2014 Fiscal Year Annual Research Report
ナノドットを用いた微小超伝導体の反量子渦状態と制御
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26287075
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
小久保 伸人 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (80372340)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡安 悟 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究主幹 (50354824)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 超伝導素子 / 量子渦 / メゾスコピック系 / SPMプローブ顕微鏡（SSM） / 低温物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度は初年度であり、本課題研究のテーマである反量子渦状態を見出すために必要な三角形及び四角形状の微小超伝導体の作製と、その準備研究として正常渦の配列を調べる実験に取り組んだ。印加する磁場の大きさを調整しながら誘起される量子渦の数とその配列を走査SQUID（超伝導量子干渉計）磁気顕微鏡で調べたところ、三角形状の微小超伝導体では、渦数が３、６、１０、１５という三角数を満たす場合、微小超伝導体の形状とつり合う正常渦の三角配列（三角格子の一部）が現われた。反渦はつり合い状態で印加磁場を減少させたときに（対称性により微小超伝導体の中央で）誘起されると期待されているが、実験では単に正常渦が減少した渦配列のみが現われ、反渦は観測できなかった。正方形状に加工した微小超伝導体でも同様に、渦数が４、９、１６という四角数を満たす際に微小超伝導体の形状とつり合う正常渦の四角配列（四角格子の一部）が現われたが、印加磁場を減少させても反渦は観測できなかった。得られた渦配列と印加磁場の関係を詳しく調べると、正常渦のつり合い配列が現われる磁場範囲が予想より狭いことから、反渦の出現には印加磁場を変化させても崩れない強固で安定な正常渦のつり合い配列が必要となることが分かった。今回得られたつり合いの渦配列はナノサイズの小穴（アンチドット）を導入する位置を具体的に明示しているので、次年度に予定している研究を進める上で貴重な基礎データとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本課題研究では初年度に三角形と四角形の微小超伝導体の作製と量子渦のつり合い配列に関する基礎データを得ることを目指した。当初の研究計画通り三角形及び四角形状の微小超伝導体の試料作製が順調に進み、早い時期に走査SQUID磁気顕微鏡を用いた量子渦の観測実験に取り組むことができた。三角形及び四角形状に特有なつり合い配列を見出し、ナノドットの小穴の導入に必要な基礎データが得られたので、おおむね順調に進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
渦のつり合い配置が具体的に得られたので、次年度以降は当初の研究計画どおりナノサイズの小穴（アンチドット）を微小超伝導体の表面に導入する。アンチドットが渦を固定する役割を果たし、つり合いの渦配列を安定化することができれば、反渦の出現がより期待できる。ただ複数の磁束量子が同じ位置に侵入しない小さなアンチドット加工が課題として残されている。本学の電子線描画装置とドライエッチングを組み合わせた微細加工で加工可能な最小サイズをまず見出したい。より細かな加工が必要となれば、ナノテクノロジープラットフォーム等の学外の共用研究設を利用したい。
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| Causes of Carryover |
成膜したアモルファス超伝導膜の膜質（均質性）の劣化が無視できなくなってきたため成膜装置を調べたところ、装置の経年変化によることが分かった。成膜装置の更新を次年度に行えるよう物品の選定と購入時期を見直した結果、未使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
未使用額は成膜装置の更新に要する経費に充てたい。
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