JPH01293674A - スイッチ素子 - Google Patents
スイッチ素子Info
- Publication number
- JPH01293674A JPH01293674A JP63124007A JP12400788A JPH01293674A JP H01293674 A JPH01293674 A JP H01293674A JP 63124007 A JP63124007 A JP 63124007A JP 12400788 A JP12400788 A JP 12400788A JP H01293674 A JPH01293674 A JP H01293674A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- normal conductor
- magnetic
- magnetic field
- control line
- superconductors
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は超伝導近接効果により常伝導体中へしみ出たク
ーパ対を磁場によって対破壊制御することにより得られ
る低温、高速スイッチ素子に関するものである。
ーパ対を磁場によって対破壊制御することにより得られ
る低温、高速スイッチ素子に関するものである。
従来低温で用いられて来たジョセフソン効果に起因する
超伝導電流を用いた素子においては、臨界電流１ｃは磁
場に対し極めて敏感であるため磁束トラップ、磁場のゆ
らぎに対しＩｃが大きく変化してしまう欠点を有してい
る。
超伝導電流を用いた素子においては、臨界電流１ｃは磁
場に対し極めて敏感であるため磁束トラップ、磁場のゆ
らぎに対しＩｃが大きく変化してしまう欠点を有してい
る。
またジョセフソン接合を用いた素子では接合容量により
Ｃ８時定数が速度決定要因となり、スイッチ速度が遅く
なってしまう。
Ｃ８時定数が速度決定要因となり、スイッチ速度が遅く
なってしまう。
一方超伝導体間に常伝導体層を設けた形状のジョセフソ
ン素子においては、Ｉｃと常伝導状態における抵抗りの
積ＩｃＲ，は、超伝導ギャップ△（−数ｍｅＶ）に対し
ＩｃＲ，＜＜△どなって、Ｉｃを太きくするためにはＲ
，が小さくなってしまう。このため負荷抵抗ＲＬはＲＮ
に対しＲＬ＜＜Ｒ，でなければならないため、負荷抵抗
ｆｔＮのインダクタンス成分りによりＬ／ＲＬが速度決
定要因となり、スイッチ速度が遅くなるという欠・点を
有する。またＩｃを小さくすると素子自身のスイッチ速
度にはプラズマ振動による速度でＰ＝八へフ万コ丁（Φ
０は磁束量子）で決まるかで、が大きくなってしまうと
いう欠点を有していた。
ン素子においては、Ｉｃと常伝導状態における抵抗りの
積ＩｃＲ，は、超伝導ギャップ△（−数ｍｅＶ）に対し
ＩｃＲ，＜＜△どなって、Ｉｃを太きくするためにはＲ
，が小さくなってしまう。このため負荷抵抗ＲＬはＲＮ
に対しＲＬ＜＜Ｒ，でなければならないため、負荷抵抗
ｆｔＮのインダクタンス成分りによりＬ／ＲＬが速度決
定要因となり、スイッチ速度が遅くなるという欠・点を
有する。またＩｃを小さくすると素子自身のスイッチ速
度にはプラズマ振動による速度でＰ＝八へフ万コ丁（Φ
０は磁束量子）で決まるかで、が大きくなってしまうと
いう欠点を有していた。
本発明の目的は上述した速度制約要因をとり除きかつ、
超伝導電流を用いないことにより磁気的ノイズに対し安
定な素子を提供することにある。
超伝導電流を用いないことにより磁気的ノイズに対し安
定な素子を提供することにある。
本発明は２つの超伝導体によって常伝導体が挟まれた結
合構造と、超伝導近接効果によって常伝導体中にしみ出
したクーパ対を磁場によフて破壊して抵抗値を制御する
ための磁場発生制御線とを具えたことを特徴とする。
合構造と、超伝導近接効果によって常伝導体中にしみ出
したクーパ対を磁場によフて破壊して抵抗値を制御する
ための磁場発生制御線とを具えたことを特徴とする。
さらに本発明は２つの超伝導体によって常伝導体が挟ま
れた結合がくり返された構造と、超伝導近接効果によっ
て常伝導体中にしみ出したクーパ対を磁場によって破壊
して抵抗値を制御するための磁場発生制御線とを具えた
ことを特徴とする。
れた結合がくり返された構造と、超伝導近接効果によっ
て常伝導体中にしみ出したクーパ対を磁場によって破壊
して抵抗値を制御するための磁場発生制御線とを具えた
ことを特徴とする。
（作用）
本発明によれば、超伝導電流を用いずクーパ対の対破壊
により抵抗を制御できるので、磁束トラップ等の磁気ノ
イズに対し比較的安定であり、ＣＲおよびＬ／Ｒ時定数
のような外因的速度制約の影響の少ない高速スイッチ素
子を実現できる。
により抵抗を制御できるので、磁束トラップ等の磁気ノ
イズに対し比較的安定であり、ＣＲおよびＬ／Ｒ時定数
のような外因的速度制約の影響の少ない高速スイッチ素
子を実現できる。
（実施例）
以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明を説明するための素子構造の模式図であ
って、Ｓ、、 Ｓ２は超伝導体、Ｎは金属または半導体
からなる常伝導体、１は磁場を発生するための制御線で
ある。第２図はこの系のベアポテンシャルを示す。超伝
導臨界温度以下において、超伝導体Ｓ、、 Ｓ２から常
伝導体Ｎ中へしみ出すクーパ対のしみ出し長はコヒーレ
ンス長ξＮ＝Ｊ下兄石］コ西、Ｔ （Ｄ：拡散係数、
に８：ボルツマン常数）で与えられる。超伝導体Ｓ、、
Ｓ２間の距１１ｉＬがξ８と同程度であれば常伝導体
Ｎ中に超伝導電流が流れる。しかし本発明ではＬ≧５ξ
Ｎである様にＬを選び超伝導電流を用いない。またこの
時の常伝導体Ｎの抵抗値Ｒ１はベアのしみ出しにより、
超伝導体Ｓ、、 Ｓ２がない場合の抵抗値ＲＯに比べ、
Ｒ，＜＜Ｒ８どなる。この状態で第１図の磁場制御線１
に電流ＩＭを流すことにより磁場Ｈを発生すれば、常伝
導体Ｎ中へしみ出したクーパ対は磁場Ｈにより破壊を生
じ、第３図の点線で示す様にベアのしみ出し長ξＮは実
効的に減少する。このため常伝導体Ｎの抵抗値Ｒ１は磁
場Ｈにより制御可能となる。この系に招けるＲ２の磁場
特性を扱った理論は今のところないため、実験により定
性的な特性を調べた例を次に示す。
って、Ｓ、、 Ｓ２は超伝導体、Ｎは金属または半導体
からなる常伝導体、１は磁場を発生するための制御線で
ある。第２図はこの系のベアポテンシャルを示す。超伝
導臨界温度以下において、超伝導体Ｓ、、 Ｓ２から常
伝導体Ｎ中へしみ出すクーパ対のしみ出し長はコヒーレ
ンス長ξＮ＝Ｊ下兄石］コ西、Ｔ （Ｄ：拡散係数、
に８：ボルツマン常数）で与えられる。超伝導体Ｓ、、
Ｓ２間の距１１ｉＬがξ８と同程度であれば常伝導体
Ｎ中に超伝導電流が流れる。しかし本発明ではＬ≧５ξ
Ｎである様にＬを選び超伝導電流を用いない。またこの
時の常伝導体Ｎの抵抗値Ｒ１はベアのしみ出しにより、
超伝導体Ｓ、、 Ｓ２がない場合の抵抗値ＲＯに比べ、
Ｒ，＜＜Ｒ８どなる。この状態で第１図の磁場制御線１
に電流ＩＭを流すことにより磁場Ｈを発生すれば、常伝
導体Ｎ中へしみ出したクーパ対は磁場Ｈにより破壊を生
じ、第３図の点線で示す様にベアのしみ出し長ξＮは実
効的に減少する。このため常伝導体Ｎの抵抗値Ｒ１は磁
場Ｈにより制御可能となる。この系に招けるＲ２の磁場
特性を扱った理論は今のところないため、実験により定
性的な特性を調べた例を次に示す。
第４図は本発明の一実施例を示し、超伝導体Ｓｌ、 Ｓ
２として超伝導体Ｎ、層２．３を用い、常伝導体Ｎとし
て丁ｎＡｓ基板４の表面反転層４Ａを用いた場合である
。本実施例の構造はｐ−ＩｎＡＳ基板４を通常の方法で
加工し、その表面の所定位置にＮｂ層２゜３を形成する
ことによって得られる。Ｎｂ層２．３の間隔りは０．６
μｍである。
２として超伝導体Ｎ、層２．３を用い、常伝導体Ｎとし
て丁ｎＡｓ基板４の表面反転層４Ａを用いた場合である
。本実施例の構造はｐ−ＩｎＡＳ基板４を通常の方法で
加工し、その表面の所定位置にＮｂ層２゜３を形成する
ことによって得られる。Ｎｂ層２．３の間隔りは０．６
μｍである。
第５図にＲ１−Ｈ特性を示した。５Ｇａｕｓｓ以下の低
磁場で急に８１は大きくなり２０ｇａｕｓｓ程度で飽和
する傾向にある。この程度の磁場は制御線によりＨ６ｔ
１Ｍ／ ２πｒ （ｒ：制御線からの距１！ｔ）の関係
からｒｃｍ ｌ ９μｍとしてもＩＭ〜０．１μＡ程度
の電流で容易に発生できる。第５図で得られた抵抗比は
今のところｎ ＝Ｒ＋ （Ｈ＝２０ｇａｕｓｓ ） ／
Ｒ＋（Ｈ−０）ｙｌ、６と小さい（すなわち第５図にお
いて、（Ｒ１（＋−１）−Ｒ１（ｏ））／Ｒ，（０）−
６０％）が、Ｌをさらに短くするとＲ，（）Ｉ−０）→
０となるため、ηを容易に大きくすることが可能である
。このためこの抵抗比を用いスイツチング素子として用
いることが可能となる。
磁場で急に８１は大きくなり２０ｇａｕｓｓ程度で飽和
する傾向にある。この程度の磁場は制御線によりＨ６ｔ
１Ｍ／ ２πｒ （ｒ：制御線からの距１！ｔ）の関係
からｒｃｍ ｌ ９μｍとしてもＩＭ〜０．１μＡ程度
の電流で容易に発生できる。第５図で得られた抵抗比は
今のところｎ ＝Ｒ＋ （Ｈ＝２０ｇａｕｓｓ ） ／
Ｒ＋（Ｈ−０）ｙｌ、６と小さい（すなわち第５図にお
いて、（Ｒ１（＋−１）−Ｒ１（ｏ））／Ｒ，（０）−
６０％）が、Ｌをさらに短くするとＲ，（）Ｉ−０）→
０となるため、ηを容易に大きくすることが可能である
。このためこの抵抗比を用いスイツチング素子として用
いることが可能となる。
ざらに第６図に示す様に、超伝導体Ｓと常伝導体Ｎを５
ｌ−Ｎ−５２−Ｎ−・・・５２ｎ−１構造にすればＲ，
（Ｈ〜０）はｎ倍にすることができるので、負荷抵抗Ｒ
Ｌを大きくＬＬ／ＲＬ時定数を小さくすることも可能で
ある。またジョセフソン接合と異なり接合容量は無視で
きるためＣＲ時定数による速度制約もない。
ｌ−Ｎ−５２−Ｎ−・・・５２ｎ−１構造にすればＲ，
（Ｈ〜０）はｎ倍にすることができるので、負荷抵抗Ｒ
Ｌを大きくＬＬ／ＲＬ時定数を小さくすることも可能で
ある。またジョセフソン接合と異なり接合容量は無視で
きるためＣＲ時定数による速度制約もない。
従って外因的速度制約を考えることなく内因的な対破壊
によりスイッチング速度が決定される。
によりスイッチング速度が決定される。
このクーパ対が磁場により対破壊する時間はｒ Ｉｎｔ
ｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ５ｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔ
ｉｖｉｔｙ Ｊ ｂｙ Ｍ。
ｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ５ｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔ
ｉｖｉｔｙ Ｊ ｂｙ Ｍ。
Ｔｉｎｋｈａｍ （ＭｃＧＲＡＷ−１１ｉ １１社）に
よればて、 ＝Ｔ＋ ／２ａ（α： ＤｅＨ／ｃ％Ｃは
真空中の光速）で与えられる。常伝導体ＮとしてＤの大
きな縮退半導体、例えばＩｎＡｓを用いればＤ ＝２０
０〜１０００ｃｒｎ’／ｓ程度であるから、Ｈ＝ ２０
ｇａｕｓｓとしてもｒｐ＝４〜２０ｐｓｅｃ程度となり
高速なスイッチ素子として応用できる。
よればて、 ＝Ｔ＋ ／２ａ（α： ＤｅＨ／ｃ％Ｃは
真空中の光速）で与えられる。常伝導体ＮとしてＤの大
きな縮退半導体、例えばＩｎＡｓを用いればＤ ＝２０
０〜１０００ｃｒｎ’／ｓ程度であるから、Ｈ＝ ２０
ｇａｕｓｓとしてもｒｐ＝４〜２０ｐｓｅｃ程度となり
高速なスイッチ素子として応用できる。
（発明の効果〕
以上説明したように、本発明は超伝導電流を用いずクー
パ対の対破壊により抵抗を制御するスイッチ素子である
から、磁束トラップ等の磁気ノイズに対し比較的安定で
あり、ＣＲおよびＬ／Ｒ時定数のような外因的速度制約
の影響の少ない高速スイッチ素子としての利点を有する
。
パ対の対破壊により抵抗を制御するスイッチ素子である
から、磁束トラップ等の磁気ノイズに対し比較的安定で
あり、ＣＲおよびＬ／Ｒ時定数のような外因的速度制約
の影響の少ない高速スイッチ素子としての利点を有する
。
第１図は本発明の素子構造を示す模式図、第２図は本発
明素子のベアポテンシャル図、第３図は本発明素子の動
作原理を示す図、第４図は本発明実施例の断面図、 第５図は磁場による抵抗の変化を示す特性図、 第６図は本発明の他の素子構造を示す模式図である。 １・・・制御線、 ２．３・・・Ｎｂ層、 ４…ｐｉｎＡｓ基板、 ４Ａ・・・表面反転層。
明素子のベアポテンシャル図、第３図は本発明素子の動
作原理を示す図、第４図は本発明実施例の断面図、 第５図は磁場による抵抗の変化を示す特性図、 第６図は本発明の他の素子構造を示す模式図である。 １・・・制御線、 ２．３・・・Ｎｂ層、 ４…ｐｉｎＡｓ基板、 ４Ａ・・・表面反転層。
Claims (2)
- （１）２つの超伝導体によって常伝導体が挟まれた結合
構造と、超伝導近接効果によって前記常伝導体中にしみ
出したクーパ対を磁場によって破壊して抵抗値を制御す
るための磁場発生制御線とを具えたことを特徴とするス
イッチ素子。 - （２）２つの超伝導体によって常伝導体が挟まれた結合
がくり返された構造と、超伝導近接効果によって前記常
伝導体中にしみ出したクーパ対を磁場によって破壊して
抵抗値を制御するための磁場発生制御線とを具えたこと
を特徴とするスイッチ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63124007A JPH01293674A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | スイッチ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63124007A JPH01293674A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | スイッチ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01293674A true JPH01293674A (ja) | 1989-11-27 |
Family
ID=14874724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63124007A Pending JPH01293674A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | スイッチ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01293674A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013545261A (ja) * | 2010-09-20 | 2013-12-19 | アールト コルケアコウルスエーティ | ガイド中を伝搬する単一マイクロ波フォトンの検出器 |
-
1988
- 1988-05-23 JP JP63124007A patent/JPH01293674A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013545261A (ja) * | 2010-09-20 | 2013-12-19 | アールト コルケアコウルスエーティ | ガイド中を伝搬する単一マイクロ波フォトンの検出器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5462762A (en) | Fabrication method of superconducting quantum interference device constructed from short weak links with ultrafine metallic wires | |
| JPS60231375A (ja) | 超伝導トランジスタ | |
| JP2749048B2 (ja) | 超電導量子干渉計 | |
| US3564351A (en) | Supercurrent devices | |
| JPH01293674A (ja) | スイッチ素子 | |
| JP3123164B2 (ja) | 超電導デバイス | |
| JP4820481B2 (ja) | 超伝導量子干渉素子 | |
| JPH0315355B2 (ja) | ||
| JP2585269B2 (ja) | 超伝導トランジスタ | |
| JPH01101676A (ja) | 超伝導トランジスタ | |
| JP3212088B2 (ja) | 超電導デバイス | |
| JPH03274775A (ja) | 超伝導素子 | |
| JP2955407B2 (ja) | 超電導素子 | |
| JPH01130580A (ja) | 超伝導電子装置 | |
| Krylov et al. | Superconductive IC Manufacturing | |
| JPH10200171A (ja) | 超伝導集積回路 | |
| JPH04204069A (ja) | Ｓｑｕｉｄ磁束計 | |
| Prans et al. | The SNS Josephson junction with a third terminal | |
| JP3232642B2 (ja) | 電流変調装置 | |
| JPS62217679A (ja) | 磁界結合型ジヨセフソン素子 | |
| JPS63224374A (ja) | 超電導素子 | |
| JPH0351720A (ja) | 光検出素子 | |
| JPH01137683A (ja) | 超電導スイッチング素子 | |
| JPH01302785A (ja) | セラミック超電導装置 | |
| JPH0351719A (ja) | 光検出素子 |