JPH0758368A - 超伝導物質を用いた電子回路素子 - Google Patents
超伝導物質を用いた電子回路素子Info
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- JPH0758368A JPH0758368A JP5201457A JP20145793A JPH0758368A JP H0758368 A JPH0758368 A JP H0758368A JP 5201457 A JP5201457 A JP 5201457A JP 20145793 A JP20145793 A JP 20145793A JP H0758368 A JPH0758368 A JP H0758368A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造が容易で、高速動作および低電力動作が
可能な電気回路素子を提供すること。 【構成】 本発明の第１の電子回路素子は、Ｐ型の超伝
導物質１２とＮ型の超伝導物質１４とのＰＮ接合部１３
を有する。この電子回路素子は、ＰＮ接合を有するダイ
オード素子１０、ＰＮＰ型トランジスタ素子１０ａ、Ｎ
ＰＮ型トランジスタ素子１０ｂの態様をとることができ
る。本発明の第２の電子回路素子は、超伝導物質層２４
の上に、ゲート電極２６が形成してある。
可能な電気回路素子を提供すること。 【構成】 本発明の第１の電子回路素子は、Ｐ型の超伝
導物質１２とＮ型の超伝導物質１４とのＰＮ接合部１３
を有する。この電子回路素子は、ＰＮ接合を有するダイ
オード素子１０、ＰＮＰ型トランジスタ素子１０ａ、Ｎ
ＰＮ型トランジスタ素子１０ｂの態様をとることができ
る。本発明の第２の電子回路素子は、超伝導物質層２４
の上に、ゲート電極２６が形成してある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超伝導物質を用いた電
子回路素子に係り、さらに詳しくは、製造が容易で、高
速動作および低電力動作が可能な電気回路素子に関す
る。
子回路素子に係り、さらに詳しくは、製造が容易で、高
速動作および低電力動作が可能な電気回路素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、半導体集積回路は、微細化による
高速動作及び低電力動作化が図られている。しかしなが
ら、微細加工するには、非常に高度な加工技術を必要と
する上に、微細化は原子の大きさ程度のオーダーまでし
か行えないという物理限界もあり、これ以上の高速動作
は非常に困難である。また、電子回路素子の主要なもの
は、半導体を接合した形で形成されており、半導体の電
気導電特性から、信号の伝達速度には一定の限界があっ
た。
高速動作及び低電力動作化が図られている。しかしなが
ら、微細加工するには、非常に高度な加工技術を必要と
する上に、微細化は原子の大きさ程度のオーダーまでし
か行えないという物理限界もあり、これ以上の高速動作
は非常に困難である。また、電子回路素子の主要なもの
は、半導体を接合した形で形成されており、半導体の電
気導電特性から、信号の伝達速度には一定の限界があっ
た。
【０００３】そこで、高速動作が可能な超伝導物質を利
用した電気回路素子として、ジェセフソン素子が知られ
ている。ジョセフソン素子は、図６に示すように、オン
グストロームオーダーのきわめて薄い常伝導物質２を超
伝導物質４，４で挟み込んだＳＩＳ構造を持つ素子であ
り、高速動作性および低電力動作性が、半導体素子に比
べて格段に優れている。なお、図６中、符号６は電源を
示す。
用した電気回路素子として、ジェセフソン素子が知られ
ている。ジョセフソン素子は、図６に示すように、オン
グストロームオーダーのきわめて薄い常伝導物質２を超
伝導物質４，４で挟み込んだＳＩＳ構造を持つ素子であ
り、高速動作性および低電力動作性が、半導体素子に比
べて格段に優れている。なお、図６中、符号６は電源を
示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このジ
ョセフソン素子では、量子トンネル効果を引き起こす非
超伝導物質である常伝導物質２の部分に、オングストロ
ームオーダーの超微細加工が必要であるため、実現に非
常な困難を伴う。
ョセフソン素子では、量子トンネル効果を引き起こす非
超伝導物質である常伝導物質２の部分に、オングストロ
ームオーダーの超微細加工が必要であるため、実現に非
常な困難を伴う。
【０００５】このため、製造が容易で、高速動作および
低電力動作が可能な電気回路素子の登場が望まれてい
る。本発明は、このような実状に鑑みてなされ、製造が
容易で、高速動作および低電力動作が可能な電気回路素
子を提供することを目的とする。
低電力動作が可能な電気回路素子の登場が望まれてい
る。本発明は、このような実状に鑑みてなされ、製造が
容易で、高速動作および低電力動作が可能な電気回路素
子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の観点に係る超伝導物質を用いた電子
回路素子は、Ｐ型の超伝導物質とＮ型の超伝導物質との
ＰＮ接合部を有する。本発明に係る超伝導物質を用いた
電子回路素子は、ＰＮ接合を有するダイオード素子、Ｐ
ＮＰ型トランジスタ素子、ＮＰＮ型トランジスタ素子の
態様をとることができる。
に、本発明の第１の観点に係る超伝導物質を用いた電子
回路素子は、Ｐ型の超伝導物質とＮ型の超伝導物質との
ＰＮ接合部を有する。本発明に係る超伝導物質を用いた
電子回路素子は、ＰＮ接合を有するダイオード素子、Ｐ
ＮＰ型トランジスタ素子、ＮＰＮ型トランジスタ素子の
態様をとることができる。
【０００７】本発明の第２の観点に係る超伝導物質を用
いた電子回路素子は、超伝導物質層の上に、ゲート電極
が形成してある。
いた電子回路素子は、超伝導物質層の上に、ゲート電極
が形成してある。
【０００８】
【作用】従来、超低温で、電気抵抗がゼロになる超伝導
の性質を示すことが知られた物質（Ａｌ，Ｎｂ3 等）に
おいては、電気伝導を担うキャリアは、電子であった。
一方、近年になり、従来の超伝導物質よりもさらに高温
で超伝導の性質を示す物質が発見された。Ｂａ（Ｐｂ
1-x Ｂｉx ）Ｏ3 、（Ｌａ1-x ＢａX ）2 ＣｕＯ4、Ｙ
Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y 、Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａm-1 Ｃｕm Ｏ
2m+4などの、いわゆる高温超伝導物質である。
の性質を示すことが知られた物質（Ａｌ，Ｎｂ3 等）に
おいては、電気伝導を担うキャリアは、電子であった。
一方、近年になり、従来の超伝導物質よりもさらに高温
で超伝導の性質を示す物質が発見された。Ｂａ（Ｐｂ
1-x Ｂｉx ）Ｏ3 、（Ｌａ1-x ＢａX ）2 ＣｕＯ4、Ｙ
Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y 、Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａm-1 Ｃｕm Ｏ
2m+4などの、いわゆる高温超伝導物質である。
【０００９】これらの高温超伝導物質は、比較的高い温
度で超伝導の性質を示すだけでなく、電気伝導を担うキ
ャリアが、ホールであることが分かった。また、最近で
は、キャリアが電子である高温超伝導物質も発見されて
いる。例えば、（Ｒ1-X Ｃｅ X ）2 ＣｕＯ4-y （ただ
し、ＲはＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍのいずれか）である。
度で超伝導の性質を示すだけでなく、電気伝導を担うキ
ャリアが、ホールであることが分かった。また、最近で
は、キャリアが電子である高温超伝導物質も発見されて
いる。例えば、（Ｒ1-X Ｃｅ X ）2 ＣｕＯ4-y （ただ
し、ＲはＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍのいずれか）である。
【００１０】本発明の第１の観点に係る超伝導物質を用
いた電子回路素子では、ホールをキャリアとするＹＢａ
2 Ｃｕ3 Ｏ7-y 、Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａm-1 Ｃｕm Ｏ2m+4な
どのＰ型超伝導物質と、電子をキャリアとするＡｌ、Ｎ
ｂ3 Ａｌ、（Ｎｄ0.92Ｃｅ0. 08）2 ＣｕＯ4-y などのＮ
型超伝導物質とを接合させる。Ｐ型超伝導物質とＮ型超
伝導物質との結晶構造がほぼ等しい場合には、ＰＮ接合
部近傍で、電子や空孔の欠乏した領域である空乏層が形
成される。結晶構造がほぼ等しいＰ型超伝導物質とＮ型
超伝導物質との組合せとしては、（Ｎｄ0.66 Ｃｅ
0.135 Ｓｒ0.205 ） 2 ＣｕＯ3.93をＰ型超伝導物質とし
て用い、（Ｎｄ0.92 Ｃｅ0.08）2 ＣｕＯ4- y をＮ型超
伝導物質として用いる組合せが例示できる。
いた電子回路素子では、ホールをキャリアとするＹＢａ
2 Ｃｕ3 Ｏ7-y 、Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａm-1 Ｃｕm Ｏ2m+4な
どのＰ型超伝導物質と、電子をキャリアとするＡｌ、Ｎ
ｂ3 Ａｌ、（Ｎｄ0.92Ｃｅ0. 08）2 ＣｕＯ4-y などのＮ
型超伝導物質とを接合させる。Ｐ型超伝導物質とＮ型超
伝導物質との結晶構造がほぼ等しい場合には、ＰＮ接合
部近傍で、電子や空孔の欠乏した領域である空乏層が形
成される。結晶構造がほぼ等しいＰ型超伝導物質とＮ型
超伝導物質との組合せとしては、（Ｎｄ0.66 Ｃｅ
0.135 Ｓｒ0.205 ） 2 ＣｕＯ3.93をＰ型超伝導物質とし
て用い、（Ｎｄ0.92 Ｃｅ0.08）2 ＣｕＯ4- y をＮ型超
伝導物質として用いる組合せが例示できる。
【００１１】ＰＮ接合部近傍に空乏層が生じるので、こ
の接合部を有する素子に電圧を印加することで、接合界
面をトンネル電流が流れ、ジョセフソン素子と同等の電
気特性を得ることができる。また、結晶構造が大きく相
違するＰ型超伝導物質とＮ型超伝導物質とを接合させた
場合（たとえば（Ｎｄ0.66 Ｃｅ0.135 Ｓｒ0.205 ）2
ＣｕＯ3.93をＰ型超伝導物質として用い、Ｎｂ3 Ａｌを
Ｎ型超伝導物質として用いる）には、ＰＮ接合近傍で結
晶の欠陥が生じ、ＰＮ接合部の界面では超伝導状態が壊
れ、ＰＮ接合部近傍の超伝導物質が常伝導状態となり、
この領域では、超伝導物質中に比べ相対的にキャリアの
欠乏が生じる。そのため、この接合部を有する素子に電
圧を印加することで、接合界面をトンネル電流が流れ、
ジョセフソン素子と同等の電気特性を得ることができ
る。
の接合部を有する素子に電圧を印加することで、接合界
面をトンネル電流が流れ、ジョセフソン素子と同等の電
気特性を得ることができる。また、結晶構造が大きく相
違するＰ型超伝導物質とＮ型超伝導物質とを接合させた
場合（たとえば（Ｎｄ0.66 Ｃｅ0.135 Ｓｒ0.205 ）2
ＣｕＯ3.93をＰ型超伝導物質として用い、Ｎｂ3 Ａｌを
Ｎ型超伝導物質として用いる）には、ＰＮ接合近傍で結
晶の欠陥が生じ、ＰＮ接合部の界面では超伝導状態が壊
れ、ＰＮ接合部近傍の超伝導物質が常伝導状態となり、
この領域では、超伝導物質中に比べ相対的にキャリアの
欠乏が生じる。そのため、この接合部を有する素子に電
圧を印加することで、接合界面をトンネル電流が流れ、
ジョセフソン素子と同等の電気特性を得ることができ
る。
【００１２】超伝導物質の各層の厚みは、薄いほど動作
速度が向上するが、数オングストロームから数ミクロン
程度あれば、十分な動作速度を保証することができる。
Ｐ型の超伝導物質とＮ型の超伝導物質とのＰＮ接合部を
有する本発明に係るダイオード素子では、電流を、Ｐ型
超伝導物質からＮ型超伝導物質側にのみ通す整流作用を
有する。
速度が向上するが、数オングストロームから数ミクロン
程度あれば、十分な動作速度を保証することができる。
Ｐ型の超伝導物質とＮ型の超伝導物質とのＰＮ接合部を
有する本発明に係るダイオード素子では、電流を、Ｐ型
超伝導物質からＮ型超伝導物質側にのみ通す整流作用を
有する。
【００１３】Ｎ型の超伝導物質をＰ型の超伝導物質で挟
み込むようにＰＮ接合部を形成した本発明に係るＰＮＰ
型トランジスタ素子、またはＰ型の超伝導物質をＮ型の
超伝導物質で挟み込むようにＰＮ接合部を形成した本発
明に係るＮＰＮ型トランジスタ素子は、バイポーラ半導
体素子と同様に、電流の増幅作用を有する。
み込むようにＰＮ接合部を形成した本発明に係るＰＮＰ
型トランジスタ素子、またはＰ型の超伝導物質をＮ型の
超伝導物質で挟み込むようにＰＮ接合部を形成した本発
明に係るＮＰＮ型トランジスタ素子は、バイポーラ半導
体素子と同様に、電流の増幅作用を有する。
【００１４】本発明の第２の観点に係る超伝導物質を用
いた電子回路素子では、超伝導物質層の上に、ゲート電
極が形成してある。ゲート電極に電圧を印加すると、そ
の下層側に位置する超伝導物質層に外部電界が作用す
る。そのため、外部電界が作用する部分の超伝導状態が
壊れ、導通状態がオフとなる。また、ゲート電極に電圧
が印加されない状態では、超伝導状態が維持され、導通
状態がオンとなる。したがって、半導体ＭＯＳトランジ
スタと同様に動作するトランジスタを実現することがで
きる。
いた電子回路素子では、超伝導物質層の上に、ゲート電
極が形成してある。ゲート電極に電圧を印加すると、そ
の下層側に位置する超伝導物質層に外部電界が作用す
る。そのため、外部電界が作用する部分の超伝導状態が
壊れ、導通状態がオフとなる。また、ゲート電極に電圧
が印加されない状態では、超伝導状態が維持され、導通
状態がオンとなる。したがって、半導体ＭＯＳトランジ
スタと同様に動作するトランジスタを実現することがで
きる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明に係る超伝導物質を用いた電子
回路素子を図面に示す実施例に基づき、詳細に説明す
る。図１は本発明の一実施例に係る超伝導物質を用いた
電子回路素子の概略構成図、図２は同実施例の電子回路
素子の作用を示す概略説明図である。
回路素子を図面に示す実施例に基づき、詳細に説明す
る。図１は本発明の一実施例に係る超伝導物質を用いた
電子回路素子の概略構成図、図２は同実施例の電子回路
素子の作用を示す概略説明図である。
【００１６】図１に示すように、本実施例の電子回路素
子１０は、Ｐ型超伝導物質１２とＮ型超伝導物質１４と
を接合したＰＮ接合部１３を有する。Ｐ型超伝導物質１
２としては、特に限定されないが、Ｂａ（Ｐｂ1-x Ｂｉ
x ）Ｏ3 、（Ｌａ1-x ＢａX）2 ＣｕＯ4 、ＹＢａ2 Ｃ
ｕ3 Ｏ7-y 、Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａm-1 Ｃｕm Ｏ2m+4などを
例示することができる。また、Ｎ型超伝導物質１４とし
ては、特に限定されないが、Ａｌ，Ｎｂ3 、（Ｒ1-X Ｃ
ｅX ）2 ＣｕＯ4-y （ただし、ＲはＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍの
いずれか）を例示することができる。
子１０は、Ｐ型超伝導物質１２とＮ型超伝導物質１４と
を接合したＰＮ接合部１３を有する。Ｐ型超伝導物質１
２としては、特に限定されないが、Ｂａ（Ｐｂ1-x Ｂｉ
x ）Ｏ3 、（Ｌａ1-x ＢａX）2 ＣｕＯ4 、ＹＢａ2 Ｃ
ｕ3 Ｏ7-y 、Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａm-1 Ｃｕm Ｏ2m+4などを
例示することができる。また、Ｎ型超伝導物質１４とし
ては、特に限定されないが、Ａｌ，Ｎｂ3 、（Ｒ1-X Ｃ
ｅX ）2 ＣｕＯ4-y （ただし、ＲはＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍの
いずれか）を例示することができる。
【００１７】Ｐ型超伝導物質１２とＮ型超伝導物質１４
との結晶構造がほぼ等しい場合には、ＰＮ接合部１３近
傍で、図２に示すように、電子や空孔の欠乏した領域で
ある空乏層１５が形成される。結晶構造がほぼ等しいＰ
型超伝導物質１２とＮ型超伝導物質１４との組合せとし
ては、（Ｎｄ0.66 Ｃｅ0.135 Ｓｒ0.205 ）2 ＣｕＯ
3.93をＰ型超伝導物質として用い、（Ｎｄ0.92 Ｃｅ
0.08）2 ＣｕＯ4-y をＮ型超伝導物質として用いる組合
せが例示できる。
との結晶構造がほぼ等しい場合には、ＰＮ接合部１３近
傍で、図２に示すように、電子や空孔の欠乏した領域で
ある空乏層１５が形成される。結晶構造がほぼ等しいＰ
型超伝導物質１２とＮ型超伝導物質１４との組合せとし
ては、（Ｎｄ0.66 Ｃｅ0.135 Ｓｒ0.205 ）2 ＣｕＯ
3.93をＰ型超伝導物質として用い、（Ｎｄ0.92 Ｃｅ
0.08）2 ＣｕＯ4-y をＮ型超伝導物質として用いる組合
せが例示できる。
【００１８】ＰＮ接合部近傍に空乏層が生じるので、こ
の接合部を有する素子に電圧を印加することで、接合界
面をトンネル電流が流れ、ジョセフソン素子と同等の電
気特性を得ることができる。また、結晶構造が大きく相
違するＰ型超伝導物質１２とＮ型超伝導物質１４とを接
合させた場合（たとえば（Ｎｄ0.66 Ｃｅ0.135 Ｓｒ
0.205 ）2 ＣｕＯ3.93をＰ型超伝導物質として用い、Ｎ
ｂ3 ＡｌをＮ型超伝導物質として用いる）には、ＰＮ接
合１３近傍で結晶の欠陥が生じ、ＰＮ接合部１３の界面
では超伝導状態が壊れ、ＰＮ接合部近傍の超伝導物質が
常伝導状態となり、この領域では、超伝導物質中に比べ
相対的にキャリアの欠乏が生じる。そのため、この接合
部を有する素子に電圧を印加することで、接合界面をト
ンネル電流が流れ、ジョセフソン素子と同等の電気特性
を得ることができる。
の接合部を有する素子に電圧を印加することで、接合界
面をトンネル電流が流れ、ジョセフソン素子と同等の電
気特性を得ることができる。また、結晶構造が大きく相
違するＰ型超伝導物質１２とＮ型超伝導物質１４とを接
合させた場合（たとえば（Ｎｄ0.66 Ｃｅ0.135 Ｓｒ
0.205 ）2 ＣｕＯ3.93をＰ型超伝導物質として用い、Ｎ
ｂ3 ＡｌをＮ型超伝導物質として用いる）には、ＰＮ接
合１３近傍で結晶の欠陥が生じ、ＰＮ接合部１３の界面
では超伝導状態が壊れ、ＰＮ接合部近傍の超伝導物質が
常伝導状態となり、この領域では、超伝導物質中に比べ
相対的にキャリアの欠乏が生じる。そのため、この接合
部を有する素子に電圧を印加することで、接合界面をト
ンネル電流が流れ、ジョセフソン素子と同等の電気特性
を得ることができる。
【００１９】超伝導物質１２，１４の各層の厚みは、薄
いほど動作速度が向上するが、数オングストロームから
数ミクロン程度あれば、十分な動作速度を保証すること
ができる。本実施例では、電子回路素子１０の周囲に、
冷却コイル１６を配置し、冷却コイル１６内に冷却液を
流すことにより、超伝導物質１２，１４を冷却し、超伝
導状態を実現している。冷却液としては、例えば液体ヘ
リウムなどを用いることができる。
いほど動作速度が向上するが、数オングストロームから
数ミクロン程度あれば、十分な動作速度を保証すること
ができる。本実施例では、電子回路素子１０の周囲に、
冷却コイル１６を配置し、冷却コイル１６内に冷却液を
流すことにより、超伝導物質１２，１４を冷却し、超伝
導状態を実現している。冷却液としては、例えば液体ヘ
リウムなどを用いることができる。
【００２０】また、本実施例の電子回路素子１０は、Ｐ
型の超伝導物質１２とＮ型の超伝導物質１４とを接合す
ることで、ダイオード素子を構成している。ダイオード
素子では、電流を、Ｐ型超伝導物質１２からＮ型超伝導
物質１４側にのみ通す整流作用を有する。なお、図１で
は、電源１８により、逆バイアス電圧が印加してある。
型の超伝導物質１２とＮ型の超伝導物質１４とを接合す
ることで、ダイオード素子を構成している。ダイオード
素子では、電流を、Ｐ型超伝導物質１２からＮ型超伝導
物質１４側にのみ通す整流作用を有する。なお、図１で
は、電源１８により、逆バイアス電圧が印加してある。
【００２１】本実施例の電子回路素子１０を製作するに
は、Ｐ型超伝導物質１２の上に、Ｎ型超伝導物質１４を
蒸着などの手段で形成することで作成できる。または、
ＣｕＯなどの超伝導主材薄膜に対し、Ｎ型となるための
不純物のイオン注入と、Ｐ型となるための不純物のイオ
ン注入とを打ち分けることにより、ＰＮ接合部を有する
超伝導物質利用の電子回路素子を得ることができる。
は、Ｐ型超伝導物質１２の上に、Ｎ型超伝導物質１４を
蒸着などの手段で形成することで作成できる。または、
ＣｕＯなどの超伝導主材薄膜に対し、Ｎ型となるための
不純物のイオン注入と、Ｐ型となるための不純物のイオ
ン注入とを打ち分けることにより、ＰＮ接合部を有する
超伝導物質利用の電子回路素子を得ることができる。
【００２２】本実施例の電子回路素子１０では、ジョセ
フソン素子と異なり、超薄膜を形成しないので、製造が
比較的容易である。また、超伝導物質を利用しているの
で、高速動作および低電力動作が可能である。次に、本
発明の他の実施例に係る超伝導物質を用いた電子回路素
子を説明する。
フソン素子と異なり、超薄膜を形成しないので、製造が
比較的容易である。また、超伝導物質を利用しているの
で、高速動作および低電力動作が可能である。次に、本
発明の他の実施例に係る超伝導物質を用いた電子回路素
子を説明する。
【００２３】図３は本発明の他の実施例に係る超伝導物
質を用いた電子回路素子の概略構成図である。図３に示
すように、本実施例では、Ｐ型の超伝導物質１２ａを一
対のＮ型の超伝導物質１４ａで挟み込むようにＰＮ接合
部１３ａ，１３ａを形成し、ＮＰＮ型トランジスタ素子
の電子回路素子１０ａを構成してある。この電子回路素
子１０ａでは、Ｐ型超伝導物質１２ａがベース領域とな
り、Ｎ型超伝導物質１４ａ，１４ａの一方が、エミッタ
領域、他方がコレクタ領域となる。
質を用いた電子回路素子の概略構成図である。図３に示
すように、本実施例では、Ｐ型の超伝導物質１２ａを一
対のＮ型の超伝導物質１４ａで挟み込むようにＰＮ接合
部１３ａ，１３ａを形成し、ＮＰＮ型トランジスタ素子
の電子回路素子１０ａを構成してある。この電子回路素
子１０ａでは、Ｐ型超伝導物質１２ａがベース領域とな
り、Ｎ型超伝導物質１４ａ，１４ａの一方が、エミッタ
領域、他方がコレクタ領域となる。
【００２４】本実施例の電子回路素子１０ａの周囲に
も、冷却コイル１６が配置してあり、超伝導物質１２
ａ，１４ａの超伝導状態を維持するようになっている。
本実施例の電子回路素子１０ａの製造方法は、図１に示
す実施例と同様に、蒸着法、イオン注入法などで形成す
ることができる。
も、冷却コイル１６が配置してあり、超伝導物質１２
ａ，１４ａの超伝導状態を維持するようになっている。
本実施例の電子回路素子１０ａの製造方法は、図１に示
す実施例と同様に、蒸着法、イオン注入法などで形成す
ることができる。
【００２５】本実施例に係る電子回路素子１０ａは、Ｎ
ＰＮ型トランジスタ素子構造であり、ＮＰＮ型半導体ト
ランジスタと同様に、電流の増幅作用を有する。ベース
領域となるＰ型超伝導物質１２ａの幅は、ＮＰＮ型半導
体トランジスタのベース幅と実質的に略同じである。
ＰＮ型トランジスタ素子構造であり、ＮＰＮ型半導体ト
ランジスタと同様に、電流の増幅作用を有する。ベース
領域となるＰ型超伝導物質１２ａの幅は、ＮＰＮ型半導
体トランジスタのベース幅と実質的に略同じである。
【００２６】本実施例の電子回路素子１０ａでは、ジョ
セフソン素子と異なり、超薄膜を形成しないので、製造
が比較的容易である。また、超伝導物質を利用している
ので、高速動作および低電力動作が可能である。次に、
本発明のその他の実施例に係る超伝導物質を用いた電子
回路素子を説明する。
セフソン素子と異なり、超薄膜を形成しないので、製造
が比較的容易である。また、超伝導物質を利用している
ので、高速動作および低電力動作が可能である。次に、
本発明のその他の実施例に係る超伝導物質を用いた電子
回路素子を説明する。
【００２７】図４は本発明のその他の実施例に係る超伝
導物質を用いた電子回路素子の概略構成図である。図４
に示すように、本実施例では、Ｎ型の超伝導物質１４ｂ
を一対のＮ型の超伝導物質１２ｂで挟み込むようにＰＮ
接合部１３ｂ，１３ｂを形成し、ＰＮＰ型トランジスタ
素子の電子回路素子１０ｂを構成してある。この電子回
路素子１０ｂでは、Ｎ型超伝導物質１４ｂがベース領域
となり、Ｐ型超伝導物質１２ｂ，１２ｂの一方が、エミ
ッタ領域、他方がコレクタ領域となる。
導物質を用いた電子回路素子の概略構成図である。図４
に示すように、本実施例では、Ｎ型の超伝導物質１４ｂ
を一対のＮ型の超伝導物質１２ｂで挟み込むようにＰＮ
接合部１３ｂ，１３ｂを形成し、ＰＮＰ型トランジスタ
素子の電子回路素子１０ｂを構成してある。この電子回
路素子１０ｂでは、Ｎ型超伝導物質１４ｂがベース領域
となり、Ｐ型超伝導物質１２ｂ，１２ｂの一方が、エミ
ッタ領域、他方がコレクタ領域となる。
【００２８】本実施例の電子回路素子１０ｂの周囲に
も、冷却コイル１６が配置してあり、超伝導物質１２
ｂ，１４ｂの超伝導状態を維持するようになっている。
本実施例の電子回路素子１０ｂの製造方法は、図１に示
す実施例と同様に、蒸着法、イオン注入法などで形成す
ることができる。
も、冷却コイル１６が配置してあり、超伝導物質１２
ｂ，１４ｂの超伝導状態を維持するようになっている。
本実施例の電子回路素子１０ｂの製造方法は、図１に示
す実施例と同様に、蒸着法、イオン注入法などで形成す
ることができる。
【００２９】本実施例に係る電子回路素子１０ｂは、Ｐ
ＮＰ型トランジスタ素子構造であり、ＰＮＰ型半導体ト
ランジスタと同様に、電流の増幅作用を有する。ベース
領域となるＰ型超伝導物質１２ｂの幅は、ＰＮＰ型半導
体トランジスタのベース幅と実質的に略同じである。
ＮＰ型トランジスタ素子構造であり、ＰＮＰ型半導体ト
ランジスタと同様に、電流の増幅作用を有する。ベース
領域となるＰ型超伝導物質１２ｂの幅は、ＰＮＰ型半導
体トランジスタのベース幅と実質的に略同じである。
【００３０】本実施例の電子回路素子１０ｂでは、ジョ
セフソン素子と異なり、超薄膜を形成しないので、製造
が比較的容易である。また、超伝導物質を利用している
ので、高速動作および低電力動作が可能である。次に、
本発明のさらにその他の実施例に係る超伝導物質を用い
た電子回路素子を説明する。
セフソン素子と異なり、超薄膜を形成しないので、製造
が比較的容易である。また、超伝導物質を利用している
ので、高速動作および低電力動作が可能である。次に、
本発明のさらにその他の実施例に係る超伝導物質を用い
た電子回路素子を説明する。
【００３１】図５は本発明のその他の実施例に係る超伝
導物質を用いた電子回路素子の概略構成図である。図５
に示すように、本実施例では、絶縁層２２の上に、超伝
導物質層２４が形成してあり、その上に、ゲート電極２
６を所定のパターンで形成し、半導体ＭＯＳトランジス
タに類似した電子回路素子２０を形成している。
導物質を用いた電子回路素子の概略構成図である。図５
に示すように、本実施例では、絶縁層２２の上に、超伝
導物質層２４が形成してあり、その上に、ゲート電極２
６を所定のパターンで形成し、半導体ＭＯＳトランジス
タに類似した電子回路素子２０を形成している。
【００３２】絶縁層２２は、たとえばＣＶＤ法により堆
積される酸化シリコンで構成される。超伝導物質層２４
は、Ｐ型でもＮ型でも良く、前記実施例で例示した超伝
導物質を用いることができる。超伝導物質層２４の層厚
は、特に限定されず、たとえば薄膜トランジスタの半導
体層と同程度である。
積される酸化シリコンで構成される。超伝導物質層２４
は、Ｐ型でもＮ型でも良く、前記実施例で例示した超伝
導物質を用いることができる。超伝導物質層２４の層厚
は、特に限定されず、たとえば薄膜トランジスタの半導
体層と同程度である。
【００３３】ゲート電極２６は、ポリシリコン層、ポリ
サイド層、アルミニウム合金層、その他の金属電極層な
どで構成される。なお、図５では、超伝導物質層２４を
冷却するための手段は省略してある。本実施例の電子回
路素子２０では、ゲート電極２６に電圧を印加すると、
その下層側に位置する超伝導物質層２４に外部電界が作
用する。そのため、外部電界が作用する部分の超伝導状
態が壊れ、ゲート電極２６を交差する方向Ａの電流導通
状態がオフとなる。また、ゲート電極に電圧が印加され
ない状態では、超伝導状態が維持され、ゲート電極２６
を交差する方向Ａの電流導通状態がオンとなる。したが
って、半導体ＭＯＳトランジスタと同様に動作するトラ
ンジスタを実現することができる。
サイド層、アルミニウム合金層、その他の金属電極層な
どで構成される。なお、図５では、超伝導物質層２４を
冷却するための手段は省略してある。本実施例の電子回
路素子２０では、ゲート電極２６に電圧を印加すると、
その下層側に位置する超伝導物質層２４に外部電界が作
用する。そのため、外部電界が作用する部分の超伝導状
態が壊れ、ゲート電極２６を交差する方向Ａの電流導通
状態がオフとなる。また、ゲート電極に電圧が印加され
ない状態では、超伝導状態が維持され、ゲート電極２６
を交差する方向Ａの電流導通状態がオンとなる。したが
って、半導体ＭＯＳトランジスタと同様に動作するトラ
ンジスタを実現することができる。
【００３４】本実施例の電子回路素子２０では、ジョセ
フソン素子と異なり、超薄膜を形成しないので、製造が
比較的容易である。また、超伝導物質を利用しているの
で、高速動作および低電力動作が可能である。なお、本
発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本
発明の範囲内で種々に改変することができる。
フソン素子と異なり、超薄膜を形成しないので、製造が
比較的容易である。また、超伝導物質を利用しているの
で、高速動作および低電力動作が可能である。なお、本
発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本
発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ジョセフソン素子と異なり、超薄膜を形成しないの
で、超微細加工が必要なくなり、製造工程が容易にな
る。また、電荷の移動速度が半導体よりもはるかに大き
い超伝導物質を利用しているので、高速動作が可能であ
る。また、電気抵抗が半導体回路素子に比べてはるかに
小さい超伝導物質を用いているので、低電力動作が可能
である。
ば、ジョセフソン素子と異なり、超薄膜を形成しないの
で、超微細加工が必要なくなり、製造工程が容易にな
る。また、電荷の移動速度が半導体よりもはるかに大き
い超伝導物質を利用しているので、高速動作が可能であ
る。また、電気抵抗が半導体回路素子に比べてはるかに
小さい超伝導物質を用いているので、低電力動作が可能
である。
【図１】図１は本発明の一実施例に係る超伝導物質を用
いた電子回路素子の概略構成図である。
いた電子回路素子の概略構成図である。
【図２】図２は同実施例の電子回路素子の作用を示す概
略説明図である。
略説明図である。
【図３】図３は本発明の他の実施例に係る超伝導物質を
用いた電子回路素子の概略構成図である。
用いた電子回路素子の概略構成図である。
【図４】図４は本発明のその他の実施例に係る超伝導物
質を用いた電子回路素子の概略構成図である。
質を用いた電子回路素子の概略構成図である。
【図５】図５は本発明のさらにその他の実施例に係る超
伝導物質を用いた電子回路素子の概略構成図である。
伝導物質を用いた電子回路素子の概略構成図である。
【図６】ジョセフソン素子の概略構成図である。
１０，１０ａ，１０ｂ，２０… 電子回路素子 １２，１２ａ，１２ｂ… Ｐ型超伝導物質 １３，１３ａ，１３ｂ… ＰＮ接合部 １４，１４ａ，１４ｂ… Ｎ型超伝導物質 １６… 冷却コイル ２２… 絶縁層 ２４… 超伝導物質 ２６… ゲート電極
Claims (5)
- 【請求項１】 Ｐ型の超伝導物質とＮ型の超伝導物質と
のＰＮ接合部を有する超伝導物質を用いた電子回路素
子。 - 【請求項２】 Ｐ型の超伝導物質とＮ型の超伝導物質と
のＰＮ接合部を有する請求項１に記載のダイオード素
子。 - 【請求項３】 Ｎ型の超伝導物質をＰ型の超伝導物質で
挟み込むようにＰＮ接合部を形成した請求項１に記載の
ＰＮＰ型トランジスタ素子。 - 【請求項４】 Ｐ型の超伝導物質をＮ型の超伝導物質で
挟み込むようにＰＮ接合部を形成した請求項１に記載の
ＮＰＮ型トランジスタ素子。 - 【請求項５】 超伝導物質層の上に、ゲート電極が形成
してある超伝導物質を用いた電子回路素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5201457A JPH0758368A (ja) | 1993-08-13 | 1993-08-13 | 超伝導物質を用いた電子回路素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5201457A JPH0758368A (ja) | 1993-08-13 | 1993-08-13 | 超伝導物質を用いた電子回路素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0758368A true JPH0758368A (ja) | 1995-03-03 |
Family
ID=16441416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5201457A Pending JPH0758368A (ja) | 1993-08-13 | 1993-08-13 | 超伝導物質を用いた電子回路素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0758368A (ja) |
-
1993
- 1993-08-13 JP JP5201457A patent/JPH0758368A/ja active Pending
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