JPH067438B2 - Superconducting memory - Google Patents
Superconducting memoryInfo
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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。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a superconducting memory device for storing information in the superconductor in the form of Abrikosov flux quanta.
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)。A superconducting information storage device configured by using a superconductor layer as an information storage element that internally generates Abrikosov magnetic flux quanta when a magnetic field is applied and self-holds the Abrikosov magnetic flux quanta even when the magnetic field is removed. As a conventional device, a device as shown in FIGS. 6 and 7 has been proposed (Japanese Utility Model Application No. 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。In this conventional example, the information storage means 1 internally generates the Abrikosov magnetic flux quanta by applying a magnetic field, and the information storage means 1 stores information in the superconductor layer 2 which self-holds the Abrikosov magnetic flux quanta even after the magnetic field is removed. It has as a memory element.
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。The Abrikosov magnetic flux quantum is a magnetic flux quantum generated in the second type superconductor, and its explanatory view is shown in FIG.
1 is a superconductor layer of the second kind, 92 is a magnetic flux, 93 is a shield current, and the amount of magnetic flux of Abrikosov magnetic flux quantum is 0 =
It is 2.07 × 10 −15 Wb (weber).
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。Therefore, in FIGS. 6 and 7, the internally generated Abrikosov magnetic flux quantum is schematically represented as 0 . The superconductor layer 2 has, for example, a rectangular shape or a rectangular shape, and when the pair of opposite sides is 3a and 3b and the opposite sides are 3c and 3d, respectively, the sides 3a and 3b. Stripe-shaped superconductor layers 4a and 4b are extended outward from the side 3c side integrally with them. In practice, this superconductor layer 2 consists of a second type superconductor together with the superconductor layers 4a and 4b.
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。The information writing unit 11 has, as an information writing element, a stripe-shaped superconductor layer 12 that generates a magnetic field applied to the superconductor layer 2 of the information storage unit 1 described above when a current is applied.
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。In this case, since the superconductor layer 12 is juxtaposed with the superconductor layer 2 of the information storage means 1, it extends along the side 3c of the superconductor layer 2.
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。The information reading means 21 is provided as a Josephson junction element 22 which is sensitive to the Abrikosov magnetic flux quantum which the superconductor layer 2 of the above-mentioned information storage means 1 self-holds. In FIGS. 6 and 7, the Josephson junction element uses a single junction gate. In this Josephson junction element 22, a superconductor layer 32 is formed as a lower electrode on the superconductor layer 2 of the information storage means 1 via an insulating layer 31, and a window 23 is formed on the superconductor layer 32. Insulating layer 2
4 is formed, a tunnel barrier layer 25 made of, for example, an oxide of the material of the superconductor layer 32 is formed in a region of the superconductor layer 32 facing the window 23, and further, on the insulating layer 24,
Through the window 23 and through the tunnel barrier layer 25,
A stripe-shaped superconductor layer 26 facing the superconductor layer 32 is provided as an upper electrode. Further, a stripe-shaped superconductor layer 34 is formed as a control line on the superconductor layer 26 with an insulating layer 33 interposed therebetween. The above is the configuration of the conventionally proposed superconducting memory device.
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。The conventional superconducting memory device having such a configuration operates as described below.
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。That is, when the current IA corresponding to the information "1" is passed through the superconductor layer 12 of the information writing means 11 in the first direction, the superconductor layer 12 changes the information "1" accordingly. A corresponding magnetic field is generated. Then, the magnetic field is applied to the superconductor layer 2 of the information storage means 1. Therefore, the Abrikosov magnetic flux quantum 0 corresponding to the information "1" is internally generated in the first direction (for example, upward) in the superconductor layer 2 of the information storage unit 1.
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。In this case, the current IC is added to the superconductor layer 2 of the information storage means 1.
From the superconductor layer 4a side to the superconductor layer 4b side,
Flow in the first direction. In this way, the information storage means 1
The magnetic flux quantum 0 held in the superconductor layer 2 of is subjected to a force by Lorentz interaction with the current IC, and from the side of the superconductor layer 12 of the information writing means 11 to the opposite side (information reading). Promptly move in the direction of the means).
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。When a current IB corresponding to information "0" is passed through the superconductor layer 12 of the information writing means 11 in the second direction opposite to the above-mentioned current IA, the above-mentioned information is transmitted from the superconductor layer 12. A magnetic field in the opposite direction to the magnetic field corresponding to "1" is generated, and the Abrikosov magnetic flux quantum corresponding to "0" of information is generated in the superconductor layer 2 of the information storage means 1 by this magnetic field. The second opposite to the Abrikosov flux quantum corresponding to "1"
It occurs internally in the direction of (for example, downward). Some of the Abrikosov magnetic flux quanta corresponding to the internally generated information "0" are coupled with the magnetic flux quanta corresponding to the above information "1" and annihilate, and finally correspond to the information "0". Only the magnetic flux quantum remains and is retained in the superconductor layer 2 of the information storage means 1. This is the holding state of the information “0”. In writing this information “0”, a current ID is applied to the superconductor layer 2 of the information storage means 1, and the superconductor layer 4b is supplied from the superconductor layer 4b side.
By flowing in the second direction toward the a side, the magnetic flux quantum can be rapidly moved from the superconductor layer 12 side to the detection junction side by Lorentz interaction as in the case of writing information “1”. it can.
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。Further, the detection of the memory state is performed by applying a predetermined bias current Is to
The superconducting layer 26, the tunnel barrier layer 25, and the superconductor 32 are caused to flow through the Josephson junction element 22 of the information reading means 21, and the control current Ics is further passed.
It is carried out by flowing it into the superconductor layer 34 of. At this time, among the magnetic fluxes generated by the magnetic flux quanta held in the superconductor layer 2 of the information storage means 1, the magnetic flux interlinking with the Josephson junction element 22 of the information reading means 21 is the magnetic flux generated by the control current Ics. When the Josephson junction element 22 of the information reading means 21 is transferred to the voltage-applied state in the case of addition with the above, it is read that the cell is in the "1" state, while when it is subtracted from the magnetic flux generated by Ics. The Josephson junction element 22 of the information reading means 21 stays in the zero voltage state to read that the cell is in the "0" state.
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。As the Josephson junction element of the information reading means 21, a superconducting quantum interferometer gate (SQUID) can be used in addition to the above single junction gate.
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。FIG. 8 shows a configuration example in that case. In FIG. 8, the reference numerals of the respective parts are designated by the same reference numerals in order to correspond to the reference numerals of the superconducting memory device shown in FIGS. 6 and 7. In the case of FIG. 8, the location where the magnetic flux based on the Abrikosov magnetic flux quantum intersects is the insulating layer 81 that constitutes the inductance bridge of the superconducting quantum interferometer gate.
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。However, in the case of the conventional superconducting memory device described with reference to FIGS. 6, 7 and 8, among the Abrikosov magnetic flux quanta written in the superconductor layer 2 of the information storing means 1 at the time of writing information. The number of magnetic flux quanta retained in the superconductor layer 2 of the information storage means 1 is extremely small even if the write magnetic field is removed, and most of them are again emitted from the superconductor layer 2 of the information storage means 1. Will be done. This is because the magnetic flux quanta of the same polarity exert repulsive force on each other, and this repulsive force drives the magnetic flux quanta to the outside of the superconductor layer 2 of the information storage means 1.
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。The magnetic flux quantum stays in the superconductor layer 2 of the information storage means 1 because the superconductor layer 2 has a force for trapping the magnetic flux quantum, that is, a pinning force. The magnetic flux quantum is emitted to the outside until the pinning force becomes less than the pinning force.
If the pinning force of the superconductor layer 2 is strong, the movement of the magnetic flux quantum is hindered, and the superconductor layer 1 of the information writing means 11 is correspondingly disturbed.
Since the current to be written in the data 2 must be increased, the pinning force of the superconductor layer 2 is made as small as possible. Therefore, the number of magnetic flux quanta held in the superconductor layer 2 at the time of storing information is very small as compared with the written magnetic flux quantum number.
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。When the number of magnetic flux quanta retained in the superconductor layer 2 during information storage is small, among the magnetic fluxes based on the magnetic flux quanta, the magnetic flux interlinking with the Josephson junction element 22 of the information read-out means 21 is also small, so the magnetic flux. Is difficult to detect, and the operation margin at the time of reading information is reduced.
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。As described above, in the conventional example, since the number of magnetic flux quanta held in the superconductor layer 2 of the information storage means 1 in the information storage state is small, there is a serious drawback that the operation margin at the time of reading information is small. Was there. In order to secure this operation margin sufficiently wide, the superconductor layer 2 of the information storage means 1 is widened, and the write current supplied to the superconductor layer 12 of the information writing means 11 is increased to increase the information. The number of magnetic flux quanta retained in the superconductor layer 2 of the memory means 1 must be increased, which leads to an increase in power consumption,
The increase in the area occupied by the device causes serious drawbacks such as slow operation speed.
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。Therefore, the present invention reduces the number of magnetic flux quanta emitted from the superconductor layer of the information storage means and increases the number of retained magnetic flux quanta when the information writing magnetic field is removed after information writing in the above-mentioned conventional example. The present invention is intended to provide a novel superconducting memory device having the above structure.
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。The present invention is similar to the superconducting memory device described in FIG. 6 and FIG. 7 or FIG. 8, and when the magnetic field is applied, the Abrikosov magnetic flux quantum invades, and even if the magnetic field is not applied, Information storage means having a superconductor layer that self-holds the magnetic flux quantum of a part, information writing means having a superconductor layer that generates a magnetic field applied to the information storage means, and a superconductor layer of the information storage means. It is provided with a structure having information reading means having a Josephson junction element sensitive to self-held Abrikosov magnetic flux quanta.
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。However, according to the present invention, in the superconducting memory device having such a structure, further, in the vicinity of the intrusion end of the magnetic flux on the side of the superconductor layer of the information writing means covering the superconductor layer forming the information storing means. Provided is a structure characterized in that a portion of the portion excluding the portion where the magnetic flux penetrates is provided with a superconductor which is less likely to penetrate the magnetic flux than the superconductor layer of the information storage means.
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。In the above-mentioned structure of the present invention, the information storage means is provided on the superconductor layer of the information storage means except the portion where the magnetic flux penetrates in the vicinity of the magnetic flux penetration end of the information writing means on the superconductor layer side. It has the same structure as the conventional example described in FIG. 6 and FIG. 7 or FIG. 8 except that a superconductor layer in which magnetic flux is less likely to enter is provided as compared with the superconductor layer in FIG. Because
Similar to that described above with reference to FIGS. 6 and 7 or 8, it has a function as an information storage device.
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。However, according to the superconducting memory device of the present invention, when the information writing magnetic field is removed after the information is written, the number of magnetic flux quanta emitted from the superconductor layer of the information storing means can be reduced, and therefore the information is retained. The number of magnetic flux quanta increases, the operation margin of the Josephson junction element of the information reading means at the time of reading information increases, and stable operation becomes possible.
In addition, since the superconductor layer of the information storage means can be narrowed and the current flowing through the superconductor layer of the information writing means can be reduced by the amount of margin in the operation margin, low power consumption can be realized.
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。Example 1 Next, a first example of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
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。The structure of this embodiment is different from the structure of the conventional superconducting memory device previously described in FIGS. 6 and 7 in the following points,
Everything else is exactly the same. Therefore, in FIGS. 1 and 2, parts corresponding to those in FIGS. 6 and 7 are designated by the same reference numerals.
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。This embodiment is different from the conventional example in that the magnetic flux in the vicinity of the magnetic flux penetration end on the superconductor layer 12 side of the information writing means 11 penetrates on the superconductor layer 2 of the information storage means 1. The superconductor layer 2 of the information storage means 1 is provided on the other part except for a part.
The superconductor layer 41 is thicker than the
(Represented by a dotted line). The superconductor layer 41 and the superconductor layer 32 forming the lower electrode of the Josephson junction element may be electrically connected,
Alternatively, they may be separated by a thin slit or the like.
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。According to the first embodiment of the present invention having such a configuration, exactly the same function as the conventional example described above can be obtained except for the operation described in detail below.
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。That is, in the first embodiment, the action different from that of the conventional example is obtained because most of the vicinity of the magnetic flux penetration end on the superconductor layer 2 of the information storage means 1 is a film so that the magnetic flux is hard to penetrate. Since it is covered with the thick superconductor layer 41, the current flowing in the superconductor layer 12 of the information writing means 11 after writing the information is made zero and applied to the superconductor layer 2 of the information storing means 1. When the magnetic field is removed and the state transits to the information holding state, the superconducting layer 41 blocks the written flux quantum from being emitted outside the superconducting layer 2 of the information storage means 1 again. Most of the magnetic flux quantized is the superconductor layer 2 of the information storage means 1.
Held in.
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。As described above, in the first embodiment of the present invention, the number of holding magnetic flux quanta significantly increases, so that the influence of the holding magnetic flux quanta on the characteristics of the Josephson junction element 22 of the information reading means 21 at the time of reading information. Appears significantly, so that the operation margin at the time of reading information is greatly expanded. Further, if the configuration of the first embodiment is used, it becomes possible to use a superconductor layer having a smaller pinning force for the superconductor layer 2 of the information storage means 1, so that the magnetic flux quantum by reducing the pinning force is reduced. It is possible to move at high speed, and the time required for writing information can be shortened. As a result, the operation cycle time of the superconducting memory device can be shortened and high speed operation can be realized.
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。In addition, the information storage means 1 is provided only for the operation margin.
Since the superconductor layer 2 can be formed narrow and the current flowing through the superconductor layer 12 of the information writing means 11 can be reduced, low power consumption can be realized.
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。Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The configuration of the second embodiment is exactly the same as the configuration of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 except for the following points. Therefore, the reference numerals of the respective portions in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals in the portions corresponding to those in FIGS. 1 and 2 and FIGS. 6 and 7 described above.
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。That is, the second embodiment is different from the first embodiment in that the film is formed on the superconductor layer 41 that functions to prevent the emission of the magnetic flux quantum from the superconductor layer 2 of the information storage means 1. Instead of using a thick superconducting layer, a superconducting material with a superconducting material having a large lower critical magnetic field Hc 1 (that is, the value of the minimum applied magnetic field required for the magnetic field to penetrate into the superconductor) is used. Four
1 is configured.
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。According to the second embodiment of the present invention having such a configuration, the same function as that of the conventional example described above can be obtained, and
By using a superconductor material having a large lower critical magnetic field Hc 1 for the superconductor layer 41, which is a structure peculiar to the second embodiment, as in the case of the first embodiment, the magnetic flux quantum has the Since it is prevented from being emitted out of the superconductor layer 2 of the memory means 1, a large number of magnetic flux quanta are retained. Therefore, the operation margin at the time of reading information is greatly expanded.
Further, for exactly the same reason as described in the first embodiment, it is possible to reduce the operation cycle time and reduce the power consumption.
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。In the first and second embodiments of the present invention, a Josephson junction device having a single junction gate is used as the information reading means, but a superconducting quantum interferometer gate may be used instead of this. The effects of the present invention are exactly the same.
FIG. 5 shows a configuration example thereof, and likewise, the reference numerals of the respective parts are unified with those of FIG. 8 and the like, and the corresponding parts are given the same reference numerals, and the superconductor layer 2 of the information storage means 1 is shown. It has a superconductor layer 41 which functions to prevent the emission of magnetic flux quanta from the.
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。In addition, in the first and second embodiments of the present invention, the insulating layer 31
However, the case where the insulating layer 31 is not provided and the superconductor layer 32 constituting the lower electrode of the Josephson junction element 22 is formed thick enough to prevent the flux quantum from penetrating is described. Also, the effect of the present invention is exactly the same. Further, in the first and second embodiments, the Lorentz current is caused to flow by the current IC and ID at the time of operation, but this is not essential to the present invention.
Even if the Lorentz current is not passed (the Abrikosov magnetic flux quantum is pushed by the write current), the effect of the present invention exists in the same manner.
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。As described above, according to the present invention, since the number of magnetic flux quanta held in the superconductor layer of the information storage means is significantly increased, the operation margin at the time of reading information is expanded and stable operation is possible. Become.
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。Further, since the superconductor layer of the information storage means can be narrowed and the current flowing through the superconductor layer of the information writing means can be reduced by an amount corresponding to the margin of operation, the power consumption can be reduced.
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。Furthermore, since a material having a small pinning force can be used for the superconductor layer of the information holding means, the mobility of the magnetic flux quantum can be increased and the operation cycle time can be shortened, which is a great advantage.
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1 and 2 show a first embodiment of a superconducting memory device according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a second embodiment of the superconducting memory device according to the present invention and FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the superconducting memory device according to the present invention. 5 is a perspective view showing a case where a superconducting quantum interferometer gate is used as a Josephson junction element of the information reading means in the first and second embodiments, FIGS. 6 and 7 are A plan view and A- of a conventional example of a superconducting memory device, respectively.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line A ′, and FIG. 8 is a perspective view of an example in which a superconducting quantum interferometer gate is used as information reading means of a superconducting memory device,
FIG. 9 is an explanatory diagram of the Abrikosov magnetic flux quantum. 1 ... Information storage means 2 ... Superconductor layer of information storage means 3a, 3b, 3c, 3d ... Sides of superconductor layer 4a, 4b ... Stripe-shaped superconductor layer 11 ... Information writing means 12 ... Superconductor layer of information writing means 21 ... Information reading means 22 ... Josephson junction element 23 ... Insulating layer window 24 ... Insulating layer 25 ... Tunnel barrier layer 26 ... Josephson junction element Superconductor layer (upper electrode) 31, 33 ... Insulating layer 32 ... Superconductor layer of Josephson junction element (lower electrode) 34 ... Superconductor layer of control electrode 41 ... Super information storage unit 1 Superconductor layer 51 that acts to prevent the emission of magnetic flux quanta from the conductor layer 51 .... Insulation layer for the inductance bridge of the quantum interferometer gate
Claims (5)
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。1. An information storage means having a superconductor layer in which Abrikosov magnetic flux quanta penetrate by application of a magnetic field, and which self-holds the Abrikosov magnetic flux quanta even when the magnetic field is removed, and a current corresponding to information. Information writing means having a superconductor layer that generates a magnetic field to be applied to the superconductor layer of the information storage means when energized, and Abrikosov magnetic flux quantum self-held in the superconductor layer of the information storage means. In a superconducting memory device including an information reading unit having a Josephson junction element sensitive to the, in the vicinity of a magnetic flux penetration end of the superconductor layer of the information storing unit on the superconductor layer side of the information writing unit. A superconducting layer characterized by comprising a superconducting layer in which a magnetic flux is less likely to enter than a superconducting layer of the information storage means except for a part where a magnetic flux penetrates.憶 apparatus.
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。2. The superconducting memory device according to claim 1, wherein the superconductor layer in which magnetic flux is less likely to enter as compared with the superconductor layer of the information storing means is a superconductor layer of the information storing means. A superconducting memory device, characterized in that the superconducting layer is thicker than the conductor layer.
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。3. The superconducting memory device according to claim 1, wherein the superconductor layer in which magnetic flux is less likely to enter as compared with the superconductor layer of the information storing means is a superconductor layer of the information storing means. A superconducting memory device comprising a superconductor material having a lower critical magnetic field larger than that of the material of the conductor layer.
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。4. The superconducting memory device according to claim 1, wherein the Abrikosov magnetic flux quantum interlinks with a tunnel barrier layer of a Josephson junction element of the information reading means. A superconducting memory device characterized in that the magnetic flux of is detected.
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。5. The superconducting memory device according to claim 1, wherein the Josephson junction element of the information reading means is a superconducting quantum interferometer gate, A superconducting memory device characterized in that a magnetic flux of the Abrikosov magnetic flux quantum interlinking with an insulating layer forming an inductance bridge is detected.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60259312A JPH067438B2 (en) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | Superconducting memory |
| 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 (en) | 1984-12-13 | 1985-12-13 | SUPRALOCIAL STORAGE ARRANGEMENT. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60259312A JPH067438B2 (en) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | Superconducting memory |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62119793A JPS62119793A (en) | 1987-06-01 |
| JPH067438B2 true JPH067438B2 (en) | 1994-01-26 |
Family
ID=17332326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60259312A Expired - Lifetime JPH067438B2 (en) | 1984-12-13 | 1985-11-18 | Superconducting memory |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH067438B2 (en) |
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 (en) * | 1991-06-24 | 1993-12-03 | Kazuhide Adachi | Game method |
-
1985
- 1985-11-18 JP JP60259312A patent/JPH067438B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62119793A (en) | 1987-06-01 |
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