高温超伝導SQUID磁気センサの開発

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650472
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 円福 敬二 九州大学, 工学部, 助教授 (20150493)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木須 隆暢 九州大学, 工学部, 助手 (00221911) ; 吉田 啓二 九州大学, 工学部, 助教授 (80108670)
• Keywords: 高温超伝導 / SQUID磁気センサ / ジョセフソン素子 / 熱雑音

Research Abstract

高温超電導体の出現を契機として、液体窒素温度で動作するSQUID磁気センサーの開発研究が活発に行われている。しかしながら研究は開始されたばかりであり、高温超伝導SQUIDセンサの実現のためには多くの課題を解決しなければならない。本研究では同センサの高性能化の際の問題点を明らかにし、その解決のための指針を得ることを目的とする。以下に本研究で得られた成果を示す。
(1)液体窒素温度では熱雑音によるSQUIDセンサ性能の劣化が需要な問題となるが、この影響を定量的に評価することが本研究により初めて可能となった。この結果、SQUIDの性能に及ぼす素子パラメータの影響が明らかとなり、素子パラメータの最適化に対する指針が得られた。また実験結果との定量的な比較により、これらの理論的結果の妥当性を確認した。なお、本研究で得られた成果はSQUID設計の際に多くの研究機関で用いられている。
(3)高温超伝導SQUIDセンサの開発に必要な、高品質YBaCuO薄膜やステップエッジ型ジョセフソン素子を再現性良く作製するための製作プロセスを確立した。この結果、液体窒素温度におけるSQUIDセンサの動作が可能となった。また、素子の雑音特性と素子の不均一性との関連を調べ、低雑音素子の開発のためには素子内部の結晶構造を均一化することが重要であることを示した。

Research Products

• [Publications] Keiji Enpuku: "Voltage versus flux relation of dc SQUID using three Josephson junctions" Japanece Journal of Applied Physics. 33. 1856-1862 (1994)
• [Publications] Keiji Enpuku: "Modulation voltage of high Tc dc SQUID with damping resistance" Japanece Journal of Applied Physics. 33. L722-L725 (1994)
• [Publications] Nobuhiro Shimizu: "Suppression of washer resonance of dc SQUID by using new washer" Japanece Journal of Applied Physics. 33. L1215-L1217 (1994)
• [Publications] Keiji Enpuku: "Inductance dependence of noise properties of high Tc dc SQUID" Journal of Applied Physics. 76. 8180-8185 (1994)