磁場印加用コイル集積型超伝導トンネル接合素子を用いた放射線検出システムの基礎開発

• 研究課題/領域番号: 15760235
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 田井野 徹 埼玉大学, 工学部, 助手 (40359592)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2004年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2003年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
• キーワード: 超伝導トンネル接合素子 / コイル集積型 / スピンオングラス

研究概要

前年度、CMP及びSOGを用いて、段差が存在するパターンにおける平坦性の比較を行った。その結果、実験室単位で簡便な成膜が可能、価格、再現性の面からSOGを採用し、その最適条件を見いだした。本年度は前年度に見いだした最適条件を元に、実際の素子にSOGを採用して作製を行った。具体的には、まず高さ300nm、3μmのラインアンドスペースのマイクロストリップコイルを作製する。その後、コイル上にSOG塗布して平坦化を行い、放射線検出素子を作製した。作製した素子を、液体ヘリウムを用いて4.2Kに冷却して測定を行った。
その結果、良質な特性を観測することができなかった。この原因として、段差上に成膜したSOGの平坦条件が、段差がない条件と比較して悪いことが挙げられる。通常、放射線検出素子のトンネル障壁の厚みは数nmである。それに対して、素子直下に段差が存在する場合には平坦性は数10から数100nmとなる。この問題を解決するために段差を変化させて(厚膜や薄膜化)平坦度の観測を行ったが、抜本的な解決策には至らなかった。
SOGの成膜条件には液状の膜を固化するためにかなりの高温プロセスが用いられる。この際、膜自身に応力がかかる(具体的には引っ張り応力)。良好な特性を持つ放射線検出素子は、薄膜堆積の際、引っ張り応力よりもむしろ圧縮応力がかかった状態で作製することが好ましい。つまり、SOG膜を固化させるための高温プロセスを、より低温で行うことで、引っ張り応力の割合が小さくなると考えられるため、これを満たす平坦化材料を新たに見いだし、現在その測定を行っている。