ
の情報記憶手段から情報を選択的読出すために、バイア
ス電流を流しても、そのバイアス電流が、他の超伝導情
報記憶装置の情報記憶手段の超伝導体層に流れ込んでそ
の情報記憶手段に記憶されている情報を破壊する、とい
うこともない。Further, in the case where a plurality of superconducting information storage devices according to the present invention form a superconducting information storage device sequence by connecting those information storage means superconductor layers in series, the information storage of one superconducting information storage device is performed. In order to selectively store information only in the information storage means of only the superconducting layer of the means, even if a current is passed, the current is the Josephson junction of the information reading means of another superconducting information storage device. A bias current is applied to the Josephson junction element of the information reading means of one superconducting information storage device in order to selectively read information from the information storage means without flowing into the element and causing malfunction. Even when the current flows, the bias current does not flow into the superconductor layer of the information storage means of another superconducting information storage device and destroy the information stored in the information storage means.
実施例１ 次に、第１図及び第２図を伴なって、本発明による超伝
導情報記憶装置の第１の実施例を述べよう。First Embodiment Next, a first embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
第１図及び第２図において、第７図及び第８図との対応
部分には同一符号を付し詳細説明を省略する。1 and 2, parts corresponding to those in FIGS. 7 and 8 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
第１図及び第２図に示す本発明による超伝導情報記憶装
置の第１の実施例は、次の事項を除いて、第７図及び第
８図で上述した従来の超伝導情報記憶装置の場合と同様
の構成を有する。The first embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention shown in FIGS. 1 and 2 is the same as the conventional superconducting information storage device described above with reference to FIGS. 7 and 8 except for the following matters. It has the same configuration as the case.
すなわち、情報読出手段21のジョセフソン接合素子22
が、情報記憶手段１の超伝導体層２を一方の電極として
構成されているのに代え、情報記憶手段１の超伝導体層
２上に、絶縁層31が形成され、一方、その絶縁層31上
に、ストライプ状の超伝導体層32が形成され、しかし
て、情報読出手段21のジョセフソン接合接合素子22が、
超伝導体層32を一方の電極としている態様で、第７図及
び第８図の場合に準じた構成で構成されている。That is, the Josephson junction element 22 of the information reading means 21
However, instead of using the superconductor layer 2 of the information storage means 1 as one electrode, an insulating layer 31 is formed on the superconductor layer 2 of the information storage means 1, while the insulation layer 31 is formed. A stripe-shaped superconductor layer 32 is formed on 31 and the Josephson junction junction element 22 of the information reading means 21 is
The superconductor layer 32 is used as one of the electrodes, and the structure is similar to that shown in FIGS. 7 and 8.
以上が、本発明による超伝導情報記憶装置の第１の実施
例の構成である。The above is the configuration of the first embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention.
このような本発明による超伝導情報記憶装置の第１の実
施例の構成によれば、それが上述した事項を除いて第７
図及び第８図の場合と同様の構成を有するので、詳細説
明は省略するが、情報読出手段21のジョセフソン接合素
子22にバイアス電流ISを流すときに、それが、情報記憶
手段１の超伝導体層２を通って流れるのに代え、ジョセ
フソン接合素子22の超伝導体層32を通って流れることを
除いて、第７図及び第８図で上述したと同様の動作を行
って、情報を、情報記憶手段に記憶させ、また、それを
読出すことができる。According to the configuration of the first embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention, it is the seventh embodiment except for the matters described above.
Although the detailed description is omitted because it has the same configuration as in the case of FIG. 8 and FIG. 8, when the bias current IS is passed through the Josephson junction element 22 of the information read-out means 21, it is not over the information storage means 1. An operation similar to that described above with reference to FIGS. 7 and 8 is performed except that instead of flowing through the conductor layer 2, it flows through the superconductor layer 32 of the Josephson junction element 22. Information can be stored in and read from the information storage means.
しかしながら、第１図及び第２図に示す本発明による第
１の実施例の場合、情報読出手段21のジョセフソン接合
素子22が、情報記憶手段１の超伝導体層２から、電気的
に分離されているので、本発明の作用・効果の項で上述
した効果が得られる。However, in the case of the first embodiment according to the present invention shown in FIGS. 1 and 2, the Josephson junction element 22 of the information reading means 21 is electrically separated from the superconductor layer 2 of the information storing means 1. Therefore, the effect described above in the section of the operation and effect of the present invention can be obtained.
実施例２ 次に、第３図及び第４図を伴なって、本発明による超伝
導情報記憶装置の第２の実施例を述べよう。Second Embodiment Next, a second embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
第３図及び第４図において、第１図及び第２図との対応
部分には同一符号を付して詳細説明を省略する。3 and 4, parts corresponding to those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
第３図及び第４図に示す本発明による超伝導情報記憶装
置の第２の実施例は、第１図及び第２図で上述した本発
明による超伝導情報記憶装置の第１の実施例において、
その情報読出手段21におけるジョセフソン接合素子２を
構成している超伝導体層26上に、絶縁層33を介して、ジ
ョセフソン接合素子22のトンネル障壁層25と対向するよ
うに、ストライプ状の超伝導体層34が形成されているこ
とを除いて、第１図及び第２図で上述した本発明による
超伝導情報記憶装置の第１の実施例と同様の構成を有す
る。The second embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention shown in FIGS. 3 and 4 is the same as the first embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention described above with reference to FIGS. 1 and 2. ,
On the superconductor layer 26 constituting the Josephson junction element 2 in the information reading means 21, a striped pattern is formed so as to face the tunnel barrier layer 25 of the Josephson junction element 22 via the insulating layer 33. The structure is the same as that of the first embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention described above with reference to FIGS. 1 and 2, except that the superconductor layer 34 is formed.
以上が、本発明による超伝導情報記憶装置の第２の実施
例の構成である。The above is the configuration of the second embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention.
このような構成を有する本発明による超伝導情報記憶装
置の第２の実施例によれば、それが、上述した事項を除
いて、第１図及び第２図で上述した本発明による超伝導
情報記憶装置の第１の実施例と同様の構成を有し、一
方、超伝導体層34に電流を流せば、それからジョセフソ
ン接合素子22のトンネル障壁層25を通る磁場が発生する
ので、ジョセフソン接合素子22にバイアス電流を流し
て、情報記憶手段１から情報を読出すときに、超伝導体
層34に電流を流すことによって、情報記憶手段１からの
情報の読出を効果的に行うことができる。According to the second embodiment of the superconducting information storage device of the present invention having such a structure, the superconducting information storage device according to the present invention described above with reference to FIGS. 1 and 2 is provided except for the matters described above. The structure is similar to that of the first embodiment of the memory device. On the other hand, when a current is passed through the superconductor layer 34, a magnetic field is generated through the tunnel barrier layer 25 of the Josephson junction element 22. When a bias current is passed through the junction element 22 to read information from the information storage means 1, by passing a current through the superconductor layer 34, information can be effectively read out from the information storage means 1. it can.
実施例３ 次に、第５図及び第６図を伴なって、本発明による超伝
導情報記憶装置の第３の実施例を述べよう。Third Embodiment Next, with reference to FIGS. 5 and 6, a third embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention will be described.
第５図及び第６図において、第３図及び第４図との対応
部分には同一符号を付して詳細説明を省略する。5 and 6, parts corresponding to those in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
第５図及び第６図に示す本発明による超伝導情報記憶装
置の第３の実施例は、第３図及び第４図で上述した本発
明による超伝導情報記憶装置の第２の実施例の構成にお
いて、その情報読出手段21のジョセフソン接合素子22を
構成している超伝導体層26が、情報書込手段11の超伝導
体層12側に延長していることを除いて、第３図及び第４
図で上述した本発明による超伝導情報記憶装置の第２の
実施例と同様の構成を有する。The third embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention shown in FIGS. 5 and 6 is the same as the second embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention described above with reference to FIGS. 3 and 4. In the configuration, the third embodiment except that the superconductor layer 26 forming the Josephson junction element 22 of the information reading means 21 extends to the superconductor layer 12 side of the information writing means 11. Figure and Fourth
It has the same configuration as the second embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention described above with reference to the drawing.
以上が本発明による超伝導情報記憶装置の第３の実施例
の構成である。The above is the configuration of the third embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention.
このような構成を有する本発明による超伝導情報記憶装
置の第３の実施例によれば、それが上述した事項を除い
て、第３図及び第４図で上述した本発明による超伝導情
報記憶装置と同様の構成を有するので、詳細説明は省略
するが、第３図及び第４図で上述した本発明と同様の作
用効果が得られる。According to the third embodiment of the superconducting information storage device of the present invention having such a configuration, except for the matters described above, the superconducting information storage device of the present invention described above with reference to FIGS. Since the device has the same configuration as that of the device, detailed description thereof will be omitted, but the same effects as those of the present invention described above with reference to FIGS. 3 and 4 can be obtained.
しかしながら、第５図及び第６図に示す本発明による超
伝導情報記憶装置の第３の実施例の場合、情報読出手段
21のジョセフソン接合素子22を構成している超伝導体層
26が、情報書込手段11の超伝導体層12側に延長し、従っ
て、超伝導体層26が情報記憶手段１の超伝導体層２と広
い面積に亘って対向しているので、超伝導体層26の反磁
性効果を利用して、情報記憶手段１の超伝導体層２が自
己保持しているアブリコソフ磁束量子にもとずく磁場
を、ジョセフソン接合素子22に、そのトンネル障壁層25
を通って、効果的に与えることができる。However, in the case of the third embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention shown in FIGS. 5 and 6, the information reading means is used.
Superconducting layers constituting 21 Josephson junction elements 22
26 extends to the side of the superconductor layer 12 of the information writing means 11, and therefore the superconductor layer 26 faces the superconductor layer 2 of the information storage means 1 over a wide area. Utilizing the diamagnetic effect of the conductor layer 26, the magnetic field based on the Abrikosov magnetic flux quantum self-held by the superconductor layer 2 of the information storage means 1 is applied to the Josephson junction element 22 and its tunnel barrier layer. twenty five
Can be effectively given through.
従って、情報記憶手段１から情報を読出すとき、それを
効果的に行うこともできる。Therefore, when the information is read from the information storage means 1, it can be effectively performed.
なお、上述においては、本発明の僅かな例を示したに留
まり、例えば、第５図及び第６図で上述した構成におい
て、その超伝導体層34を省略した構成とすることもで
き、その他、本発明の精神を脱することなしに、種々の
変型、変更をなし得るであろう。In the above description, only a few examples of the present invention are shown, and for example, the superconductor layer 34 may be omitted in the configuration described above with reference to FIGS. 5 and 6. Various modifications and changes may be made without departing from the spirit of the present invention.
第１図及び第２図は、本発明による超伝導情報記憶装置
の第１の実施例を示す略線的平面図及びそのII−II線上
の断面図である。 第３図及び第４図は、本発明による超伝導情報記憶装置
の第２の実施例を示す略線的平面図及びそのIV−IV線上
の断面図である。 第５図及び第６図は、本発明による超伝導情報記憶装置
の第３の実施例を示す略線的平面図及びそのVI−VI線上
の断面図である。 第７図及び第８図は、従来の超伝導情報記憶装置を示す
略線的平面図及びそのVIII−VIII線上の断面図である。 １……情報記憶手段 ２……情報記憶手段１の超伝導体層 3a、3b、3c、3d……超伝導体層の辺 4a、4b……ストライプ状の超伝導体層 11……情報書込手段 12……情報書込手段の超伝導体層 21……情報読出手段 22……ジョセフソン接合素子 23……窓 24……絶縁層 25……トンネル障壁層 26……超伝導体層 31、33……絶縁層 32……ジョセフソン接合素子素子22の超伝導体層 34……超伝導体層1 and 2 are a schematic plan view showing a first embodiment of a superconducting information storage device according to the present invention and a sectional view taken along line II-II thereof. 3 and 4 are a schematic plan view showing a second embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention and a cross-sectional view taken along line IV-IV thereof. 5 and 6 are a schematic plan view showing a third embodiment of the superconducting information storage device according to the present invention and a sectional view taken along line VI-VI thereof. FIG. 7 and FIG. 8 are a schematic plan view showing a conventional superconducting information storage device and a sectional view taken along line VIII-VIII thereof. 1 ... Information storage means 2 ... Superconductor layer 3a, 3b, 3c, 3d of information storage means 1 ... Sides 4a, 4b of superconductor layer ... Striped superconductor layer 11 ... Information sheet Incorporation means 12 ...... Information writing means superconductor layer 21 ...... Information reading means 22 ...... Josephson junction device 23 ...... Window 24 ...... Insulating layer 25 ...... Tunnel barrier layer 26 ...... Superconductor layer 31 , 33 …… Insulating layer 32 …… Josephson junction element Superconducting layer of element 22 34 …… Superconducting layer
Claims (1)
てアブリコソフ磁束量子を内部発生し、そのアブリコソ
フ磁束量子を上記磁場が与えられなくなっても自己保持
する超伝導体層を有する情報記憶手段と、 情報に対応している電流が通電されることによって、上
記情報記憶手段の超伝導体層に与える磁場を発生する超
伝導体層を有する情報書込手段と、 上記情報記憶手段の超伝導体層に自己保持されているア
ブリコソフ磁束量子に感応するジョセフソン接合素子を
有する情報読出手段とを有する超伝導情報記憶装置にお
いて、 上記情報読出手段のジョセフソン接合素子が、上記情報
記憶手段の超伝導体層から、電気的に分離されているこ
とを特徴とする超伝導情報記憶装置。1. An information storage means having a superconductor layer which internally generates Abrikosov magnetic flux quanta when a magnetic field is applied with a predetermined strength and self-holds the Abrikosov magnetic flux quanta even when the magnetic field is not applied. An information writing means having a superconductor layer for generating a magnetic field applied to the superconductor layer of the information storage means when a current corresponding to information is applied, and a superconductor of the information storage means A superconducting information storage device having an information reading means having a Josephson junction element sensitive to the Abrikosov flux quantum self-held in a layer, wherein the Josephson junction element of the information reading means is a superconducting element of the information storage means. A superconducting information storage device, which is electrically separated from a body layer.
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