JPH0227280A - 超電導量子干渉素子 - Google Patents
超電導量子干渉素子Info
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- JPH0227280A JPH0227280A JP63177703A JP17770388A JPH0227280A JP H0227280 A JPH0227280 A JP H0227280A JP 63177703 A JP63177703 A JP 63177703A JP 17770388 A JP17770388 A JP 17770388A JP H0227280 A JPH0227280 A JP H0227280A
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- wiring
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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〕
この発明は高感度な出力計として用いる超電導量子干渉
素子（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｑｕａｎｔｕ
ｍｒｎｔｅｒｒｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ、略して５
ＱＵＩＤと呼ぶ）中でも直流バイアス電流を用いて駆動
する［）Ｃ−８ＱＵＩＤに関する本のである。
素子（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｑｕａｎｔｕ
ｍｒｎｔｅｒｒｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ、略して５
ＱＵＩＤと呼ぶ）中でも直流バイアス電流を用いて駆動
する［）Ｃ−８ＱＵＩＤに関する本のである。
第８図は従来のＤＣ−８ＱＵＩＤを示す平面図、 第９
図は上記第８図中に点線で囲んだジョセフソン素子形成
部分＋１１の拡大平面図、第１０図は上記第８図中Ａ−
Ｂ間の断面図である。これらの第８図から第１０図にお
いて０例えば３ｉや５ｉ０２等で形成された基板（２）
の表面には以下のものが設けられている。即ち、（３）
は主コイル、（４）、（５）は上部電極。
図は上記第８図中に点線で囲んだジョセフソン素子形成
部分＋１１の拡大平面図、第１０図は上記第８図中Ａ−
Ｂ間の断面図である。これらの第８図から第１０図にお
いて０例えば３ｉや５ｉ０２等で形成された基板（２）
の表面には以下のものが設けられている。即ち、（３）
は主コイル、（４）、（５）は上部電極。
（５１、＋７１は主コイル＋３１と上部電極＋４１．
＋５１との間にそれぞれ形成されたジョセフソン素子で
ある。配線Ｉ Ｑ３により互いに接続されているシャン
ト抵抗（８）。
＋５１との間にそれぞれ形成されたジョセフソン素子で
ある。配線Ｉ Ｑ３により互いに接続されているシャン
ト抵抗（８）。
（９）の中央部分は共に第一の絶縁層ａＯによシ被覆さ
れている。そして上部電極（４）、（５）は接続層ａｎ
により配線１ ｆ１３に接続され、この配線！α１の先
端はボンディングパッドｆｉ９となっている。主コイル
（３）と接続層Ｃ１υとの絶縁は第二の絶縁層α２によ
り実現されている。一方、主コイル（３１の一部は配線
１４１として延びており、その先端はボンディングパッ
ドαｅとなっている。ここに、シャント抵抗＋８１．
＋９１は例えばＭＯやＡｕなどから形成されており、又
、第一の絶縁層帥及び第二の絶縁層α２は例えばｓｉｏ
。
れている。そして上部電極（４）、（５）は接続層ａｎ
により配線１ ｆ１３に接続され、この配線！α１の先
端はボンディングパッドｆｉ９となっている。主コイル
（３）と接続層Ｃ１υとの絶縁は第二の絶縁層α２によ
り実現されている。一方、主コイル（３１の一部は配線
１４１として延びており、その先端はボンディングパッ
ドαｅとなっている。ここに、シャント抵抗＋８１．
＋９１は例えばＭＯやＡｕなどから形成されており、又
、第一の絶縁層帥及び第二の絶縁層α２は例えばｓｉｏ
。
５ｊ０２ 、 Ｎｂ２Ｏ５などの絶縁体により形成され
ている。さらに、主コイル（３）、上部電極１４１．１
５１．接続層（Ｉｌｌ、配線■α３．配線１＋１４．ボ
ンデイングパツドロ９．αｅはｐｂ金合金Ｎｂ等の金属
系、あるいはＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０等のセラミクス系超電
導材料によシ形成されており、特に主コイル（３１，上
部電極（４１゜（５）、接続層ａυ、配線１ ＋１３は
単一の超電導リングを形成している。
ている。さらに、主コイル（３）、上部電極１４１．１
５１．接続層（Ｉｌｌ、配線■α３．配線１＋１４．ボ
ンデイングパツドロ９．αｅはｐｂ金合金Ｎｂ等の金属
系、あるいはＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０等のセラミクス系超電
導材料によシ形成されており、特に主コイル（３１，上
部電極（４１゜（５）、接続層ａυ、配線１ ＋１３は
単一の超電導リングを形成している。
以上の説明のように、ＤＣ−８ＱＵＩＤは２個のジョセ
フソン素子を含む超電導リングを基本構造とする。ここ
に各部の寸法の一例を示すと、基板（２）の大きさｈ
４ｗｘ４ｍ、主コイル（３１の外径は３００ｍＸ３００
／Ａｍ、線幅は１５μｍ、膜厚は２００ｎｍである。
フソン素子を含む超電導リングを基本構造とする。ここ
に各部の寸法の一例を示すと、基板（２）の大きさｈ
４ｗｘ４ｍ、主コイル（３１の外径は３００ｍＸ３００
／Ａｍ、線幅は１５μｍ、膜厚は２００ｎｍである。
ジョセフソン素子（４）、（５）の大きさは４ＪｔｍＸ
４１１ｒｎ。
４１１ｒｎ。
配線■α３．配線１０４の線幅は５０μｍ、膜厚は２０
０ｎｍである、又、ボンディングパッドα９．αｅの大
きさは３００ＩＪｒｎ×３００μｍ、膜厚は３００ｎｍ
である。
０ｎｍである、又、ボンディングパッドα９．αｅの大
きさは３００ＩＪｒｎ×３００μｍ、膜厚は３００ｎｍ
である。
次に動作について説明する。素子全体を基板（２）ごと
液体ヘリウムに浸すなどして冷却し、超電導状態に転移
させる。超電導体内では電子クーパーペアと呼ばれる対
を形成している。このクーパーベアの往来により、ジョ
セフソン素子（６１，（７１にはそれぞれ位相差θ１．
θ２に依存した直流ジョセフソン電流１１． Ｉ２が
それぞれ猾れる。ここでθ、。
液体ヘリウムに浸すなどして冷却し、超電導状態に転移
させる。超電導体内では電子クーパーペアと呼ばれる対
を形成している。このクーパーベアの往来により、ジョ
セフソン素子（６１，（７１にはそれぞれ位相差θ１．
θ２に依存した直流ジョセフソン電流１１． Ｉ２が
それぞれ猾れる。ここでθ、。
θ２はそれぞれ主コイル（３１と上部電極（４１を形成
する超電導体の位相差、主コイル＋３１と上部電極（５
）を形成する超電導体の位相差である。これより、ボン
ディングパッドｆｉター舖間に流すことの出来る超電導
電流Ｉは第＋１１式のようになる。
する超電導体の位相差、主コイル＋３１と上部電極（５
）を形成する超電導体の位相差である。これより、ボン
ディングパッドｆｉター舖間に流すことの出来る超電導
電流Ｉは第＋１１式のようになる。
１ ＝ １１ ＋ １２ ＝ ＩＣ（ｓｉｎθ１ ＋３
１０＃２ ）ここでＩｃはジョセフソン素子＋６１．
（７１それぞれの臨界電流値である。
１０＃２ ）ここでＩｃはジョセフソン素子＋６１．
（７１それぞれの臨界電流値である。
一方、超電導リングにおけるフラクソイドの量子化条件
から、超電導リング（３１に鎖交する磁束φと０１．θ
２との間には第＋２１式のような関係が成立する。
から、超電導リング（３１に鎖交する磁束φと０１．θ
２との間には第＋２１式のような関係が成立する。
φ＋（”’）（＃１−０２）＝ｎ＜Ｉｌｏ （ｎ：ｊ
Ｉ数）−１２１２π ただし、Ｉ０は８束量子であり、その大きさは２．０７
Ｘ１０ ｗｂである。第＋１１式、第（２）式よりθ
１−０２を消去すると。
Ｉ数）−１２１２π ただし、Ｉ０は８束量子であり、その大きさは２．０７
Ｘ１０ ｗｂである。第＋１１式、第（２）式よりθ
１−０２を消去すると。
となる。これより、ボンディングパッドａターαθ間に
電位差を生じることなく流すことの出来る超電導電流の
最大値１ｍは第（４）式のようになり、鎖交６束φの関
数となる。
電位差を生じることなく流すことの出来る超電導電流の
最大値１ｍは第（４）式のようになり、鎖交６束φの関
数となる。
第（４）式より１ｍはφ＝ｎφ０の時に最大値２ｆｃ。
φ＝（ｎ＋１／２）Ｉ０の時に最小値０の値をとり。
φに対して＄束量子φ０を周期として変化することがわ
かる。ただしこれは超電導リングのインダクタンスが０
０場合の話であり、実際ＫＦｉ有限のインダクタンスを
有すため、最小値は０とはならない。
かる。ただしこれは超電導リングのインダクタンスが０
０場合の話であり、実際ＫＦｉ有限のインダクタンスを
有すため、最小値は０とはならない。
ＤＣ−８ＱＵＩＤのこのような電流−電圧（１−ｖ）特
性を示したのが第１１図（ａ）であり、 ｒ −ｖ
特性はφ＝ｎφ０．φ＝（ｎ＋１／２）Ｉ０の時にそ
れぞれ第１１図（ａｌ中の曲線０．曲線りのようになり
、φの値に応じてこの間をＩ０を周期として連続的に変
化する。そこでφ＝ｎφ０の時の臨界電流値ＩＣＩより
も若干大きな直流バイアス電流Ｉｂを配線！α３．配線
１ｔｉ４ｆ通して流し、ボンディングパッドαＳ −ａ
Ｓ間の電位差Ｖを測定するとＶ＃ｉφに対して研束量子
φｏｔ−周期として第１１図（ｂｌＯように変化する。
性を示したのが第１１図（ａ）であり、 ｒ −ｖ
特性はφ＝ｎφ０．φ＝（ｎ＋１／２）Ｉ０の時にそ
れぞれ第１１図（ａｌ中の曲線０．曲線りのようになり
、φの値に応じてこの間をＩ０を周期として連続的に変
化する。そこでφ＝ｎφ０の時の臨界電流値ＩＣＩより
も若干大きな直流バイアス電流Ｉｂを配線！α３．配線
１ｔｉ４ｆ通して流し、ボンディングパッドαＳ −ａ
Ｓ間の電位差Ｖを測定するとＶ＃ｉφに対して研束量子
φｏｔ−周期として第１１図（ｂｌＯように変化する。
そこでこのＤＣ−８ＱＵＩＤｆ被測定磁界中に配置し、
被測定田界の変化を超電導リングに鎖交する磁束の変化
として獲え、電圧に変換して出力する。
被測定田界の変化を超電導リングに鎖交する磁束の変化
として獲え、電圧に変換して出力する。
ところで超電導体はマイスナー効果と呼ばれる完全反磁
性の性質を有しておシ、外部田束は超電導体を貫通する
ことが出来ないことは周知の裏実である。このため９例
えば第８図中のＸ軸方向から紙面に対して斜め下に一８
ｆ！被測定ａ界イが入射した場合、主コイル（３倉付近
の磁束密度（Ｓ界強度）分布を第８図中Ａ−Ｈの断面に
そって図示すると第１ａ図のように歪む。これはバイア
ス電流「ｂを猜したり、又、超電導ループに発生する電
圧を検出するために用いる配線（１）’ｊや配線ｌａＪ
がマイスナー効果による完全反磁性の性質を持つからで
ある、 〔発明が解決しようとする！１題〕 従来のＤＣ−８ＱＵＩＤは上記のように被測定磁界を検
出する主コイル（３１の近傍に超電導体から形成される
配＠ＴＯ３，配線Ｉα４が配置されているために被測定
磁界を歪ませてしまい、高精度な８界検出が出来ないと
いう問題点があった。具体的には特に第８図Ｘ軸方向か
ら磁界が入射すると配線ｆｆ１３で反射された磁束が超
電導リングに鎖交してしまい、感度が高まってしまうと
いう問題点があった。
性の性質を有しておシ、外部田束は超電導体を貫通する
ことが出来ないことは周知の裏実である。このため９例
えば第８図中のＸ軸方向から紙面に対して斜め下に一８
ｆ！被測定ａ界イが入射した場合、主コイル（３倉付近
の磁束密度（Ｓ界強度）分布を第８図中Ａ−Ｈの断面に
そって図示すると第１ａ図のように歪む。これはバイア
ス電流「ｂを猜したり、又、超電導ループに発生する電
圧を検出するために用いる配線（１）’ｊや配線ｌａＪ
がマイスナー効果による完全反磁性の性質を持つからで
ある、 〔発明が解決しようとする！１題〕 従来のＤＣ−８ＱＵＩＤは上記のように被測定磁界を検
出する主コイル（３１の近傍に超電導体から形成される
配＠ＴＯ３，配線Ｉα４が配置されているために被測定
磁界を歪ませてしまい、高精度な８界検出が出来ないと
いう問題点があった。具体的には特に第８図Ｘ軸方向か
ら磁界が入射すると配線ｆｆ１３で反射された磁束が超
電導リングに鎖交してしまい、感度が高まってしまうと
いう問題点があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、被測定磁界を歪ませることなく精度良く測定出
来るＤＣ−８ＱＵＩＤを得ることを目的とする。
もので、被測定磁界を歪ませることなく精度良く測定出
来るＤＣ−８ＱＵＩＤを得ることを目的とする。
この発明に係る超電導量子干渉素子はバイアス電流を供
給し、又、出力電圧を検出するために超電導リングに接
続した配線を非磁性の常電導材料で形成したものである
。
給し、又、出力電圧を検出するために超電導リングに接
続した配線を非磁性の常電導材料で形成したものである
。
この発明に係る超電導量子干渉素子は超電導リングに接
続した配線を非磁性の常電導材料によシ形成したため、
マイスナー効果などの被測定磁界を歪める要因がなく、
被測定磁界を精度良く測定することが出来る。
続した配線を非磁性の常電導材料によシ形成したため、
マイスナー効果などの被測定磁界を歪める要因がなく、
被測定磁界を精度良く測定することが出来る。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例であるＤＣ−５ＱＵ１０を示す
平面図、第２図は上記第１図における点線で囲んだジョ
セフノン素子形成部分αｎの拡大図、第３図は上記第１
図ないし第２図における点線Ｅ−Ｆ間の断面図である。
図はこの発明の一実施例であるＤＣ−５ＱＵ１０を示す
平面図、第２図は上記第１図における点線で囲んだジョ
セフノン素子形成部分αｎの拡大図、第３図は上記第１
図ないし第２図における点線Ｅ−Ｆ間の断面図である。
（２）〜０は上記従来の実例で説明したものである。ａ
Ｓは例えばＡｕ、 Ｃｕ。
Ｓは例えばＡｕ、 Ｃｕ。
Ａ／等の非出性常電導材料により形成した配線！。
ｉｓは同じく非缶性常電導材料により形成した配線Ｉで
ある。ここでは主コイル（３）を覆う第二の絶縁層側の
一部を従来の実施例と比べて縮少させて主コイル１３＋
の一部？無出させ、配線１（ｌｌｉｆ主コイル（３１に
接続した場合を示している、第２図においてＣｌ５Ｆｉ
接続電極であり、従来の実施例における配線■α５と同
様、シャント抵抗（８）、（９）、及び接続層ａ９と接
続している。この接続電極１２３はシャント抵抗＋８１
． ＋９１との接続を確実にするため主コイル（３）と
同じ超電導薄膜により形成されている。配線１ ａＳは
上記接続電極■に接続している。■、 １２１１はそれ
ぞれ配線ｔｎｓ、配線璽【９の先端に接続したボンディ
ングパッドである、−例として、配線１ｔｌｌｌ、配線
１ （１９の線幅は５０μｍ、膜厚は９００ｎｍであり
、ボンディングパッド■、 ｃｒｔの大きさは３００μ
ｍＸ３００μｍ、膜厚は３００ｎｍである。
ある。ここでは主コイル（３）を覆う第二の絶縁層側の
一部を従来の実施例と比べて縮少させて主コイル１３＋
の一部？無出させ、配線１（ｌｌｉｆ主コイル（３１に
接続した場合を示している、第２図においてＣｌ５Ｆｉ
接続電極であり、従来の実施例における配線■α５と同
様、シャント抵抗（８）、（９）、及び接続層ａ９と接
続している。この接続電極１２３はシャント抵抗＋８１
． ＋９１との接続を確実にするため主コイル（３）と
同じ超電導薄膜により形成されている。配線１ ａＳは
上記接続電極■に接続している。■、 １２１１はそれ
ぞれ配線ｔｎｓ、配線璽【９の先端に接続したボンディ
ングパッドである、−例として、配線１ｔｌｌｌ、配線
１ （１９の線幅は５０μｍ、膜厚は９００ｎｍであり
、ボンディングパッド■、 ｃｒｔの大きさは３００μ
ｍＸ３００μｍ、膜厚は３００ｎｍである。
次にこの発明によるＤＣ−８ＱＵＩＤの動作について駁
明する。素子全体を基板（２）ごと液体ヘリウムに浸す
などして冷却し、超電導材料によシ形成されている部分
を超電導状態に転移させる。従来と同様に、主コイル（
３）、上部電極（４１，（５１，接続層ａｌｌ。
明する。素子全体を基板（２）ごと液体ヘリウムに浸す
などして冷却し、超電導材料によシ形成されている部分
を超電導状態に転移させる。従来と同様に、主コイル（
３）、上部電極（４１，（５１，接続層ａｌｌ。
接続型５ｃｉｚから構成される超電導リングくフラクソ
イドの量子化条件が成立し、超電導リングに電位差を生
じることなく流すことの出来る超電導電流の大きさは第
（４）式のように鎖交６束φの関数となり、ＴＢ東量子
φ０を周期として変化する。これに対応してＨ−ｖ特性
もφ０を周期として変化する。第４図（ａｌけこの発明
によるＤＣ−８ＱＵＩＤのボンディングパッドクー１２
９間のＩ−Ｖ％性であり１曲線Ｇ１曲線Ｈはそれぞれφ
＝ｎφ０．φ＝（ｎ＋１／２ ）φ０の時の１−ｖ特性
に相当する。第１１図に示した従来の場合と異なり、Ｉ
（ＩＣ，又はＩ＜ＩＣ２の範囲で抵抗が存在している。
イドの量子化条件が成立し、超電導リングに電位差を生
じることなく流すことの出来る超電導電流の大きさは第
（４）式のように鎖交６束φの関数となり、ＴＢ東量子
φ０を周期として変化する。これに対応してＨ−ｖ特性
もφ０を周期として変化する。第４図（ａｌけこの発明
によるＤＣ−８ＱＵＩＤのボンディングパッドクー１２
９間のＩ−Ｖ％性であり１曲線Ｇ１曲線Ｈはそれぞれφ
＝ｎφ０．φ＝（ｎ＋１／２ ）φ０の時の１−ｖ特性
に相当する。第１１図に示した従来の場合と異なり、Ｉ
（ＩＣ，又はＩ＜ＩＣ２の範囲で抵抗が存在している。
これは配線１ｔｌｌ、配線（１）９を常電導材料で形成
しているためであり、この抵抗値は高々１Ω糧度である
。１ｂ＞ ＩＣ１なる直流バイアス電流１１）を流すこ
とにより、従来と同様に鎖交磁束φに対しφ０を周期と
した出力電圧を取り出す。次に一例として第１図中のＸ
軸方向から紙面に対して斜め下に−様な被測定缶外イが
入射した場合の主コイル（３）付近の田束密度（磁界強
度）分布を第３図に示す。配線！α９．配線１ａ！Ｉが
非母性の常電導材料により形成されているため、素子を
被測定磁界中に置いても磁界を歪めることなく精度良く
測定することが出来る。ここで被測定磁界の強度をＢ、
主コイル（３１，上部電極（４１゜（５１，接続層ａ１
１．接続電極■から構成される超電導リングの面積をＳ
、この超電導リングを含む平面。
しているためであり、この抵抗値は高々１Ω糧度である
。１ｂ＞ ＩＣ１なる直流バイアス電流１１）を流すこ
とにより、従来と同様に鎖交磁束φに対しφ０を周期と
した出力電圧を取り出す。次に一例として第１図中のＸ
軸方向から紙面に対して斜め下に−様な被測定缶外イが
入射した場合の主コイル（３）付近の田束密度（磁界強
度）分布を第３図に示す。配線！α９．配線１ａ！Ｉが
非母性の常電導材料により形成されているため、素子を
被測定磁界中に置いても磁界を歪めることなく精度良く
測定することが出来る。ここで被測定磁界の強度をＢ、
主コイル（３１，上部電極（４１゜（５１，接続層ａ１
１．接続電極■から構成される超電導リングの面積をＳ
、この超電導リングを含む平面。
すなわち基板（２）と被測定磁界とがなす角度θを第５
図のように定めると、φとＢとの間には第（５１式のよ
うな関係が成立し、ＤＣ−８ＱＵＩＤは外部磁界に対し
てベクトルセンサとして動作する。
図のように定めると、φとＢとの間には第（５１式のよ
うな関係が成立し、ＤＣ−８ＱＵＩＤは外部磁界に対し
てベクトルセンサとして動作する。
φ＝Ｂ・ ｓｉｎθ ・・・・・・・・・
（５）なお、φ０の何周期分圧も相当する広い入力６束
範囲に渡って入出力間の線形性を維持出来ればａ力計と
して便利であるが、入出力間の線形を維持するためＫＤ
Ｃ−８ＱＵＩＤを磁力計として使用する際には第６図に
示すような駆動回路が用いられる場合が多い。この駆動
回路けＦｌｕｘ−ＬｏｃｋｅｄＬＯＯｐ回路と呼ばね９
例えばＲｅｖｉｅｗ ｏｆ ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎ
ｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｖｏｌ、 ５５．１９１１４年の第
９５２頁〜第９５７頁等に詳細な説明が記載されている
公知のものである。第６図においてのは直流電流源、Ｑ
ａＦｉ発揚器、■は前置増幅器、■は位相検波器、■は
積分器、■は帰還抵抗、０１９は主コイル（３）と磁気
的に結合した変調帰還コイルである。次に第６図に示し
た駆動回路の動作について述べる。直流電流源■からバ
イアス電流よりを流し９次に発振器＠から変調帰還コイ
ル■を介して例えば周波数ｆ＝ＩＱＯＫＨｚの正弦波変
調磁束を加える。ここでφ＝ｎφ０でＤＣ−８ＱＵＩＤ
の動作点が第４図（ｂ）中の工又は１点に設定されてい
るとボンディングパッド■。
（５）なお、φ０の何周期分圧も相当する広い入力６束
範囲に渡って入出力間の線形性を維持出来ればａ力計と
して便利であるが、入出力間の線形を維持するためＫＤ
Ｃ−８ＱＵＩＤを磁力計として使用する際には第６図に
示すような駆動回路が用いられる場合が多い。この駆動
回路けＦｌｕｘ−ＬｏｃｋｅｄＬＯＯｐ回路と呼ばね９
例えばＲｅｖｉｅｗ ｏｆ ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎ
ｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｖｏｌ、 ５５．１９１１４年の第
９５２頁〜第９５７頁等に詳細な説明が記載されている
公知のものである。第６図においてのは直流電流源、Ｑ
ａＦｉ発揚器、■は前置増幅器、■は位相検波器、■は
積分器、■は帰還抵抗、０１９は主コイル（３）と磁気
的に結合した変調帰還コイルである。次に第６図に示し
た駆動回路の動作について述べる。直流電流源■からバ
イアス電流よりを流し９次に発振器＠から変調帰還コイ
ル■を介して例えば周波数ｆ＝ＩＱＯＫＨｚの正弦波変
調磁束を加える。ここでφ＝ｎφ０でＤＣ−８ＱＵＩＤ
の動作点が第４図（ｂ）中の工又は１点に設定されてい
るとボンディングパッド■。
ｌ２ｆ１間に発生する出力電圧の周波数は２ｆになる。
又、動作点かに点にあれば変調信号と同相で周波数がｆ
の電圧が出力される。逆に動作点がＬ点にあれば変調信
号と逆相で周波数がｆの電圧が出力される。このような
性質を持つ出力電圧を前電増幅器■で増幅した後０位相
検波器■を用いて周波数ｆで位相検波する。位相検波器
■の出力は積分器■によシ積分され、帰還抵抗■を流れ
る帰還電ｉｆｆとして変調帰還コイル■からＤＣ−８Ｑ
ＵＩＤに負帰還される。この負帰還によシ動作点は常に
工点又ＦｉＪ点、すなわち極大又は極小の位置に固定さ
れ、被測定磁界の変化量に比例した出力を帰還抵抗のに
発生する電位差として得ることが出来る。以上がこの駆
動回路の動作原理であるが、ここで変調帰還コイル■を
例えば第７図に示すように主コイル＋３１を覆う第二の
絶縁層αり上にストリップラインとして一体化して形成
すれば振動などの外乱に対して主コイル（３：との位置
関係が常に一定に保たれ、主コイル（３）と変調帰還コ
イル■との相互インダクタンスの値が安定し、測定系の
信頼性が向上する。
の電圧が出力される。逆に動作点がＬ点にあれば変調信
号と逆相で周波数がｆの電圧が出力される。このような
性質を持つ出力電圧を前電増幅器■で増幅した後０位相
検波器■を用いて周波数ｆで位相検波する。位相検波器
■の出力は積分器■によシ積分され、帰還抵抗■を流れ
る帰還電ｉｆｆとして変調帰還コイル■からＤＣ−８Ｑ
ＵＩＤに負帰還される。この負帰還によシ動作点は常に
工点又ＦｉＪ点、すなわち極大又は極小の位置に固定さ
れ、被測定磁界の変化量に比例した出力を帰還抵抗のに
発生する電位差として得ることが出来る。以上がこの駆
動回路の動作原理であるが、ここで変調帰還コイル■を
例えば第７図に示すように主コイル＋３１を覆う第二の
絶縁層αり上にストリップラインとして一体化して形成
すれば振動などの外乱に対して主コイル（３：との位置
関係が常に一定に保たれ、主コイル（３）と変調帰還コ
イル■との相互インダクタンスの値が安定し、測定系の
信頼性が向上する。
一例として、このストリップラインの構造は。
主コイル（３１の線幅が１５μｍ、膜厚が２００ｎｍ、
第二絶縁層１３の膜厚が５ＱＱｎｍ、変調帰還コイ
ル四の線幅が５μｍ、膜厚が９００ｎｍである。
第二絶縁層１３の膜厚が５ＱＱｎｍ、変調帰還コイ
ル四の線幅が５μｍ、膜厚が９００ｎｍである。
なお、■、 Ｃ３ｎは変調帰還コイル■の先端に接続し
て配管したボンディングパッドである。−例として、そ
の大きさは３００μｍＸ３００μｍ、膜厚は３００ ｎ
ｍである。製造プロセスを容易にする目的で従来は変調
帰還コイル■を保線部ａｎと同じ超電導材料で形成して
いた。このため、マイスナー効果による完全反磁性によ
シ主コイル（３）に鎖交する被測定磁界を歪ませてしま
うという問題点があった、そこでこの変調帰還コイルを
配線ＩＱＩＩ、配線１０９と共に例えばＣｕ、 Ａ／、
Ａｕなどの非母性の常電導金属で形成すれば、被測定
磁界を精度よく測定出来る。
て配管したボンディングパッドである。−例として、そ
の大きさは３００μｍＸ３００μｍ、膜厚は３００ ｎ
ｍである。製造プロセスを容易にする目的で従来は変調
帰還コイル■を保線部ａｎと同じ超電導材料で形成して
いた。このため、マイスナー効果による完全反磁性によ
シ主コイル（３）に鎖交する被測定磁界を歪ませてしま
うという問題点があった、そこでこの変調帰還コイルを
配線ＩＱＩＩ、配線１０９と共に例えばＣｕ、 Ａ／、
Ａｕなどの非母性の常電導金属で形成すれば、被測定
磁界を精度よく測定出来る。
またさらに、製造プロセスを容易にする目的で従来はボ
ンディングパッドａＳ、αｅ、及び■、ａｎｙ超電導材
料で形成していた。このためマイスナー効果による完全
反磁性の性質を有するボンディングパッドが例えば４（
１）ｍ ×４ ｆｌの基板（２）上で主コイル（３）の
近くに配置され、配線！α３や配線ｉａａと同＼ じように被測定磁界を歪ませていた。これらのボンデイ
ングパッドを例えばＣｕ、 Ａ／、 Ａｕなどの非母
性の常電導金属により形成すればマイスナー効果の影響
がなくなり、被測定磁界を歪めることなく精度よく測定
することが出来る。
ンディングパッドａＳ、αｅ、及び■、ａｎｙ超電導材
料で形成していた。このためマイスナー効果による完全
反磁性の性質を有するボンディングパッドが例えば４（
１）ｍ ×４ ｆｌの基板（２）上で主コイル（３）の
近くに配置され、配線！α３や配線ｉａａと同＼ じように被測定磁界を歪ませていた。これらのボンデイ
ングパッドを例えばＣｕ、 Ａ／、 Ａｕなどの非母
性の常電導金属により形成すればマイスナー効果の影響
がなくなり、被測定磁界を歪めることなく精度よく測定
することが出来る。
以上の説明のように、この発明に係るＤＣ−８ＱＵＩＤ
は、ＤＣ−８ＱＵＩＤの超電導リングに接続した配ａを
例えばＡＪ ＋ＣｕやＡｕ等の非母性の常電導物質で形
成したため、被測定磁界を歪めることなく精度よく測定
出来るという効果がある。なお。
は、ＤＣ−８ＱＵＩＤの超電導リングに接続した配ａを
例えばＡＪ ＋ＣｕやＡｕ等の非母性の常電導物質で形
成したため、被測定磁界を歪めることなく精度よく測定
出来るという効果がある。なお。
超電導リングに磁気的に結合した変調帰還コイル。
上記配線や変調帰還コイルの先端に配電したボンディン
グパッドを同様に非母性の常電導物質で形成すればさら
に精度良く測定を行なえるという効果がある。
グパッドを同様に非母性の常電導物質で形成すればさら
に精度良く測定を行なえるという効果がある。
第１図はこの発明の一実施例であるＤＣ−８ＱＵＩＤを
示す平面図、第２図は上記第１図におけるジョセフソン
素子形成部分ａηの拡大平面図、第３図は上記第１図に
おけるＥ−１間の断面図とＥ−１間の被測定出界強変分
布図、第４図は上記実施例におけるＤＣ−８ＱＵＩＤの
ｗｉ−ｉｔ電圧特性 及び出力電圧特性の例示図、第５
図は上記実施例における被測定磁界の入射角度の例示図
、第６図けＦｌｕｘ−Ｌｏｃｋｅｄ ＬＱＯＴ）駆動回
路の構成図、第７図はこの発明のさらに仲の発明による
ＤＣ−８ＱＵＩＤ の平面図、第８図は従来のＤＣ−５
ＱＵＩＤの平面図、 第９図は上記第８図におけるジョ
セフソン素子形成部分＋１１の拡大平面図、第１０図は
第８図におけるＡ−Ｂ間の断面図とＡ−Ｂ間の被測定缶
外強度分布図、第１１図は従来のＤＣ−８ＱＵＩＤの電
流−電圧特性、及び出力電圧特性の例示図である。 図において、（３）は主コイル、 １４１．１５１は上
部電極。 １６１、 ＋７１はジョセフソン素子、α９は接続層、
■は接続電極、α・は配線！、α９は配線璽、■、 ２
＋１はボンディングパッド、■は変調帰還コイル、 ３
ｍ、 （Ｉｌｌはボンディングパッドである。 図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
示す平面図、第２図は上記第１図におけるジョセフソン
素子形成部分ａηの拡大平面図、第３図は上記第１図に
おけるＥ−１間の断面図とＥ−１間の被測定出界強変分
布図、第４図は上記実施例におけるＤＣ−８ＱＵＩＤの
ｗｉ−ｉｔ電圧特性 及び出力電圧特性の例示図、第５
図は上記実施例における被測定磁界の入射角度の例示図
、第６図けＦｌｕｘ−Ｌｏｃｋｅｄ ＬＱＯＴ）駆動回
路の構成図、第７図はこの発明のさらに仲の発明による
ＤＣ−８ＱＵＩＤ の平面図、第８図は従来のＤＣ−５
ＱＵＩＤの平面図、 第９図は上記第８図におけるジョ
セフソン素子形成部分＋１１の拡大平面図、第１０図は
第８図におけるＡ−Ｂ間の断面図とＡ−Ｂ間の被測定缶
外強度分布図、第１１図は従来のＤＣ−８ＱＵＩＤの電
流−電圧特性、及び出力電圧特性の例示図である。 図において、（３）は主コイル、 １４１．１５１は上
部電極。 １６１、 ＋７１はジョセフソン素子、α９は接続層、
■は接続電極、α・は配線！、α９は配線璽、■、 ２
＋１はボンディングパッド、■は変調帰還コイル、 ３
ｍ、 （Ｉｌｌはボンディングパッドである。 図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (3)
- （１）２個のジョセフソン素子を含む超電導リングと、
上記超電導リングに接続された非磁性の常電導物質で形
成してなる配線とを具備したことを特徴とする超電導量
子干渉素子。 - （２）超電導リングに磁気的に結合された非磁性の常電
導物質より形成してなる変調帰還コイルとを具備したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の超電導
量子干渉素子。 - （３）超電導リングに接続する配線又は変調帰還コイル
の先端に接続した非磁性の常電導材料で形成してなるボ
ンディングパッドを備えたことを特徴とする特許請求の
範囲第（１）項又は第（２）項記載の超電導量子干渉素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63177703A JPH067155B2 (ja) | 1988-07-16 | 1988-07-16 | 超電導量子干渉素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63177703A JPH067155B2 (ja) | 1988-07-16 | 1988-07-16 | 超電導量子干渉素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0227280A true JPH0227280A (ja) | 1990-01-30 |
| JPH067155B2 JPH067155B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=16035628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63177703A Expired - Fee Related JPH067155B2 (ja) | 1988-07-16 | 1988-07-16 | 超電導量子干渉素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH067155B2 (ja) |
-
1988
- 1988-07-16 JP JP63177703A patent/JPH067155B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH067155B2 (ja) | 1994-01-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |