JPH0724314B2 - 超伝導トランジスタ - Google Patents
超伝導トランジスタInfo
- Publication number
- JPH0724314B2 JPH0724314B2 JP63212838A JP21283888A JPH0724314B2 JP H0724314 B2 JPH0724314 B2 JP H0724314B2 JP 63212838 A JP63212838 A JP 63212838A JP 21283888 A JP21283888 A JP 21283888A JP H0724314 B2 JPH0724314 B2 JP H0724314B2
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- Japan
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- superconducting
- superconductor layer
- superconductor
- magnetic flux
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は超伝導の特性をもつ高速のトランジスタの構成
に関するものである。
に関するものである。
〈従来の技術〉 従来は、電流や電圧のスイッチング素子としてSiやGaAs
などの半導体を用いたトランジスタ，超伝導特性を用い
るジョセフソン素子があり、又超伝導体と常伝導の半導
体を組み合わせた超伝導トランジスタなどの開発も行な
われている。
などの半導体を用いたトランジスタ，超伝導特性を用い
るジョセフソン素子があり、又超伝導体と常伝導の半導
体を組み合わせた超伝導トランジスタなどの開発も行な
われている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 半導体のトランジスタは、常伝導の半導体が必ず電気抵
抗（Ｒ）をもつことと、その接合により、又は、絶縁膜
を介在させた構成により容量（Ｃ）をもつことからRCに
よる伝達の遅延があり高速化がさまたげられていた。
抗（Ｒ）をもつことと、その接合により、又は、絶縁膜
を介在させた構成により容量（Ｃ）をもつことからRCに
よる伝達の遅延があり高速化がさまたげられていた。
高速動作が可能なジョセフソン素子も、超伝導体に介在
させる数10Åの絶縁膜の作製に極めて高度な技術を要す
ること、その取扱も簡単でなく、出力レベルも低いとい
う欠点があった。
させる数10Åの絶縁膜の作製に極めて高度な技術を要す
ること、その取扱も簡単でなく、出力レベルも低いとい
う欠点があった。
超伝導体と常伝導体の半導体を組み合わせたトランジス
タは種々の構成が考えられているが、超伝導体中でのジ
ョセフソン接合の作製と、超伝導体と半導体との接合作
製が難しいこと、及び、超微細加工が必要なことなどが
実用化を妨げていた。
タは種々の構成が考えられているが、超伝導体中でのジ
ョセフソン接合の作製と、超伝導体と半導体との接合作
製が難しいこと、及び、超微細加工が必要なことなどが
実用化を妨げていた。
本発明は、従来の超伝導トランジスタなどのスイッチン
グ素子がもつ以上のような問題点を解消する超伝導トラ
ンジスタを提供することを目的としている。
グ素子がもつ以上のような問題点を解消する超伝導トラ
ンジスタを提供することを目的としている。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明の超伝導トランジスタは、基板上に形成された超
伝導体層と、該超伝導体層表面に対向するように形成さ
れたソース電極及びドレイン電極と、該ソース電極と該
ドレイン電極との間で上記超伝導体層を流れる電流経路
が２つ形成されるように上記超伝導体層を貫通し、少な
くとも該超伝導体層との間に絶縁膜が形成された非超伝
導体層と、上記非超伝導体層の磁束密度を増減するコイ
ル等のを制御する手段とを有することを特徴とするもの
である。
伝導体層と、該超伝導体層表面に対向するように形成さ
れたソース電極及びドレイン電極と、該ソース電極と該
ドレイン電極との間で上記超伝導体層を流れる電流経路
が２つ形成されるように上記超伝導体層を貫通し、少な
くとも該超伝導体層との間に絶縁膜が形成された非超伝
導体層と、上記非超伝導体層の磁束密度を増減するコイ
ル等のを制御する手段とを有することを特徴とするもの
である。
〈作用〉 以上の構成の超伝導トランジスタに於て、ソースとドレ
インへ外部電源を接続し、かつ、その中央部に設けた非
超伝導体部の磁束密度を変化させると、その中央部によ
って分流され超伝導部を流れる電流は、アハラノフ・ボ
ーム効果によって中央部の磁束による磁場ポテンシャル
の干渉作用をうけ、ソースとドレイン間を流れる電流
は、その中央部の磁束密度の一定の増加毎に周期的な増
加と減少を繰り返すので、制御用のコイルで発生する磁
束を、ソースとドレイン間を流れる電流が最大値と最小
値になる磁束の間で制御すれば磁束に応じて電流も変化
できて超伝導体トランジスタの動作をさせることができ
る。
インへ外部電源を接続し、かつ、その中央部に設けた非
超伝導体部の磁束密度を変化させると、その中央部によ
って分流され超伝導部を流れる電流は、アハラノフ・ボ
ーム効果によって中央部の磁束による磁場ポテンシャル
の干渉作用をうけ、ソースとドレイン間を流れる電流
は、その中央部の磁束密度の一定の増加毎に周期的な増
加と減少を繰り返すので、制御用のコイルで発生する磁
束を、ソースとドレイン間を流れる電流が最大値と最小
値になる磁束の間で制御すれば磁束に応じて電流も変化
できて超伝導体トランジスタの動作をさせることができ
る。
以上の動作を示したのが第２図で、非超電導体からなる
中央部で分流された２つの超伝導電子流の波動関数をそ
れぞれΨ1，Ψ2とし、ドレインでの超電導電子流の波動
関数をΨとし、その中央部を貫通する磁束をΦとする
と、超伝導体回路を流れる超伝導電子流は次の式で表さ
れる状態になる。
中央部で分流された２つの超伝導電子流の波動関数をそ
れぞれΨ1，Ψ2とし、ドレインでの超電導電子流の波動
関数をΨとし、その中央部を貫通する磁束をΦとする
と、超伝導体回路を流れる超伝導電子流は次の式で表さ
れる状態になる。
ｈはプランク定数,eは電子の電荷,cは光速,Reは実部記
号、＊はエルシート共役記号である。
号、＊はエルシート共役記号である。
上記の式から、コイルで制御した磁束Φによりドレイン
電流を変えることができ、この特性から従来のトランジ
スタと同様な使い方ができることが分る。
電流を変えることができ、この特性から従来のトランジ
スタと同様な使い方ができることが分る。
〈実施例〉 本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の１実施例の斜視図であり、安定化ジ
ルコニア（YSZ）の基板７の上にスパッタリング法によ
りY1Ba2Cu3O7- δ（０＜δ＜１）のセラミック超伝導体
の薄膜１を形成し、その薄膜１の上にアルミナの絶縁膜
４を形成し、続いてホトリソグラフとエッチングにより
中央部５になる部分の超伝導膜を除去し、その穴にアル
ミナをCVD法によって充填した。更に、引続いて絶縁膜
４の上に超伝導膜の成長とホトリソグラフ及びエッチン
グにより超伝導体のコイル６を形成した上、絶縁膜４に
ソース２とドレイン３の開口部を作り、セラミック超伝
導体と密着性のよいTiを蒸着して電極を形成し、リード
線を銀ペイントで接続して超伝導トランジスタ８を完成
した。
ルコニア（YSZ）の基板７の上にスパッタリング法によ
りY1Ba2Cu3O7- δ（０＜δ＜１）のセラミック超伝導体
の薄膜１を形成し、その薄膜１の上にアルミナの絶縁膜
４を形成し、続いてホトリソグラフとエッチングにより
中央部５になる部分の超伝導膜を除去し、その穴にアル
ミナをCVD法によって充填した。更に、引続いて絶縁膜
４の上に超伝導膜の成長とホトリソグラフ及びエッチン
グにより超伝導体のコイル６を形成した上、絶縁膜４に
ソース２とドレイン３の開口部を作り、セラミック超伝
導体と密着性のよいTiを蒸着して電極を形成し、リード
線を銀ペイントで接続して超伝導トランジスタ８を完成
した。
作製した超伝導トランジスタをその超伝導体部の臨界温
度Tc以下に冷却し、そのソース−ドレイン間の電流は、
その超伝導体膜１の臨界電流Jc以下で動作できる程度に
し、コイル６によって中央部５の磁束を変化させると、
その磁束密度の増加と共に一定の周期で、ドレイン電流
が増減するのが測定できた。これは、磁束を減少させる
ときも、増加のときと同じように周期的なドレイン電流
の増減が測定できた。
度Tc以下に冷却し、そのソース−ドレイン間の電流は、
その超伝導体膜１の臨界電流Jc以下で動作できる程度に
し、コイル６によって中央部５の磁束を変化させると、
その磁束密度の増加と共に一定の周期で、ドレイン電流
が増減するのが測定できた。これは、磁束を減少させる
ときも、増加のときと同じように周期的なドレイン電流
の増減が測定できた。
以上、本発明を実施例に従って説明したが、本発明は、
実施例に限定されるものでなく、超電導体もBi-Sr-Ca-C
u-O系やTl-Ba-Ca-Cu-O系などのセラミック超伝導体、又
はPb,Tcなどの元素超伝導体や、Nb3Ge,Nb3Gaなどの化合
物超伝導体でもよく、基板もSrTiO3,Al2O3などを使用す
ることも可能であり、超伝導トランジスタ８の形状も本
発明の動作を行なう範囲で任意に変形しても発明の効果
を得ることができる。
実施例に限定されるものでなく、超電導体もBi-Sr-Ca-C
u-O系やTl-Ba-Ca-Cu-O系などのセラミック超伝導体、又
はPb,Tcなどの元素超伝導体や、Nb3Ge,Nb3Gaなどの化合
物超伝導体でもよく、基板もSrTiO3,Al2O3などを使用す
ることも可能であり、超伝導トランジスタ８の形状も本
発明の動作を行なう範囲で任意に変形しても発明の効果
を得ることができる。
〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明のトランジスタの電
子通過領域は超伝導層で形成されているので、マイスナ
ー効果によって、コイルからの磁束は電子通過領域にお
いて存在せず、そのため電子はローレンツ力を受けるこ
とがない。したがって、超伝導層を通過する電子を制御
する高速動作のトランジスタを、アハラノフ・ボーム効
果による磁束での制御を利用することにより、特別な技
術を用いることなく作製することができ、その使用も簡
単になった。
子通過領域は超伝導層で形成されているので、マイスナ
ー効果によって、コイルからの磁束は電子通過領域にお
いて存在せず、そのため電子はローレンツ力を受けるこ
とがない。したがって、超伝導層を通過する電子を制御
する高速動作のトランジスタを、アハラノフ・ボーム効
果による磁束での制御を利用することにより、特別な技
術を用いることなく作製することができ、その使用も簡
単になった。
第１図は本発明の超伝導トランジスタの実施例の斜視
図、第２図は本発明の超伝導トランジスタの動作原理を
説明するための図である。 １……超伝導体,2……ソース,3……ドレイン,4……絶縁
膜,5……中央部,6……コイル,7……基板。
図、第２図は本発明の超伝導トランジスタの動作原理を
説明するための図である。 １……超伝導体,2……ソース,3……ドレイン,4……絶縁
膜,5……中央部,6……コイル,7……基板。
Claims (2)
- 【請求項１】基板上に形成された超伝導体層と、 該超伝導体層表面に対向するように形成されたソース電
極及びドレイン電極と、 該ソース電極と該ドレイン電極との間で、上記超伝導体
層を流れる電流経路が２つ形成されるように上記超伝導
体層を貫通し、少なくとも該超伝導体層との間に絶縁膜
が形成された非超伝導体層と、 上記非超伝導体層の磁束を制御する手段とを有すること
を特徴とする超伝導トランジスタ。 - 【請求項２】上記非超伝導体層の磁束を制御する手段
が、超伝導体で形成されたコイルからなることを特徴と
する、請求項１記載の超伝導トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63212838A JPH0724314B2 (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 超伝導トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63212838A JPH0724314B2 (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 超伝導トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0260177A JPH0260177A (ja) | 1990-02-28 |
| JPH0724314B2 true JPH0724314B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=16629185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63212838A Expired - Fee Related JPH0724314B2 (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 超伝導トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0724314B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI452448B (zh) | 2008-12-01 | 2014-09-11 | Fuji Electric Co Ltd | An electrophotographic photoreceptor, a method of manufacturing the same, and an electrophotographic apparatus |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0671099B2 (ja) * | 1987-12-02 | 1994-09-07 | 住友電気工業株式会社 | 不揮発性記憶装置 |
| JPH01226182A (ja) * | 1988-03-07 | 1989-09-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電子波干渉素子 |
-
1988
- 1988-08-25 JP JP63212838A patent/JPH0724314B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0260177A (ja) | 1990-02-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |