JPS6124289A - Superconducting amplifying element - Google Patents

Superconducting amplifying element

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Publication number
JPS6124289A
JPS6124289A JP14558884A JP14558884A JPS6124289A JP S6124289 A JPS6124289 A JP S6124289A JP 14558884 A JP14558884 A JP 14558884A JP 14558884 A JP14558884 A JP 14558884A JP S6124289 A JPS6124289 A JP S6124289A
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JP
Japan
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strip line
superconducting
josephson
tunnel
strip
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JP14558884A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Tanabe
圭一 田辺
Osamu Michigami
修 道上
Hidefumi Asano
秀文 浅野
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/10Junction-based devices
    • H10N60/128Junction-based devices having three or more electrodes, e.g. transistor-like structures

Landscapes

  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To extend the margin of operation, and to simplify circuit constitution by connecting a first strip line to a second strip line through a Josephson tunnel junction having parallel relationship with a resistor and controlling the characteristics of the Josephson tunnel junction by injecting quasi-particles to the first strip line. CONSTITUTION:Nb thin-films are evaporated onto a sapphire substrate 10, and a pair of strip lines 12, 14 divided on their midways are formed through dry etching. An electrode 20 for injection quasi-particles crossing at right angles with the strip line 12 is shaped onto the narrow section 16 of the strip line 12. The electrode 20 for injecting quasi-particles is constituted by an Nb evaporating film, and a tunnel barrier 22 is composed of a plasma oxide film in Nb, thus forming a tunnel type Josephson junction. An insulating layer 24 is shaped and windows are formed onto the strip lines 12, 14, and an upper electrode 28 is shaped so as to fill the windows. Current-voltage characteristics between the strip lines 12, 14 are controlled by changing injection currents Ic from the electrode 20 for injecting quasi-particles.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、超伝導集積回路に用いることが可能な、増幅
機能を有するスイッチング素子に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a switching element having an amplification function that can be used in a superconducting integrated circuit.

従来の技術 従来の超伝導集積回路は、トンネル型ジョセフソン接合
を基本単位とル、これを組み合わせることにより論理回
路あるいはメモリを構成していた。
BACKGROUND OF THE INVENTION Conventional superconducting integrated circuits use tunnel-type Josephson junctions as basic units, which are combined to form logic circuits or memories.

その単一のトンネル型ジョセフソン接合は、第94図に
示すようなヒステリシスをもつ電流−電圧特性を示す。
The single tunnel type Josephson junction exhibits current-voltage characteristics with hysteresis as shown in FIG.

すなわち、参照番号1で示すような直流ジョセフソン電
流特性と、参照番号2で示すような準粒子トンネル電流
特性とを呈する。
That is, it exhibits a DC Josephson current characteristic as indicated by reference number 1 and a quasi-particle tunneling current characteristic as indicated by reference number 2.

か<シ゛て、第4図において参照番号3で示すような負
荷直線を与えて、零電圧状態4から有限電圧状態5への
遷移(スイッチング)を利用すれば、論理動作が可能で
あり、また、この2つの状態を“0″、1”の状態に対
応させれば、メモリとして使用することも可能である。
Therefore, by providing a load straight line as shown by reference numeral 3 in FIG. 4 and using the transition (switching) from zero voltage state 4 to finite voltage state 5, logical operation is possible. If these two states correspond to the states "0" and "1", it is also possible to use it as a memory.

このトンネル型ジョセフソン接合の2つの状態間の遷移
に要する時間は約10psec以下と短く、このため超
高速コンピュータ用素子として期待されていた。
The time required for transition between two states of this tunnel-type Josephson junction is as short as about 10 psec or less, and therefore it was expected to be used as an element for ultra-high-speed computers.

しかしながら、この単一のトンネル型ジョセフソン接合
は二端子素子、即ち半導体素子で言えばダイオードに相
当し、電流、電力の増幅作用を有さない。このため、論
理ゲートやメモリー等の回路の動作マージンがMOSF
ETやバイポーラトランジスタを用いた半導体回路に比
べ1桁近く小さく、LSIを実現するためには極めて困
難な素子寸法、素子特性の制御を要し、製造歩留りが著
しく悪いという欠点がトンネル型ジョセフソン接合にあ
った。
However, this single tunnel type Josephson junction corresponds to a two-terminal element, that is, a diode in terms of semiconductor elements, and does not have a current or power amplification effect. For this reason, the operating margin of circuits such as logic gates and memory is limited to MOSFETs.
Tunnel-type Josephson junctions are nearly an order of magnitude smaller than semiconductor circuits using ETs or bipolar transistors, and require extremely difficult control of element dimensions and characteristics to realize LSIs, resulting in extremely low manufacturing yields. It was there.

更に、単一のトンネル型ジョセフソン接合を用いた回路
のスイッチング動作はラッチング動作であり、有限電圧
状態から零電圧状態へ戻すためには、回路へ流す電流を
一旦零にリセットする必要があり、このためLSI等を
設計する際め回路構成が半導体回路に比べ複雑になると
いった欠点が存在した。
Furthermore, the switching operation of a circuit using a single tunnel Josephson junction is a latching operation, and in order to return from a finite voltage state to a zero voltage state, the current flowing through the circuit must be reset to zero. For this reason, when designing an LSI or the like, there is a drawback that the circuit configuration is more complicated than that of a semiconductor circuit.

一方、非ラッチング動作を行い、電流、電力の増幅機能
をもつ三端子の超伝導素子として、トンネル型接合を二
重に重ねた構造を持ち、中間の超伝導体薄膜に準粒子注
入を行うことにより特性を制御するQUITBRON 
(S、Paris et、 al : 1131J T
rans。
On the other hand, as a three-terminal superconducting element that performs non-latching operation and has current and power amplification functions, it has a structure with double stacked tunnel junctions, and quasi-particles are implanted into the intermediate superconductor thin film. QUITBRON which controls the characteristics by
(S. Paris et al: 1131JT
rans.

Magn、MAG−19,1293[1983) )な
るものが発明されている。
Magn, MAG-19, 1293 [1983]) has been invented.

しかしながら、この0UITBRON素子では、中間の
超伝導体薄膜及びそれに接する上下のトンネルバリア層
の結晶性を厳密に制御する必要があるため、中間の超伝
導体がNbやNbN等のごく少数の物質に限られ、また
素子の製造歩留りが低いという欠点を有していた。
However, in this 0UITBRON device, it is necessary to strictly control the crystallinity of the intermediate superconductor thin film and the upper and lower tunnel barrier layers in contact with it. However, the manufacturing yield of devices is low.

発明が解決しようとする問題点 上述したように、従来の二端子型超伝導素子は、動作マ
ージンが小さく、電流や電力の増幅作用がなく、また、
ラッチング動作のためにリセット操作が必要であり、一
方、電流や電力の増幅作用を有する最近出現した三端子
型超伝導素子は、中間の超伝導体の材料が少数の物質に
限られ、また素子の製造歩留りが悪いなどの問題があっ
た。
Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, conventional two-terminal superconducting elements have a small operating margin, no current or power amplification effect, and
A reset operation is required for latching operation.On the other hand, the three-terminal superconducting devices that have recently appeared, which have current and power amplification effects, require only a few materials for the intermediate superconductor; There were problems such as poor manufacturing yield.

そこで、本発明は、電流、電力の増幅機能を有し、また
非ラッチングのスイッチング動作を示し、使用材料が限
定されず、更に回路の動作マージンが拡大と集積回路の
回路構成の単純化を可能とする超伝導集積回路用スイッ
チ素子を提供せんとするものである。
Therefore, the present invention has current and power amplification functions, exhibits non-latching switching operation, is not limited to the materials that can be used, and can further expand the operating margin of the circuit and simplify the circuit configuration of integrated circuits. It is an object of the present invention to provide a switching element for a superconducting integrated circuit.

問題点を解決するだめの手段 すなわら、本発明によるならば、第1の超伝導材料で作
られたストリップ線と、該第1のストリップ線に対して
抵抗体を介して接続された第2の超伝導材料で作られた
ストリップ線とを具備し、前記第1のス) IJツブ線
は、前記抵抗体に対して並列関係になるジョセフソント
ンネル接合を介して、前記第2のストリップ線に接続さ
れており、前記第1のストリップ線に対して準粒子注入
を行うことにより、前記ジョセフソントンネル接合の特
性が制御されるようになされていることを特徴とする超
伝導増幅素子が提供される。
According to the present invention, a means for solving the problem is a strip line made of a first superconducting material and a first strip line connected to the first strip line through a resistor. and a strip line made of a superconducting material of 2, wherein the first IJ tube line connects to the second strip line through a Josephson tunnel junction in parallel relation to the resistor. a superconducting amplification element, wherein the characteristics of the Josephson tunnel junction are controlled by injecting quasiparticles into the first strip line. provided.

なお、上記した第1のストリップ線は、本発明の1つの
実施例においては、該第1のス) IJツブ線上に形成
された第2のジョセフソントンネル接合を介して準粒子
注入電極に接続され、該準粒子注入電極から前記第1の
ストリップ線に準粒子注入を行うことにより、ジョセフ
ソントンネル接合の特性が制御される。
In one embodiment of the present invention, the first strip line described above is connected to the quasi-particle injection electrode via a second Josephson tunnel junction formed on the first strip line. The characteristics of the Josephson tunnel junction are controlled by injecting quasiparticles into the first strip line from the quasiparticle injection electrode.

また、本発明の別の実施例においては、上記した第1の
ストリップ線の一部に光を照射するように光導波路が設
けられ、該光導波路を介してレーザー光を照射すること
により前記第1のストリップ線に準粒子を注入して、ジ
ョセフソントンネル接合の特性が制御される。そして、
その光導波路は、光ファイバでもよいし、また、薄膜光
導波路でもよい。
In another embodiment of the present invention, an optical waveguide is provided to irradiate a part of the first strip line with light, and by irradiating a laser beam through the optical waveguide, the first strip line is irradiated with a laser beam. The properties of the Josephson tunnel junction are controlled by injecting quasiparticles into the stripline of No. 1. and,
The optical waveguide may be an optical fiber or a thin film optical waveguide.

廊月 以上のように構成される超伝導増幅素子は、トンネル型
ジョセフソン接合に並列接続した抵抗体を含む第1のス
トリップ線に準粒子注入を行うことにより、その部分が
常伝導的にされ、その結果、トンネル型ジョセフソン接
合の電流−電圧特性を。
The superconducting amplification element constructed as described above is made by injecting quasi-particles into the first strip line, which includes a resistor connected in parallel to a tunnel-type Josephson junction, to make that part normal conductive. , and as a result, the current-voltage characteristics of the tunnel-type Josephson junction.

変化させ、非ラッチングのスイッチ動作を起こし、かつ
従来の単一のトンネル型ジョセフソン接合素子にない電
流、電力の利得を生じさせる。
This results in a non-latching switch operation and current and power gains not found in conventional single tunnel Josephson junction devices.

更に1.−1.It粒子注入を行うストリップ線を構成
する材料は、Nb、 Pb−B1合金、Nb N 、 
Nb5X (X −Ge。
Furthermore 1. -1. The materials constituting the strip wire in which It particles are implanted are Nb, Pb-B1 alloy, NbN,
Nb5X (X-Ge.

Ga、A1. Sn、 Si)、V3Si 、BaPb
+−xB+x○3のいずれでも構成することかでき、高
速のスイッチ動作が可能である。
Ga, A1. Sn, Si), V3Si, BaPb
+-xB+x○3 can be configured, and high-speed switching operation is possible.

実施例 以下、添イ」図面を参照して本発明の実施例を詳細に説
明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

〔実施例1) 第1図は、本発明による超伝導増幅素子の1実施例の断
面図であり、第2図は、その超伝導増幅素子を形成する
各要素の平面的位置関係を示すための平面透視図である
[Example 1] Fig. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of the superconducting amplifying element according to the present invention, and Fig. 2 is a cross-sectional view showing the planar positional relationship of each element forming the superconducting amplifying element. FIG.

図示の超伝導増幅素子は、第1図に示すように、サファ
イア基板IO上に、途中分断された形状の一対のス) 
IJツブ線12及び14を有している。これらストリッ
プ線12及び14は、例えば、厚さ30ΩmのNb薄膜
を蒸着により形成し、その蒸着膜を更にドライエツチン
グすることにより形成される。
As shown in FIG. 1, the illustrated superconducting amplifying element consists of a pair of strips on a sapphire substrate IO with a half-parted shape.
It has IJ tube wires 12 and 14. These strip lines 12 and 14 are formed, for example, by forming a Nb thin film with a thickness of 30 Ωm by vapor deposition, and then dry etching the vapor deposited film.

このストリップ線12及び14の分断間隔は、3μmで
あり、一方のストリップ線12は、その分断部から3μ
m幅、長さ12μmの狭部16を有し、それ以外の部分
では8μm幅である。また、他方のストリップ線14は
、その分断部から均一な8μm幅である。
The separation interval between the strip lines 12 and 14 is 3 μm, and one strip line 12 is separated by 3 μm from the separated portion.
The narrow portion 16 has a width of m and a length of 12 μm, and the other portion has a width of 8 μm. Further, the other strip line 14 has a uniform width of 8 μm from the dividing portion.

ストリップ線の分断部には、抵抗体18が形成され、両
ストリップ線12及び14を接続している。この抵抗体
18は、例えば、リフトオフにより形成されたAuで構
成され、幅3μm1長さ3μm1抵抗値0.05Ωを有
している。
A resistor 18 is formed at the divided portion of the strip line, and connects both the strip lines 12 and 14. This resistor 18 is made of, for example, Au formed by lift-off, and has a width of 3 μm, a length of 3 μm, and a resistance value of 0.05Ω.

そして、ストリップ線12の狭部16上には、ストリッ
プ線12に直交する準粒子注入用電極20が、トンネル
バリア22を介して形成されている。
A quasi-particle injection electrode 20 that is perpendicular to the strip line 12 is formed on the narrow portion 16 of the strip line 12 with a tunnel barrier 22 interposed therebetween.

この準粒子注入用電極20は、Nb蒸着膜から構成され
、また、トンネルバリア22は、Nbのプラズマ酸化膜
から成り、そして、3μm84μmのトンネル型ジョセ
フソン接合(ジョセフソン電流密度50に八/ cnt
 )が形成されている。
The quasiparticle injection electrode 20 is made of a Nb vapor deposited film, and the tunnel barrier 22 is made of a Nb plasma oxide film, and has a tunnel type Josephson junction (Josephson current density of 50/cnt) of 3 μm to 84 μm.
) is formed.

それらの上には、例えばSiO2からなる絶縁層24が
、例えばリフトオフにより、形成されている。
An insulating layer 24 made of SiO2, for example, is formed thereon by, for example, lift-off.

そして、その絶縁層24のス) IJツブ線12及び1
4の上にそれぞれ位置する部分に窓が形成され、一方の
窓の中に位置するス) IJツブ線12上には、バリア
層26が形成されている。更に、それら窓を充填するよ
うに上部電極28が形成されている。
Then, the insulation layer 24) IJ tube wires 12 and 1
A barrier layer 26 is formed on the IJ tube wire 12 located in one of the windows. Furthermore, an upper electrode 28 is formed so as to fill these windows.

そのバリア層26は、例えば、Nbをプラズマ酸化して
形成されており、また、上部電極28は、厚さ0.7μ
mのPb−B1合金を蒸着して、リフトオフすることに
より形成されている。
The barrier layer 26 is formed, for example, by plasma oxidation of Nb, and the upper electrode 28 has a thickness of 0.7 μm.
It is formed by depositing a Pb-B1 alloy of m and lift-off.

かくして、直径2μmのトンネル型ジョセフソン接合(
ジョセフソン電流密度: 50KA / cn )が、
ストリップ線12の上に形成され、また、ストリップ線
とのコンタクト用の接合が、ストリップ線14上に形成
されている。
Thus, a tunnel-type Josephson junction (
Josephson current density: 50KA/cn),
A junction is formed on the stripline 12 and a contact for contacting the stripline is formed on the stripline 14 .

以上のように構成される超伝導増幅素子の準粒子注入用
電極20からの注入電流1cを変化させることによって
ストリップ線12及び14間の電流−電圧特性を制御す
ることができた。
The current-voltage characteristics between the strip lines 12 and 14 could be controlled by changing the injection current 1c from the quasiparticle injection electrode 20 of the superconducting amplification element configured as described above.

第3図は、上記構成の超伝導増幅素子の電流−電圧特性
を示すグラフである。第3図に示すように、注入電流1
cが十分小さい時の超伝導増幅素子の電流−電圧特性は
、トンネル型ジョセフソン接合が低抵抗でシャントされ
たヒステリシスを示さない曲線になっている。注入電流
1cを増大させると、準粒子注入用電極20下のストリ
ップ線12のNbのギャップパラメータが単調に減少し
、遂には常伝導的になるため高抵抗が発生し、素子特性
は通常のトンネル型ジョセフソン接合のヒステリシスを
有する曲線となる。
FIG. 3 is a graph showing the current-voltage characteristics of the superconducting amplification element having the above configuration. As shown in Figure 3, the injection current 1
When c is sufficiently small, the current-voltage characteristic of the superconducting amplifying element is a curve in which the tunnel type Josephson junction has a low resistance and does not exhibit shunted hysteresis. When the injection current 1c is increased, the gap parameter of Nb in the strip line 12 under the quasi-particle injection electrode 20 decreases monotonically and eventually becomes normal conductive, resulting in high resistance, and the device characteristics change to normal tunneling. The result is a curve with hysteresis of a Josephson type junction.

第3図中の負荷直線とのそれぞれの交点を“0”状態、
“1”状態に対応させることにより、上記した超伝導増
幅素子は、スイッチングが可能である。
Each intersection with the load line in Fig. 3 is in the “0” state,
By making it compatible with the "1" state, the above-described superconducting amplification element can be switched.

また、注入電流Icを零に戻すと、電流−電圧特性はヒ
ステリシスをもたない曲線に戻るので、このスイッチン
グは非ラッチング動作となる。
Furthermore, when the injection current Ic is returned to zero, the current-voltage characteristic returns to a curve without hysteresis, so this switching becomes a non-latching operation.

この超伝導増幅素子の電流利得としては、最大12、第
3図の負荷直線を使った場合で1.2の電力利得値を1
!)だ。また、超伝導増幅素子の応答時間をジョセフソ
ンザンプリング技術を用いて測定したところ110ps
ecという値を得た。
The maximum current gain of this superconducting amplifying element is 12, and when using the load line shown in Figure 3, the power gain value of 1.2 can be reduced to 1.
! )is. In addition, when the response time of the superconducting amplification element was measured using Josephson sampling technique, it was 110 ps.
A value of ec was obtained.

なお、上記実施例は、それを構造的に見ると、抵抗体1
8を含む超伝導ストリップ線と、第1のジョセフソント
ンネル接合26を含む超伝導ストリップ線との並列回路
が、立体的に重ねられて配置されているので、素子の並
列部を平面的に配置した場合に比べ1!3程度の面積を
占有することになり、回路の集積度を大きく向上させる
ことができる。
Note that in the above embodiment, when viewed structurally, the resistor 1
8 and the superconducting strip line including the first Josephson tunnel junction 26 are stacked three-dimensionally, so the parallel parts of the elements can be arranged in a plane. This occupies approximately 1.3 times more area than in the case where the circuit is integrated, and the degree of integration of the circuit can be greatly improved.

〔実施例2〜9〕 第1図に示す構造の素子において、超伝導ストリップ線
12及び14をNb蒸着膜で構成する代わりに、マグネ
トロンスパッタで形成したNbN5Nb3X(但しX 
−=Ge、 Ga、八1.5nSSi)、V3Si、B
aPb、−、Bi、 03から成る薄膜を用いて超伝導
増幅素子を作製した。
[Examples 2 to 9] In the device having the structure shown in FIG.
-=Ge, Ga, 81.5nSSi), V3Si, B
A superconducting amplification device was fabricated using a thin film consisting of aPb,-, Bi, 03.

各薄膜の作製条件及び四端子法による抵抗測定で決定し
たTcO値を次の第1表に示す。
The following Table 1 shows the manufacturing conditions for each thin film and the TcO values determined by resistance measurement using the four-terminal method.

第1表に示す薄膜を用いてストリップ線12及び14を
形成し、各要素の寸法及びトンネル接合の電流密度等の
パラメータを〔実施例1)と同じに設定して形成した素
子において得られた電流及び電力増幅率を次の第2表に
示す。
The strip lines 12 and 14 were formed using the thin films shown in Table 1, and the parameters such as the dimensions of each element and the current density of the tunnel junction were set the same as in [Example 1]. The current and power amplification factors are shown in Table 2 below.

第2表に示す物質から成る超伝導ストリップ線を用いた
素子においても、〔実施例1)のNb薄膜をストリップ
線に用いた超伝導増幅素子と同様の電流、電力の利得、
非ラッチングのスイッチング動作が実現できた。また、
立ち上がり100psecのパルスを素子に印加し応答
を調べたところ、入力とほぼ同じ立ぢ上がり時間をもつ
出力波形を観測し、素子の応答時間は100psec以
下であることがわかった。
An element using a superconducting strip line made of the materials shown in Table 2 also has the same current and power gain as the superconducting amplifying element using the Nb thin film of [Example 1] for the strip line.
Non-latching switching operation was achieved. Also,
When a pulse with a rising edge of 100 psec was applied to the device and the response was examined, an output waveform with almost the same rise time as the input was observed, and it was found that the response time of the device was 100 psec or less.

〔実施例IO〕[Example IO]

実施例1の構造の超伝導増幅素子において、準粒子注入
用トンネルバリア22の下に位置する超伝導ストリップ
線12の部分に、サファイア基板10の裏面から該サフ
ァイア基板10に端面を密着させたンングルモード光フ
ァイバを用いて、波長1.3μmの半導体レーザー光を
照射−した。この結果、4μWの光照射に対して4.6
μWの出力が、第3図の直線的負荷を通して取り出せ、
電力利得1.15を得た。
In the superconducting amplification element having the structure of Example 1, a ngle mode is formed in the portion of the superconducting strip line 12 located under the tunnel barrier 22 for quasiparticle injection, the end face of which is brought into close contact with the sapphire substrate 10 from the back surface of the sapphire substrate 10. Semiconductor laser light with a wavelength of 1.3 μm was irradiated using an optical fiber. As a result, 4.6
An output of μW can be taken out through the linear load shown in Figure 3,
A power gain of 1.15 was obtained.

なお、光ファイバの端面をサファイア基板10の裏面に
密着させる代わりに、サファイア基板10の裏面に光集
積回路を形成し、その光導波路の出口を、トンネルバリ
ア22の下に位置する超伝導ストリップ線12の部分の
真下に一致させるようにしてもよい。
Note that instead of bringing the end surface of the optical fiber into close contact with the back surface of the sapphire substrate 10, an optical integrated circuit is formed on the back surface of the sapphire substrate 10, and the exit of the optical waveguide is connected to a superconducting strip line located under the tunnel barrier 22. It may be made to match directly below the part No. 12.

発明の詳細 な説明したごとく、本発明による超伝導増幅素子は、従
来の単一のトンネル型ジョセフソン接合にない電流及び
電力の増幅作用を有するため、本発明による超伝導増幅
素子を使用して論理ゲートあるいはメモリを構成した場
合、回路の動作マージンが大きくとれる。従って、製造
歩留りが著しく向上する。
As described in detail of the invention, the superconducting amplifying element according to the present invention has a current and power amplifying effect that is not found in a conventional single tunnel type Josephson junction. When configured as a logic gate or memory, the circuit can have a large operating margin. Therefore, manufacturing yield is significantly improved.

また、本発明による超伝導増幅素子は、非ラッチング動
作を行うため、これを用い論理回路あるいは記憶回路を
作る際の回路構成は、従来のトンネル型ジョセフソン接
合の場合に比べ簡単にすることができ、集積度の向上が
図れる。
Furthermore, since the superconducting amplifying element according to the present invention performs a non-latching operation, the circuit configuration when making a logic circuit or a memory circuit using it can be simpler than that of a conventional tunnel-type Josephson junction. It is possible to improve the degree of integration.

また、本発明による超伝導増幅素子は、結晶性良く容易
に形成できる超伝導ストリップ線の一部に準粒子注入を
行い動作させるため、種々の超伝導体薄膜を用い素子を
制御性良く形成できると共に、製造の際の歩留りが向上
する。
Furthermore, since the superconducting amplification device according to the present invention operates by injecting quasi-particles into a part of the superconducting strip line, which can be easily formed with good crystallinity, the device can be formed using various superconductor thin films with good controllability. At the same time, the yield during manufacturing is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明による超伝導増幅素子の一実施例の断
面図である。 第2図は、第1図に示す超伝導増幅素子を形成する各要
素の平面的位置関係を示す、ための平面透視図である。 第3図は、本発明による超伝導増幅素子の1実施例の電
流−電圧特性を示すグラフである。 第4図は、従来の単一のトンネル型ジョセフソン接合の
電流−電圧特性を示すグラフである。 〔主な参照番号〕 1・・直流ジョセフソン電流、 2・・準粒子トンネル電流、 3・・負荷直線、 4・・零電圧状態、5・・有限電圧
状態、 10・・サファイア基板、 12.14・・ストリップ線、 18・・抵抗体、 20・・準粒子注入用電極、22・
・トンネルバリア、 24・・絶縁層、26・・トンネ
ルバリア層、28・・上部電極第1図 第2図 第3図
FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of a superconducting amplification element according to the present invention. FIG. 2 is a plan perspective view showing the planar positional relationship of each element forming the superconducting amplification element shown in FIG. 1. FIG. 3 is a graph showing the current-voltage characteristics of one embodiment of the superconducting amplification element according to the present invention. FIG. 4 is a graph showing current-voltage characteristics of a conventional single tunnel type Josephson junction. [Main reference numbers] 1. DC Josephson current, 2. Quasiparticle tunneling current, 3. Load line, 4. Zero voltage state, 5. Finite voltage state, 10. Sapphire substrate, 12. 14... Strip line, 18... Resistor, 20... Quasiparticle injection electrode, 22...
・Tunnel barrier, 24... Insulating layer, 26... Tunnel barrier layer, 28... Upper electrode Figure 1 Figure 2 Figure 3

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1の超伝導材料で作られたストリップ線と、該
第1のストリップ線に対して抵抗体を介して接続された
第2の超伝導材料で作られたストリップ線とを具備し、
前記第1のストリップ線は、前記抵抗体に対して並列関
係になるジョセフソントンネル接合を介して、前記第2
のストリップ線に接続されており、前記第1のストリッ
プ線に対して準粒子注入を行うことにより、前記ジョセ
フソントンネル接合の特性が制御されるようになされて
いることを特徴とする超伝導増幅素子。
(1) A strip line made of a first superconducting material and a strip line made of a second superconducting material connected to the first strip line via a resistor. ,
The first strip line connects to the second strip line via a Josephson tunnel junction in parallel relation to the resistor.
superconducting amplification, characterized in that the characteristics of the Josephson tunnel junction are controlled by injecting quasiparticles into the first strip line, the Josephson tunnel junction being connected to the first strip line. element.
(2)前記第1のストリップ線は、該第1のストリップ
線上に形成された第2のジョセフソントンネル接合を介
して準粒子注入電極に接続され、該準粒子注入電極から
前記第1のストリップ線に準粒子注入を行うことにより
、ジョセフソントンネル接合の特性が制御されるように
なされていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の超伝導増幅素子。
(2) The first strip line is connected to a quasiparticle injection electrode via a second Josephson tunnel junction formed on the first strip line, and the first strip line is connected to the quasiparticle injection electrode through a second Josephson tunnel junction formed on the first strip line. 2. The superconducting amplification device according to claim 1, wherein the characteristics of the Josephson tunnel junction are controlled by implanting quasiparticles into the wire.
(3)前記第1のストリップ線の一部に光を入射するよ
うに光導波路が設けられ、該光導波路を介してレーザー
光を照射することにより前記第1のストリップ線に準粒
子が注入され、ジョセフソントンネル接合の特性が制御
されるようになされていることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の超伝導増幅素子。
(3) An optical waveguide is provided so that light enters a part of the first strip line, and quasiparticles are injected into the first strip line by irradiating a laser beam through the optical waveguide. 2. The superconducting amplification device according to claim 1, wherein the characteristics of the Josephson tunnel junction are controlled.
JP14558884A 1984-07-13 1984-07-13 Superconducting amplifying element Pending JPS6124289A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10957841B2 (en) 2016-09-15 2021-03-23 Google Llc Capping layer for reducing ion mill damage

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