tudy on Diamond Superconductor and FET Device

2008 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19340103
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: TAKANO Yoshihiko National Institute for Materials Science, 超伝導材料センター, グループリーダー (10354341)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): YAMAGUCHI Yamaguchi 独立行政法人物質材料研究機構, 超伝導材料センター, 主任研究員 (70399385) ; TSUDA Shunsuke 独立行政法人物質材料研究機構, MANA独立研究者 (80422442)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Keywords: ダイヤモンド / 超伝導 / 半導体 / 絶縁体 / CVD / 薄膜 / ジョセフソン接合

Research Abstract

本研究は、ダイヤモンド超伝導体の電子状態や超伝導発現機構の理解を深め、半導体におこる超伝導という新規な特徴を生かした新しい基礎デバイスの開発を試みるものである。光電子分光やNMR測定を行い、ドープしたホウ素に複数のサイトがあることが理解され、ホウ素が単独に炭素サイトを置換した時のみキャリアがドープされ、ペアーなどを形成した場合キャリアに貢献しないことを明らかにした。デバイスの試作として、二枚の超伝導ダイヤモンド超薄膜の間に絶縁体ダイヤモンド層を積層させ、ダイヤモンド超伝導体で初の積層型ジョセフソン接合の作製に成功した。

Research Products

• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): Yoshikazu Mizuguchi, Fumiaki Tomioka, Shunsuke Tsuda, Takahide Yamaguchi, Yoshihiko Takano
  • Journal Title: APPLIED PHYSICS LETTERS 93 Pages: 012503-1-012503-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2008)
  • Author(s): Kyoko Ishizaka, Ritsuko Eguchi, Shunsuke Tsuda, A. Chainani, Takayoshi Yokoya, Takayuki Kiss, Takahiro Shimojima, Tadashi Togashi, Shuntaro Watanabe ,C.-T. Chen, Yoshihiko Takano, Masanori Nagao, Isao Sakaguchi, Tomohiro Takenouchi, Hiroshi Kawarada , Shin Shik
  • Journal Title: PHYSICAL REVIEW LETTERS 100巻16号 Pages: 166402-1-166402-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2008)
  • Author(s): Jin Nakamura, Nobuyoshi Yamada, Kazuhiko Kuroki, Tamio Oguchi, Kozo Okada, Yoshihiko Takano, Masanori Nagao, Isao Sakaguchi, Tomohiro Takenouchi, Kawarada Hiroshi, Rupert C.C. PERERA5, David L. EDERER
  • Journal Title: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 77巻5号 Pages: 054711-1-054711-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2008)
  • Author(s): P Calvani, S Lupi, M. Ortolani L. Baldassarre, C.Mirri, R.Sopracase, U. Schade, Yoshihiko Takano, Tsuyoshi Tamegai
  • Journal Title: INFRARED PHYSICS & TECHNOLOGY 51巻5号 Pages: 429-432
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2008)
  • Author(s): Miwa Murakami Tadashi Shimizu, Masataka Tansho, Yoshihiko Takano, Satoshi Ishii,Evgeni A. Ekimov,Vladimir Sidorov, Hitoshi Sumiya, Hiroshi Kawarada, Kiyonori Takegoshi
  • Journal Title: DIAMOND AND RELATED MATERIALS 17巻11号 Pages: 1835-1839
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2008)
  • Author(s): Miwa Murakami, Tadashi Shimizu, Masataka Tanshoand Yoshihiko Takano
  • Journal Title: Sci. Technol. Adv. Mater Pages: 044103-044109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2008)
  • Author(s): Terukazu Nishizaki, Yoshihiko Takano, Masanori Nagao, Tomohiro Takenouchi, Hiroshi Kawarada, Norio Kobayashi
  • Journal Title: ournal ofPhysics and Chemistry of Solids Pages: 3027-3030
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2008)
  • Author(s): Yoshikazu Mizuguchi, Fumiaki Tomioka, Shunsuke Tsuda, Takahide Yamaguchi, Yoshihiko Takano
  • Journal Title: APPLIED PHYSICS LETTERS 93 Pages: 152505-1-152505-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2008)
  • Author(s): Hisashi Kotegawa, Satoru Masaki, Yoshiki Awai, Hidehki Tou, Yoshikazu Mizuguchi, Yoshihiko Takano
  • Journal Title: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 77 Pages: 1137031-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2007)
  • Author(s): Yokoya T, Ikenaga E, Kobata M, Okazaki H, Kobayashi K, Takeuchi A, Awaji A, Takano Y, Nagao M, Sakaguchi I, Takenouchi T, Kobayashi K, Kawarada H, Oguchi T
  • Journal Title: PHYSICAL REVIEW B 75 Pages: 205117
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2007)
  • Author(s): Miwa MURAKAMI, Tadashi SHIMIZU, Masataka TANSHO, Yoshihiko TAKANO, Satoshi ISHII, Evgueni EKIMOV, Vladimir SIDOROV, Hiroshi KAWARADA, and Kiyonori TAKEGOSHI
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics 46 Pages: L1138-L1140
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2007)
  • Author(s): Mukuda H, Tsuchida T, Harada A, Kitaoka Y, Takenouchi T, Takano Y, Nagao M, Sakaguchi I, Oguchi T, Kawarada H
  • Journal Title: PHYSICAL REVIEW B 75 Pages: 033301
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2007)
  • Author(s): Takano Y, Takenouchi T, Ishii S, Ueda S, Okutsu T, Sakaguchi I, Umezawa H, Kawarada H, Tachiki M
  • Journal Title: DIAMOND AND RELATED MATERIALS 16 Pages: 911
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2007)
  • Author(s): Umezawa H, Takenouchi T, Kobayashi K, Takano Y, Nagao M, Tachiki M, Hatano T, Kawarada H
  • Journal Title: NEW DIAMOND AND FRONTIER CARBON TECHNOLOGY 17 Pages: 1
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 高濃度ボロンドープダイヤモンド超伝導薄膜のTcの膜厚依存性と断面TEM観察 (2009)
  • Author(s): 北郷伸弥,河野明大,入山慎吾,岡田竜介,高野義彦,梅沢仁,平間一行,知京豊裕,川原田洋
  • Organizer: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 20090330-0402
• [Presentation] モリブデンダイヤモンド界面のモリブデンカーバイド薄膜の超伝導特性 (2009)
  • Author(s): 渡邉恵,入山慎吾,岡田竜介,河野明大,神宮宜克,平間一行,高野義彦,川原田洋
  • Organizer: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 20090330-0402
• [Presentation] ダイヤモンド超伝導体薄膜の作製と接合形成に向けた微細加工の検討 (2009)
  • Author(s): 川江健,吉田和弘,奥野央典,飯山宏一,高野義彦,森本章治
  • Organizer: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 20090330-0402
• [Presentation] シリコンの光電子分光 : ボロン濃度依存性2 (2009)
  • Author(s): 脇田高徳,岡崎宏之,佐伯邦成,小野雅紀,江口豊明,奥田太一,原沢あゆみ,松田巌,長谷川幸雄,高野義彦,平井正明,村岡祐治,横谷尚睦
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20090327-30
• [Presentation] 高濃度ボロンドープダイヤモンド薄膜の合成と超伝導特性 (2009)
  • Author(s): 渡邉恵,入山慎吾,岡田竜介,河野明大,高野義彦,梅沢仁,神宮宜克,平間一行,川原田洋
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20090327-30
• [Presentation] 光電子分光による高濃度ホウ素ドープダイヤモンドの金属-絶縁体転移前後の電子状態の観測 (2009)
  • Author(s): 岡崎宏之,菅原克明,佐藤宇史,横谷尚睦,高橋隆,脇田高徳,村岡祐治,平井正明,高野義彦,石井聡,入山慎吾,川原田洋
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20090327-30
• [Presentation] FABRICATION OF HEAVILY BORON -DOPED DIAMOND FILMS BY MICROWAVE PLASMA CHEMICAL VAPOR DEPOSITION WITH BIAS-ENHANCED NUCLEATION AND THEIR SUPERCONDUCTING PROPERTIES (2008)
  • Author(s): Takeshi Kawae, Kazuhiro Yoshida, Satoshi, Ishii Koichi Iiiyama, Yoshihiko Takano, Akiharu Morimoto
  • Organizer: FABRICATION OF HEAVILY BORON -DOPED DIAMOND FILMS BY MICROWAVE PLASMA CHEMICAL VAPOR DEPOSITION WITH BIAS-ENHANCED NUCLEATION AND THEIR SUPERCONDUCTING PROPERTIES
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 20081027-29
• [Presentation] シリコンの光電子分光 : ボロン濃度依存性 (2008)
  • Author(s): 脇田高徳,岡崎宏之,佐伯邦成,小野雅紀,江口豊明,奥田太一,原沢あゆみ,松田巌,長谷川幸雄,高野義彦,平井正明,村岡祐治,横谷尚睦
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手
  • Year and Date: 20080920-23
• [Presentation] 高濃度ボロンドープダイヤモンド超伝導への膜厚の影響 (2008)
  • Author(s): 岡田竜介,入山慎吾,河野明大,平間一行,高野義彦,梅沢仁,川原田洋
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手
  • Year and Date: 20080920-23
• [Presentation] ボロンドープダイヤモンドにおける極低温トンネル顕微分光 (2008)
  • Author(s): 西崎照和,高野義彦,長尾雅則,竹之内智大,川原田洋,小林典男
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手
  • Year and Date: 20080920-23
• [Presentation] 単結晶ボロンドープダイヤモンドの軟X線吸収スペクトルにおけるギャップ内準位 (2008)
  • Author(s): 中村仁,原田慈久,黒木和彦,小口多美夫,高野義彦,入山慎吾,川原田洋
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手
  • Year and Date: 20080920-23
• [Presentation] メタルチャンバーを用いたホウ素ドープダイヤモンドのCVD合成と物性評価 (2008)
  • Author(s): 水口佳一,津田俊輔,渡邊徹,冨岡史明,山口尚秀,高野義彦
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手
  • Year and Date: 20080920-23
• [Presentation] Superconductivity in B-doped Diamond (2008)
  • Author(s): Yoshihiko Takano
  • Organizer: 25th International Conference on Low Temperature Physics25th International Conference on Low Temperature Physics
  • Place of Presentation: オランダ
  • Year and Date: 20080806-13
• [Presentation] Lattice expansion and superconductivity in heavily boron-doped diamond thin film (2008)
  • Author(s): Shingo Iriyama, Ryusuke Okada, Akihiro Kawano, Yoshihiko Takano, Akira Ishii, Hitoshi Umezawa, Kazuyuki Hirama, Hiroshi Kawarada
  • Organizer: IWSDRM2008
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 20080707-09
• [Presentation] Core-level photoemission spectroscopy of heavily boron-doped diamond (2008)
  • Author(s): Hiroyuki Okazaki, Takayoshi Yokoya,Rikiya Yoshida, Takayuki Muro, Takanori Wakita, Masaaki Hirai, Yuji Muraoka, Yoshihiko Takano, Shingo Iriyama, Hiroshi Kawarada, Tamio Oguchi
  • Organizer: IWSDRM2008
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 20080707-09
• [Presentation] Surface Structure and Superconducting Energy Gap of Boron Doped Diamond Films Probed by STM/STS (2008)
  • Author(s): Terukazu Nishizaki, Yoshihiko Takano, Masanori Nagao, Tomohiro Takenouchi Hiroshi,Kawarada, Norio Kobayashi
  • Organizer: IWSDRM2008
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 20080707-09
• [Presentation] Localized Nature of Carriers in Boron-Doped Diamond Revealed by Laser Photoemission Spectroscop (2008)
  • Author(s): Kyoko Ishizaka, Ritsuko Eguchi, Shunsuke Tsuda, Takayuki Kiss, Takayoshi Yokoya,A.Chainani, Takahiro Shimojima, Shik Shin, Tadashi Togashi, Shuntaro Watanabe,C.T.Chen, Yoshihiko Takano, Masanori Nagao, Sakaguchi Isao, Tomohiro Takenouchi, Hiroshi Kawarada
  • Organizer: IWSDRM2008
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 20080707-09
• [Presentation] The relationship between Hall coefficient factor and superconductivity of heavily boron doped diamond (2008)
  • Author(s): Hiroshi Kawarada , Hitoshi Ishiwata, Ryosuke Okada, Shingo Iriyama, Akihiro Kawano, Yoshihiko Takano, Hitoshi Umezawa, Takayoshi Yokoya
  • Organizer: IWSDRM2008
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 20080707-09
• [Presentation] Electronic structure of homo-epitaxial growth boron doped diamond by soft x-rays absorption and emission spectroscopy (2008)
  • Author(s): Jin Nakamura, Yoshihisa Harada, Nobuyoshi Yamada, Kazuhiko Kuroki, Tamio Oguchi, Yoshihiko Takano, Tomohiro Takenouchi Shingo, Iriyama, Hiroshi Kawarada
  • Organizer: IWSDRM2008
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 20080707-09
• [Presentation] 1次元/2次元固体高分解能 10B/11B NMR法を用いたボロンドープダイヤモンドの研究 / 1D/2D, 10B/11B High-resolution solid-state NMR studies on boron-doped diamond (2008)
  • Author(s): 村上美和,清水禎,丹所正孝,高野義彦,石井聡,Evgeni Ekimov,Vladimir Sidrov,竹腰清乃理
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学, 東京
  • Year and Date: 20080326-30
• [Presentation] Superconductivity in Diamond and Related Carbon Materials / Superconductivity in Diamond and Related Carbon Materials (2007)
  • Author(s): 高野義彦
  • Organizer: 第13回日米高温超伝導体ワークショップ
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場,岐阜市
  • Year and Date: 20071109-11
• [Presentation] ホウ素ドープダイヤモンドとカーボンナノチューブ (2007)
  • Author(s): 高野義彦, 奥津貴史, 小河原昭吾, 渡邊徹, 冨岡史明, 石井聡, 上田真也, 津田俊輔, 山口尚秀, 横谷尚睦, 川原田洋
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 20070921-24
• [Presentation] ダイヤモンド超伝導体研究の現状-バンド半導体に起こる珍しい超伝導 (2007)
  • Author(s): 高野義彦
  • Organizer: 3機関連携量子複雑現象研究会会
  • Place of Presentation: 原子力機構上野システム計算科学センター, 台東区上野
  • Year and Date: 2007-06-14
• [Book] CVD Diamond for Electronic Devices and Sensers (2009)
  • Author(s): 高野義彦, 他
  • Total Pages: 549-562
  • Publisher: Willy
• [Book] ホウ素ドープダイヤモンド ホウ素・ホウ化物および関連物質の基礎と応用, 1巻 (2008)
  • Author(s): 高野義彦
  • Total Pages: 204-211
• [Book] 超伝導 ダイヤモンドエレクトロニクスの最前線 (2008)
  • Author(s): 高野義彦
  • Total Pages: 136-149