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半導体量子ドット・機械振動子複合構造の量子極限到達を目指した超伝導回路の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H01156
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

岡崎 雄馬  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (60738277)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
キーワード電気機械振動子 / 超伝導エレクトロニクス / ジョセフソン接合 / 核磁気共鳴 / 核スピン / 核音響共鳴 / 半導体量子ドット / 超伝導回路 / 極低温電流比較器 / 量子センシング / 量子ドット / 化合物半導体 / 超伝導
研究成果の概要

電気機械振動子は中空に支持した板バネ構造であり、その振動モードは調和振動子とみなせ、力などを高感度に検出するセンサとして利用できることが知られる。本研究では、機械振動子の振動モードの高感度測定を目指した周辺エレクトロニクス回路の性能向上を目指し超伝導回路や低温電気測定技術の開発を行った。また機械振動子を利用した実際の計測応用のデモンストレーションとして、機械振動モードを利用して核スピンを検出する新たな原理の実証で成果を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

機械振動子は高いQ値を持つ調和振動子とみなすことができ、その振動状態は高感度なセンサとして利用できる。したがって、機械振動子の振動モードを高感度に検出する実験手法の開発は、様々な物理量(力や磁気)を高感度に検出する実験技術の基盤技術になる。
本研究では、超伝導エレクトロニクスを利用して機械振動子からの電気信号を高感度に検出する技術の開発につながる。多くの科学計測において測定対象の物理量は、一度電気量に変換し測定することから、電気計測技術の測定精度向上は、広範囲の研究開発の基盤となり、日本の科学研究開発を下支えする。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Precise resistance measurement of quantum anomalous Hall effect in magnetic heterostructure film of topological insulator2020

    • 著者名/発表者名
      Okazaki Yuma、Oe Takehiko、Kawamura Minoru、Yoshimi Ryutaro、Nakamura Shuji、Takada Shintaro、Mogi Masataka、Takahashi Kei S.、Tsukazaki Atsushi、Kawasaki Masashi、Tokura Yoshinori、Kaneko Nobu-Hisa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 116 号: 14 ページ: 143101-143101

    • DOI

      10.1063/1.5145172

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamical coupling between a nuclear spin ensemble and electromechanical phonons2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Okazaki, I. Mahboob, K. Onomitsu, S. Sasaki, S. Nakamura, N. Kaneko, and H. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 399220-399220

    • DOI

      10.1038/s41467-018-05463-3

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fano effect in the transport of an artificial molecule2018

    • 著者名/発表者名
      Shota Norimoto, Shuji Nakamura, Yuma Okazaki, Tomonori Arakawa, Kenichi Asano, Koji Onomitsu, Kensuke Kobayashi, Nobu-hisa Kaneko
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 号: 19 ページ: 195313-195313

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.195313

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 磁性トポロジカル絶縁体Crx(Bi,Sb)2-xTe3における量子異常ホール効果の標準応用に向けた普遍性検証2020

    • 著者名/発表者名
      岡崎雄馬, 大江武彦, 川村稔, 吉見龍太郎, 中村秀司, 高田真太郎, 茂木将孝, 高橋圭, 塚崎敦, 川崎雅司, 十倉好紀, 金子晋久
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Digital processing with single electrons for arbitrary waveform generation of current2019

    • 著者名/発表者名
      岡崎雄馬, 中村秀司, 小野満恒二, 金子晋久
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fano effect in the transport of an artificial molecule2018

    • 著者名/発表者名
      Shota Norimoto, Shuji Nakamura, Yuma Okazaki, Tomonori Arakawa, Kenichi Asano, Koji Onomitsu, Kensuke Kobayashi, Nobu-Hisa Kaneko
    • 学会等名
      34th International Conference on the physics of semiconductors
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Precise transport measurements of the quantum anomalous Hall effect in Cr-doped (Bi,Sb)2Te3 magnetic topological insulator2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Okazaki, T. Oe, M. Kawamura, R. Yoshimi, S. Nakamura, S. Takada, M. Mogi, K. S. Takahashi, A. Tsukazaki, M. Kawasaki, Y. Tokura and N.-H. Kaneko
    • 学会等名
      10th International School and Conference on Physics and Applications of Spin Phenomena in Solids
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phonon-electron-nucldar spin hybrid system in an electromechanical resonator2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Okazaki
    • 学会等名
      8th Summer School on Semiconductor/Superconductor Quantum Coherence Effect and Quantum Information
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Precise transport measurements of the quantum anomalous Hall effect in Cr-doped (Bi,Sb)2Te3 magnetic topological insulator2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Okazaki, T. Oe, M. Kawamura, R. Yoshimi, S. Nakamura, S. Takada, M. Mogi, K. S. Takahashi, A. Tsukazaki, M. Kawasaki, Y. Tokura and N.-H. Kaneko
    • 学会等名
      8th Summer School on Semiconductor/Superconductor Quantum Coherence Effect and Quantum Information
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁性トポロジカル絶縁体Cr(Bi,Sb)2Te3における量子異常ホール効果の精密抵抗測定2018

    • 著者名/発表者名
      岡崎雄馬, 大江武彦, 川村稔, 吉見龍太郎, 中村秀司, 高田真太郎, 茂木将孝, 高橋圭, 塚崎敦, 川崎雅司, 十倉好紀, 金子晋久
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] デュアルゲートデバイスによるトポロジカル絶縁体表面の磁気輸送特性制御2018

    • 著者名/発表者名
      三澤哲郎, 福山康弘, 岡崎雄馬, 中村秀司, 名坂成昭, 金子晋久, 浦野千春, 笹川崇男
    • 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] 歪を介したメカニカル素子と核スピンの動的結合と計測応用2018

    • 著者名/発表者名
      岡崎雄馬
    • 学会等名
      2019年第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
    • 招待講演
  • [学会発表] ホイートストンブリッジ回路による量子ホール抵抗値の精密比較測定系の構築2018

    • 著者名/発表者名
      岡崎雄馬, 大江武彦, 中村秀司, 高田真太郎, 金子晋久
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカル絶縁体Sn0.02Bi1.08Sb0.9Te2Sにおける表面電子輸送特性のゲート制御2018

    • 著者名/発表者名
      三澤哲郎, 福山康弘, 中村秀司, 岡崎雄馬, 浦野千春, 金子晋久
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] Hybrid Quantum Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Yuma Okazaki and Hiroshi Yamaguchi (Y. Hirayama, K. Ishibashi, K. Nemoto Eds.)
    • 総ページ数
      347
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811666780
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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