JPS6025283A - 超伝導抵抗素子 - Google Patents
超伝導抵抗素子Info
- Publication number
- JPS6025283A JPS6025283A JP58133273A JP13327383A JPS6025283A JP S6025283 A JPS6025283 A JP S6025283A JP 58133273 A JP58133273 A JP 58133273A JP 13327383 A JP13327383 A JP 13327383A JP S6025283 A JPS6025283 A JP S6025283A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin
- pattern
- film
- superconducting
- film pattern
- 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
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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
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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、超伝導集積回路における抵抗素子の構造に係
わシ、特に超伝導金属をもって構成した超伝導抵抗素子
に関する。
わシ、特に超伝導金属をもって構成した超伝導抵抗素子
に関する。
ジョセフソン素子等の超伝導素子を利用して集積回路を
構成する場合、回路構成上不可決な抵抗素子を形成する
必要がある。従来、この抵抗素子の形成には、絶対零度
近くにおいても超伝導状態とならない物質、例えばＡ
ｕ Ｉ ｕ ２の薄膜によって抵抗のパターンを形成し
、両端にコンタクトを作ることによって抵抗素子として
いた。
構成する場合、回路構成上不可決な抵抗素子を形成する
必要がある。従来、この抵抗素子の形成には、絶対零度
近くにおいても超伝導状態とならない物質、例えばＡ
ｕ Ｉ ｕ ２の薄膜によって抵抗のパターンを形成し
、両端にコンタクトを作ることによって抵抗素子として
いた。
しかしながら、この種の抵抗素子にあっては次のような
問題があった。すなわち、絶対零度近くにおいても超伝
導状態とならない特殊な材料が必要となり、又、ジュー
ル熱を発生し、超伝導素子に重要な低温動作に悪影響を
及ぼすという問題があった。さらに該材料の抵抗値が一
般に極めて小さいことから、目標とする抵抗値によって
は抵抗素子の占有面積が多大なものとなる。また、製造
技術的に見た場合、抵抗素子の両端にコンタクトを作る
必要があり、プロセスが複雑化する等の問題があった。
問題があった。すなわち、絶対零度近くにおいても超伝
導状態とならない特殊な材料が必要となり、又、ジュー
ル熱を発生し、超伝導素子に重要な低温動作に悪影響を
及ぼすという問題があった。さらに該材料の抵抗値が一
般に極めて小さいことから、目標とする抵抗値によって
は抵抗素子の占有面積が多大なものとなる。また、製造
技術的に見た場合、抵抗素子の両端にコンタクトを作る
必要があり、プロセスが複雑化する等の問題があった。
本発明の目的は、特殊な材料を用いることなく超伝導金
属で所望の抵抗値を実現することができ、かつ信頼性が
高く、その占有面積を小さくすることができ、超伝導集
積回路の高集積化に寄与し得る超伝導抵抗素子を提供す
ることにある。
属で所望の抵抗値を実現することができ、かつ信頼性が
高く、その占有面積を小さくすることができ、超伝導集
積回路の高集積化に寄与し得る超伝導抵抗素子を提供す
ることにある。
本発明の骨子は、縦伝導体の臨界磁場破壊現象を利用し
て抵抗素子を実現することにある。
て抵抗素子を実現することにある。
すなわち、同一電流路を形成する超伝導体をトンネル効
果が無視できる範囲で近接交差させると、超伝導体によ
シ発生する磁界によって超伝導電流を形成するクーパ対
（超伝導電子対）が破壊される。これによシ、超伝導体
は超伝導性を消失し電気抵抗を生じることＫなる。
果が無視できる範囲で近接交差させると、超伝導体によ
シ発生する磁界によって超伝導電流を形成するクーパ対
（超伝導電子対）が破壊される。これによシ、超伝導体
は超伝導性を消失し電気抵抗を生じることＫなる。
本発明はこのような点に着目し、超伝導集積回路等に使
用される抵抗素子において、絶縁基板上に超伝導金属か
らなる導体パターンを形成し、かつこのパターンをトン
ネル効果が無視できる程の厚さを持つ絶縁膜を介して少
なくとも１回交差させるようにしたものである。
用される抵抗素子において、絶縁基板上に超伝導金属か
らなる導体パターンを形成し、かつこのパターンをトン
ネル効果が無視できる程の厚さを持つ絶縁膜を介して少
なくとも１回交差させるようにしたものである。
本発明によれば、超伝導集積回路において抵抗素子を作
成するのに、特殊な抵抗用薄膜を用いることなく超伝導
素子用の超伝導金属を用いるのみでよい。このため、製
造プロセスの単純化を実現することができる。更に、超
伝導素子に必要な低温に影響を与える局所的な発熱が防
止でき高信頼性が得られる。しかも、従来の抵抗素子に
比して単価面積当シの抵抗値を大きくできるので、必要
な抵抗値を得るのに要する抵抗素子の占有面積を小さく
することができ、これによシ超伝導集積回路の高集積化
をはかシ得る。また、所望の抵抗値を得るには、自己交
差の回数を調節することによって容易に実現できる等の
利点がある。
成するのに、特殊な抵抗用薄膜を用いることなく超伝導
素子用の超伝導金属を用いるのみでよい。このため、製
造プロセスの単純化を実現することができる。更に、超
伝導素子に必要な低温に影響を与える局所的な発熱が防
止でき高信頼性が得られる。しかも、従来の抵抗素子に
比して単価面積当シの抵抗値を大きくできるので、必要
な抵抗値を得るのに要する抵抗素子の占有面積を小さく
することができ、これによシ超伝導集積回路の高集積化
をはかシ得る。また、所望の抵抗値を得るには、自己交
差の回数を調節することによって容易に実現できる等の
利点がある。
第１図は本発明の一実施例に係わる超伝導抵抗素子の概
略構造を示す平面図、第２図は第１図の矢視Ａ−人断面
図、第３図は第１図の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。図中ｌ
は絶縁性の基板であシ、この基板ｌ上には超伝導金属、
例えばＮｂからなる第１の薄膜パターン（導体パターン
）２が形成されている。薄膜パターン２上には厚さ例え
ば１００ （ｎｍ）の絶縁性のシリコン酸化膜３が形成
され、この酸化膜３の所定部分にコンタクトホール４が
開孔されている。酸化膜３上には超伝導金属、例えばＮ
ｂからなる第２の薄膜パターン（導体パターン）５が形
成されている。ここで、第１．第２の薄膜パターン２５
共、厚さ２００ ｎｍ、幅５μｍとした。この薄膜パタ
ーン５は前記コンタクトホールイを覆い、かつ前記薄膜
パターン２と交差する女１１＜形成されている。かくし
て形成された素子は、絶対零度近くまで冷却されて使用
されるものとなっている。
略構造を示す平面図、第２図は第１図の矢視Ａ−人断面
図、第３図は第１図の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。図中ｌ
は絶縁性の基板であシ、この基板ｌ上には超伝導金属、
例えばＮｂからなる第１の薄膜パターン（導体パターン
）２が形成されている。薄膜パターン２上には厚さ例え
ば１００ （ｎｍ）の絶縁性のシリコン酸化膜３が形成
され、この酸化膜３の所定部分にコンタクトホール４が
開孔されている。酸化膜３上には超伝導金属、例えばＮ
ｂからなる第２の薄膜パターン（導体パターン）５が形
成されている。ここで、第１．第２の薄膜パターン２５
共、厚さ２００ ｎｍ、幅５μｍとした。この薄膜パタ
ーン５は前記コンタクトホールイを覆い、かつ前記薄膜
パターン２と交差する女１１＜形成されている。かくし
て形成された素子は、絶対零度近くまで冷却されて使用
されるものとなっている。
このような構造であれば、第１図中人から流入した電流
は超伝導状態にある第１の薄膜バｌ−ン２を流れ、さら
に超伝導状態にある第２の薄膜パターン５を流れてＢに
流出する。このとき、薄ＩＩＩ ハ４−ン２，５の交差
部近傍においては、流れる電流により生じる磁界によっ
て互いに相手方の超伝導状態を破壊する。したがって、
Ａ、Ｂ間に電位差が発生し、薄膜パターン２゜５が抵抗
素子として機能することになる。
は超伝導状態にある第１の薄膜バｌ−ン２を流れ、さら
に超伝導状態にある第２の薄膜パターン５を流れてＢに
流出する。このとき、薄ＩＩＩ ハ４−ン２，５の交差
部近傍においては、流れる電流により生じる磁界によっ
て互いに相手方の超伝導状態を破壊する。したがって、
Ａ、Ｂ間に電位差が発生し、薄膜パターン２゜５が抵抗
素子として機能することになる。
第５図は、電流−電圧特性を示す。交差が無い場合は破
線へで示す如くＩＣで臨界電流を有する特性となるが、
先述した如く交差させると交差部の特性は実線Ｂ・で示
される特性となる。
線へで示す如くＩＣで臨界電流を有する特性となるが、
先述した如く交差させると交差部の特性は実線Ｂ・で示
される特性となる。
即ち、交差部の臨界電流Ｉｃ’はＩＣ’＜ＩＣとなる。
例えば導体パターン２，５に流れる電流をＣとすると、
非交差部では超伝導性を有するが交差部では上記の様に
構成するとクーパ一対を破壊するに足る臨界磁場が発生
し超伝導性を失って電位差が生じ抵抗として機能する。
非交差部では超伝導性を有するが交差部では上記の様に
構成するとクーパ一対を破壊するに足る臨界磁場が発生
し超伝導性を失って電位差が生じ抵抗として機能する。
例えばＩＣ＝２〜３０ ｍＡ、Ｉｃ’はその半分程１ｉ
Ｋすることができ、数十ｍＶの電位差を発生させること
が出来る。
Ｋすることができ、数十ｍＶの電位差を発生させること
が出来る。
かくして本実施例によれば、超伝導金属からなる導体パ
ターン２，５によって抵抗を実現することができる。こ
のだめ、従来のように特殊な材料を用いる必要がなく、
またその製造を極めて容易に行うことができる。更に１
発熱による先述悪影響も防止することができる。また、
抵抗値が従来に比して、同一面積では十分大きいものを
得ることができ、招伝導集積回路の高集積化に極めて有
効である。
ターン２，５によって抵抗を実現することができる。こ
のだめ、従来のように特殊な材料を用いる必要がなく、
またその製造を極めて容易に行うことができる。更に１
発熱による先述悪影響も防止することができる。また、
抵抗値が従来に比して、同一面積では十分大きいものを
得ることができ、招伝導集積回路の高集積化に極めて有
効である。
第４図は他の実施例を説明するだめの平面図である。な
お、第１図と同一部分には同一符号を（、ｔ ｔ、て、
その詳しい説明は省略する。この実施例が先に説明した
実施例と異なる点は、薄膜パターン２，５の交差回数を
複数回としたことにある。すなわち、薄膜パターン５が
蛇行するよう形成され、各パターン２．５が３回交差す
るものとなっている。
お、第１図と同一部分には同一符号を（、ｔ ｔ、て、
その詳しい説明は省略する。この実施例が先に説明した
実施例と異なる点は、薄膜パターン２，５の交差回数を
複数回としたことにある。すなわち、薄膜パターン５が
蛇行するよう形成され、各パターン２．５が３回交差す
るものとなっている。
このような構成であれば、先の実施例と同様の効果が得
られるのは勿論のこと、複数回の交差によシより大きな
抵抗値を実現することができる。また、交差の回数を調
節することＫよって、所望の抵抗値を容易に実現し得る
等の利点がある。
られるのは勿論のこと、複数回の交差によシより大きな
抵抗値を実現することができる。また、交差の回数を調
節することＫよって、所望の抵抗値を容易に実現し得る
等の利点がある。
なお、本発明は上述［−た各実施例に限定されるもので
はない。例えば、前記導体パターンを形成する金属はＮ
ｂに限るものではなく、超伝導金属であればよい。また
、前記絶縁膜の厚さは１００ 〔ｎｍ）に限定されるも
のではなく、上下の導体パｌ−ン間のトンネル効果を無
視できる程度であればよい。さらに１導体パｌ−ンの厚
さやその交差回数等は、所望する抵抗値及び電流容量等
の条件に応じて適宜定めればよい。その他、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することがで
きる。
はない。例えば、前記導体パターンを形成する金属はＮ
ｂに限るものではなく、超伝導金属であればよい。また
、前記絶縁膜の厚さは１００ 〔ｎｍ）に限定されるも
のではなく、上下の導体パｌ−ン間のトンネル効果を無
視できる程度であればよい。さらに１導体パｌ−ンの厚
さやその交差回数等は、所望する抵抗値及び電流容量等
の条件に応じて適宜定めればよい。その他、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することがで
きる。
第１図乃至第３図はそれぞれ本発明の一実施例を説明す
るだめのもので第１図は超伝導抵抗素子の概略構造を示
す平面図、第２図は第１図の矢視Ａ−Ａ断面図、第３図
は第１図の矢視Ｂ−Ｂ断面図、第４図は他の実施例を説
明するための平面図、第５図は本発明になる超伝導抵抗
素子の電流−電圧特性図である。 ｌ・・・絶縁性基板 ２．５・・・薄膜パターン（導体パターン）３・・・酸
化膜（絶縁膜）、４・・・コンタクトホール出願人代理
人 弁理士 鈴 圧式 彦 第１図 第２図 第３図 采４図
るだめのもので第１図は超伝導抵抗素子の概略構造を示
す平面図、第２図は第１図の矢視Ａ−Ａ断面図、第３図
は第１図の矢視Ｂ−Ｂ断面図、第４図は他の実施例を説
明するための平面図、第５図は本発明になる超伝導抵抗
素子の電流−電圧特性図である。 ｌ・・・絶縁性基板 ２．５・・・薄膜パターン（導体パターン）３・・・酸
化膜（絶縁膜）、４・・・コンタクトホール出願人代理
人 弁理士 鈴 圧式 彦 第１図 第２図 第３図 采４図
Claims (1)
- 絶縁基板上に超伝導金属からなる導体パ、＄１−ンを形
成すると共に、トンネル効果を無視できる厚さを持つ絶
縁膜を介して上記パターンを少なくとも１回交差して交
差部に電位差を発生させるようにしたことを特徴とする
超伝導抵抗素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58133273A JPS6025283A (ja) | 1983-07-21 | 1983-07-21 | 超伝導抵抗素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58133273A JPS6025283A (ja) | 1983-07-21 | 1983-07-21 | 超伝導抵抗素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6025283A true JPS6025283A (ja) | 1985-02-08 |
Family
ID=15100769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58133273A Pending JPS6025283A (ja) | 1983-07-21 | 1983-07-21 | 超伝導抵抗素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6025283A (ja) |
-
1983
- 1983-07-21 JP JP58133273A patent/JPS6025283A/ja active Pending
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