2019 Fiscal Year Annual Research Report
国際単位系改訂に向けた電気素量の絶対測定と高速超精密電流測定への展開
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16H06090
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
中村 秀司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (70613991)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 量子メトロロジートライアングル / 単一電子素子 / ジョセフソン効果 / 量子ホール効果 / 量子電流標準 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、単一電子転送による量子化電流発生と量子ホール効果による量子化抵抗、ジョセフソン効果による量子化電圧の3つの物理量をオームの法則を介して結びつける量子メトロロジトライアングルの検証に向け研究を進めた。
まず量子化電流発生に関してはシリコンのMOS構造を持つ単一電子素子を用いた単一電子転送の実験を希釈冷凍機中で行った。結果、1GHzの周波数で単一電子転送に成功し、(電気素量)×（周波数）の電流値を持つ量子化電流プラトーを観測した。さらにUltrastable Current Amplifier (ULCA PTB製)を用いて精密計測を行い、量子化電流の不確かさ評価を行った。その結果、量子化電流プラトーの実験値が理論的な量子化値と5ppm以下の不確かさで一致していることを確かめた。本年度はさらに希釈冷凍機中においてジョセフソン電圧標準を駆動するためのステージを作製、実装し、10Vのジョセフソン電圧標準チップの基礎的な特性を評価した。その結果、交流ジョセフソン効果による量子化電圧プラトーを観測した。また、単一電子転送で発生した電流を並列駆動するためのサンプルホルダーの設計と作製を行い、並列駆動による量子化電流の逓倍にも取り組んだ。この量子化電流の逓倍は集積化した量子ホール素子と合わせて量子メトロロジトライアングル検証のカギであり、本研究を通してこれまで40年以上実現されていないメトロロジトライアングルの検証実現に向けて着実に歩みを進めた。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Precise resistance measurement of quantum anomalous Hall effect in magnetic heterostructure film of topological insulator2020
Author(s)
Yuma Okazaki, Takehiko Oe, Minoru Kawamura, Ryutaro Yoshimi, Shuji Nakamura, Shintaro Takada, Masataka Mogi, Kei S. Takahashi, Atsushi Tsukazaki, Masashi Kawasaki, Yoshinori Tokura and Nobu-Hisa Kaneko
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Journal Title
Applied Physics Letter
Volume: 116
Pages: 143101-
DOI
Peer Reviewed
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