JPS63310184A - 超電導量子干渉形デバイス - Google Patents
超電導量子干渉形デバイスInfo
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- JPS63310184A JPS63310184A JP62145060A JP14506087A JPS63310184A JP S63310184 A JPS63310184 A JP S63310184A JP 62145060 A JP62145060 A JP 62145060A JP 14506087 A JP14506087 A JP 14506087A JP S63310184 A JPS63310184 A JP S63310184A
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Links
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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
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は超電導デバイス番こ係り、特番こ光入力動作を
こ好適な超電導光デバイスを用いた超電導量子干渉形デ
バイス番こ関する。
こ好適な超電導光デバイスを用いた超電導量子干渉形デ
バイス番こ関する。
従来、超電導光デバイス４こついては、シー、カメリン
ガ等の論文番こおいて論じられている。これは、第３図
に示すように下部電極２と上部電極３で構成するジョセ
フソン接合の障壁層にＣｄＳ膜１１をはさみ込み、そこ
へ光を入・射することにより障壁層のバリヤの高さを低
くしてジョセフソン接合の超電導臨界電流Ｉｍを増やす
ものである。
ガ等の論文番こおいて論じられている。これは、第３図
に示すように下部電極２と上部電極３で構成するジョセ
フソン接合の障壁層にＣｄＳ膜１１をはさみ込み、そこ
へ光を入・射することにより障壁層のバリヤの高さを低
くしてジョセフソン接合の超電導臨界電流Ｉｍを増やす
ものである。
このため、光をジョセフソン接合部に照射する必要があ
る。
る。
上記従来技術は、光をジョセフソン接合に照射しなけれ
ばならないため、光（こ対する感度を上げるため番こは
大きなジョセフソン接合を用いなければならず８度及び
微細化の点について配慮がなされておらず、微細化、集
積化が難しいという問題があった。
ばならないため、光（こ対する感度を上げるため番こは
大きなジョセフソン接合を用いなければならず８度及び
微細化の点について配慮がなされておらず、微細化、集
積化が難しいという問題があった。
本発明の目的は、微細化、集積化に適した′Ｍｉ電導量
子干渉形デバイスを実現することにある。
子干渉形デバイスを実現することにある。
上記目的は超電導量子干渉計の磁束鎖交領域こ超電導光
トランジスタ構造を設けること番こより達成される。
トランジスタ構造を設けること番こより達成される。
超電導量子干渉計は２個のジョセフソン接合を含む超電
導リングであり、ここに鎖交する磁束により超電導リン
グを流れる超電導電流が周期的に変化する。超電導電流
の変化の様子はジョセフソン接合の超電導臨界電流Ｉｃ
と超電導リングのインダクタンスＬの積Ｌ・Ｉｃで決
まる。そこで超電導リングの開口部（こ超電導光トラン
ジスタ構造を設け、光により開口部の超電導性を変えて
、超電導リングの光力）け上のインダクタンスを変化さ
せ、超電導リングを流れる超電導電流を変えて、スイッ
チングなど行わせる。このよう（こすると、ジョセフソ
ン接合を微細化しても光に対する感度が低下することが
ない。
導リングであり、ここに鎖交する磁束により超電導リン
グを流れる超電導電流が周期的に変化する。超電導電流
の変化の様子はジョセフソン接合の超電導臨界電流Ｉｃ
と超電導リングのインダクタンスＬの積Ｌ・Ｉｃで決
まる。そこで超電導リングの開口部（こ超電導光トラン
ジスタ構造を設け、光により開口部の超電導性を変えて
、超電導リングの光力）け上のインダクタンスを変化さ
せ、超電導リングを流れる超電導電流を変えて、スイッ
チングなど行わせる。このよう（こすると、ジョセフソ
ン接合を微細化しても光に対する感度が低下することが
ない。
以下、本発明の実施例を図面番こより説明する。
第１図（ａ）は本発明の実施例の模式的な平面図である
。ｆＥｉ［導電子干渉計の超電導リングはグラドブレー
ン１上の下部電極２と上部電極３及びジョセフソン接合
５で構成される。上部超電導リングの磁束が鎖交する領
域８の断面図を第１図ｆｂ）に示す。この領域に薄い超
電導体膜９（膜厚を超電導磁気侵入長λの１倍から２倍
にする）を設置してその上に光導電膜８（例えば、Ｃｄ
Ｓ膜など）を直接のせる。この領域８は光を照射してい
ない場合、超電導体膜９があるため、磁束が通りずらく
なる。そのため、超電導リングのインダクタンスが小さ
くなり、超電導量子干渉計の閾値特性は第２図中、光照
射していない特性１３のように幅の広いなだらカシな特
性きなる。領域８に光を照射すると光導電膜からの電子
が超電導体膜９４こしみ出し、超電導体膜９の超電導性
を壊わすため、磁束が通り易くなる。このため超電導リ
ングのインダクタンスが増える。これにより超電導量子
干渉計の閾値特性は、第２図中の光照射した特性１２の
よう（こ幅のせまい急峻な特性となる。電源端子７及び
抵抗からグランドコンタクト１０へ流す過度なバイアス
電流Ｉｂ１とコントロール電磁４Ｇこ流すコントロール
電流Ｉｃ、を設定した後、光を照射すると、スイッチン
グが起き、電圧出力を得ることができる。このとき、光
スイッチング番こ必要な光量は第３図の従来技術の場合
のよう蚤こジョセフソン接合部ｌこ照射する必要がない
ため、小さな光量でスイッチングさせることができると
いう効果がある。
。ｆＥｉ［導電子干渉計の超電導リングはグラドブレー
ン１上の下部電極２と上部電極３及びジョセフソン接合
５で構成される。上部超電導リングの磁束が鎖交する領
域８の断面図を第１図ｆｂ）に示す。この領域に薄い超
電導体膜９（膜厚を超電導磁気侵入長λの１倍から２倍
にする）を設置してその上に光導電膜８（例えば、Ｃｄ
Ｓ膜など）を直接のせる。この領域８は光を照射してい
ない場合、超電導体膜９があるため、磁束が通りずらく
なる。そのため、超電導リングのインダクタンスが小さ
くなり、超電導量子干渉計の閾値特性は第２図中、光照
射していない特性１３のように幅の広いなだらカシな特
性きなる。領域８に光を照射すると光導電膜からの電子
が超電導体膜９４こしみ出し、超電導体膜９の超電導性
を壊わすため、磁束が通り易くなる。このため超電導リ
ングのインダクタンスが増える。これにより超電導量子
干渉計の閾値特性は、第２図中の光照射した特性１２の
よう（こ幅のせまい急峻な特性となる。電源端子７及び
抵抗からグランドコンタクト１０へ流す過度なバイアス
電流Ｉｂ１とコントロール電磁４Ｇこ流すコントロール
電流Ｉｃ、を設定した後、光を照射すると、スイッチン
グが起き、電圧出力を得ることができる。このとき、光
スイッチング番こ必要な光量は第３図の従来技術の場合
のよう蚤こジョセフソン接合部ｌこ照射する必要がない
ため、小さな光量でスイッチングさせることができると
いう効果がある。
第４図は本発明の他の実施例である。第４図（ａｌは実
施例の模式的な平面図であり、第４図（ｂｌはその断面
図である。本実施例ではｉ！ｉＳ電導リングを構成する
下部電極２全体に光導電膜８を積層し、超電導リング全
体のインダクタンスを変化させて閾値特性を変え、スイ
ッチングさせる。本実施例では、インダクタンスの変化
を大きくでき、また、受光部の面積が大きいので高感度
化できるという効果がある。
施例の模式的な平面図であり、第４図（ｂｌはその断面
図である。本実施例ではｉ！ｉＳ電導リングを構成する
下部電極２全体に光導電膜８を積層し、超電導リング全
体のインダクタンスを変化させて閾値特性を変え、スイ
ッチングさせる。本実施例では、インダクタンスの変化
を大きくでき、また、受光部の面積が大きいので高感度
化できるという効果がある。
第５図は本発明の他の実施例の模式な平面図である。本
実施例では、超電導リングを非対称に形成して第６図に
示す閾値特性を非対称にする。この超電導リング上に積
層する光導電膜８も非対称にする。これにより、光照射
１こよる閾値特性の変化を太きくシ、スイッチング（こ
要するバイアス電の向上が期待できるという効果がある
。また本実施例では片方のジョセフソン接合も光Ｊ隙゛
市膜８でおおわれているため、光照射で超電導臨界電流
が減少して、閾値特性の変化が大きくなるという効果が
ある。さらに、光照射により、片方のジョセフソン接合
を電圧状態にし、超電導リング内の電流の向きを変える
ことにより本デバイスをメモリ素子として使用すること
ができる。この場合しこけ第５図の光導電膜８を２つの
ジョセフソン接合５に積層し、いずれかの接合５に光照
射しても良い。
実施例では、超電導リングを非対称に形成して第６図に
示す閾値特性を非対称にする。この超電導リング上に積
層する光導電膜８も非対称にする。これにより、光照射
１こよる閾値特性の変化を太きくシ、スイッチング（こ
要するバイアス電の向上が期待できるという効果がある
。また本実施例では片方のジョセフソン接合も光Ｊ隙゛
市膜８でおおわれているため、光照射で超電導臨界電流
が減少して、閾値特性の変化が大きくなるという効果が
ある。さらに、光照射により、片方のジョセフソン接合
を電圧状態にし、超電導リング内の電流の向きを変える
ことにより本デバイスをメモリ素子として使用すること
ができる。この場合しこけ第５図の光導電膜８を２つの
ジョセフソン接合５に積層し、いずれかの接合５に光照
射しても良い。
上記実施例において、超電導体を用いた電極には、ペロ
ブスカイト型の酸化物超電導体を用いろことが、デバイ
スの高温動作のためには望ましい。
ブスカイト型の酸化物超電導体を用いろことが、デバイ
スの高温動作のためには望ましい。
具体的にはＹＢａ２Ｃｕ３０７−σなる組成の材料を用
いることができる。Ｙにかえて、Ｓ ｃ ＋ Ｌ ａ
、Ａ ｃ ｔＣｅ、 Ｐｒ、 Ｎｄ、 Ｐ＋＋＋、 Ｓ
ｉｔ Ｅｕ、 Ｇｄ、 Ｔ’ｂ、 Ｄｙ。
いることができる。Ｙにかえて、Ｓ ｃ ＋ Ｌ ａ
、Ａ ｃ ｔＣｅ、 Ｐｒ、 Ｎｄ、 Ｐ＋＋＋、 Ｓ
ｉｔ Ｅｕ、 Ｇｄ、 Ｔ’ｂ、 Ｄｙ。
ＩＩｏ、 Ｅｒ、Ｔｍ、 Ｙｂ、 Ｌｕ等を用いても良
い。これらの材料を用いた超電導薄膜は、スパッタリン
ク法によって形成したのち、約９００ ’Ｃで酸素中の
明細Ｏのｒ’ｉ＃書（内８１こ変更なしＪアニールを約
２時間行うことにより形成できる。
い。これらの材料を用いた超電導薄膜は、スパッタリン
ク法によって形成したのち、約９００ ’Ｃで酸素中の
明細Ｏのｒ’ｉ＃書（内８１こ変更なしＪアニールを約
２時間行うことにより形成できる。
この薄膜の加工は、希硝酸による化学エツチング法によ
っても実現できるが、Ａｒイオンビームによる物理エツ
チング法を用いても良い。さらに、これら材料の下地基
板への接着性を部分的に悪（し、これを薄膜形成後には
く離させることによっても、所望のパターン形状を有す
る超電導薄膜を形成することができる。このためには、
あらかじめパターンを形成したくない部分、すなわち接
着性を悪くしたい部分に、基板材料とは異った別の材料
のパターンを形成しておくことが良い。この材料として
は、Ｎｂ、ＮｂＮ、Ｎｂ３Ｓｉ等のＮｂ化合物、ｖ、■
の化合物Ｍｏ、Ｍｏの化合物、などの金属、５ｉ０２な
どの絶林物、Ｓｘなどの半導体を用いることができるが
この他に、前記酸化物超電導体と熱膨張係数が２〜３倍
以上異なった材料を用いることによっても本発明の目的
を達成することができる。
っても実現できるが、Ａｒイオンビームによる物理エツ
チング法を用いても良い。さらに、これら材料の下地基
板への接着性を部分的に悪（し、これを薄膜形成後には
く離させることによっても、所望のパターン形状を有す
る超電導薄膜を形成することができる。このためには、
あらかじめパターンを形成したくない部分、すなわち接
着性を悪くしたい部分に、基板材料とは異った別の材料
のパターンを形成しておくことが良い。この材料として
は、Ｎｂ、ＮｂＮ、Ｎｂ３Ｓｉ等のＮｂ化合物、ｖ、■
の化合物Ｍｏ、Ｍｏの化合物、などの金属、５ｉ０２な
どの絶林物、Ｓｘなどの半導体を用いることができるが
この他に、前記酸化物超電導体と熱膨張係数が２〜３倍
以上異なった材料を用いることによっても本発明の目的
を達成することができる。
本発明によれば、デバイスを微細化しても感度る。
第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は第１図の
超電導量子干渉形デバイスの光による閾値特性を示す図
、第３図は従来技術を示す図、第４図は本発明の他の実
施例を示す図、第５図は本発明のさらに他の実施例を示
す図、第６図は第５図の超電導量子干渉形デバイスの光
による閾値性を示す図である。 １、グランドプレーン、２．下部電極、３．上部電極、
４．コントロール電極、５．ジョセフソン接合、６．抵
抗、７．電源端子、８．光導電膜、９、超電導体膜、１
０．グランドコンタクト、１１、ＣｄＳ膜、１２．光照
射した閾値特性、１３、光照射しない閾値特性。
超電導量子干渉形デバイスの光による閾値特性を示す図
、第３図は従来技術を示す図、第４図は本発明の他の実
施例を示す図、第５図は本発明のさらに他の実施例を示
す図、第６図は第５図の超電導量子干渉形デバイスの光
による閾値性を示す図である。 １、グランドプレーン、２．下部電極、３．上部電極、
４．コントロール電極、５．ジョセフソン接合、６．抵
抗、７．電源端子、８．光導電膜、９、超電導体膜、１
０．グランドコンタクト、１１、ＣｄＳ膜、１２．光照
射した閾値特性、１３、光照射しない閾値特性。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、磁束鎖交領域あるいは超電導リング部に光導電体膜
と超電導体薄膜の積層体とからなる超電導光デバイスを
設けたことを特徴とする超電導量子干渉形デバイス。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記超電導体とし
て、Ｈｆ、Ｓｃ、Ｙ希土類元素、Ｃｕ、Ｂａの混合酸化
物、特にＹＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７を用いることを特徴
とする超電導量子干渉形デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62145060A JPS63310184A (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 超電導量子干渉形デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62145060A JPS63310184A (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 超電導量子干渉形デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63310184A true JPS63310184A (ja) | 1988-12-19 |
Family
ID=15376449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62145060A Pending JPS63310184A (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 超電導量子干渉形デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63310184A (ja) |
-
1987
- 1987-06-12 JP JP62145060A patent/JPS63310184A/ja active Pending
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