| 研究課題/領域番号 |
22K18812
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋大学 (2023)
九州工業大学 (2022) |
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研究代表者 |
堀出 朋哉 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (70638858)
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| 研究分担者 |
大輪 拓也 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (40649232)
田中 将嗣 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (90597650)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
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| キーワード | 超伝導 / 薄膜 / パーコレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ネットワークの広がりはパーコレーション問題として知られている。本研究ではパーコレーションを扱う新しい計算プラットホームとしてパーコレーション物理コンピュータを生み出すことを目指す。超伝導体に電流を流した時の電圧発生パーコレーションに着目する。局所的に超伝導現象を変調した際の電圧挙動を観察することにより、入力パターン変化によるパーコレーションパス変化を実証する。さらに一般的問題とデバイスのインターフェースとなる数理モデルを構築し、デバイス原理の指針を示す。
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| 研究実績の概要 |
YBa2Cu3O7(YBCO)膜をデバイス応用するにはSi基板上に成膜する必要がある。そこでSi基板上にYBCO膜を成膜した。YBCO膜がエピタキシャルに成長し、臨界温度も85K級とすることに成功した。ナノコンポジット構造を形成することも可能であることも示した。さらに粒界のために臨界電流密度が小さくなっておいることもわかった。臨界電流密度が入力に対する応答のしやすさの指標であり、粒界やナノコンポジット構造により臨界電流密度を調整できることが分かった。YBCO膜において温度や磁場を変化させて抵抗を測定した。磁場を増加、または温度を上げることにより、抵抗が大きくなることを確認した。さらにひずみを用いた入力の可能性も調べた。YBCO膜ではひずみ応答が小さいが、(La,Sr)2CuO4ではひずみ応答が大きく、曲げひずみによる5K級のTc変化を観察した。このように温度、磁場、ひずみをデバイスの入力パラメータとすることができる。
またデバイス特性を評価する中で、YBCO膜においてパーコレーションが均一性に影響を受けることがわかってきた。YBCO膜には不均一性があり、デバイスの応答に影響を及ぼす可能性がある。電子顕微鏡やX線を用いて不均一性を解析することに着手した。
さらに相転移パーコレーションを用いた計算という観点からYBCO膜の抵抗評価を行った。不均一な電流分布に対して抵抗の場所依存性を多端子により測定することで磁束相関を評価した。低温になるほど磁束が強い相関を示して運動する。相関のつながり方がパーコレーションすることになり、パーコレーションデバイスの原理になる可能性があることを示した。また本デバイスではレーザーエッチングによるデバイス加工を行っており、フォトリソマスクを作製せずに様々なパターンの加工を施す技術を構築することにも成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究代表者が異動したため装置の移設が必要となった。試料作製や評価については環境を構築することと並行して進めた。一方、実験結果の解析に遅れが生じたため、数理モデルとのすり合わせにおいて遅れが生じている。
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| 今後の研究の推進方策 |
電流パス型のパーコレーションデバイスと相転移型のパーコレーションデバイスを提案し、試料作製及び特性評価を行ってきた。パーコレーションデバイスとしての可能性を示す結果は得られている。数理モデルで記述してデバイス化するには、実験結果と数理モデルのすり合わせが必要である。それぞれのデバイスにおいて詳細な特性挙動を評価し、パーコレーションの数理モデルとの対応を明らかにする。
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