JPH01169980A - 超伝導装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、準粒子をキャリアとし、かつトランジスタ
と同様な増幅作用を有する超伝導装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来、特願昭６０−１）７６９１号公報に示されるよう
に、超伝導体に対してエミッタから準粒子を注入し、超
伝導体及び半導体の接合で構成されたコレクタから準粒
子を取り出すようにした、バイポーラトランジスタと同
様な動作をする超伝導装置が提案されている。

第３図は従来のこの種の超伝導装置を示し、図において
、ＩはＩｎＳｂからなる、コレクタとして作用する半導
体基板、２はｐｂからなるベース層、３はＮｂからなる
準粒子エミツタ層、４はＳｉＯ！からなる絶縁層、５は
ベース電極、５′はエミッタ電極、６はオーミック接触
のコレクタ電極、７はトンネルバリアをそれぞれ示して
いる。

この第３図に示すように、超伝導体の薄い層（ベース層
）２をはさんで一方にコレクタ接合、他方にエミッタ接
合を形成し、エミッタ３を負電圧にバイアスした場合、
準粒子エミッタ３より注入された準粒子状態の電子は、
その大部分が準粒子コレクタ接合に流れ、一部が再結合
してクーパーペアとなり、ベース電極５より流れ出す。

従って準粒子コレクタ電流【ｅは準粒子エミッタ電流を
Ｉ８とすれば、 ■。−α■。＋Ｉｉ、Ｌ　　　　　　　　・・・（１）
で示される。ここでαは電流伝達率である。

上記（１）式はこの超伝導装置が半導体バイポーラトラ
ンジスタと同様の動作をすることを示している。αが１
に近い値のため、エミッタ接地の回路方式により大きな
電流増幅率が得られることになる。

〔発」が解決しようとする問題点〕

ベースに金属等の超伝導体を使用する前記従来の超伝導
装置では、動作速度を向上するにはベース層を薄くする
必要があるが、ベース層を薄くするとコレクタ・エミッ
タ間の耐圧が減少してしまう等の問題点があった。

この発明は、上記のような従来のものの問題点を解消す
るためになされたもので、コレクタ・エミッタ間の耐圧
を減少させることなく動作速度を向上できる超伝導装置
を得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る超伝導装置は、ベース層を２種類以上の
エネルギーギャップの異なる超伝導体で構成するように
したものである。

〔作用〕

この発明においては、上述のように２種類以上のエネル
ギーギャップの異なる超伝導体でベース層を構成したた
め、準粒子注入エミツタ層からベース層に注入された準
粒子はエネルギーギャップの違いによるポテンシャルの
勾配を利用して加速されるから、高速でベース層を走行
する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本発明の一実施例による超伝導装置を示し、図にお
いて、１はＩｎＳｂからなる、コレクタとして作用する
半導体基板、２はＰｂからなるベース層、２′はＰｂの
ベース層２の上にＰｂよりエネルギーギャップの大きい
ＹＢａｚ　Ｃｕ３０フーム等の超伝導体からなるベース
層、３は金属であるＮｂからなる準粒子エミツタ層、４
は５ｉＯｔからなる絶縁層、５はベース電極、５′はエ
ミッタ電極、６はオーミック接触のコレクタ電極をそれ
ぞれ示している。

本実施例ではベース層をエネルギーギャップの異なる２
種類の超伝導体で構成したことにより、準粒子エミツタ
層３の非線形性が大きくなる。そして第２図のエネルギ
ー図に示すように、注入された準粒子が超伝導ベース１
２′から２に移動する際エネルギーギャップ（△２　′
〉△２）の違いによるポテンシャル勾配を利用して準粒
子が加速されるので、高速で走行することが可能となり
、動作速度の向上環が望めることになる。

このように、本実施例によれば、従来と異なる原理で高
速化を実現しているので、耐圧の低下を招くことなく素
子の高速化を達成できる。

なお、上記実施例では、ベース電極５が準粒子エミツタ
層３を介して取出されており、超伝導モードの場合には
この構成で何等支障ないが、ベース層２′から直接ベー
ス電極５を取出すようにしてもよい。

また、上記実施例ではｐｂによるベース層２を用いたが
、Ｌａ系の高温超伝導体を用いてもよく、上記実施例と
同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る超伝導装置によれば、ベ
ース層を二種類以上のエネルギーギャップの異なる超伝
導体で構成したので、ベース領域を高速で準粒子が走行
することになり、コレクタ・エミッタ間の耐圧を低下さ
せることなく動作速度を速くすることができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による超伝導装置の断面図、
第２図は第１図のエネルギー状態を示す図、第３図は従
来の超伝導装置の断面図である。 図において、１はコレクタ、２．２′はベース層、３は
エミツタ層（準粒子注入層）、４は絶縁層、５はベース
電極、５′はエミッタ電極、６はコレクタ電極、△２　
、△２はエネルギーギャップである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベース層にキャリアである単粒子を注入する準粒
   子注入層と、 上記ベース層から上記注入された準粒子を取出すコレク
   タとを備えた超伝導装置において、エネルギーギャップ
   の異なる二種類以上の超伝導体から構成されたベース層
   を備えたことを特徴とする超伝導装置。