ジョセフソン接合超格子を用いた位相制御型磁束量子ソリトンデバイスの開発

Research Project

Project/Area Number	10750243
Research Category	Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	電子デバイス・機器工学
Research Institution	Utsunomiya University
Principal Investigator	入江晃亘宇都宮大学, 工学部, 助教授 (90241843)
Project Period (FY)	1998 – 1999
Project Status	Completed (Fiscal Year 1999)
Budget Amount *help	¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000) Fiscal Year 1999: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000) Fiscal Year 1998: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Keywords	Bi_2Sr_2CaCu_2O_y単結晶 / 自然超格子 / ジョセフソントンネル接合 / 磁束量子ソリトン / ボルテックスフロー
Research Abstract	本研究は、Bi_2Sr_2CaCu_2O_y単結晶に内在する自然超格子ジョセフソントンネル接合における磁束量子ソリトンの基本性質を明らかにするとともに、磁束量子ソリトン運動に基づく位相制御型磁束量子ソリトンデバイスの開発を目的としており、本年度は磁束量子ソリトンの基本性質の解明並びにその制御方法を検討し、以下の成果を得た。 (1)同単結晶のデバイス加工自己フラックス法により成長した同単結晶をフォトリソグラフィ技術とArイオンエッチング技術を用いて、大きさ(160,300)μm×40μm×(10-150)nmのメサを精度良く作製する技術を確立した。 (2)ボルテックスフロー特性の観測作製したメサに磁場を印加することにより電流―電圧特性上において明瞭なボルテックスフロー特性を観測した。また、その磁場依存性から磁束量子は同超格子内を約3×10^6m/sの高速度で伝搬することがわかった。 (3)シミュレーション多積層ジョセフソン接合の電流―電圧特性の磁場依存性をシミュレーションした結果、実験結果と同様なボルテックスフロー特性が得られた。更に、積層接合内の全接合がフロー状態でない場合は各接合における磁束量子は同相モードが、全接合がフロー状態の場合は逆相モードが安定に現れ、磁場の大きさによりそれらを制御できることがわかった。本研究で選られた成果は、Bi_2Sr_2CaCu_2O_y単結晶自身を用いた新規な磁束量子ソリトンデバイス応用への可能性を示すものであり、本分野の今後の進展が期待される。