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磁性ジョセフソン接合を用いた超伝導任意位相差素子の実現とその回路応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K04291
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関大同大学

研究代表者

赤池 宏之  大同大学, 工学部, 教授 (20273287)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード超伝導デバイス / 超伝導集積回路 / 磁性ジョセフソン接合 / デバイス作製技術 / 窒化物超伝導体 / 電子デバイス・機器 / 超伝導材料・素子 / スピントロニクス / 位相制御
研究成果の概要

本研究では、超伝導回路技術に有効となる超伝導位相シフト技術を発展させるため、超伝導スピントロニクス素子である磁性ジョセフソンπ-接合を用いた任意位相差素子の実現を目指して素子特性の検討を行った。さらに、本素子を超伝導回路へ導入したときの効果について調査するとともに、導入時の位相極性制御が重要であることを明らかにした。また、素子小型化に有効な大きな磁場侵入長を持つNbTiNを用いて新たな接合技術を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

超伝導位相シフト技術は、超低消費電力性を特長とする超伝導集積回路や量子コンピュータに使われる超伝導量子回路において、非常に重要な技術となりうる。本研究で検討した素子は、従来のジョセフソンπ-接合単体では位相シフト量がπとなるのに対して、π/2程度のものからπ程度のものまで種々の位相シフト量を実現できる。本成果は、この素子の実現可能性や回路への適用可能性を示すものであり、超伝導位相シフト技術の発展につながることから、その学術的意義は大きい。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] ジョセフソンπ接合を用いた超伝導位相シフタとその回路応用2020

    • 著者名/発表者名
      赤池 宏之
    • 雑誌名

      大同大学紀要

      巻: 55 ページ: 1-6

    • NAID

      40022268167

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fabrication of NbTiN Josephson junctions with thermally oxidized Hf tunnel barriers2019

    • 著者名/発表者名
      H. Akaike、K. Munemoto、Y. Sakakibara、A. Fujimaki
    • 雑誌名

      IEEE Trans. on Appl. Supercond.

      巻: 29 号: 5 ページ: 1102605-1102605

    • DOI

      10.1109/tasc.2019.2906278

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relaxation method in description of RAM memory cell in RSFQ computer2018

    • 著者名/発表者名
      K. D. Pomorski, H. Akaike, A. Fujimaki, K. Rusek
    • 雑誌名

      COMPEL - The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering

      巻: 38 号: 1 ページ: 395-414

    • DOI

      10.1108/compel-06-2017-0242

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 位相シフタとしてπ接合rf-SQUIDを用いた量子化磁束パラメトロン2020

    • 著者名/発表者名
      赤池 宏之、藤巻 朗
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Fabrication of NbTiN Josephson junctions with thermally oxidized Hf tunnel barriers2018

    • 著者名/発表者名
      H. Akaike, K. Munemoto, Y. Sakakibara, A. Fujimaki
    • 学会等名
      2018 Applied Superconductivity Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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