2008 Fiscal Year Annual Research Report
超伝導ナノ細線構造による超高速単一光子検出技術の研究
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19686010
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
福田 大治 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 計測標準研究部門, 研究員 (90312991)
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| Keywords | 超伝導材料 / 超精密計測 / 量子効率 / 超光速 / 低温検出器 |
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| Research Abstract |
平成20年度は、前年度に開発した単一光子検出素子の最適化と、その技術の実用化に必要な基礎技術の構築を目的とした取り組みを行った。本研究では、力学的インダクタンス、作製の容易さの観点から光検出素子の超伝導体として、ニオブ(Nb)を用いているが、Nbの力学的インダクタンスは、通常用いられている窒化ニオブ(NbN)に比べて、2桁程度小さいため、応答速度の大幅な向上が期待できる。また、NbはSiO2などの誘電体薄膜上に高品質な薄膜が成膜可能であり、光閉じ込め構造の作製も容易である。まず最適化については、電子線描画装置を用いてデバイスの線幅として、100nm及び200nmまで最小化した素子の作成を行った。熱酸化膜を形成したシリコン基板上にスピンコーターにより電子線描画レジストを塗布した後、電子ビーム描画装置で、メアンダ構造とコプレーナウェーブガイドライン(CPW)のリフトオフ用パターンを形成する。その後、スバッタによりNbを成膜し、剥離液を用いてリフトオフを行いNbのメアンダ構造とCPWを作製した。これら、超伝導素子特性を評価するため、4.2K以下で電流電圧特性を測定したところ、200nm幅のデバイスでは、超伝導臨界温度4K、臨界電流密度3xlO^5A/cm^2を得ることが出来た。これらの得られた成果に関しては、研究会で報告した。また、単一光子検出装置のシステムとしての完成度を高めるため、オーバへッドシェルフを購入し、実験環境の整備を行った。
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