高温超伝導エレクトロニクス応用デバイスの研究

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高温超伝導デバイスを用いた画期的な応用デバイスを開発する目的から、LSI配線用の伝送線路や高機能ディジタル回路の開発研究を行なった。これらの成果は次の3分野に分けられる。1.高温超伝導LSI配線のための実験 伝送線路のクロスト-クを重点にしてLSI配線のための基礎研究を行なった。実験ではMgO,Al_2O_3,およびLaAlO_3基板上にYBCOのスパッタリング薄膜と、MgO基板上にYBCOの厚膜のマイクロストリップ線路を構成してその減衰特性を測り、さらにパルスおよびステップファンクションのパルスを線路に加え、他の線路に誘起するパルスを測定してクロスト-クを調べた。超伝導線路におけるクロスト-クの影響を世界中に先がけて明らかにし、線路の抵抗が零になる場合のクロスト-クは著しく大きくなることを示した。2.シミュレ-ションによる評価 クロスト-クの影響をシミュレ-ションにより検討した。高温超伝導マイクロストリップ線路を流れる電流密度分布を求め、2本の中心導体を流れる電流は導体の外側に集中して流れ、また接地導体を流れる電流は誘電体の界面近くに集まることが判る。この結果、超伝導線路では等価的に2線間距離が大きくなったことになり、超伝導線路はAlやCuなどの現用の線路よりも相互インダクタンスは小となり、クロスト-クは減少する。他方、シミュレ-ションによる誘起パルス波形を求め、実験結果と一致する傾向があることを示した。3.高温超伝導機能デバイスの提案 新機能デバイスとしてジョセフソン素子を用いた新しいファジィプロセッサやシストリックアレイ、その他高性能ディジタル回路を考案し、シミュレ-ションによりその特性を評価し、高性能な画期的回路を開発できることを示した。