RU2554612C2 - High-frequency superconducting memory element - Google Patents

High-frequency superconducting memory element Download PDF

Info

Publication number
RU2554612C2
RU2554612C2 RU2013127417/28A RU2013127417A RU2554612C2 RU 2554612 C2 RU2554612 C2 RU 2554612C2 RU 2013127417/28 A RU2013127417/28 A RU 2013127417/28A RU 2013127417 A RU2013127417 A RU 2013127417A RU 2554612 C2 RU2554612 C2 RU 2554612C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
magnetic
superconducting
layers
superconductor
Prior art date
Application number
RU2013127417/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013127417A (en
Inventor
Михаил Юрьевич Куприянов
Сергей Викторович Бакурский
Николай Викторович Кленов
Игорь Игоревич Соловьев
Александр Львович Гудков
Валерий Владимирович Рязанов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority to RU2013127417/28A priority Critical patent/RU2554612C2/en
Publication of RU2013127417A publication Critical patent/RU2013127417A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2554612C2 publication Critical patent/RU2554612C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: high-frequency superconducting memory element having planar, end face or bridge geometry consists of two superconducting electrodes and a region of weak interconnection, which includes magnetic layers with direct, tunnel or resonant conductivity and a superconducting layer between them. Difference from previously known Josephson SFS structures consists in the fact that at variation of direction of magnetisation of one of the magnetic layers in a superconducting film localised in the region of weak interconnection between magnetic layers a phase transition from a normal state to a superconducting state or from a superconducting state to a normal state occurs.
EFFECT: increase of variation of an amplitude of critical transition current under action of a low magnetic flux in comparison to previous geometries, which provides possibilities for miniaturisation of superconducting memory elements, as well as a possibility of rather high specific feature of a Josephson heterostructure, and as a result, rather high quick action of a memory element on its basis.
16 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к криогенной электронике, а именно к элементам быстрой криогенной памяти, и может быть использовано в измерительной технике, радиотехнических и информационных системах, работающих при низких температурах.The invention relates to cryogenic electronics, and in particular to elements of fast cryogenic memory, and can be used in measurement technology, radio engineering and information systems operating at low temperatures.

На сегодняшний день устройства на основе эффекта Джозефсона характеризуются очень высоким быстродействием: характерная частота Fc джозефсоновских элементов на основе низкотемпературных сверхпроводников лежит в диапазоне от десятков до сотен гигагерц, а при использовании высокотемпературных сверхпроводников может достигать единиц и даже десятков терагерц. Высокое быстродействие, высокая чувствительность, предельно низкая энергия переключения джозефсоновских элементов EJ=2·10-15 Вб · 10-4 А ≈ 10-18 Дж открывает большие перспективы для разработки аналоговых и цифровых устройств, которые способны работать в более высоких диапазонах частот сигналов, обеспечивать более высокие скорости обработки информации по сравнению с традиционной полупроводниковой электроникой. Традиционно известные джозефсоновские гетероструктуры (ДГС) представляют собой сформированную на диэлектрической подложке многослойную тонкопленочную структуру, включающую слои сверхпроводника, изолирующие, барьерные и функциональные слои. В зависимости от назначения и конструктивного исполнения осуществляется выбор материалов подложек и самих активных сред.Today, devices based on the Josephson effect are characterized by very high speed: the characteristic frequency F c of Josephson elements based on low-temperature superconductors lies in the range from tens to hundreds of gigahertz, and when using high-temperature superconductors, it can reach units or even tens of terahertz. High speed, high sensitivity, extremely low switching energy of Josephson elements E J = 2 · 10 -15 VB · 10 -4 A ≈ 10 -18 J opens up great prospects for the development of analog and digital devices that can operate in higher frequency ranges of signals , provide higher information processing speeds compared to traditional semiconductor electronics. The traditionally known Josephson heterostructures (DGS) are a multilayer thin-film structure formed on a dielectric substrate, including superconductor layers, insulating, barrier, and functional layers. Depending on the purpose and design, the choice of substrate materials and the active media themselves is carried out.

Прогресс в этой области сильно ограничен отсутствием соответствующей по быстродействию и уровню сигналов, высокоемкой, энергоэффективной сверхпроводниковой памяти. На сегодняшний день рекордная продемонстрированная емкость сверхпроводникового запоминающего устройства с произвольной выборкой составляет всего 4 кбит, что является совершенно недостаточным показателем для практических применений. Ввиду отсутствия подходящей сверхпроводниковой памяти в современных сверхпроводниковых цифровых системах используются гибридные схемы, содержащие как сверхпроводниковые, так и полупроводниковые/магниторезистивные компоненты (US 0244958, Bulzacchelli J., 01.10.2009). Однако использование такого подхода заметно уменьшает быстродействие и позволяет решать лишь ограниченный круг задач.Progress in this area is severely limited by the lack of high-speed, energy-efficient superconducting memory that is appropriate for speed and signal level. To date, the record demonstrated capacity of a random access superconductor memory device is only 4 kbps, which is a completely insufficient indicator for practical applications. Due to the lack of suitable superconducting memory in modern superconducting digital systems, hybrid circuits are used that contain both superconducting and semiconductor / magnetoresistive components (US 0244958, Bulzacchelli J., 01.10.2009). However, the use of this approach significantly reduces performance and allows you to solve only a limited range of tasks.

Для обеспечения возможности интеграции джозефсоновской памяти на магнитных джозефсоновских контактах с цепями сверхбыстрой цифровой сверхпроводниковой электроники исследуемые структуры должны удовлетворять двум требованиям:To enable integration of Josephson memory on magnetic Josephson contacts with ultrafast digital superconductor electronics circuits, the structures under study must satisfy two requirements:

1) допускать возможность быстрого перемагничивания ферромагнитной прослойки, включенной в джозефсоновский переход, малым магнитным полем для обеспечения операции «Запись» и1) allow the possibility of rapid magnetization reversal of the ferromagnetic layer included in the Josephson junction, a small magnetic field to ensure the operation "Record" and

2) обладать малым временем переключения джозефсоновского перехода (высокой характерной частотой) для реализации операции «Считывание».2) have a short switching time of the Josephson junction (high characteristic frequency) for the implementation of the operation "Read".

Известны различные технические решения, направленные на создание элементов и систем джозефсоновской памяти. В особую группу необходимо выделить решения, найденные и запатентованные на первых этапах развития быстрой одноквантовой логики (БОК-логики): в БОК-схемах носителем информации является квант магнитного потока, и, следовательно, в первых сверхпроводниковых устройствах памяти элементарной ячейкой являлся сверхпроводящий квантовый интерферометр (сквид), причем логическому «нулю»/«единице» в ячейке памяти соответствовало отсутствие/наличие кругового тока в достаточно большой индуктивности сквида (JP 3194796, Suzuki, 22.12.1989; US 5260264, Kurosawa, 26.03.1990). На основе различных сквидов были созданы достаточно сложные сверхпроводниковые системы с памятью, включая:There are various technical solutions aimed at creating elements and systems of Josephson memory. In a special group, it is necessary to highlight the solutions found and patented at the first stages of the development of fast single-quantum logic (BOC logic): in BOC schemes, the magnetic flux quantum is an information carrier, and, therefore, in the first superconducting memory devices, the superconducting quantum interferometer was an elementary cell ( Squid), and the logical “zero” / “unit” in the memory cell corresponded to the absence / presence of circular current in a sufficiently large inductance of the squid (JP 3194796, Suzuki, 12/22/1989; US 5260264, Kurosawa, 03/26/1990). Based on various squids, rather complex superconducting systems with memory were created, including:

- трехтерминальные ячейки для криогенных компьютеров (US 5365476, Mukhanov O.A., 26.02.1993);- three-terminal cells for cryogenic computers (US 5365476, Mukhanov O.A., 02.26.1993);

- джозефсоновские ячейки памяти с несколькими устойчивыми состояниями (JP 11191294, Chan, 10.10.1997);- Josephson memory cells with several stable states (JP 11191294, Chan, 10.10.1997);

- сверхпроводящие элементы памяти со встроенной защитой от ошибок (US 5629889, Chandra P., 14.12.1995).- superconducting memory elements with built-in error protection (US 5629889, Chandra P., 12/14/1995).

Особо хотелось бы отметить созданные в рамках такого подхода аналоги запоминающих устройств с произвольным доступом к ячейкам (US 0255987, Nagasawa S., 16.11.2006). Однако и самые изощренные схемотехнические решения не могли скомпенсировать главный недостаток ячейки памяти на основе сквида - ее чрезвычайно большой по меркам современной электроники размер.I would especially like to note the analogues of memory devices with random access to cells created by this approach (US 0255987, Nagasawa S., 11.16.2006). However, even the most sophisticated circuitry solutions could not compensate for the main drawback of a squid-based memory cell - its size is extremely large by the standards of modern electronics.

Известен прибор на основе джозефсоновского перехода (JP 3190175, Yuzurihara et al., 20.08.1991), представляющий собой устройство с четырьмя токоподводами, в котором ток, задаваемый через одну из пар токоподводов, переводит в ферромагнитное состояние имеющуюся внутри устройства пленку из антиферромагнитного вещества, не находящегося в области джозефсоновского контакта. Возникающий при этом магнитный момент создает магнитное поле, приводящее к подавлению критического тока джозефсоновского элемента, расположенного между двумя другими токоподводами устройства, и к генерации на нем импульса напряжения.A device based on the Josephson junction (JP 3190175, Yuzurihara et al., 08/20/1991), which is a device with four current leads, in which the current set through one of the pairs of current leads, transfers the film of antiferromagnetic material inside the device to the ferromagnetic state, is known. not in the area of Josephson contact. The magnetic moment arising in this case creates a magnetic field, which leads to the suppression of the critical current of the Josephson element located between two other current leads of the device and to the generation of a voltage pulse on it.

С начала 2000-х годов начали развиваться работы по созданию компактных сверхпроводящих элементов памяти, в которых прикладываемые поля и токи управляли свойствами токового транспорта через гетероструктуру со сверхпроводящими слоями (US 6233171 B1, Youm and Beasley, 15.05.2001).From the beginning of the 2000s, work began on the development of compact superconducting memory elements in which applied fields and currents controlled the properties of current transport through a heterostructure with superconducting layers (US 6,233,171 B1, Youm and Beasley, 05/15/2001).

Описан токовый вентиль, предназначенный для управления потоком электронов, имеющий многослойную структуру «сверхпроводник-нормальный металл-сверхпроводник» и не использующий диэлектрические барьерные слои (US 6995390, Tsukui, 07.02.2006). В другом изобретении описана конструкция, позволяющая осуществлять управление критическим током пятислойных двухбарьерных джозефсоновских переходов, в которых расположенный внутри барьеров материал содержит ферромагнитную пленку, обеспечивающую зеемановское расщепления резонансных уровней электронов во внутрибарьерной области. Это необходимо для осуществления контроля величины критического тока структуры посредством управления положением расщепленных уровней относительно энергии Ферми электродов напряжением, приложенным к дополнительным управляющим контактам структуры (US 6344659, Ivanov et al., 05.02.2002).A current valve is described for controlling the flow of electrons, having a multilayer superconductor-normal metal-superconductor structure and not using dielectric barrier layers (US 6995390, Tsukui, 02/07/2006). Another invention describes a design that allows controlling the critical current of five-layer two-barrier Josephson junctions in which the material inside the barriers contains a ferromagnetic film that provides Zeeman splitting of the resonant levels of electrons in the intra-barrier region. This is necessary to control the critical current of the structure by controlling the position of the split levels relative to the Fermi energy of the electrodes by the voltage applied to the additional control contacts of the structure (US 6344659, Ivanov et al., 02/05/2002).

Известно устройство на джозефсоновском переходе (US 20090233798 A1, Maeda, 17.09.2009), которое состоит из сверхпроводящего слоя, размещенного на подложке, поверх которого нанесен слой ферромагнитного материала (который может быть и электропроводным), отделенный от сверхпроводника барьером изолятора. Однако для всех перечисленных устройств характерен малый масштаб проникновения сверхпроводящих корреляций в магнитную область (или даже отсутствие таковой) и отсутствует возможность эффективного управления критическим током посредством слабого внешнего магнитного поля, что является критически важным недостатком для любого перспективного прототипа элемента джозефсоновской памяти.A device is known at the Josephson junction (US 20090233798 A1, Maeda, September 17, 2009), which consists of a superconducting layer placed on a substrate, on top of which a layer of ferromagnetic material (which can be electrically conductive) is applied, separated from the superconductor by an insulator barrier. However, all of these devices are characterized by a small scale of penetration of superconducting correlations into the magnetic region (or even the absence thereof) and there is no possibility of effective control of the critical current through a weak external magnetic field, which is a critical disadvantage for any promising prototype of the Josephson memory element.

Известен сверхпроводниковый спиновый вентиль, включающий размещенную на подложке сверхпроводящую пленку и размещенную на ней через слой изолятора структуру, управляющую критической температурой Те сверхпроводящей пленки, состоящую из двух слоев ферромагнитных (F) материалов, разделенных прослойкой неферромагнитного материала (US 6414870 B1, Johnson et al., 02.07.2002). Для реализации вентиля необходимо обеспечить в ферромагнитных пленках большие значения магнитных моментов по величине, такие чтобы созданное пленками магнитное поле могло существенным образом изменять характеристики сверхпроводниковой пленки. Соответственно, для управления протекающим током необходимо создавать большие магнитные поля перемагничивания, что является существенным недостатком данного решения.A superconducting spin valve is known, including a superconducting film placed on a substrate and placed on it through an insulator layer to control the critical temperature Te of the superconducting film, consisting of two layers of ferromagnetic (F) materials separated by a layer of non-ferromagnetic material (US 6414870 B1, Johnson et al. July 2, 2002). To realize the valve, it is necessary to ensure large values of magnetic moments in magnitude in ferromagnetic films, such that the magnetic field created by the films can significantly change the characteristics of the superconducting film. Accordingly, to control the flowing current, it is necessary to create large magnetic fields of magnetization reversal, which is a significant drawback of this solution.

С недавнего времени известны джозефсоновские переходы и спиновые вентили (RU 2343591, Карминская и др., 10.01.2009; RU 2439749, Карминская и др., 25.10.2010; RU 2442245, Карминская и др., 17.11.2010), в которых на подложке образована область слабой связи в виде многослойной тонкопленочной FNF-структуры, связанной определенным образом с электродами из сверхпроводника S. Слои ферромагнитного материала выполнены с возможностью разворота векторов намагниченности друг относительно друга в плоскости слоистой структуры из антиферромагнитного в ферромагнитное состояние. В таких магнитных джозефсоновских переходах/спиновых вентилях возможно более эффективное управление критическим током/критической температурой посредством внешнего магнитного поля за счет организации ряда независимых каналов токопереноса, однако характерное напряжение и, как следствие, характерная джозефсоновская частота здесь слишком малы для эффективного использования в качестве ячеек памяти.Recently Josephson junctions and spin gates have been known (RU 2343591, Karminskaya et al., 10.01.2009; RU 2439749, Karminskaya et al., 10.25.2010; RU 2442245, Karminskaya et al., 17.11.2010), in which a weakly bonded region is formed in the substrate in the form of a multilayer thin-film FNF structure, connected in a certain way with electrodes from superconductor S. The layers of the ferromagnetic material are configured to rotate the magnetization vectors relative to each other in the plane of the layered structure from the antiferromagnetic to the ferromagnetic state. In such magnetic Josephson junctions / spin gates, it is possible to more effectively control the critical current / critical temperature by means of an external magnetic field due to the organization of a number of independent current transfer channels, however, the characteristic voltage and, as a result, the characteristic Josephson frequency are too small for effective use as memory cells .

Известен джозефсоновский вентиль на основе структур ферромагнетик-сверхпроводник-изолятор-ферромагнетик-сверхпроводник (F1SF'SF2) с использованием слабого ферромагнетика PdFe в качестве F'-слоя (US 20120302446 A3, Ryazanov et al., 26.01.2012). В таком вентиле можно ожидать возникновения триплетной компоненты сверхтока, слабо подавляемой обменным магнитным полем в гетерострукутре, причем критическим током такого устройства можно управлять, меняя взаимную ориентацию векторов намагниченности в слоях F1 и F2. Недостатком такой структуры будет низкое характерное напряжение, а также малое изменение критического тока при изменении взаимной ориентации векторов намагниченности в слоях F1 и F2.Known Josephson gate based on the structures of a ferromagnet-superconductor-insulator-ferromagnet-superconductor (F 1 SF'SF 2 ) using a weak ferromagnet PdFe as the F'-layer (US 20120302446 A3, Ryazanov et al., 01.26.2012). In such a gate, one can expect the appearance of a triplet component of the overcurrent weakly suppressed by the exchange magnetic field in the heterostructure, and the critical current of such a device can be controlled by changing the mutual orientation of the magnetization vectors in the layers F 1 and F 2 . The disadvantage of this structure will be a low characteristic voltage, as well as a small change in the critical current with a change in the mutual orientation of the magnetization vectors in the layers F 1 and F 2 .

Известна гетероструктура сверхпроводник-изолятор-ферромагнетик-сверхпроводник (SIFS) с использованием магнитно-мягких материалов (WO 2012103384, Ryazanov et al., 26.01.2011, ближайший аналог). Здесь приложение относительно малых полей позволяет заметно изменять величину критического тока перехода. Предложены и запатентованы ячейки памяти на основе такого магнитного джозефсоновского SIFS-перехода (US 0184445 A1, Mukhanov et al., 19.072012), а также системы памяти с произвольным доступом к ячейкам (US 8270209, Herr et al., 18.06.2012). Использование изолирующей прослойки увеличивает сопротивление джозефсоновского перехода RN, однако расплатой за это является уменьшение критического тока IC, и в результате характерная частота элемента ~ ICRN остается сравнительно небольшой (1…2 ГГц). Малые значения характерных частот существенно ограничивают возможности применения запатентованных SIFS структур в качестве элементов быстрой джозефсоновской памяти. Кроме того, для существенного изменения величины критического тока необходимо, чтобы в процессе «Записи» эффективный магнитный поток через область слабой связи джозефсоновской структуры был достаточно велик (близок к одному кванту магнитного потока Ф0=h/2e, h - постоянная Планка, е - элементарный заряд), что мешает уменьшать геометрические размеры SIFS-перехода.The known heterostructure is a superconductor-insulator-ferromagnet-superconductor (SIFS) using soft magnetic materials (WO 2012103384, Ryazanov et al., 01/26/2011, closest analogue). Here, the application of relatively small fields allows one to noticeably change the value of the critical transition current. Memory cells based on such a magnetic Josephson SIFS junction (US 0184445 A1, Mukhanov et al., July 19, 2012), as well as memory systems with random access to cells (US 8270209, Herr et al., 18.06.2012) are proposed and patented. The use of an insulating layer increases the resistance of the Josephson junction R N , however, the payoff for this is a decrease in the critical current I C , and as a result, the characteristic frequency of the element ~ I C R N remains relatively small (1 ... 2 GHz). Small values of characteristic frequencies significantly limit the possibilities of using the patented SIFS structures as elements of fast Josephson memory. In addition, for a significant change in the critical current, it is necessary that during the “Recording” the effective magnetic flux through the weak coupling region of the Josephson structure is sufficiently large (close to one quantum of magnetic flux Φ 0 = h / 2e, h is the Planck constant, e is elementary charge), which prevents the geometric dimensions of the SIFS junction from being reduced.

Патентуемое изобретение лишено указанных недостатков и позволяет переключение между состояниями с существенно различными значениями критического тока IC джозефсоновской гетероструктуры (ДГС), обладающей высокой характерной частотой.The patented invention is devoid of these drawbacks and allows switching between states with significantly different critical current values I C of the Josephson heterostructure (DGS) with a high characteristic frequency.

Высокочастотный сверхпроводящий элемент памяти, выполненный в планарной, торцевой или мостиковой геометрии, состоит из двух сверхпроводящих электродов и области слабой связи, включающей магнитные слои с непосредственной, туннельной или резонансной проводимостью и сверхпроводящий слой между ними.A high-frequency superconducting memory element made in planar, end, or bridge geometry consists of two superconducting electrodes and a weak-coupling region, including magnetic layers with direct, tunneling, or resonant conductivity and a superconducting layer between them.

Отличие от известных ранее джозефсоновских SFS структур состоит в том, что при изменении направления намагниченности одного из магнитных слоев в сверхпроводящей пленке, локализованной в области слабой связи между магнитными слоями, происходит существенное восстановление (подавление) сверхпроводимости в этой пленке, которое в том числе может сопровождаться и фазовым переходом из нормального состояния в сверхпроводящее или из сверхпроводящего в нормальное. Это приводит, соответственно, к образованию или разрушению вместо одного-двух последовательно соединенных джозефсоновских переходов, что сопровождается, соответственно, резким увеличением или уменьшением общего критического тока.The difference from previously known Josephson SFS structures is that when the direction of magnetization of one of the magnetic layers in a superconducting film is changed, localized in the region of weak coupling between the magnetic layers, there is a significant restoration (suppression) of superconductivity in this film, which may be accompanied by and a phase transition from a normal state to a superconducting state or from a superconducting state to a normal state. This leads, respectively, to the formation or destruction, instead of one or two series-connected Josephson junctions, which is accompanied, respectively, by a sharp increase or decrease in the total critical current.

Прибор может характеризоваться тем, что в планарной геометрии слой сверхпроводника нанесен на подложку, а первый магнитный слой, промежуточный слой сверхпроводника, второй магнитный слой и второй слой сверхпроводника в указанной последовательности нанесены поверх него, при этом площади упомянутых слоев совпадают.The device can be characterized in that in planar geometry the superconductor layer is deposited on the substrate, and the first magnetic layer, the intermediate superconductor layer, the second magnetic layer and the second superconductor layer are deposited on top of it in this sequence, while the areas of the said layers coincide.

Прибор может характеризоваться тем, что в торцевой геометрии слой сверхпроводника и первый магнитный слои нанесены на подложку, а промежуточный слой сверхпроводника, второй магнитный слой и второй слой сверхпроводника в указанной последовательности нанесены поверх упомянутых слоев, при этом промежуточная пленка сверхпроводника, второй магнитный слой и второй слой сверхпроводника нанесены и на границу раздела первого слоя сверхпроводника и первого магнитного слоя.The device can be characterized in that in the end geometry, the superconductor layer and the first magnetic layer are deposited on the substrate, and the intermediate superconductor layer, the second magnetic layer and the second superconductor layer are deposited on top of the layers in the indicated sequence, with the intermediate superconductor film, the second magnetic layer and the second a superconductor layer is deposited at the interface between the first layer of the superconductor and the first magnetic layer.

Прибор может характеризоваться тем, что в мостиковой геометрии первый магнитный слой нанесен на подложку, а промежуточный слой сверхпроводника и второй магнитный слой нанесены поверх него, при этом площади упомянутых слоев совпадают. Поверх второго магнитного слоя нанесен слой сверхпроводника, в котором создан разрыв, заполненный изолятором.The device can be characterized in that in bridge geometry, the first magnetic layer is deposited on the substrate, and the intermediate layer of the superconductor and the second magnetic layer are deposited on top of it, while the areas of the said layers coincide. A superconductor layer is deposited on top of the second magnetic layer, in which a gap filled with an insulator is created.

Прибор может характеризоваться тем, что в мостиковой геометрии под первым слоем магнитного материала непосредственно на подложке может находиться вспомогательный слой антиферромагнетика.The device can be characterized by the fact that in the bridge geometry under the first layer of magnetic material directly on the substrate there can be an auxiliary layer of an antiferromagnet.

Прибор может характеризоваться тем, что в мостиковой геометрии часть второго слоя магнитного материала, находящаяся непосредственно под сверхпроводящими электродами, заменена на изолятор или нормальный металл.The device can be characterized by the fact that in bridging geometry, a part of the second layer of magnetic material located directly below the superconducting electrodes is replaced by an insulator or normal metal.

Прибор может характеризоваться и тем, что в качестве сверхпроводника использован ниобий или сплав на его основе, в качестве нормального металла - элемент из группы Cu, Au, Al, Pt, а в качестве материала магнитного слоя использован магнитно-мягкий ферромагнетик, например сплавы PdxFe1-x, PdxNi1-x, PdxCo1-x, PtxFe1-x, PtxNi1-x, PtxCo1-x с содержанием ферромагнитных металлов менее 10 атомных процентов.The device can be characterized by the fact that niobium or an alloy based on it is used as a superconductor, an element from the group Cu, Au, Al, Pt is used as a normal metal, and a soft magnetic ferromagnet is used as the material of the magnetic layer, for example, Pd x alloys Fe 1-x , Pd x Ni 1-x , Pd x Co 1-x , Pt x Fe 1-x , Pt x Ni 1-x , Pt x Co 1-x with a ferromagnetic content of less than 10 atomic percent.

Прибор может характеризоваться и тем, что в качестве магнитных слоев используются слои диэлектрика, например аморфного кремния, легированные либо только магнитными атомами, Fe, Co, Ni, либо атомами магнитных и немагнитных, Nb, W металлов.The device can also be characterized in that dielectric layers, for example, amorphous silicon, doped with either only magnetic atoms, Fe, Co, Ni, or atoms of magnetic and non-magnetic, Nb, W metals, are used as magnetic layers.

Прибор может характеризоваться и тем, что в качестве магнитных слоев используются слои магнитно-мягкого ферромагнетика и находящиеся непосредственно под ними слои диэлектрика.The device can also be characterized by the fact that layers of a magnetically soft ferromagnet and dielectric layers located directly below them are used as magnetic layers.

Прибор может характеризоваться тем, что векторы намагниченности в магнитных слоях направлены параллельно плоскости слоев и могут быть развернуты внешним магнитным полем.The device can be characterized in that the magnetization vectors in the magnetic layers are directed parallel to the plane of the layers and can be deployed by an external magnetic field.

Технический результат изобретения состоит в увеличении изменения амплитуды критического тока перехода под действием малого магнитного потока по сравнению с предыдущими геометриями, что открывает возможности для миниатюризации сверхпроводящих элементов памяти. Дополнительный технический результат изобретения состоит в возможности обеспечить достаточно высокую характерную частоту джозефсоновской гетероструктуры, и, как следствие, достаточно высокое быстродействие элемента памяти на ее основе.The technical result of the invention consists in increasing the change in the amplitude of the critical transition current under the action of a small magnetic flux compared with previous geometries, which opens up opportunities for miniaturization of superconducting memory elements. An additional technical result of the invention is the ability to provide a sufficiently high characteristic frequency of the Josephson heterostructure, and, as a consequence, a sufficiently high speed of the memory element based on it.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.

На фиг.1 представлена структура ДГС с двумя магнитными и одним промежуточным сверхпроводящим слоем между сверхпроводящими электродами в планарной топологии;Figure 1 shows the structure of a GVD with two magnetic and one intermediate superconducting layer between superconducting electrodes in a planar topology;

На фиг.2 изображена структура ДГС с двумя магнитными и одним промежуточным сверхпроводящим слоем между сверхпроводящими электродами в торцевой топологии;Figure 2 shows the structure of a DGS with two magnetic and one intermediate superconducting layer between the superconducting electrodes in the end topology;

На фиг.3 представлена структура ДГС, изготовленной в виде мостика переменной толщины с двумя магнитными слоями и одним промежуточным сверхпроводящим слоем;Figure 3 shows the structure of a DGS made in the form of a bridge of variable thickness with two magnetic layers and one intermediate superconducting layer;

На фиг.4 представлена структура ДГС, изготовленной в виде мостика переменной толщины с двумя магнитными слоями и одним промежуточным сверхпроводящим слоем, причем часть второго слоя магнитного материала, находящаяся непосредственно под сверхпроводящими электродами, заменена на изолятор или нормальный металл;Figure 4 shows the structure of a DGS made in the form of a bridge of variable thickness with two magnetic layers and one intermediate superconducting layer, with the part of the second layer of magnetic material located directly below the superconducting electrodes being replaced by an insulator or normal metal;

На фиг.5 приведены зависимости величины нормированных значений критических токов патентуемых структур от температуры для параллельных и антипараллельных намагниченностей магнитных слоев;Figure 5 shows the temperature dependence of the normalized values of the critical currents of patented structures for parallel and antiparallel magnetizations of the magnetic layers;

На фиг.6 показаны величины нормированных значений критических токов патентуемых структур как функции толщины промежуточного сверхпроводящего слоя.Figure 6 shows the normalized values of the critical currents of patented structures as a function of the thickness of the intermediate superconducting layer.

Джозефсоновская гетероструктура для высокочастотного сверхпроводящего элемента памяти, выполненная в планарной геометрии (см. фиг.1), образована на подложке 1 и содержит многослойную тонкопленочную структуру, состоящую из первого сверхпроводящего слоя электрода S 21; первого слоя 31 магнитного материала IF толщиной dF1, промежуточного слоя 4 из сверхпроводящего материала s толщиной ds; второго слоя 32 магнитного материала IF толщиной dF2; второго сверхпроводящего электрода S 22 с токоподводами 51 и 52 для подключения области слабой связи к источнику тока.The Josephson heterostructure for the high-frequency superconducting memory element, made in planar geometry (see Fig. 1), is formed on the substrate 1 and contains a multilayer thin-film structure consisting of the first superconducting layer of the electrode S 21; a first layer 31 of magnetic material IF of thickness d F1 , an intermediate layer 4 of superconducting material s of thickness d s ; a second layer 32 of magnetic material IF of thickness d F2 ; a second superconducting electrode S 22 with current leads 51 and 52 for connecting a weak coupling region to a current source.

Джозефсоновская гетероструктура для высокочастотного сверхпроводящего элемента памяти, выполненная в торцевой геометрии (см. фиг.2), образована на подложке 1 и содержит многослойную тонкопленочную структуру, состоящую из первого сверхпроводящего слоя электрода S 21; первого слоя 31 магнитного материала IF; промежуточного слоя 4 из сверхпроводящего материала s; второго слоя 32 магнитного материала IF; второго сверхпроводящего электрода S 22 с токоподводами 51 и 52 для подключения области слабой связи к источнику тока.The Josephson heterostructure for the high-frequency superconducting memory element, made in the end geometry (see Fig. 2), is formed on the substrate 1 and contains a multilayer thin-film structure consisting of the first superconducting layer of the electrode S 21; a first layer 31 of magnetic material IF; an intermediate layer 4 of superconducting material s; second layer 32 of magnetic material IF; a second superconducting electrode S 22 with current leads 51 and 52 for connecting a weak coupling region to a current source.

Джозефсоновская гетероструктура для высокочастотного сверхпроводящего элемента памяти, выполненная в мостиковой геометрии (см. фиг.3), образована на подложке 1 и содержит многослойную тонкопленочную структуру, состоящую из первого слоя 31 магнитного материала IF толщиной dF1; промежуточного слоя 4 из сверхпроводящего материала s толщиной ds, второго слоя 32 магнитного материала IF толщиной dF2, и двух 21 и 22 сверхпроводящих электродов S с токоподводами 51 и 52 для подключения области слабой связи к источнику тока.The Josephson heterostructure for a high-frequency superconducting memory element made in bridge geometry (see FIG. 3) is formed on a substrate 1 and contains a multilayer thin-film structure consisting of a first layer 31 of magnetic material IF of thickness d F1 ; an intermediate layer 4 of superconducting material s of thickness d s , second layer 32 of magnetic material IF of thickness d F2 , and two 21 and 22 superconducting electrodes S with current leads 51 and 52 for connecting the weak coupling region to the current source.

Джозефсоновская гетероструктура для высокочастотного сверхпроводящего элемента памяти, выполненная в мостиковой геометрии (см. фиг.4), образована на подложке 1 и содержит многослойную тонкопленочную структуру, состоящую из первого слоя 31 ферромагнитного материала IF толщиной dF1, промежуточного слоя 4 из сверхпроводящего материала s толщиной ds, второго слоя 32 ферромагнитного материала IF толщиной dF2, причем часть второго слоя магнитного материала, находящаяся непосредственно под сверхпроводящими электродами, заменена на изолятор или нормальный металл 6; и двух 21 и 22 сверхпроводящих электродов S с токоподводами 51 и 52 для подключения области слабой связи к источнику тока.The Josephson heterostructure for a high-frequency superconducting memory element made in bridge geometry (see Fig. 4) is formed on a substrate 1 and contains a multilayer thin-film structure consisting of a first layer 31 of ferromagnetic material IF of thickness d F1 , an intermediate layer 4 of superconducting material s of thickness d s , of the second layer 32 of ferromagnetic material IF with a thickness of d F2 , and the part of the second layer of magnetic material directly below the superconducting electrodes is replaced by an insulator or trimeal metal 6; and two 21 and 22 superconducting electrodes S with current leads 51 and 52 for connecting a weak coupling region to a current source.

Толщины слоев 31 и 32 ферромагнитного материала (PdxFe1-x, PdxNi1-x, PdxCo1-x, PtxFe1-x, PtxNi1-x, PtxCo1-x) и промежуточного сверхпроводящего слоя 4, составляют 1-100 нм. В качестве материала для сверхпроводящих электродов 21 и 22 и промежуточного слоя 4 могут быть использованы такие материалы, как ниобий, нитрид ниобия, ванадий, индий, олово, свинец и сплавы на их основе.The thicknesses of the layers 31 and 32 of the ferromagnetic material (Pd x Fe 1-x , Pd x Ni 1-x , Pd x Co 1-x , Pt x Fe 1-x , Pt x Ni 1-x , Pt x Co 1-x ) and the intermediate superconducting layer 4 are 1-100 nm. As a material for the superconducting electrodes 21 and 22 and the intermediate layer 4, materials such as niobium, niobium nitride, vanadium, indium, tin, lead, and alloys based on them can be used.

На фиг.4 изображены зависимости величины нормированных значений критических токов патентуемых структур от температуры, нормированной на критическую температуру используемых сверхпроводящих материалов. Сплошной линией представлена температурная зависимость нормированного критического тока для случая, когда обменная энергия в обоих слоях ферромагнетика (или магнитного изолятора) пренебрежимо мала. Штриховой линией - для случая, когда обменная энергия в обоих слоях ферромагнетика (или магнитного изолятора) равна по величине и отлична от нуля, причем векторы намагниченности, лежащие в плоскости магнитных слоев, параллельны. Штрихпунктирной - для случая, когда обменная энергия в обоих слоях ферромагнетика (или магнитного изолятора) равна по величине и отлична от нуля, а векторы намагниченности, лежащие в плоскости магнитных слоев, антипараллельны.Figure 4 shows the dependence of the normalized critical values of the critical currents of patented structures on temperature normalized to the critical temperature of the superconducting materials used. The solid line represents the temperature dependence of the normalized critical current for the case when the exchange energy in both layers of the ferromagnet (or magnetic insulator) is negligible. The dashed line is for the case when the exchange energy in both layers of a ferromagnet (or magnetic insulator) is equal in magnitude and different from zero, and the magnetization vectors lying in the plane of the magnetic layers are parallel. Dashed-dotted - for the case when the exchange energy in both layers of a ferromagnet (or magnetic insulator) is equal in magnitude and different from zero, and the magnetization vectors lying in the plane of the magnetic layers are antiparallel.

На фиг.5 приведены величины нормированных значений критических токов патентуемых структур как функции толщины промежуточного сверхпроводящего слоя, нормированной на длину когерентности в используемом сверхпроводнике. Сплошной линией представлена температурная зависимость нормированного критического тока для случая, когда обменная энергия в обоих слоях ферромагнетика (или магнитного изолятора) пренебрежимо мала. Штриховой линией - для случая, когда обменная энергия в обоих слоях ферромагнетика (или магнитного изолятора) равна по величине и отлична от нуля, причем векторы намагниченности, лежащие в плоскости магнитных слоев, параллельны. Штрихпунктирной - для случая, когда обменная энергия в обоих слоях ферромагнетика (или магнитного изолятора) равна по величине и отлична от нуля, а векторы намагниченности, лежащие в плоскости магнитных слоев, антипараллельны.Figure 5 shows the normalized values of the critical currents of patented structures as a function of the thickness of the intermediate superconducting layer, normalized to the coherence length in the superconductor used. The solid line represents the temperature dependence of the normalized critical current for the case when the exchange energy in both layers of the ferromagnet (or magnetic insulator) is negligible. The dashed line is for the case when the exchange energy in both layers of a ferromagnet (or magnetic insulator) is equal in magnitude and different from zero, and the magnetization vectors lying in the plane of the magnetic layers are parallel. Dashed-dotted - for the case when the exchange energy in both layers of a ferromagnet (or magnetic insulator) is equal in magnitude and different from zero, and the magnetization vectors lying in the plane of the magnetic layers are antiparallel.

Из приведенных данных видно, что изобретение позволяет достичь существенного изменения величины критического тока ДГС при изменении взаимной ориентации векторов намагниченности двух используемых магнитных слоев. Это позволяет использовать патентуемую структуру как элемент высокочастотной сверхпроводящей памяти.From the above data it can be seen that the invention allows to achieve a significant change in the critical current of the GVD when changing the mutual orientation of the magnetization vectors of the two magnetic layers used. This allows you to use the patented structure as an element of a high-frequency superconducting memory.

Технологическая применимость: для реализации патентуемого устройства могут быть использованы материалы, применяемые в криоэлектронной технике и известные специалистам. В качестве подложки 1 могут быть использованы любые стандартные подложки (кремний, сапфир и пр.) или слой любого антиферроманитного материала. В качестве магнитных слоев 31 и 32 - магнитно-мягкие сплавы на основе ферромагнетиков Ni, Co, Fe: PtxFe1-x, PtxNi1-x, PtxCo1-x, PdxFe1-x, PdxNi1-x, PdxCo1-x, CuxNi1-x, NdxNi1-x; в качестве магнитных слоев могут использоваться также диэлектрики, например аморфный кремний, легированные магнитными атомами, Fe, Co, Ni. В качестве материала для сверхпроводящих электродов 21 и 22 - ниобий, нитрид ниобия, ванадий, индий, олово, свинец либо MgB2 и соединения на его основе, либо высокотемпературные сверхпроводники на основе редкоземельных купратов общей формулы ReBa2Cu3O7-х; где Re - редкоземельный металл, или других оксидов (см., например, US 6011981, Alvarez et al., 04.01.2000), для которых известна технология нанесения слоев на подложки. Типичные толщины слоев магнитного материала и нормального металла для патентуемой топологии составляют 1-100 нм и находятся в диапазоне технологически осуществимых для тонкопленочной электроники.Technological applicability: for the implementation of the patented device, materials used in cryoelectronic technology and known to specialists can be used. As the substrate 1, any standard substrates (silicon, sapphire, etc.) or a layer of any antiferromagnetic material can be used. As magnetic layers 31 and 32, soft magnetic alloys based on ferromagnets Ni, Co, Fe: Pt x Fe 1-x , Pt x Ni 1-x , Pt x Co 1-x , Pd x Fe 1-x , Pd x Ni 1-x , Pd x Co 1-x , Cu x Ni 1-x , Nd x Ni 1-x ; dielectrics, for example, amorphous silicon doped with magnetic atoms, Fe, Co, Ni, can also be used as magnetic layers. As a material for superconducting electrodes 21 and 22 - niobium, niobium nitride, vanadium, indium, tin, lead or MgB 2 and compounds based on it, or high-temperature superconductors based on rare-earth cuprates of the general formula ReBa 2 Cu 3 O 7-x ; where Re is a rare earth metal, or other oxides (see, for example, US 6011981, Alvarez et al., 04.01.2000), for which the technology of deposition of layers on substrates is known. Typical thicknesses of the layers of magnetic material and normal metal for the patented topology are 1-100 nm and are in the range technologically feasible for thin-film electronics.

Claims (16)

1. Высокочастотный сверхпроводящий элемент памяти, включающий образованную на подложке область слабой связи в виде тонкопленочной слоистой структуры, содержащей слои магнитного материала и слой сверхпроводящего материала между ними, два электрода из сверхпроводящего материала и токоподводы для подключения области слабой связи к источнику тока, отличающийся тем, что в области слабой связи между электродами из сверхпроводящего материала расположены два слоя магнитного материала, разделенные слоем сверхпроводящего материала, выполненного с возможностью фазового перехода из сверхпроводящего состояния в нормальное или из нормального состояния в сверхпроводящее при изменении направления намагниченности одного из магнитных слоев. 1. A high-frequency superconducting memory element, comprising a weakly bonded region formed on a substrate in the form of a thin-film layered structure containing layers of magnetic material and a layer of superconducting material between them, two electrodes of superconducting material and current leads for connecting the weak-bonding region to a current source, characterized in that in the field of weak coupling between the electrodes of the superconducting material there are two layers of magnetic material separated by a layer of superconducting material with the possibility of a phase transition from the superconducting state to the normal state or from the normal state to the superconducting state when the direction of magnetization of one of the magnetic layers changes. 2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что в планарной геометрии слой сверхпроводника нанесен на подложку, а первый магнитный слой, промежуточный слой сверхпроводника, второй магнитный слой и второй слой сверхпроводника в указанной последовательности нанесены поверх него, при этом площади упомянутых слоев совпадают.2. The device according to claim 1, characterized in that in planar geometry the superconductor layer is deposited on the substrate, and the first magnetic layer, the intermediate superconductor layer, the second magnetic layer and the second superconductor layer are deposited on top of it in this sequence, while the areas of said layers coincide . 3. Прибор по п.1, отличающийся тем, что в торцевой геометрии слой сверхпроводника и первый магнитный слои нанесены на подложку, а промежуточный слой сверхпроводника, второй магнитный слой и второй слой сверхпроводника в указанной последовательности нанесены поверх упомянутых слоев, при этом промежуточная пленка сверхпроводника, второй магнитный слой и второй слой сверхпроводника нанесены и на границу раздела первого слоя сверхпроводника и первого магнитного слоя.3. The device according to claim 1, characterized in that in the end geometry the superconductor layer and the first magnetic layer are deposited on the substrate, and the intermediate superconductor layer, the second magnetic layer and the second superconductor layer are deposited on top of the layers in the indicated sequence, wherein the intermediate superconductor film , a second magnetic layer and a second superconductor layer are deposited both at the interface of the first superconductor layer and the first magnetic layer. 4. Прибор по п.1, отличающийся тем, что в мостиковой геометрии первый магнитный слой нанесен на подложку, а промежуточный слой сверхпроводника и второй магнитный слой нанесены поверх него, при этом площади упомянутых слоев совпадают. Поверх второго магнитного слоя нанесен слой сверхпроводника, в котором создан разрыв, заполненный изолятором.4. The device according to claim 1, characterized in that in the bridge geometry, the first magnetic layer is deposited on the substrate, and the intermediate layer of the superconductor and the second magnetic layer are deposited on top of it, while the areas of the said layers coincide. A superconductor layer is deposited on top of the second magnetic layer, in which a gap filled with an insulator is created. 5. Прибор по п.3, отличающийся тем, что в мостиковой геометрии под первым слоем магнитного материала непосредственно на подложке может находиться вспомогательный слой антиферромагнетика.5. The device according to claim 3, characterized in that in the bridge geometry under the first layer of magnetic material directly on the substrate may be an auxiliary layer of an antiferromagnet. 6. Прибор по п.3, отличающийся тем, что в мостиковой геометрии дополнительно ко второму магнитному слою введен слой изолятора или нормального металла, расположенный в области прибора непосредственно под сверхпроводящими электродами.6. The device according to claim 3, characterized in that in the bridge geometry, in addition to the second magnetic layer, an insulator or normal metal layer is introduced, located in the device region directly below the superconducting electrodes. 7. Прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве сверхпроводника использован ниобий или сплав на его основе.7. The device according to claim 1, characterized in that niobium or an alloy based on it is used as a superconductor. 8. Прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве сверхпроводника использовано соединение редкоземельных купратов общей формулы ReBa2Cu3O7-х, где Re - редкоземельный металл.8. The device according to claim 1, characterized in that the compound of rare-earth cuprates of the general formula ReBa 2 Cu 3 O 7-x , where Re is a rare-earth metal, is used as a superconductor. 9. Прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала магнитного слоя использован магнитно-мягкий ферромагнетик, например сплавы PdxFe1-x, PdxNi1-x, PdxCo1-x, PtxFe1-x, PtxNi1-x, PtxCo1-x с содержанием ферромагнитных металлов менее 10 атомных процентов.9. The device according to claim 1, characterized in that a magnetically soft ferromagnet is used as the material of the magnetic layer, for example, Pd x Fe 1-x , Pd x Ni 1-x , Pd x Co 1-x , Pt x Fe 1 alloys -x , Pt x Ni 1-x , Pt x Co 1-x with the content of ferromagnetic metals less than 10 atomic percent. 10. Прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве магнитных слоев использованы слои диэлектрика, например аморфного кремния, легированные магнитными атомами, Fe, Co, Ni.10. The device according to claim 1, characterized in that as the magnetic layers used dielectric layers, for example amorphous silicon, doped with magnetic atoms, Fe, Co, Ni. 11. Прибор по п.6, отличающийся тем, что в качестве нормального металла использован элемент из группы Cu, Au, Al, Pt.11. The device according to claim 6, characterized in that an element from the group Cu, Au, Al, Pt is used as a normal metal. 12. Прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве магнитных слоев использованы слои магнитно-мягкого ферромагнетика и находящиеся непосредственно под ними слои диэлектрика.12. The device according to claim 1, characterized in that the layers of the magnetically soft ferromagnet and the dielectric layers immediately below them are used as magnetic layers. 13. Прибор по п.1, отличающийся тем, что векторы намагниченности в магнитных слоях направлены параллельно плоскости слоев и могут быть развернуты внешним магнитным полем.13. The device according to claim 1, characterized in that the magnetization vectors in the magnetic layers are directed parallel to the plane of the layers and can be deployed by an external magnetic field. 14. Прибор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что слои магнитного материала имеют различающиеся значения коэрцитивного поля.14. The device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the layers of magnetic material have different values of the coercive field. 15. Прибор по п.1, отличающийся тем, что толщины слоев магнитного материала в области слабой связи составляют 1-10 нм.15. The device according to claim 1, characterized in that the thicknesses of the layers of magnetic material in the field of weak coupling are 1-10 nm. 16. Прибор по п.1, отличающийся тем, что толщина сверхпроводящего материала в области слабой связи составляют 10-100 нм. 16. The device according to claim 1, characterized in that the thickness of the superconducting material in the field of weak coupling is 10-100 nm.
RU2013127417/28A 2013-06-17 2013-06-17 High-frequency superconducting memory element RU2554612C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013127417/28A RU2554612C2 (en) 2013-06-17 2013-06-17 High-frequency superconducting memory element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013127417/28A RU2554612C2 (en) 2013-06-17 2013-06-17 High-frequency superconducting memory element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013127417A RU2013127417A (en) 2014-12-27
RU2554612C2 true RU2554612C2 (en) 2015-06-27

Family

ID=53278308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013127417/28A RU2554612C2 (en) 2013-06-17 2013-06-17 High-frequency superconducting memory element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2554612C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201700095994A1 (en) * 2017-08-24 2019-02-24 Consiglio Nazionale Ricerche Superconducting logic element
WO2019060829A3 (en) * 2017-09-22 2019-05-02 Massachusetts Institute Of Technology Switchable superconducting josephson junction device for low energy information storage and processing
RU195646U1 (en) * 2018-12-20 2020-02-03 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики" Quantum memory cell based on a superconducting nanostructure
RU2717253C1 (en) * 2019-09-18 2020-03-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Superconducting circuit with weak coupling section

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6233171B1 (en) * 1998-10-20 2001-05-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Superconducting magnetoresistive memory element using controlled exchange interaction
US20120184445A1 (en) * 2011-01-17 2012-07-19 Hypres, Inc. Superconducting Devices with Ferromagnetic Barrier Junctions
US8270209B2 (en) * 2010-04-30 2012-09-18 Northrop Grumman Systems Corporation Josephson magnetic random access memory system and method
WO2012103384A3 (en) * 2011-01-26 2012-12-13 Inqubit, Inc. Josephson magnetic switch

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6233171B1 (en) * 1998-10-20 2001-05-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Superconducting magnetoresistive memory element using controlled exchange interaction
US8270209B2 (en) * 2010-04-30 2012-09-18 Northrop Grumman Systems Corporation Josephson magnetic random access memory system and method
US20120184445A1 (en) * 2011-01-17 2012-07-19 Hypres, Inc. Superconducting Devices with Ferromagnetic Barrier Junctions
WO2012103384A3 (en) * 2011-01-26 2012-12-13 Inqubit, Inc. Josephson magnetic switch

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Исследование сверхпроводящих джозефсоновских контактов с туннельным и ферромагнитным слоями" //В.С. Столяров// 2012. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201700095994A1 (en) * 2017-08-24 2019-02-24 Consiglio Nazionale Ricerche Superconducting logic element
WO2019038409A1 (en) 2017-08-24 2019-02-28 Consiglio Nazionale Delle Ricerche Superconducting logic element
US11005023B2 (en) 2017-08-24 2021-05-11 Consiglio Nazionale Delle Ricerche Superconducting logic element
WO2019060829A3 (en) * 2017-09-22 2019-05-02 Massachusetts Institute Of Technology Switchable superconducting josephson junction device for low energy information storage and processing
US10741744B2 (en) 2017-09-22 2020-08-11 Massachusets Institute Of Technology Switchable superconducting Josephson junction device for low energy information storage and processing
RU195646U1 (en) * 2018-12-20 2020-02-03 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики" Quantum memory cell based on a superconducting nanostructure
RU2717253C1 (en) * 2019-09-18 2020-03-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Superconducting circuit with weak coupling section

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013127417A (en) 2014-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11264089B1 (en) Superconducting devices with ferromagnetic barrier junctions
Van Dijken et al. Room temperature operation of a high output current magnetic tunnel transistor
Larkin et al. Ferromagnetic Josephson switching device with high characteristic voltage
US20120302446A1 (en) Josephson magnetic switch
Maezawa et al. Overdamped Josephson junctions with Nb/AlOx/Al/AlOx/Nb structure for integrated circuit application
Nevirkovets et al. Memory cell for high-density arrays based on a multiterminal superconducting-ferromagnetic device
RU2554612C2 (en) High-frequency superconducting memory element
US11758826B2 (en) Integrated device and neuromorphic device
Saito et al. Spin-based MOSFET and its applications
RU2620027C1 (en) Josephson phase blast valve (versions)
CN105702849B (en) Stepped area is covered with superconducting circuit structure of superconduction coating and preparation method thereof
US20240057484A1 (en) Memory cells based on superconducting and magnetic materials and methods of their control in arrays
RU2439749C1 (en) Superconducting device with josephson junction
CN108352446B (en) Magnetic tunnel diode and magnetic tunnel transistor
WO2002041412A1 (en) Switch device without dielectric barrier using superlattice
RU2601775C2 (en) Josephson magnetic rotary valve
RU2554614C2 (en) Josephson 0-pi switch
US5721197A (en) Controllable superconductor component
RU2442245C1 (en) Solar photoelectric submodule
RU2373610C1 (en) Superconducting device with josephson junction
RU2343591C1 (en) Josephson- transition super-conducting device
US9800248B2 (en) Logic circuit based on spin valves of the spin-polarized supercurrent type and circuit integrating such logic gates
Heim et al. Intrinsic tunneling in cuprates and manganites
EP4369883A1 (en) Racetrack memory with reading element based on polarity-reversible josephson supercurrent diode
Prada et al. YBa2Cu3O7/LaXMnO3 (X: Ca, Sr) based Superconductor/Ferromagnet/Superconductor junctions with memory functionality

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant