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超伝導量子干渉素子 コモンズ

国内特許コード P09P006053
整理番号 N011P25
掲載日 2009年7月3日
出願番号 特願2007-324093
公開番号 特開2009-147179
登録番号 特許第5187559号
出願日 平成19年12月15日(2007.12.15)
公開日 平成21年7月2日(2009.7.2)
登録日 平成25年2月1日(2013.2.1)
発明者
  • 前田 京剛
  • ゴメス・エスピノーザ・ルイス・ベルトラン
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 超伝導量子干渉素子 コモンズ
発明の概要 【課題】絶縁バリア層の形成を不要とする新たな超伝導量子干渉素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】超伝導量子干渉素子10は、リング部12Aを有する超伝導体層12と、この超伝導体層12のリング部12Aの一部を跨いで配設された強磁性層13,13と、を有する。2つの強磁性層13、13がリング部12Aに跨いで被覆している。超伝導体層12のリング部12Aのうち強磁性層13,13で被覆した領域12B,12Bが、強磁性層13により超伝導体(S)から絶縁体(I)へ転移し、障壁となる。この構造により所謂SIS型のジョセフソン接合が2箇所で形成されるため、所謂DC-SQUIDを構成する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


これまで、超伝導トンネル接合として、酸化膜(I)の両側に超伝導体層(S)を挟み込んだSIS型ジョセフソン接合がある。このSIS型ジョセフソン接合を作製する場合、超伝導体層と絶縁バリア層と超伝導体層との合計3層を順に積層するために最低でも3回の成膜工程が必要であった(例えば、非特許文献1参照)。超伝導トンネル接合の特性は、いわゆるI積によって特徴づけられ、この値が大きいほど良好な接合となる。



単一磁束量子デバイス(Single Flux Quantum Device、以下、SFQ素子と称する。)は、ジョセフソン接合を用いた論理回路である(非特許文献2参照)。このSFQ素子においては、磁束量子一本がジョセフソン接合を横切るときに発生するパルス状の電圧を利用して論理回路を構成する。この場合のスイッチング速度は、I積に逆比例する。従って、I積が大きい程、高速で動作する。I積は、大凡、ジョセフソン接合に用いる超伝導体の臨界温度(Tc)に比例して大きくなる。



【非特許文献1】
Gomez Espinoza Luis Beltran、博士号学位論文、米国、Cincinnati大学、2003年5月30日提出
【非特許文献2】
萬 伸一、「単一磁束量子デバイス」、固体物理、第40巻、No.10,p.807、2005年

産業上の利用分野


本発明は、ジョセフソン接合を用いた超伝導量子干渉素子(SQUID)に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
一対のアンテナ部を一対の狭窄部で接続してなるリング部を有する超伝導体層と、
上記一対の狭窄部の一方に跨るように配設された強磁性層と、を備える、超伝導量子干渉素子。

【請求項2】
一対のアンテナ部を一対の狭窄部で接続してなるリング部を有する超伝導体層と、
上記一対の狭窄部のそれぞれに跨るように配設された強磁性層と、を備える、超伝導量子干渉素子。

【請求項3】
前記超伝導体層及び前記強磁性層は、基板をオーバーエッチングして形成されたメサ部上に配設されている、請求項1又は2に記載の超伝導量子干渉素子。

【請求項4】
前記一対のアンテナ部のそれぞれは、縦幅0.1~1000μm×横幅0.1~1000μmの矩形状を成し、前記狭窄部の幅はμmのオーダーである、請求項1又は2に記載の超伝導量子干渉素子。

【請求項5】
前記強磁性層の幅は2nm~1μmである、請求項1又は2に記載の超伝導量子干渉素子。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007324093thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 超高速・超省電力高性能ナノデバイス・システムの創製 領域
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