| Project/Area Number |
13750297
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Field |
電子デバイス・機器工学
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| Research Institution | The University of Electro-Communications (2002)
Tohoku University (2001) |
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Principal Investigator |
水柿 義直 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (30280887)
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| Project Period (FY) |
2001 – 2002
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2002)
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| Budget Amount *help |
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2002: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2001: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | クーロンブロッケイド / トンネリング接合 / ジョセフソン効果 / モンテカルロ法 / 電流ミラー / 単一磁束量子ポンプ / ニオブ接合 / 双対性 / ジョセフソン接合 / クーロンブロッケード / 金属超伝導体 / トンネリング / A / D変換器 / 容量型電圧分配機 / ジョセフソンプラズマ / 斜め蒸着法 |
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| Research Abstract |
本年度においては、まず単一電子デバイスと超伝導単一磁束量子デバイスの双対性に着目し、電子を1個ずつ輸送する単一電子デバイスとして知られている単電子ポンプと双対の関係にある単一磁束量子ポンプの設計を行った。回路をニオブ接合集積回路プロセスにより作製し、測定の結果、12GHzまでの高周波信号印加時に単一磁束量子ポンプ動作の特徴であるゼロ・クロス・ステップ(零バイアス電流軸を横切るシャピロ・ステップ)が確認された。測定結果は数値計算により検証され、高周波信号の位相差なども見積もられた。この単一磁束量子ポンプでは、ヒステリシスのないジョセフソン接合を正弦波高周波信号で駆動した場合においてもゼロ・クロス・ステップが得られることから、米国の国家標準局や日本の産業技術総合研究所にて精力的に研究されているプログラマブル・ジョセフソン電圧標準に対して、新しい基本構成素子として応用が可能である。
また、クーロンブロッケイドを利用した単電子トンネリング接合のアレイを用いた電流ミラーについての数値計算を行った。数値計算においてはモンテカルロ法を用いた。これまでの単電子エレクトロニクスにおける電流ミラーにおいては、多数の微小トンネル接合を直列に接続した1次元アレイを2本用意し、それらを多数の容量で結合させる方式が取られてきたが、本研究により、多数の接合からなる1次元アレイと4つ接合からなる単電子ターンスタイルを1個の容量を介して結合することでも電流ミラー効果が得られることが判明した。さらに、数々の動作条件について検討したところ、適切な動作点にバイアスすることで、従来の方式と同程度の電流ミラー効果が実現できることが判明した。
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