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高温・高速・高感度動作を実現する単一光子検出器に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21560455
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計測工学
研究機関近畿大学

研究代表者

楠 正暢  近畿大学, 生物理工学部, 教授 (20282238)

研究分担者 三木 茂人  情報通信研究機構, 主任研究員 (30398424)
岡井 大祐  兵庫県立大学, 大学院・工学研究科, 助教 (60336831)
研究期間 (年度) 2009 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011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)
2011年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2009年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードセンシングデバイス / 単一光子検出 / 高温超伝導 / ナノワイヤー / ナノワイヤ
研究概要

量子暗号通信のキーデバイスである単一光子検出器として、高温超伝導体でナノワイヤーを実現するための要素技術についての研究を行った。高温超伝導材料にはYBa_2Cu_3O_y(YBCO)を用いて実験を行い、Pt/Auのキャップ層を持つYBCO膜で、250回折り返された、全長約25mm、幅200nmのメアンダ型ナノワイヤーを100×100μm四方の領域に形成できることを示した。また、YBCOエッチング時に試料ステージを液体窒素冷却することにより、プラズマ衝撃による劣化の影響を抑制し、幅200nm、長さ1μmのワイヤーで超伝導電流を確認した。さらに、YBCOと単結晶基板のヘテロ界面近傍における格子不整合について検討し、20nmの膜厚でも80K以上の臨界温度(T_c)を持つYBCO膜の作製に成功した。一方、80~10nmの範囲で膜厚とT_cの関係を調べ、実効的に膜厚10nm以下の特性を有する高温超伝導ナノワイヤー実現の可能性を示し、その方法について述べた。

報告書

(4件)
  • 2011 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (20件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Superconducting property of Zr-Co-Al-Nb metallic glass2011

    • 著者名/発表者名
      D. Okai, R. Nagai, G. Motoyama, H. M. Kimura and A. Inoue
    • 雑誌名

      Physica C

      巻: Vol.471 ページ: 725-729

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of Coupling Efficiency and Absorption Coefficient for Fiber-Coupled SNSPD With an Optical Cavity2011

    • 著者名/発表者名
      S. Miki, T. Yamashita, M. Fujiwara, M. Sasaki, Z. Wang
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: Vol.21 ページ: 332-335

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of Coupling Efficiency and Absorption Coefficient for Fiber-Coupled SNSPD With an Optical Cavity2011

    • 著者名/発表者名
      S.Miki, T.Yamashita, M.Fujiwara, M.Sasaki, Z.Wang
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 21 ページ: 332-335

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superconducting property of Zr-Co-Al-Nb metallic glass2011

    • 著者名/発表者名
      D.Okai, R.Nagai, G.Motoyama, H.M.Kimura, A.Inoue
    • 雑誌名

      Physica C

      巻: 471 ページ: 725-729

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superconducting property of Zr-Co and Zr-Co-Al alloys fabricated by rapid solidification2010

    • 著者名/発表者名
      D. Okai, R. Nagai, G. Motoyama, T. Fukami, T. Yamasaki, Y. Yokoyama, H. M. Kimura A. Inoue
    • 雑誌名

      Physica C

      巻: Vol.40 ページ: 1048-1051

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superconducting property of Zr-Co and Zr-Co-Al alloys fabricated by rapid solidification2010

    • 著者名/発表者名
      D.Okai, R.Nagai, G.Motoyama, T.Fukami, T.Yamasaki, Y.Yokoyama, H.M.Kimura, A.Inoue
    • 雑誌名

      Physica C

      巻: 40 ページ: 1048-1051

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superconducting NbTiN Nanowire Single Photon Detectors with Low Kinetic Inductance2009

    • 著者名/発表者名
      S. Miki, M. Takeda, M. Fujiwara, M. Sasaki, A. Otomo, Z. Wang
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: Vol.2 ページ: 75002-75002

    • NAID

      10025087337

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superconducting NbTiN Nanowire Single Photon Detectors with Low Kinetic Inductance2009

    • 著者名/発表者名
      S.Miki
    • 雑誌名

      APEX 2

      ページ: 75002-75004

    • NAID

      10025087337

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 光/超伝導変換デバイスの感度向上を目的とした極薄高温超伝導膜の作製法の研究

    • 著者名/発表者名
      伊藤大介、小谷克己、三宅智貴、西川博昭、本津茂樹、楠正暢
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C

      巻: (印刷中)

    • NAID

      10031120118

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 光/超伝導変換デバイスの感度向上を目的とした極薄酸化物超伝導膜の作製2011

    • 著者名/発表者名
      伊藤大介, 三宅智貴, 小谷克己, 高橋晋也, 西川博昭, 楠正暢, 本津茂樹
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会
    • 発表場所
      兵庫県立大学
    • 年月日
      2011-10-30
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 光/超伝導変換デバイスの感度向上を目的とした極薄酸化物超伝導膜の作製2011

    • 著者名/発表者名
      伊藤大介, 三宅智貴, 小谷克己, 高橋晋也, 西川博昭, 楠正暢, 本津茂樹
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会
    • 発表場所
      兵庫県立大学(兵庫県)
    • 年月日
      2011-10-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Superconducting property of Zr-Cu-Al-Ni-Nb alloys2011

    • 著者名/発表者名
      D. Okai, G. Motoyama, H. M. Kimura, A. Inoue
    • 学会等名
      4th Symposium on Superconductivity
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2011-10-26
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Superconducting property of Zr-Cu-Al-Ni-Nb alloys2011

    • 著者名/発表者名
      D.Okai, G.Motoyama, H.M.Kimura, A.Inoue
    • 学会等名
      24th Symposium on Superconductivity (ISS 2011)
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2011-10-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Performances of superconducting nanowire single photon detectors at 800 nm wavelength2011

    • 著者名/発表者名
      S. Miki, T. Yamashita, M. Fujiwara, M. Sasaki, Z. Wang
    • 学会等名
      Superconductivity Centennial Conference
    • 発表場所
      Netherlands
    • 年月日
      2011-09-20
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Performances of superconducting nanowire single photon detectqrs at 800 nm wavelength2011

    • 著者名/発表者名
      S.Miki, T.Yamashita, M.Fujiwara, M.Sasaki, Z.Wang
    • 学会等名
      Superconductivity Centennial Conference (EUCAS-ISEC-ICMC 2011)
    • 発表場所
      Netherlands
    • 年月日
      2011-09-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 酸化物超伝導薄膜のダメージレスナノプロセスに用いるエピタキシャル成長阻害層の検討2010

    • 著者名/発表者名
      高橋晋也, 伊藤大介, 楠正暢, 西川博昭, 本津茂樹
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会関西連合大会
    • 発表場所
      立命館大学
    • 年月日
      2010-11-14
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 酸化物超伝導薄膜のダメージレスナノプロセスに用いるエピタキシャル成長阻害層の検討2010

    • 著者名/発表者名
      高橋晋也, 伊藤大介, 楠正暢, 西川博昭, 本津茂樹
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会関西連合大会
    • 発表場所
      立命館大学(草津市)
    • 年月日
      2010-11-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 酸化物超伝導薄膜のダメージレスナノ加工プロセスの検討2010

    • 著者名/発表者名
      高橋晋也, 馬場康仁, 楠正暢, 西川博昭, 本津茂樹
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会関西連合大会
    • 発表場所
      立命館大学
    • 年月日
      2010-11-13
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 酸化物超伝導薄膜のダメージレスナノ加工プロセスの検討2010

    • 著者名/発表者名
      高橋晋也, 馬場康仁, 楠正暢, 西川博昭, 本津茂樹
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会関西連合大会
    • 発表場所
      立命館大学(草津市)(奨励賞受賞による招待発表)
    • 年月日
      2010-11-13
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Multichannel SNSPD system with 21% system detection efficiency at 1550nm wavelength2010

    • 著者名/発表者名
      S. Miki, T. Yamashita, M. Fujiwara, M. Sasaki, and Z. Wang
    • 学会等名
      Applied Superconducting Conference
    • 発表場所
      Washington D. C
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Multichannel SNSPD system with 21% system detection efficiency at 1550nm wavelength2010

    • 著者名/発表者名
      Shigehito Miki, Taro Yamashita, Mikio Fujiwara, Masahide Sasaki, Zhen Wang
    • 学会等名
      Applied Superconducting Conference 2010
    • 発表場所
      Omni Shoreham Hotel, Washington D.C.
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 酸化物超伝導薄膜のダメージレスナノ加工プロセスの検討2009

    • 著者名/発表者名
      馬場康仁, 高橋晋也, 楠正暢, 西川博昭, 本津茂樹
    • 学会等名
      電気関係学会関西支部連合大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2009-11-07
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 酸化物超伝導薄膜のダメージレスナノ加工プロセスの検討2009

    • 著者名/発表者名
      馬場康仁
    • 学会等名
      平成21年電気関係学会関西支部連合大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 年月日
      2009-11-07
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Superconducting property of Zr-Co and Zr-Co-Al alloys fabricated by rapid solidification2009

    • 著者名/発表者名
      D. Okai, R. Nagai, T. Fukami, T. Yamasaki, Y. Yokoyama, A. Inoue
    • 学会等名
      22nd International Symposium on Superconductivity
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Compact packaging of optical cavity structured SNSPDs with high optical coupling efficiency2009

    • 著者名/発表者名
      S. Miki, M. Takeda, M. Fujiwara, M. Sasaki, Z. Wang
    • 学会等名
      9th European Conference on Applied Superconductivity
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 光キャビティ付超伝導ナノワイヤ単一光子検出器の開発I2009

    • 著者名/発表者名
      三木茂人, 武田正典, 藤原幹生, 佐々木雅英, 王鎮
    • 学会等名
      第70回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 光キャビティ付超伝導ナノワイヤ単一光子検出器の開発I2009

    • 著者名/発表者名
      三木茂人
    • 学会等名
      2009年秋季 第70回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Compact packaging of optical cavity structured SNSPDs with highoptical coupling efficiency2009

    • 著者名/発表者名
      S.Mik
    • 学会等名
      9th European Conference on Applied Superconductivity
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Superconducting property of Zr-Co and Zr-Co-Al alloys fabricated by rapid solidification2009

    • 著者名/発表者名
      D.Okai
    • 学会等名
      22nd International Symposium on Superconductivity
    • 発表場所
      Epochal Tsukuba(Tsukuba, Japan)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考] 奨励賞受賞馬場康仁,高橋晋也,楠正暢,西川博昭,本津茂樹;酸化物超伝導薄膜のダメージレスナノ加工プロセスの検討,電気関係学会関西支部連合大会2009年11月7日,大阪大学

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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