2018 Fiscal Year Annual Research Report
New devices based on duality picture of superconductor- insulator transitions on Superconducting nanowire
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16K04877
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
篠崎 文重 九州大学, 理学研究院, 名誉教授 (80117126)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅野 貴行 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (00301333)
牧瀬 圭正 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (60363321)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 超伝導細線 / 量子位相すべり / 磁気抵抗 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の背景には、「超伝導1次元における超伝導体の超伝導(S)-絶縁体(I)転移」がある。研究１年目には「超伝導位相スリップと磁束運動」という双対性の立場からNbTiN/MgO 細線の輸送特性を解析し、SI転移に関する双対性理論と比較し良い一致を得て、Scientific reportに投稿、掲載された。膜質の均質性を考慮し、基板をMgOから3C-Siに替えることで、極めて特異な負性磁気抵抗がもたらす「磁場誘起超伝導特性」を見出した。
２年目は1)この抵抗特性の詳しい解析を行った。細線化が進むと、抵抗(R)-温度(T)特性はブロードになる。その原因は「超伝導転移温度Tc直下で特に著しい熱的位相ゆらぎ」と「充分な低温まで存在する量子的位相揺らぎ」による。磁場(H)下における中間温度領域までは、完全に後者の揺らぎのみが抑えられること、更にある温度以下の低温では、再び抵抗が復活する、いわゆる、re entrant effectの存在が明らかになった。この結果は国際会議等で発表した。2)超伝導細線の途中にメゾスコピックなサイズを島状領域導入し、電圧(V)-電流(I)特性、R(T,H)を調べた。
最終年度は、本研究のゴールである「細線の自己双生量子デバイスの検討」に向け研究を行った。超伝導細線・デバイスの可能性を高めるにはS-I転移抵抗Rcが量子面抵抗Rqに近い大きい値を持つ膜の作成が必要となる。本年度は超伝導薄膜がアモルファス構造を取り、高抵抗が期待出来るMoReに注目、更に膜表面酸化を防ぐ目的で窒化膜であるMoReNの作成し、膜抵抗Rの温度、磁場、N濃度依存性、更に超伝導転移温度TcのRsq依存性等、詳しく伝導特性を調べた。その結果、高抵抵抗膜に必要なN濃度等の成膜条件を決めた。予想以上に最適条件サーチに時間がかったため、薄膜の細線化とデバイス化にあと一歩の状況である。
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