JPH10200171A - 超伝導集積回路 - Google Patents
超伝導集積回路Info
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- JPH10200171A JPH10200171A JP9004455A JP445597A JPH10200171A JP H10200171 A JPH10200171 A JP H10200171A JP 9004455 A JP9004455 A JP 9004455A JP 445597 A JP445597 A JP 445597A JP H10200171 A JPH10200171 A JP H10200171A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部磁場自体を小さくして磁束トラップを少
なくする方法では、低磁場環境を作ることが困難であ
り、モートに磁束トラップを集中させる方法では、高密
度の配置を必要とする大規模集積回路には使用すること
が困難である。 【解決手段】 冷却していくと、まず最初に超伝導臨界
温度が最も高い超伝導タイル２が超伝導転移する。この
時、１個の超伝導タイル２を貫いていた全磁束量は単一
磁束量子以下になるように各超伝導タイル２の面積が設
定されているので、超伝導タイル２内への磁束トラップ
は発生せず、すべての磁場はマイスナー効果により超伝
導タイル２外に押し出される。その後、超伝導グランド
面１が超伝導転移する際には、超伝導タイル２が超伝導
シールドとして作用するため、超伝導タイル２上の超伝
導グランド面１には磁束はトラップせず、超伝導タイル
２の上方の超伝導量子干渉素子３に対する磁束トラップ
の影響を防止できる。
なくする方法では、低磁場環境を作ることが困難であ
り、モートに磁束トラップを集中させる方法では、高密
度の配置を必要とする大規模集積回路には使用すること
が困難である。 【解決手段】 冷却していくと、まず最初に超伝導臨界
温度が最も高い超伝導タイル２が超伝導転移する。この
時、１個の超伝導タイル２を貫いていた全磁束量は単一
磁束量子以下になるように各超伝導タイル２の面積が設
定されているので、超伝導タイル２内への磁束トラップ
は発生せず、すべての磁場はマイスナー効果により超伝
導タイル２外に押し出される。その後、超伝導グランド
面１が超伝導転移する際には、超伝導タイル２が超伝導
シールドとして作用するため、超伝導タイル２上の超伝
導グランド面１には磁束はトラップせず、超伝導タイル
２の上方の超伝導量子干渉素子３に対する磁束トラップ
の影響を防止できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超伝導集積回路に係
り、特に磁場に敏感なジョセフソン回路素子を含む超伝
導集積回路に関する。
り、特に磁場に敏感なジョセフソン回路素子を含む超伝
導集積回路に関する。
【０００２】超伝導集積回路は、超伝導体の超伝導臨界
温度以下の極低温で動作する集積回路である。超伝導集
積回路においては、超伝導集積回路を超伝導臨界温度以
下の極低温に冷却する際に外部磁界が超伝導回路内に磁
束量子を単位として取り込まれる現象がある。この現象
は、磁束トラップと呼ばれ、トラップされた磁束量子が
作る磁場により回路の特性が変化し、回路の誤動作につ
ながる。特に、ジョセフソン接合やジョセフソン接合を
含んだ超伝導ループから構成されるジョセフソン回路素
子は磁場に敏感なため、このような磁束トラップを完全
に防止することが特に重要である。
温度以下の極低温で動作する集積回路である。超伝導集
積回路においては、超伝導集積回路を超伝導臨界温度以
下の極低温に冷却する際に外部磁界が超伝導回路内に磁
束量子を単位として取り込まれる現象がある。この現象
は、磁束トラップと呼ばれ、トラップされた磁束量子が
作る磁場により回路の特性が変化し、回路の誤動作につ
ながる。特に、ジョセフソン接合やジョセフソン接合を
含んだ超伝導ループから構成されるジョセフソン回路素
子は磁場に敏感なため、このような磁束トラップを完全
に防止することが特に重要である。
【０００３】
【従来の技術】磁束トラップを防止する従来の第１の方
法として、外部磁場自体を小さくして磁束トラップを少
なくする方法がある。この方法は、パーマロイ等の高透
磁率の材料からなる磁気シールドや、マイスナー効果を
利用した超伝導磁気シールドを利用して外部磁場をかな
りの程度遮蔽できる。
法として、外部磁場自体を小さくして磁束トラップを少
なくする方法がある。この方法は、パーマロイ等の高透
磁率の材料からなる磁気シールドや、マイスナー効果を
利用した超伝導磁気シールドを利用して外部磁場をかな
りの程度遮蔽できる。
【０００４】また、磁束トラップを防止する従来の第２
の方法として、ジョセフソン集積回路自体の構造を工夫
して磁束トラップの影響を少なくする方法がある。この
方法は、例えば磁場に影響され易い素子の周辺部の超伝
導グランド面に溝（これをモートと呼ぶ）を開け、この
モートに磁束トラップを集中させることで、中心部に配
置された磁場に影響され易い素子の直下のグランド面に
磁束がトラップされにくくする方法である（例えば、特
開昭５７−１１４２９４号公報）。
の方法として、ジョセフソン集積回路自体の構造を工夫
して磁束トラップの影響を少なくする方法がある。この
方法は、例えば磁場に影響され易い素子の周辺部の超伝
導グランド面に溝（これをモートと呼ぶ）を開け、この
モートに磁束トラップを集中させることで、中心部に配
置された磁場に影響され易い素子の直下のグランド面に
磁束がトラップされにくくする方法である（例えば、特
開昭５７−１１４２９４号公報）。
【０００５】図３は上記のモート構造を有する従来の超
伝導集積回路の一例の上面図を示す。この従来の超伝導
集積回路は、超伝導グランド面１と、磁場に影響され易
い素子として２つのジョセフソン素子と超伝導ループと
制御配線から構成される超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩ
Ｄ）３と、超伝導量子干渉素子３を囲むように超伝導グ
ランド面１に形成されたモート４とから構成される。
伝導集積回路の一例の上面図を示す。この従来の超伝導
集積回路は、超伝導グランド面１と、磁場に影響され易
い素子として２つのジョセフソン素子と超伝導ループと
制御配線から構成される超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩ
Ｄ）３と、超伝導量子干渉素子３を囲むように超伝導グ
ランド面１に形成されたモート４とから構成される。
【０００６】モート４は、超伝導量子干渉素子３の周辺
部に超伝導量子干渉素子３を取り囲むように配置されて
いるが、モート４の内と外での超伝導グランド面１の電
流の連続性を得るために部分的にモート４は切断されて
いる。このように、超伝導量子干渉素子３の周辺の超伝
導グランド面１にモート４を形成することで、このモー
ト４に磁束トラップを集中させ、これにより超伝導量子
干渉素子３の直下の超伝導グランド面１に磁束がトラッ
プしにくくすることができる。
部に超伝導量子干渉素子３を取り囲むように配置されて
いるが、モート４の内と外での超伝導グランド面１の電
流の連続性を得るために部分的にモート４は切断されて
いる。このように、超伝導量子干渉素子３の周辺の超伝
導グランド面１にモート４を形成することで、このモー
ト４に磁束トラップを集中させ、これにより超伝導量子
干渉素子３の直下の超伝導グランド面１に磁束がトラッ
プしにくくすることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の第１の方法では、例えば集積回路の一般的な大き
さである１ｃｍ角の大きさのチップに、一個の磁束量子
もトラップしないようにするには、外部磁場を約０．１
マイクロガウス以下にする必要がある。しかし、このよ
うな低磁場環境を作ることは、どのような磁気シールド
を用いても極めて困難である。
従来の第１の方法では、例えば集積回路の一般的な大き
さである１ｃｍ角の大きさのチップに、一個の磁束量子
もトラップしないようにするには、外部磁場を約０．１
マイクロガウス以下にする必要がある。しかし、このよ
うな低磁場環境を作ることは、どのような磁気シールド
を用いても極めて困難である。
【０００８】また、上記の従来の第２の方法では、モー
トを磁束トラップを集中させるために用いているため、
モートを磁場に影響され易い素子から一定の距離を隔て
る必要がある。このため、高密度の配置を必要とする大
規模集積回路には使用することが困難である。更に、こ
の方法のモート構造では、モートに集中しない磁束トラ
ップもあるため、完全に磁束トラップをなくすことは困
難である。
トを磁束トラップを集中させるために用いているため、
モートを磁場に影響され易い素子から一定の距離を隔て
る必要がある。このため、高密度の配置を必要とする大
規模集積回路には使用することが困難である。更に、こ
の方法のモート構造では、モートに集中しない磁束トラ
ップもあるため、完全に磁束トラップをなくすことは困
難である。
【０００９】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
素子の高密度の配置を可能にし、かつ、磁束トラップを
完全に防止することができる超伝導集積回路を提供する
ことを目的とする。
素子の高密度の配置を可能にし、かつ、磁束トラップを
完全に防止することができる超伝導集積回路を提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、超伝導グランド面と、超伝導グランド面
の下に第１の絶縁層を介して一定の間隔でアレイ状に配
置された、超伝導グランド面よりも超伝導臨界温度が高
い超伝導材料で形成された複数の超伝導タイルと、超伝
導グランド面の上に第２の絶縁層を介して、かつ、複数
の超伝導タイルのそれぞれの中心部の上方に対応して配
置された、磁場に敏感な複数のジョセフソン回路素子と
を有する構成としたものである。
め、本発明は、超伝導グランド面と、超伝導グランド面
の下に第１の絶縁層を介して一定の間隔でアレイ状に配
置された、超伝導グランド面よりも超伝導臨界温度が高
い超伝導材料で形成された複数の超伝導タイルと、超伝
導グランド面の上に第２の絶縁層を介して、かつ、複数
の超伝導タイルのそれぞれの中心部の上方に対応して配
置された、磁場に敏感な複数のジョセフソン回路素子と
を有する構成としたものである。
【００１１】ここで、複数の超伝導タイルのそれぞれ
は、互いに電気的に分離されているか、複数の超伝導タ
イルのうち隣接する超伝導タイル間は、互いに超伝導線
を介して電気的に接続され、かつ、超伝導線の線幅が超
伝導転移時に隣接する超伝導タイルを貫いていた磁束が
超伝導線を通って移動することがポテンシャル上不可能
な値に設定されている。
は、互いに電気的に分離されているか、複数の超伝導タ
イルのうち隣接する超伝導タイル間は、互いに超伝導線
を介して電気的に接続され、かつ、超伝導線の線幅が超
伝導転移時に隣接する超伝導タイルを貫いていた磁束が
超伝導線を通って移動することがポテンシャル上不可能
な値に設定されている。
【００１２】また、本発明は、超伝導タイルが常伝導状
態にあったときに超伝導タイルを貫いていた全磁束量が
単一磁束量子以下になるように、複数の超伝導タイルの
各々の面積が設定されていることを特徴とする。
態にあったときに超伝導タイルを貫いていた全磁束量が
単一磁束量子以下になるように、複数の超伝導タイルの
各々の面積が設定されていることを特徴とする。
【００１３】磁束トラップは、超伝導回路が常伝導状態
の時に、そこを貫いていた磁束が超伝導回路を冷却して
超伝導転移させる際に磁束量子を単位に超伝導回路内に
捕獲される現象である。超伝導集積回路では、超伝導体
の面積の最も大きな超伝導グランド面に主に磁束がトラ
ップされると考えられている。従って、外部磁場の磁束
密度をＢ、超伝導グランド面の面積をＳ、磁束量子をΦ
0とすると、トラップされる磁束の数はほぼＢＳ／Φ0に
比例する。そのため、超伝導グランド面を貫く全磁束Ｂ
Ｓが単一磁束量子Φ0以下になるように、超伝導グラン
ド面を分割して面積Ｓを小さくすることで磁束の量子化
条件から磁束トラップを排除することができる。この分
割された超伝導面を超伝導タイルと呼ぶことにする。
の時に、そこを貫いていた磁束が超伝導回路を冷却して
超伝導転移させる際に磁束量子を単位に超伝導回路内に
捕獲される現象である。超伝導集積回路では、超伝導体
の面積の最も大きな超伝導グランド面に主に磁束がトラ
ップされると考えられている。従って、外部磁場の磁束
密度をＢ、超伝導グランド面の面積をＳ、磁束量子をΦ
0とすると、トラップされる磁束の数はほぼＢＳ／Φ0に
比例する。そのため、超伝導グランド面を貫く全磁束Ｂ
Ｓが単一磁束量子Φ0以下になるように、超伝導グラン
ド面を分割して面積Ｓを小さくすることで磁束の量子化
条件から磁束トラップを排除することができる。この分
割された超伝導面を超伝導タイルと呼ぶことにする。
【００１４】しかし、超伝導グランド面を完全に分割す
ると、超伝導グランド面の電流の連続性を維持できなく
なる。従って、本発明では、電流の連続性を必要とする
超伝導グランド面とは別に、磁場に敏感なジョセフソン
回路素子に対して超伝導グランド面を介して反対側に超
伝導グランド面よりも超伝導臨界温度の高い超伝導材料
で形成された複数の超伝導タイルを形成することで、磁
場に敏感なジョセフソン回路素子に対して完全に磁束ト
ラップの影響を防ぎ、かつ、超伝導グランド面の電流の
連続性も得られる超伝導集積回路を実現することができ
る。
ると、超伝導グランド面の電流の連続性を維持できなく
なる。従って、本発明では、電流の連続性を必要とする
超伝導グランド面とは別に、磁場に敏感なジョセフソン
回路素子に対して超伝導グランド面を介して反対側に超
伝導グランド面よりも超伝導臨界温度の高い超伝導材料
で形成された複数の超伝導タイルを形成することで、磁
場に敏感なジョセフソン回路素子に対して完全に磁束ト
ラップの影響を防ぎ、かつ、超伝導グランド面の電流の
連続性も得られる超伝導集積回路を実現することができ
る。
【００１５】ここで、超伝導タイルを超伝導グランド面
よりも超伝導臨界温度の高い超伝導材料で形成した理由
は、超伝導集積回路を冷却して超伝導転移させる時、先
に超伝導タイルを超伝導転移させて超伝導集積回路及び
超伝導グランド面が超伝導転移する際の磁気シールドと
して用いるためである。
よりも超伝導臨界温度の高い超伝導材料で形成した理由
は、超伝導集積回路を冷却して超伝導転移させる時、先
に超伝導タイルを超伝導転移させて超伝導集積回路及び
超伝導グランド面が超伝導転移する際の磁気シールドと
して用いるためである。
【００１６】上記の複数の超伝導タイルの各々の面積
は、超伝導転移前にそこを貫いていた全磁束が単一磁束
量子Φ0以下になるように、その面積が設定されている
ので、超伝導タイル内には磁束トラップは生じないが、
隣接する超伝導タイルと超伝導タイルの隙間には磁場が
存在するため、超伝導グランド面が超伝導転移する際に
は、この磁場に起因して超伝導グランド面には磁束トラ
ップが生じることになる。しかし、本発明では、この磁
束トラップの位置は、超伝導タイルの隙間の上方にある
超伝導グランド面の位置に限定されるため、超伝導タイ
ルの中心部の上方に配置された、磁場に敏感なジョセフ
ソン回路素子には磁束トラップの影響は全く生じない。
は、超伝導転移前にそこを貫いていた全磁束が単一磁束
量子Φ0以下になるように、その面積が設定されている
ので、超伝導タイル内には磁束トラップは生じないが、
隣接する超伝導タイルと超伝導タイルの隙間には磁場が
存在するため、超伝導グランド面が超伝導転移する際に
は、この磁場に起因して超伝導グランド面には磁束トラ
ップが生じることになる。しかし、本発明では、この磁
束トラップの位置は、超伝導タイルの隙間の上方にある
超伝導グランド面の位置に限定されるため、超伝導タイ
ルの中心部の上方に配置された、磁場に敏感なジョセフ
ソン回路素子には磁束トラップの影響は全く生じない。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。
て図面と共に説明する。
【００１８】図１（ａ）、（ｂ）は本発明になる超伝導
集積回路の一実施の形態の断面概略図と平面概略図を示
す。この実施の形態は、図１（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、超伝導グランド面１と、その下部に二酸化シリコン
（ＳｉＯ2）絶縁層（図示せず）を介して配置された複
数の超伝導タイル２と、超伝導グランド面１の上方にＳ
ｉＯ2絶縁層（図示せず）を介して配置された、磁場に
敏感な複数の超伝導量子干渉素子３とから構成されてい
る。
集積回路の一実施の形態の断面概略図と平面概略図を示
す。この実施の形態は、図１（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、超伝導グランド面１と、その下部に二酸化シリコン
（ＳｉＯ2）絶縁層（図示せず）を介して配置された複
数の超伝導タイル２と、超伝導グランド面１の上方にＳ
ｉＯ2絶縁層（図示せず）を介して配置された、磁場に
敏感な複数の超伝導量子干渉素子３とから構成されてい
る。
【００１９】超伝導量子干渉素子３は、文献（IBM Jour
nal of Research and Development,vol.24,no.2,p.130,
1980）に詳細に記載されている公知の素子であり、２個
のジョセフソン接合と超伝導ループと制御配線とバイア
ス電流入力端子とグランド端子とから形成されている。
超伝導グランド面１と超伝導量子干渉素子３は、超伝導
材料として超伝導臨界温度ＴCが約９．２Ｋのニオブ
（Ｎｂ）を用いて形成されている。超伝導タイル２は、
超伝導臨界温度ＴCが約１６Ｋと超伝導グランド面１と
超伝導量子干渉素子３のそれに比べて高い窒化ニオブ
（ＮｂＮ）を用いて作製されている。
nal of Research and Development,vol.24,no.2,p.130,
1980）に詳細に記載されている公知の素子であり、２個
のジョセフソン接合と超伝導ループと制御配線とバイア
ス電流入力端子とグランド端子とから形成されている。
超伝導グランド面１と超伝導量子干渉素子３は、超伝導
材料として超伝導臨界温度ＴCが約９．２Ｋのニオブ
（Ｎｂ）を用いて形成されている。超伝導タイル２は、
超伝導臨界温度ＴCが約１６Ｋと超伝導グランド面１と
超伝導量子干渉素子３のそれに比べて高い窒化ニオブ
（ＮｂＮ）を用いて作製されている。
【００２０】この実施の形態では、外部磁場Ｂの大きさ
が１ｍＧ（ミリガウス）であると想定して、前述したＢ
Ｓ＜Φ0の条件より１個の超伝導タイル２の面積Ｓは約
２×１０-8ｍ2（約１４４μｍ角）以下に設計されてい
る。１ｍＧ程度の外部磁場は、１重のパーマロイの磁気
シールドを使用することにより容易に実現することがで
きる。超伝導量子干渉素子３のジョセフソン接合と超伝
導ループからなる磁場に敏感な領域は、図１（ａ）及び
（ｂ）に示すように超伝導タイル２の中心部の上方に配
置されている。超伝導タイル２は、図１（ｂ）に示すよ
うに、幅１μｍの間隔を隔ててアレイ状に配置され、各
超伝導タイル２は互いに電気的に完全に分離されてい
る。
が１ｍＧ（ミリガウス）であると想定して、前述したＢ
Ｓ＜Φ0の条件より１個の超伝導タイル２の面積Ｓは約
２×１０-8ｍ2（約１４４μｍ角）以下に設計されてい
る。１ｍＧ程度の外部磁場は、１重のパーマロイの磁気
シールドを使用することにより容易に実現することがで
きる。超伝導量子干渉素子３のジョセフソン接合と超伝
導ループからなる磁場に敏感な領域は、図１（ａ）及び
（ｂ）に示すように超伝導タイル２の中心部の上方に配
置されている。超伝導タイル２は、図１（ｂ）に示すよ
うに、幅１μｍの間隔を隔ててアレイ状に配置され、各
超伝導タイル２は互いに電気的に完全に分離されてい
る。
【００２１】この実施の形態の磁束トラップ防止型の超
伝導集積回路の動作について説明するに、この超伝導集
積回路を磁気シールドにより生成した約１ｍＧ以下の外
部磁場環境下で冷却していくと、超伝導タイル２の超伝
導臨界温度を超伝導グランド面１と超伝導量子干渉素子
３のそれに比べて高くしたことから、まず最初に超伝導
タイル２が超伝導転移する。この常伝導状態時、１個の
超伝導タイル２を貫いていた全磁束量は単一磁束量子以
下になるように上記の面積Ｓが設定されているので、超
伝導タイル２内への磁束トラップは発生せず、すべての
磁場はマイスナー効果により超伝導タイル２外に押し出
される。
伝導集積回路の動作について説明するに、この超伝導集
積回路を磁気シールドにより生成した約１ｍＧ以下の外
部磁場環境下で冷却していくと、超伝導タイル２の超伝
導臨界温度を超伝導グランド面１と超伝導量子干渉素子
３のそれに比べて高くしたことから、まず最初に超伝導
タイル２が超伝導転移する。この常伝導状態時、１個の
超伝導タイル２を貫いていた全磁束量は単一磁束量子以
下になるように上記の面積Ｓが設定されているので、超
伝導タイル２内への磁束トラップは発生せず、すべての
磁場はマイスナー効果により超伝導タイル２外に押し出
される。
【００２２】その後、更に冷却して超伝導グランド面１
及び超伝導量子干渉素子３が超伝導転移する際には、こ
の押し出された磁場に起因して超伝導グランド面１に磁
束トラップが発生するが、この磁束トラップの発生する
位置は、図１（ａ）に矢印５で示すように、超伝導タイ
ル２の隙間の上方にある超伝導グランド面１に限定され
るため、超伝導タイル２の中心部の上方に配置された、
磁場に敏感な超伝導量子干渉素子３には磁束トラップの
影響は全く生じない。
及び超伝導量子干渉素子３が超伝導転移する際には、こ
の押し出された磁場に起因して超伝導グランド面１に磁
束トラップが発生するが、この磁束トラップの発生する
位置は、図１（ａ）に矢印５で示すように、超伝導タイ
ル２の隙間の上方にある超伝導グランド面１に限定され
るため、超伝導タイル２の中心部の上方に配置された、
磁場に敏感な超伝導量子干渉素子３には磁束トラップの
影響は全く生じない。
【００２３】このように、この実施の形態によれば、超
伝導グランド面１の電流の連続性を損なうことなしに、
完全に磁束トラップの影響を除去することができる超伝
導集積回路を実現できる。
伝導グランド面１の電流の連続性を損なうことなしに、
完全に磁束トラップの影響を除去することができる超伝
導集積回路を実現できる。
【００２４】この実施の形態では、磁場に敏感なジョセ
フソン回路素子として超伝導量子干渉素子３を用いた
が、ジョセフソン接合又は超伝導ループ等から構成され
る任意のジョセフソン回路素子を用いても同様の効果を
得ることができる。また、この実施の形態では、外部磁
場の大きさＢを１ｍＧとして設計したが、任意の外部磁
場の大きさＢに対して電気的に分離された超伝導タイル
２の面積Ｓを、Ｓ＜Φ0／Ｂで決まる値以下に設計して
おくことにより、任意の外部磁場の大きさＢに対して同
様の効果を得ることができる。
フソン回路素子として超伝導量子干渉素子３を用いた
が、ジョセフソン接合又は超伝導ループ等から構成され
る任意のジョセフソン回路素子を用いても同様の効果を
得ることができる。また、この実施の形態では、外部磁
場の大きさＢを１ｍＧとして設計したが、任意の外部磁
場の大きさＢに対して電気的に分離された超伝導タイル
２の面積Ｓを、Ｓ＜Φ0／Ｂで決まる値以下に設計して
おくことにより、任意の外部磁場の大きさＢに対して同
様の効果を得ることができる。
【００２５】また、この実施の形態では、超伝導タイル
２の間隔は、現在のリソグラフィ技術により容易に実現
できる値として１μｍとしたが、コヒーレンス長以上の
値であれば同様の効果を得ることができる。コヒーレン
ス長は、種々の物質について知られており、例えばＮｂ
のコヒーレンス長は約０．０３８μｍである。
２の間隔は、現在のリソグラフィ技術により容易に実現
できる値として１μｍとしたが、コヒーレンス長以上の
値であれば同様の効果を得ることができる。コヒーレン
ス長は、種々の物質について知られており、例えばＮｂ
のコヒーレンス長は約０．０３８μｍである。
【００２６】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図２は本発明になる超伝導集積回路の第２の
実施の形態の平面概略図を示す。同図中、図１と同一構
成部分には同一符号を付してある。図２に示す第２の実
施の形態は図１に示した第１の実施の形態と基本的な構
成は同じであるが、この実施の形態では、超伝導タイル
２が互いに例えば線幅５μｍの超伝導線６により電気的
に接続されている点に特徴がある。この超伝導線６は超
伝導タイル２と同様にＮｂＮから構成されている。
説明する。図２は本発明になる超伝導集積回路の第２の
実施の形態の平面概略図を示す。同図中、図１と同一構
成部分には同一符号を付してある。図２に示す第２の実
施の形態は図１に示した第１の実施の形態と基本的な構
成は同じであるが、この実施の形態では、超伝導タイル
２が互いに例えば線幅５μｍの超伝導線６により電気的
に接続されている点に特徴がある。この超伝導線６は超
伝導タイル２と同様にＮｂＮから構成されている。
【００２７】この実施の形態では、超伝導線６により隣
接する超伝導タイル２が電気的に接続されているが、超
伝導転移時に隣接する超伝導タイル２を貫いていた磁束
がこの超伝導線６を通って移動することがポテンシャル
上不可能なように線幅が狭く設定されているため、第１
の実施の形態と同様の磁気シールド効果を得ることがで
きる。更に、この実施の形態では、隣接する超伝導タイ
ル２がそれぞれ超伝導線６により互いに電気的に接続さ
れているので、この超伝導タイル面を電源供給面として
利用することが可能になる。
接する超伝導タイル２が電気的に接続されているが、超
伝導転移時に隣接する超伝導タイル２を貫いていた磁束
がこの超伝導線６を通って移動することがポテンシャル
上不可能なように線幅が狭く設定されているため、第１
の実施の形態と同様の磁気シールド効果を得ることがで
きる。更に、この実施の形態では、隣接する超伝導タイ
ル２がそれぞれ超伝導線６により互いに電気的に接続さ
れているので、この超伝導タイル面を電源供給面として
利用することが可能になる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電流の連続性といったグランド面本来の役割を持つ超伝
導グランド面とは別に、超伝導グランド面下にマイスナ
ー効果による磁気シールドとしての役割を持つ超伝導タ
イルを設けると共に、超伝導グランド面上で、かつ、超
伝導タイルの中心部の上方に磁場に敏感なジョセフソン
回路素子を配置するようにしたため、超伝導グランド面
の電流の連続性を損なうことなく、磁場に敏感なジョセ
フソン回路素子に対して完全に磁束トラップの影響を除
去することができる。
電流の連続性といったグランド面本来の役割を持つ超伝
導グランド面とは別に、超伝導グランド面下にマイスナ
ー効果による磁気シールドとしての役割を持つ超伝導タ
イルを設けると共に、超伝導グランド面上で、かつ、超
伝導タイルの中心部の上方に磁場に敏感なジョセフソン
回路素子を配置するようにしたため、超伝導グランド面
の電流の連続性を損なうことなく、磁場に敏感なジョセ
フソン回路素子に対して完全に磁束トラップの影響を除
去することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の断面概略図及び平
面概略図である。
面概略図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の平面概略図であ
る。
る。
【図３】従来の一例の平面概略図である。
１ 超伝導グランド面 ２ 超伝導タイル ３ 超伝導量子干渉素子 ５ 磁束トラップ ６ 超伝導線
Claims (4)
- 【請求項１】 超伝導グランド面と、 前記超伝導グランド面の下に第１の絶縁層を介して一定
の間隔でアレイ状に配置された、前記超伝導グランド面
よりも超伝導臨界温度が高い超伝導材料で形成された複
数の超伝導タイルと、 前記超伝導グランド面の上に第２の絶縁層を介して、か
つ、前記複数の超伝導タイルのそれぞれの中心部の上方
に対応して配置された、磁場に敏感な複数のジョセフソ
ン回路素子とを有することを特徴とする超伝導集積回
路。 - 【請求項２】 前記複数の超伝導タイルのそれぞれは、
互いに電気的に分離されていることを特徴とする請求項
１記載の超伝導集積回路。 - 【請求項３】 前記複数の超伝導タイルのうち隣接する
超伝導タイル間は、互いに超伝導線を介して電気的に接
続され、かつ、該超伝導線の線幅が超伝導転移時に隣接
する前記超伝導タイルを貫いていた磁束が該超伝導線を
通って移動することがポテンシャル上不可能な値に設定
されていることを特徴とする請求項１記載の超伝導集積
回路。 - 【請求項４】 前記超伝導タイルが常伝導状態にあった
ときに該超伝導タイルを貫いていた全磁束量が単一磁束
量子以下になるように、前記複数の超伝導タイルの各々
の面積が設定されていることを特徴とする請求項１乃至
３のうちいずれか一項記載の超伝導集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9004455A JP2940503B2 (ja) | 1997-01-14 | 1997-01-14 | 超伝導集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9004455A JP2940503B2 (ja) | 1997-01-14 | 1997-01-14 | 超伝導集積回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10200171A true JPH10200171A (ja) | 1998-07-31 |
| JP2940503B2 JP2940503B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=11584636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9004455A Expired - Fee Related JP2940503B2 (ja) | 1997-01-14 | 1997-01-14 | 超伝導集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2940503B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020180445A3 (en) * | 2019-03-07 | 2020-12-03 | Northrop Grumman Systems Corporation | Superconductor ground plane patterning geometries that attract magnetic flux |
| EP4070392A4 (en) * | 2019-12-05 | 2024-01-03 | D Wave Systems Inc | SYSTEMS AND METHODS FOR MANUFACTURING SUPERCONDUCTING INTEGRATED CIRCUITS |
-
1997
- 1997-01-14 JP JP9004455A patent/JP2940503B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020180445A3 (en) * | 2019-03-07 | 2020-12-03 | Northrop Grumman Systems Corporation | Superconductor ground plane patterning geometries that attract magnetic flux |
| JP2022523580A (ja) * | 2019-03-07 | 2022-04-25 | ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション | 磁束を引き付ける超伝導体グランドプレーンのパターニング形状 |
| EP4070392A4 (en) * | 2019-12-05 | 2024-01-03 | D Wave Systems Inc | SYSTEMS AND METHODS FOR MANUFACTURING SUPERCONDUCTING INTEGRATED CIRCUITS |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2940503B2 (ja) | 1999-08-25 |
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