JPS63308975A - 電流制御素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、超伝導材料を用いた論理素子である電流制御
素子に関する。

（従来の技術） 従来、超伝導効果を用いた＠理素子としては、超伝導体
のフェルミレベル付近に、エレクトロン対の作る微小バ
ンドギャップと、薄い記縁体を用いたトンネル効果を利
用した通称、ジ璽セフソン素子と呼ばれる論理素子が知
られている。

この素子は、スピードは早いものの、２端子である。信
号が小さい等の問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、かかる問題にかんがみ、超伝導による高速性
を損う小なく、３端子、即ち制御用の端子を有する素子
を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明に於ては、超伝導材料として多層ペロブスカイト
材料を用いる。この材料に於ては、ａ軸とＣ軸方向各々
超伝導特性が異る。一般にＣ軸に比べて、ａ軸の方が低
いＴｃで超伝導となる。

ある温度に於て、ａ軸には超伝導でＣ軸には、常伝導と
いう状態がある。

本発明は、この様な温度範囲に於て、ａ軸に沿った電流
を流すデバイスを形成し、電界をかけて、電子を、Ｃｆ
ｌｌ１１方向に曲げａ軸方向の超伝導電流を制御するも
のである。

本発明の構成を、第１図に示す。第１図に於て１は超伝
導体で、層状ペロブスカイト材料１でできている。この
材料の結晶軸ａを、キャリアの移動方向ｅと一致させる
。

ａ軸方向には、超伝導になり易く、電子、ホール対がこ
の方向に沿って流れる。工に対して、ソース１！極２、
ドレイン電極３を形成する。電子の流れｅに対して、電
界を？！電極によりかけると、電子はａ軸方行に平行に
走っていたものが、Ｃ軸方向に曲げられる。この様子を
第２図に示す。

従来の金属の超伝導体の場合、材料の異方性がなく、こ
の様な電界をかけても、ドレイン電流を制御する事は困
難である。

しかし、比較的高温で超伝導現象を示す。層状ペロブス
カイトに於ては、結晶軸に対する異方性が大きく、電界
印加により、軸方向の電気伝導を制御できる事を発見し
た。

（作用） 本発明の作用を、第２図に示す。超伝導体１は、ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ　　ｐｒｅｉｒの流れる方向と、結晶軸ａが
一致している。１は、超伝導であるので、状況がＯであ
り、ｅｌｅｃｔｒｏｎは、２から３へ向かって流れる。

この状態で、ａ軸方向に超伝導で、Ｃ軸方向に超伝導で
ない。温度又は、材料を選択し、４−１と４−２の間に
電界を印加する。Ｃ軸方向には、高抵抗であるので、電
流はあまり流れない。この様に、層状ペロブスカイト材
料を用いる事により電界でドレイン電流を制御できる。

（実施例） 第３図に本発明の具体的な実施例を示す。第３図に於て
、１は、層状ペロブスカイト薄膜で、結晶軸は、基板６
０面に対し、ａ軸が平行となっている。Ｃ軸は、基板６
の面に垂直である。基、υり６は、ＺｎＯ，ＬｉＮｂ等
ｏ　ｍ電体基板、又ハ、半導体基板であり、層状ペロブ
スカイトの結晶成長の良い基板を用いる。この層状ペロ
ブスカイト薄膜に、ソース用電極Ｓ１ドレイン電極Ｄ２
ケのゲート［極Ｇ％Ｇ、をつける。電極のつけ方は、層
状ペロブスカイト薄膜上、又は下である。第３図は、Ｓ
とＤのｉ２！極が薄膜１の下に、第４図では、上に形成
しである。第３図では、ゲート電極Ｇ。

Ｇ、のいずれかが、薄膜１の下に入る。この場合薄膜の
結晶成長が、阻害される場合も多い。

その際、第５図に示す如く、基板の面の流れる方向に沿
って、ａ＃ｉを平行にし、基板の面に平行で電子の流れ
る方向と直角方向に電界をかける。

以上の構造は、−見単純なホール効果の測定方法に似て
いるが、本発明に於いては、層状のペロブスカイトの結
晶軸による異方導電性を利用し、大きな電流制御を可能
とする。

〔発明の効果〕

本発明に於ては、超伝導体に流れる電流を連続的に制御
できるため、極めて高速の信号制御素子を実現できる。

又、ａ軸とＣ軸の異方性を利用する事により高ゲインの
増幅回路を形成する事かできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す斜視図１．第２図は本発明
の詳細な説明するための構成図、第３図は本発明の具体
的実施例の構造を示す、第４図は本発明の他の実施例を
示す説明図、第５図は本発明の他の実施例を示す平面図
である。 １・・・層状ペロブスカイト薄膜、 ２・・・ソース電極、 ３・・・ドレイン電極Ｌ極為 ４、５　・・・　ゲ　−　ト　τで【ネ山牙、２　　Ｅ
Ｉ・・・ソースドレイン間電圧、Ｒ８・・・負荷抵抗・ Ｅ、・・ゲートバイアス電圧、 Ｒ７・・・電流制限抵抗、 Ｅ、・・・Ｇａｔｅ間電圧、 Ｒ３・・・負荷抵抗。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　　　　松　　山　　光　　之１ノ噺七〔Ｎ：
）′反犬Ｈトミ写゛メ」第１図 第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）層状ペロブスカイト結晶構造を有する超伝導薄膜
   の結晶軸を、ソース、ドレインを結ぶ直線と平行にし、
   これと直角な方向に電界をかけ、電流を制御するよう構
   成した電流制御素子。
2. （２）電界をかける手段が、層状ペロブスカイト膜の上
   下にゲートを設け、このゲートで前記膜を狭む様に構成
   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
   の電流制御素子。
3. （３）電界をかける手段が層状ペロブスカイト膜の巾方
   向に電界をかけるよう前記膜の左右にゲートを設けて構
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の電流制御素子。