JPS58106880A - ジョセフソン回路装置の冷却方法 - Google Patents
ジョセフソン回路装置の冷却方法Info
- Publication number
- JPS58106880A JPS58106880A JP56203730A JP20373081A JPS58106880A JP S58106880 A JPS58106880 A JP S58106880A JP 56203730 A JP56203730 A JP 56203730A JP 20373081 A JP20373081 A JP 20373081A JP S58106880 A JPS58106880 A JP S58106880A
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- JP
- Japan
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- temperature
- chip
- ground plane
- cooling
- superconducting transition
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/10—Junction-based devices
- H10N60/12—Josephson-effect devices
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超電導回路装置およびその冷却方法に係シ、
特にジョセフソン回路への良好な磁気シールドを実現す
ることの可能な回路装置及びその冷却方法に関する。
特にジョセフソン回路への良好な磁気シールドを実現す
ることの可能な回路装置及びその冷却方法に関する。
現在精力的に研究が進められているジョセ７ンン回路チ
シ゛プは、磁気シールド用グランドプレーンにＮｂ材料
（超電導遷移温度約９．２ ’Ｋ ）を用いその上にｐ
ｂ合金配線（超電導遷移温度約７．２駒で構成し九ジョ
セフソン回路を設ける構成を取る。
シ゛プは、磁気シールド用グランドプレーンにＮｂ材料
（超電導遷移温度約９．２ ’Ｋ ）を用いその上にｐ
ｂ合金配線（超電導遷移温度約７．２駒で構成し九ジョ
セフソン回路を設ける構成を取る。
ｐｂ金合金配線材料とする理由は、ジョセフソン接合金
安定に作製する上で、厚さ数十人の酸化絶縁膜形成が容
易であるからでるる。またグランドプレーン材料にＮｂ
を湯沢した理由は、滑らかな表面を有する化学的に安定
な超電導材料を必要とした事実に基づく。
安定に作製する上で、厚さ数十人の酸化絶縁膜形成が容
易であるからでるる。またグランドプレーン材料にＮｂ
を湯沢した理由は、滑らかな表面を有する化学的に安定
な超電導材料を必要とした事実に基づく。
このように構成されたチップを液体ヘリウム中に設置し
ジョセフソン回路の特性評価を行なったところ、しばし
ば回路が誤動作を起こすことがわかった。原因を追求し
たところ、誤動作の原因の一つはジョセフソン回路にト
ラップされ九永久電流にあることが判明した。チップを
予め軟磁性体で覆っておくと誤動作の割合は減少する。
ジョセフソン回路の特性評価を行なったところ、しばし
ば回路が誤動作を起こすことがわかった。原因を追求し
たところ、誤動作の原因の一つはジョセフソン回路にト
ラップされ九永久電流にあることが判明した。チップを
予め軟磁性体で覆っておくと誤動作の割合は減少する。
しかし完全ではない。
諸実験の結果、チップの冷却方法の改善が誤動作防止に
大きな効果かめることがわかつ九。前記サンプルを用い
た例では、先づＮｂグランドプレーンの超電導遷移源゛
度以下、Ｐｂ合金の超電導遷移温度以上にチップ温度を
設定し、Ｎｂグランドプレーンが超電導状態になること
を確定した後、さらに温度を下げる冷却方法を取ると良
いことがわかった。
大きな効果かめることがわかつ九。前記サンプルを用い
た例では、先づＮｂグランドプレーンの超電導遷移源゛
度以下、Ｐｂ合金の超電導遷移温度以上にチップ温度を
設定し、Ｎｂグランドプレーンが超電導状態になること
を確定した後、さらに温度を下げる冷却方法を取ると良
いことがわかった。
本発明はこの新規に発見された事実をもとに成されたも
ので、誤動作の生じる割合を容易に低くできる回路装置
の構成、およびその冷却方法を提供することを目的とす
る。
ので、誤動作の生じる割合を容易に低くできる回路装置
の構成、およびその冷却方法を提供することを目的とす
る。
以下本発明を実施例により説明する。
第１図は本発明の１実施例のチップ断面構造を示し、グ
ランドプレーン２、ペース電極３、カウンタ電極６、コ
ントロール電極５をこの順に積層している。ｌはＢｉ基
板、６は８４０．絶縁膜でるる。この上にＮｂ、Ｓ ｎ
膜２ｔ−反応性スパッタ法により１μｍ形成し、これを
磁気シールド用グランドプレーンとした。Ｎｂ３Ｓｎの
超電導遷移温度は約１８Ｘでめった。この上にＳｔＯ，
絶縁膜６會介してｐｂ−４ｕ−工ｎべ一、ｘ、電極３、
Ｐｂ−Ｂ１カウンタ電極４％ Ｐｂ−Ａ１１−Ｉｎコン
トロール電極５を形成した。ジョセフソン回路を構成す
るＰｂ合金の超電導遷移温度は約７１でめった。
ランドプレーン２、ペース電極３、カウンタ電極６、コ
ントロール電極５をこの順に積層している。ｌはＢｉ基
板、６は８４０．絶縁膜でるる。この上にＮｂ、Ｓ ｎ
膜２ｔ−反応性スパッタ法により１μｍ形成し、これを
磁気シールド用グランドプレーンとした。Ｎｂ３Ｓｎの
超電導遷移温度は約１８Ｘでめった。この上にＳｔＯ，
絶縁膜６會介してｐｂ−４ｕ−工ｎべ一、ｘ、電極３、
Ｐｂ−Ｂ１カウンタ電極４％ Ｐｂ−Ａ１１−Ｉｎコン
トロール電極５を形成した。ジョセフソン回路を構成す
るＰｂ合金の超電導遷移温度は約７１でめった。
このチツ゛プを冷却する装置を第２図に示す。チップは
チップホルダー１５上に設置されデユワ１１内に挿入さ
れる。初期段階では、チップは液体ヘリウム１２の液面
上にるる、チップホルダーはロッド１３に固定されてお
り、このロッドはモータ１４により上下に移動可能でお
る。サンプルホルダー上のサンプル近傍には温度センサ
１５、ヒータ１６が設けられている。温度センサの入力
は、温度読み取り装置１９に入り、温度情報が冷却コン
トロー２２０に移送される。冷却コントローラには、冷
却過程のシーケンスが予めプログラムさｎており、この
プログラムに従ってヒータ１６、真空ポンプ１８、ロッ
ド駆動モータ１４を動作する。
チップホルダー１５上に設置されデユワ１１内に挿入さ
れる。初期段階では、チップは液体ヘリウム１２の液面
上にるる、チップホルダーはロッド１３に固定されてお
り、このロッドはモータ１４により上下に移動可能でお
る。サンプルホルダー上のサンプル近傍には温度センサ
１５、ヒータ１６が設けられている。温度センサの入力
は、温度読み取り装置１９に入り、温度情報が冷却コン
トロー２２０に移送される。冷却コントローラには、冷
却過程のシーケンスが予めプログラムさｎており、この
プログラムに従ってヒータ１６、真空ポンプ１８、ロッ
ド駆動モータ１４を動作する。
Ｗ２Ｂ図は本実施例における冷却過程のシーケンスを示
すもので、横軸は時間、縦軸は温度を示す。
すもので、横軸は時間、縦軸は温度を示す。
本実施例では図中ＡＢＣＤの冷却過程をとり、ＢＣの過
程で１０′Ｋにて１０分間予備冷却を行なった後、装置
使用温度の４．２１にまで冷却し九。この予備冷却によ
りＮｂ、Ｓｎより成るグランドプレ／が完全に超電導状
態に遷移し、その後ジョセフソン回路を構成するＰｂ合
金が超電導状態に遷移することになる。ぐのような冷却
方法により、永久電流がトラップさｎたことに起因する
と思われる誤動作の発生割合が従来ＡＢＣ’ Ｄのよう
に冷却した場合に比べ１０００分の１程度に減少した。
程で１０′Ｋにて１０分間予備冷却を行なった後、装置
使用温度の４．２１にまで冷却し九。この予備冷却によ
りＮｂ、Ｓｎより成るグランドプレ／が完全に超電導状
態に遷移し、その後ジョセフソン回路を構成するＰｂ合
金が超電導状態に遷移することになる。ぐのような冷却
方法により、永久電流がトラップさｎたことに起因する
と思われる誤動作の発生割合が従来ＡＢＣ’ Ｄのよう
に冷却した場合に比べ１０００分の１程度に減少した。
また他の実施例では、ジョセフソン回路をＮｂで作製し
、チップのグランドプレンｖＮｂｍ８ｎで作製して非常
に良好な結果を得た。一般に磁気シールド材料のＴＣが
回路のそｎより３’に以上高いと、予備冷却を簡便に行
なえる。
、チップのグランドプレンｖＮｂｍ８ｎで作製して非常
に良好な結果を得た。一般に磁気シールド材料のＴＣが
回路のそｎより３’に以上高いと、予備冷却を簡便に行
なえる。
以上述べた実施的はいずれもジョセフソン回路が形成さ
れた回路チップに関するものでめったが、この回路チッ
プを複数個マウントしたモジュール基板、もしくはこの
モジュール基板を保持するプラッタ基板、さらに以上に
述べたモジュール基板、プラッタ基板より成る回路装置
全体をシールドする筐体まで含めたものなど、種々の範
囲の回路装置に本発明を適用できる。
れた回路チップに関するものでめったが、この回路チッ
プを複数個マウントしたモジュール基板、もしくはこの
モジュール基板を保持するプラッタ基板、さらに以上に
述べたモジュール基板、プラッタ基板より成る回路装置
全体をシールドする筐体まで含めたものなど、種々の範
囲の回路装置に本発明を適用できる。
このような実施例を第４図にて説明する。
図においてチップは２１であり、本チップは第１図と同
構造を有する。２２はモジュール基板であり、Ｎｂ板（
５μｍ膜厚）のシールド板を有する。２３はプラッタ基
板であり、これもＮｂ板（５μｍ膜厚）のシールド板を
有する。筐体２４は、膜厚５０μｍのＮｂシールド板と
膜厚ｌ■のパーマロイ板をはシ合わせ九構造τある。
構造を有する。２２はモジュール基板であり、Ｎｂ板（
５μｍ膜厚）のシールド板を有する。２３はプラッタ基
板であり、これもＮｂ板（５μｍ膜厚）のシールド板を
有する。筐体２４は、膜厚５０μｍのＮｂシールド板と
膜厚ｌ■のパーマロイ板をはシ合わせ九構造τある。
不装置ｔ−１０Ｗの予備冷却ｔ′ｌｏ分、７．５″にの
予備冷却ｔ−５分実施した後、液体Ｈｅに浸漬した。
予備冷却ｔ−５分実施した後、液体Ｈｅに浸漬した。
この結果、誤動作発生の割合いは、前実施例の場合と較
べてさらに減少し、シールド効果が不充分な九め、に発
生する誤動作は観測されなかった一本発明の別の実施例
では、主要ジョセフソン回路部をｐｂ金合金Ｎｂで作製
し、これｔ−Ｍ、ｏＲｅ層をコートしたモジュール板に
設置した。ＭＯＲｅの臨界超電導源［は１５１である。
べてさらに減少し、シールド効果が不充分な九め、に発
生する誤動作は観測されなかった一本発明の別の実施例
では、主要ジョセフソン回路部をｐｂ金合金Ｎｂで作製
し、これｔ−Ｍ、ｏＲｅ層をコートしたモジュール板に
設置した。ＭＯＲｅの臨界超電導源［は１５１である。
予備冷却を１１１で行なったところ、良好な結果を得た
。
。
本発明によれば、永久電流によるジョセフソン回路の誤
動作を防止できるので、安定に動作するジョセフソン回
路実現に多大な効果かめる。
動作を防止できるので、安定に動作するジョセフソン回
路実現に多大な効果かめる。
なお、良好な結果を得九回路装置の構成材料を上記した
実施例の順に我にすると表１のようになる。
実施例の順に我にすると表１のようになる。
表 １
第１図は、本発明の実施例のジョセフソン回路チップの
断面図、第２図は、上記実施例の冷却装置、第３図は上
記実施例の冷却過程を示すタイムチャート、篤４図は他
の実施Ｐｌｔ−示す斜視図でめる。 １−８轟基板、２−Ｎｂ、８ｎグラ／ドプレン、３・・
・ベース電極、４・・・カウンター電極、５・・・コン
トロール電極、６・・・ＳｔＯ，絶縁膜、ｌＯ・・・サ
ンプルホルダ、１１・・・デエワー、１２・・・液体ヘ
リウム、１３・・・ロッド、１４・・・モータ、１５・
・・温度センサ、１６・・・ヒータ、１８・・・真空ポ
ンプ、１９・・・温度読取り装置、２０・・・コントロ
ーラ、２１・・・ジョセフン／チップ、２２・・・モジ
ュール基板、２３・・・プラ￥５１ 図 １２図
断面図、第２図は、上記実施例の冷却装置、第３図は上
記実施例の冷却過程を示すタイムチャート、篤４図は他
の実施Ｐｌｔ−示す斜視図でめる。 １−８轟基板、２−Ｎｂ、８ｎグラ／ドプレン、３・・
・ベース電極、４・・・カウンター電極、５・・・コン
トロール電極、６・・・ＳｔＯ，絶縁膜、ｌＯ・・・サ
ンプルホルダ、１１・・・デエワー、１２・・・液体ヘ
リウム、１３・・・ロッド、１４・・・モータ、１５・
・・温度センサ、１６・・・ヒータ、１８・・・真空ポ
ンプ、１９・・・温度読取り装置、２０・・・コントロ
ーラ、２１・・・ジョセフン／チップ、２２・・・モジ
ュール基板、２３・・・プラ￥５１ 図 １２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、第１の超電導体より成るグランドプレーンを含む基
板と、該基板上にジョセフソン回路を形成する第２の超
電導体を含むものにおいて、該第１の超電導体の超電導
遷移温度は該第２の超電導体の超電導遷移温度より高く
、かつ該第１゜第２の超電導体の超電導遷移温度の中間
の温度とされた後に該第２の超電導遷移温度以下の温度
とさｎて用いられるジョセフソン回路装置。 ２、特許請求の範囲ｊＩ１項記載の第１＃第２の超電導
遷移温度の間に３１以上の差がめることを特徴とするジ
ョセフソン回路装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載のジョセフソン回路装置
において、前記基板および前記ジョセフソン回路を含む
回路チップをさらにシールドする第３の超電導体より成
るシールド手段を有し、該第３の超電導体の超電導遷移
温度は前記第２の超電導体の超電導遷移温度より高いこ
とを特徴とするジョセフソン回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56203730A JPS58106880A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | ジョセフソン回路装置の冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56203730A JPS58106880A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | ジョセフソン回路装置の冷却方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58106880A true JPS58106880A (ja) | 1983-06-25 |
| JPH0359589B2 JPH0359589B2 (ja) | 1991-09-11 |
Family
ID=16478898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56203730A Granted JPS58106880A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | ジョセフソン回路装置の冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58106880A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59172297A (ja) * | 1983-03-19 | 1984-09-28 | 株式会社トーキン | 低温および極低温用磁気シ−ルド装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5350986A (en) * | 1976-10-20 | 1978-05-09 | Fujitsu Ltd | Josephson integrated circuit by multilayer structure |
-
1981
- 1981-12-18 JP JP56203730A patent/JPS58106880A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5350986A (en) * | 1976-10-20 | 1978-05-09 | Fujitsu Ltd | Josephson integrated circuit by multilayer structure |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59172297A (ja) * | 1983-03-19 | 1984-09-28 | 株式会社トーキン | 低温および極低温用磁気シ−ルド装置 |
| JPH0365680B2 (ja) * | 1983-03-19 | 1991-10-14 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0359589B2 (ja) | 1991-09-11 |
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