SE437748B - Josephson-interferometer - Google Patents

Description

7803300-8 2 en av dessa av en låginduktansresistans, som effektivt undertrycker strömresonanstopparna för att trygga att interferometern kopplar om till den önskade nedanför-gapet-spänningen.

Det amerikanska patentet 3 906 538 har att göra med resonans- tillstånd i en enda rektangulär Josephson-övergång. Den föredragna utförinqsformen reducerar resonansförhållandcna genom formninq av övergargzn, så att den ej längre är rektangulär. Nämnda patent är ej speciellt inriktat på resonanser i multiövergångsinterferometrar.

Principerna kan ej utsträckas till undertryckning av makroskopiska resonanser i multiövergångsinterferometrar.

Det amerikanska patentet 3 879 715 beskriver dämpning av minnes- celler för effektiv funktion genom induktiv koppling av en resistiv slinga till minnescellen. Det induktivt kopplade motståndet reducerar effektivt övergångsresistansen, Rj, från ett relativt högt värde till ett lägre värde. Bortsett från det faktum, att detta patent ej rör flerövergångsinterferometrar, skulle den induktiva kopplingen av ett motstånd till en interferometer ej undertrycka resonanser i multiöver- qånqsanordningar därför att 1 praktiken en serieinduktans skulle åstadkemmns, vilken ej skulle tillåta effektiv undertryckning av resonanser.

Det amerikanska patentet 3 705 393 avser minnesceller, bildade av en supraledande ring med en däri arrangerad svag länk. I spalt 3 står på raderna 21-33: "Om Josephson-anordningens kapacitans är alltför hög, uppträder svängning i den energi, som är lagrad i kapacitansen mellan det elektriska fält, som hör samman med kapacitansen och det magnetiska fält, som hör samman med den supraledande slingans induktans".

För att reducera dessa svängningar måste slingans kapacitans vara liten, och till Josephson-anordningen måste dämpning finnas. Dämpningen är att hänföra till Josephson-anordningens geometri, och om så er- fordras kan en brygga arrangeras mellan anordningens supraledande element för att åstadkomma dämpning.

Enligt spalt 7, raderna 14-20 styrs svängningarna enligt följande: "Dämpningen är en funktion av Josephson-anordningen och kan i viss mån styras genom att till Josephson-barriären foga resistivt material eller genom överbryggning av Josephson-övergången. Det är exempelvis möjligt att skapa en metallbrygga över Josephson-barriären för att påverka övergångens resistans".

Ovanstående förfaringssätt ökar effektivt dämpningen genom att reducera R-. Även om de omtalade svängningarna ej är av samma karaktär J som makroskopiska resonanser - ens om man skulle tillämpa patentets 7803300-8 principer på interferometerlogikkretsar för att åstadkomma låga över- gångsresistanser, R., däri - skulle den resulterande anordningen ej vara funktionsduglig som logikkrets därför att tillräckligt med ström icke skulle avledas till en tillhörande belastning för att logikan- ordningsfunktion skulle tryggas.

I IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol 16, No 6, November 1973, indikeras i en artikel med titeln "Josephson-Junction with Negligible Hysteresis“ av W.W. Jutzi på sidan 2020, att med ett styrfält alstrade resonanser allvarligt kan begränsa spänningssvinget över logikkretsars övergång. Vidare indikeras, att resonanser kan undvikas genom att övergången belastas med spärrfri resistans. Detta åstadkommes genom att avgränsade zoner med normal konduktivitet bildas i en Josephson- övergångs supraledningselektroder. Denna artikel handlar ej om multi- övergângsanordningar, och i den omfattning som artikelns principer kan utsträckas till sådana anordningar, skulle man ledas till att resistivt belasta varje övergångse-.lektrod på samma sätt som visas, vilket skulle reducera utgångsströmmen och göra kretsarna ineffektiva som logikan- ordningar.

Det amerikanska patentet 3 676 718 beskriver en struktur som liknar de i föreliggande uppfinning använda interferometrarna. Även om två övergångar har illustrerats, är strukturen ingen interferometer, och den använda slingan bildar ett "hål", som ger upphov till en före- dragen virvelplats. Dessutom blir anordningen ej korrekt symmetriskt strömmatad, och den innefattar ej eller ens nämner användningen av en resistans över den ingående huvudinduktansen för att undertrycka resonanser.

I enlighet med den allmännaste synen på föreliggande uppfinning åstadkommes en interferometer med minst ett par övergångar, vilka är i stånd att befodra Josephson-ström, och minst en huvudinduktans, som är placerad mellan parets övergångar. Vidare är medel anordnade parallellt med huvudinduktansen för att undertrycka resonanstoppar.

I enlighet med nämnda allmännare syn på uppfinningen innefattar undertryckningsmedlen ett motstånd med tillräckligt värde för att undertrycka resonanstopparna.

I enlighet med mera speciella synpunkter på uppfinningen inne- håller interferometern vidare en ingångsanslutning, som är symmetriskt förbunden med huvudinduktansen.

Interferometern innefattar vidare en styrledning, som är placerad i elektromagnetiskt kopplad relation till huvudinduktansen, och vidare finns en belastningsinpedans, som är ansluten tvärsöver interfero- meterstrukturen. 7803300-8 Enligt uppfinningen åstadkommes sålunda en interferometer, som omfattar en första, en andra och en tredje övergång, som är i stånd att leda Josephson-ström, jämte en första och en andra huvudinduktans, som är inkopplad mellan den första och den andra övergången och den andra och den tredje övergången. Vidare ingår parallellt med den först: 9 h den andra huvudinduktansen anordnade medel för att under- trycka resonanstoppar.

Enligt uppfinningen åstadkommes en interferometer, vid vilken undertryckningsmedlen innefattar ett motstånd med tillräckligt värde för att undertrycka resonanstopparna, och där vidare ingår en ingångs- strömanslutning, som är symmetriskt ansluten till den första och den andra huvudinduktansen. Ändamålet med uppfinningen är sålunda att åstadkomma en multiöver- gångsinterferometer, som är väsentligen fri från förekomst av ström- resonaastnppar.

Ett annat ändamål är att åstadkomma en Josephson-övergångsinter- ferometcr, som är i stånd att arbeta vid en önskad under-gapet-spänning.

Ett ytterligare ändamål är att åstadkomma symmetriskt matade multioverqångsinterferometrar, vilka kunna fungera i snabba logik- kretsar. ' Ännu ett ändamål är att åstadkomma en interferometerstruktur, där medlen för att undertrycka resonanstoppar kräver minimisubstratarea och har mycket låg induktans.

Ovannämnda och andra ändamål, egenskaper och fördelar med upp- finningen, som definieras i nedanstående patentkrav, framgår av fäïjande, mera detaljerade beskrivning av en föredragen utföringsform, som illustreras på bifogade ritningar.

Figur l är en schematisk illustration av en symmetrisk, mittmatad tvåövergångsinterferometer. Josephson-Övergångarna representeras av en kapacitans, en tunnelresistans och en nollfält-Josephson-tröskelström Ij = Io. En yttre belastning, RL, är kopplad tvärs över anordningen.

Strömmar I och IC utgör grind- och styrströmmarna, vilken sistnämnda kommer via en styrledning, vilken är ansluten till ett par induktanser, som var och en har värdet L/2 och tillsammans utgör interferometerns totala induktans.

Figur 2A är en schematisk illustration av en treövergângsinter- ferometer och visar en av de båda resonansmoder, som förekommer i dylika interferometrar.

Figur ZB är en schematisk illustration av treövergångsinterfero- metern i figur 2A och visar den andra av de båda resonansmoder, som förekommer i interferometrar. 7803300-8 5 Figur 2C är en grafisk illustration av en treövergångsinterfero- meters I-V-karakteristik och visar resonansströmtoppar, vilkas före- komst förhindrar omkoppling till den spänning som bestäms av en be- lastningslinje.

Figur 3 är en grafisk representation av resonansßtrömmens max- amplituder, IP/Imo, såsom en funktion av dämpningsfakt@rn T1gällande olika stigtider för anordnings strömmen.

Figur 4 visar sqhematiskt ekvivalenskretsen för êfi symmetrisk mittmatad tvâövergângsinterferometer, som generellt utgör en maska i en tidigare känd symmetrisk, dubbelmatad interferometer, vars ena övergång befodrar den andra övergångenß dubbla maximiströmi Figur 4 visar också schematiskt ett resonansundertryckningsmotßtånë RBS, som shuntar interferometermaskans huvudinduktans.

Figur 5 visar en delvis ituskuren, delvis schematisk p$¥SP@ktíV“ illustration av en mittmatad plan tvâövergångsinterfergmeter liknande den i figur 4 schematiskt visade. Ett reßonanSundertryßkningêmßtstånd visas shunta anordningens huvudinduktans, detta motstånd är inkopplat mellan vad som utgör interferometerövergàngarnas baselektrndsr- Figur 6 visar schematiskt en annan utföríngsform av en fleröver- gângsinterferometer, som har tre övergångar och matas symmstïíåkt- Var och en av huvudinduktanserna i varje maska visas shuntad av ett reS0nänS- undertryckningsmotstånd, RRS.

Figur 7 är en grafisk representation av resonansströmmân, IS, såsom en funktion av spänningen i en tváövergångsinterferometer lik- nande den som visas i figurerna 4 och 5. Figuren bekräftar experi- mentellt vad som förutsagts teoretiskt. IS hänför sig till värdet Ip i figur 3 i det att Ip är maxvärdet för IS.

I figur l på ritningarna visas schematiskt en symmetrisk, mitt- matad tvåövergångsinterferometer. Jossphson~övergångarna Jl, J2 re- presenteras av en kapacitans, C, en tunnelresistans, R, och en noll- fält-Josephson-tröskelström, Ij = I0. En yttre belastning, RL, visas kopplad tvärs över anordningen. Strömmarna lg och IC är grind- respek- tive styrströmmarna. Sistnämnda ström levereras av en styrledning, som är ansluten till ett par induktanser med vardera värdet L/2, vilka tillsammans bildar interferometerns totala induktans.

En Josephson-anordning, som hâlles vid en spänning V, alstrar en intern ström vilken växlar vid en grundfrekvens fj = 2eV/tim, och det är välkänt att en likströmskomponent under dessa förhållanden kan alstras av den olinjära ömsesidiga påverkan mellan anordningen och '7803300-8 en yttre elektromagnetisk våg av samma frekvens. Självinducerade likströmskomponenter uppträda i strukturer, där Josephson-anordningen är ansluten till en resonator. När den exciteras av Josephson-växel- strömmen, reflekterar resonatorn energi tillbaka till den anordning som alstrar växelströmkomponenter vid spänningar motsvarande strukturens - resonansfrekvenser. I Josephson-tunnelövergângars I-V-karakteristik uppträder dylika resonanser som strömsteg, till vilka hänsyn måste tagas vid formgivningen av Josephson-omkopplíngskretsar - i första hand för undvikande av en situation, där en yttre belastnings belast- ningsledning skär ett resonanssteg. Om en sådan situation ej undvikes, hindras anordningen från omkoppling till hela den önskade spänningen eftersom en sådan korsning är stabil.- _ Under senare tid har kvantinterferensanordningar liknande den som visas i det amerikanska patentet 3 978 351 föreslagits såsom logikan- ordningar. Dylika strukturer uppvisa samma resonansbeteende som lång- tunnelövergângar med undantag av att det finns enbart så många diskreta resonansspänningar som maskor i anordningen. Sålunda har en tvâöver- gångsinterferometer, vars ekvivalenskrets visas i figur l, blott en resonans, medan multiresonanser finns utvecklade i tre-, fyra- och femövergångsanordningar. Det är emellertid ej nödvändigt att ta hänsyn till dylika multiövergångsinterferometrar, eftersom tvåövergångsinter- ferometern 1 figur l är den enklaste struktur som behöver beaktas.

Dennas resonansbeteende är nämligen representativt för multiövergångs- interferometrar med tre eller fler övergångar. Så till exempel kan varje resonans i en treövergångsinterferometer liknande den i figur 3B i ovannämnda amerikanska patent 3 978 351 i första hand behandlas såsom en tvåövergångsanordningsresonans. En resonans är en svängning mellan de båda ytterövergångarna med mittövergången belägen huvudsak- ligen vid en spänningspunkt, medan den andra, som uppträder vid en högre frekvens, motsvarar svängningen i de båda maskorna mellan sido- övergângarna, varvid båda är i fas så att anordningen uppträder som om den vore sammansatt av två parallellkopplade, resonans uppvisande tvåövergångsinterferometrar. De båda huvudresonanserna illustreras schematiskt i figurerna ZA, 2B.

I figur 2A visas schematiskt en treövergângsinterferometer med de tre Övergångarna J3, J4 och J5 parallellkopplade. En induktans Ll är kopplad mellan anordningarna J3, J4 som bildar en maska M1, medan en induktans Lz är kopplad mellan övergångar J4, J5, som bildar en maska M2. En av ovannämnda resonanser illustreras av strecklinjepilarna vsozzoo-8 i maskorna Ml, M2 med medursriktning. Figur 2B liknar figur 2A och innehåller samma element bortsett från att den andra av ovannämnda resonanser illustreras av en medursriktad strecklinjepil i maskan Ml och av en motursriktad strecklinjepil i maskan M2. Den inbördes på- verkan mellan dessa svängningar och kretsen ger upphov till de i figur 2C visade resonanserna.

I figur 2C finns en grafisk representation av en treövergångs- interferometers I-V-karakteristik med inritade resonansströmtoppar, vilkas förekomst hindrar omkoppling till den spänning som bestäms av en belastningslinje. I figur 2C visas I-V-karakteristiken vid 1. En belastningslinje 2 har en streckad del 3, som normalt skulle skära linjen l i punkt 4, ett spänningsvärde något under gapspänningen hos den treövergångsinterferometer som schematiskt visas i figurerna 2A, 2B. Belastningslinjen 2 skär emellertid den andra av ett par ström- resonanstoppar 5, 6 i punkt 7. Eftersom punkt 7 är en stabil punkt, åstadkommes en spänning, som är avsevärt mindre än vad som skulle bli resultatet om belastningslinjen kunde skära karakteristiken l i punkt 4. I den utsträckning som strömresonansamplituderna 5, 6 i en ideal- anordning kan vara av storleksordningen 0,5 Imo, åstadkommer funktionen hos logikkretser, vilka innehåller multiövergångsinterferometrar med belastningslinjer som skär undergapspänningen, beroende på var resonan- serna är, antingen begränsning av anordningens arbetsmarginaler eller att vissa tillämpningar blir omöjliga. För interferometeranordningar krävs emellertid ofta resistanser, vilka har belastningslinjer, som är avsedda att skära I-V-karakteristiken nedanför gapspänningen. Till- lämpningen av föreliggande uppfinning tillåter utnyttjandet av sådana belastningslinjer genom undertryckandet av resonanstopparna 5, 6 i figur 2C på ett sätt som skall beskrivas i det följande.

Såsom indikerats tidigare är antalet resonanstoppar en funktion av antalet maskor i den utnyttjade interferometern, och på basis av ett antal analytiska beräkningar har man fastställt, att symmetriska, delat matade treövergångsinterferometrar har multiresonanser, som var och en kan reduceras till en effektiv tvåövergångsinterferometers resonans liknande den som skulle åstadkommas av kretsen i figur l. Med förnyad hänvisning till kretsen i figur 1 har det fastställts, att det för överföring av i det närmaste hela grindströmmen, Ig, till belastningen RL, skulle vara nödvändigt med ett stort värde på Rj. Det har också fastställts, att för undertryckning av resonanser av det ovan behand- lade slaget skulle R. vara liten för att åstadkomma en omfattande I "v W___"--_m~~«~-“' v I i :f“ ' »i V77” 7803300-8 dämpning. Härigenom uppkommer ett dilemma: För att åstadkomma maximal överföring av ström till belastningen bör värdet på Rj vara stort, men samtidigt bör värdet på Rj vara litet för att åstadkomma stor dämpning i och för undertryckning av resonanser. Emellertid är Rj inte den enda faktor som bestämmer förekomsten av resonanser. Sådana bestämmas av en 5"mï11:gfaktor,7", som inkluderar ett antal parametrar och är den viktigaste parameter, som avgör resonansamplituderna.

I"= ZYTIO Rj VLC/z där f1= dämpningafaktor IQ = nollfält-tröskelström för en yttersta övergång Hj = övergångsresistans under gapspänningen = induktans som förbinder par av övergångar C = övergångskapacitans hos en yttre övergång Bilden komplicerades ytterligare av att det analytiskt kunde konstateras att 1 interferometrar med högt värde Q är resonansamplituden mycket känslig för ändringatakten hos anordningsström Ig, som ökar när dïg/dt ökar. Detta framgår klart av figur 3, som är en grafisk representation av maxamplituderna hos resonansströmmen, IP/Imo, såsom en funktion av dämpningfaktorn f'med stigtiderna, Tr, hos anordningsströmmen Ig såsom en parameter. Kurvorna i figur 3 erhölls ur datorsimuleringar, som utnyttjades för att verifiera resultaten av matematisk analys av den i figur l schematiskt visade interferometern. Resultaten erhölls för kraftigt varierande stigtider hos den pålagda strömmen, I . De er- hållna resultaten visar, att för kraftigt dämpade anordningar (låg fï faktor) blir maxamplituderna hos resonansströmmen, Ip/Imo, blott svagt beroende på stigtiden hos anordningsströmmen, som varierades från TR = 0,05 nanosekunder till 5,4 nanosekunder. För 71I>3 blir stigtid- beroendet uttalat och indikerar klart, att för rimliga stigtider, som förväntas bli använda i Josephson-miljön, kan höga värden på Twoch åtföljande höga värden på anordningsmotståndet Rj icke utnyttjas.

Resultatet av simuleringen indikerar klart, att även om Rj bör vara stor för överföring av hela strömmen till en kretsbelastning, kan den inte vara stor, eftersom operationen i ett sådant fall vid tillämp- ningar, där IC pålägges före Ig och med rimliga stigtider, skulle ge upphov till tämligen stora maxamplituder hos resonansströmmen. Även __ _. ...________.___ PÛQRQQALITY g vsozzoo-8 om simuleringsresultaten tyder på att Rj bör vara liten för undertryck- ning av resonanser, visar emellertid ett noggrannare betraktande av ytterligare dämpning får resonansströmamplituderna att området T"§§3 breddas resonansstegen och är väsentligen dynamiska effekter liknande dem, som uppträder i området om resonansamplituderna i det nedre området är väsentligen figur 3, att minska. Inom oberoende av r à 3. Även oberoende av dynamiska effekter, har de ändå från noll avvikande värde såsom visas av kurvorna i figur 3, och det bestämda resistansvärdet skulle oönskat taga ström från en tillhörande belastning. Det ovan poängterade dilemmat består fortfarande i så motto, att varken höga eller låga värden på Rj ger det önskade resultatet. Samma analys leder emellertid till konstaterandet att strömsteg i kvantinterferensanord- ningar i allmänhet alstras av samma mekanismer, vilka ger upphov till resonans i långa Josephson-övergångar med undantag av att modulationen av Josephson-strömmen i kvantinterferensanordningar är resultatet av makroskopiska resonanser mellan anordningsinduktanser och övergångs- kapacitanser. Detta framgår tydligt vid betraktandet av figurerna 2A- 2C, där för en treövergängsinterferometer två maskor finns, som alstrar två resonanser med tillräcklig amplitud för att förhindra omkopplingen av anordningen till en önskad subgapspänning. Vid denna punkt kan sammanfattningsvis konstateras, att resonanserna härstammade från den inbördes påverkan mellan induktanserna L/2 i figur l, vilkas summa utgör huvudinduktansen i en tvåövergångsinterferometer och övergångs- kapacitanserna. Det konstaterades då, att i den utsträckning som ström skulle levereras till en belastning var denna ström huvudsakligen av likströmskaraktär och skulle inte störas genom förekomsten av an- ordningsinduktansen. På liknande sätt fann man, att om anordningens huvudinduktans shuntades av en resistans, skulle eventuella växel- strömkomponenter undertryckas och avledas i det shuntande motståndet utan att påverka likströmsbeteendet. Ur likströmssynpunkt har man sålunda kommit fram till att en föredragen väg till interferometerbe- lastningen har âstadkommits via huvudinduktansen, L, medan ur växel- strömsynpunkt en effektiv reducering i Rj äger rum, som ökar dämp- ningen av amplituderna hos resonanserna i kretsen. En sådan resistans måste ha låg induktans därför att alltför stor LRS skulle övervinna "den resonansundertryckande effekten hos resistansen, som shuntar huvud- induktansen i kvantinterferensanordningen. Figur 4 visar schematiskt en maska i en multiövergångsinterferometer, som innehåller ett resonans- undertryckningsmotstånd och vars induktans shuntar huvudinduktansen.

PQQÉSJïJAL 7803300-8 10 Närmare bestämt är figur 4 en schematisk illustration av ekvivalenskretsen för en symmetrisk, mittmatad tvåövergångsinter- ferometer, som generellt utgör en maska i en tidigare känd symmetrisk dubbelmatad interferometer, vars ena övergång befordrar dubbla maximi- strömmen för den andra övergången. När Övergångarna J6, J7 omkopplas genom p läggning av en styrström, IC, via en icke visad styrledning, avledes den pålagda grindströmmen Ig till utgångsbelastningen RL. Där tidigare en resonansströmtopp skulle uppkomma såsom ett resultat av makroskopiska resonanser mellan anordningsinduktansen, L, och kapaci- tanserna C, undertrycker förekomsten av resonansundertryckningsmot- ståndet RRS, strömresonanstoppen. I figur 4 är induktansen LRS induktansen hos resonansundertryckningsmotståndet RRS, och denna induktans bör ha ett litet värde i och för övervinnande av effekterna hos motståndet RRS. som shuntar anordningens huvudinduktanser, i huvudsak Förutom huvudinduktanserna, L/2, som visas i figur 4, har en läck- induktans Lu visats som förbinder anordningarna J6, J7. Läckinduktansen är givetvis generellt betydligt mycket mindre än huvudinduktansen och innehåller - såsom visas i det följande med hänvisning till figur 5 - induktansen hos regionen över resonansundertryckningsmotståndet l2 och under anordningens motelektrod 16. Belastningsimpedansen, RL, kan vara ett motstånd som kan ha tillräckliga resistansvärden för att göra tillhörande interferometer självåterställande eller läsande.

I figur 5 på ritningarna visas en delvis ituskuren, delvis sche- matisk perspektivillustration av en mittmatad tvåövergångsinterferometer liknande den i figur 4 schematiskt visade. Ett resonansundertrycknings- motstånd visas shunta anordningens huvudinduktans och är inkopplat mellan vad som bildar interferometerövergângarnas baselektroder.

Närmare bestämt visar figur 5 en plan tvåövergângsinterferometer 10, som är delvis genomskuren och i perspektiv. Interferometern 10 visas anordnad över ett jordplan ll av supraledande material, t ex niob. Ett tunt skikt av oxid (ej visat), t ex nioboxid (Nb205) och/eller kiseloxid (SiO) skiljer jordplanet ll från nästa skikt, som i före- liggande fall är ett skikt av metall, som normalt är ledande vid an- ordningens 10 arbetstemperatur. Ett material som uppfyller detta krav beskrivs i det amerikanska patentet 3 913 120 och kan vara en fler- komponent-fast-lösning eller intermetallisk förening, som föreligger såsom en stabil fas i en tillhörande supraledningslinje. Det resistiva materialet kan utgöras av föreningen AuIn eller AuIn2. Motståndet 12 i figur 5, som också kallas RRS, bildas genom sekvensiell avsättning Poor QUAÜY 7803300-8 ll 'av indium- och guldskikt. Motståndet 12 bibringas därefter sin form genom utnyttjande av välkänt fotolitografiskt stencilförfarande. Sedan motståndet 12 har bildats inrättas ett metallskikt av supraledande material med hjälp av fotolitografisk stencil för bildande av huvud- induktansen 13, vars ändpartier kontaktar motståndet 12 och samtidigt bildar baselektroderna i de övergångar som senare skall skapas. Huvud- induktansen 13 och baselektroderna 14 kan utföras av en ternär förening av bly-indium-guld liknande vad som beskrivs i sistnämnda patent.

Under påföljande steg avsättes ett oxidskikt, t ex kiseldioxid, för att separera baselektroderna 14 från en motelektrod, som senare skall avsättas. Detta skikt visas ej i figur 5 för att tydligare indikera förekomsten av tunna tunnlande oxidregioner 15, som avsättas på bas- elektroderna 14. En typisk tillverkningsteknik för framställning av oxidskikten visas i det amerikanska patentet 3 849 276. Sedan tunn- oxidregionerna 15 har bildats blir ett skikt av supraledande metall- -material liknande det som bildar huvudinduktansen 13 avsatt och format för att bilda motelektroden 16. Vid sådana strukturer som interfero- metern 10 anordnas åtminstone en styrledning, som är isolerad relativt motelektroden 16 med hjälp av ett oxidskikt. Dessa har emellertid ej visats, eftersom strukturen, användningen och tillverkningen är väl- känd inom Josephson-interferometertekniken. Vidare har grindströmmat- ningsledningarna till baselektroderna 14 och motelektroden 16 ej illustrerats. Vid mittmatade tvåövergångsinterferometrar av det slag som beskrivs i anslutning till figur 5 skulle grindström normalt påläggas symmetriskt på huvudinduktansen 13 vid dennas ände mitt emot baselektroderna 14. Grindström kan avlägsnas från motelektroden 16 på godtyckligt lämpligt sätt. Anslutningen för grindströmmen skulle normalt byggas upp vid samma tid som motelektroden 16 åstadkommes och skulle vara av samma material. I figur 5 spänner motståndet 12 över gapet mellan baselektroddelarna 14 och shuntar huvudínduktansen 13. På Vgrund av att motståndet 12 har minsta möjliga längd har det föga självinduktans som ej stör dess huvudfunktion, nämligen att undertrycka strömresonanstoppar. Av figur 5 torde framgå, att interferometrar med fler än två övergångar kan framställas om man följer principerna som behandlas i anslutning till figur 5. Ytterligare huvudinduktanser 13 samt bas- och motelektroder 14, 16 är lätta att tillägga för att t ex åstadkomma den treövergångsinterferometer som schematiskt visas i figur 6 på ritningarna.

I figur 6 finns en annan schematisk utföringsform av en multi- övergångsinterferometer, som liknar den i det amerikanska patentets POOÉÅQUAIJT '7803309-8 12 3 978 351 figur 3B, en symmetriskt matad treövergângsinterferometer.

Var och en av huvudinduktanserna, L, i varje maska visas shuntad av ett resonansundertryckningsmotstånd, RRS. Interferometern 20 inne- fattar tre övergångar J8-Jl0, varav varje par tillsammans med en tillhörande huvudinduktans L bildar två maskor, M1, M2. Grindströmmen, Iq, m¿:-a aymnetriskt till maskorna längst åt höger och längst åt vänster, så att huvudinduktansen uppdelas på två induktanser med vardera värdet L/2. Mittövergången J9 är utformad att befodra strömmen 2 IO i motsats till övergångarna J8, Jl0, vilka är formade att befodra strömmen IO. Styrströmmen, IC, matas av en styrledning 2l som har elektromagnetisk kopplingsrelation till var och en av interferometerns 20 huvudinduktanser. På ett sätt som liknar vad som visats i anslut- ning till figur 4 shuntas var och en av huvudinduktanserna L av ett resonansundertryckningsmotstånd RRS. Motståndets RRS induktans LRS visas schematiskt anordnad i serie därmed och måste ha mycket ringa värde för att inte interferera med detta motstånds funktion. Inter- ferometern 20 kan framställas på ett sätt som liknar vad som beskrivits i samband med figur 5, och det torde av figur 6 framgå att ínterfero- metrar med godtyckligt antal önskade maskor kan framställas med ut- gångspunkt från basstrukturen i figur 5.

Typiska värden för de olika delarna i figurerna 4 och 5 upptas nedan: Ig = ZOO/IA Huvudinduktans 13 = 6 pH Läckinduktans Lu = 0,75 pH RRS 12 = 2 ohm R. = 300 ohm J I figur 7 på ritningarna visas grafiskt resonansströmmen, IS, såsom en funktion av spänningen i en tvâövergångsinterferometer lik- nande den som visas i figurerna 4 och 5. Här bekräftas experimentellt de teoretiska förutsägelserna. Den kraftiga kurvan visar det teoretiskt förutsagda, medan den svaga kurvan visar värdena för resonansströmmen, IS, erhållna med användning av en tvåövergångsinterferometer med ' följande parametrar: IO =_ SS/»IA = 3,3 pH RRS = 1,66 ohm Lu = 0,75 pH C : °'8 PF PooR QUALnYI

Claims (8)

7803300-8 13 Den resulterande resonansströmmen är långt under vad ßgm erhålles när resonansundertryckningsmotståndet, RRS, icke utnyttjas. Användningen av RRS gör det uppenbarligen möjligt för interfero- metrar att fungera såsom logikanordningar i snbgapregionen av multi- övergångsinterferometrars I-V-karakteristik. Patentkrav.

1. Interferometer som innefattar minst ett par övergångar, (t.ex. J6, J7). vilka är 1 stånd att befordra Jo§eph§Qn=§tröm, och av minst en huvudinduktans (L) anordnad mellan paretg övergångar, k ä n n e t e C k n 0 d av parallellt med huvudinduktangen anordnade medel (RRS, fig. 4) fiör att undertrycka resonanstggpar,

2. Interferometer enligt patentkravet 1, k ä n n g t e c k n a d därav, att undertryckningsmedlen innefattar ett mgtgtånd (RBS) med tillräckligt värde för att undertrycka nämnda resenêßßteppär-

3. Interferometer enligt patentkravet l, k ä n n e t e <= k fl a d av en ingångsanslutning som är symmetriskt kopplad till huvudinduk- tansen (fig. 4).

4. Interferometer enligt patentkravet 1, k ä 3 Q B t G C k H a Ö av en styrledning (21), anordnad i elektromagnetigkt kgpplad relation till huvudinduktansen (fig. 6) .

5. Interferometer enligt patentkravet l, k ä B H ß t e C k H a Ö av en över interferometern kopplad belastningsimp@dan§ (RL)-

6. Interferometer enligt patentkravet 2, k ä n R ß t 6 C k H a d därav, att motståndet består av ett ledande material, som normalt leder nära 4,2°1<.

7. Interferonneter enligt patentkravet 5, k ä n n g: t e c k n a d därav, att belastningsimpedansen är ett motstånd med tillräckligt värde för att göra interferometern självåterställapde,

8. Interferometer enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda belastningsimpedans är ett motetånd med tillräckligt värde för att göra interferometern läsande.