2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of quantum voltage noise source using high-temperature superconductor for precision thermodynamic thermometer
| Project/Area Number |
20H02631
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
浦野 千春 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (30356589)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永崎 洋 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, 首席研究員 (20242018)
三澤 哲郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (40635819)
森田 行則 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 (60358190)
石田 茂之 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 (90738064)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 超伝導 / 高温超伝導 / ジョセフソン効果 / ヘリウムイオンビーム顕微鏡 / 微細加工 / 熱力学温度 / 雑音温度計 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では将来的に高温超伝導体ベースのジョセフソン接合デバイスを超小型のデスクトップ冷凍機で運用できるようにすることを目指して技術開発を行っている。ヘリウムイオンビームによる描画加工で高温超伝導体をベースとしたジョセフソン接合を再現性良く作製する技術を確立することと、その素子を冷却・評価するための冷凍機システムを開発することが研究の課題である。
2021年度までの研究で、銅酸化物高温超伝導体YBa_2Cu_3O_7-δ（YBCO）にヘリウムイオンビームで描画加工することによりジョセフソン接合が形成されたことを強く支持する結果が得られていた。歯科心がら、ヘリウムイオンビームの照射条件とジョセフソン接合の特性の相関が明確ではなかった。スターリング冷凍機については47 Kまでコールドステージが冷却できることは確認できたが、高温超伝導体の素子の冷却試験は行っていなかった。
2022年度は、ジョセフソン接合デバイスの開発に関しては、ヘリウムイオンビーム照射前の電極構造の加工条件、 基板の種類、YBCO膜厚、ヘリウムイオンビームのドーズ条件などを様々に変えて試料作製を行った。その結果、臨界電流や障壁部のノーマル抵抗とそれらの温度依存性などの電気的特性がヘリウムイオンのドーズ条件に応じて系統的に変化することを確認した。
また、スターリング冷凍機については、 まず、2021年度までは同時に２素子の四端子測定しかできなかったが、最大12素子の四端子測定ができるように改造した。その上で、内部配線の種類と配線の引き回し等を工夫することにより、最低到達温度が2021年度よりも5 K低い42 Kまで冷却することが可能になった。
|
| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| 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。
|
