JPH02199880A - 超電導スイツチ - Google Patents
超電導スイツチInfo
- Publication number
- JPH02199880A JPH02199880A JP1017555A JP1755589A JPH02199880A JP H02199880 A JPH02199880 A JP H02199880A JP 1017555 A JP1017555 A JP 1017555A JP 1755589 A JP1755589 A JP 1755589A JP H02199880 A JPH02199880 A JP H02199880A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching element
- superconducting
- metals
- superconductor
- voltage
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- Pending
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- 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〕
この発明は、超電導体からなるスイッチング素子を備え
た超電導スイッチに関するものである。
た超電導スイッチに関するものである。
超電導体はそれ自体スイッチング素子で、臨界電流（Ｉ
ｅ）を超える電流パルスを超電導体に送って超電導体を
常電導体に変えて電圧零状態から電圧を生ぜしめてスイ
ッチとして動作することができる。しかしながら、この
超電導スイッチング素子では臨界電流（ＩＣ）が高いと
、これを！ｌ積回路に用いた場合に大きな消費電力を要
し、更にその大きな発熱のために集積回路の集積化が困
ＩＩＩであった。
ｅ）を超える電流パルスを超電導体に送って超電導体を
常電導体に変えて電圧零状態から電圧を生ぜしめてスイ
ッチとして動作することができる。しかしながら、この
超電導スイッチング素子では臨界電流（ＩＣ）が高いと
、これを！ｌ積回路に用いた場合に大きな消費電力を要
し、更にその大きな発熱のために集積回路の集積化が困
ＩＩＩであった。
また、臨界電流（ｆｃ）が低いと熱雑音による誤動作が
問題となった。
問題となった。
これらの困難を解消するものとして考えられたのがジョ
セフソン素子であり、この素子の構成が第３図に示され
ている （「高速ディノタルデバイス シリーズ ４１
培風館、初版昭和６１年１１月３０日発行、参照）、集
積回路に用いられたこの素子は、超電導電極（１）の間
に薄い絶縁１１（２）が挾まれている。このタイプの素
子は２つの超電導電極（１）に流れる超電導トンネル電
流により電子力学的コヒーレンスを作っている。
セフソン素子であり、この素子の構成が第３図に示され
ている （「高速ディノタルデバイス シリーズ ４１
培風館、初版昭和６１年１１月３０日発行、参照）、集
積回路に用いられたこの素子は、超電導電極（１）の間
に薄い絶縁１１（２）が挾まれている。このタイプの素
子は２つの超電導電極（１）に流れる超電導トンネル電
流により電子力学的コヒーレンスを作っている。
このトンネル形シ階セ７ソン素子の電流（り一電圧（Ｖ
）特性を示したのが第４図であり （超電導日本物理学
会編、丸善、昭和５４年１１月３０日発行参照）、臨界
電流（Ｉｃ）以下のバイアス電流を流し、そこに臨界電
流（Ｉａ）以上の電流を流すと、超電導状態から常電導
状態となり、超電導電極（１）間に有限電圧が生じる０
次に、電流をいったん零にする信号を送って超電導Ｗｉ
極（１）を超電導状態に回復させてから超電導電極（１
）にバイアス電流を流すともとに戻る。この超電導スイ
ッチはこの電圧値零と有限値のスイッチを利用している
。
）特性を示したのが第４図であり （超電導日本物理学
会編、丸善、昭和５４年１１月３０日発行参照）、臨界
電流（Ｉｃ）以下のバイアス電流を流し、そこに臨界電
流（Ｉａ）以上の電流を流すと、超電導状態から常電導
状態となり、超電導電極（１）間に有限電圧が生じる０
次に、電流をいったん零にする信号を送って超電導Ｗｉ
極（１）を超電導状態に回復させてから超電導電極（１
）にバイアス電流を流すともとに戻る。この超電導スイ
ッチはこの電圧値零と有限値のスイッチを利用している
。
従来の超電導スイッチは以上のように構成されて超電導
電極（１）闇の絶縁膜（２）は平坦でかつ一定幅、厚み
が３０人程度のものが必要であり、その形成が非常に困
難であり、そのため、その性能の特性制御も困難である
という問題点があった。
電極（１）闇の絶縁膜（２）は平坦でかつ一定幅、厚み
が３０人程度のものが必要であり、その形成が非常に困
難であり、そのため、その性能の特性制御も困難である
という問題点があった。
また、このものを集積回路に使う場合には、電流を一旦
零にするラッチ動作なのでリセット信号が必要であり、
高速素子でありながらクロックパルス周期を短くするこ
とができないという問題点があった。
零にするラッチ動作なのでリセット信号が必要であり、
高速素子でありながらクロックパルス周期を短くするこ
とができないという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、特性制御が容易で、非ラツチ動作であり、
かつ高速化とパンチスルーを激減することのできる超電
導スイッチを得ることを目的とする。
れたもので、特性制御が容易で、非ラツチ動作であり、
かつ高速化とパンチスルーを激減することのできる超電
導スイッチを得ることを目的とする。
ｃｓ１８Ｎを解決するための手段〕
この発明に係る超電導スイッチは、超電導体からなる第
１のスイッチング素子に、これらの臨界電流値よりも低
い値の臨界電流値を有する超電導体からなる第２のスイ
ッチング素子を介在させたものである。
１のスイッチング素子に、これらの臨界電流値よりも低
い値の臨界電流値を有する超電導体からなる第２のスイ
ッチング素子を介在させたものである。
この発明においては、第２のスイッチング素子の臨界電
流値よりも大きく、かつ第１のスイッチング素子の臨界
電流値よりも低い電流を第１のスイッチング素子面に流
すと第２のスイッチング素子の超電導状態が破れ、電圧
が生じる。
流値よりも大きく、かつ第１のスイッチング素子の臨界
電流値よりも低い電流を第１のスイッチング素子面に流
すと第２のスイッチング素子の超電導状態が破れ、電圧
が生じる。
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、材料
Ｖ ＢＩＬ２ Ｃｕ３０ｙにＣａ ５％をドープした第
１のスイッチング素子（３）間には材料Ｙ Ｂａ２ Ｃ
ｕ＝ＯｙにＣａ１％をドープした第２のスイッチング素
子（４）が介在している。基板（５）と一方のＩＪＩｉ
ｌのスイッチング素子（３）との闇お上り他方の第２の
スイッチング素子（４）の上面には配線金属（６）が設
けられている。なお、上記実施例の場合には、例えばマ
ルチターゲットスパッタリング装置でエピタキシャル成
長させながら途中でＣａ含有量が変化させられ、スイッ
チング素子（３） 、 （４）の界面では結晶粒界のな
いものが作られている。
Ｖ ＢＩＬ２ Ｃｕ３０ｙにＣａ ５％をドープした第
１のスイッチング素子（３）間には材料Ｙ Ｂａ２ Ｃ
ｕ＝ＯｙにＣａ１％をドープした第２のスイッチング素
子（４）が介在している。基板（５）と一方のＩＪＩｉ
ｌのスイッチング素子（３）との闇お上り他方の第２の
スイッチング素子（４）の上面には配線金属（６）が設
けられている。なお、上記実施例の場合には、例えばマ
ルチターゲットスパッタリング装置でエピタキシャル成
長させながら途中でＣａ含有量が変化させられ、スイッ
チング素子（３） 、 （４）の界面では結晶粒界のな
いものが作られている。
上記のように構成された超電導スイッチでは、第ｌのス
イッチング素子（３）、１２のスイッチング素子（４）
の材料として、酸化物超電導体を使用した。それは、こ
の材料は膜の作り方を少し変えるだけで臨界電流（Ｉｃ
）が簡単に変化するからである１例えば、膜質を良（し
たり悪くしたりする方法、あるいは組成を少し変える方
法など様々にある。この実施例の場合には、材料の組成
を変える方法を例示した。
イッチング素子（３）、１２のスイッチング素子（４）
の材料として、酸化物超電導体を使用した。それは、こ
の材料は膜の作り方を少し変えるだけで臨界電流（Ｉｃ
）が簡単に変化するからである１例えば、膜質を良（し
たり悪くしたりする方法、あるいは組成を少し変える方
法など様々にある。この実施例の場合には、材料の組成
を変える方法を例示した。
第２図は［ジャパニーズ ジャーナル オプアプライド
フィジックス ２７巻、１０．１９８８年（ＪＡＰＡ
ＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ＾００ＬｆＥＤ ＰＨ
ＹＳＩＣＳ ＶＯＬ。
フィジックス ２７巻、１０．１９８８年（ＪＡＰＡ
ＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ＾００ＬｆＥＤ ＰＨ
ＹＳＩＣＳ ＶＯＬ。
２７、 Ｎｏ、 １０． ＣＴＯＢＥＲ，１９８８，
ＰＰ、 Ｌ］８４３−Ｌ１８４４） 、Ｉに示されたも
ので、Ｙ Ｂａ２ Ｃｕ３０ｙｌｉ電導体にＣａ濃度を
変化させてＣａドープを行った時の臨界電流密度Ｊｃの
変化が示されている。これによると、Ｃａ５％でドープ
した場合が臨界電流密度Ｊｃが最も高い。
ＰＰ、 Ｌ］８４３−Ｌ１８４４） 、Ｉに示されたも
ので、Ｙ Ｂａ２ Ｃｕ３０ｙｌｉ電導体にＣａ濃度を
変化させてＣａドープを行った時の臨界電流密度Ｊｃの
変化が示されている。これによると、Ｃａ５％でドープ
した場合が臨界電流密度Ｊｃが最も高い。
上記構成の超電導スイッチにおいては、配線金属（６）
ｆｆｌｌに電流を流した場合、電流密度１６０＾／ｃＩ
ｓ２程度までは配線金属（６）開に電圧は生じない、し
かしながら、例えば２００Ａ／ａｍ”のＮ流密度にする
と第２のスイッチング素子（４）の超電導状態が破れ、
配＃ｌ會属（６）間には電圧が生じてスイッチング動作
がなされる。また、電流密度を再び１４０Δ／ｃｍ２程
度に戻すと第２のスイッチング素子（４）は常電導状態
から超電導状態に戻り、配線金属（６）間の電圧は零と
なる。この間、電流を零にする必要がなく非ラツチ動作
となっている。特性の制御は第２のスイッチング素子（
４）のＣａ含有％を変えて臨界電流密度Ｊｅを変化させ
て、スイッチする電ｔｉ１．密度値を制御してもよいし
、また第２のスイッチング素子（４）の厚さを変化させ
て生じる電圧を制御してもよい。
ｆｆｌｌに電流を流した場合、電流密度１６０＾／ｃＩ
ｓ２程度までは配線金属（６）開に電圧は生じない、し
かしながら、例えば２００Ａ／ａｍ”のＮ流密度にする
と第２のスイッチング素子（４）の超電導状態が破れ、
配＃ｌ會属（６）間には電圧が生じてスイッチング動作
がなされる。また、電流密度を再び１４０Δ／ｃｍ２程
度に戻すと第２のスイッチング素子（４）は常電導状態
から超電導状態に戻り、配線金属（６）間の電圧は零と
なる。この間、電流を零にする必要がなく非ラツチ動作
となっている。特性の制御は第２のスイッチング素子（
４）のＣａ含有％を変えて臨界電流密度Ｊｅを変化させ
て、スイッチする電ｔｉ１．密度値を制御してもよいし
、また第２のスイッチング素子（４）の厚さを変化させ
て生じる電圧を制御してもよい。
以上説明したように、この発明の超電導スイッチは、超
電導体からなる第１のスイッチング素子に、これらの臨
界電流値よりも低い値の臨界電流値を有する超電導体か
らなる第２のスイッチング素子を介在させたことにより
、特性制御が容易で、非ラツチ動作であり、かつ高速化
とパンチスルーを激減することができるという効果があ
る。
電導体からなる第１のスイッチング素子に、これらの臨
界電流値よりも低い値の臨界電流値を有する超電導体か
らなる第２のスイッチング素子を介在させたことにより
、特性制御が容易で、非ラツチ動作であり、かつ高速化
とパンチスルーを激減することができるという効果があ
る。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は酸
化物超電導体のＣａ濃度と臨界電流密度との関係を示す
関係図、第３図はトンネル形ノタセ味 ７ソン素子の錯視図、第４図〜そのＩ−Ｖ特性図である
。 図において、（３）は第１のスイッチング素子、（４）
は第２靴のスイッチング素子、（６）は配線金属である
。 なお、各図中、 同一符号は同−又は相当部分を 示す。
化物超電導体のＣａ濃度と臨界電流密度との関係を示す
関係図、第３図はトンネル形ノタセ味 ７ソン素子の錯視図、第４図〜そのＩ−Ｖ特性図である
。 図において、（３）は第１のスイッチング素子、（４）
は第２靴のスイッチング素子、（６）は配線金属である
。 なお、各図中、 同一符号は同−又は相当部分を 示す。
Claims (1)
- 超電導体からなる第１のスイッチング素子に、これらの
臨界電流値よりも低い値の臨界電流値を有する超電導体
からなる第２のスイッチング素子を介在させ、前記第２
のスイッチング素子の前記臨界電流値よりも大きく、か
つ前記第１のスイッチング素子の前記臨界電流値よりも
低い電流を第１のスイッチング素子間に流すと第２のス
イッチング素子の超電導状態が破れることを特徴とする
超電導スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1017555A JPH02199880A (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 超電導スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1017555A JPH02199880A (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 超電導スイツチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02199880A true JPH02199880A (ja) | 1990-08-08 |
Family
ID=11947160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1017555A Pending JPH02199880A (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 超電導スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02199880A (ja) |
-
1989
- 1989-01-30 JP JP1017555A patent/JPH02199880A/ja active Pending
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