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2次元超伝導相転移から見た超伝導デバイスの革新的評価方法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K06390
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関熊本大学

研究代表者

市川 聡夫  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (30223085)

研究分担者 牧瀬 圭正  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (60363321)
篠崎 文重  九州大学, 理学研究院, 名誉教授 (80117126)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード超伝導デバイス / 超伝導ゆらぎ / 超伝導-絶縁体転移 / デバイス評価 / 超伝導材料・素子 / デバイス設計・製造プロセス / 電子デバイス
研究成果の概要

試料の低次元化に伴い現れる超伝導ゆらぎや超伝導-絶縁体転移(SI転移)の現象が、超伝導デバイスへおよぼす影響を調べるために、Mo系超伝導薄膜であるMoN、MoRu、MoRe、MoRe-N薄膜に対してこれらの現象を調べた。膜厚を変えた試料に対しては、超伝導転移温度と常伝導状態での面抵抗との関係を電子局在のモデルで説明でき、面抵抗と乱れの関係は試料の種類に依存していた。一方、MoN薄膜に対して磁場誘起のSI転移が観測され、縁体側にクーパー対が存在するモデルで予想されるスケーリング則が成り立ち、ホール抵抗の磁場依存性にピークが観測された。膜厚誘起と磁場誘起でメカニズムが異なる可能性がある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

極限的な微細加工技術によって実現される超伝導デバイスでは、次元低下に伴って応答速度の低下や雑音増加が起こる。そこで2次元超伝導相転移から得られる諸特性を定量的にデバイスパラメータ化し、デバイスの限界性能を見極める評価方法を開発することが求められる。本研究ではMo系超伝導体であるMoN、MoRu、MoRe、MoRe-N薄膜に対して実験を行った。その結果、元素の種類を変えても諸特性は近い値を示すが、乱れの種類や導入に左右されることがわかった。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Estimations of superconducting fluctuation effects in amorphous MoRu and MoRe alloy thin films2018

    • 著者名/発表者名
      Makise Kazumasa、Mizokami Yuya、Nogami Tatsuya、Sawada Genki、Asano Takayuki、Shinozaki Bunju、Ichikawa Fusao
    • 雑誌名

      Materials Research Express

      巻: 5 号: 9 ページ: 096406-096406

    • DOI

      10.1088/2053-1591/aad65c

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Field-tuned superconductor?insulator transitions and Hall resistance in thin polycrystalline MoN films2018

    • 著者名/発表者名
      Makise Kazumasa、Ichikawa Fusao、Asano Takayuki、Shinozaki Bunju
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 30 号: 6 ページ: 065402-065402

    • DOI

      10.1088/1361-648x/aa9e2e

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superconductor-Insulator transition in sputtered amorphous MoRu and MoRuN thin films2018

    • 著者名/発表者名
      Makise K、Shinozaki B、Ichikawa F
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 969 ページ: 012026-012026

    • DOI

      10.1088/1742-6596/969/1/012026

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tc depression and superconductor-insulator transition in molybdenum nitride thin films2018

    • 著者名/発表者名
      Ichikawa F、Makise K、Tsuneoka T、Maeda S、Shinozaki B
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 969 ページ: 012064-012064

    • DOI

      10.1088/1742-6596/969/1/012064

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] MoRe薄膜における超伝導-絶縁体転移への窒素の効果2019

    • 著者名/発表者名
      武田寛喜,澤田元気,溝上裕也,牧瀬圭正,篠崎文重,市川聡夫
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] MoReN薄膜の作製と評価2019

    • 著者名/発表者名
      武田寛喜,澤田元気,溝上裕也,牧瀬圭正,篠崎文重,市川聡夫
    • 学会等名
      第125回日本物理学会九州支部例会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Superconductor-insulator transitions and Tc dependence of disorder in superconducting Mo alloy thin films2018

    • 著者名/発表者名
      Fusao Ichikawa
    • 学会等名
      The 31st International Symposium on Superconductivity (ISS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MoRe薄膜における超伝導-絶縁体転移とゆらぎ2018

    • 著者名/発表者名
      澤田元気
    • 学会等名
      日本物理学会平成30年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 超伝導デバイス応用に向けたMoRe 薄膜の作製と評価2018

    • 著者名/発表者名
      澤田元気
    • 学会等名
      日本物理学会九州支部例会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Tc depression and superconductor-insulator transition in molybdenum nitride thin films2017

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Makise
    • 学会等名
      The 28th International Conference on Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Superconductor-Insulator transition in sputtered amorphous MoRu and MoRuN thin films2017

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Makise
    • 学会等名
      The 28th International Conference on Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超伝導MoNおよびMoRu薄膜における超伝導-絶縁体転移と局在効果2017

    • 著者名/発表者名
      溝上裕也
    • 学会等名
      日本物理学会平成29年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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