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単一磁束量子ポンプを用いた高精度ディジタル-アナログ変換器

Research Project

Project/Area Number 15760238
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

水柿 義直  電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (30280887)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Keywordsショセフソン効果 / マイクロ波 / ジャピロステップ / インダクタンス / 単一磁束量子 / ポンプ / DA変換 / 数値計算 / ジョセフソン効果 / 電圧標準 / 高周波 / シャピロステップ / SQUID / ニオブ接合
Research Abstract

1.SQUIDのマイクロ波応答特性に関する数値計算について
数GHz程度のマイクロ波を磁界成分として印加すると、電流-電圧特性上に特異な電流ステップが現れることを数値計算により明らかにした。数値計算結果においては、過去の実験において確認されている特異な電流ステップとの定量的一致が得られ、その起源がマイクロ波に同期した磁束量子運動にあることが示された。
2.液体ヘリウム温度下での測定システムの構築
前年度および今年度にて購入した設備と電気通信大学にて準備した液体ヘリウム容器を組み合わせ、液体ヘリウム温度下での直流特性の測定を可能とした。しかしながら、同軸ケーブルからチップへのマイクロ波導入部分については未完成のままとなった。
3.単一磁束量子ポンプのパラメータ評価
上述の測定システムを利用して、デバイスのインダクタンス評価を行った。インダクタンス値の測定にはSQUIDの量子干渉効果を利用した。また、FastHenryプログラムを用いたインダクタンス抽出の数値計算を行い、実験との半定量的な一致が得られた。これにより、FastHenryプログラムによるインダクタンス設計の有効性が示された。
4.ディジタル-アナログ変換動作の検証
7個の単一磁束量子ポンプから構成される3ビットのディジタル-アナログ変換器をNb/AlOx/Nb接合集積回路上に設計、試作した。上述のマイクロ波導入機構の不備により、回路動作の検証には至らなかった。数値計算やデバイスパラメータ評価の結果から、マイクロ波導入の問題を解決することができれば動作検証も可能であるものと考えている。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2005 Other

All Journal Article (3 results) Publications (3 results)

  • [Journal Article] Numerical analysis of a SQUID model for high-Tc Josephson junctions coupled with RF magnetic signals2005

    • Author(s)
      Y.Mizugaki, J.Chen
    • Journal Title

      Proc.2005 Japan-Taiwan Symp.on Superconductive Electronics

      Pages: 9-12

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Monte Carlo Study on the Charge Transport in Slantingly Coupled Arrays of Small Tunnel Junctions2005

    • Author(s)
      Y.Mizugaki, H.Shimada
    • Journal Title

      Physical Review B vol.71・no.11(in press)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Model Analysis for a Current-Step-like Structure in a High-Tc Josephson Device Coupled to a Microwave Signal2005

    • Author(s)
      Y.Mizugaki, J.Chen
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics vol.97・no.6(in press)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] Y.Mizugaki, et al.: "Zero-Crossing Shapiro Step in a Three-Junction SQUID Magnetically Coupled with Two Phase-Shifted RF Signals"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 13・2. 926-929 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Y.Mizugaki: "Numerical investigation for the frequency dependence of Shapiro steps in an RF-field-driven SQUID"Superconductor Science and Technology. 16・12. 1380-1382 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 水柿義直: "3接合SQUIDの単一磁束量子ポンプ動作と単一電子デバイスとの双対性"応用物理. 73・1. 41-44 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

URL: 

Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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