JPS58110084A - ジヨセフソン素子 - Google Patents
ジヨセフソン素子Info
- Publication number
- JPS58110084A JPS58110084A JP56212017A JP21201781A JPS58110084A JP S58110084 A JPS58110084 A JP S58110084A JP 56212017 A JP56212017 A JP 56212017A JP 21201781 A JP21201781 A JP 21201781A JP S58110084 A JPS58110084 A JP S58110084A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- barrier layer
- josephson
- josephson element
- semiconductor
- pbs
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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)
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】
この発明はジョセフソン素子の構造の改良に関するもの
である。
である。
第１図は一般的なジョセフソン素子の模式断面と動作説
明のための周辺回路とを示す図で、（１）および（２）
は超伝導体、（３）はバリア層である。このジョセフソ
ン素子に電源（４）から電圧を加え、そのとき流れる電
流工と電圧針（６）で測距した電圧Ｖとの関係を調べる
。第２図はこのよう圧して得られた通常のジョセフソン
素子の電流・電圧特性を示す図で、縦軸は電流工、横軸
は電圧Ｖを表わし０は原点である。第１図に示された回
路に電流を流すと、ジョセフソン素子に超伝導を流が流
れ、ある臨界電流値Ｉｏ （第２図ａ点に対応）に達す
るまでは零電圧状態である。この臨界電流１値ＩＯを越
えると、素子は動作点ａからｂに移動し、南限電圧状態
となる。さらに電流を流すと、動作点ｔｊ線０の上を移
動する。次に、電流を減少させると動作点は線Ｃの上を
下降し、点すからは線ｄに移る。
明のための周辺回路とを示す図で、（１）および（２）
は超伝導体、（３）はバリア層である。このジョセフソ
ン素子に電源（４）から電圧を加え、そのとき流れる電
流工と電圧針（６）で測距した電圧Ｖとの関係を調べる
。第２図はこのよう圧して得られた通常のジョセフソン
素子の電流・電圧特性を示す図で、縦軸は電流工、横軸
は電圧Ｖを表わし０は原点である。第１図に示された回
路に電流を流すと、ジョセフソン素子に超伝導を流が流
れ、ある臨界電流値Ｉｏ （第２図ａ点に対応）に達す
るまでは零電圧状態である。この臨界電流１値ＩＯを越
えると、素子は動作点ａからｂに移動し、南限電圧状態
となる。さらに電流を流すと、動作点ｔｊ線０の上を移
動する。次に、電流を減少させると動作点は線Ｃの上を
下降し、点すからは線ｄに移る。
この線ｄの動作領域は一度有限電圧状態になってから、
電流を減少させたときにのみ存在する。
電流を減少させたときにのみ存在する。
このようにジョセフソン素子は非線形で、かつヒステリ
シスをもつ電流・電圧特性を有している。
シスをもつ電流・電圧特性を有している。
計算機などのスイッチング素、子として、このジョセフ
ソン素子を用いると色は、このヒステリシス特性を利用
し、零電圧状態と有限電圧状態とを２進情報のパ０°お
よび１１°に対応させる。
ソン素子を用いると色は、このヒステリシス特性を利用
し、零電圧状態と有限電圧状態とを２進情報のパ０°お
よび１１°に対応させる。
さて、ジョセフソン素子が実用的な臨界電流密度Ｊｏ（
素子臨界電流工０を集子面積で除したもの）を持つには
バリア層（３）の厚さを、そのバリア層（３）が絶縁物
の場合、１００八程度以下にしなければならない。一般
にジョセフソン素子の臨界電流密度、Ｔ。
素子臨界電流工０を集子面積で除したもの）を持つには
バリア層（３）の厚さを、そのバリア層（３）が絶縁物
の場合、１００八程度以下にしなければならない。一般
にジョセフソン素子の臨界電流密度、Ｔ。
は次式で表わされる。
Ｊｏ＝ムｅｘｐ （−ｒｉ ＠（１）
ここで、Ａは比例定数、−はバリアの電気的ポテンシャ
ルの高さ、ｄはバリア層（８１の厚さである。
ルの高さ、ｄはバリア層（８１の厚さである。
そして、−は物質定数であってバリア層（３）に何を用
いるかによって決定され、実用的に臨界電流密度Ｊ（＋
を制御する手段としてはバリア層（３）の厚さｄを数人
の精度で制御する以外になく、高度の技術ｔｉする。そ
して、この厚さｄの値が大きいほど制御性がよいことは
勿論である。そして、厚さｄの値を大きくするには、電
気ポテンシャルの高さ−の値の小さいことが必要である
ことは上式から明らかで、このために半導体、例えばテ
ルル（Ｔｅ）。
いるかによって決定され、実用的に臨界電流密度Ｊ（＋
を制御する手段としてはバリア層（３）の厚さｄを数人
の精度で制御する以外になく、高度の技術ｔｉする。そ
して、この厚さｄの値が大きいほど制御性がよいことは
勿論である。そして、厚さｄの値を大きくするには、電
気ポテンシャルの高さ−の値の小さいことが必要である
ことは上式から明らかで、このために半導体、例えばテ
ルル（Ｔｅ）。
シリコン（Ｓｌ）々とをバリア層（３）に用いたジョセ
フソン素子も考えられている。また、半導体全バリア層
（３）に用いると、ドーピングなどで、１に気ボテ／シ
ャルの高さ−を自由に制御できるという利点がある。
フソン素子も考えられている。また、半導体全バリア層
（３）に用いると、ドーピングなどで、１に気ボテ／シ
ャルの高さ−を自由に制御できるという利点がある。
一方、ジョセフソン素子のヒステリシス特性は素子の接
合容量がある程度以上の値を有しないと現われ力い。こ
の接合容量Ｃは当然次式で表わされる。
合容量がある程度以上の値を有しないと現われ力い。こ
の接合容量Ｃは当然次式で表わされる。
ａ＝（ｓ／ａ）ε
ここで、日はジョセフソン素子接合面積、εはバリア＃
（３）の物質の誘電率である。接合容量Ｃが小さいとき
ジョセフソン素子の電流・電圧特性は第３図に示すよう
にヒステリシスがなくなる。そして、従来の半導体をバ
リア層（３）に用いたジョセフソン素子では接合容量が
大金くとれず、十分なヒステリシス特性を得ることがで
きなかった。
（３）の物質の誘電率である。接合容量Ｃが小さいとき
ジョセフソン素子の電流・電圧特性は第３図に示すよう
にヒステリシスがなくなる。そして、従来の半導体をバ
リア層（３）に用いたジョセフソン素子では接合容量が
大金くとれず、十分なヒステリシス特性を得ることがで
きなかった。
この発明は以上のような点に艦みてなされたもので、電
気ポテンシャルの高さ−の値が小さくて、バリア層の厚
さｄｌ大きくとれる半導体であって、しかも誘電率εの
大きい半導体をバリア層として用いることによって、臨
界電流密度ＪＱの制御性もよく、かつ、良好なヒステリ
シス特性をもつジョセフソン素子？４ること金目的とし
ている。。
気ポテンシャルの高さ−の値が小さくて、バリア層の厚
さｄｌ大きくとれる半導体であって、しかも誘電率εの
大きい半導体をバリア層として用いることによって、臨
界電流密度ＪＱの制御性もよく、かつ、良好なヒステリ
シス特性をもつジョセフソン素子？４ること金目的とし
ている。。
この発明の実施例もその構造は第１図に示した通りで、
バリア層（３）として、誘電率の大きな半導体を用いる
。その値は比１１率で１００以上が望ましく、例えばテ
ルル比鉛（ＰｂＴｅ５．硫化鉛（Ｐｂ８）、セレン化銅
（Ｆｂ”ｅ）＋テルル化錫（ｓｎ’ｒｅ）などが適して
いる。
バリア層（３）として、誘電率の大きな半導体を用いる
。その値は比１１率で１００以上が望ましく、例えばテ
ルル比鉛（ＰｂＴｅ５．硫化鉛（Ｐｂ８）、セレン化銅
（Ｆｂ”ｅ）＋テルル化錫（ｓｎ’ｒｅ）などが適して
いる。
このように、バリア層（３）に半導体を用いたのでドー
ピング、組成変化などによって、電気ポテンシャルの高
さ−を小さくでき、従ってバリア層（３）の厚さｄを大
きくとれるので、工業的製造段階において臨界電流密度
Ｊｏの制御性は良好であり、厚さｄを大きくしたが誘電
率の大金い半導体を用いたので、接合容量Ｃは十分大き
くなり、ジョセフソン素子は良好なヒステリシス特性を
有する。
ピング、組成変化などによって、電気ポテンシャルの高
さ−を小さくでき、従ってバリア層（３）の厚さｄを大
きくとれるので、工業的製造段階において臨界電流密度
Ｊｏの制御性は良好であり、厚さｄを大きくしたが誘電
率の大金い半導体を用いたので、接合容量Ｃは十分大き
くなり、ジョセフソン素子は良好なヒステリシス特性を
有する。
以上説明したように、この発明になるジョセフソン素子
は臨界電流密度Ｊ（＋の制御性もよく、良好なヒステリ
シス特性をも有し、その工業的効果は顕著なものがある
。
は臨界電流密度Ｊ（＋の制御性もよく、良好なヒステリ
シス特性をも有し、その工業的効果は顕著なものがある
。
第１図は一般的なジョセフソン素子の模式断面と動作説
明のための周辺回路とを示す図、第２図はジョセフソン
素子の電流・電圧特性を示す図、第３図は接合容量の小
さいときの電流・電圧特性を示す図である。 図において、（１） 、 １１＋は超伝導体、（３）は
バリア層である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す０ 第１図 第２図 第３ＵＪ５
明のための周辺回路とを示す図、第２図はジョセフソン
素子の電流・電圧特性を示す図、第３図は接合容量の小
さいときの電流・電圧特性を示す図である。 図において、（１） 、 １１＋は超伝導体、（３）は
バリア層である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す０ 第１図 第２図 第３ＵＪ５
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）２つの超伝導体がバリア層を介してジョセフソン
接合を形成するものにおいて、上記ノ（リア層に防電率
の大きい半導体を用いたことを特徴とするジョセフソン
素子。 （り バリア層に用いた半導体の比誘電率が１００以
上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
ジョセフソン素子。 （３） バリア層にテルル化銅（ＰｂＴ 、）を用い
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
記載のジョセフソン素子０ ゛ （４） バリア層に硫化鉛（ＰｂＳ）を用いたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載を特
徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載のジョ
セフソン素子。 （６） バリアｌｌｌ＆ｃテルル化錫（８ｎＴｅ）を
用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
２項記載のジョセフソン素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56212017A JPS58110084A (ja) | 1981-12-24 | 1981-12-24 | ジヨセフソン素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56212017A JPS58110084A (ja) | 1981-12-24 | 1981-12-24 | ジヨセフソン素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58110084A true JPS58110084A (ja) | 1983-06-30 |
Family
ID=16615493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56212017A Pending JPS58110084A (ja) | 1981-12-24 | 1981-12-24 | ジヨセフソン素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58110084A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5049543A (en) * | 1988-04-05 | 1991-09-17 | U.S. Philips Corporation | Device and method of manufacturing a device |
| MD174Z (ro) * | 2009-05-19 | 2010-10-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Material semiconductor |
| MD323Z (ro) * | 2009-12-29 | 2011-08-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Microfir termoelectric în izolaţie de sticlă |
-
1981
- 1981-12-24 JP JP56212017A patent/JPS58110084A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5049543A (en) * | 1988-04-05 | 1991-09-17 | U.S. Philips Corporation | Device and method of manufacturing a device |
| MD174Z (ro) * | 2009-05-19 | 2010-10-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Material semiconductor |
| MD323Z (ro) * | 2009-12-29 | 2011-08-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Microfir termoelectric în izolaţie de sticlă |
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