JPS6043884A - 超伝導素子 - Google Patents
超伝導素子Info
- Publication number
- JPS6043884A JPS6043884A JP58151935A JP15193583A JPS6043884A JP S6043884 A JPS6043884 A JP S6043884A JP 58151935 A JP58151935 A JP 58151935A JP 15193583 A JP15193583 A JP 15193583A JP S6043884 A JPS6043884 A JP S6043884A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconductor
- film
- strain
- piezoelectric bodies
- superconductor thin
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- Pending
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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】
〔発明の技術分野〕
この発明は超伝導トンネル効果を利用し周波゛数特性を
飛躍的に改良された電子回路の能動素子に用いる超伝導
素子の利得の向上に関するものであるＯ 〔従来技術〕 第１図は従来のこの種の素子の一例を示す断面図で、＋
１＋は基板、（２）はその上に形成された絶縁体層、（
３）は同じく基板Ｔ１＋の上に形成された超伝導体層で
、その超伝導体層（３）の上には絶縁体Ｊ＠（２）がら
延ひた絶縁体薄膜（２ａ）が形成されている。（４）は
絶縁体薄膜（２ａ）を含めた絶縁体層（２）上に形成さ
れた超伝導体薄膜、（５）は超伝導体薄膜（４）の上に
形成された絶縁体薄膜、（６）は更にその上に形成され
た超伝導体層、同様に超伝導体薄膜（４）の上には絶縁
体薄膜（７＋ 、 ＋９＋および（１１）をそれぞれ介
して超伝導体ＪＷ （８） 、 ｌｏ）および（１２）
が形成されている。そして超伝導体層＋３１ 、 ＋６
１ 、 ＋８＋ 、 ［１０）および（１２）には外部
回路との接続のためにそれぞれ電極（１３） 、 （１
４） 、 （１５１、（１６１およびα力が設けられ、
超伝導体薄膜（４）には電極（１８）が設けられている
。
飛躍的に改良された電子回路の能動素子に用いる超伝導
素子の利得の向上に関するものであるＯ 〔従来技術〕 第１図は従来のこの種の素子の一例を示す断面図で、＋
１＋は基板、（２）はその上に形成された絶縁体層、（
３）は同じく基板Ｔ１＋の上に形成された超伝導体層で
、その超伝導体層（３）の上には絶縁体Ｊ＠（２）がら
延ひた絶縁体薄膜（２ａ）が形成されている。（４）は
絶縁体薄膜（２ａ）を含めた絶縁体層（２）上に形成さ
れた超伝導体薄膜、（５）は超伝導体薄膜（４）の上に
形成された絶縁体薄膜、（６）は更にその上に形成され
た超伝導体層、同様に超伝導体薄膜（４）の上には絶縁
体薄膜（７＋ 、 ＋９＋および（１１）をそれぞれ介
して超伝導体ＪＷ （８） 、 ｌｏ）および（１２）
が形成されている。そして超伝導体層＋３１ 、 ＋６
１ 、 ＋８＋ 、 ［１０）および（１２）には外部
回路との接続のためにそれぞれ電極（１３） 、 （１
４） 、 （１５１、（１６１およびα力が設けられ、
超伝導体薄膜（４）には電極（１８）が設けられている
。
さて、このような構成において、絶対零度（００Ｋ）近
くでは超伝導体はその励起エネルギーにギャップΔをも
つ。基底状態は電子が２個ずつ対（クーパ一対という。
くでは超伝導体はその励起エネルギーにギャップΔをも
つ。基底状態は電子が２個ずつ対（クーパ一対という。
）になっている。従って、ギャップΔの２倍２Δ以上の
エネルギーを加えると、それがバラバラの１個ずつの電
子（準粒子）となる。
エネルギーを加えると、それがバラバラの１個ずつの電
子（準粒子）となる。
第１図の超伝導体層（３）および超伝導体薄膜（４）の
間の電圧・電流特性は、したがって第２図に示すように
なる。図において、■。−（Δ３＋Δ４）／θである。
間の電圧・電流特性は、したがって第２図に示すように
なる。図において、■。−（Δ３＋Δ４）／θである。
但し、Δ３．Δ４はそれぞれ超伝導体薄膜（３）および
超伝導体層（４）の物質の００Ｋにおけるギャップエネ
ルギー、ｅは電子電荷である。同様の特性は超伝導薄膜
（４）と超伝導体層（６）との間でも同様であるが第１
のジョセフソン接合を構成する超伝導体層（３）−超伝
導体薄膜（４）の方から注入される準粒子によって大き
な影響を受ける。いま、超伝導体層（３）と超伝導体薄
膜（４）との間にＶ〉〉（Δ３＋Δ４）Ａの電圧をかけ
ておくと、その間のトンネリングは準粒子の状態で行わ
れる。ところで、超伝導体薄膜（４）ヘトンネリングし
た準粒子は高いエネルギー励起状態にあり緩和しながら
、電極（１８）へ向う。いま、注入時の電流によって準
粒子の数が与えられていると、その緩和過程で準粒子−
が既存のクーパ一対をこわして、更に準粒子を自己造成
することによって、準粒子の数が増える。これは超伝導
体薄膜（４）の熱平衡状態における準粒子の数よりも大
きなもので、これは実効的に超伝導体薄膜（４）のエネ
ルギーギャップΔ４が小さくなったものと考えられる。
超伝導体層（４）の物質の００Ｋにおけるギャップエネ
ルギー、ｅは電子電荷である。同様の特性は超伝導薄膜
（４）と超伝導体層（６）との間でも同様であるが第１
のジョセフソン接合を構成する超伝導体層（３）−超伝
導体薄膜（４）の方から注入される準粒子によって大き
な影響を受ける。いま、超伝導体層（３）と超伝導体薄
膜（４）との間にＶ〉〉（Δ３＋Δ４）Ａの電圧をかけ
ておくと、その間のトンネリングは準粒子の状態で行わ
れる。ところで、超伝導体薄膜（４）ヘトンネリングし
た準粒子は高いエネルギー励起状態にあり緩和しながら
、電極（１８）へ向う。いま、注入時の電流によって準
粒子の数が与えられていると、その緩和過程で準粒子−
が既存のクーパ一対をこわして、更に準粒子を自己造成
することによって、準粒子の数が増える。これは超伝導
体薄膜（４）の熱平衡状態における準粒子の数よりも大
きなもので、これは実効的に超伝導体薄膜（４）のエネ
ルギーギャップΔ４が小さくなったものと考えられる。
これは超伝導体薄膜（４）とで第２のジョセフソン接合
を構成する超伝導体層＋６） 、 ＋８） 、 ｔＩＯ
＋ 、 （１２１によって検出される。注入時の準粒子
数の微小変動がギャップエネルギーの大きな変動となり
、利得が得られる。
を構成する超伝導体層＋６） 、 ＋８） 、 ｔＩＯ
＋ 、 （１２１によって検出される。注入時の準粒子
数の微小変動がギャップエネルギーの大きな変動となり
、利得が得られる。
ところが、上述の従来構造では、その利得は超伝導体薄
膜（４）へ注入された準粒子のエネルギーとその緩和過
程によって決められ利得は電力利得で数倍程度が限界で
あった。
膜（４）へ注入された準粒子のエネルギーとその緩和過
程によって決められ利得は電力利得で数倍程度が限界で
あった。
この発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、共
通の超伝導体薄膜（４）に歪を印加することによって、
緩和過程に方向性を与え、利得の大きい超伝導多端子素
子を提供するものである。
通の超伝導体薄膜（４）に歪を印加することによって、
緩和過程に方向性を与え、利得の大きい超伝導多端子素
子を提供するものである。
第３図はこの発明の一実施例の構成を示す断面図で、第
１図の従来例と同一符号は同等部分を示し・、その説明
の重複を避ける。Ｑ９＋ ＋ （２０）は超伝導体薄膜
（４）の両端にそれぞれ接して設けられこれに長さ方向
のひずみを加える圧電体、（２１）、（ロ）および（２
３）はいずれも超伝導体薄膜（４）の上面に接して設け
られた圧電体で、超伝導体薄膜（４）の下面に接して形
成された圧電体（財）とによって、それぞれ超伝導体薄
膜（４）にその厚さ方向のひずみを加える。＋２５）
、 （２６Ｌし７） 、 （２８） 、し９）および−
はそれぞれ圧電体（１９） 、 （２０） 、し１）、
（２２） 、 （２３）およびしく１）に電圧を印加
する電極である。
１図の従来例と同一符号は同等部分を示し・、その説明
の重複を避ける。Ｑ９＋ ＋ （２０）は超伝導体薄膜
（４）の両端にそれぞれ接して設けられこれに長さ方向
のひずみを加える圧電体、（２１）、（ロ）および（２
３）はいずれも超伝導体薄膜（４）の上面に接して設け
られた圧電体で、超伝導体薄膜（４）の下面に接して形
成された圧電体（財）とによって、それぞれ超伝導体薄
膜（４）にその厚さ方向のひずみを加える。＋２５）
、 （２６Ｌし７） 、 （２８） 、し９）および−
はそれぞれ圧電体（１９） 、 （２０） 、し１）、
（２２） 、 （２３）およびしく１）に電圧を印加
する電極である。
さて、この実施例素子では、圧電体（＋９） −（２［
）の方向に圧縮捷たは引張りの歪を加え、捷だ、圧電体
（２４） −（２］） 、（財）、 （２３）の方向に
圧縮または引張りの歪を加え、それと同時に従来どうり
の素子としての動作を行わせる。注入された準粒子はエ
ネルギーを上述の歪から受取って、緩和途中でもエネル
ギーの高い状態へ戻ることによって、史にクーパ一対を
こわすことが可能となり、自己生成する準粒子を増し、
利得の増大が可能になる。
）の方向に圧縮捷たは引張りの歪を加え、捷だ、圧電体
（２４） −（２］） 、（財）、 （２３）の方向に
圧縮または引張りの歪を加え、それと同時に従来どうり
の素子としての動作を行わせる。注入された準粒子はエ
ネルギーを上述の歪から受取って、緩和途中でもエネル
ギーの高い状態へ戻ることによって、史にクーパ一対を
こわすことが可能となり、自己生成する準粒子を増し、
利得の増大が可能になる。
なお、上記実施例では歪を加える方向として特定の２方
向の場合を示したがその方向は互いに独立した３方向の
内の任意の２方向から印加しても、捷た３方向量時に印
加しても同様の効果が得られる。従って、圧電体の取り
イ」け位置は実施例のような両端部上下面の他に両側面
に取りつけてもよい０ 〔発明の効果〕 以上説明したように、この発明では第１のジョセフソン
接合の一方の超伝導体層を薄膜とじ、これを共有する形
で第２のジョセフソン接合を設け、流を第２のジョセフ
ソン接合から取り出すようにしたものにおいて、上記共
有の超伝導帯層に少なくとも一つの方向に歪を与えるよ
うにしたので、一層大きい利得が実現できる。
向の場合を示したがその方向は互いに独立した３方向の
内の任意の２方向から印加しても、捷た３方向量時に印
加しても同様の効果が得られる。従って、圧電体の取り
イ」け位置は実施例のような両端部上下面の他に両側面
に取りつけてもよい０ 〔発明の効果〕 以上説明したように、この発明では第１のジョセフソン
接合の一方の超伝導体層を薄膜とじ、これを共有する形
で第２のジョセフソン接合を設け、流を第２のジョセフ
ソン接合から取り出すようにしたものにおいて、上記共
有の超伝導帯層に少なくとも一つの方向に歪を与えるよ
うにしたので、一層大きい利得が実現できる。
第１図は従来の超伝導体素子の一例を示す断面図、第２
図は第１図の素子における１個のジョセフソン結合の電
圧電流特性を示す図、第３図はこの発明の一実施例の構
造を示す断面図である。 図において、＋２１ ＋’ （５１、ｔ７） 、 （９
）および（１１）は絶縁膜、ｉ３） 、 ＋６１ 、
（８１、（１０ｉおよび（１２）は超伝導体層、（４）
は共通の超伝導体薄膜、（１つ、（２］優、（２）］）
、 （２２、（２３）および伐４）は圧電体である。 なお、図中同一符号は同−咬たは相当部分を示す。 代理人 大岩増雄
図は第１図の素子における１個のジョセフソン結合の電
圧電流特性を示す図、第３図はこの発明の一実施例の構
造を示す断面図である。 図において、＋２１ ＋’ （５１、ｔ７） 、 （９
）および（１１）は絶縁膜、ｉ３） 、 ＋６１ 、
（８１、（１０ｉおよび（１２）は超伝導体層、（４）
は共通の超伝導体薄膜、（１つ、（２］優、（２）］）
、 （２２、（２３）および伐４）は圧電体である。 なお、図中同一符号は同−咬たは相当部分を示す。 代理人 大岩増雄
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） 第１のジョセフソン接合（超伝導トンネル接合
）とその一方の超伝導体層を共有する第２のジョセフソ
ン接合とを備え、上記第１のジョセフソン接合にそのギ
ャップ電圧より十分大きい電圧を供給することによって
、上記第１のジョセフソン接合を流れる電流に対して利
得を有する電流を上記第２のジョセフソン接合から取り
出すようにしたものにおいて、上記共有の超伝導体層Ｇ
こ少なくとも一方向に歪を加えることによって上記利得
を増大するようにしたことを特徴とする超伝導素子。 （２１１つの第１のジョセフソン接合に対して複数個の
第２のジョセフソン接合を設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の超伝導素子。 （３） 共有の超伝導体層をその層方向に挾んで圧電体
を設け、これらの圧電体に電圧を印加することによって
上記共有の超伝導体層にその面と平行な方向の歪を加え
るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載の超伝導素子。 （４）共有の超伝導体層をその厚さ方向に挾んで圧電体
を設け、これらの圧電体に電圧を印加することによって
上記共有の超伝導体層にその厚さ方向の歪を加えるよう
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
捷たけ第３項記載の超伝導素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58151935A JPS6043884A (ja) | 1983-08-20 | 1983-08-20 | 超伝導素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58151935A JPS6043884A (ja) | 1983-08-20 | 1983-08-20 | 超伝導素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6043884A true JPS6043884A (ja) | 1985-03-08 |
Family
ID=15529414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58151935A Pending JPS6043884A (ja) | 1983-08-20 | 1983-08-20 | 超伝導素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6043884A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02183583A (ja) * | 1989-01-10 | 1990-07-18 | Seiko Epson Corp | 超伝導制御素子 |
-
1983
- 1983-08-20 JP JP58151935A patent/JPS6043884A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02183583A (ja) * | 1989-01-10 | 1990-07-18 | Seiko Epson Corp | 超伝導制御素子 |
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