2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of an innovative evaluation method for superconducting devices due to phase transition on two-dimensional superconductors
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17K06390
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
市川 聡夫 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (30223085)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
篠崎 文重 九州大学, 理学研究院, 名誉教授 (80117126)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超伝導デバイス / 超伝導ゆらぎ / 超伝導－絶縁体転移 / デバイス評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超伝導ゆらぎや超伝導－絶縁体転移が超伝導デバイスへ及ぼす影響を評価するために、Mo系超伝導薄膜に対して系統的に材料を変えて、MoN、MoRu、MoRe薄膜に対して調べてきた。結果は、電子局在で超伝導転移温度（Tc）と常伝導状態での面抵抗（Rsq）との関係を説明するFinkel’steinの式と良く一致し、弾性散乱時間及び臨界面抵抗（Rc）はどの試料も近い値を示している一方で、超伝導特性は薄膜の乱れの状態と密接に関係しており、フェルミ波数（k_F）と平均自由行程（l）の積k_F lの値が減少する割合（傾き）は試料の種類によって異なり、材料の特性を示すパラメータとして期待されることがわかった。
2019年度は前年度に引き続き、RFスパッタ時にアルゴンガスに加えて窒素ガスも導入し、MoRe-N薄膜を窒素ガス流量比と成膜時間を調整して作製し、その諸特性を調べた。電子線マイクロアナライザーで調べた組成比では、窒素ガス流量比の増加に伴いMo:Reの比が減少する結果が得られた。乱れと密接に関係している可能性があり、原因を調べる必要がある。また、非弾性散乱時間（τin）のTc付近での温度依存性が膜厚や窒素ガス流量比に大きく依存しており、電子－電子相互作用や電子－フォノン相互作用等の影響が異なることを示しており、超伝導デバイスのデバイスパラメータを制御する上で重要な指標であることがわかった。また、磁束渦糸の動的効果や試料の形状効果も検討すべく、2層配線構造からなるコルビノディスクとトンネル効果およびホール効果が同一チップ内で測定できるデバイスを設計し、作製した。層間絶縁層として低温CVDでSiO2を成膜することで、試料の熱やスパッタによるダメージを極力低減させた。電気輸送特性の結果から、試料の酸化等によるサンプルの変化がみられており、今後は試料の劣化を防ぐための層間絶縁膜の成膜プロセス最適化が課題である。
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Research Products
(2 results)
