JPH01316978A - セラミック超電導記憶素子 - Google Patents
セラミック超電導記憶素子Info
- Publication number
- JPH01316978A JPH01316978A JP63148577A JP14857788A JPH01316978A JP H01316978 A JPH01316978 A JP H01316978A JP 63148577 A JP63148577 A JP 63148577A JP 14857788 A JP14857788 A JP 14857788A JP H01316978 A JPH01316978 A JP H01316978A
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- JP
- Japan
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- wire
- current
- superconductor
- superconducting
- loop
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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〉
少なくとも一部がセラミック超電導体からなる導線をも
つ超電導ループの電流を制御する記憶素子に関するもの
である。
つ超電導ループの電流を制御する記憶素子に関するもの
である。
〈従来の技術〉
従来、超電導の特性を用いた記憶装置には、ジョセフソ
ン素子が用いられていた。ジョセフソン素子を接続した
ループを貫く磁束量子（フラクソイド）の有無を、記憶
状態の“１”と“０”に対応させていた。
ン素子が用いられていた。ジョセフソン素子を接続した
ループを貫く磁束量子（フラクソイド）の有無を、記憶
状態の“１”と“０”に対応させていた。
しかし、従来の超電導記憶装置で用いるジョセル
フノン素子はニオブか鉛、又は、それらの合金どからな
る超電導体の間に極めて薄い絶縁膜を介在させた接合を
もつ構造である。
る超電導体の間に極めて薄い絶縁膜を介在させた接合を
もつ構造である。
〈発明が解決しようとする問題点〉
前記のジョセフソン素子で、介在させる絶縁膜は、超電
導電子をトンネル効果で通過させる数１０あること、更
に、出力レベルが低いこと、極低温でないと使用できな
いことが実用化を妨げていた。
導電子をトンネル効果で通過させる数１０あること、更
に、出力レベルが低いこと、極低温でないと使用できな
いことが実用化を妨げていた。
本発明は、以上のジョセフソン素子の記憶素子がもつ問
題点を解消し、製造りの問題が少なく、動作特性が優れ
、取扱が容易な超電導記憶素子を提供することを目的と
している。
題点を解消し、製造りの問題が少なく、動作特性が優れ
、取扱が容易な超電導記憶素子を提供することを目的と
している。
〈問題点を解決するための手段〉
上記の目的を達成する本発明の超電導記憶素子↓
ば、少なくとその一部が、磁界の影響が太きくなる粒界
を有するセラミック超電導体で構成した超電導ループか
らなり、その粒界をもつセラミック超電導体の超電導状
態を、近接して設けられた制御用の導体線に流す電流で
発生する磁界で制御するものである。
を有するセラミック超電導体で構成した超電導ループか
らなり、その粒界をもつセラミック超電導体の超電導状
態を、近接して設けられた制御用の導体線に流す電流で
発生する磁界で制御するものである。
以上の構成の超電導記憶素子に前記の粒界を有する超電
導部をはさむ位置に電源と信号検出用のリード線部を設
け、前記のセラミック超電導体部に近接して設けた導体
線の電流による磁界を作用させて、その超電導ループ内
へ磁束を蓄える書込みと、その磁束の放出で読取りと消
去動作を行なう超電導記憶装置を構成するものである。
導部をはさむ位置に電源と信号検出用のリード線部を設
け、前記のセラミック超電導体部に近接して設けた導体
線の電流による磁界を作用させて、その超電導ループ内
へ磁束を蓄える書込みと、その磁束の放出で読取りと消
去動作を行なう超電導記憶装置を構成するものである。
〈作用〉
セラミック超電導体はその粒界の状態により、微弱な磁
界の印加によってその超電導状態が破れ第２号（１９８
８年発行と記載されている。本発明は、以上の特性を、
記憶素子の動作をする超電導ループのスイッチ部に応用
するものである。
界の印加によってその超電導状態が破れ第２号（１９８
８年発行と記載されている。本発明は、以上の特性を、
記憶素子の動作をする超電導ループのスイッチ部に応用
するものである。
上記の粒界をもつセラミック超電導体からなる磁気抵抗
素子の特性の１例を、第７図に示した。
素子の特性の１例を、第７図に示した。
これは、磁界を印加しないときは電気抵抗は完全に零で
、磁界を印加して、その強さを上げると臨界磁界で発生
し、更に、印加磁界を増すと、急速に増大する電気抵抗
を示している。
、磁界を印加して、その強さを上げると臨界磁界で発生
し、更に、印加磁界を増すと、急速に増大する電気抵抗
を示している。
以上のセラミック超電導体は、従来の超電導体と異なり
極めて弱い磁界（数ガウス）で、その超−で、超電導特
有の極めて高速で超電導記憶装置に書込みと読出し及び
消去の動作を行なわせるものである。
極めて弱い磁界（数ガウス）で、その超−で、超電導特
有の極めて高速で超電導記憶装置に書込みと読出し及び
消去の動作を行なわせるものである。
〈実施例〉
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
実施例で作製したセラミック超電導体は、第６図に示し
たスプレーパイロリシス法の成膜装置によるもので、安
定化ジルコニアの基板４を、ヒーター５で４００℃に加
熱しておき、そこへ硝酸塩の原料ｙ （ＮＯ３） ｓ
＠ ６Ｈ２０、Ｂａ （ＮＯ３）２及びＣｕ（ＮＯ３）
２＠ ３Ｈ２０がＹＩＢａ２Ｃｕａ ０７−Ｘの元素組
成比になるよう秤量し、水溶液にして噴射装置６から断
続的にスプレーして、膜厚を約５μｍにし、続いて、９
５０℃で６０分間と、５００℃で１０時間の空気中アニ
ールを行ったものである。作製した超電導体膜は、抵抗
が１００Ｋから下がりはじめ、８３にで完全な抵抗零を
示した。
たスプレーパイロリシス法の成膜装置によるもので、安
定化ジルコニアの基板４を、ヒーター５で４００℃に加
熱しておき、そこへ硝酸塩の原料ｙ （ＮＯ３） ｓ
＠ ６Ｈ２０、Ｂａ （ＮＯ３）２及びＣｕ（ＮＯ３）
２＠ ３Ｈ２０がＹＩＢａ２Ｃｕａ ０７−Ｘの元素組
成比になるよう秤量し、水溶液にして噴射装置６から断
続的にスプレーして、膜厚を約５μｍにし、続いて、９
５０℃で６０分間と、５００℃で１０時間の空気中アニ
ールを行ったものである。作製した超電導体膜は、抵抗
が１００Ｋから下がりはじめ、８３にで完全な抵抗零を
示した。
次に、セラミック超電導体膜を、第１図に示した超電導
記憶素子のループの部分を形成するため通常のフォトリ
ングラフィ工程と、リン酸系のエツチング液による成形
加工を行った。成形した超電導体のループは、磁界の作
用を受ける超電導体線１と、磁界の作用を受けない超電
導体線２から構成されている。
記憶素子のループの部分を形成するため通常のフォトリ
ングラフィ工程と、リン酸系のエツチング液による成形
加工を行った。成形した超電導体のループは、磁界の作
用を受ける超電導体線１と、磁界の作用を受けない超電
導体線２から構成されている。
更に、電極端子ａ、ｂと、制御磁界を発生する導体線３
をＴｉの真空蒸着膜のリフトオフ法で作製した。作製し
たセラミック超電導体は、それを構成する粒子の粒界が
弱接合の状態で、等測的には第８図に示した多数のジョ
セフソン接合１２１゜１２１、・・・の集合体になると
考えられ麩。このセラミック超電導体は、弱い磁界の印
加によって、そのジョセフソン接合１２１．１２１・・
・から超電導状態が破れ急速に電気抵抗が増大する。
をＴｉの真空蒸着膜のリフトオフ法で作製した。作製し
たセラミック超電導体は、それを構成する粒子の粒界が
弱接合の状態で、等測的には第８図に示した多数のジョ
セフソン接合１２１゜１２１、・・・の集合体になると
考えられ麩。このセラミック超電導体は、弱い磁界の印
加によって、そのジョセフソン接合１２１．１２１・・
・から超電導状態が破れ急速に電気抵抗が増大する。
第１図の構成で、導体線３と、超電導体線Ｉの中心間距
離は５０μｍ、各々の線幅をＳＯμｍと５０μｍにした
。超電導ループの１辺は約％００μｍのほぼ正方形にし
た。この導体線３にＩＯｍＡの電流を流すと超電導体線
１に０４ガウスの磁界が印加され、このとき超電導体線
Ｉに２ｍＡの電流を流しておくとＩＯｍΩの抵抗を発生
したが、この超電導体 線１の超電導磁気抵抗素子としての特性を測定したのが
第２図である。この図から、超電導線１に流す電流によ
り、その磁気抵抗素子としての特性を制御できることが
分る。
離は５０μｍ、各々の線幅をＳＯμｍと５０μｍにした
。超電導ループの１辺は約％００μｍのほぼ正方形にし
た。この導体線３にＩＯｍＡの電流を流すと超電導体線
１に０４ガウスの磁界が印加され、このとき超電導体線
Ｉに２ｍＡの電流を流しておくとＩＯｍΩの抵抗を発生
したが、この超電導体 線１の超電導磁気抵抗素子としての特性を測定したのが
第２図である。この図から、超電導線１に流す電流によ
り、その磁気抵抗素子としての特性を制御できることが
分る。
第１図の構成の超電導記憶素子を液体窒素温度７７Ｋに
冷却した状態で、電極端子ａ−ｂを介して超電導線部に
＃卆４ｍＡの電流を流すとその１と２の線にそれぞれ半
分の２ｍＡづつ流れ、第３図（ａ）の状態になる。続い
て、導体線３にＩＯｍＡの電流を流すと、５０μｍ離れ
たセラミック超電導体線１に約０．４ガウスの磁界が印
加され、常電導状態になり電気抵抗をもつので、電流は
、第３れていた電源を切ると第３図（ｃ）のように超電
導線ループに約４ｍＡの永久電流が流れループ内に磁束
を保つ記憶素子の“書き込み”状態になった。
冷却した状態で、電極端子ａ−ｂを介して超電導線部に
＃卆４ｍＡの電流を流すとその１と２の線にそれぞれ半
分の２ｍＡづつ流れ、第３図（ａ）の状態になる。続い
て、導体線３にＩＯｍＡの電流を流すと、５０μｍ離れ
たセラミック超電導体線１に約０．４ガウスの磁界が印
加され、常電導状態になり電気抵抗をもつので、電流は
、第３れていた電源を切ると第３図（ｃ）のように超電
導線ループに約４ｍＡの永久電流が流れループ内に磁束
を保つ記憶素子の“書き込み”状態になった。
この永久電流が流れたのは、超電導ループを超電導電子
が流れる時間より、超電導線が、超電導状態に回復する
時間が早いこと、及び、超電導電子の流れを決定するイ
ンピーダンスが、電源方向より、ループ内が小さくなる
ことなどが考えられる。
が流れる時間より、超電導線が、超電導状態に回復する
時間が早いこと、及び、超電導電子の流れを決定するイ
ンピーダンスが、電源方向より、ループ内が小さくなる
ことなどが考えられる。
書き込みを行った超電導ループは永久電流によって記憶
が保持される。
が保持される。
以上のように書き込んだ記憶素子の読出しは、超電導ル
ープへの書き込みと逆に電極すからａの方向へ電流を流
し、超電導線１の部分の電流を臨界電流Ｉｃ以上にする
か、導体線３に電流を流し超電導線１に臨界磁界ＨＣ以
上の磁界を印加し、抵抗をもって前記の永久電流が消滅
するとき発生する遷移時に発生するパルス電圧を利用す
る破壊読出しの方法を使用した。
ープへの書き込みと逆に電極すからａの方向へ電流を流
し、超電導線１の部分の電流を臨界電流Ｉｃ以上にする
か、導体線３に電流を流し超電導線１に臨界磁界ＨＣ以
上の磁界を印加し、抵抗をもって前記の永久電流が消滅
するとき発生する遷移時に発生するパルス電圧を利用す
る破壊読出しの方法を使用した。
なお書き込み状態から消去状態にするときは、上記の方
法で超電導体線１に抵抗をもたせればよい。
法で超電導体線１に抵抗をもたせればよい。
以上の本発明は、上記の実施例の方法に限定するもので
なく、超電導体線１，２をスパッタ。
なく、超電導体線１，２をスパッタ。
ＭＯＣＶＤ又は電子ビーム蒸着法などＫよるセラミック
超電導薄膜で作成してもよく、このときは加工形状の微
細化でＩｃ、Ｈｃを低くすることもできる。又、超電導
線１と２は別工程で作製してもよく、その線の幅を調整
すれば超電導体ｌと２及び、導体線３も同じ超電導膜か
ら形成することもできる。
超電導薄膜で作成してもよく、このときは加工形状の微
細化でＩｃ、Ｈｃを低くすることもできる。又、超電導
線１と２は別工程で作製してもよく、その線の幅を調整
すれば超電導体ｌと２及び、導体線３も同じ超電導膜か
ら形成することもできる。
超電導体線１は、第４図に示したように、一部にくびれ
を作りその部分の電流密度を上げ、磁界導体線３を第５
図のようにループの内部を通して、素子面積を小さくす
る配置や、（ｂ）及び（Ｃ）のようにその発生する磁界
を効率よく印加する構成などにしてもよ ；≠＃弓第５図のように超電導線１又は２と導体線３が
積層状態になるところは、５ｉ０２などの無機、又は、
ポリイミド樹脂などの有機絶縁膜を介在させた。また、
超電導ループを構成する超電導導体導線は、導体線の磁
界で制御する部分以外は、粒界を有し磁気感度の高いセ
ラミック超電導体である必要はなく、他の超電導体、又
は、粒界が弱結合でな（Ｈｃの高い超電導層、又はその
層との積層にしてもよい。更に磁界で制御する超電導体
部分を短かくする、超電導ループへの電源端子を超電導
体２の近くへずらすことにより、常時超電導状態の部分
でほぼそのループを構成しておけば、書き込み時その超
電導線部分がループで蓄える磁束を発生しているので、
書き込みをより確実にすることができる。読取りも、説
明した破壊 ）読出しでなく光磁気効果膜を設けて光学
的に読出す方法、又は、微小磁気センサのマトリックス
を用いる方法１，１″どかある。
を作りその部分の電流密度を上げ、磁界導体線３を第５
図のようにループの内部を通して、素子面積を小さくす
る配置や、（ｂ）及び（Ｃ）のようにその発生する磁界
を効率よく印加する構成などにしてもよ ；≠＃弓第５図のように超電導線１又は２と導体線３が
積層状態になるところは、５ｉ０２などの無機、又は、
ポリイミド樹脂などの有機絶縁膜を介在させた。また、
超電導ループを構成する超電導導体導線は、導体線の磁
界で制御する部分以外は、粒界を有し磁気感度の高いセ
ラミック超電導体である必要はなく、他の超電導体、又
は、粒界が弱結合でな（Ｈｃの高い超電導層、又はその
層との積層にしてもよい。更に磁界で制御する超電導体
部分を短かくする、超電導ループへの電源端子を超電導
体２の近くへずらすことにより、常時超電導状態の部分
でほぼそのループを構成しておけば、書き込み時その超
電導線部分がループで蓄える磁束を発生しているので、
書き込みをより確実にすることができる。読取りも、説
明した破壊 ）読出しでなく光磁気効果膜を設けて光学
的に読出す方法、又は、微小磁気センサのマトリックス
を用いる方法１，１″どかある。
以上のように、本発明は上記で説明した実施例に限定さ
れるものではない。
れるものではない。
〈発明の効果〉
本発明は、超電導の特性を用いるが従来の作製が極めて
困難な極薄絶縁膜を用いるジョセフノン素子を使わず、
セラミック超電導体の粒界に容易に形成できる弱結合に
よる超電導磁気抵抗効果を用いる記憶素子であり、その
作製が容易で、入・出力も実用的な電力の大きさで耐雑
音性もよく取扱も難しくなく、更に、記録保持に電力を
要しない特徴も持たせることができる。
困難な極薄絶縁膜を用いるジョセフノン素子を使わず、
セラミック超電導体の粒界に容易に形成できる弱結合に
よる超電導磁気抵抗効果を用いる記憶素子であり、その
作製が容易で、入・出力も実用的な電力の大きさで耐雑
音性もよく取扱も難しくなく、更に、記録保持に電力を
要しない特徴も持たせることができる。
本発明の超電導記憶素子は、先に特願昭６３−２９５２
６などで出願人の１人であるシャープ株式会社から提案
したセラミック超電導論理素子と組み合せで用いること
により超電導の極めて高速の動作を行なうデジタル回路
を構成できる。
６などで出願人の１人であるシャープ株式会社から提案
したセラミック超電導論理素子と組み合せで用いること
により超電導の極めて高速の動作を行なうデジタル回路
を構成できる。
第１図は本発明の１実施例の構成図、第２図はセラミッ
ク超電導磁気抵抗効果の一例を示す特性図、第３図は本
発明の実施例の動作図、第４図は本発明の他の実施例の
構成図、第５図は本発明の更に他の実施例の構成図、第
６図は本発明に用いたセラミック超電導体膜の作製方法
を示した図、第７図は本発明の超電導磁気抵抗特性を示
す図、第８図は本発明の超電導体の等価回路図である。 ｌ・・・磁界の作用をうける超電導体線、２・・・超電
導体線、３・・・導体線、４・・・基板、５・・・ヒー
ター、６・・・噴射装置。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）：＄２ 図 （ａ） （ｂ）
第４ 図 ＄５ ｆ 第６図 ８７図 １２１ ＋２１ １２１第８図
ク超電導磁気抵抗効果の一例を示す特性図、第３図は本
発明の実施例の動作図、第４図は本発明の他の実施例の
構成図、第５図は本発明の更に他の実施例の構成図、第
６図は本発明に用いたセラミック超電導体膜の作製方法
を示した図、第７図は本発明の超電導磁気抵抗特性を示
す図、第８図は本発明の超電導体の等価回路図である。 ｌ・・・磁界の作用をうける超電導体線、２・・・超電
導体線、３・・・導体線、４・・・基板、５・・・ヒー
ター、６・・・噴射装置。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）：＄２ 図 （ａ） （ｂ）
第４ 図 ＄５ ｆ 第６図 ８７図 １２１ ＋２１ １２１第８図
Claims (1)
- １、超電導体ループの少なくとも一部の導線を粒界を有
するセラミック超電導体で形成し、前記粒界を有するセ
ラミック超電導体の導線に近接した導体線を設け、前記
導体線に流す電流で発生する磁界の作用で前記超電導ル
ープを流れる電流を制御することを特徴とするセラミッ
ク超電導記憶素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63148577A JPH01316978A (ja) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | セラミック超電導記憶素子 |
| US07/365,921 US5041880A (en) | 1988-06-16 | 1989-06-14 | Logic device and memory device using ceramic superconducting element |
| CN 92102162 CN1024056C (zh) | 1988-06-16 | 1989-06-16 | 采用陶瓷超导元件的存储器件 |
| CN89104039A CN1020363C (zh) | 1988-06-16 | 1989-06-16 | 采用陶瓷超导元件的逻辑器件 |
| EP89306161A EP0347258B1 (en) | 1988-06-16 | 1989-06-16 | Logic device using ceramic superconducting element |
| DE68922786T DE68922786T2 (de) | 1988-06-16 | 1989-06-16 | Logische Vorrichtung mit einem keramischen supraleitenden Element. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63148577A JPH01316978A (ja) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | セラミック超電導記憶素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01316978A true JPH01316978A (ja) | 1989-12-21 |
Family
ID=15455857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63148577A Pending JPH01316978A (ja) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | セラミック超電導記憶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01316978A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4195303A1 (en) * | 2021-12-13 | 2023-06-14 | Karlsruher Institut für Technologie | Nonlinear element device manufactured by using single layer evaporation |
-
1988
- 1988-06-16 JP JP63148577A patent/JPH01316978A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4195303A1 (en) * | 2021-12-13 | 2023-06-14 | Karlsruher Institut für Technologie | Nonlinear element device manufactured by using single layer evaporation |
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