JPS62116016A - 超伝導量子干渉計 - Google Patents
超伝導量子干渉計Info
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- JPS62116016A JPS62116016A JP60255090A JP25509085A JPS62116016A JP S62116016 A JPS62116016 A JP S62116016A JP 60255090 A JP60255090 A JP 60255090A JP 25509085 A JP25509085 A JP 25509085A JP S62116016 A JPS62116016 A JP S62116016A
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- ground layer
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- Pending
Links
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Landscapes
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- Logic Circuits (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】
〔概要〕
超伝導量子干渉計を小形化し、また回路設計の自由度を
増す方法として磁界結合線の一部を接地層に設けた溝状
の間隙部に設ける構造。
増す方法として磁界結合線の一部を接地層に設けた溝状
の間隙部に設ける構造。
ジｈｆン接合と超伝導インダクタンスとからなる量子干
渉形素子は高感度の磁束計として使用され、また論理ゲ
ートとして高速、低消費電力で且つ広い動作マージンを
もつなど優れた性能を備えていることが知られており、
この量子干渉形素子を利用して可変闇値形論理ゲート（
Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｌｏｇｉｃ
略称ＶＴＬ ） が作られている。
渉形素子は高感度の磁束計として使用され、また論理ゲ
ートとして高速、低消費電力で且つ広い動作マージンを
もつなど優れた性能を備えていることが知られており、
この量子干渉形素子を利用して可変闇値形論理ゲート（
Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｌｏｇｉｃ
略称ＶＴＬ ） が作られている。
ＶＴＬは磁界結合電流を流すことより論理ゲートの闇値
特性を移動させることができる。
特性を移動させることができる。
このため同一構造の素子でＯＲとＡＮＤの両方を配線の
繋ぎ替えのみで実現できると云う特徴をもっている。
繋ぎ替えのみで実現できると云う特徴をもっている。
以下後者の論理ゲートへの利用について説明する。
第６図はＶＴＬの等価回路を示すもので、二個のジョセ
フソン接合１を超伝導のインダクタンスとつないだ超伝
導ループ２にバイアス電流を供給するバイアス電流供給
線３が接続されていると共に二個の磁界結合線４．５が
あり、これがループ２に相互インダクタンスにより結合
した構成をとっている。
フソン接合１を超伝導のインダクタンスとつないだ超伝
導ループ２にバイアス電流を供給するバイアス電流供給
線３が接続されていると共に二個の磁界結合線４．５が
あり、これがループ２に相互インダクタンスにより結合
した構成をとっている。
本発明は相互インダクタンスにより結合する超伝導ルー
プ２と磁界結合線４．５の構成に関するものである。
プ２と磁界結合線４．５の構成に関するものである。
第７図と第８図は磁界結合線４，５とインダクタンスを
構成する超導電電極（以下略して下部電極）６との関係
を示す断面図であって、超伝導電極と接地層によりイン
ダクタンスを構成するブレーナ形の構造を示すものであ
る。
構成する超導電電極（以下略して下部電極）６との関係
を示す断面図であって、超伝導電極と接地層によりイン
ダクタンスを構成するブレーナ形の構造を示すものであ
る。
以下説明の便のため同一の材料については同一の番号を
付する。
付する。
さて第７図について言えば、半導体基板例えばシリコン
（Ｓｉ）基板７の上にニオブ（Ｎｂ）或いは鉛（Ｐｂ）
系超伝導金属からなる接地層８があり、この上に酸化硅
素（Ｓｉｎ）或いは二酸化硅素（Ｓｉ０２゛）からなる
第１の絶縁層９があり、この上に接地層と同じ金属材料
から構成される下部電極６がパターン形成されている。
（Ｓｉ）基板７の上にニオブ（Ｎｂ）或いは鉛（Ｐｂ）
系超伝導金属からなる接地層８があり、この上に酸化硅
素（Ｓｉｎ）或いは二酸化硅素（Ｓｉ０２゛）からなる
第１の絶縁層９があり、この上に接地層と同じ金属材料
から構成される下部電極６がパターン形成されている。
続いてこれを第１の絶縁層と同じ材料からなる第２の絶
縁層１０で絶縁し、この上に先と同じ超伝導金属からな
る磁界結合線４，５がパターン形成されて量子干渉計が
構成されている。
縁層１０で絶縁し、この上に先と同じ超伝導金属からな
る磁界結合線４，５がパターン形成されて量子干渉計が
構成されている。
ここで下部電極６は接地層８とインダクタンスを構成し
ており、またバイアス電流が流れる。
ており、またバイアス電流が流れる。
一方、磁界結合線４．５にはそれぞれ信号電流が流れ、
これによるインダクタンスが下部電極６と接地層８とか
らなるインダクタンスに干渉して量子干渉計の闇値特性
に変化を与える構造となっている。
これによるインダクタンスが下部電極６と接地層８とか
らなるインダクタンスに干渉して量子干渉計の闇値特性
に変化を与える構造となっている。
また第８図はこの改良形であって、接地層８に溝状の間
隙部を設け、この上に第１の絶縁層９を設け、この窪ん
だ位置に下部電極６をパターン形成した構造をとってい
る。
隙部を設け、この上に第１の絶縁層９を設け、この窪ん
だ位置に下部電極６をパターン形成した構造をとってい
る。
かかる構成をとることによって単位長当たりのインダク
タンスを大きくすることができ、それだけ小形化されて
いる。
タンスを大きくすることができ、それだけ小形化されて
いる。
然し、更に一層の小形化が要望されている。
量子干渉形素子を利用した可変闇値形論理ゲート（ＶＴ
Ｌ）は先に記したように高速処理ができ、消費電力が少
なく、また動作マージンが広いなどの特徴を備えている
が、従来と同じ幅の下部電極に対してこれと結合する磁
界結合線の数を増すことが求められており、また回路設
計の自由度の高い素子構造が求められている。
Ｌ）は先に記したように高速処理ができ、消費電力が少
なく、また動作マージンが広いなどの特徴を備えている
が、従来と同じ幅の下部電極に対してこれと結合する磁
界結合線の数を増すことが求められており、また回路設
計の自由度の高い素子構造が求められている。
そこで、これをどのようにして実現するかが問題である
。
。
上記の問題はインダクタンスを構成する超伝導電極と接
地層および磁界結合電流を供給する手段とを含んで構成
される磁界結合形超伝導量子干渉計において、インダク
タンスを構成する超伝導電極に対し、磁界結合電流を供
給する磁界結合線の少な（とも一つと接地層とが同じ側
に設けられ、且つ磁界結合線が接地層に設けた溝状の間
隙部に設けてなることを特徴とする超伝導量子干渉計に
より実現することができる。
地層および磁界結合電流を供給する手段とを含んで構成
される磁界結合形超伝導量子干渉計において、インダク
タンスを構成する超伝導電極に対し、磁界結合電流を供
給する磁界結合線の少な（とも一つと接地層とが同じ側
に設けられ、且つ磁界結合線が接地層に設けた溝状の間
隙部に設けてなることを特徴とする超伝導量子干渉計に
より実現することができる。
本発明は接地層を溝状に窓開けし、この部分に磁界結合
線の一部を設けることにより磁界結合線の数を増し、ま
た自由度の高い回路設計を行い得るようにしたものであ
る。
線の一部を設けることにより磁界結合線の数を増し、ま
た自由度の高い回路設計を行い得るようにしたものであ
る。
下部電極の単位長当たりの磁界結合線の数を増すには磁
界結合線を上面および下面に配置することが考えられる
。
界結合線を上面および下面に配置することが考えられる
。
ここで、磁界結合線の一部を下部電極と接地層の間に設
けてもよいが、この場合は電流は磁界結合線の上面と下
面とに流れるために殆ど磁界結合しな（なると云う問題
がある。
けてもよいが、この場合は電流は磁界結合線の上面と下
面とに流れるために殆ど磁界結合しな（なると云う問題
がある。
また磁界結合線を接地層の下に設ける場合は磁束が接地
層を通らないために意味がない。
層を通らないために意味がない。
そこで、本発明は第３図に示すように接地層８の一部を
溝状に窓開けし、この窓開は部に磁界結合線を設けるよ
うにしたものである。
溝状に窓開けし、この窓開は部に磁界結合線を設けるよ
うにしたものである。
このようにすると磁界結合線１１の下側には接地層が存
在しないので電流１１の大半は磁界結合線１１の上面を
流れ、この電流１１によって作られる磁界を打消すため
のイメージ電流Ｉ２とそのリターン電流Ｉ３と１３ ′
とがインダクタンス構成電極（この場合下部電極６）を
流れ、更にこのイメージ電流Ｉ４と１４ ′が接地層８
を流れることにより磁界結合が行われる。
在しないので電流１１の大半は磁界結合線１１の上面を
流れ、この電流１１によって作られる磁界を打消すため
のイメージ電流Ｉ２とそのリターン電流Ｉ３と１３ ′
とがインダクタンス構成電極（この場合下部電極６）を
流れ、更にこのイメージ電流Ｉ４と１４ ′が接地層８
を流れることにより磁界結合が行われる。
第１図は本発明の実施例を示す断面図で三本の磁界結合
線４，５．１１のうち一本は接地層８の側に、また他の
二本は従来のように第２の絶縁層１０の上に設けである
。
線４，５．１１のうち一本は接地層８の側に、また他の
二本は従来のように第２の絶縁層１０の上に設けである
。
この例の場合、接地層８に設けられた溝は左側に大きく
開けられており、下部電極６の下側にはまだ接地層８が
ない。
開けられており、下部電極６の下側にはまだ接地層８が
ない。
かかる場合は第３図で説明したリターン電流Ｉ、とイメ
ージ電流１４は流れず、イメージ電流は総て１４ ′と
して流れて磁界結合が行われる。
ージ電流１４は流れず、イメージ電流は総て１４ ′と
して流れて磁界結合が行われる。
このようにすることによって従来は第７図、或いは第８
図のように下部電極６に対し２本の磁界結合線を設ける
場合と同じ面積で３木の磁界結合線の付与が可能となる
。
図のように下部電極６に対し２本の磁界結合線を設ける
場合と同じ面積で３木の磁界結合線の付与が可能となる
。
なお、このような磁界結合法を利用すると第２図に示す
ようにＳｉ基板７に導体パターン１２が存在する場合、
インダクタンス構成電極（この場合下部電極６）を形成
すると、導体パターン１２を流れる電流とインダクタン
ス構成電極の下側を流れる電流とを磁界結合させること
ができる。
ようにＳｉ基板７に導体パターン１２が存在する場合、
インダクタンス構成電極（この場合下部電極６）を形成
すると、導体パターン１２を流れる電流とインダクタン
ス構成電極の下側を流れる電流とを磁界結合させること
ができる。
次に第４図と第５図はそれぞれ第１図と第２図の関係を
上下に反転した構造を示す断面図であって機能は同じで
ある。
上下に反転した構造を示す断面図であって機能は同じで
ある。
以上記したように本発明によれば複数の磁界結合線を設
ける場合にインダクタンスの占有面積を少なくでき、ま
たインダクタンス構成電極の上面側と下面側との電流を
磁界結合できるので回路設計において自由度の増加が可
能となる。
ける場合にインダクタンスの占有面積を少なくでき、ま
たインダクタンス構成電極の上面側と下面側との電流を
磁界結合できるので回路設計において自由度の増加が可
能となる。
第１図は本発明に係る磁界結合線と下部電極との関係を
示す断面図、 第２図は基板内導体パターンと下部電極との関係を示す
断面図、 第３図は磁界結合線と下部電極との磁界結合を説明する
断面図、 第４図は第１図の関係を上下反転した構造を示す断面図
、 第５図は第２図の関係を上下反転した構造を示す断面図
、 第６図は可変闇値形論理回路の等価回路、第７図は従来
の磁界結合線と下部電極との関係を示す断面図、 第８図は従来の磁界結合線と下部電極との関係を示す断
面図、 である。 図において、 ４．５．１１は磁界結合線、 ６は下部電極（インダクタンスを構成する超伝導電極）
、 ８は接地層、 ９は第１の絶縁層、１０は第
２の絶縁層、 １２は導体パターン、である。 特許出願人 工業技術院長 等々カ 達本・υ月１リイ
わ添！Ｉξ♂イ〉（満ビどト軒匍セとｑ％界甜４断ｉ
図邦１図 ち１２ト＆告／＠６免と１音１”ｆ１仮−鋲Ｍ擾きイテ
を竜鉦日ｇ４３ｔｍｉ図晃４図 第２図ａ閣係壮１々和４た力駄乏禿示■陥面図＄、 ら
ワ
示す断面図、 第２図は基板内導体パターンと下部電極との関係を示す
断面図、 第３図は磁界結合線と下部電極との磁界結合を説明する
断面図、 第４図は第１図の関係を上下反転した構造を示す断面図
、 第５図は第２図の関係を上下反転した構造を示す断面図
、 第６図は可変闇値形論理回路の等価回路、第７図は従来
の磁界結合線と下部電極との関係を示す断面図、 第８図は従来の磁界結合線と下部電極との関係を示す断
面図、 である。 図において、 ４．５．１１は磁界結合線、 ６は下部電極（インダクタンスを構成する超伝導電極）
、 ８は接地層、 ９は第１の絶縁層、１０は第
２の絶縁層、 １２は導体パターン、である。 特許出願人 工業技術院長 等々カ 達本・υ月１リイ
わ添！Ｉξ♂イ〉（満ビどト軒匍セとｑ％界甜４断ｉ
図邦１図 ち１２ト＆告／＠６免と１音１”ｆ１仮−鋲Ｍ擾きイテ
を竜鉦日ｇ４３ｔｍｉ図晃４図 第２図ａ閣係壮１々和４た力駄乏禿示■陥面図＄、 ら
ワ
Claims (1)
- インダクタンスを構成する超伝導電極と接地層および磁
界結合線とを含んで構成される磁界結合形超伝導量子干
渉計において、インダクタンスを構成する超伝導電極に
対し、磁界結合電流を供給する磁界結合線の少なくとも
一つと接地層とが同じ側に設けられ、且つ磁界結合線が
接地層に設けた溝状の間隙部に設けてなることを特徴と
する超伝導量子干渉計
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60255090A JPS62116016A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 超伝導量子干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60255090A JPS62116016A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 超伝導量子干渉計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62116016A true JPS62116016A (ja) | 1987-05-27 |
Family
ID=17273984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60255090A Pending JPS62116016A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 超伝導量子干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62116016A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5889875A (ja) * | 1981-11-24 | 1983-05-28 | Hitachi Ltd | ジヨセフソン集積回路 |
-
1985
- 1985-11-15 JP JP60255090A patent/JPS62116016A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5889875A (ja) * | 1981-11-24 | 1983-05-28 | Hitachi Ltd | ジヨセフソン集積回路 |
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