2014 Fiscal Year Research-status Report

マイクロ波等価回路による超伝導デバイスの高周波解析と実証

Research Project

Project/Area Number	25420347
Research Institution	Kanagawa University
Principal Investigator	中山明芳神奈川大学, 工学部, 教授 (90183524)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	阿部晋神奈川大学, 工学部, 准教授 (10333147) 穴田哲夫神奈川大学, 工学部, 教授 (20260987)
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords	超伝導デバイス / トンネル接合 / ジョセフソン素子 / マイクロ波照射 / マイクロ波等価回路
Outline of Annual Research Achievements	アルゴンガス(圧力1Pa)中で、ニオビウムターゲット材料に-300Vの負電圧を加え、DC(直流)放電することで、スパッタリングし、ニオビウム薄膜とアルミニウム薄膜をシリコン基板上に成膜した。トンネルバリア用のアルミニウム酸化膜は、アルミニウム薄膜表面を酸素気体中もしくは空気組成の気体雰囲気中、室温もしくは100℃前後で酸化して、薄いトンネル酸化膜を作製した。フォトリソグラフィーにより得られたレジストパターンを使って、接合部は陽極酸化法で厚いニオビウム酸化膜を形成することで決定した。超伝導電極のパターニングはフッ酸緩衝液によりおこなった。このようにして作製した、Nb/AlOx/Nb構造のトンネル型ジョセフソン超伝導素子は、液体ヘリウム中4.2Kでの測定で、強い非線形性と理想的なトンネル素子の電流電圧特性を示した。さらに３対のヘルムホルツコイルを使用して、素子接合面に平行な磁界に付いては、超伝導電流の磁界特性はフラウンホーファーパターンが得られた。また、トンネル電流Icの垂直磁界Hz依存性については、履歴現象を示した。超伝導量子干渉計を流れる超伝導電流の２次元磁界変調特性についても詳しく調べた。前年度神奈川大学の予算により、マイクロ波発生装置は購入した。発生装置から、超伝導デバイス素子への入力のための、伝送部分において損失が多いのが現状である。同軸ケーブル、変換アダプタ、アンテナ構造等に改良を加えることを計画している。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason マイクロ波照射用のデバイス作製プロセスをほぼ確立した。さらに前年度マイクロ波発生装置を研究室で購入した。発生装置から、超伝導デバイス素子への入力のための、伝送部分において損失が多いため、同軸ケーブル、変換アダプタ、アンテナ構造等に改良を加えることを計画している。
Strategy for Future Research Activity	ニオビウムを超伝導電極とした超伝導素子作製プロセスを確立する。超伝導電流の外部磁界変調特性について詳しく測定する。マイクロ波を超伝導素子に入力し、その応答特性を調べ、等価回路等により数値解析する。