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物理接触・発熱・酸化耐性のある堅牢なホウ素添加ダイヤモンド超伝導量子干渉計の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H07192
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関早稲田大学

研究代表者

蔭浦 泰資  早稲田大学, 理工学術院, 助手 (20801202)

研究期間 (年度) 2017-08-25 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードSQUID / 超伝導エレクトロニクス / 超伝導ボロンドープダイヤモンド / エピタキシャル成長 / ダイヤモンド / 超伝導 / 微細加工 / ジョセフソン接合 / FIB
研究成果の概要

本研究は、超伝導ホウ素添加ダイヤモンドの特異な堅牢性を活かした物理接触、発熱、酸化に耐性のある単結晶ダイヤモンド超伝導量子干渉計(SQUID)を世界に先駆けて実現した。単結晶(111)ダイヤモモンドに適したジョセフソン接合の形成手法を確立し、SQUIDの動作温度を液体ヘリウム温度4.2K以上の10Kまで向上させた。その過程で、超伝導デバイスの作製に不可欠である超伝導特性に低損傷な微細加工技術を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果である微細加工技術の確立と液体ヘリウム温度4.2K以上で動作する堅牢なダイヤモンドSQUIDの実現により、従来材料を凌駕する簡便で堅牢な超伝導デバイス応用にダイヤモンドが有用であることを証明した。また、ダイヤモンドは半導体として優れた性能を有しており、半導体と超伝導体の性質を融合した新規デバイスの創出が今後期待される。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 11件)

  • [雑誌論文] Superconductivity in nano- and micro-patterned high quality single crystalline boron-doped diamond films2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kageura, M. Hideko, I. Tsuyuzaki, S. Amano, A. Morishita, T. Yamaguchi, Y. Takano, H. Kawarada
    • 雑誌名

      Diamond and Related Materials

      巻: 90 ページ: 181-187

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2018.10.013

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Diamond Josephson Junctions and SQUID for Superconducting Q-bit2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kageura, I. Tsuyuzaki, S. Amano, A.Morishita, M. Tachiki, S. Ooi, S. Arisawa, Y. Takano, H. Kawarada
    • 学会等名
      The 1st International Forum on Quantum Sensing (IFQS2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 液体ヘリウム温度以上で動作可能なボロンドープダイヤモンド超伝導量子干渉計2019

    • 著者名/発表者名
      森下 葵,蔭浦 泰資,露崎 活人,天野 勝太郎,高野 義彦,立木 実, 大井 修一,有沢 俊一,川原田 洋
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] uperconducting Boron-doped Diamond Josephson Junction Operating up to 7.0K2018

    • 著者名/発表者名
      S. Amano, T. Kageura, I. Tsuyuzaki, M. Tachiki, S. Ooi, S. Arisawa, Y. Takano, H. Kawarada
    • 学会等名
      2018 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Superconductivity in fine patterned single crystalline boron-doped diamond films2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kageura, I. Tsuyuzaki, S. Amano, A. Morishita, T. Sasagawa, H. Kawarada
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-3)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Superconducting Boron-doped Diamond Josephson Junction Operating above Liquid He Temperature, 4.2K2018

    • 著者名/発表者名
      S. Amano, T. Kageura, I. Tsuyuzaki, M. Tachiki, S. Ooi, K. Hirata, S. Arisawa, H. Osato, D. Tsuya, Y. Takano, H. Kawarada
    • 学会等名
      2018 International Conference on Solid State Devices and Materials(SSDM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Superconductivity in high quality single crystal boron-doped diamond films with Tc above 10K2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kageura, I. Tsuyuzaki, T.Yamaguchi, Y. Takano and H.Kawarada
    • 学会等名
      29th International Conference on Diamond and Carbon Materials (ICDCM 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Superconductivity in Thin- and Micro-Structured Boron-Doped Diamond2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kageura, M. Hideko, I. Tsuyuzaki, Y. Takano, M. Tachiki, S. Ooi and H.Kawarada
    • 学会等名
      The 12th New Diamond and Nano Carbons Conference (NDNC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超伝導ボロンドープダイヤモンドジョセフソン接合の液体ヘリウム温度以上での動作条件の検討2018

    • 著者名/発表者名
      森下葵, 蔭浦泰資, 露崎活人, 天野勝太郎, 高野義彦, 立木実, 大井修一, 有沢俊一, 川原田洋
    • 学会等名
      第32回ダイヤモンドシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 液体ヘリウム温度以上で動作可能な超伝導ボロンドープダイヤモンドジョセフソン接合2018

    • 著者名/発表者名
      森下 葵,蔭浦 泰資,露崎 活人,天野 勝太郎,高野 義彦,立木 実, 大井 修一,有沢 俊一,川原田 洋
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] (111)ボロンドープダイヤモンドの薄層での超伝導転移温度の向上2018

    • 著者名/発表者名
      天野 勝太郎, 日出幸 昌邦, 蔭浦 泰資, 露崎 活人, 高野 義彦, 立木 実, 大井 修一, 川原田 洋
    • 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] ボロンドープダイヤモンド超伝導量子干渉計の開発2018

    • 著者名/発表者名
      蔭浦 泰資, 川原田 洋
    • 学会等名
      早稲田大学ナノテクノロジーフォーラム 第 4 回分科会ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Effective Boron-Doping Method Using Custom-Built MPCVD System for High Tc Superconducting Diamond2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kageura, M. Hideko, I. Tsuyuzaki, Y. Sasama, T. Yamaguchi, Y. Takano, H.Kawarada
    • 学会等名
      2017 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single Crystalline Boron-Doped Diamond Superconducting Quantum Interference Devices2017

    • 著者名/発表者名
      I. Tsuyuzaki, T. Kageura, M. Hideko, Y. Sasama, T. Yamaguchi, Y. Takano, M.Tachiki, S. Ooi, K. Hirata, S. Arisawa, H. Kawarada
    • 学会等名
      2017 MRS Fall Meeting Exhibit
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Heavily boron-doping for power electronics and superconductivity2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kageura, Y. Takano, H. Kawarada
    • 学会等名
      OIST Diamond Workshop 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single Crystalline Boron-doped Diamond Superconducting Quantum Interference Devices2017

    • 著者名/発表者名
      T.Kageura, I.Tyuyuzaki, M.Hideko, Y.Sasama, T.Yamaguchi, Y.Takano, M.Tachiki, S.Ooi, K.HIrata, S.Arisawa, H.Kawarada
    • 学会等名
      International conference on Materials and Systems for Sustainability 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Boron-doped Diamond Superconducting Quantum Interference Devices with Two Step-Edge Josephson Junctions2017

    • 著者名/発表者名
      I. Tsuyuzaki, T. Kageura, M. Hideko, Y. Sasama, T. Yamaguchi, Y. Takano, M. Tachiki, K. Hirata, S. Ooi, S. Arisawa, H. Kawarada
    • 学会等名
      2017 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 不連続(111)面を利用した超伝導ボロンドープ単結晶ダイヤモンドジョセフソン接合2017

    • 著者名/発表者名
      天野 勝太郎, 蔭浦 泰資, 日出幸 昌邦, 露崎 活人, 笹間 陽介, 山口 尚秀, 高野 義彦, 立木 実, 大井 修一, 平田 和人, 有沢 俊一, 川原田 洋
    • 学会等名
      第31回ダイヤモンドシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 不連続(111)面を利用した超伝導ボロンドープ単結晶ダイヤモンドジョセフソン接合2017

    • 著者名/発表者名
      天野 勝太郎, 蔭浦 泰資, 日出幸 昌邦, 露崎 活人, 大里 啓孝, 津谷 大樹, 笹間 陽介, 山口 尚秀, 高野 義彦, 立木 実, 大井 修一, 平田 和人, 有沢 俊一, 川原田 洋
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-08-25   更新日: 2020-03-30  

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