研究課題/領域番号 |
22K18991
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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 |
審査区分 |
中区分30:応用物理工学およびその関連分野
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研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
研究代表者 |
大谷 知行 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (50281663)
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研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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キーワード | 超伝導 / メタマテリアル / 共振器 / MKID / 力学インダクタンス / 検出器 |
研究開始時の研究の概要 |
超伝導マイクロ波力学インダクタンス検出器(MKIDs)は、1本のマイクロ波信号読み出し線に共振周波数の異なるマイクロ波共振器を交流結合させた構造を有し、高性能の大規模アレイ検出器が実現可能である。一方、各ピクセルで検出器特性のばらつきがあり、その主要因はマイクロ波共振器のばらつきにある。そこで本研究では「メタマテリアル組み込み型共振器つきMKIDs検出器」を新たに開発する。具体的には、マイクロ波共振器の基本構造や長さを同一にし、代わりに共振器の隙間に超伝導メタマテリアルを多数組み込むことで均一性と性能制御性を両立させる。これをテラヘルツ検出器として作製・評価し、大規模アレイ化技術を確立する。
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研究実績の概要 |
超伝導マイクロ波力学インダクタンス検出器(MKIDs)は、1本のマイクロ波信号読み出し線に共振周波数の異なるマイクロ波共振器を多数交流結合させた構造を有するため、1本の読み出し線で100個以上のピクセルの信号を同時に読み出せる検出器である。この検出器では、各ピクセルのデザインの差異により検出器特性のばらつきが生じるが、その主要因はマイクロ波共振器にあると考えられる。そこで、この課題解決のために、本研究では、超伝導マイクロ波共振器にメタマテリアル組み込みについて研究を行っている。2022年度は、共振器構造に組み込むメタマテリアル形状の1つとして、アナポール型メタマテリアルの設計とシミュレーションを実施した。具体的には、Nb超伝導体を用いた構造において、リング共振器の外径、太さ、ギャップの幅などの条件を変え、メタマテリアル励起透過(TIT)を示すような条件の探索を行い、良好なTITを示す条件を見出した。そして、その条件下での表面電流分布、電場強度分布、磁場強度分布を求めた。これらの条件をもとに、2023年度は実際のデバイスを作製し、希釈冷凍機での測定実験を進める予定である。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2022年度は、主としてアナポール型メタマテリアルのシミュレーションを行った。その結果、メタマテリアル励起透過(TIT)を示すような条件を見出した。
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今後の研究の推進方策 |
2022年度に探索したメタマテリアル形状を中心として、これを組み込んだ実際のデバイスの作製を行う。なお、2023年度には、作製に用いるクリーンルームの移設作業が行われる可能性があり、その影響で、研究は2024年度までずれ込む可能性があるが、できるだけこれを見込んで先行して研究を進めたい。
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