2020 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement of critical current in Bi-based superconducting whisker and application for THz device
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17K06362
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| Research Institution | Yonago National College of Technology |
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Principal Investigator |
田中 博美 米子工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (60511491)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
及川 大 豊田工業高等専門学校, 電気・電子システム工学科, 准教授 (40707808)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電子・電気材料 / 解析・評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は未利用周波数帯であるテラヘルツ(THz)波を高出力発振できる素子を作製することを目指す。素子作製にはBi系高温超伝導体の内部構造である固有ジョセフソン接合を利用する。また、Bi系高温超伝導体には高出力化に必要な“高い臨界電流密度”と“優れた放熱性”を兼ね備えた針状単結晶(ウィスカー)を採用した。
本年度は、昨年度の研究で実現した「低温水素アニール処理によるウィスカー単独型の素子作製」を更に進展させるための試みを行った。具体的には水素中でのアニール処理温度や処理時間を種々に変え、単独型素子におけるジョセフソン接合数（THzデバイスの出力）を制御できるかどうかを調べた。その結果、アニール温度400℃においてアニール処理時間を～1hに伸ばすことで、ジョセフソン接合素子数を～600個に増大できることが分かった。また、ポリイミドと銀ペーストだけで簡単に単独型素子を作製する方法（ポリイミド加工法）も提案した。ポリイミド加工法では、まずは予め銀ペーストで作製した下部電極の上にBi系高温超伝導ウィスカーを設置する。その後、設置したウィスカー側面をポリイミドで絶縁することで、投入電流の流入を防ぐ。次に、ポリイミド絶縁層の上から銀ペーストで上部電極を作製する。このようにして作製した素子にアニール処理を施すことで、Bi系高温超伝導ウィスカーにエッチングダメージを与えることなく、固有ジョセフソン接合を利用可能な単独型素子が作製できることを明らかにした。
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