JPH0624261B2 - アナログ／ディジタル変換器 - Google Patents
アナログ／ディジタル変換器Info
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- JPH0624261B2 JPH0624261B2 JP62210710A JP21071087A JPH0624261B2 JP H0624261 B2 JPH0624261 B2 JP H0624261B2 JP 62210710 A JP62210710 A JP 62210710A JP 21071087 A JP21071087 A JP 21071087A JP H0624261 B2 JPH0624261 B2 JP H0624261B2
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Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アナログ／ディジタル変換器に関する。より
詳細には、本発明は、超電導体を利用した新規なアナロ
グ／ディジタル変換器の構成に関する。
詳細には、本発明は、超電導体を利用した新規なアナロ
グ／ディジタル変換器の構成に関する。
従来の技術 超電導現象下で物質は完全な反磁性を示し、内部に有限
な定常電流が流れているにも関わらず電位差が現れなく
なる。
な定常電流が流れているにも関わらず電位差が現れなく
なる。
この超電導現象の応用分野は、ＭＨＤ発電、電力送電、
電力貯蔵等の電力分野、或いは、磁気浮上列車、電磁気
推進船舶等の動力分野、更に、磁場、高周波、放射線等
の超高感度センサとしてＮＭＲ、π中間子治療、高エネ
ルギー物理実験装置などの計測の分野等、極めて広範な
分野に渡っており、更に、ジョセフソン素子に代表され
るエレクトロニクスの分野でも、単に消費電力の低減の
みならず、動作の極めて高速な素子を実現し得る技術と
して期待されている。
電力貯蔵等の電力分野、或いは、磁気浮上列車、電磁気
推進船舶等の動力分野、更に、磁場、高周波、放射線等
の超高感度センサとしてＮＭＲ、π中間子治療、高エネ
ルギー物理実験装置などの計測の分野等、極めて広範な
分野に渡っており、更に、ジョセフソン素子に代表され
るエレクトロニクスの分野でも、単に消費電力の低減の
みならず、動作の極めて高速な素子を実現し得る技術と
して期待されている。
ところで、嘗て超電導は超低温下においてのみ観測され
る現象であった。即ち、従来の超電導物質として最も高
い超電導臨界温度Ｔc を有するといわれていたNb3Ge に
おいても23.2Ｋという極めて低い温度が長期間に亘って
超電導臨界温度の限界とされていた。
る現象であった。即ち、従来の超電導物質として最も高
い超電導臨界温度Ｔc を有するといわれていたNb3Ge に
おいても23.2Ｋという極めて低い温度が長期間に亘って
超電導臨界温度の限界とされていた。
それ故、従来は、超電導現象を実現するために、沸点が
4.2Ｋの液体ヘリウムを用いて超電導物質をＴc 以下ま
で冷却していた。しかしながら、液体ヘリウムの使用
は、液化設備を含めた冷却設備による技術的負担並びに
コスト的負担が極めて大きく、超電導技術の実用化への
妨げとなっていた。
4.2Ｋの液体ヘリウムを用いて超電導物質をＴc 以下ま
で冷却していた。しかしながら、液体ヘリウムの使用
は、液化設備を含めた冷却設備による技術的負担並びに
コスト的負担が極めて大きく、超電導技術の実用化への
妨げとなっていた。
ところが、近年に到って複合酸化物焼結体が高い臨界温
度で超電導体となり得ることが報告され、非低温超電導
体による超電導技術の実用化が俄かに促進されようとし
ている。既に報告されている例では、Ｙ−Ba−Cu系、La
−Ba−Cu系あるいはLa−Sr−Cu系等の複合酸化物でペロ
ブスカイト型に類似した結晶構造を有するものが、特に
液体窒素温度以上で超電導現象を示すものとして挙げら
れる。
度で超電導体となり得ることが報告され、非低温超電導
体による超電導技術の実用化が俄かに促進されようとし
ている。既に報告されている例では、Ｙ−Ba−Cu系、La
−Ba−Cu系あるいはLa−Sr−Cu系等の複合酸化物でペロ
ブスカイト型に類似した結晶構造を有するものが、特に
液体窒素温度以上で超電導現象を示すものとして挙げら
れる。
このように、新規な超電導材料の開発によって、超電導
現象をより一般的な環境で使用することが可能となっ
た。従って、多くの分野でその応用が進められており、
超電導技術は現代の産業構造を変革するとさえ言われて
いる。
現象をより一般的な環境で使用することが可能となっ
た。従って、多くの分野でその応用が進められており、
超電導技術は現代の産業構造を変革するとさえ言われて
いる。
このような状況の下、本発明者によって、既に以下のよ
うな新規なアナログ／ディジタル変換器が提案されてい
る。即ち、そのアナログ／ディジタル変換器とは、所定
の臨界条件に対して、一定の差で互いに異なる臨界条件
を設定された複数の超電導電流路を直列に結合してなる
変換部と、該超電導電流路の各々の超電導電流の遮断を
検出する手段を具備した検出部とを備え、環境磁場の変
化を直接ディジタル電圧信号として出力することを特徴
とするアナログ／ディジタル変換器である。
うな新規なアナログ／ディジタル変換器が提案されてい
る。即ち、そのアナログ／ディジタル変換器とは、所定
の臨界条件に対して、一定の差で互いに異なる臨界条件
を設定された複数の超電導電流路を直列に結合してなる
変換部と、該超電導電流路の各々の超電導電流の遮断を
検出する手段を具備した検出部とを備え、環境磁場の変
化を直接ディジタル電圧信号として出力することを特徴
とするアナログ／ディジタル変換器である。
第２図は、上述のようなアナログ／ディジタル変換器の
要部である、超電導材料を用いた変換部の構成を概念的
に示す図である。
要部である、超電導材料を用いた変換部の構成を概念的
に示す図である。
第２図に示すように、この変換部は、断面積が段階的に
変化する超電導部材Ｓ1、Ｓ2・・・・Si・・・・Sn+1を積層して
構成している。超電導部材Ｓ1、Ｓ2・・・・Si・・・・Sn+1 相
互の間の接合部では、各超電導部材の間に薄い絶縁層が
間挿されており、この部位には互いに臨界電流が異なる
ジョセフソン接合Ｊ1、Ｊ2・・・・Ｊｎが形成されている。
また、これらの超電導部材の集合体の両端には、この集
合体に電流を印加するための１対の端子Ｐ１並びにＰ０
が結合されると共に、各超電導部材Ｓ1、Ｓ2・・・・Si・・・・
Sn+1には、後述する電圧検出用の端子Ｐ２、Ｐ3・・・・Ｐ
ｎが結合されている。
変化する超電導部材Ｓ1、Ｓ2・・・・Si・・・・Sn+1を積層して
構成している。超電導部材Ｓ1、Ｓ2・・・・Si・・・・Sn+1 相
互の間の接合部では、各超電導部材の間に薄い絶縁層が
間挿されており、この部位には互いに臨界電流が異なる
ジョセフソン接合Ｊ1、Ｊ2・・・・Ｊｎが形成されている。
また、これらの超電導部材の集合体の両端には、この集
合体に電流を印加するための１対の端子Ｐ１並びにＰ０
が結合されると共に、各超電導部材Ｓ1、Ｓ2・・・・Si・・・・
Sn+1には、後述する電圧検出用の端子Ｐ２、Ｐ3・・・・Ｐ
ｎが結合されている。
ここで、第３図(a)は、この変換部の環境磁界と、各ジ
ョセフソン接合における臨界電流密度との関係を示すグ
ラフである。
ョセフソン接合における臨界電流密度との関係を示すグ
ラフである。
即ち、上述の超電導部材の集合体に対して、端子Ｐ１並
びにＰ０によって、最小の臨界電流条件を有するジョセ
フソン接合である接合Ｊ１の臨界電流よりも小さな所定
の電流Ｉ０を長しておく。この状態の集合体に対して、
ある強度の磁場Ｈｍが印加されると、第３図(a)に示し
たグラフからわかるように、ある接合Ｊｉとそれよりも
臨界条件の低いＪ1からＪｉ−１までの接合は超電導が
破れて抵抗を発生する。従って、検出用端子Ｐ２からＰ
ｉまでの端子には直流電圧が発生する。
びにＰ０によって、最小の臨界電流条件を有するジョセ
フソン接合である接合Ｊ１の臨界電流よりも小さな所定
の電流Ｉ０を長しておく。この状態の集合体に対して、
ある強度の磁場Ｈｍが印加されると、第３図(a)に示し
たグラフからわかるように、ある接合Ｊｉとそれよりも
臨界条件の低いＪ1からＪｉ−１までの接合は超電導が
破れて抵抗を発生する。従って、検出用端子Ｐ２からＰ
ｉまでの端子には直流電圧が発生する。
また、第３図(b)は、アナログ信号を重畳して入力され
る電流と、各ジョセフソン接合における臨界電流密度と
の関係を示すグラフである。
る電流と、各ジョセフソン接合における臨界電流密度と
の関係を示すグラフである。
即ち、上述の集合体に対して、端子Ｐ１並びにＰ０によ
って、最小の臨界電流条件を有するジョセフソン接合で
ある接合Ｓ１の臨界電流よりも小さな所定の電流Ｉ０を
長しておく。この状態の集合体に対して、入力電流が、
印加されたアナログ信号によって増加すると、第３図
(b)からも判るように、ある接合Ｊｉとそれよりも臨界
条件の低いＪ１からＪｉ−１までの接合は超電導が破れ
て電気抵抗を発生する。従って、検出用端子Ｐ２からＰ
ｉまでの端子には直流電圧が発生する。
って、最小の臨界電流条件を有するジョセフソン接合で
ある接合Ｓ１の臨界電流よりも小さな所定の電流Ｉ０を
長しておく。この状態の集合体に対して、入力電流が、
印加されたアナログ信号によって増加すると、第３図
(b)からも判るように、ある接合Ｊｉとそれよりも臨界
条件の低いＪ１からＪｉ−１までの接合は超電導が破れ
て電気抵抗を発生する。従って、検出用端子Ｐ２からＰ
ｉまでの端子には直流電圧が発生する。
このようにして、各検出用端子Ｐ２、Ｐ３・・・・Ｐｎから
出力される環境磁場の変化に応じた電圧を、第４図に示
すように結合したエンコーダに入力することによって、
例えばディジタルな２値信号を得ることができる。
出力される環境磁場の変化に応じた電圧を、第４図に示
すように結合したエンコーダに入力することによって、
例えばディジタルな２値信号を得ることができる。
発明が解決しようとする問題点 ところで、上述のような回路を形成する際に用いられる
ジョセフソン接合は、従来以下のようにして作製されて
いた。まず超電導性を有する材料による第１層を形成
し、この第１層の上に絶縁層あるいは絶縁性を有する酸
化膜等を形成し、更にその上に超電導性を有する第２層
を形成する。
ジョセフソン接合は、従来以下のようにして作製されて
いた。まず超電導性を有する材料による第１層を形成
し、この第１層の上に絶縁層あるいは絶縁性を有する酸
化膜等を形成し、更にその上に超電導性を有する第２層
を形成する。
ところで、前述のようなアナログ／ディジタル変換器
は、多数のジョセフソン接合を直列に結合して形成され
る。従って、このような従来の方法でアナログ／ディジ
タル変換器を構成しようとすくと、極めて多くの工数を
必要とする。
は、多数のジョセフソン接合を直列に結合して形成され
る。従って、このような従来の方法でアナログ／ディジ
タル変換器を構成しようとすくと、極めて多くの工数を
必要とする。
第５図は、第１図に示したアナログ／ディジタル変換器
をジョセフソン接合の集合体として作製した場合の実際
の構造を示す図である。
をジョセフソン接合の集合体として作製した場合の実際
の構造を示す図である。
同図に示す構造のものを作製する場合、まず、最も左方
に在る超電導材料層１ａを形成し、続いて酸化膜２ａを
形成した後に第２の超電導層１ｂを形成する。こうして
１つのジョセフソン接合が形成されるが、以下、必要な
ジョセフソン接合の数に応じてこの工程を繰り返す必要
がある。
に在る超電導材料層１ａを形成し、続いて酸化膜２ａを
形成した後に第２の超電導層１ｂを形成する。こうして
１つのジョセフソン接合が形成されるが、以下、必要な
ジョセフソン接合の数に応じてこの工程を繰り返す必要
がある。
このような従来の構造のジョセフソン接合集合体は、作
製に極めて多くの工数を必要とし、アナログ／ディジタ
ル変換器のように多くの段数を必要とする回路の作製は
非現実的なものとなる。
製に極めて多くの工数を必要とし、アナログ／ディジタ
ル変換器のように多くの段数を必要とする回路の作製は
非現実的なものとなる。
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、よ
り簡便な工程で同等の回路を構成し得る、新規な構造を
有するアナログ／ディジタル変換器を提供することにあ
る。
り簡便な工程で同等の回路を構成し得る、新規な構造を
有するアナログ／ディジタル変換器を提供することにあ
る。
問題点を解決するための手段 即ち、本発明に従って、所定の臨界条件に対して、一定
の差で互いに異なる臨界条件を設定された複数のジョセ
フソン接合を直列に結合してなる変換部と、超電導電流
の遮断を検出する手段を該ジョセフソン接合の各々に具
備した検出部とを備え、臨界条件の変化をディジタル信
号として出力するアナログ／ディジタル変換器であっ
て、所定の同一面上に互いに独立して位置し、上面を薄
い絶縁層によって覆われた複数の超電導材料層から形成
される第１層と、該第１層を形成する複数の超電導材料
層のうち、隣合う２つを結合するように形成され、且つ
互いに独立した複数の超電導材料膜からなる第２層とか
ら構成され、該第１層に属する超電導材料層と該第２層
に属する超電導材料膜との接合面の面積が互いに異なる
ように形成されていることを特徴とするアナログ／ディ
ジタル変換器が提供される。
の差で互いに異なる臨界条件を設定された複数のジョセ
フソン接合を直列に結合してなる変換部と、超電導電流
の遮断を検出する手段を該ジョセフソン接合の各々に具
備した検出部とを備え、臨界条件の変化をディジタル信
号として出力するアナログ／ディジタル変換器であっ
て、所定の同一面上に互いに独立して位置し、上面を薄
い絶縁層によって覆われた複数の超電導材料層から形成
される第１層と、該第１層を形成する複数の超電導材料
層のうち、隣合う２つを結合するように形成され、且つ
互いに独立した複数の超電導材料膜からなる第２層とか
ら構成され、該第１層に属する超電導材料層と該第２層
に属する超電導材料膜との接合面の面積が互いに異なる
ように形成されていることを特徴とするアナログ／ディ
ジタル変換器が提供される。
この本発明に係るアナログ／ディジタル変換器は、その
超電導層あるいは超電導膜を下記の一般式：（α
1-xβx）γｙδｚ 〔但し、元素αは周期律表IIａ族に含まれる元素であ
り、元素βは周期律表IIIａ族に含まれる元素であり、
元素γは周期律表Ｉｂ、IIｂ、IIIｂ、IVａまたはVIII
ａ族に含まれる元素であり、δがＯであり、ｘ、ｙ、ｚ
はそれぞれｘ＝0.1〜0.9、ｙ＝1.0〜4.0、１≦ｚ≦５を
満たす数値である〕 で示す複合酸化物超電導材料によって形成することが有
利である。ここで、特に有利な元素の組合せとして、Ba
−Ｙ−Cu、Ba−La−CuあるいはSr−La−Cu等の組合せを
挙げることができる。これらの元素を組み合わせた複合
酸化物あるいはこれをベースとした複合酸化物は、液体
窒素温度を越える高い温度で超電導現象を示すので、こ
れを用いて形成した超電導回路の実用性は極めて高い。
超電導層あるいは超電導膜を下記の一般式：（α
1-xβx）γｙδｚ 〔但し、元素αは周期律表IIａ族に含まれる元素であ
り、元素βは周期律表IIIａ族に含まれる元素であり、
元素γは周期律表Ｉｂ、IIｂ、IIIｂ、IVａまたはVIII
ａ族に含まれる元素であり、δがＯであり、ｘ、ｙ、ｚ
はそれぞれｘ＝0.1〜0.9、ｙ＝1.0〜4.0、１≦ｚ≦５を
満たす数値である〕 で示す複合酸化物超電導材料によって形成することが有
利である。ここで、特に有利な元素の組合せとして、Ba
−Ｙ−Cu、Ba−La−CuあるいはSr−La−Cu等の組合せを
挙げることができる。これらの元素を組み合わせた複合
酸化物あるいはこれをベースとした複合酸化物は、液体
窒素温度を越える高い温度で超電導現象を示すので、こ
れを用いて形成した超電導回路の実用性は極めて高い。
作用 本発明に従うアナログ／ディジタル変換器は、互いに臨
界電流が異なる複数のジョセフソン接合を直列に結合し
てなる変換部を具備することをその主要な特徴としてい
る。
界電流が異なる複数のジョセフソン接合を直列に結合し
てなる変換部を具備することをその主要な特徴としてい
る。
即ち、ジョセフソン接合は、所定の臨界電流を有してお
り、この臨界電流以下では、全く電気抵抗がなく、従っ
てジョセフソン接合の両端に電位差を生じない。一方、
臨界電流が印加されると、超電導性が消失してオームの
法則に支配された常導体あるいは絶縁体となる。この状
態では、その超電導電流路の両端に印加電流あるいは印
加電圧に応じた電圧が発生することは言うまでもない。
り、この臨界電流以下では、全く電気抵抗がなく、従っ
てジョセフソン接合の両端に電位差を生じない。一方、
臨界電流が印加されると、超電導性が消失してオームの
法則に支配された常導体あるいは絶縁体となる。この状
態では、その超電導電流路の両端に印加電流あるいは印
加電圧に応じた電圧が発生することは言うまでもない。
本発明に従うアナログ／ディジタル変換器の変換部は、
互いに臨界電流が異なる複数の超電導電流路を直列に結
合して構成されている。従って、この検出部に、最小の
臨界電流以下の所定の電流が流れている状態で、この検
出部の置かれた環境の電流あるいは磁場が変化すると、
それに応じてジョセフソン接合のうち、臨界条件の低い
方から条件の変化に対応する幾つかが常導体となり、そ
の両端には所定の電圧が生じる。そこで、これを検出す
ることによって、磁場あるいは電流の変化量を知ること
ができる。従って、例えば複数のジョセフソン接合の臨
界条件を、一定の差異で段階的に異なるように設定して
おき、更に、検出した電圧を所定のエンコーダに入力す
ることによって、例えばバイナリなディジタル信号とし
て出力することができる。
互いに臨界電流が異なる複数の超電導電流路を直列に結
合して構成されている。従って、この検出部に、最小の
臨界電流以下の所定の電流が流れている状態で、この検
出部の置かれた環境の電流あるいは磁場が変化すると、
それに応じてジョセフソン接合のうち、臨界条件の低い
方から条件の変化に対応する幾つかが常導体となり、そ
の両端には所定の電圧が生じる。そこで、これを検出す
ることによって、磁場あるいは電流の変化量を知ること
ができる。従って、例えば複数のジョセフソン接合の臨
界条件を、一定の差異で段階的に異なるように設定して
おき、更に、検出した電圧を所定のエンコーダに入力す
ることによって、例えばバイナリなディジタル信号とし
て出力することができる。
さて、実用性を考えると、この本発明に従うアナログ／
ディジタル変換器は、所定の基板上に物理蒸着によって
形成する薄膜によって有利に構成することができる。こ
こで物理蒸着とは、スパッタリング法、イオンプレーテ
ィング法等を有利な方法として挙げることができ、更
に、この場合、形成する薄膜が高い超電導特性を示すペ
ロブスカイト構造を採り易いように、ペロブスカイト構
造あるいはこれに準じた構造を有する表面性状を有する
基板を用いることが有利である。具体的には、SrTiＯ３
単結晶、MgＯ単結晶またはサファイア等を基板として用
いることが有利である。
ディジタル変換器は、所定の基板上に物理蒸着によって
形成する薄膜によって有利に構成することができる。こ
こで物理蒸着とは、スパッタリング法、イオンプレーテ
ィング法等を有利な方法として挙げることができ、更
に、この場合、形成する薄膜が高い超電導特性を示すペ
ロブスカイト構造を採り易いように、ペロブスカイト構
造あるいはこれに準じた構造を有する表面性状を有する
基板を用いることが有利である。具体的には、SrTiＯ３
単結晶、MgＯ単結晶またはサファイア等を基板として用
いることが有利である。
ここで、本発明の特徴的な構成に従えば、上述のような
アナログ／ディジタル変換器を構成する複数のジョセフ
ソン接合は、ただ２つの超電導層から形成される。
アナログ／ディジタル変換器を構成する複数のジョセフ
ソン接合は、ただ２つの超電導層から形成される。
即ち、第１の超電導層は、所定の同一面上に互いに独立
して位置し、上面を薄い絶縁層によって覆われた複数の
超電導材料から形成されており、これに対して、第２の
超電導層は、第１の超電導層に属する超電導層のうち、
互いに隣合う２つを領域を結合するように分画された複
数の超電導材料膜からなっている。このようなジョセフ
ソン接合の集合体は、僅か２回のパターン形成工程によ
って作製することができる。
して位置し、上面を薄い絶縁層によって覆われた複数の
超電導材料から形成されており、これに対して、第２の
超電導層は、第１の超電導層に属する超電導層のうち、
互いに隣合う２つを領域を結合するように分画された複
数の超電導材料膜からなっている。このようなジョセフ
ソン接合の集合体は、僅か２回のパターン形成工程によ
って作製することができる。
以下に図面を参照して本発明をより具体的に詳述する
が、以下に開示するものは本発明の一実施例に過ぎず、
本発明の技術的範囲を何ら制限するものではない。
が、以下に開示するものは本発明の一実施例に過ぎず、
本発明の技術的範囲を何ら制限するものではない。
実施例 第１図は、本発明に従って構成されたアナログ／ディジ
タル変換器の変換部の構造を模式的に示す図である。
タル変換器の変換部の構造を模式的に示す図である。
第１図に示すように、第１の超電導層Ａは、その面積
（第１図は断面図で描かれているので長さとして表され
ている）が図中の左から右へ段階的に変化する互いに独
立した超電導材料層10a、10b・・・・・・・10i・・・・を形成して
いる。更に、このような第１層Ａの上面は、その表面を
酸化膜とすることによって、ジョセフソン接合の障壁層
となる薄い絶縁膜11a、11b・・・ ・・・・11i・・・・を形成して
いる。
（第１図は断面図で描かれているので長さとして表され
ている）が図中の左から右へ段階的に変化する互いに独
立した超電導材料層10a、10b・・・・・・・10i・・・・を形成して
いる。更に、このような第１層Ａの上面は、その表面を
酸化膜とすることによって、ジョセフソン接合の障壁層
となる薄い絶縁膜11a、11b・・・ ・・・・11i・・・・を形成して
いる。
上述のうような第１層Ａの上に形成された第２層Ｂは、
やはりパターニングされた超電導材料によって形成され
ており、互いに独立した超電導材料膜20a、20b・・・・20i
・・・ のそれぞれは、第１層Ａに属する超電導材料層のう
ち、隣接する２つの層を結合するようにパターニングさ
れている。即ち、超電導材料膜20a は超電導材料層10a
および10b を結合しており、超電導材料膜20b は超電導
材料層10b および10c を結合しており、以下必要な数に
応じてこの結合が連続している。
やはりパターニングされた超電導材料によって形成され
ており、互いに独立した超電導材料膜20a、20b・・・・20i
・・・ のそれぞれは、第１層Ａに属する超電導材料層のう
ち、隣接する２つの層を結合するようにパターニングさ
れている。即ち、超電導材料膜20a は超電導材料層10a
および10b を結合しており、超電導材料膜20b は超電導
材料層10b および10c を結合しており、以下必要な数に
応じてこの結合が連続している。
尚、これらの超電導材料層10a、10b・・・・・・10i・・・並びに
超電導材料膜20a、20b・・・・20i ・・・ の形成方法は、従来
から公知の薄膜パターニング技術を利用することができ
るので、その詳細についての説明は省略する。
超電導材料膜20a、20b・・・・20i ・・・ の形成方法は、従来
から公知の薄膜パターニング技術を利用することができ
るので、その詳細についての説明は省略する。
上述のように形成された変換部では、超電導材料層10a
と超電導材料膜20a との間、超電導材料膜20a と超電導
材料層10b との間、というように、各接合部にジョセフ
ソン接合が形成されている。ここで、各接合面の面積を
段階的に増加あるいは減少することによって、第５図に
示した従来のジョセフソン接合の集合体と等価の回路を
形成することができる。
と超電導材料膜20a との間、超電導材料膜20a と超電導
材料層10b との間、というように、各接合部にジョセフ
ソン接合が形成されている。ここで、各接合面の面積を
段階的に増加あるいは減少することによって、第５図に
示した従来のジョセフソン接合の集合体と等価の回路を
形成することができる。
このような本発明に従うアナログ／ディジタル変換器の
変換部におけるジョセフソン接合の集合体は、最大でも
２種のマスクによって僅かな工数で作製することができ
る。
変換部におけるジョセフソン接合の集合体は、最大でも
２種のマスクによって僅かな工数で作製することができ
る。
発明の効果 以上詳述のように、本発明によるアナログ／ディジタル
変換器は、アナログ信号の重畳された磁場を入力するこ
とによって、これに対応したディジタル信号を出力す
る。この動作は直接的で、特に磁場の変化を直接ディジ
タル信号として出力するようなアナログ／ディジタル変
換器は従来存在していなかった。即ち、本発明によるア
ナログ／ディジタル変換器は、ディジタル信号を直接出
力する高速で高感度な磁気センサとして有利に利用する
ことができる。
変換器は、アナログ信号の重畳された磁場を入力するこ
とによって、これに対応したディジタル信号を出力す
る。この動作は直接的で、特に磁場の変化を直接ディジ
タル信号として出力するようなアナログ／ディジタル変
換器は従来存在していなかった。即ち、本発明によるア
ナログ／ディジタル変換器は、ディジタル信号を直接出
力する高速で高感度な磁気センサとして有利に利用する
ことができる。
また、アナログ／ディジタル変換器を構成する変換部を
ジョセフソン接合の集合体として形成する態様では、極
めて高速な動作を実現をすることが可能である。
ジョセフソン接合の集合体として形成する態様では、極
めて高速な動作を実現をすることが可能である。
第１図は、本発明に従って構成されたアナログ／ディジ
タル変換器の、特に変換部の構造を示す図であり、 第２図は、第１図に示したアナログ／ディジタル変換器
の、特に変換部の構成を模式的に示す図であり、 第３図(a)および(b)は、第２図に示した変換部の動作を
説明するグラフであり、 第４図は、第２図に示す変換部に結合するエンコーダの
構成を示す図であり、 第５図は、従来のアナログ／ディジタル変換器の変換部
の構造を示す図である。 〔主な参照番号〕 １ａ、１ｂ・・・・１ｎ……超電導部材、 ２ａ、２ｂ・・・・２ｎ……酸化膜、 10a、10b・・・・10i・・・ ……超電導材料層 20a、20b・・・・20i・・・ ……超電導材料膜 Ｓ1、Ｓ2・・・・Ｓｎ……超電導部材、 Ｊ1、Ｊ2・・・・Ｊｎ……ジョセフソン接合、 Ｐ０、Ｐ１……電流印加用端子、 Ｐ2、Ｐ3・・・・Ｐｎ……検出用端子
タル変換器の、特に変換部の構造を示す図であり、 第２図は、第１図に示したアナログ／ディジタル変換器
の、特に変換部の構成を模式的に示す図であり、 第３図(a)および(b)は、第２図に示した変換部の動作を
説明するグラフであり、 第４図は、第２図に示す変換部に結合するエンコーダの
構成を示す図であり、 第５図は、従来のアナログ／ディジタル変換器の変換部
の構造を示す図である。 〔主な参照番号〕 １ａ、１ｂ・・・・１ｎ……超電導部材、 ２ａ、２ｂ・・・・２ｎ……酸化膜、 10a、10b・・・・10i・・・ ……超電導材料層 20a、20b・・・・20i・・・ ……超電導材料膜 Ｓ1、Ｓ2・・・・Ｓｎ……超電導部材、 Ｊ1、Ｊ2・・・・Ｊｎ……ジョセフソン接合、 Ｐ０、Ｐ１……電流印加用端子、 Ｐ2、Ｐ3・・・・Ｐｎ……検出用端子
Claims (16)
- 【請求項１】所定の臨界条件に対して、一定の差で互い
に異なる臨界条件を設定された複数のジョセフソン接合
を直列に結合してなる変換部と、超電導電流の遮断を検
出する手段を該ジョセフソン接合の各々に具備した検出
部とを備え、臨界条件の変化をディジタル信号として出
力するアナログ／ディジタル変換器であって、 所定の同一面上に互いに独立して位置し、上面を薄い絶
縁層によって覆われた複数の超電導材料層から形成され
る第１層と、該第１層を形成する複数の超電導材料層の
うち、隣合う２つを結合するように形成され、且つ互い
に独立した複数の超電導材料膜からなる第２層とから構
成され、該第１層に属する超電導材料層と該第２層に属
する超電導材料膜との接合面の面積が互いに異なるよう
に形成されていることを特徴とするアナログ／ディジタ
ル変換器。 - 【請求項２】前記超電導電流路の各々に設定された臨界
条件が、各超電導電流路の臨界電流であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載のアナログ／ディジタ
ル変換器。 - 【請求項３】前記超電導電流路の各々に設定された臨界
条件が、各超電導電流路の臨界磁場であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載のアナログ／ディジタ
ル変換器。 - 【請求項４】前記超電導電流の遮断を検出する手段が、
前記超電導電流路の各々を含む所定区間の電流路に発生
する電圧をそれぞれ検出する回路の集合であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項から第４項までの何れか
１項に記載のアナログ／ディジタル変換器。 - 【請求項５】前記超電導電流の遮断を検出する手段が、
前記超電導電流路の各々を含む所定区間の電流路に発生
した電圧によって、前記ジョセフソン接合が発生するマ
イクロ波をそれぞれ検出する回路の集合であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項から第４項までの何れか
１項に記載のアナログ／ディジタル変換器。 - 【請求項６】前記超電導電流の遮断を検出する手段の出
力が、前記超電導電流路の動作に応じたバイナリ信号を
生成する回路に結合されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項から第５項までの何れか１項に記載のア
ナログ／ディジタル変換器。 - 【請求項７】前記超電導電流路が、基板上に形成された
超電材料薄膜であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項から第６項までの何れか１項に記載のアナログ／デ
ィジタル変換器。 - 【請求項８】上記超電導材料薄膜が、物理蒸着法によっ
て前記基板上に形成された薄膜であることを特徴とする
特許請求の範囲第７項記載のアナログ／ディジタル変換
器。 - 【請求項９】上記薄膜が、前記基板上に湿式塗布によっ
て形成された堆積層を焼結して形成される複合酸化物薄
膜であることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の
アナログ／ディジタル変換器。 - 【請求項１０】前記基板が、SrTiＯ３単結晶、MgＯまた
はサファイア基板上に形成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第７項から第９項までの何れか１項に記
載のアナログ／ディジタル変換器。 - 【請求項１１】前記超電導電流路が、非超電導状態にお
いて導体であるような材料によって形成されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項から第10項までの何
れか１項に記載のアナログ／ディジタル変換器。 - 【請求項１２】前記超電導電流路および／またはジョセ
フソン接合が、下記の一般式； (α1-xβx)γｙδｚ 〔但し、元素αは周期律表IIａ族に含まれる元素であ
り、元素βは周期律表IIIａ族に含まれる元素であり、
元素γは周期律表Ｉｂ、IIｂ、IIIｂ、IVａまたはVIII
ａ族に含まれる元素であり、δがＯであり、ｘ、ｙ、ｚ
はそれぞれｘ＝0.1〜0.9、ｙ＝1.0〜4.0、１≦ｚ≦５を
満たす数値である〕 で示される複合酸化物超電導材料によって形成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第11項ま
での何れか１項に記載のアナログ／ディジタル変換器。 - 【請求項１３】上記複合酸化物がペロブスカイト型の結
晶構造を有することを特徴とする特許請求の範囲第12項
に記載のアナログ／ディジタル変換器。 - 【請求項１４】前記元素αがBaであり、前記元素βがＹ
であり、前記元素γがCuであることを特徴とする特許請
求の範囲第12項または第13項に記載のアナログ／ディジ
タル変換器。 - 【請求項１５】前記元素αがBaであり、前記元素βがLa
であり、前記元素γがCuであることを特徴とする特許請
求の範囲第12項または第13項に記載のアナログ／ディジ
タル変換器。 - 【請求項１６】前記元素αがSrであり、前記元素βがLa
であり、前記元素γがCuであることを特徴とする特許請
求の範囲第12項または第13項に記載のアナログ／ディジ
タル変換器。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62210710A JPH0624261B2 (ja) | 1987-08-25 | 1987-08-25 | アナログ／ディジタル変換器 |
| KR1019880010421A KR920003885B1 (ko) | 1987-08-25 | 1988-08-17 | 아날로그/디지탈변환기 |
| EP19880113795 EP0304894A3 (en) | 1987-08-25 | 1988-08-24 | Analog-to-digital converter using superconducting material |
| CA000575603A CA1336788C (en) | 1987-08-25 | 1988-08-24 | Analog-to-digital converter using superconducting material |
| US07/235,940 US4963871A (en) | 1987-08-25 | 1988-08-24 | Analog-to-digital converter using superconducting material |
| AU21541/88A AU598695B2 (en) | 1987-08-25 | 1988-08-25 | Analog-to-digital converter using superconducting material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62210710A JPH0624261B2 (ja) | 1987-08-25 | 1987-08-25 | アナログ／ディジタル変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6453586A JPS6453586A (en) | 1989-03-01 |
| JPH0624261B2 true JPH0624261B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=16593819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62210710A Expired - Lifetime JPH0624261B2 (ja) | 1987-08-25 | 1987-08-25 | アナログ／ディジタル変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0624261B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009111306A (ja) * | 2007-11-01 | 2009-05-21 | Hitachi Ltd | ジョセフソン接合を備えた電子デバイスとその製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54127668A (en) * | 1978-03-28 | 1979-10-03 | Fujitsu Ltd | Analog-digital converter using josephson element |
| JPS62165378A (ja) * | 1986-01-14 | 1987-07-21 | Nec Corp | 異なる電流密度接合を積層したジヨセフソン接合装置 |
| JPS63289973A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-28 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 金属酸化物超電導成形体 |
-
1987
- 1987-08-25 JP JP62210710A patent/JPH0624261B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｏｎＭａｇｎｅｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．ＭＡＧ−１８，Ｎｏ．６，（１９８２），Ｐ．Ｐ．１５７１〜１５７６ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6453586A (en) | 1989-03-01 |
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