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Bi系高温超伝導体における固有ジョセフソン接合を用いた単電子トランジスタの開発

Research Project

Project/Area Number 12750292
Research Category

Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 電子デバイス・機器工学
Research InstitutionUtsunomiya University

Principal Investigator

入江 晃亘  宇都宮大学, 工学部, 助教授 (90241843)

Project Period (FY) 2000 – 2001
Project Status Completed (Fiscal Year 2001)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2001: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2000: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
KeywordsBi_2Sr_2CaCu_2O_y単結晶 / ジョセフソン超格子 / 単電子トンネル効果 / クーロンブロッケイド / 準粒子トンネル効果 / 自然超格子 / ジョセフソン接合アレー / 単電子トンネル
Research Abstract

本研究は,酸化物高温超伝導体Bi_2Sr_2CaCu_2O_y(BSCCO)単結晶に内在するナノスケールジョセフソン超格子における単電子トンネル現象の解明,並びにその制御方法を検討し,同結晶を用いた単電子トランジスタを開発することを目的としており,以下の成果を得た.
(1)同単結晶のサブミクロン加工
BSCCO単結晶を電子ビームリソグラフィ,並びに集束イオンビームエッチングによりサブミクロンオーダーのメサ素子に再現性よく加工することに成功し,加工技術を確立した.
(2)サブミクロ固有ジョセフソン接合アレーの電流-電圧特性の観測
上記により作製したメサ素子の電流-電圧特性を4.2K〜180Kにおいて測定した結果,いずれのメサ素子もほぼ同様な電流-電圧特性を示し,固有ジョセフソン接合本来の特性を得ることができた.
(3)クーロンブロッケードの観測
メサ素子の面積を1μm^2以下にするとクーロンブロッケイド効果の寄与により臨界電流密度が減少することを明らかにした.
(4)準粒子トンネル特性の評価
メサ素子の電流-電圧特性の測定から,BSCCOのエネルギーギャップは約60meVであり,固有ジョセフソン接合の準粒子トンネル特性は,変形d波超伝導トンネルモデルにより説明できることを明らかにした.
以上,本研究で得られた成果は,Bi_2Sr_2CaCu_2O_y単結晶自身を用いた新規な単電子トランジスタ応用への可能性を示すものである.

Report

(2 results)
  • 2001 Annual Research Report
  • 2000 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All Other

All Publications (10 results)

  • [Publications] A.Irie, T.Mimura, M.Okano, G.Oya: "Intrinsic Josephson tunnelling properties in small-sized Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O mesas"Supercond. Sci. Technol. 14. 1097-1101 (2001)

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] A.Irie, G.Oya: "Pair and quasiparticle tunneling characteristics of small-sized intrinsic Josephson junctions in Bi_2Sr_2CaCu_2O_y"Physica C. 367. 393-399 (2002)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Yu.M.Schkrinov, Kh.Nasrulaev, M.Sargolzaei: "Coupling between junctions and subgap structure in intrinsic Josephson effect in layered high-Tc superconductors"Supercond. Sci. Technol.. 15. 178-182 (2002)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] N.J.Ali, A.Irie, G.Oya: "Size dependent properties of the intrinsic Josephson junction in Bi-Sr-Ca-Cu-O ssingle crystals in external magnetic fields"IEICE Trans. on Electronics. E85-C. 809-813 (2002)

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] A.Irie,G.Oya,R.Kleiner,and P.Muller: "Transport properties of small-sized intrinsic Josephson junctions in Bi_2Sr_2CaCu_2O_y"Physica C. (印刷中). (2001)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] G.Oya,and A.Irie: "New features of subgap structures in intrinsic Josephson junctions of (Bi_<1-X>Pb_X)_2Sr_2CaCu_2O_y"Physica C. (印刷中). (2001)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] A.Saito,K.Hamasaki,A.Irie,and G.Oya: "Random telegraph voltage noise in a Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+x> intrinsic Josephson junction "IEEE Trans.Appl.Supercond.. (印刷中). (2001)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] A.Irie 外8名: "Critical currents of small Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+x> intrinsic Josephson junction stacks in external magnetic fields"Phys.Rev.B. 62. 6681-6686 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] S.Heim,A.Irie,S.Schromm,M.MoBle,S.Rother,R.Kleiner and P.Muller: "Small size mesa structures on Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+□>single crystals"Physica C. 341-348(1-4). 1567-1568 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] A.Saito,M.Abe,A.Irie,G.Oya and K.Hamasaki: "Low frequency noise properties of Bi_2Sr_2CaCu_2O_yintrinsic Josephson junctions"Advances in Supercond.. XII. 1120-1122 (2000)

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      2000 Annual Research Report

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Published: 2000-04-01   Modified: 2016-04-21  

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