2010 Fiscal Year Annual Research Report
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20221007
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
高柳 英明 東京理科大学, 総合研究機構, 教授 (70393725)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野村 晋太郎 築波大学, 数理物質科学研究科, 准教授 (90271527)
柏谷 聡 独立行政法人・産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, グループ長 (40356770)
津村 公平 独立行政法人・物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, ポスドク研究員 (70583251)
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| Keywords | 超伝導 / 量子ドット / ナノ光デバイス / ナノ電子デバイス / 量子情報 / スピントロニクス / 光物性 / ヘテロ構造 |
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| Research Abstract |
初年度に作製法を確立した超伝導/量子ドット/超伝導接合(QD接合)を用いたSQUID自身の特性の評価、さらに光励起スピン検出のためのSQUID作製法の改良を行った。まず、量子ドット接合の電子状態をバックゲート電極とサイドゲート電極によって制御し、QD接合の状態がゲートによって0-π接合転移する原因を量子ドットと電極との結合状態を制御したことによることを示した。また、これはゲート電極による近藤状態の制御を意味している。このQD-SQUIDは環境に強いπSQUID量子ビットとしての可能性をもつ。さらに従来のトンネル接合によるSQUIDを量子ドット基板上に直接作製し、このSQUIDを用いた光励起スピン観測用のシステムを開発し光照射実験を行い、光励起電子スピンの観測を目指している。
また、希釈冷凍機強磁場中走査近接場顕微鏡(SNOM)を用いた光子照射手法の確立のために、極低温での量子ホール端状態の観測を試み、量子ホール端状態の縞状構造を初めて観測した。
本研究成果は、極低温強磁場中で100nm域への光照射が可能であり、100nV代の微小光起電圧を測可能であることを示したもので、光とスピン、超伝導量子ビットとの量子力学的結合の実現へ向けてのマイルストーンとなるものである。
また、Nb系のnano-SQUID作成に関して制御性、再現性を高めるために、Nb/Au構造の2層膜を用いて収束イオンビーム(FIB)加工を用いたプロセスの最適化を行い、Ic^～20mA、変調率10%程度のSQUIDのプロセスを確立し、このSQUIDを用いて、Mn12Phの磁化トンネリングの観測を行った。また鉄ヒ素系超伝導体を用いたSQUIDの作成を目指してPrFeAsO_<0.7>の固有ジョセフソン接合を作成し、ジョセフソン効果に対応するヒステリシスの観測を行い、将来的にSQUIDへの応用が可能であることを示した。
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