JPS6135574A - 超電導ホトトランジスタ - Google Patents
超電導ホトトランジスタInfo
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- JPS6135574A JPS6135574A JP59155224A JP15522484A JPS6135574A JP S6135574 A JPS6135574 A JP S6135574A JP 59155224 A JP59155224 A JP 59155224A JP 15522484 A JP15522484 A JP 15522484A JP S6135574 A JPS6135574 A JP S6135574A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/112—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor
- H01L31/1124—Devices with PN homojunction gate
- H01L31/1126—Devices with PN homojunction gate the device being a field-effect phototransistor
-
- 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
- H10N60/128—Junction-based devices having three or more electrodes, e.g. transistor-like structures
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- Physics & Mathematics (AREA)
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、極低温で動作する受光素子に係り、特に高感
度で集”積比に適した超電導ホトトランジスタに関する
。
度で集”積比に適した超電導ホトトランジスタに関する
。
従来、極低温で動作し、スイッチ素子として使用できる
受光素子としては、第３０回応用物理学関係連合講演会
予稿集４０２ページにおける復水。
受光素子としては、第３０回応用物理学関係連合講演会
予稿集４０２ページにおける復水。
村上、及び種材によるｒ粒界ジョセフソン接合による光
検出」と題する文献、あるいは、第３１回応用物理学関
係連合講演会予稿集３３４ページにおける小林、用窪、
相原、及び佐々木による「超電導体を用いた光電変換回
路」と題する文献に記載がある。前者は超電導材料とし
て ＢａＰｂＧ９．Ｂｉ、、２０ユを使用するため、従来の
ｐｂ金合金Ｎｂ系材料による超電導集積回路中に組込ん
で使用するためには、超電導材料を新たに１つ増やす必
要が生じ、る、後者の公知例では光によって超電導体が
非平衡状態へ遷移することを利用している。この場合は
光の照射される領域にある全ての超電導体が影響を受け
るので、受光領域には論理回路等を集積化することがで
きない−０また超電導体を用いた電界効果型のデバイス
はＪｏｕｒｎａｕ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｉ’ｈｙｓ
ｉｃｓ １ｆ１８０年５１巻２７３６ページにおけるＴ
、 Ｄ 、 Ｃ１ａｒｋ等によるｒＦｅａｓｉｂｉｌ
ｉｔｙ ｏｆ ｈｙｂｒｉｄ Ｊｏｓｅｐｈｅｏｎ ｆ
ｉ′ｅ’ｌｄ ａｆｆｅｃｔｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ
Ｊと題する文献に記載されているが、受光素−子に関し
ては知られていなかった。
検出」と題する文献、あるいは、第３１回応用物理学関
係連合講演会予稿集３３４ページにおける小林、用窪、
相原、及び佐々木による「超電導体を用いた光電変換回
路」と題する文献に記載がある。前者は超電導材料とし
て ＢａＰｂＧ９．Ｂｉ、、２０ユを使用するため、従来の
ｐｂ金合金Ｎｂ系材料による超電導集積回路中に組込ん
で使用するためには、超電導材料を新たに１つ増やす必
要が生じ、る、後者の公知例では光によって超電導体が
非平衡状態へ遷移することを利用している。この場合は
光の照射される領域にある全ての超電導体が影響を受け
るので、受光領域には論理回路等を集積化することがで
きない−０また超電導体を用いた電界効果型のデバイス
はＪｏｕｒｎａｕ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｉ’ｈｙｓ
ｉｃｓ １ｆ１８０年５１巻２７３６ページにおけるＴ
、 Ｄ 、 Ｃ１ａｒｋ等によるｒＦｅａｓｉｂｉｌ
ｉｔｙ ｏｆ ｈｙｂｒｉｄ Ｊｏｓｅｐｈｅｏｎ ｆ
ｉ′ｅ’ｌｄ ａｆｆｅｃｔｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ
Ｊと題する文献に記載されているが、受光素−子に関し
ては知られていなかった。
本発明の目的は、極低温で動作し、しかも超電導体を用
いたスイッチング素子と同一基板上に集積化して使用す
ることのできる。超電導体を用いた高感度の受光素子の
碑造と作製方法を提供することにある。
いたスイッチング素子と同一基板上に集積化して使用す
ることのできる。超電導体を用いた高感度の受光素子の
碑造と作製方法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の構成は、第１の超電
導電極とその上又は下に設けられた半導体層と、該半導
体層への電気的接続をなす第２゜第３の２つの超電導電
極と、該半導体層へ光を照射すべく設けられた光学系と
から棉成さ九、極低温で動作させることにあるに のように、本発明は、半導体と超電導体との境界に生じ
るショットキ障壁内にあるいはその近くにおいて光によ
る電子又は正孔の励起がおこるとそれとともに、この境
界面に沿って半導体中を流れる超電導電流の値が変化す
、ることを利用した点に特徴がある。
導電極とその上又は下に設けられた半導体層と、該半導
体層への電気的接続をなす第２゜第３の２つの超電導電
極と、該半導体層へ光を照射すべく設けられた光学系と
から棉成さ九、極低温で動作させることにあるに のように、本発明は、半導体と超電導体との境界に生じ
るショットキ障壁内にあるいはその近くにおいて光によ
る電子又は正孔の励起がおこるとそれとともに、この境
界面に沿って半導体中を流れる超電導電流の値が変化す
、ることを利用した点に特徴がある。
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。
リンを不純物としてＩ Ｘ １０”ｃｔａ−”程度含ん
だＳｉ基板１上に、Ａｒガスを用いたスパッタ法によっ
てＮｂを約３００ｎｍ堆積させ、これをホトレジストを
マスクとしたＡｒイオンエツチング法によって加工して
、ソース電極２、ゲート電極３、ドレイン電極４とした
。ゲート電極の面積は１０４ｃ＋ｉ” テｔｂ ル＋＋
続イテ真空中で約１０” 〜１０”ｃｍ−’のリンを不
純物として高濃度に含んだＳｉを基板温度約３００℃で
厚さ約２０〜５０ｎｍに堆積し、アモルファス又は多結
晶のＳｉ活性層５としぎらにＩ Ｘ １０”程度の高い
不純物濃度をもつ接続層すをソース及びゲート電極上に
形成し活性層より不純物濃度が低い厚さ約３００ｎｍの
アモルファス又は多結晶のＳｉを堆積して拡散Ｉ？１７
とした。最後に表面に厚さ約ＬｏｎｇのＰｔ−８ｉを形
成して接地ｉ！極７とする。活性層５の不純物濃度は、
極低温においてそのキャリア濃度が十分に小さくなり、
かつ入射光によって励起された電子、正孔と、超電導体
との近接効果によって、活性層５の中をい、また接地電
極８は、使用する光の波長に対して透明であることが必
要である１本実施例では不純物としてリンを用いたが、
ヒ素を用いても同様の効果を得ることができた。また半
導体としてはＳｉを用いたが、ＧａＡｓｔ ＩｎＰ、Ｉ
ｎＡｓ。
だＳｉ基板１上に、Ａｒガスを用いたスパッタ法によっ
てＮｂを約３００ｎｍ堆積させ、これをホトレジストを
マスクとしたＡｒイオンエツチング法によって加工して
、ソース電極２、ゲート電極３、ドレイン電極４とした
。ゲート電極の面積は１０４ｃ＋ｉ” テｔｂ ル＋＋
続イテ真空中で約１０” 〜１０”ｃｍ−’のリンを不
純物として高濃度に含んだＳｉを基板温度約３００℃で
厚さ約２０〜５０ｎｍに堆積し、アモルファス又は多結
晶のＳｉ活性層５としぎらにＩ Ｘ １０”程度の高い
不純物濃度をもつ接続層すをソース及びゲート電極上に
形成し活性層より不純物濃度が低い厚さ約３００ｎｍの
アモルファス又は多結晶のＳｉを堆積して拡散Ｉ？１７
とした。最後に表面に厚さ約ＬｏｎｇのＰｔ−８ｉを形
成して接地ｉ！極７とする。活性層５の不純物濃度は、
極低温においてそのキャリア濃度が十分に小さくなり、
かつ入射光によって励起された電子、正孔と、超電導体
との近接効果によって、活性層５の中をい、また接地電
極８は、使用する光の波長に対して透明であることが必
要である１本実施例では不純物としてリンを用いたが、
ヒ素を用いても同様の効果を得ることができた。また半
導体としてはＳｉを用いたが、ＧａＡｓｔ ＩｎＰ、Ｉ
ｎＡｓ。
ＩｎＳｂ等を用いても良い０以上のようにして本発明の
超電導ホトトランジスタを作製することができた。この
超電導ホトトランジスタを液体ヘリウムに浸漬し、波長
６３２．８ｎ＋ｗのＨｓ −Ｎ ｏレーザ光を光ファイ
バーで導いて照射したところ、光の照射によってソース
電極２とドレイン電極４間のコンダクタンスは３〜１０
倍程度変化し、またその出力電流は、ゲート電極３への
バイアス電圧とともに増大した。このように本発明の超
電導ホトトランジスタは極低温において受光素子として
動作した。
超電導ホトトランジスタを作製することができた。この
超電導ホトトランジスタを液体ヘリウムに浸漬し、波長
６３２．８ｎ＋ｗのＨｓ −Ｎ ｏレーザ光を光ファイ
バーで導いて照射したところ、光の照射によってソース
電極２とドレイン電極４間のコンダクタンスは３〜１０
倍程度変化し、またその出力電流は、ゲート電極３への
バイアス電圧とともに増大した。このように本発明の超
電導ホトトランジスタは極低温において受光素子として
動作した。
以上述べたように１本発明によれば極低温で動作し、超
電導体を用いたスイッチング素子と同一基板上に集積化
して使用することができ、しかも高感度の受光素子を実
現できるので、超電導素子を集積化した回路間、あるい
は極低温環境にある超電導コンピュータと室温にある回
路のインタフェースを光ファイバを用いて容易に実現で
き、コンピュータの実装を簡略化し、冷却の効率を向上
させることができる効果がある。
電導体を用いたスイッチング素子と同一基板上に集積化
して使用することができ、しかも高感度の受光素子を実
現できるので、超電導素子を集積化した回路間、あるい
は極低温環境にある超電導コンピュータと室温にある回
路のインタフェースを光ファイバを用いて容易に実現で
き、コンピュータの実装を簡略化し、冷却の効率を向上
させることができる効果がある。
第１図は本発明の一実施例による超電導ホトトランジス
タの一部を示す断面図、第２図は本発明の入力光と出力
電流との関係を示す説明図である。 １・・・Ｓｉ基板、２・・・ソース電極、３・・・ゲー
ト電極。 ４・・・ドレイン電極、５・・・活性層、７・・・拡散
層、８・・・接地電極。
タの一部を示す断面図、第２図は本発明の入力光と出力
電流との関係を示す説明図である。 １・・・Ｓｉ基板、２・・・ソース電極、３・・・ゲー
ト電極。 ４・・・ドレイン電極、５・・・活性層、７・・・拡散
層、８・・・接地電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、第１の超電導電極とその上又は下に設けられた半導
体層と、該半導体層への電気的接続をなす第２、第３の
２つの超電導電極と、該半導体層へ光を照射すべく設け
られた光学系とから構成され、極低温で動作することを
特徴とする超電導ホトトランジスタ。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の超電導ホトトランジ
スタにおいて、３つの超電導体は、Ｎｂ、ＮｂＮあるい
はＮｂ＿３Ｓｉ、Ｎｂ＿３Ａｌ、Ｎｂ＿３Ｓｎより選ば
れた１つ又は２つ以上の材料より成ることを特徴とする
超電導ホトトランジスタ。 ３、特許請求の範囲第１項に記載の超電導ホトトランジ
スタにおいて、上記半導体層は主としてＳｉ、ＩｎＰ、
ＩｎＡｓ、ＧａＡｓから選ばれた材料より成ることを特
徴とする超電導ホトトランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59155224A JPS6135574A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 超電導ホトトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59155224A JPS6135574A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 超電導ホトトランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6135574A true JPS6135574A (ja) | 1986-02-20 |
Family
ID=15601235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59155224A Pending JPS6135574A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 超電導ホトトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6135574A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0181191A2 (en) * | 1984-11-05 | 1986-05-14 | Hitachi, Ltd. | Superconducting device |
| JPS62199070A (ja) * | 1986-02-27 | 1987-09-02 | Hitachi Ltd | 超電導ホトトランジスタ |
| JPS6331180A (ja) * | 1986-07-25 | 1988-02-09 | Hitachi Ltd | 超電導光検出素子 |
| JPS63177573A (ja) * | 1987-01-19 | 1988-07-21 | Hitachi Ltd | 超伝導トランジスタ |
| US4906930A (en) * | 1987-02-27 | 1990-03-06 | Hitachi, Ltd. | Magnetometer using a Josephson device and superconducting phototransistor |
| US6069369A (en) * | 1987-02-27 | 2000-05-30 | Hitachi, Ltd. | Superconducting device |
| CN111969102A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-11-20 | 中国科学院紫金山天文台 | 一种改善超导钛-铌薄膜接触电极的制备方法 |
-
1984
- 1984-07-27 JP JP59155224A patent/JPS6135574A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0181191A2 (en) * | 1984-11-05 | 1986-05-14 | Hitachi, Ltd. | Superconducting device |
| EP0667645A1 (en) * | 1984-11-05 | 1995-08-16 | Hitachi, Ltd. | Superconducting device |
| JPS62199070A (ja) * | 1986-02-27 | 1987-09-02 | Hitachi Ltd | 超電導ホトトランジスタ |
| JPS6331180A (ja) * | 1986-07-25 | 1988-02-09 | Hitachi Ltd | 超電導光検出素子 |
| JPS63177573A (ja) * | 1987-01-19 | 1988-07-21 | Hitachi Ltd | 超伝導トランジスタ |
| US4906930A (en) * | 1987-02-27 | 1990-03-06 | Hitachi, Ltd. | Magnetometer using a Josephson device and superconducting phototransistor |
| US6069369A (en) * | 1987-02-27 | 2000-05-30 | Hitachi, Ltd. | Superconducting device |
| CN111969102A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-11-20 | 中国科学院紫金山天文台 | 一种改善超导钛-铌薄膜接触电极的制备方法 |
| CN111969102B (zh) * | 2020-09-11 | 2023-10-27 | 中国科学院紫金山天文台 | 一种改善超导钛-铌薄膜接触电极的制备方法 |
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