[发明专利]采用陶瓷超导元件的逻辑器件

说明书

本发明涉及一种应用陶瓷超导元件的器件而且特别涉及对一种逻辑器件和存储器件的改进，这种逻辑器件和存储器件是根据磁场变化对超导元件的效应的超导器件的磁阻特性去控制的。

大家知道，利用约瑟夫逊效应在理论上可以制造逻辑电路，例如“与”门电路。约瑟夫逊器件是周知的利用超导体性能的逻辑器件之一。现有技术应用约瑟夫逊效应的逻辑器件（在这里我们称之为约瑟夫逊器件）具有这样的结构，即在诸如铌、铅或它们的合金的超导材料制成的薄层之间夹有极薄的绝缘膜。

上述那种约瑟夫逊器件中的绝缘膜需要有大约10埃的厚度。而生产这种薄的绝缘膜需要先进的薄膜制造技术，而且实际生产起来很困难。此外，虽然约瑟夫逊器件在技术上具有动作极其快速的优点，但其输出电平的变化很小。因此从实用的观点看，约瑟夫逊器件不适用于逻辑电路。

鉴于上述情况，有人发现了陶瓷超导元件的一种新现象，并详细公开在现行日本专利申请62-233369以及下列等等对应于1988年7月29日申请的美国专利申请226，067，并对应于1988年7月29日申请的欧洲专利申请88307044.3中，该日本专利申系转让给本申请的共同受让人之一的夏普股份有限公司。将应用上述新现象的陶瓷超导元件应用到诸如“与”门、“或”门、“异”门或“非”门之类的逻辑电路中时，这类逻辑电路的工作稳定，且可以高生产率制造，如日本专利申请63-117472（对应于1988年12月23日申请的美国专利申请289，312和1988年12月23日申请的欧洲专利申请88312296.2，以及1988年12月24日申请的中国专利申请88109265.7）和日本专利申请63-29526〔对应于1989年2月10日申请的美国专利申请309，228和1989年2月10日申请的欧洲专利申请89301279.9以及（申请号未收到的）中国专利申请〕中所示的那样，该两个日本专利申请也转让给本申请的共同受让人之一夏普股份有限公司。

虽然这些专利申请教导了在诸如“与”门、“或”门、“异”门或“非”门之类的逻辑电路中使用陶瓷超导元件，但这些专利申请没有一个教导或提出在能执行“隐含”门或“等效”门电路操作的逻辑电路中使用陶瓷超导元件。下面的表A和表B示出了以真值表示的“隐含”逻辑和“等效”逻辑。

表    A    表    B

“隐含”真值表    “等效”真值表

输入端    输出端    输入端    输出端

0    0    1    0    0    1

1    0    0    1    0    0

0    1    1    0    1    0

1    1    1    1    1    1

此外这些专利申请也没有教导或提出在存储器件中使用陶瓷超导元件。

另外，约瑟夫逊器件通常历来是通过利用超导性的特性来存储数据的。在这类器件中，存不存在穿过连接到约瑟夫逊器件的环路的全磁通量子，与存储态“1”和“0”有关。

但象那些用于一般超导存储器件中的约瑟夫逊器件，其结构一般是层状结构，具体地说，是那种有一薄膜绝缘层夹在铌、铅、它们的合金或其它材料制成的各超导薄层之间的结构。

在上述约瑟夫逊器件中，为获得能激发超导性的隧道效应，所夹入的绝缘膜必须制成大约10埃那么薄。而要生产如此之薄的绝缘膜是需要有先进的薄膜制造技术的，而且生产起来很困难。这类器件，输出电平低，而且只能用于非常低的温度，因而妨碍了其在实际中的应用。

本发明是在考虑到了上述问题的基础上研制出来的，其主要目的是改进采用能执行“隐含”和“等效”门操作的陶瓷超导元件的逻辑器件。

本发明还有一个目的，即改进采用陶瓷超导元件的存储器件。

为达到上述和其它目的，本发明的“隐含”逻辑器件包括：一衬底;一陶瓷超导元件，淀积在衬底上，具有磁阻特性;第一电极，毗邻陶瓷超导元件配置，当通过第一电极加第一电流时给陶瓷超导元件提供第一磁场;第二电极，毗邻陶瓷超导元件配置，当通过第二电极加第二电流时给陶瓷超导元件提供第二磁场;第三电极，毗邻陶瓷超导元件配置，当通过第三电极加第三电流时为陶瓷超导元件提供第三磁场;因此当存在第一磁场时，就使陶瓷超导元件处于磁阻状态，当存在第一和第二磁场时，就使陶瓷超导元件就处于超导状态，当存在第一和第三磁场时，就使陶瓷超导元件处于磁阻状态，当存在第一、第二和第三磁场时，就使陶瓷超导元件处于磁阻状态。