JPH067438B2 - 超伝導記憶装置 - Google Patents
超伝導記憶装置Info
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- JPH067438B2 JPH067438B2 JP60259312A JP25931285A JPH067438B2 JP H067438 B2 JPH067438 B2 JP H067438B2 JP 60259312 A JP60259312 A JP 60259312A JP 25931285 A JP25931285 A JP 25931285A JP H067438 B2 JPH067438 B2 JP H067438B2
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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。
内に記憶する超伝導記憶装置に関する。
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上記磁場を取
り除いた状態でも自己保持する超伝導体層を情報記憶用
要素として用いて構成された超伝導情報記憶装置とし
て、従来第６図及び第７図に示したような装置が提案さ
れている（実願昭６０−１６１５９）。
内部発生し、そのアブリコソフ磁束量子を上記磁場を取
り除いた状態でも自己保持する超伝導体層を情報記憶用
要素として用いて構成された超伝導情報記憶装置とし
て、従来第６図及び第７図に示したような装置が提案さ
れている（実願昭６０−１６１５９）。
この従来例においては、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を内部発生
し、アブリコソフ磁束量子を、上記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。
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、アブリコソフ磁束量子を、上記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。
アブリコソフ磁束量子は第２種の超伝導体内に発生する
磁束量子であり、第９図にその説明図を示してあり、９
１は第２種の超伝導体層、９２は磁束、９３はシールド
電流であり、アブリコソフ磁束量子の磁束の量は０＝
2.07×１０−１５Ｗｂ（ウエーバ）である。
磁束量子であり、第９図にその説明図を示してあり、９
１は第２種の超伝導体層、９２は磁束、９３はシールド
電流であり、アブリコソフ磁束量子の磁束の量は０＝
2.07×１０−１５Ｗｂ（ウエーバ）である。
そこで第６図及び第７図においては、内部発生したアブ
リコソフ磁束量子を模式的に０と表している。超伝導
体層２は、例えば方形または長方形を有し、その相対す
る一対の辺をそれぞれ３ａ及び３ｂとし、また相対向す
る他の一辺の辺をそれぞれ３ｃ及び３ｄとするとき、辺
３ａ及び３ｂの辺３ｃ側から、それらと一体に、それぞ
れ外方に、ストライプ状の超伝導体層４ａ及び４ｂを延
長させている。実際上、この超伝導体層２は、超伝導体
層４ａ及び４ｂと共に、第２種の超伝導体からなる。
リコソフ磁束量子を模式的に０と表している。超伝導
体層２は、例えば方形または長方形を有し、その相対す
る一対の辺をそれぞれ３ａ及び３ｂとし、また相対向す
る他の一辺の辺をそれぞれ３ｃ及び３ｄとするとき、辺
３ａ及び３ｂの辺３ｃ側から、それらと一体に、それぞ
れ外方に、ストライプ状の超伝導体層４ａ及び４ｂを延
長させている。実際上、この超伝導体層２は、超伝導体
層４ａ及び４ｂと共に、第２種の超伝導体からなる。
情報書込み手段１１は、電流が通電されることによっ
て、上述した情報記憶手段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
み用要素として有する。
て、上述した情報記憶手段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
み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、超伝導体層２の辺３ｃに沿って
延長している。
体層２と並置するため、超伝導体層２の辺３ｃに沿って
延長している。
情報読出し手段２１は、上述した情報記憶手段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として備えられてい
る。第６図及び第７図においてはジョセフソン接合素子
は単一接合ゲートを用いている。このジョセフソン接合
素子２２は、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、また、超伝導体層３２上に窓２３を有する絶縁層２
４が形成され、また、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内を通り、そしてトンネル障壁層２５を介して、
超伝導体層３２と対向しているストライプ状の超伝導体
層２６が上部電極として設けられている。さらに、超伝
導体層２６上に絶縁層３３を介して、ストライプ状の超
伝導体層３４が制御線として形成されている。以上が従
来提案されている超伝導記憶装置の構成である。
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として備えられてい
る。第６図及び第７図においてはジョセフソン接合素子
は単一接合ゲートを用いている。このジョセフソン接合
素子２２は、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、また、超伝導体層３２上に窓２３を有する絶縁層２
４が形成され、また、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内を通り、そしてトンネル障壁層２５を介して、
超伝導体層３２と対向しているストライプ状の超伝導体
層２６が上部電極として設けられている。さらに、超伝
導体層２６上に絶縁層３３を介して、ストライプ状の超
伝導体層３４が制御線として形成されている。以上が従
来提案されている超伝導記憶装置の構成である。
このような構成を有する従来の超伝導記憶装置は次に述
べるように動作する。
べるように動作する。
すなわち、情報の「１」に対応する電流ＩＡを、情報書
込み手段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から情報の「１」に対応
する磁場が発生する。そして、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、情報記憶
手段１の超伝導体層２に、情報の「１」に対応するアブ
リコソフ磁束量子０が第１の向き（例えば上向き）に
内部発生する。
込み手段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から情報の「１」に対応
する磁場が発生する。そして、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、情報記憶
手段１の超伝導体層２に、情報の「１」に対応するアブ
リコソフ磁束量子０が第１の向き（例えば上向き）に
内部発生する。
この場合、情報記憶手段１の超伝導体層２に、電流ＩＣ
を超伝導体層４ａ側から超伝導体層４ｂ側に向かって、
第１の方向に流す。このようにすると、情報記憶手段１
の超伝導体層２に保持されている磁束量子０は、電流
ＩＣとのローレンツ相互作用により力を受け、情報書込
み手段１１の超伝導体層１２側から、それとは反対側の
方向（情報読出し手段の方向）に速やかに移動する。
を超伝導体層４ａ側から超伝導体層４ｂ側に向かって、
第１の方向に流す。このようにすると、情報記憶手段１
の超伝導体層２に保持されている磁束量子０は、電流
ＩＣとのローレンツ相互作用により力を受け、情報書込
み手段１１の超伝導体層１２側から、それとは反対側の
方向（情報読出し手段の方向）に速やかに移動する。
また情報の「０」に対応する電流ＩＢを、情報書込み手
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
磁場にちって情報記憶手段１の超伝導体層２に、情報の
「０」に対応するアブリコソフ磁束量子が、上述した情
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（例えば下向き）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のいく
つかは、上述の情報「１」に対応する磁束量子と結合し
て対消滅し、最終的には、情報「０」に対応する磁束量
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。この情
報「０」の書込みにおいて、情報記憶手段１の超伝導体
層２に電流ＩＤを、超伝導体層４ｂ側から超伝導体層４
ａ側に向かって、第２の方向に流すことにより、情報
「１」書込みの場合と同様にローレンツ相互作用によっ
て、磁束量子を超伝導体層１２側から検出接合側に速や
かに移動させることができる。
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
磁場にちって情報記憶手段１の超伝導体層２に、情報の
「０」に対応するアブリコソフ磁束量子が、上述した情
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（例えば下向き）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のいく
つかは、上述の情報「１」に対応する磁束量子と結合し
て対消滅し、最終的には、情報「０」に対応する磁束量
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。この情
報「０」の書込みにおいて、情報記憶手段１の超伝導体
層２に電流ＩＤを、超伝導体層４ｂ側から超伝導体層４
ａ側に向かって、第２の方向に流すことにより、情報
「１」書込みの場合と同様にローレンツ相互作用によっ
て、磁束量子を超伝導体層１２側から検出接合側に速や
かに移動させることができる。
また、記憶状態の検出は、所定のバイアス電流Ｉｓを、
情報読出し手段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３２を通
じて流し、さらに、制御電流Ｉcsを情報読出し手段２１
の超伝導体層３４に流して行なう。このとき、情報記憶
手段１の超伝導体層２に保持されている磁束量子の発生
する磁束のうち、情報読出し手段２１のジョセフソン接
合素子２２に鎖交する磁束が制御電流Ｉcsの発生する磁
束と加え合される場合に情報読出し手段２１のジョセフ
ソン接合素子２２が有電圧状態に転移するときはセルが
「１」状態であることを読出し、一方、Ｉcsの発生する
磁束から差し引かれる場合に情報読出し手段２１のジョ
セフソン接合素子２２が零電圧状態にとどまることによ
って、セルが「０」状態であることを読出す。
情報読出し手段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３２を通
じて流し、さらに、制御電流Ｉcsを情報読出し手段２１
の超伝導体層３４に流して行なう。このとき、情報記憶
手段１の超伝導体層２に保持されている磁束量子の発生
する磁束のうち、情報読出し手段２１のジョセフソン接
合素子２２に鎖交する磁束が制御電流Ｉcsの発生する磁
束と加え合される場合に情報読出し手段２１のジョセフ
ソン接合素子２２が有電圧状態に転移するときはセルが
「１」状態であることを読出し、一方、Ｉcsの発生する
磁束から差し引かれる場合に情報読出し手段２１のジョ
セフソン接合素子２２が零電圧状態にとどまることによ
って、セルが「０」状態であることを読出す。
この情報読出し手段２１のジョセフソン接合素子として
は、上記の単一接合ゲートを用いる他に、超伝導量子干
渉計ゲート（ＳＱＵＩＤ）を用いることもできる。
は、上記の単一接合ゲートを用いる他に、超伝導量子干
渉計ゲート（ＳＱＵＩＤ）を用いることもできる。
第８図にその場合の構成例を表してある。第８図におい
て、各部の符号は先の第６図及び第７図に示した超伝導
記憶装置の符号と対応させるため、対応部分を同一符号
で指示してある。第８図の場合は、アブリコソフ磁束量
子に基づく磁束の交差する場所は、超伝導量子干渉計ゲ
ートのインダクタンスブリッジを構成する絶縁層８１に
なる。
て、各部の符号は先の第６図及び第７図に示した超伝導
記憶装置の符号と対応させるため、対応部分を同一符号
で指示してある。第８図の場合は、アブリコソフ磁束量
子に基づく磁束の交差する場所は、超伝導量子干渉計ゲ
ートのインダクタンスブリッジを構成する絶縁層８１に
なる。
しかしながら、第６図、第７図、さらには第８図によっ
て説明した従来の超伝導記憶装置の場合、情報書込み時
に情報記憶手段１の超伝導体層２に書込まれたアブリコ
ソフ磁束量子のうち、書込み磁場を取り除いても情報記
憶手段１の超伝導体層２内に保持されている磁束量子
は、極く少数であり、大部分は、再び情報記憶手段１の
超伝導体層２より放出されてしまう。これは、同極性の
磁束量子は互いに斥力を及ぼし合い、この斥力が磁束量
子を情報記憶手段１の超伝導体層２の外へと駆動するか
らである。
て説明した従来の超伝導記憶装置の場合、情報書込み時
に情報記憶手段１の超伝導体層２に書込まれたアブリコ
ソフ磁束量子のうち、書込み磁場を取り除いても情報記
憶手段１の超伝導体層２内に保持されている磁束量子
は、極く少数であり、大部分は、再び情報記憶手段１の
超伝導体層２より放出されてしまう。これは、同極性の
磁束量子は互いに斥力を及ぼし合い、この斥力が磁束量
子を情報記憶手段１の超伝導体層２の外へと駆動するか
らである。
磁束量子が情報記憶手段１の超伝導体層２内に留まるの
は、超伝導体層２に磁束量子を捕獲する力、即ちピン止
め力が存在するからであり、磁束量子同志の斥力がこの
ピン止め力以下になるまで磁束量子は外へ放出される。
超伝導体層２のピン止め力が強いと磁束量子の動きが妨
げられ、その分だけ情報書込み手段１１の超伝導体層１
２に情報書込み時に流す電流を大きくしなければならな
いので、この超伝導体層２のピン止め力はできる限り小
さくされる。そのため情報記憶時の超伝導体層２に保持
される磁束量子の数は、書込まれた磁束量子数に比較し
て非常に少ない。
は、超伝導体層２に磁束量子を捕獲する力、即ちピン止
め力が存在するからであり、磁束量子同志の斥力がこの
ピン止め力以下になるまで磁束量子は外へ放出される。
超伝導体層２のピン止め力が強いと磁束量子の動きが妨
げられ、その分だけ情報書込み手段１１の超伝導体層１
２に情報書込み時に流す電流を大きくしなければならな
いので、この超伝導体層２のピン止め力はできる限り小
さくされる。そのため情報記憶時の超伝導体層２に保持
される磁束量子の数は、書込まれた磁束量子数に比較し
て非常に少ない。
情報記憶時に超伝導体層２に保持される磁束量子の数が
少ないとこの磁束量子に基づく磁束のうちで、情報読出
し手段２１のジョセフソン接合素子２２と鎖交する磁束
も少なくなるため、磁束の検出が困難になり、情報読出
し時の動作マージンが低下する。
少ないとこの磁束量子に基づく磁束のうちで、情報読出
し手段２１のジョセフソン接合素子２２と鎖交する磁束
も少なくなるため、磁束の検出が困難になり、情報読出
し時の動作マージンが低下する。
このように、従来例においては、情報記憶状態における
情報記憶手段１の超伝導体層２に保持される磁束量子の
数が少ないため、情報読出し時の動作マージンが小さい
という重大な欠点を有していた。また、この動作マージ
ンを充分広く確保するためには、情報記憶手段１の超伝
導体層２を広くして、かつ、情報書込み手段１１の超伝
導体層１２に流す書込み電流を大きくし、情報記憶手段
１の超伝導体層２に保持される磁束量子の数を多くしな
ければならないが、これは消費電力の増加をもたらし、
装置の占有面積の増大により、動作速度が遅くなる等の
重大な欠点を生じる。
情報記憶手段１の超伝導体層２に保持される磁束量子の
数が少ないため、情報読出し時の動作マージンが小さい
という重大な欠点を有していた。また、この動作マージ
ンを充分広く確保するためには、情報記憶手段１の超伝
導体層２を広くして、かつ、情報書込み手段１１の超伝
導体層１２に流す書込み電流を大きくし、情報記憶手段
１の超伝導体層２に保持される磁束量子の数を多くしな
ければならないが、これは消費電力の増加をもたらし、
装置の占有面積の増大により、動作速度が遅くなる等の
重大な欠点を生じる。
そこで、本発明は上述した従来例において、情報書込み
後に情報書込み磁界を取り除いたときに情報記憶手段の
超伝導体層から放出される磁束量子の数を減らし、保持
される磁束量子の数を多くする構造の新規な超伝導記憶
装置を提供しようとするものである。
後に情報書込み磁界を取り除いたときに情報記憶手段の
超伝導体層から放出される磁束量子の数を減らし、保持
される磁束量子の数を多くする構造の新規な超伝導記憶
装置を提供しようとするものである。
本発明は、第６図と第７図、或いは第８図で説明した超
伝導記憶装置と同様に、磁場が印加されるとアブリコソ
フ磁束量子が侵入し、磁場が印加されなくなっても、そ
の一部の磁束量子を自己保持する超伝導体層を有する情
報記憶手段と、上記情報記憶手段に与える磁場を発生す
る超伝導体層を有する情報書込み手段と、上記情報記憶
手段の超伝導体層に自己保持された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を有する情報読出し
手段を有した構成を備えている。
伝導記憶装置と同様に、磁場が印加されるとアブリコソ
フ磁束量子が侵入し、磁場が印加されなくなっても、そ
の一部の磁束量子を自己保持する超伝導体層を有する情
報記憶手段と、上記情報記憶手段に与える磁場を発生す
る超伝導体層を有する情報書込み手段と、上記情報記憶
手段の超伝導体層に自己保持された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を有する情報読出し
手段を有した構成を備えている。
しかしながら、本発明は、このような構成を有する超伝
導記憶装置において、更に、情報記憶手段を構成する超
伝導体層を覆って情報書込み手段の超伝導体層の側の磁
束の侵入端付近のうちの磁束が侵入する一部分を除いた
部分に、情報記憶手段の超伝導体層に比較して磁束が侵
入し難い超伝導体を設けたことを特徴とした構成を提供
する。
導記憶装置において、更に、情報記憶手段を構成する超
伝導体層を覆って情報書込み手段の超伝導体層の側の磁
束の侵入端付近のうちの磁束が侵入する一部分を除いた
部分に、情報記憶手段の超伝導体層に比較して磁束が侵
入し難い超伝導体を設けたことを特徴とした構成を提供
する。
上記本発明の構成では、情報記憶手段の超伝導体層上の
情報書込み手段の超伝導体層側の磁束侵入端付近のうち
の磁束が侵入する一部分を除いた他の部分に、情報記憶
手段の超伝導体層に比較して磁束が侵入し難い超伝導体
層を設けたことを除くと、第６図及び第７図、或いは第
８図で説明した従来例と同様な構成を有しているので、
第６図及び第７図、或いは第８図で上述したのと同様
に、情報記憶装置としての機能を有する。
情報書込み手段の超伝導体層側の磁束侵入端付近のうち
の磁束が侵入する一部分を除いた他の部分に、情報記憶
手段の超伝導体層に比較して磁束が侵入し難い超伝導体
層を設けたことを除くと、第６図及び第７図、或いは第
８図で説明した従来例と同様な構成を有しているので、
第６図及び第７図、或いは第８図で上述したのと同様
に、情報記憶装置としての機能を有する。
しかしながら、本発明の超伝導記憶装置によれば、情報
書込み後に、情報書込み磁界を取り除いたときに、情報
記憶手段の超伝導体層から放出される磁束量子の数を少
なくできるため、保持される磁束量子の数が増加し、情
報読出し手段のジョセフソン接合素子の情報読出し時に
おける動作マージンが増加し、安定動作が可能となる。
また、動作マージンに余裕のある分だけ、情報記憶手段
の超伝導体層を狭くし、情報書込み手段の超伝導体層に
流す電流を小さくできるので、低消費電力化が実現でき
る。
書込み後に、情報書込み磁界を取り除いたときに、情報
記憶手段の超伝導体層から放出される磁束量子の数を少
なくできるため、保持される磁束量子の数が増加し、情
報読出し手段のジョセフソン接合素子の情報読出し時に
おける動作マージンが増加し、安定動作が可能となる。
また、動作マージンに余裕のある分だけ、情報記憶手段
の超伝導体層を狭くし、情報書込み手段の超伝導体層に
流す電流を小さくできるので、低消費電力化が実現でき
る。
実施例１ 次に第１図及び第２図を伴って、本発明の第１の実施例
を説明する。
を説明する。
この実施例の構成は、先に第６図及び第７図で述べた従
来例の超伝導記憶装置の構成と以下に示す点が相違し、
他は全く同様である。従って、第１図及び第２図におい
て、第６図及び第７図と対応する部分については、同一
符号で指示している。
来例の超伝導記憶装置の構成と以下に示す点が相違し、
他は全く同様である。従って、第１図及び第２図におい
て、第６図及び第７図と対応する部分については、同一
符号で指示している。
この実施例が従来例と相違する点は、情報記憶手段１の
超伝導体層２の上で、情報書込み手段１１の超伝導体層
１２の側の磁束侵入端付近のうちの磁束が侵入する一部
分を除いた他の部分に、情報記憶手段１の超伝導体層２
に比較して膜厚が厚く磁束が侵入し難い超伝導体層４１
（点線で表している）を設けたことである。なお、この
超伝導体層４１とジョセフソン接合素子の下部電極を構
成する超伝導体層３２は電気的に接続していてよいし、
或いは細いスリット等で分離していてもよい。
超伝導体層２の上で、情報書込み手段１１の超伝導体層
１２の側の磁束侵入端付近のうちの磁束が侵入する一部
分を除いた他の部分に、情報記憶手段１の超伝導体層２
に比較して膜厚が厚く磁束が侵入し難い超伝導体層４１
（点線で表している）を設けたことである。なお、この
超伝導体層４１とジョセフソン接合素子の下部電極を構
成する超伝導体層３２は電気的に接続していてよいし、
或いは細いスリット等で分離していてもよい。
このような構成を有する本発明の第１の実施例によれ
ば、前述した従来例と以下に詳述する作用を除くと全く
同様な機能が得られる。
ば、前述した従来例と以下に詳述する作用を除くと全く
同様な機能が得られる。
即ち、この第１の実施例において、従来例と異なる作用
がえられるのは、情報記憶手段１の超伝導体層２の上の
磁束侵入端付近の大部分が、磁束が侵入し難い程膜厚の
厚い超伝導体層４１で覆われているため、情報書込み後
に情報書込み手段１１の超伝導体層１２に流す電流を零
にして情報記憶手段１の超伝導体層２に印加している磁
場を取り除き、情報保持状態に移行するときに、書込ま
れた磁束量子が再び情報記憶手段１の超伝導体層２の外
へ放出されるのを超伝導体層４１が阻止するため、書込
まれた磁束量子の殆どが情報記憶手段１の超伝導体層２
の中に保持される。
がえられるのは、情報記憶手段１の超伝導体層２の上の
磁束侵入端付近の大部分が、磁束が侵入し難い程膜厚の
厚い超伝導体層４１で覆われているため、情報書込み後
に情報書込み手段１１の超伝導体層１２に流す電流を零
にして情報記憶手段１の超伝導体層２に印加している磁
場を取り除き、情報保持状態に移行するときに、書込ま
れた磁束量子が再び情報記憶手段１の超伝導体層２の外
へ放出されるのを超伝導体層４１が阻止するため、書込
まれた磁束量子の殆どが情報記憶手段１の超伝導体層２
の中に保持される。
このように、本発明の第１の実施例では、保持磁束量子
の数が大幅に増加するため、情報読出し時に、情報読出
し手段２１のジョセフソン接合素子２２の特性上に、保
持磁束量子の影響が大きく現れるため、情報読出し時の
動作マージンが大幅に拡大する。また、この第１の実施
例の構成を用いれば、情報記憶手段１の超伝導体層２に
さらにピン止め力の小さな超伝導体層を用いることが可
能となるためピン止め力低減による磁束量子の高速移動
が可能となり、情報書込みに要する時間を短縮すること
ができる。これにより、超伝導記憶装置の動作サイクル
時間を短縮することができ、高速動作を実現できる。
の数が大幅に増加するため、情報読出し時に、情報読出
し手段２１のジョセフソン接合素子２２の特性上に、保
持磁束量子の影響が大きく現れるため、情報読出し時の
動作マージンが大幅に拡大する。また、この第１の実施
例の構成を用いれば、情報記憶手段１の超伝導体層２に
さらにピン止め力の小さな超伝導体層を用いることが可
能となるためピン止め力低減による磁束量子の高速移動
が可能となり、情報書込みに要する時間を短縮すること
ができる。これにより、超伝導記憶装置の動作サイクル
時間を短縮することができ、高速動作を実現できる。
また、動作マージンに余裕のある分だけ情報記憶手段１
の超伝導体層２を狭く形成して、情報書込み手段１１の
超伝導体層１２を流す電流を小さくすることができるの
で、低消費電力化が実現できる。
の超伝導体層２を狭く形成して、情報書込み手段１１の
超伝導体層１２を流す電流を小さくすることができるの
で、低消費電力化が実現できる。
実施例２ 次に、第３図及び第４図を伴って本発明の第２の実施例
を説明する。この第２の実施例の構成は、第１図及び第
２図に示した第１の実施例の構成と以下の点を除くと全
く同様である。従って、第３図及び第４図の各部の符号
は、先に示した第１図及び第２図、第６図及び第７図と
対応する部分には同一符号で指示している。
を説明する。この第２の実施例の構成は、第１図及び第
２図に示した第１の実施例の構成と以下の点を除くと全
く同様である。従って、第３図及び第４図の各部の符号
は、先に示した第１図及び第２図、第６図及び第７図と
対応する部分には同一符号で指示している。
即ち、この第２の実施例が第１の実施例と相違する点
は、情報記憶手段１の超伝導体層２から磁束量子が放出
されるのを妨げる働きをする超伝導体層４１に膜厚の厚
い超伝導体層を用いる代りに、下部臨界磁場Ｈｃ１（即
ち、超伝導体に磁場が侵入するために必要な最小の印加
磁場の値）が大きい超伝導体材料をもって超伝導体層４
１を構成したことである。
は、情報記憶手段１の超伝導体層２から磁束量子が放出
されるのを妨げる働きをする超伝導体層４１に膜厚の厚
い超伝導体層を用いる代りに、下部臨界磁場Ｈｃ１（即
ち、超伝導体に磁場が侵入するために必要な最小の印加
磁場の値）が大きい超伝導体材料をもって超伝導体層４
１を構成したことである。
このような構成を有する本発明の第２の実施例によれ
ば、前述した従来例と全く同様な機能が得られる上に、
第２の実施例特有の構成である超伝導体層４１に下部臨
界磁場Ｈｃ１の大きい超伝導体材料を用いることによ
り、第１の実施例の場合と同様に、情報保持時に磁束量
子が情報記憶手段１の超伝導体層２の外へ放出されるの
が阻止されるため、多数の磁束量子が保持される。この
ため、情報読出し時の動作マージンが大幅に拡大する。
また、第１の実施例で説明したのと全く同じ理由によ
り、動作サイクル時間の短縮及び低消費電力化が実現で
きる。
ば、前述した従来例と全く同様な機能が得られる上に、
第２の実施例特有の構成である超伝導体層４１に下部臨
界磁場Ｈｃ１の大きい超伝導体材料を用いることによ
り、第１の実施例の場合と同様に、情報保持時に磁束量
子が情報記憶手段１の超伝導体層２の外へ放出されるの
が阻止されるため、多数の磁束量子が保持される。この
ため、情報読出し時の動作マージンが大幅に拡大する。
また、第１の実施例で説明したのと全く同じ理由によ
り、動作サイクル時間の短縮及び低消費電力化が実現で
きる。
なお、本発明の第１及び第２の実施例では、情報読出し
手段として、単一接合ゲートのジョセフソン接合素子を
用いているが、この代りに超伝導量子干渉計ゲートを用
いた場合においても、本発明の効果は全く同様である。
第５図にその構成例を表しており、やはり、各部の符号
は先の第８図等と統一して対応部分には同一符号を付し
てあり、情報記憶手段１の超伝導体層２から磁束量子が
放出されるのを妨げる働きをする超伝導体層４１を有し
ている。
手段として、単一接合ゲートのジョセフソン接合素子を
用いているが、この代りに超伝導量子干渉計ゲートを用
いた場合においても、本発明の効果は全く同様である。
第５図にその構成例を表しており、やはり、各部の符号
は先の第８図等と統一して対応部分には同一符号を付し
てあり、情報記憶手段１の超伝導体層２から磁束量子が
放出されるのを妨げる働きをする超伝導体層４１を有し
ている。
また、本発明の第１及び第２の実施例では、絶縁層３１
が存する場合についてのみ説明したが、絶縁層３１が無
くて、代りにジョセフソン接合素子２２の下部電極を構
成する超伝導体層３２が磁束量子が侵入でいない程度に
厚く形成されている場合についても本発明の効果は全く
同様である。また、第１及び第２の実施例では、動作時
に電流ＩＣ及びＩＤによるローレンツ電流を流す構成に
なっているが、これは本発明に本質的なものではなく、
ローレンツ電流を流さなくても（書込み電流によりアブ
リコソフ磁束量子を押し込むようにする）本発明の効果
は全く同様に存在する。
が存する場合についてのみ説明したが、絶縁層３１が無
くて、代りにジョセフソン接合素子２２の下部電極を構
成する超伝導体層３２が磁束量子が侵入でいない程度に
厚く形成されている場合についても本発明の効果は全く
同様である。また、第１及び第２の実施例では、動作時
に電流ＩＣ及びＩＤによるローレンツ電流を流す構成に
なっているが、これは本発明に本質的なものではなく、
ローレンツ電流を流さなくても（書込み電流によりアブ
リコソフ磁束量子を押し込むようにする）本発明の効果
は全く同様に存在する。
以上説明したように、本発明によれば、情報記憶手段の
超伝導体層に保持される磁束量子の数が大幅に増加する
ため、情報読出し時における動作マージンが拡大し、安
定動作が可能となる。
超伝導体層に保持される磁束量子の数が大幅に増加する
ため、情報読出し時における動作マージンが拡大し、安
定動作が可能となる。
また動作マージンに余裕のある分だけ情報記憶手段の超
伝導体層を狭くし、情報書込み手段の超伝導体層に流す
電流を小さくすることができるので、低消費電力化が可
能となる。
伝導体層を狭くし、情報書込み手段の超伝導体層に流す
電流を小さくすることができるので、低消費電力化が可
能となる。
さらに、情報保持手段の超伝導体層にピン止め力の小さ
な材料を用いることができるので、磁束量子の移動度を
速くすることかでき、動作サイクル時間を短縮できると
いう大きな利点が生じる。
な材料を用いることができるので、磁束量子の移動度を
速くすることかでき、動作サイクル時間を短縮できると
いう大きな利点が生じる。
第１図及び第２図は本発明による超伝導記憶装置の第１
の実施例を示すそれぞれ平面図及びＡ−Ａ′線上の断面
図、第３図及び第４図は本発明による超伝導記憶装置の
第２の実施例を示すそれぞれ平面図及びＡ−Ａ′線上の
断面図、第５図は第１及び第２の実施例において情報読
出し手段のジョセフソン接合素子として超伝導量子干渉
計ゲートを用いた場合を示す斜視図、第６図及び第７図
は、超伝導記憶装置の従来例のそれぞれ平面図及びＡ−
Ａ′線上の断面図、第８図は超伝導記憶装置の情報読出
し手段に超伝導量子干渉計ゲートを用いた例の斜視図、
第９図はアブリコソフ磁束量子の説明図である。 １……情報記憶手段 ２……情報記憶手段の超伝導体層 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ……超伝導体層の辺 ４ａ，４ｂ……ストライプ状の超伝導体層 １１……情報書込み手段 １２……情報書込み手段の超伝導体層 ２１……情報読出し手段 ２２……ジョセフソン接合素子 ２３……絶縁層の窓 ２４……絶縁層 ２５……トンネル障壁層 ２６……ジョセフソン接合素子の超伝導体層 （上部電極） ３１，３３……絶縁層 ３２……ジョセフソン接合素子の超伝導体層 （下部電極） ３４……制御電極の超伝導体層 ４１……情報記憶手段１の超伝導体層２から磁束量子が
放出されるのを妨げる働きをする超伝導体層 ５１……量子干渉計ゲートのインダクタンスプリッジの
絶縁層
の実施例を示すそれぞれ平面図及びＡ−Ａ′線上の断面
図、第３図及び第４図は本発明による超伝導記憶装置の
第２の実施例を示すそれぞれ平面図及びＡ−Ａ′線上の
断面図、第５図は第１及び第２の実施例において情報読
出し手段のジョセフソン接合素子として超伝導量子干渉
計ゲートを用いた場合を示す斜視図、第６図及び第７図
は、超伝導記憶装置の従来例のそれぞれ平面図及びＡ−
Ａ′線上の断面図、第８図は超伝導記憶装置の情報読出
し手段に超伝導量子干渉計ゲートを用いた例の斜視図、
第９図はアブリコソフ磁束量子の説明図である。 １……情報記憶手段 ２……情報記憶手段の超伝導体層 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ……超伝導体層の辺 ４ａ，４ｂ……ストライプ状の超伝導体層 １１……情報書込み手段 １２……情報書込み手段の超伝導体層 ２１……情報読出し手段 ２２……ジョセフソン接合素子 ２３……絶縁層の窓 ２４……絶縁層 ２５……トンネル障壁層 ２６……ジョセフソン接合素子の超伝導体層 （上部電極） ３１，３３……絶縁層 ３２……ジョセフソン接合素子の超伝導体層 （下部電極） ３４……制御電極の超伝導体層 ４１……情報記憶手段１の超伝導体層２から磁束量子が
放出されるのを妨げる働きをする超伝導体層 ５１……量子干渉計ゲートのインダクタンスプリッジの
絶縁層
Claims (5)
- 【請求項１】磁場の印加によってアブリコソフ磁束量子
が侵入し、該アブリコソフ磁束量子を該磁場を取り除い
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、 情報に対応している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み手段と、 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に感応するジョセフソン接合素子を
有する情報読出し手段とを含む超伝導記憶装置におい
て、 前記情報記憶手段の超伝導体層の、前記情報書込み手段
の超伝導体層側における磁束侵入端付近の、該磁束が侵
入する一部を除いた部分に、該情報記憶手段の超伝導体
層に比較して磁束が侵入し難い超伝導体層を設けてなる
ことを特徴とする超伝導記憶装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の超伝導記憶装
置において、 前記情報記憶手段の超伝導体層に比較して磁束が侵入し
難い超伝導体層が、前記情報記憶手段の超伝導体層より
膜厚が厚い超伝導体層であることを特徴とする超伝導記
憶装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の超伝導記憶装
置において、 前記情報記憶手段の超伝導体層に比較して磁束が侵入し
難い超伝導体層が、前記情報記憶手段の超伝導体層の材
料より下部臨界磁場が大きい超伝導体材料でなることを
特徴とする超伝導記憶装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれ
かに記載された超伝導記憶装置において、 前記情報読出し手段のジョセフソン接合素子のトンネル
障壁層に鎖交する前記アブリコソフ磁束量子の磁束が検
出されることを特徴とする超伝導記憶装置。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれ
かに記載された超伝導記憶装置において、 前記情報読出し手段のジョセフソン接合素子は超伝導量
子干渉計ゲートであって、そのインダクタンスブリッジ
を構成する絶縁層に鎖交する前記アブリコソフ磁束量子
の磁束が検出されることを特徴とする超伝導記憶装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60259312A JPH067438B2 (ja) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | 超伝導記憶装置 |
| US06/808,424 US4764898A (en) | 1984-12-13 | 1985-12-12 | Vortex memory device |
| EP85309088A EP0190503B1 (en) | 1984-12-13 | 1985-12-13 | Superconducting memory device |
| DE8585309088T DE3582155D1 (de) | 1984-12-13 | 1985-12-13 | Supraleitende speicheranordnung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60259312A JPH067438B2 (ja) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | 超伝導記憶装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62119793A JPS62119793A (ja) | 1987-06-01 |
| JPH067438B2 true JPH067438B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=17332326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60259312A Expired - Lifetime JPH067438B2 (ja) | 1984-12-13 | 1985-11-18 | 超伝導記憶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH067438B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6421974A (en) * | 1987-07-17 | 1989-01-25 | Nippon Telegraph & Telephone | Magnetic flux quantum type superconducting storage device |
| JPH05317520A (ja) * | 1991-06-24 | 1993-12-03 | Kazuhide Adachi | ゲーム方法 |
-
1985
- 1985-11-18 JP JP60259312A patent/JPH067438B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62119793A (ja) | 1987-06-01 |
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