2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of new imaging technology based on superconducting single-photon camera
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18H05245
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
寺井 弘高 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター, 室長 (10359094)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山森 弘毅 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, 研究グループ長 (00358293)
竹内 尚輝 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 (00746472)
清水 亮介 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (50500401)
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| Project Period (FY) |
2018-06-11 – 2023-03-31
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| Keywords | 超伝導ナノワイヤ / 単一光子検出器 / 超伝導ディジタル集積回路 / 極低温信号処理 / モノリシック集積化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
SSPDアレイとSFQ信号処理回路のモノリシック集積化について、作製歩留まりの改善と出力電流の増加を目指して、ナノワイヤ線幅を140 nmから300 nmに変更してレチクルの設計を行ったものの、新規装置の導入にともない産総研でのSFQ回路の試作スケジュールに大幅な遅れが生じたため、ウェハの完成には至らなかった。一方、SFQ回路への直流バイアス電流供給において、これまでに最も接触抵抗が小さいこと（1 mΩ以下）を確認していたマイクロD-subコネクタ（非磁性品）を備えたサンプルパーケージを試作し、さらに0.1 W GM冷凍機内部にツイストペアケーブルによる直流電流供給の専用配線を設けて大規模SFQ回路の動作試験を行った。その結果、2本のケーブルを用いた差動供給（直流電流の供給と引き出しを行う）において、250 mAの供給電流が必要な大規模SFQ回路を広いバイアスマージンで動作させることができ、400 mAの電流供給においてもサンプルステージの温度の上昇は0.1 K程度であった。コネクタの接触抵抗によるジュール熱の影響を十分に抑制できていることが回路動作からも裏付けられた。AQFP/RSFQハイブリッドエンコーダについては、32x32ピクセルSSPDアレイ用エンコーダー回路を設計・作製し、32 x 2本のチャネル全てをテストすることは困難であるため、4 x 2本の入力に対して液体ヘリウム中でテストを行った。SSPDの出力信号を模した振幅約 9 uA の入力信号を用いてテストした結果、時空間情報がAQFPおよびSFQ回路により正しく読み出されていることを確認した。この回路への供給バイアス電流量は約30 mAでありSFQ回路のみを用いた読出し回路に比べて1桁程度小さく、バイアス電流量の削減にも有効であることが示された。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(16 results)
