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窒化ニオブを用いた断熱型超伝導集積回路の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K18089
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関横浜国立大学

研究代表者

竹内 尚輝  横浜国立大学, 先端科学高等研究院, 特任教員(准教授) (00746472)

研究協力者 寺井 弘高  情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 上席研究員
宮嶋 茂之  情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 研究員
吉川 信行  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード磁束量子パラメトロン / 断熱ロジック / 窒化ニオブ / 超伝導集積回路 / 断熱型超伝導回路 / セルライブラリ / QFP / 電子デバイス・機器 / 超伝導材料・素子
研究成果の概要

従来(4 K)より高い温度で動作が可能な超伝導集積回路を実現するため、窒化ニオブ(NbN)を用いた断熱超伝導回路(AQFP)の検討を行った。情報通信研究機構(NICT)が提供するNbN集積回路プロセスを用いて、NbN-AQFP論理ゲートの設計を行った。基本的な論理ゲートを含むテスト回路のマスクパターンを設計し、NICTのプロセスを用いてNbN-AQFP回路を作製した。回路シミュレーションにより、NbN-AQFP回路の動作安定性や消費エネルギーを評価した。本研究結果より、NbNを超伝導集積回路に用いるメリット(小型、高い動作安定性、低消費エネルギー)が示された。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Adiabatic quantum-flux-parametron interface for the readout of superconducting nanowire single-photon detectors2017

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Naoki、Yamashita Taro、Miyajima Shigeyuki、Miki Shigehito、Yoshikawa Nobuyuki、Terai Hirotaka
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 25 号: 26 ページ: 32650-32650

    • DOI

      10.1364/oe.25.032650

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Three-dimensional adiabatic quantum-flux-parametron fabricated using a double-active-layered niobium process2017

    • 著者名/発表者名
      Ando Takumi、Nagasawa Shuichi、Takeuchi Naoki、Tsuji Naoki、China Fumihiro、Hidaka Mutsuo、Yamanashi Yuki、Yoshikawa Nobuyuki
    • 雑誌名

      Superconductor Science and Technology

      巻: 30 号: 7 ページ: 075003-075003

    • DOI

      10.1088/1361-6668/aa6ef4

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of low bit-error-rates of adiabatic quantum-flux-parametron logic using a superconductor voltage driver2017

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Naoki、Suzuki Hideo、Yoshikawa Nobuyuki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 号: 20 ページ: 202601-202601

    • DOI

      10.1063/1.4983351

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 超低電力マイクロプロセッサの実現に向けた 断熱型磁束量子パラメトロンの進展2017

    • 著者名/発表者名
      竹内 尚輝
    • 雑誌名

      低温工学

      巻: 52 号: 5 ページ: 332-339

    • DOI

      10.2221/jcsj.52.332

    • NAID

      130006183700

    • ISSN
      0389-2441, 1880-0408
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Adiabatic quantum-flux-parametron cell library designed using a 10 kA cm^-2 niobium fabrication process2017

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, S. Nagaswa, F. China, T. Ando, M. Hidaka, Y. Yamanashi, N. Yoshikawa
    • 雑誌名

      Superconductor Science and Technology

      巻: vol. 30, No. 3 号: 3 ページ: 035002-035002

    • DOI

      10.1088/1361-6668/aa52f3

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 非対称構造を用いた断熱型磁束量子パラメトロン定数セル2016

    • 著者名/発表者名
      安藤拓生, 竹内尚輝, 山梨裕希, 吉川信行
    • 雑誌名

      電気学会論文誌. A

      巻: 136 号: 12 ページ: 747-752

    • DOI

      10.1541/ieejfms.136.747

    • NAID

      130005171372

    • ISSN
      0385-4205, 1347-5533
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Inductance and Current Distribution Extraction in Nb Multilayer Circuits with Superconductive and Resistive Components2016

    • 著者名/発表者名
      C. Fourie, N. Takeuchi, N. Yoshikawa
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E99.C 号: 6 ページ: 683-691

    • DOI

      10.1587/transele.E99.C.683

    • NAID

      130005154687

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Recent Development and Applications of Adiabatic Quantum Flux Parametron2018

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, C. L. Ayala, Q. Xu, H. Suzuki, Y. Yamanashi, T. Ortlepp, and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 11th Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 同一冷凍機内でのSSPDとAQFPインターフェイス回路の接続実証2018

    • 著者名/発表者名
      竹内 尚輝, 山下 太郎, 宮嶋 茂之, 三木 茂人, 吉川 信行, 寺井弘高
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Adiabatic quantum-flux-parametron cell library developed using a 10 kA cm-2 niobium fabrication process2017

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, S. Nagasawa, F. China, T. Ando, M. Hidaka, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 10th Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV2017)
    • 発表場所
      名古屋大学, 愛知
    • 年月日
      2017-02-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Current Progress in Adiabatic Quantum Flux Parametron2017

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, C. Ayala, Q. Xu, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 30th International Symposium on Superconductivity (ISS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-density Integration of Adiabatic Quantum-Flux-Parametron Circuits by Using Double-Active-Layered Niobium Process2017

    • 著者名/発表者名
      F. China, N. Tsuji, T. Ando, H. Takayama, N. Takeuchi, S. Nagasawa, M. Hidaka, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 16th International Superconductive Electronics Conference (ISEC 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Yield evaluation of 83k-junction adiabatic quantum-flux-parametron circuit2016

    • 著者名/発表者名
      T. Narama, F. China, N. Takeuchi, T. Ortlepp, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The Applied Superconductivity Conference 2016 (ASC 2016)
    • 発表場所
      Denver, USA
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Review of Current Progress of Adiabatic Quantum-Flux-Parametron Logic2016

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, C. L. Ayala, Q. Xu, F. China, N. Tsuji, T. Ando, Y. Murai, K. Fang, T. Ortlepp, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 9th Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV2016)
    • 発表場所
      横浜国立大学, 神奈川
    • 年月日
      2016-08-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent Progress towards Energy-Efficient Microprocessors Using AQFP Logic2016

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, C. Ayala, Q. Xu, F. China, N. Tsuji, T. Narama, T. Ortlepp, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 5th International Conference on Superconductivity and Magnetism (ICSM 2016)
    • 発表場所
      Fethiye, Turkey
    • 年月日
      2016-04-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2019-03-29  

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