2005 Fiscal Year Annual Research Report
極低温フォトン検出器を用いた超伝導デジタル回路用光インターフェース
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17360154
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
明連 広昭 埼玉大学, 工学部, 助教授 (20219827)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高田 進 埼玉大学, 工学部, 教授 (80282424)
田井野 徹 埼玉大学, 工学部, 助手 (40359592)
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| Keywords | 超伝導フォトン検出器 / レーザ光源 / 準粒子 / Al超伝導電極 / ポリイミド / 電子ビーム / 単一磁束量子 / 2分岐スイッチ |
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| Research Abstract |
本研究では、極低温で動作する超伝導フォトン検出器が850nmのレーザ光にどのように応答するかを明らかにすることを目的としている。
平成17年度は、レーザ光源と極低温下に光を導入して素子の応答を観測する測定環境を整備するとともに、フォトンの入射による準粒子の生成の代わりにスタック構造のNb/Al/AlOx/Al/Nbトンネル接合に準粒子を注入して応答を系統的に調べた。この結果、トンネルバリアの両側に配置されたAlトラップ層に効率的に準粒子がトラップされる電極配置が重要であることがわかった。また、高分解能のフォトン検出器として期待されるAl超伝導電極を用いた超伝導トンネル接合素子のCF_4を用いたドライエッチング法による作製方法を提案し、良好な特性を有する素子の作製に成功した。通常の反応性イオンエッチングに比べてイオン密度の高い高密度プラズマを用いることによりAl金属のエッチング速度が上昇し、微細加工が可能となった。さらに、電子ビーム描画法による微小フォトン検出器の作製方法を検討し、ポリイミドを絶縁層として用いた平坦化方法により面積が1μm^2以下のトンネル接合の作製に成功した。ポリイミドを塗布したときに下部の段差によらず表面が平坦になることとAlとポリイミドのエッチング速度の差を利用して下部電極の表面でエッチングを停止させる方法を併用することにより微細なトンネル接合と上部電極のコンタクトが可能となった。
一方、単一磁束量子論理を用いたデジタル回路において、NANDやNORといったユニバーサルゲートの20GHz程度の高速試験を試みるとともに、回路の下部の接地面とともに上部にも接地面を設置することにより浮遊インダクタンスを減少させ、2分岐スイッチのような回路において設計が容易になることを見いだした。
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