Development of robust boron-doped diamond superconducting quantum interference devices with tolerance to abrasion, heat and oxidation

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H07192
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Electronic materials/Electric materials
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: KAGEURA Taisuke 早稲田大学, 理工学術院, 助手 (20801202)
• Project Period (FY): 2017-08-25 – 2019-03-31
• Keywords: SQUID / 超伝導エレクトロニクス / 超伝導ボロンドープダイヤモンド / エピタキシャル成長 / ダイヤモンド / 超伝導 / 微細加工 / ジョセフソン接合

Outline of Final Research Achievements

We propose a fabrication process for a single-crystalline boron-doped diamond Josephson junction with two different step structure and demonstrated the first operation of a single-crystalline boron-doped diamond SQUID operating above liquid helium temperature 4.2 K. Moreover, we have established nano- and micro-size patterning processes for superconducting boron-doped diamond films with low damage using selective microwave plasma chemical vapour deposition and selective oxygen plasma etching.

Free Research Field

電気・電子材料工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果である微細加工技術の確立と液体ヘリウム温度4.2K以上で動作する堅牢なダイヤモンドSQUIDの実現により、従来材料を凌駕する簡便で堅牢な超伝導デバイス応用にダイヤモンドが有用であることを証明した。また、ダイヤモンドは半導体として優れた性能を有しており、半導体と超伝導体の性質を融合した新規デバイスの創出が今後期待される。