2015 Fiscal Year Annual Research Report
革新的な超伝導分子検出技術の開拓と宇宙における分子進化の精密評価への展開
| Project/Area Number |
15H03599
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
浮辺 雅宏 国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 研究グループ長 (00344226)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笹 公和 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20312796)
冨田 成夫 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (30375406)
藤井 剛 国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 研究員 (30709598)
志岐 成友 国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (50342796)
大久保 雅隆 国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 上席イノベーションコーディネーター (60356623)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 超伝導トンネル接合素子 / 超伝導転移温度 / 窒化ニオブ / 原子層堆積法 / 運動エネルギー測定 / X線検出 / 原子イオン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
原子層堆積法（ALD）では、成膜装置により得られる膜質が異なることが考えられたため、ナノテクノロジープラットフォームナノプロセシング施設(NPF)(https://nanoworld.jp/npf/)の公開装置の他複数の装置によりNbN膜の成膜を試み、成膜条件と超伝導転移温度の関係を評価した。その結果、膜厚50nmのNbN膜でALD装置により得られた膜としては世界最高の12.7Kという超伝導転移温度を得る事が出来、今後のアニールプロセス等の膜質改良による最終目的である16K 以上の超伝導転移温度の実現に希望を持つことが出来た。また、粒子の運動エネルギーロス防止用のコート材開発では、Nb/Al STJ表面に、コート材として絶縁物(SiO2)、金属(Ti)、超伝導体(NbN)を成膜した素子を作製、まずNbNを成膜した素子のX線検出特性を評価したところ、コート材の無い素子と同様のX線スペクトル持つ事が確認でき、コート材の成膜プロセスによるNb/Al STJ素子の特性劣化が無いことが確認できた。また、筑波大学にあるスパッタ重イオン源(http://web2.tac.tsukuba.ac.jp/uttac/node/41)のビームライン改修では、改修に必要な機器の搬入、設置が終了し、更に各コンポーネントの基礎的な動作確認も終了させるなど、コート材の性能評価のため行う粒子の運動エネルギー測定の準備をほぼ計画通りに進めることができ、H28年中に原子イオンの運動エネルギー測定を開始できる見通しとなった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
アニール等の改質プロセスをしていない状況でも、ALD装置により得られた膜としては世界最高の12.7Kという超伝導転移温度を得る事が出来、最終目的である16K 以上の超伝導転移温度の実現に希望を持つことができた。更に、コート材の性能評価のため行う粒子の運動エネルギー測定の準備についても、複数の異なるコート材付きNb/Al STJ素子を作製、その動作を確認したこと、また原子イオン照射を行う筑波大学にあるスパッタ重イオン源の改修でも、必要な機器の搬入、設置及び、それら各コンポーネントの基礎的な動作確認も終了したことで、H28年度中に原子イオンの運動エネルギー測定を開始できる見通しとなった。現時点では、計画しているすべてのコート材について、コート材付きのNb/Al STJ素子を作製したわけではないが、その作製は照射実験と平行して実施可能なため、素子作製の遅れによる研究計画への悪影響はないため、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
ALD装置により成膜したものとしては世界最高の12.7Kという超伝導転移温度を持つNbN薄膜に、CRAVITY で保有するアニール装置を用いて成膜後のアニールを実施する。雰囲気ガス、処理温度などの条件を変えてアニールを行い、その超伝導転移温度、抵抗の温度依存性、組成、結晶性等を評価し、良好な結晶性かつ16K 以上の超伝導転移温度を実現するアニール条件を探索する。また、平行してフルエピタキシャルNbN/AlN/NbN 多層膜の作製条件を探索する。具体的には、多層膜成膜にアニールプロセス等を導入し、上下NbN膜が共に良好な結晶性を得る事の出来る成膜条件を決定する。更に可能ならば決定した条件で成膜したNbN/AlN/NbN 多層膜を用いて、NbN系STJの作製を試み、その基本動作特性評価を行う。その他、CRAVITYにて作製したその表面にコート材を成膜したNb/Al STJ 素子に、改修した筑波大学のスパッタ重イオン源(http://web2.tac.tsukuba.ac.jp/uttac/node/41)にて、3～50 keV の範囲の運動エネルギーを持つC, Au 等の原子イオンを照射し、原子イオンの運動エネルギー測定を行い、エネルギー分解能とコート材の関係の解析を開始する。高性能NbN薄膜、NbN多層膜作製プロセスやNb/Al STJの運動エネルギー検出特性などについて、得られた結果を取り纏め学会発表を行う。
|
