JPH0786647A - Superconducting element and its manufacture - Google Patents
Superconducting element and its manufactureInfo
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- JPH0786647A JPH0786647A JP5226854A JP22685493A JPH0786647A JP H0786647 A JPH0786647 A JP H0786647A JP 5226854 A JP5226854 A JP 5226854A JP 22685493 A JP22685493 A JP 22685493A JP H0786647 A JPH0786647 A JP H0786647A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は直列に接続した少なくと
も2つの超電導接合部を備えており、超電導接合部の少
なくとも1つには少なくとも2つの電子波の入射電極を
含んで構成される、高速かつ低消費電力かつ新機能を有
する超電導素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention comprises at least two superconducting junctions connected in series, at least one of the superconducting junctions comprising at least two electron wave incident electrodes. The present invention also relates to a superconducting element having low power consumption and a new function.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、複数の超電導電極を備えた超電導
素子は、特開平1−132178に開示されている。こ
の従来技術においては、例えばその第1図に示されてい
るようにソース、ドレイン、制御電極である4つの超電
導電極が共通の常伝導体を介して結合し、制御電極から
の電圧の印加によってスイッチングする素子(超電導ト
ランジスタ)がある。2. Description of the Related Art Conventionally, a superconducting element having a plurality of superconducting conductive electrodes has been disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-132178. In this conventional technique, for example, as shown in FIG. 1, four superconducting conductive electrodes, which are a source, a drain, and a control electrode, are coupled via a common normal conductor, and a voltage is applied from the control electrode. There is a switching element (superconducting transistor).
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】この従来技術のうち、
超電導素子において、果たしうる機能は制御電極への電
圧印加による超電導電流の制御による単純なスイッチン
グ動作のみである。Among the conventional techniques,
In the superconducting element, the only function that can be performed is a simple switching operation by controlling the superconducting current by applying a voltage to the control electrode.
【0004】本発明の目的は、新規の動作原理を持っ
た、超高速、低消費電力の機能性超電導素子を提供する
ことにある。An object of the present invention is to provide an ultrahigh-speed, low-power-consumption functional superconducting device having a novel operating principle.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本願発明の超電導素子は、少なくとも1つの辺に段差
構造を備えた第1の超電導体と前記第1の超電導体の段
差のある辺に対向し、常伝導体を介して準粒子を注入す
る少なくとも2つの入射電極で構成される第1の超電導
接合部と、前記第1の超電導体の段差のない辺に対向し
て常伝導体を介して直列に接続されるように第2の超電
導体を配置した第2の超電導接合部とで構成され、さら
に、前記第1および第2の超電導接合部を構成する前記
常伝導体中に染みだした超電導波動関数の振幅を制御す
る手段を含んで構成されていることを特徴とする。In order to achieve the above object, a superconducting element of the present invention comprises a first superconductor having a step structure on at least one side, and a stepped side of the first superconductor. And a first superconducting junction composed of at least two incident electrodes for injecting quasi-particles through the normal conductor, and a normal conductor facing the stepless side of the first superconductor. And a second superconducting joint portion in which a second superconductor is arranged so as to be connected in series via the above-mentioned normal conductor in the first and second superconducting joint portions. It is characterized in that it is configured so as to include means for controlling the amplitude of the seeping superconducting waveguide function.
【0006】[0006]
【作用】本願発明の超電導素子においては、少なくとも
2つの入射電極を備え、段差構造を備えた第1の超電導
体に常伝導体を介して準粒子を入射する構造を備え、ジ
ョセフソン効果による超電導電流が流れないように前記
入射電極と前記第1の超電導体が配置された第1の超電
導接合部と、これに直列に接続して形成され、前記第1
の超電導体と第2の超電導体がジョセフソン効果によっ
て超電導的に結合し超電導電流が流れるように前記第2
の超電導体が配置される第2の超電導接合部で構成され
る。前記第1の超電導接合部においては超電導体と常伝
導体の境界で生じるアンドレエフ反射による過剰電流の
ためオームの法則からのずれが観測される。この非線形
な特性を示す電流の足し合わせによって第2の超電導接
合部は超電導状態から電圧状態へ転移する。すなわち、
第2の超電導接合部に流れる電流の総和は、I=ΣIk
と表すことができ、Iが臨界電流を超えると第2の超電
導接合部は超電導状態から電圧状態に転移する。ここで
Ikは第1の超電導接合部を構成するk番目の超電導電
極から流れる電流である。さらにこのIkはIk=wkik
と表すことができる。すなわちwkはk番目の超電導電
極間に流れる電流(入力信号)の重みである。この過剰
電流を反映した重みは、第1の超電導接合部を構成する
超電導電極間の距離、超電導電極の幅(常伝導抵抗、ア
ンドレエフ反射率)を変化させることによって制御する
ことができる。In the superconducting element of the present invention, at least two incident electrodes are provided, and a structure in which quasi-particles are incident on a first superconductor having a step structure via a normal conductor is used. A first superconducting junction in which the incident electrode and the first superconductor are arranged so that a current does not flow, and the first superconducting junction is connected in series to the first superconducting junction.
The second superconductor and the second superconductor are superconductingly coupled by the Josephson effect so that the superconducting current flows.
Of the second superconducting joint in which the superconductor of FIG. At the first superconducting junction, a deviation from Ohm's law is observed due to excess current due to Andreev reflection that occurs at the boundary between the superconductor and the normal conductor. The second superconducting junction transitions from the superconducting state to the voltage state due to the addition of the currents having this non-linear characteristic. That is,
The sum of the currents flowing through the second superconducting junction is I = ΣI k
When I exceeds the critical current, the second superconducting junction changes from the superconducting state to the voltage state. Here, I k is a current flowing from the k-th superconducting electrode forming the first superconducting junction. Further, this I k is I k = w k i k
It can be expressed as. That is, w k is the weight of the current (input signal) flowing between the k-th superconducting electrodes. The weight reflecting this excess current can be controlled by changing the distance between the superconducting conductive electrodes forming the first superconducting junction and the width of the superconducting conductive electrodes (normal conduction resistance, Andreyev reflectance).
【0007】過剰電流による第1の超電導接合部の非線
形な特性は、第1の超電導接合部の対向電極部に準粒子
の干渉が生じるような段差構造を設けることにより、干
渉を反映した非線形性が強調された特性を得ることが可
能となる。さらに第1または第2の超電導接合部では超
電導近接効果により超電導波動関数が常伝導体中に染み
だしている。染みだす距離の長さ(染みだし長)は常伝
導体の物質によって異なる。特に常伝導体に半導体を用
いた場合には、染みだし長は半導体のキャリア濃度の3
分の1乗に比例する。これらの性質を用いることにより
以下に示す本願発明による超電導素子の機能性を実現す
ることができる。The non-linear characteristic of the first superconducting junction due to excess current is the non-linearity reflecting the interference due to the provision of a step structure that causes quasi-particle interference in the counter electrode portion of the first superconducting junction. It is possible to obtain the characteristics with emphasis. Furthermore, in the first or second superconducting junction, the superconducting waveguide function seeps into the normal conductor due to the superconducting proximity effect. The length of the bleeding distance (bleeding length) depends on the substance of the normal conductor. Especially when a semiconductor is used as the normal conductor, the exudation length is 3 times the semiconductor carrier concentration.
It is proportional to the 1st power. By using these properties, the functionality of the superconducting device according to the present invention described below can be realized.
【0008】本願発明による超電導素子の機能性を実現
するためには前記第1または第2の超電導接合部の局所
的な部分あるいは全体に電圧を印加する制御電極を設
け、これに電圧を印加してキャリア濃度を制御すればよ
い。上記に説明したように前記第1の超電導接合部に設
けられた制御電極に電圧を印加すると第1の超電導接合
部の染みだし長が長くなるため、第1の超電導接合部で
生じるアンドレエフ反射による過剰電流が増大し、第2
の超電導接合部に流れる電流(入力信号)の重みが変化
する。また同様の理由によって第2の超電導接合部に設
けた制御電極に電圧を印加することよって臨界電流を増
加させることが可能となる。以上の制御性を用いると入
力信号の重みとしきい値が可変であるようなしきい論理
機能を備えた超電導素子が実現可能となる。最も基本的
な応用は、本願発明による超電導素子単体でのしきい論
理機能によって実現されるAND,OR論理機能、また重み付
き加算演算機能である。さらに、入力の重みおよび出力
のしきい値が同時に可変であるようなしきい論理機能を
備えた超電導素子の実現が可能となる。In order to realize the functionality of the superconducting element according to the present invention, a control electrode for applying a voltage is provided to a local portion or the whole of the first or second superconducting junction, and the voltage is applied to this. The carrier concentration may be controlled by controlling. As described above, when a voltage is applied to the control electrode provided in the first superconducting junction, the seeping length of the first superconducting junction becomes long, so that Andreev reflection that occurs in the first superconducting junction occurs. The excess current due to
The weight of the current (input signal) flowing through the superconducting junction of is changed. Also, for the same reason, it becomes possible to increase the critical current by applying a voltage to the control electrode provided in the second superconducting junction. By using the above controllability, it becomes possible to realize a superconducting element having a threshold logic function in which the weight and threshold value of an input signal are variable. The most basic application is the AND and OR logic functions realized by the threshold logic function of the superconducting element alone according to the present invention, and the weighted addition operation function. Further, it becomes possible to realize a superconducting device having a threshold logic function in which the input weight and the output threshold can be changed at the same time.
【0009】[0009]
【実施例】次に本願発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。EXAMPLES The present invention will now be described in detail with reference to examples.
【0010】(実施例1)図1は本願発明の第1の実施
例による超電導素子の上面図である。図2は本願発明第
1の実施例による超電導素子の基本となる超電導−常伝
導2層膜の断面図である。図3は本願発明の第1の実施
例の図1におけるA−A’断面を示す断面図である。本
願発明による超電導素子は超電導体が常伝導体を介して
対向する部分を少なくとも2つ備えている。これらの超
電導接合部のうち一方はジョセフソン効果により超電導
結合するように構成され、もう一方は超電導結合が生じ
ないように形成される。(Embodiment 1) FIG. 1 is a top view of a superconducting element according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a superconducting-normal conducting two-layer film which is the basis of the superconducting device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a sectional view showing an AA ′ section in FIG. 1 of the first embodiment of the present invention. The superconducting element according to the present invention has at least two portions where the superconductors face each other with the normal conductor interposed therebetween. One of these superconducting junctions is configured to be superconductingly coupled by the Josephson effect, and the other is formed so that superconducting coupling does not occur.
【0011】まず図2によって本願発明による超電導素
子の基本的な作成プロセスを説明する。シリコン単結晶
よりなる基板119の表面に熱酸化法によって厚さ約2
00nmの二酸化シリコン膜120を形成した。次に高
真空中でモレキュラ ビーム法によってAlより成る厚
さ100nmの薄膜を形成した後、同様の高真空中でモ
レキュラビーム法によって超電導体Nbよりなる厚さ1
00nmの超電導体層100を形成した。以上の工程に
おいて常伝導体層201であるAlの層と超電導体層1
00であるNbの層は空気中に取りだすことなく連続し
て形成した。従って近接効果を用いた超電導接合を作製
するために必要な常伝導体と超電導体の良好な界面が得
られる。First, a basic manufacturing process of the superconducting device according to the present invention will be described with reference to FIG. The thickness of the substrate 119 made of silicon single crystal is about 2 by the thermal oxidation method.
A 00 nm silicon dioxide film 120 was formed. Next, after forming a thin film of Al having a thickness of 100 nm by a molecular beam method in a high vacuum, a thickness 1 of a superconductor Nb formed by a molecular beam method in the same high vacuum is used.
A superconducting layer 100 having a thickness of 00 nm was formed. In the above process, the Al layer that is the normal conductor layer 201 and the superconductor layer 1
A layer of Nb of 00 was continuously formed without being taken out into the air. Therefore, a good interface between the normal conductor and the superconductor necessary for producing the superconducting junction using the proximity effect can be obtained.
【0012】上記、常伝導層201と超電導体層100
よりなる二層膜を電子線直接描画法によって形成したレ
ジストパターンをマスクとして、反応性イオンエッチン
グ法によって加工することにより、図3に示すような対
向した複数個の超電導電極102、103、104を含
んだ超電導接合部が得られる。The normal conductive layer 201 and the superconductor layer 100 described above are used.
By using the resist pattern formed by the electron beam direct drawing method as a mask, the two-layered film made of the above is processed by the reactive ion etching method to form a plurality of opposed superconducting electrodes 102, 103, 104 as shown in FIG. The superconducting junction part containing it is obtained.
【0013】次に本願発明第1の実施例による超電導素
子の上面図(図1)によって、超電導体Nbを用いて形
成された超電導電極101、102、103、104お
よび、第1および第2の超電導接合部を含む超電導素子
の構成を示す。超電導電極101、102はバイアス電
圧によって準粒子を注入するために設けられており、超
電導電極103、104は第2の超電導接合部を形成す
るために設けられている。超電導電極103と104は
常伝導体201を介して超電導近接効果によって超電導
的に結合している。すなわち超電導電極103と104
の間にはジョセフソン効果が生じ、これによって超電導
電流が流れる。一方、超電導電極101、102と超電
導電極103とは超電導的に結合していない。すなわち
これらの電極の間には超電導電流は流れない。しかし、
超電導電極101、102と超電導電極103との間で
は超電導体と常伝導体の界面で生じる準粒子の特殊な散
乱現象(アンドレエフ反射)が生じるように超電導電極
の電極間隔が設定されている。さらに第1の超電導接合
部の対向電極(超電導電極103)に段差形状が設けら
れている。この形状によりアンドレエフ反射された準粒
子に干渉が生じる。Next, referring to the top view (FIG. 1) of the superconducting element according to the first embodiment of the present invention, the superconducting electrodes 101, 102, 103, 104 and the first and second superconducting electrodes formed by using the superconductor Nb will be described. The structure of the superconducting element including a superconducting junction is shown. Superconducting electrodes 101 and 102 are provided to inject quasi-particles by a bias voltage, and superconducting electrodes 103 and 104 are provided to form a second superconducting junction. Superconducting electrodes 103 and 104 are superconductingly coupled via a normal conductor 201 by a superconducting proximity effect. That is, the superconducting electrodes 103 and 104
The Josephson effect occurs between the two, which causes superconducting current to flow. On the other hand, the superconducting electrodes 101 and 102 and the superconducting electrode 103 are not superconductingly coupled. That is, no superconducting current flows between these electrodes. But,
Between the superconducting electrodes 101 and 102 and the superconducting electrode 103, the electrode intervals of the superconducting electrodes are set so that a special scattering phenomenon (Andreev reflection) of quasi-particles that occurs at the interface between the superconductor and the normal conductor occurs. Further, a step shape is provided on the counter electrode (superconducting electrode 103) of the first superconducting junction. This shape causes interference with the Andreev-reflected quasiparticles.
【0014】次に弱結合の加工寸法の一例を示す。図1
に示した、超電導電極101、102の幅は0.5μm
であり、103、104の幅は10μmである。また超
電導電極が常伝導体を介して対向する第1の超電導接合
部の超電導電極101と103および102と103の
間隔は0.5μmである。第2の超電導接合部の超電導
電極103と104の間隔は0.2μmである。この寸
法は一例であってこれに限るものではない。推奨される
寸法は各超電導電極の幅の寸法が50〜0.2μmであ
り、超電導電極が常伝導体を介して対向する第1の超電
導接合部の間隔の寸法は50〜0.05μmであり、第
2の超電導接合部の間隔は50〜0.2μmである。よ
り望ましい寸法は各超電導電極の幅の寸法が2〜0.5
μmであり、超電導電極が常伝導体を介して対向する第
1および第2の超電導接合部の間隔の寸法は0.5〜
0.1μmである。Next, an example of the processing dimension of the weak connection will be shown. Figure 1
The width of the superconducting electrodes 101 and 102 shown in FIG.
And the width of 103 and 104 is 10 μm. The intervals between the superconducting electrodes 101 and 103 and 102 and 103 of the first superconducting junction where the superconducting electrodes are opposed to each other via the normal conductor are 0.5 μm. The distance between the superconducting electrodes 103 and 104 of the second superconducting junction is 0.2 μm. This size is an example, and the size is not limited to this. The recommended size is such that the width of each superconducting electrode is 50 to 0.2 μm, and the size of the interval between the first superconducting junctions where the superconducting electrodes are opposed to each other via the normal conductor is 50 to 0.05 μm. The distance between the second superconducting junctions is 50 to 0.2 μm. More desirable size is such that the width of each superconducting electrode is 2 to 0.5.
μm, and the dimension of the interval between the first and second superconducting junctions in which the superconducting conductive electrodes face each other via the normal conductor is 0.5 to
It is 0.1 μm.
【0015】図4における特性曲線10は本願発明の第
1の実施例における超電導素子の電流−電圧特性であ
る。上述したように超電導電極101と103および1
02と103の間では、アンドレエフ反射によるオーム
の法則からずれた過剰電流と、アンドレエフ反射を受け
た準粒子が干渉することによる過剰電流の振動を示す特
性が得られる。準粒子の干渉は対向電極の段差形状によ
りアンドレエフ反射を受けた準粒子に経路差が付くため
に生じる。この準粒子の干渉を反映した特性に生じる構
造は、対向電極の段差形状および第1の超電導接合部の
超電導電極間の距離に依存して変化する。段差を大きく
し、電極間の距離を小さくした場合と、段差を小さくし
電極間の距離を大きくした場合の特性を図4の特性曲線
11と12にそれぞれ示す。さらに第2の超電導接合部
が電圧状態に転移する際にこれらの特性は著しい非線形
性を示す。この素子特性により本願発明の超電導素子を
非線形な重みの付いたしきい特性を持つ論理素子として
用いることができる。A characteristic curve 10 in FIG. 4 is a current-voltage characteristic of the superconducting element in the first embodiment of the present invention. As described above, the superconducting electrodes 101, 103 and 1
Between 02 and 103, there is obtained a characteristic indicating an excess current deviated from Ohm's law due to Andreev reflection and an oscillation of excess current due to interference of quasi-particles subjected to Andreev reflection. The interference of the quasi-particles occurs because the quasi-particles subjected to Andreev reflection have a path difference due to the step shape of the counter electrode. The structure generated in the characteristic reflecting the interference of the quasi-particles changes depending on the step shape of the counter electrode and the distance between the superconducting conductive electrodes of the first superconducting junction. Characteristic curves 11 and 12 in FIG. 4 respectively show the characteristics when the step is increased and the distance between the electrodes is reduced and when the step is decreased and the distance between the electrodes is increased. Furthermore, these characteristics show a significant non-linearity when the second superconducting junction transitions to the voltage state. Due to this element characteristic, the superconducting element of the present invention can be used as a logic element having a non-linear weighted threshold characteristic.
【0016】この素子の特性を制御する基本動作は、超
電導電極101、102、103に平行に設けられた制
御線に電流を流すことによって発生する磁場により可能
である。この時第1および第2の超電導接合部において
超電導波動関数が染みだしている領域が小さくなるため
第1の超電導接合部において生じる準粒子の干渉強度が
小さくなり、第2の超電導接合部の臨界電流値が減少し
図5に示すような特性の変化が得られる。同様な超電導
弱結合の臨界電流値の変調は、マイクロ波、あるいはレ
ーザーを照射するための導波管を設け、マイクロ波、あ
るいはレーザーを照射することによって実現できる。図
5において特性曲線10は磁場を印加していない場合の
結果であり、特性曲線30は磁場を印加している場合の
結果である。The basic operation for controlling the characteristics of this element is possible by a magnetic field generated by passing an electric current through a control line provided in parallel with the superconducting electrodes 101, 102, 103. At this time, the region where the superconducting waveguide function is exuded in the first and second superconducting junctions becomes small, so that the interference intensity of the quasi-particles generated in the first superconducting junction becomes small and the criticality of the second superconducting junction The current value decreases and the characteristic change shown in FIG. 5 is obtained. Similar modulation of the critical current value of superconducting weak coupling can be realized by providing a waveguide for irradiating microwaves or lasers and irradiating microwaves or lasers. In FIG. 5, the characteristic curve 10 is the result when no magnetic field is applied, and the characteristic curve 30 is the result when the magnetic field is applied.
【0017】図4および5に示した電流−電圧特性は本
願発明の超電導素子を液体ヘリウム中で冷却することに
よって得ることができる。The current-voltage characteristics shown in FIGS. 4 and 5 can be obtained by cooling the superconducting element of the present invention in liquid helium.
【0018】(実施例2)次に図6を用いて本願発明の
第2の実施例を説明する。本実施例の超電導素子の作製
工程及び使用材料は本願発明の第1の実施例と同様であ
ってよい。但し本実施例においては、常伝導体として単
結晶Siを用いている点と、超電導結合している第2の
超電導接合部の常伝導体の上部に制御電極500を形成
している点が異なっている。このように制御電極500
を設けることにより第2の超電導接合部の臨界電流を変
化させることが可能になる。このため本願発明の超電導
素子はしきい値が制御可能な機能を備えた論理素子とし
て用いることができる。(Embodiment 2) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The manufacturing process and materials used for the superconducting device of this embodiment may be the same as those of the first embodiment of the present invention. However, the present embodiment is different in that single crystal Si is used as the normal conductor, and that the control electrode 500 is formed above the normal conductor of the second superconducting junction that is superconductingly coupled. ing. Thus, the control electrode 500
By providing the above, it becomes possible to change the critical current of the second superconducting junction. Therefore, the superconducting element of the present invention can be used as a logic element having a function of controlling the threshold value.
【0019】図7に制御電極500に印加する電圧を変
化させたときの本願発明による超電導素子の電流−電圧
特性を示す。図5において特性曲線10は制御電圧を印
加していない場合の結果であり、特性曲線20は制御電
圧を印加している場合の結果である。第2の超電導接合
部の臨界電流が増加するため、特性が急激に変化する電
圧のしきい値を制御することが可能となる。FIG. 7 shows current-voltage characteristics of the superconducting device according to the present invention when the voltage applied to the control electrode 500 is changed. In FIG. 5, the characteristic curve 10 is the result when the control voltage is not applied, and the characteristic curve 20 is the result when the control voltage is applied. Since the critical current of the second superconducting junction increases, it becomes possible to control the threshold value of the voltage at which the characteristics change abruptly.
【0020】本実施例による超電導素子のしきい論理機
能を用いると、単体の素子で以下のようなAND、もしく
はOR論理回路の機能を実現できる。By using the threshold logic function of the superconducting element according to the present embodiment, the following AND or OR logic circuit function can be realized by a single element.
【0021】まず第2の超電導接合部にゲート電圧を印
加していない場合を考える。第2の超電導接合部が超電
導状態であるか電圧状態であるかを出力とみなす。この
とき第2の超電導接合部の臨界電流を流すことに相当す
るバイアス電圧をしきい値として図8に示すようなOR論
理回路が構成できる。図6においてX1、X2は2つの
超電導電極から第1の超電導接合部に流す電流による入
力を表す。この場合第1の超電導接合部のいずれかの超
電導電極から注入される電流が第2の超電導接合部の臨
界電流を超えると第2の超電導接合部は電圧状態となり
OR動作をする。次に、図9によって表されるような、AN
D動作について説明する。この時ゲ-ト電圧を印加して第
2の超電導接合部の臨界電流、すなわちしきい値を2倍
に設定する。このようにすると、第1の超電導接合部か
ら入力される電流の和が弱結合部2の臨界電流を超えた
ときのみ第2の超電導接合部は電圧状態に転移し、AND
動作が可能となる。First, consider the case where no gate voltage is applied to the second superconducting junction. Whether the second superconducting junction is in the superconducting state or in the voltage state is regarded as the output. At this time, an OR logic circuit as shown in FIG. 8 can be configured with the bias voltage corresponding to the flow of the critical current of the second superconducting junction as the threshold value. In FIG. 6, X1 and X2 represent inputs by the currents flowing from the two superconducting electrodes to the first superconducting junction. In this case, when the current injected from any one of the superconducting electrodes of the first superconducting junction exceeds the critical current of the second superconducting junction, the second superconducting junction becomes a voltage state.
OR operation. Then, as represented by Figure 9, AN
The D operation will be described. At this time, a gate voltage is applied to set the critical current of the second superconducting junction, that is, the threshold value to double. By doing so, the second superconducting junction transitions to the voltage state only when the sum of the currents input from the first superconducting junction exceeds the critical current of the weak coupling portion 2, and AND
It becomes possible to operate.
【0022】本実施例における素子動作は、本願発明の
超電導素子を液体ヘリウム中で冷却し、制御電極500
に電圧を印加することによって行うことができる。The operation of the device in this embodiment is performed by cooling the superconducting device of the present invention in liquid helium, and then controlling the control electrode 500.
Can be carried out by applying a voltage to.
【0023】(実施例3)次に図10を用いて本願発明
の第3の実施例を説明する。本実施例の超電導素子の作
製工程及び使用材料は本願発明の第2の実施例と同様で
あってよい。但し、本実施例においては超電導結合して
いない第1の超電導接合部の常伝導体の上部にも制御電
極510を形成している点が異なっている。この制御電
極510に電圧を印加することにより第1の超電導接合
部の常伝導体中にしみだした超電導波動関数の染みだす
領域が増大するため、アンドレエフ反射を受けた準粒子
の干渉強度(過剰電流の値)が変化する。したがって、
制御電極510に印加する電圧を変化させることにより
複数の超電導電極を備えた第1の超電導接合部を流れる
電流(入力信号)の重みを制御することが可能なしきい
論理機能を備えた超電導素子が実現可能となる。(Embodiment 3) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The manufacturing process and materials used for the superconducting element of this embodiment may be the same as those of the second embodiment of the present invention. However, the present embodiment is different in that the control electrode 510 is also formed on the normal conductor of the first superconducting junction which is not superconductingly coupled. By applying a voltage to the control electrode 510, the region where the superconducting waveguide function exuded in the normal conductor of the first superconducting junction increases is increased, so that the interference intensity of the quasi-particles subjected to Andreev reflection (excessive Current value) changes. Therefore,
A superconducting element having a threshold logic function capable of controlling the weight of the current (input signal) flowing through the first superconducting junction having a plurality of superconducting conductive electrodes by changing the voltage applied to the control electrode 510 is provided. It becomes feasible.
【0024】この素子の超電導電極101(もしくは1
02)と104の間の電流−電圧特性を図11、12に
示す。The superconducting electrode 101 (or 1
The current-voltage characteristics between 02) and 104 are shown in FIGS.
【0025】図11の電流−電圧特性は制御電極510
に電圧を印加せずに制御電極500に電圧を印加する場
合の特性の変化である。図11において特性曲線10は
いずれの制御電極にも電圧を印加していない場合の結果
であり、特性曲線20は制御電極500に制御電圧を印
加している場合の結果である。この特性の変化は、本願
発明第2の実施例において示した特性の変化と同様であ
る。すなわち、制御電極500に電圧を印加すると第2
の超電導接合部の臨界電流が増加し、特性が急激に変化
するしきい電圧の値が変化する。The current-voltage characteristic of FIG.
This is a change in characteristics when a voltage is applied to the control electrode 500 without applying a voltage to the control electrode 500. In FIG. 11, the characteristic curve 10 is the result when a voltage is not applied to any control electrode, and the characteristic curve 20 is the result when a control voltage is applied to the control electrode 500. This change in characteristics is the same as the change in characteristics shown in the second embodiment of the present invention. That is, when a voltage is applied to the control electrode 500, the second
The critical current of the superconducting junction of 1 increases, and the value of the threshold voltage at which the characteristics change rapidly changes.
【0026】図11の電流−電圧特性は制御電極500
に電圧を印加せずに制御電極510に電圧を印加した場
合の特性の変化である。図11において特性曲線10は
いずれの制御電極にも電圧を印加していない場合の結果
であり、特性曲線20は制御電極510に制御電圧を印
加している場合の結果である。この時、制御電極510
に電圧を印加することにより、超電導近接効果によって
超電導波動関数が第1の超電導接合部の常伝導体中に染
みだす領域が拡大するため第1の超電導接合部に流れる
過剰電流が増加する。また、第1の超電導接合部の常伝
導体中に染みだす領域が拡大し、干渉に寄与するアンド
レエフ反射を受けた準粒子間の経路差が小さくなるた
め、準粒子の干渉の強度が弱くなる。The current-voltage characteristic of FIG.
This is a change in characteristics when a voltage is applied to the control electrode 510 without applying a voltage to the control electrode 510. In FIG. 11, characteristic curve 10 is the result when no voltage is applied to any control electrode, and characteristic curve 20 is the result when a control voltage is applied to control electrode 510. At this time, the control electrode 510
When a voltage is applied to the superconducting proximity effect, the region in which the superconducting waveguide function seeps into the normal conductor of the first superconducting junction expands due to the superconducting proximity effect, so that the excess current flowing in the first superconducting junction increases. In addition, the region exuding in the normal conductor of the first superconducting junction is enlarged, and the path difference between the quasi-particles subjected to Andreev reflection that contributes to the interference is reduced. Become.
【0027】以上の制御電極500もしくは510に印
加する電圧によって変化する特性の組合せを用いると、
図13に示すようなしきい論理機能を本願発明の超電導
素子によって実現可能となる。Using the combination of the characteristics that change depending on the voltage applied to the control electrode 500 or 510,
The threshold logic function as shown in FIG. 13 can be realized by the superconducting element of the present invention.
【0028】図13においてX1、X2は2つの超電導
電極から第1の超電導接合部に流す電流による入力であ
り、Vg1、Vg2はそれぞれ制御電極510、500
により印加される電圧を示す。wおよびTは印加する電
圧によって変化する重みおよびしきい値を示す。このし
きい論理機能を有する超電導素子の特徴は、制御電極5
10による電圧(Vg1)の印加によりX1、X2から
の入力信号の重みが並列的に制御できることである。In FIG. 13, X1 and X2 are inputs by a current flowing from the two superconducting electrodes to the first superconducting junction, and Vg1 and Vg2 are control electrodes 510 and 500, respectively.
Indicates the voltage applied by. w and T represent weights and threshold values that change depending on the applied voltage. The characteristic of the superconducting element having this threshold logic function is that the control electrode 5
By applying the voltage (Vg1) by 10, the weights of the input signals from X1 and X2 can be controlled in parallel.
【0029】図11、12に示した電流−電圧特性は本
願発明の超電導素子を液体ヘリウム中で冷却することに
よって得ることができる。The current-voltage characteristics shown in FIGS. 11 and 12 can be obtained by cooling the superconducting element of the present invention in liquid helium.
【0030】(実施例4)次に図14を用いて本願発明
の第4の実施例を示す。本実施例の超電導素子の作製工
程および使用材料は本願発明第2の実施例と同様であっ
てよい。ただし、本実施例においては第1の超電導接合
部の上部に複数の制御電極510、511が設けられて
いる点が異なっている。この素子の構成により図15に
示すような各入力の重みとしきい値をそれぞれ制御でき
るしきい論理機能を備えた超電導素子が実現可能とな
る。図15においてX1、X2は2つの超電導電極から
第1の超電導接合部に流す電流による入力であり、Vg
1、Vg2、Vg3はそれぞれ制御電極510、、51
1、500に印加する電圧を示す。w1、w2はそれぞ
れVg1、Vg2によって変化する重みであり、TはV
g3によって変化するしきい値を示す。(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The manufacturing process and materials used for the superconducting element of this embodiment may be the same as those of the second embodiment of the present invention. However, this example is different in that a plurality of control electrodes 510 and 511 are provided above the first superconducting junction. With the configuration of this element, a superconducting element having a threshold logic function capable of controlling the weight and threshold value of each input as shown in FIG. 15 can be realized. In FIG. 15, X1 and X2 are inputs by a current flowing from the two superconducting electrodes to the first superconducting junction, and Vg
1, Vg2 and Vg3 are control electrodes 510, 51, respectively.
The voltage applied to 1,500 is shown. w1 and w2 are weights that change according to Vg1 and Vg2, respectively, and T is V
The threshold value which changes with g3 is shown.
【0031】まず、制御電極510、511に印加する
電圧により、第2の超電導接合部に流す電流の重みを独
立に制御できる。さらに上述した実施例3の場合と同様
に、出力のしきい値を決定する第2の超電導接合部の臨
界電流は制御電極500に印加するゲート電圧によって
制御可能である。したがって図15に示すしきい論理機
能を1個の超電導素子で実現できる。First, the weight applied to the second superconducting junction can be independently controlled by the voltage applied to the control electrodes 510 and 511. Further, as in the case of Example 3 described above, the critical current of the second superconducting junction that determines the output threshold value can be controlled by the gate voltage applied to the control electrode 500. Therefore, the threshold logic function shown in FIG. 15 can be realized by one superconducting element.
【0032】以上の素子動作は本願発明による超電導素
子を液体ヘリウム中において冷却することによって得ら
れた。The above device operation was obtained by cooling the superconducting device according to the present invention in liquid helium.
【0033】以上の実施例において超電導体としてNb
を用いたがこれに換えてPb,あるいはPbの合金、N
bの金属間化合物、例えばNbN,Nb Sn,Nb G
e,Nb Al,Nb Siなどを用いても良いことは言
うまでもない。また常伝導体としてAlを用いたがこれ
に換えてAu,Ag,Cu,あるいは半導体や半導体化
合物、例えばSi,GaAs,InAsなどを用いても
本願発明の目的を達成することができることは言うまで
もない。In the above embodiments, Nb is used as the superconductor.
Was used, but instead of this, Pb, or an alloy of Pb, N
b intermetallic compound such as NbN, Nb Sn, Nb G
It goes without saying that e, Nb Al, Nb Si or the like may be used. Further, although Al is used as the normal conductor, it is needless to say that the object of the present invention can be achieved by using Au, Ag, Cu, or a semiconductor or a semiconductor compound such as Si, GaAs, or InAs instead. .
【0034】上記の本願発明による実施例においては、
第1の超電導接合部に入力する超電導電極、および制御
電極は2個の場合のみ示したが3個以上の場合にも同様
の効果が実現可能であることは言うまでもない。In the above-described embodiment of the present invention,
Although only two superconducting conductive electrodes and control electrodes are input to the first superconducting junction, the same effect can be realized when the number is three or more.
【0035】[0035]
【発明の効果】本願発明においては、複数の入射電極を
備えた第1の超電導接合部と、前記第1の超電導接合部
に直列に接続して形成する第2の超電導接合部とさら
に、前記第1および第2の超電導接合部を構成する前記
常伝導体中に染みだした超電導波動関数の振幅を制御す
る手段を含んで構成される。第1の超電導接合部を構成
する各超電導電極は超電導的に結合せず、かつ超電導体
と常伝導体の境界でアンドレエフ反射が生じるような電
極間隔で形成される。第2の超電導接合部を構成する各
超電導電極は超電導的に結合するように形成される。ま
た、第1の超電導接合部において入射電極から準粒子を
注入する対向電極にはアンドレエフ反射を受けた準粒子
が干渉するように段差形状を設けている。According to the present invention, a first superconducting junction having a plurality of incident electrodes, a second superconducting junction formed by connecting to the first superconducting junction in series, and further comprising: It is configured to include means for controlling the amplitude of the superconducting waveguide function exuded in the normal conductor forming the first and second superconducting junctions. The superconducting electrodes forming the first superconducting junction are not superconductingly coupled to each other, and are formed with an electrode interval such that Andreev reflection occurs at the boundary between the superconductor and the normal conductor. The respective superconducting electrodes forming the second superconducting junction are formed so as to be superconductingly coupled. In the first superconducting junction, the counter electrode for injecting the quasi-particles from the incident electrode is provided with a step shape so that the quasi-particles subjected to Andreev reflection interfere with each other.
【0036】この素子構成において第1の超電導接合部
に流す電流(入力)の総和が第2の超電導接合部の臨界
電流を超えると第2の超電導接合部は超電導状態から電
圧状態に転移する。したがって第1の超電導接合部に流
す電流を入力とし第2の超電導接合部の状態(超電導状
態、もしくは電圧状態)を出力とすると、単体素子でし
きい論理機能を備えた超電導素子が実現できる。さら
に、第1の超電導接合部に流す電流(入力信号)はアン
ドレエフ反射による準粒子の干渉や、第1の超電導接合
部に設けられた前記制御電極に印加する電圧によって入
力信号の重みを制御することが可能であり、また第2の
超電導接合部に設けられた制御電極に電圧を印加して第
2の超電導接合部の臨界電流を変えることによってしき
い値を制御できる。入力信号の重みは制御電極の配置に
よって、一つの制御電極からの電圧の印加で複数入力の
重みの並列処理、あるいは複数の入力の独立な制御が実
現できる。これらの特徴を活かして単純なAND、もしく
はOR論理回路の機能を実現でき、さらに単体の素子で複
数入力の重み可変、しきい値可変なしきい論理機能が実
現できる。また超電導弱結合は、平面構造であり近接効
果型であるため高集積化が可能な、超高速でかつ低消費
電力の超電導素子を実現できる利点がある。In this element structure, when the sum of the currents (inputs) flowing through the first superconducting junction exceeds the critical current of the second superconducting junction, the second superconducting junction transitions from the superconducting state to the voltage state. Therefore, when the current flowing through the first superconducting junction is input and the state of the second superconducting junction (superconducting state or voltage state) is output, a superconducting element having a threshold logic function can be realized by a single element. Further, the current (input signal) flowing in the first superconducting junction controls the weight of the input signal by the interference of quasi-particles due to Andreev reflection and the voltage applied to the control electrode provided in the first superconducting junction. The threshold value can be controlled by applying a voltage to the control electrode provided in the second superconducting junction to change the critical current of the second superconducting junction. Depending on the arrangement of the control electrodes, the weight of the input signal can be realized by applying a voltage from one control electrode to parallel processing the weights of a plurality of inputs or independently controlling a plurality of inputs. By utilizing these characteristics, it is possible to realize the function of a simple AND or OR logic circuit, and further, it is possible to realize multiple input variable weights and threshold variable threshold logic functions with a single element. Further, the superconducting weak coupling has an advantage that a superconducting element having a planar structure and a proximity effect type, which can be highly integrated, and has an ultrahigh speed and low power consumption can be realized.
【図1】本願発明の第1の実施例による超電導素子の上
面図である。FIG. 1 is a top view of a superconducting element according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図2は本願発明第1の実施例による超電導素子
の基本となる超電導−常伝導2層膜の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a superconducting-normal conducting two-layer film which is the basis of the superconducting device according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本願発明第1の実施例による図1におけるA−
A’断面を示す断面図である。FIG. 3 is an A- line in FIG. 1 according to a first embodiment of the present invention.
It is a sectional view showing an A'section.
【図4】本願発明の第1の実施例における超電導素子の
動作特性を表す電流−電圧特性である。FIG. 4 is a current-voltage characteristic showing the operating characteristic of the superconducting element in the first example of the present invention.
【図5】本願発明の第1の実施例における超電導素子の
磁場の印加による電流−電圧特性の変化である。FIG. 5 is a change in current-voltage characteristics due to application of a magnetic field of the superconducting element in the first example of the present invention.
【図6】本願発明の第2の実施例による超電導素子の上
面図である。FIG. 6 is a top view of a superconducting element according to a second embodiment of the present invention.
【図7】本願発明の第2の実施例における超電導素子の
動作特性を表す電流−電圧特性である。FIG. 7 is a current-voltage characteristic showing the operating characteristic of the superconducting element in the second example of the present invention.
【図8】本願発明の第2の実施例によって実現される論
理機能(OR論理)の概念図である。FIG. 8 is a conceptual diagram of logical functions (OR logic) realized by the second embodiment of the present invention.
【図9】本願発明の第2の実施例によって実現される論
理機能(AND論理)の概念図である。FIG. 9 is a conceptual diagram of logical functions (AND logic) realized by the second embodiment of the present invention.
【図10】本願発明の第3の実施例による超電導素子の
上面図である。FIG. 10 is a top view of a superconducting device according to a third embodiment of the present invention.
【図11】本願発明の第3の実施例における超電導素子
の動作特性を表す電流−電圧特性である。FIG. 11 is a current-voltage characteristic showing the operating characteristic of the superconducting element in the third example of the present invention.
【図12】本願発明の第3の実施例における超電導素子
の動作特性を表す電流−電圧特性である。FIG. 12 is a current-voltage characteristic showing the operating characteristic of the superconducting element in the third example of the present invention.
【図13】本願発明の第3の実施例によって実現される
しきい論理機能の概念図である。FIG. 13 is a conceptual diagram of the threshold logic function realized by the third embodiment of the present invention.
【図14】本願発明の第4の実施例による超電導素子の
上面図である。FIG. 14 is a top view of a superconducting device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図15】本願発明の第4の実施例によって実現される
しきい論理機能の概念図である。FIG. 15 is a conceptual diagram of a threshold logic function realized by the fourth embodiment of the present invention.
101,102,103,104…超電導電極(N
b)、1,2…超電導接合部、119…シリコン基板、
120…二酸化シリコン膜、201…常伝導体層(A
l)、10…制御電圧を印加していない場合の電流−電
圧特性、20…制御電圧を印加した場合の電流−電圧特
性、11、12…第1の超電導接合部の電極間隔、段差
を変化させた場合の特性の変化、30…磁場を加えた場
合の特性の変化。101, 102, 103, 104 ... Superconducting conductive electrode (N
b), 1, 2 ... Superconducting junction, 119 ... Silicon substrate,
120 ... Silicon dioxide film, 201 ... Normal conductor layer (A
l) 10 ... Current-voltage characteristics when no control voltage is applied, 20 ... Current-voltage characteristics when control voltage is applied, 11, 12 ... Electrode spacing and step difference of the first superconducting junction Change in characteristics when applied, 30 ... Change in characteristics when a magnetic field is applied.
Claims (17)
段差を有する第1の超電導体、 上記第1の超電導体の第1の辺に常伝導体を介して形成
された準粒子を注入する超電導体より形成される少なく
とも2つの入射電極、 上記第1の超電導体の第2の辺に常伝導体を介して形成
された第2の超電導体、 上記常伝導体中に染みだした超電導波動関数の振幅を制
御するための手段、とを有することを特徴とする超電導
素子。1. A first superconductor having a step on at least one of first and second sides facing each other, and a quasi-particle formed on a first side of the first superconductor via a normal conductor. At least two incident electrodes formed of a superconductor for injecting, a second superconductor formed on the second side of the first superconductor via a normal conductor, and a stain in the normal conductor. Means for controlling the amplitude of the superconducting waveguiding function described above, and a superconducting element.
記入射電極の幅は、上記第1の超電導体の幅よりも狭い
ことを特徴とする超電導素子。2. The superconducting element according to claim 1, wherein the width of the incident electrode is narrower than the width of the first superconductor.
得るような間隔で、 上記入射電極と第1の超電導体が配置されることを特徴
とする超電導素子。3. The superconducting element according to claim 1, wherein the incident electrode and the first superconductor are arranged at an interval such that Andreev reflection can occur at the interface of the normal conductor. And superconducting element.
超電導電流が流れ得るような間隔で、 上記第1の超電導体と上記第2の超電導体が形成される
ことを特徴とする。4. The superconducting element according to claim 1, wherein at the interface of the normal conductor, the first superconductor and the second superconductor are arranged at intervals such that a superconducting current can flow due to the Josephson effect. Are formed.
素子において、上記入射電極に対向する第1の超電導体
の幅および段差形状によってアンドレエフ反射が生じる
反射確率が制御可能であるように構成されていることを
特徴とする超電導素子。5. The superconducting element according to claim 1, wherein the reflection probability of causing Andreev reflection can be controlled by the width and step shape of the first superconductor facing the incident electrode. A superconducting element characterized in that
記常伝導体中に染みだした超電導波動関数の振幅を制御
する手段は、上記常伝導体中に染みだした超電導波動関
数の振幅を局所的あるいは全体的な領域で制御すること
が可能であるように配置していることを特徴とする超電
導素子。6. The superconducting element according to claim 1, wherein the means for controlling the amplitude of the superconducting waveguiding function exuded in the normal conductor has the amplitude of the superconducting waveguiding function exuded in the normal conductor. A superconducting element, which is arranged so that it can be controlled locally or in the entire region.
制御電極による、上記第1の超電導体と上記入射電極間
の常伝導体中に染みだした超電導波動関数の振幅の制御
により、アンドレエフ反射によるそれぞれの超電導電極
に対する過剰電流の大きさを制御することが可能である
ように制御電極が配置されていることを特徴とする超電
導素子。7. The superconducting element according to claim 6, wherein the control electrode controls the amplitude of a superconducting waveguide function exuding in a normal conductor between the first superconductor and the incident electrode. A superconducting element, wherein a control electrode is arranged so as to control the magnitude of excess current to each superconducting electrode due to reflection.
素子において、上記第1の超電導体に設けられた段差構
造によって生じる電子波の干渉を上記超電導体の間に流
れる過剰電流の値の変化として制御することが可能であ
るように上記入射電極、上記第1の超電導体および制御
電極が配置されていることを特徴とする超電導素子。8. The superconducting element according to claim 1, wherein the value of the excess current flowing between the superconductors due to the interference of electron waves generated by the step structure provided in the first superconductor. The superconducting element, wherein the incident electrode, the first superconductor and the control electrode are arranged so as to be controlled as a change in
素子において、上記入射電極から第1の超電導体に流れ
る電流の総和の値によって第1の超電導体と第2の超電
導体間の超電導状態、電圧状態を出力とするしきい論理
機能を単体の素子で実現可能とするように制御電極が配
置されていることを特徴とする超電導素子。9. The superconducting element according to any one of claims 1 to 8, wherein between the first superconductor and the second superconductor is determined by the total value of the currents flowing from the incident electrode to the first superconductor. A superconducting element, in which a control electrode is arranged so that a threshold element that outputs a superconducting state and a voltage state can be realized by a single element.
入力の値を上記第1の超電導接合部の上部に設けた制御
電極で制御することにより、重み付きの加算演算が可能
であるように制御電極が配置されていることを特徴とす
る超電導素子。10. The superconducting element according to claim 9,
A superconducting element, wherein the control electrode is arranged so that a weighted addition operation can be performed by controlling an input value with a control electrode provided above the first superconducting junction.
しきい論理機能のしきい値を、上記第1と第2の超電導
体間の上部に設けた制御電極により制御することが可能
であるように構成されることを特徴とする超電導素子。11. The superconducting element according to claim 9,
A superconducting device, characterized in that the threshold value of the threshold logic function can be controlled by a control electrode provided above the first and second superconductors.
しきい論理機能を用いてAND、OR論理機能を単体の素子
で実現できるように上記入射電極、第1および第2の超
電導体および制御電極が配置されていることを特徴とす
る超電導素子。12. The superconducting element according to claim 9,
A superconducting device in which the incident electrode, the first and second superconductors, and a control electrode are arranged so that an AND or OR logical function can be realized by a single device using a threshold logical function.
上記超電導臨界電流を制御する手段は磁場の印加であ
り、前記磁場の印加を可能にするための制御線を含んで
構成されることを特徴とする超電導素子。13. The superconducting element according to claim 1,
The superconducting element is characterized in that the means for controlling the superconducting critical current is application of a magnetic field, and is configured to include a control line for enabling the application of the magnetic field.
上記超電導臨界電流を制御する手段は高周波数のマイク
ロ波を照射するための導波管あるいは導体であることを
特徴とする超電導素子。14. The superconducting device according to claim 1,
A superconducting element, wherein the means for controlling the superconducting critical current is a waveguide or a conductor for irradiating a high frequency microwave.
上記超電導臨界電流を制御する手段はレ−ザ−光を導く
導波管あるいは光ファイバであることを特徴とする超電
導素子。15. The superconducting device according to claim 1,
A superconducting device characterized in that the means for controlling the superconducting critical current is a waveguide or an optical fiber for guiding laser light.
電導素子において、上記超電導体は鉛、鉛の合金、ニオ
ブ、ニオブ金属間化合物、より選ばれた材料であり、常
伝導体は金、銀、銅、またはアルミニウム及びその合金
あるいは半導体や半導体化合物、例えばSi,GaA
s,InAsあるいはその化合物より選ばれた少なくと
も一つの材料によって構成されることを特徴とする超電
導素子。16. The superconducting element according to claim 1, wherein the superconductor is a material selected from lead, a lead alloy, niobium and a niobium intermetallic compound, and the normal conductor is gold. , Silver, copper, or aluminum and its alloys or semiconductors or semiconductor compounds, such as Si, GaA
A superconducting device comprising at least one material selected from s, InAs and compounds thereof.
第1の超電導体と前記第1の超電導体の段差のある辺に
対向し、常伝導体を介して準粒子を注入する少なくとも
2つの入射電極で構成される第1の超電導接合部と、前
記第1の超電導体の段差のない辺に対向して常伝導体を
介して直列に接続されるように第2の超電導体を配置し
た第2の超電導接合部とで構成され、さらに、前記第1
および第2の超電導接合部を構成する前記常伝導体中に
染みだした超電導波動関数の振幅を制御する手段を含ん
で構成され、前記第1の超電導接合部において前記第1
の超電導体と常伝導体の界面に生じるアンドレエフ反射
による過剰電流と、前記第2の超電導接合部に生じるジ
ョセフソン効果とを用いることにより単体素子で重み付
き加算、論理機能が実現可能となるしきい論理機能を有
するように構成されることを特徴とする超電導素子にお
いて少なくとも電子線直接描画法を用いた弱結合部の超
電導膜の加工を行う行程を含む超電導素子の製造方法。17. A first superconductor having a stepped structure on at least one side, and at least two facing superposed sides of the first superconductor and injecting quasi-particles through a normal conductor. The first superconducting junction composed of the incident electrode and the second superconductor are arranged so as to be connected in series so as to face the stepless side of the first superconductor through a normal conductor. A second superconducting junction, and
And a means for controlling the amplitude of the superconducting waveguiding function exuded in the normal conductor forming the second superconducting junction, and the first superconducting junction is provided with the first superconducting junction.
By using the excess current due to Andreev reflection that occurs at the interface between the superconductor and the normal conductor and the Josephson effect that occurs at the second superconducting junction, weighted addition and logical functions can be realized with a single element. A method for manufacturing a superconducting element including a step of processing a superconducting film of a weakly coupled portion using at least an electron beam direct writing method in a superconducting element characterized by having a threshold logic function.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP5226854A JPH0786647A (en) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | Superconducting element and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5226854A JPH0786647A (en) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | Superconducting element and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0786647A true JPH0786647A (en) | 1995-03-31 |
Family
ID=16851612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5226854A Pending JPH0786647A (en) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | Superconducting element and its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0786647A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6849363B2 (en) | 1997-06-27 | 2005-02-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for repairing a photomask, method for inspecting a photomask, method for manufacturing a photomask, and method for manufacturing a semiconductor device |
-
1993
- 1993-09-13 JP JP5226854A patent/JPH0786647A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6849363B2 (en) | 1997-06-27 | 2005-02-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for repairing a photomask, method for inspecting a photomask, method for manufacturing a photomask, and method for manufacturing a semiconductor device |
US7070889B2 (en) | 1997-06-27 | 2006-07-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for repairing a photomask, method for inspecting a photomask, method for manufacturing a photomask, and method for manufacturing a semiconductor device |
US7378201B2 (en) | 1997-06-27 | 2008-05-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for repairing a photomask, method for inspecting a photomask, method for manufacturing a photomask, and method for manufacturing a semiconductor device |
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