Development of a novel superconducting device through the superconductor-insulator transition induced by the electron-electron interaction

• Project/Area Number: 24K07578
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 市川 聡夫 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (30223085)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 牧瀬 圭正 国立天文台, 先端技術センター, 准教授 (60363321) ; 篠崎 文重 九州大学, 理学研究院, 名誉教授 (80117126)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2026: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 超伝導デバイス / 超伝導－絶縁体転移 / 酸化物半導体 / 電界効果トランジスタ / 非相反機能

Outline of Research at the Start

量子コンピュータ実現のためには低損失・極低温動作可能なスイッチング・非相反機能を有し、高集積化を可能にするデバイス開発が必要であり、酸化物半導体と窒化物超伝導体を積層させた2次元超伝導デバイスにより実現することが本研究の目的である。
ゲート電圧に対する酸化物半導体の伝導性変化が電子間相互作用を通して超伝導薄膜に超伝導－絶縁体転移を誘起するスイッチ素子「電界効果クライオトロン」の構造を提案し、作製方法の確立とその動作実証を行う。
本デバイスは電界効果トランジスタと同じような特性を示すので、既存の技術との融合が容易であり、デジタルロジック素子や増幅器への拡張も可能である。