ジョセフソンそし

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ジョセフソン素子

読み方：ジョセフソンそし
【英】Josephson device

ジョセフソン素子とは、半導体素子の一種で、「ジョセフソン効果」と呼ばれる電流現象を利用した半導体素子のことである。

ジョセフソン素子は二つの超伝導体に極めて薄い絶縁膜を挟んだ構造をしている。この超伝導体に低温度下で電流を流すと、ある電流値までは2つの超伝導体間に発生するトンネル効果によって電気抵抗ゼロで電流が流れるが、ある電流値を超越すると2つの超伝導体間に電圧が発生し、電圧に比例した振動電流が発生する。この原理は1962年にブライアン・ジョゼフソン（Brian D. Josephson）によって発見され、「ジョセフソン効果」と名づけられた。ちなみに、ジョセフソンはジョセフソン効果に関連する研究の功績によって、1973年ノーベル物理学賞を受賞している。

ジョセフソン素子を使用した集積回路は、現在一般に用いられているシリコンなどを素材とした半導体に比べてスイッチングの速度や消費電力量を大幅に節約することができる。速度は10倍、電力量は100分の1にもなるといわれている。そのため現在の半導体素子では実現できない超高速のコンピュータを実現できる半導体素子として、期待されている。なお、ジョセフソン素子は絶対零度に近い超低温下でなくては動作しないため、常に冷却材を用いる分だけ余分にコストがかさむという難点がある。当初は冷却材として液体ヘリウムが用いられていたが、2001年に小型冷凍機が開発されるなど、変化しつつある。

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参照リンク
報道発表～電圧標準用新型ジョセフソン素子の開発に成功 - （経済産業省）

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