| 研究課題/領域番号 |
17K06481
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
計測工学
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
山森 弘毅 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, 研究グループ長 (00358293)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 量子標準 / ジョセフソン効果 / 電圧標準 / ジョセフソン接合 / 窒化ニオブ / 交流電圧標準 / NbN / 2重接合 / 熱応力 / 超伝導材料・素子 / 超精密計測 |
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| 研究成果の概要 |
現在は古典的な原理の交流の電圧標準を、直流標準ですでにジョセフソン素子で実現されているような量子標準を実現するための素子開発を行った。交流の出力電圧100Vを実現するためには波高値で141V必要となるので、1チップ当たり32Vの素子を直列に5個接続すればよい。そのためには1チップ当たり100万個のジョセフソン接合を集積する必要がある。チップサイズは限られるので、性能を落とさず接合素子の微細化をして高集積化を実現し、同時に作製プロセスの歩留まりの改善を行った。同時に作製した素子を評価するための室温エレクトロニクスの開発と、冷凍機実装の熱応力による破損を改善するための信頼性の向上を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
標準は精度が高いことに加えて、誰がどこで測っても同じ値が得られることが重要であり、それを実現するのが量子定数で定義された量子標準である。直流電圧標準については、プランク定数や素電荷の値等で定義されたジョセフソン効果を用いた量子標準が実現されて30年にもなるが、交流の方は電気をいったん熱に変換する古典的な標準を用いており、量子標準の実現が期待されている。交流には、周波数というパラメータがあり、すべての周波数を一度に量子化を実現するのは困難なので、本研究では最も一般的な、家庭用の50Hz（60Hz)を実現するための素子の設計と、作製プロセスの開発、実装の信頼性向上を行った。
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