JPH0744294B2 - 超伝導スイツチング素子 - Google Patents
超伝導スイツチング素子Info
- Publication number
- JPH0744294B2 JPH0744294B2 JP61260917A JP26091786A JPH0744294B2 JP H0744294 B2 JPH0744294 B2 JP H0744294B2 JP 61260917 A JP61260917 A JP 61260917A JP 26091786 A JP26091786 A JP 26091786A JP H0744294 B2 JPH0744294 B2 JP H0744294B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting
- superconductor
- current
- switching element
- control current
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は超伝導を利用した電子的スイッチング素子にお
いて、 超伝導体の超伝導電流が流れる領域の断面積の最小値よ
りも、外部より超伝導体に超伝導オーダーパラメータの
値を制御する制御電流を供給する電極と超伝導体との接
触面積の最小値を小とすることにより、 高い電流増幅率が得られるようにしたものである。
いて、 超伝導体の超伝導電流が流れる領域の断面積の最小値よ
りも、外部より超伝導体に超伝導オーダーパラメータの
値を制御する制御電流を供給する電極と超伝導体との接
触面積の最小値を小とすることにより、 高い電流増幅率が得られるようにしたものである。
本発明は超伝導スイッチング素子に係り、特に超伝導を
利用した電子的スイッチング素子に関する。
利用した電子的スイッチング素子に関する。
超伝導現象は抵抗ゼロの理想的な導体を与えるため、低
消費電力のスイッチング回路を作る上で有利である。こ
のようなスイッチング回路を実現するには、高い電流増
幅率をもつ超伝導スイッチング素子が必要とされる。
消費電力のスイッチング回路を作る上で有利である。こ
のようなスイッチング回路を実現するには、高い電流増
幅率をもつ超伝導スイッチング素子が必要とされる。
従来の超伝導スイッチング素子の構造の一例を第４図
（最終図）に示す。図中、１及び２は夫々超伝導電極
で、それらの間に極薄の絶縁膜３がトンネルバリアとし
て介在せしめられている。
（最終図）に示す。図中、１及び２は夫々超伝導電極
で、それらの間に極薄の絶縁膜３がトンネルバリアとし
て介在せしめられている。
この超伝導スイッチング素子はトンネル型のジョセフソ
ン素子で、極低温に冷却した状態において超伝導電極１
及び２間に電流を流すと、しきい値以下の電流では電圧
を発生せず超伝導状態にあり、しきい値以上の電流では
電圧を発生して電圧状態へスイッチする。
ン素子で、極低温に冷却した状態において超伝導電極１
及び２間に電流を流すと、しきい値以下の電流では電圧
を発生せず超伝導状態にあり、しきい値以上の電流では
電圧を発生して電圧状態へスイッチする。
ジョセフソン素子は本質的に２端子素子であるため、方
向性がなく、電流増幅率を得るためには複数個のジョセ
フソン素子を組み合わせた回路を使用する。しかし、こ
のような回路で得られる電流増幅率は、せいぜい数倍程
度である。これはジョセフソン素子のバラツキ，雑音に
対して回路が誤動作しないように、回路設計に余裕を持
つ必要があることによる。
向性がなく、電流増幅率を得るためには複数個のジョセ
フソン素子を組み合わせた回路を使用する。しかし、こ
のような回路で得られる電流増幅率は、せいぜい数倍程
度である。これはジョセフソン素子のバラツキ，雑音に
対して回路が誤動作しないように、回路設計に余裕を持
つ必要があることによる。
このように、従来の超伝導スイッチング素子であるジョ
セフソン素子は、電流増幅率の大なる回路の実現が困難
で、このために複雑な機能を持つ回路を設計する上で不
便であるという問題点があった。
セフソン素子は、電流増幅率の大なる回路の実現が困難
で、このために複雑な機能を持つ回路を設計する上で不
便であるという問題点があった。
本発明は上記の点に鑑みて創作されたもので、電流増幅
率の大なる超伝導スイッチング素子を提供することを目
的とする。
率の大なる超伝導スイッチング素子を提供することを目
的とする。
第１図は本発明の原理構成を示す。図において、５は単
一構造の超伝導体で、端子5a,5b間に超伝導電流が流さ
れる。また、６は電極で、その先端は超伝導体５に直接
接触せしめられている。電極６は二以上でもよい。
一構造の超伝導体で、端子5a,5b間に超伝導電流が流さ
れる。また、６は電極で、その先端は超伝導体５に直接
接触せしめられている。電極６は二以上でもよい。
超伝導体５と電極６との接触面積、すなわち超伝導体５
の超伝導オーバーパラメータの値を制御する制御電流が
注入される領域の面積S1の最小値は、超伝導体５の超伝
導電流が流れる領域の断面積S2の最小値より小なる構成
とされている。
の超伝導オーバーパラメータの値を制御する制御電流が
注入される領域の面積S1の最小値は、超伝導体５の超伝
導電流が流れる領域の断面積S2の最小値より小なる構成
とされている。
電極６を通して超伝導体５に制御電流を供給すると、制
御電流は小なる面積S1に集中して流れる。このため、同
じ値の制御電流をS1より大なる面積の超伝導体５の領域
に流した場合よりも電流密度が高くなる。
御電流は小なる面積S1に集中して流れる。このため、同
じ値の制御電流をS1より大なる面積の超伝導体５の領域
に流した場合よりも電流密度が高くなる。
また、電流の効果で超伝導の程度を表わす超伝導オーダ
ーパラメータの値は、制御電流が供給されない場合より
も低下せしめられ、超伝導体５の超伝導特性が弱められ
る。ここで、制御電流は小面積S1に集中して注入される
から、その小面積S1の超伝導体５の領域において超伝導
オーダーパラメータの値は最小となる。またこのS1の領
域の超伝導オーダーパラメータのみが低下するのではな
く、超伝導体５のその周囲の領域においても超伝導オー
ダーパラメータは若干低下する。
ーパラメータの値は、制御電流が供給されない場合より
も低下せしめられ、超伝導体５の超伝導特性が弱められ
る。ここで、制御電流は小面積S1に集中して注入される
から、その小面積S1の超伝導体５の領域において超伝導
オーダーパラメータの値は最小となる。またこのS1の領
域の超伝導オーダーパラメータのみが低下するのではな
く、超伝導体５のその周囲の領域においても超伝導オー
ダーパラメータは若干低下する。
これにより、超伝導体５の超伝導オーダーパラメータの
値は、面積S1の領域を中心として低下せしめられ、空間
的に不均一な分布を示す。このように超伝導オーダーパ
ラメータの分布が不均一である場合は、超伝導オーダー
パラメータの分布が均一である場合よりも、小なる値の
制御電流で超伝導オーダーパラメータの値を抑圧できる
ことが知られている。
値は、面積S1の領域を中心として低下せしめられ、空間
的に不均一な分布を示す。このように超伝導オーダーパ
ラメータの分布が不均一である場合は、超伝導オーダー
パラメータの分布が均一である場合よりも、小なる値の
制御電流で超伝導オーダーパラメータの値を抑圧できる
ことが知られている。
従って、電極６に流す制御電流が小なる値でも、超伝導
体５の超伝導特性を大きく変えることができる。また、
制御電流を増加させてしきい値を越えると、超伝導体５
は電圧状態へスイッチする。
体５の超伝導特性を大きく変えることができる。また、
制御電流を増加させてしきい値を越えると、超伝導体５
は電圧状態へスイッチする。
第２図（Ａ），（Ｂ）は夫々本発明の一実施例の断面図
及び平面図を示す。図中、８は前記超伝導体５に相当す
る単一構造の超伝導薄膜で、ニオブ（Nb）より構成され
ている。超伝導薄膜８上にはSiO2からなる絶縁膜９が形
成される。10は前記電極６に相当する電極で、Nb等の超
伝導体又は金（Au），クロム（Cr）等の常伝導金属によ
り構成されている。
及び平面図を示す。図中、８は前記超伝導体５に相当す
る単一構造の超伝導薄膜で、ニオブ（Nb）より構成され
ている。超伝導薄膜８上にはSiO2からなる絶縁膜９が形
成される。10は前記電極６に相当する電極で、Nb等の超
伝導体又は金（Au），クロム（Cr）等の常伝導金属によ
り構成されている。
電極10は絶縁膜９に穿設された小なる面積の開口部11及
び12を夫々通して、超伝導薄膜８の表面上に夫々直接接
触せしめられている。すなわち、電極10は実質的に２つ
の電極とされている。
び12を夫々通して、超伝導薄膜８の表面上に夫々直接接
触せしめられている。すなわち、電極10は実質的に２つ
の電極とされている。
電極10に制御電流を流すと、第３図に示す如く、開口部
11及び12を通して直接制御電流が注入された、超伝導薄
膜８の領域14及び15の超伝導オーダーパラメータが最小
となり、かつ、その周辺の16で示す領域の超伝導オーダ
ーパラメータも領域14,15のそれに比し大であるが、そ
れ以外の領域17に比し低下する。すなわち、超伝導オー
ダーパラメータが小なる領域は制御電流が直接に注入さ
れた領域14及び15の他にも或る広がりを持つ。
11及び12を通して直接制御電流が注入された、超伝導薄
膜８の領域14及び15の超伝導オーダーパラメータが最小
となり、かつ、その周辺の16で示す領域の超伝導オーダ
ーパラメータも領域14,15のそれに比し大であるが、そ
れ以外の領域17に比し低下する。すなわち、超伝導オー
ダーパラメータが小なる領域は制御電流が直接に注入さ
れた領域14及び15の他にも或る広がりを持つ。
上記の超伝導オーダーパラメータが小なる領域14,15及
び16は実質的に常伝導の特性を示し、これらの領域は制
御電流の値により増減し、超伝導体８の端子8a,8b間に
流れる超伝導電流の通路を塞ぐほど大になると、超伝導
電流は流れなくなるため、超伝導状態から電圧状態へス
イッチし、端子8a,8b間には電圧が発生する。
び16は実質的に常伝導の特性を示し、これらの領域は制
御電流の値により増減し、超伝導体８の端子8a,8b間に
流れる超伝導電流の通路を塞ぐほど大になると、超伝導
電流は流れなくなるため、超伝導状態から電圧状態へス
イッチし、端子8a,8b間には電圧が発生する。
ここで、上記の制御電流は小なる値の変化で超伝導電流
の大なる変化を得ることができるから、高い電流増幅率
が得られる。
の大なる変化を得ることができるから、高い電流増幅率
が得られる。
以上の如く、本発明によれば、小なる制御電流で単一構
造の超伝導体の超伝導特性を大きく変化させることがで
きるので、高い電流増幅率を得ることができ、すなわち
小なる入力電流（制御電流）で大きな出力電流（超伝導
電流）をスイッチできるスイッチング素子が実現できる
等の特長を有するものである。
造の超伝導体の超伝導特性を大きく変化させることがで
きるので、高い電流増幅率を得ることができ、すなわち
小なる入力電流（制御電流）で大きな出力電流（超伝導
電流）をスイッチできるスイッチング素子が実現できる
等の特長を有するものである。
第１図は本発明の原理構成を示す図、 第２図は本発明の一実施例を示す図、 第３図は本発明の一実施例の動作を説明するための図、 第４図は従来の超伝導スイッチング素子の一例を示す斜
視図である。 図において、 ５は超伝導体、 5a,5bは端子、 ６は電極、 ８は超伝導薄膜、 ９は絶縁膜、 10は電極、 11,12は開口部、 14〜16は超伝導オーダーパラメータの小なる領域であ
る。
視図である。 図において、 ５は超伝導体、 5a,5bは端子、 ６は電極、 ８は超伝導薄膜、 ９は絶縁膜、 10は電極、 11,12は開口部、 14〜16は超伝導オーダーパラメータの小なる領域であ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】２つの端子間に超伝導電流が流れるように
された単一構造の超伝導体（５）と、 該超伝導体（５）にその先端が直接接触せしめられてお
り、該超伝導体（５）に外部より超伝導オーダーパラメ
ータの値を制御する制御電流を供給する一又は二以上の
電極（６）とよりなり、 該超伝導体（５）の該制御電流が注入される領域の面積
（S1）の最小値を、該超伝導体（５）の該超伝導電流が
流れる領域の断面積（S2）の最小値より小なる構成とし
たことを特徴とする超伝導スイッチング素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61260917A JPH0744294B2 (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 超伝導スイツチング素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61260917A JPH0744294B2 (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 超伝導スイツチング素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63114281A JPS63114281A (ja) | 1988-05-19 |
| JPH0744294B2 true JPH0744294B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=17354549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61260917A Expired - Lifetime JPH0744294B2 (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 超伝導スイツチング素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744294B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS592389B2 (ja) * | 1980-10-30 | 1984-01-18 | 工業技術院長 | 準粒子注入制御型超電導弱結合素子 |
| JPS5846197B2 (ja) * | 1980-12-20 | 1983-10-14 | 理化学研究所 | ジヨセフソン接合素子とその製造方法 |
-
1986
- 1986-10-31 JP JP61260917A patent/JPH0744294B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63114281A (ja) | 1988-05-19 |
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