JPH0642314B2 - 超伝導記憶装置における情報書込方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、情報をアブリコソフ磁束量子の形で超伝導体
内に記憶する超伝導記憶装置に関するものであり、特に
その超伝導記憶装置における情報書込方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

アブリコソフ磁束量子を記憶情報として用いた装置は、
特公昭60-34194号公報やアプライドフィジックスレター
誌(Applied Physics Letters,Vol.39 NO.12 Desember 1
981,pp,992〜993)に既に開示されている。

第７図はアブリコソフ磁束量子記憶装置の従来例のひと
つを示す概略斜視図である。アブリコソフ磁束量子を保
持するための膜厚の薄い超伝導体膜５１と、超伝導体膜
５１の一部を下部電極とし超伝導体膜５２を上部電極と
する磁束量子検出用ジョセフソン接合５３と、超伝導体
層５１の端５５近くに設けられた磁束量子書込線５４
と、超伝導体膜５１の端５５を除く周辺を囲む超伝導体
膜５１よりも膜厚の厚い超伝導体膜５１′とで構成され
ている。なお、Ｂは超伝導体膜５１内に保持されている
アブリコソフ磁束量子を概念的に表しているものであ
る。

このアブリコソフ磁束量子記憶装置は、超伝導体膜５１
内に保持されているアブリコソフ磁束量子の有無を記憶
状態の「１」「０」に対応させている。すなわち、超伝
導体膜５１内にアブリコソフ磁束量子が保持されると、
その磁束量子がジョセフソン接合５３に影響を与えてジ
ョセフソン接合５３における閾値電流Ｉｊを低下させる
ことを利用しており、閾値電流Ｉｊの変化を記憶状態の
「１」「０」に対応させているのである。

情報の読み出しは、適当な値のバイアス電流Ｉｂをジョ
セフソン接合５３に与えることにより行なう。すなわ
ち、アブリコソフ磁束量子が超伝導体膜５１内に保持さ
れた場合の閾値電流Ｉｊと保持されていない場合のそれ
との間の値を持つバイアス電流Ｉｂをジョセフソン接合
５３に与えると、アブリコソフ磁束量子が保持されてい
ればジョセフソン接合５３に電圧が発生（有電圧状態）
し、保持されていなければ電圧は零（零電圧状態）とな
るのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、この従来のアブリコソフ磁束量子記憶装置
は、書き込みに非常に大きな問題点をもっていた。

記憶状態「１」の書き込みは、書込線５４に所定の方向
の電流を流して磁界を発生させ、超伝導体膜５１に端５
５から所定の向き（たとえば、上向き）のアブリコソフ
磁束量子を内部発生させることにより達成する。一方、
記憶状態「０」の書き込みは、そのときの記憶状態に応
じて異なる手順を用いて行わなければならない。すなわ
ち、書込前の記憶状態が「１」であれば、書込線５４に
逆向きの電流を流して下向きの磁束量子を超伝導体膜５
１に内部発生させ、上向きの磁束量子と対消滅させるこ
とによってアブリコソフ磁束量子数を零にする。また、
記憶状態が「０」であれば書込線５４に何等電流を流さ
ないことによりそのままの状態を維持し、実質的に
「０」書き込みとする。

このように、従来のアブリコソフ磁束量子記憶装置で
は、書き込み前にそのつど必ず記憶状態を読み出す必要
があり、書き込みのアクセス時間を無用に長くし、この
記憶セルを用いて計算機を構成するとマシンサイクル時
間が長くなるという問題点があった。

また、記憶状態「１」から「０」書き込みを行う場合
に、磁束量子を正確に対消滅させることは非常に困難で
ある。対消滅が不十分であれば上向きのアブリコソフ磁
束量子が一部残留してしまい、対消滅を過剰に行えば下
向きのアブリコソフ磁束量子が保持されてしまう。した
がって、アブリコソフ磁束量子を過不足なく対消滅させ
る必要性から書込動作マージンが非常に狭くなり、安定
動作が困難であった。また、書込動作を繰り返し行うう
ちに、完全対消滅し損なった残留アブリコソフ磁束量子
が徐々に蓄積していき、誤動作を生じるに至るという問
題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の情報書込方法に用いる超伝導記憶装置は上記問
題点に鑑みてなされたものであり、所定以上の磁場が印
加されることによってアブリコソフ磁束量子を内部発生
しそのアブリコソフ磁束量子を前記磁場を取り除いた状
態でも自己保持する超伝導体層を有する情報記憶手段
と、電流が通電されることによって前記情報記憶手段の
超伝導体層に与える磁場を発生する超伝導体層を有する
情報書込手段と、前記情報記憶手段の超伝導体層に自己
保持されているアブリコソフ磁束量子のつくる磁場に感
応する少なくともひつ以上のジョセフソン接合素子およ
び前記ジョセフソン接合素子におけるアブリコソフ磁束
量子による磁場に影響を与えることができる磁場を発生
する制御線を有する情報読出手段とを具備するものであ
って、本発明の情報書込方法は、前記情報記憶手段と情
報書込手段と情報読出手段とからなる記憶セルを複数個
配列した記憶セルアレイ中から記憶セルを選択して書き
込みを行うときは、選択した記憶セルの情報記憶手段を
構成する超伝導体層に書込ビット電流に相当する第１の
書込電流を供給すると共に、この記憶セルの情報書込手
段を構成する超伝導体層に書込ワード電流に相当する第
２の書込電流を供給するものである。

〔作用〕

第１の書込電流と第２の書込電流を供給することにより
情報記憶手段にアブリコソフ磁束量子が内部発生して保
持される。このとき、第１および第２の書込電流の向き
によって情報記憶手段の超伝導体層に記憶情報の「０」
または「１」に対応する上向きまたは下向きのアブリコ
ソフ磁束量子が選択的に保持される。なお、制御線に制
御電流Ｉｃｓを与えると共にジョセフソン接合素子をバ
イアス電流Ｉｓを与えると、アブリコソフ磁束量子の向
きに対応してジョセフソン接合量子が有電圧状態または
零電圧状態のいずれかとなる。

〔実施例〕

以下、実施例と共に本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明に係わる超伝導記憶装置の一実施例を示
す平面図であり、第２図はそのＡ−Ａ′断面図である。
情報記憶手段１は、磁場が印加されることによってアブ
リコソフ磁束量子αを内部発生し、そのアブリコソフ磁
束量子を該磁場が除去された後も自己保持する超伝導体
層２を情報記憶用要素として有する。超伝導体層２は例
えば方形または長方形に形成されており、相対する１対
の辺をそれぞれ３ａおよび３ｂとし、また、相対する他
の一対の辺をそれぞれ３ｃおよび３ｄとするとき、辺３
ａおよび３ｂの辺３ｃ側からそれと一体にそれぞれ外方
にスライド状の超伝導体層４ａおよび４ｂを延長させて
いる。なお、本実施例装置における情報「１」の記憶状
態は情報記憶手段１の超伝導体層２にアブリコソフ磁束
量子が第１の向き（上向き「↑」）に保持されている状
態をいい、情報「０」の記憶状態は同じく超伝導体層２
にアブリコソフ磁束量子が第２の向き（下向き「↓」）
に保持されている状態をいう。

情報書込手段１１は、電流が通電されることによって、
情報記憶手段１の超伝導体層２に与える磁場を発生する
ストライプ状の超伝導体層１２を情報書込用要素として
有する。この場合、超伝導体層１２は情報記憶手段１の
超伝導体層２と並置するために、超伝導体層２の辺３ｃ
に沿って延長している。

情報読出手段２１は、情報記憶手段１の超伝導体層２が
自己保持しているアブリコソフ磁束量子に感応するジョ
セフソン接合素子２２およびこのジョセフソン接合素子
２２に所定の磁界を与える制御線３４を情報読出用要素
として有する。ジョセフソン接合素子２２は、下部電極
としての超伝導体層３２と上部電極としての超伝導体層
２６との間にトンネル障壁層２５が介在させることによ
って構成されている。すなわち、情報記憶手段１の超伝
導体層２上に絶縁層３１を介して超伝導体層３２が下部
電極として形成され、超伝導体層３２上に窓２３が穿設
された絶縁層２４が形成され。超伝導体層３２の窓２３
に臨む領域に例えば超伝導体層３２の材料の酸化物でな
るトンネル障壁層２５が形成され、さらに、絶縁層２４
上に窓２３を覆うように超伝導体層２６が上部電極とし
て形成されている。制御線３４はストライプ状の超伝導
体層からなり、トンネル障壁層２５の上方を横切るよう
に、超伝導体層２６上に絶縁層３３を介して形成されて
いる。なお、Ｔ１〜Ｔ８は本装置を１個の記憶セルとし
てみた場合の各端子を示している。

つぎに、本実施例の動作を説明する。

まず、情報の読み出しについて説明する。記憶状態の検
出は、制御電流Ｉｃｓが情報読出手段２１の超伝導体層
３４に流すと共に、所定のバイアス電流Ｉｓを情報読出
手段２１のジョセフソン接合素子２２に超伝導体層２６
とトンネル障壁層２５と超伝導体層３２を通じて流すこ
とにより行う。第３図はジョセフソン接合素子２２の閾
値特性を示す図であり、横軸は制御線３４に流す制御電
流値、縦軸はジョセフソン接合素子２２に流すバイアス
電流値である。同図において、破線７はアブリコソフ磁
束量子が情報記憶手段１に保持されていないときの閾値
特性曲線、実戦８は「０」状態に相当するアブリコソフ
磁束量子（下向き）が保持されているときの閾値特性曲
線、実戦９は「１」状態に相当するアブリコソフ磁束量
子（下向き）が保持されているときの閾値特性曲線であ
る。このように、記憶状態によって閾値特性が横軸に沿
って遷移するのは、情報記憶手段１の超伝導体層２に保
持されたアブリコソフ磁束量子が作る磁界の影響による
ものである。

いま、ジョセフソン接合素子２２にバイアス電流Ｉｓを
流すと共に、制御線３４に第１の方向に制御電流Ｉｃｓ
を流すことよって動作点をＡの位置に移動させることが
できる。同図から、「０」記憶状態であれば動作点Ａが
閾値特性曲線８の内側にあるためジョセフソン接合素子
２２は零電圧状態が維持され、「１」記憶状態であれば
動作点Ａは閾値特性曲線９の外側に出てしまうことから
有電圧状態に転移することが判る。この現象は、「０」
状態のときには下向きのアブリコソフ磁束量子が作る磁
界と制御電流Ｉｃｓが作る磁界とがトンネル障壁層２５
部において互いに打ち消しあい、「１」状態にあるとき
には上向きのアブリコソフ磁束量子の磁界と制御電流Ｉ
ｃｓの磁界とが相互に加わることにより生じる。このよ
うな作用によって、所定のバイアス電流Ｉｓと制御電流
Ｉｃｓとを同時に流したときのジョセフソン接合素子２
２の電圧状態により記憶状態が「１」であるか「０」で
あるかを読み出すことができる。

つぎに、情報の書き込みについて説明する。まず、情報
書込の動作原理について説明する。第１図ないし第２図
において、情報の「１」に対応する電流ＩＡを情報書込
手段１１の超伝導体層１２に第１の方向に流すと、これ
に応じて超伝導体層１２から情報「１」に対応する磁場
が発生し、その磁場が情報記憶手段１の超伝導体層２に
印加される。このため、この磁場が十分強ければ情報記
憶手段１の超伝導体層２の辺３ｃ部に情報「１」に対応
するアブリコソフ磁束量子αが第１の向き（上向き
「１」）に内部発生する。そして、磁場の印加を続ける
と、アブリコソフ磁束量子が辺３ｃ部において次々と発
生し、先に内部発生したアブリコソフ磁束量子を互いに
働く斥力により情報読出手段２１側に押し込んでゆく。

情報読出手段２１側に移動してきたアブリコソフ磁束量
子はジョセフソン接合素子２２の下部電極である比較的
厚い超伝導体層３２の存在によりそれ以上の移動が妨げ
られる。このようにして、情報記憶手段１にアブリコソ
フ磁束量子が侵入していき、あるい程度以上のアブリコ
ソフ磁束量子が進入してしまうと、こんどはアブリコソ
フ磁束量子の互いの斥力により侵入が困難となり飽和状
態となる。このようにして侵入したアブリコソフ磁束量
子は、超伝導体層２のピン止め力（アブリコソフ磁束素
子を捕獲する力）により自己保持される。

つぎに、情報の「０」に対応する電流ＩＢを情報書込手
段１１の超伝導体層１２に上述した電流ＩＡとは逆の第
２の方向に流すと、超伝導体層１２から上述の情報
「１」に対応する磁場とは逆向きの磁場が発生し、この
磁場によって情報記憶手段１の超伝導体層２に、情報
「０」に対応するアブリコソフ磁束量子が情報「１」に
対応するアブリコソフ磁束量子とは逆の第２の向き（下
向き「↓」）に内部発生する。この内部発生した情報
「０」に対応するアブリコソフ磁束量子は前述した上向
きのアブリコソフ磁束量子と同様に侵入していき、既に
自己保持されている情報「１」に対応する上向きのアブ
リコソフ磁束量子と結合して対消滅する。そしてさら
に、情報「０」に対応するアブリコソフ磁束量子が侵入
することによって最終的には情報「０」に対応するアブ
リコソフ磁束量子のみが情報記憶手段１の超伝導体層２
に残留し保持される。これが情報「０」の保持状態であ
る。

つぎに、上記原理を基礎するより具体的な書込操作につ
いて説明する。第４図は第３図に示すジョセフソン接合
素子２２の閾値特性の遷移量と書込電流との関係を示す
書込特性図であり、横軸に書込電流値、縦軸に遷移量を
とっている。第４図において書込特性曲線４１は超伝導
体層４ａおよび４ｂに書込電流と逆方向のローレンツ電
流を供給した場合（Ｉ_Ｌ≠０）であり、書込特性曲線４
０はローレンツ電流を供給しない場合（Ｉ_Ｌ＝０）を示
している。いずれの曲線の場合も、ジョセフソン接合素
子２２の閾値特性の遷移量は書込電流に対して原点対称
の急峻な立ち上がり特性と飽和特性を示している。急峻
な立ち上がりは、ある値以下の書込電流ではアブリコソ
フ磁束量子が情報記憶手段１の超伝導体層２に内部発生
することができず、その電流値を越えると今度は多数の
アブリコソフ磁束量子が内部発生して集団で侵入すると
いう現象によって生じる。また、飽和特性は、上述した
ようにある程度以上アブリコソフ磁束量子が侵入してし
まうアブリコソフ磁束量子相互の斥力のために書込電流
をある値以上に増加しても飽和してしまい侵入し難くな
るために生じる。

また、書込特性曲線４０および４１との比較から、ロー
レンツ電流Ｉ_Ｌを電流端子４ａおよび４ｂに書込電流に
対して逆の方向に流すと、情報書込手段１１のジョセフ
ソン接合素子２２の閾値特性の遷移量が零でなくなる書
込電流値は、ローレンツ電流Ｉ_Ｌを流さない場合に比べ
て小さくなる。これは、情報記憶手段１の超伝導体層２
にローレンツ電流Ｉ_Ｌが流れることによって超伝導体層
２の辺３ｃに自己磁界を生じ、これが書込電流が作る磁
界と相加的に働くためである。また、ローレンツ電流Ｉ
_Ｌを流したときには遷移量の飽和値が増加する（Ｄ′→
Ｄ）。これは、情報記憶手段１の超伝導体層２に流れる
ローレンツ電流Ｉ_Ｌが超伝導体層２内に侵入したアブリ
コソフ磁束量子を情報読出手段２１側に移動させる力を
生じるため、情報読出手段２１の近傍に保持されるアブ
リコソフ磁束量子が増加し、ジョセフソン接合素子２２
と鎖交する磁束量が増加するからである。

このような書込特性を持つことから、本装置を１つの記
憶セルとして平面的に複数個配列した記憶セルアレイで
の選択的書込が可能となる。例えば情報「１」の書込に
おいて、書込電流Ｉ_Ｗを書込特性曲線４０の立ち上がり
点の書込電流より小さく、書込特性曲線４０の立ち上が
り点の書込電流より大きくとることによって、書込電流
Ｉ_Ｗとローレンツ電流Ｉ_Ｌの双方が与えられたときに初
めて情報「１」の書込ができ、書込電流Ｉ_Ｗのみ、ある
いはローレンツ電流Ｉ_Ｌのみではアブリコソフ磁束量子
の蓄積はできないようにすることができる。したがっ
て、ローレンツ電流Ｉ_Ｌおよび書込電流Ｉ_Ｗをそれぞれ
記憶セルアレイの書込ビット電流（第１の書込電流）お
よび書込ワード電流（第２の書込電流）とすれば選択的
書込が可能となる。なお、情報「０」の書込も書込電流
Ｉ_Ｗおよびローレンツ電流Ｉ_Ｌの向きをそれぞれ逆にす
ることによって同様に行うことができる。

つぎに、記憶セルアレイにおける具体的な選択書込およ
び選択読出について説明する。

第５図は本実施例装置を１個の記憶セルとして用い、２
行２列の４ビット記憶セルアレイを構成したものであ
る。同図において、ＡＡ，ＡＢ，ＢＡ，ＢＢはそれぞれ
１行１列，１行２列，２行１列，２行２列の各記憶セル
であり、各記憶セルにおける端子Ｔ１〜Ｔ８は第１図に
示す端子Ｔ１〜Ｔ８と対応している。Ｐ１およびＰ１′
は読出ビット電流供給手段、Ｐ２およびＰ２′はセンス
回路、Ｐ３およびＰ３′は書込ビット電流供給手段、Ｐ
５およびＰ５′は書込ワード電流供給手段、Ｐ６および
Ｐ６′は読出ワード電流供給手段である。

このように構成された４ビット記憶セルアレイの選択的
書込操作は次のように行う。具体例として記憶セルＡＡ
を選択する場合について説明する。書込ビット電流供給
手段Ｐ３から配線Ｗ３を通じて記憶セルＡＡの端子Ｔ１
にマイナス方向の上述のローレンツ電流Ｉ_Ｌ（第１の書
込電流）を供給すると、このローレンツ電流Ｉ_Ｌは記憶
セルＡＡおよび記憶セルＡＢの情報記憶手段１を構成す
る超伝導体層２をＩＤ方向に流れ、両セルの書込特性を
第４図の曲線４０から曲線４１に変化させる。また、同
時に書込ワード電流供給手段Ｐ５から配線Ｗ１１を通じ
て記憶セルＡＡの端子Ｔ３にプラス方向の書込電流Ｉ_Ｗ
（第２の書込電流）を供給すると、この書込電流Ｉ_Ｗは
記憶セルＡＡおよび記憶セルＢＡの情報書込手段である
超伝導体層１２にＩＡ方向に流れる。すると、記憶セル
ＡＡでは超伝導体層２にローレンツ電流Ｉ_ＬがＩＤ方向
に流れると共に超伝導体層１２に書込電流Ｉ_ＷがＩＡ方
向に流れるので動作点が第４図のＢとなり、情報「１」
の書込が為される。一方、記憶セルＡＢでは超伝導体層
２にローレンツ電流Ｉ_Ｌが流れるが超伝導体層１２に書
込電流Ｉ_Ｗが流れないため、動作点が第４図のＡとなり
情報の書込はなされない。また、記憶セルＢＡでは超伝
導体層１２に書込電流Ｉ_Ｗが流れるが超伝導体層２にロ
ーレンツ電流Ｉ_Ｌが流れないため、動作点が第４図のＣ
となり情報の書込はなされない。なお、記憶セルＢＢで
はローレンツ電流Ｉ_Ｌも書込電流Ｉ_Ｗも供給されないの
で、情報の書き込みは為されない。

このように、書込ビット電流（ローレンツ電流Ｉ_Ｌ）供
給手段Ｐ３と書込ワード電流（書込電流Ｉ_Ｗ）供給手段
Ｐ５を選択駆動させると記憶セルＡＡのみに対して選択
的書込を行うことができる。

同様にして、書込ビット電流供給手段Ｐ３と書込ワード
電流供給手段Ｐ５′を選択駆動した場合には記憶セルＡ
Ｂに、書込ビット電流供給手段Ｐ３′と書込ワード電流
供給手段Ｐ５を選択駆動した場合には記憶セルＢＡに、
さらに、書込ビット電流供給手段Ｐ３′と書込ワード電
流供給手段Ｐ５′を選択駆動した場合には記憶セルＢＢ
にそれぞれ情報「１」の書き込みが為される。なお、情
報「０」の選択的書き込みは、書込電流Ｉ_Ｗおよびロー
レンツ電流Ｉ_Ｌの向きをそれぞれ反対にすることによっ
て、同様に行うことができる。

つぎに、選択的読出操作について説明する。第３図に示
す閾値特性において、情報読出手段２１のジョセフソン
接合素子２２に与えるバイアス電流を、「１」記憶状態
の閾値特性曲線９と「０」記憶状態の閾値特性曲線８と
のオーバラップ領域の値Ｉｓに設定し、情報読出手段２
１の制御線３４に流す制御電流を「０」記憶状態の閾値
特性曲線８内でかつ「１」記憶状態の閾値特性曲線９外
である領域の値Ｉｃｓに設定する。

いま、第５図の４ビット記憶セル中の記憶セルＡＡを選
択的に読み出すものとする。読出ビット電流供給手段Ｐ
１から配線Ｗ１を通じて記憶セルＡＡの端子Ｔ７にバイ
アス電流Ｉｓを供給し、同時に、読出ワード電流供給手
段Ｐ６から配線Ｗ９を通じて記憶セルＡＡの端子Ｔ５に
制御電流Ｉｃｓを供給すると、記憶セルＡＡではジョセ
フソン接合素子２２にバイアス電流Ｉｓが与えられ、制
御線３４に制御電流Ｉｃｓが与えられるため閾値特性の
動作点が第３図に示すＡ点に来る。このとき、記憶セル
ＡＡの記憶状態が「１」のときに動作点Ａが閾値特性曲
線９を横切って閾値特性曲線９の外ヘ出るため、ジョセ
フソン接合素子２２は零電圧状態から有電圧状態に転移
する。この電圧がセンス回路Ｐ２で検出されることによ
って、記憶セルＡＡが「１」記憶状態であることを検知
できる。また、記憶セルＡＡが「０」記憶状態であると
きには、動作点Ａは「０」の閾値特性曲線８内に留まっ
ているので、ジョセフソン接合素子２２は零電圧状態が
維持される。したがって、センス回路Ｐ２は電圧を検出
せず、記憶セルＡＡが「０」記憶状態であることを検知
できる。このとき、記憶セルＢＡでは読出ビット電流供
給手段Ｐ１からのバイアス電流Ｉｓが流れないので、記
憶状態に係わらずジョセフソン接合素子２２が有電圧状
態となることはない。また、記憶セルＡＢでは読出ワー
ド電流供給手段Ｐ６からの制御電流Ｉｃｓが流れないの
で、動作点は「１」記憶状態の閾値特性曲線９と「０」
記憶状態の閾値特性曲線８とのオーバラップ領域に留ま
りジョセフソン接合素子２２は記憶状態に係わらず零電
圧状態である。さらに、記憶セルＢＢではバイアス電流
Ｉｓ、制御電流Ｉｃｓいずれも供給されないのでジョセ
フソン接合素子２２は記憶状態に係わらず零電圧状態と
なっている。したがって、読出ビット電流供給手段Ｐ１
および読出ワード電流供給手段Ｐ６が選択駆動された場
合には、記憶セルＡＡ以外の記憶セルはすべて記憶状態
に係わらず零電圧状態となり、読出が為されることがな
い。

記憶セルＢＡの記憶内容を読み出す場合には読出ワード
電流供給手段Ｐ６および読出ビット電流供給手段Ｐ１′
を駆動してセンス回路Ｐ２′で検出を行い、記憶セルＡ
Ｂの記憶内容を読み出す場合には読出ワード電流供給手
段Ｐ６′および読出ビット電流供給手段Ｐ１を駆動して
センス回路Ｐ２で検出を行い、記憶セルＢＢの記憶内容
を読み出す場合には読出ワード電流供給手段Ｐ６′およ
び読出ビット電流供給手段Ｐ１′を駆動してセンス回路
Ｐ２′で検出を行えばよい。

なお、上記実施例ではジョセフソン接合素子として第６
図（Ａ）の概念図に示すように単一のトンネル障壁層２
５を持つものを用いているが、同図（Ｂ）に示すように
トンネル障壁層を２つ持ついわゆるスクイド(SQUID)形
のものを用いてもよい。同図において２６，２６′は上
部電極、２５，２５′はトンネル障壁層、３２，３２′
は下部電極であり、スクイド形を用いる場合にはアブリ
コソフ磁束量子による磁束（破線矢印）が中央の空間を
横切るように構成することにより、閾値特性を変化させ
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明が用いる超伝導体層装置によ
れば、情報書込手段を構成する超伝導体層に与える電流
の向きによって情報記憶手段の超伝導体層に記憶情報の
「１」または「０」に対応する上向きまたは下向きのア
ブリコソフ磁束量子を選択的に保持させるものであり、
上向きのアブリコソフ磁束量子を保持する場合であって
も下向きのアブリコソフ磁束量子を保持する場合であっ
ても書込前の記憶状態のアブリコソフ磁束量子を対消滅
させたうえでさらに飽和状態となるまで書き込むので、
アブリコソフ磁束量子の有無を情報要素とする従来のア
ブリコソフ磁束量子記憶装置のように書込時に記憶内容
をそのつど確認したうえで磁束量子を過不足なく正確に
対消滅させることは不要である。したがって、書込操作
が簡単となるばかりでなく、書込動作マージンを広くと
ることができる。そのうえ、残留するアブリコソフ磁束
量子の蓄積による誤動作もない。

また、本発明の情報書込方法によれば、情報記憶手段を
構成する超伝導体層に供給する第１の書込電流と、情報
書込手段ヲ構成する超伝導体層に供給する第２の書込電
流の双方が与えられたときに初めて情報記憶手段の超伝
導体層にアブリコソフ磁束量子を内部発生させることが
できるので、前記超伝導記憶装置を１つの記憶セルとし
て記憶セル行列を構成した場合に、選択書込を容易に実
現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図はその
Ａ−Ａ′断面図、第３図はジョセフソン接合素子２２の
閾値特性を示す図、第４図は第３図に示すジョセフソン
接合素子２２の閾値特性の遷移量と書込電流との関係を
示す書込特性図、第５図は第１図の実施例装置を１個の
記憶セルとして構成された２行２列の４ビット記憶セル
の平面図、第６図はジョセフソン接合素子の概念を示す
斜視図、第７図は従来のアブリコソフ磁束量子記憶装置
を示す斜視図である。 １……情報記憶手段、２……超伝導体層、４ａ，４ｂ…
…電流端子、１１……情報書込手段、１２……超伝導体
層、２１……情報読出手段、２２……ジョセフソン接合
素子、３４……制御線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定以上の磁場が印加されることによって
   アブリコソフ磁束量子を内部発生しそのアブリコソフ磁
   束量子を前記磁場を取り除いた状態でも自己保持する超
   伝導体層を有する情報記憶手段と、電流が通電されるこ
   とによって前記情報記憶手段の超伝導体層に与える磁場
   を発生する超伝導体層を有する情報書込手段と、前記情
   報記憶手段の超伝導体層に自己保持されているアブリコ
   ソフ磁束量子のつくる磁場に感応する少なくともひとつ
   以上のジョセフソン接合素子および前記ジョセフソン接
   合素子におけるアブリコソフ磁束量子による磁場に影響
   を与えることができる磁場を発生する制御線を有する情
   報読出手段とを具備する超伝導記憶装置において、前記
   情報記憶手段と情報書込手段と情報読出手段とからなる
   記憶セルを複数個配列した記憶セルアレイ中から前記記
   憶セルを選択して書き込みを行うときは、選択した記憶
   セルの前記情報記憶手段を構成する超伝導体層に書込ビ
   ット電流に相当する第１の書込電流を供給すると共に、
   この記憶セルの前記情報書込手段を構成する超伝導体層
   に書込ワード電流に相当する第２の書込電流を供給する
   ことを特徴とする超伝導記憶装置における情報書込方
   法。