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量子雑音限界を目指した高感度テラヘルツ検出器の研究

研究課題

研究課題/領域番号 26420330
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関国立研究開発法人情報通信研究機構

研究代表者

鵜澤 佳徳  国立研究開発法人情報通信研究機構, ソーシャルイノベーションユニットテラヘルツ研究センターテラヘルツ連携研究室, 室長 (00359093)

研究分担者 小嶋 崇文  国立天文台, 先端技術センター, 助教 (00617417)
牧瀬 圭正  国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 主任研究技術員 (60363321)
連携研究者 牧瀬 圭正  国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 主任研究技術員 (60363321)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードテラヘルツ / 超伝導 / 窒化ニオブチタン
研究成果の概要

本研究では、テラヘルツ帯でこれまで世界最高性能を示したSISミキサを改良することで、さらなる性能向上を目指した開発を実施した。従来同調回路部に用いていた高周波損失のあるAlを置き換えるためのNbTiNが、テラヘルツ帯で低損失であることを実験的に明らかにした。NbTiN配線とNb接合を接続した際のエネルギーギャップ差により生じる接合の電流-電圧特性の劣化をNb電極の厚さを増大することで低減することに成功した。新たに設計・試作したSISミキサは若干のギャップ電圧の低下を示したが、これは現時点での作製プロセスの制約から上下部のNb電極の厚さが不十分であることが原因であり、今後の有益な開発指針を得た。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 10件、 招待講演 6件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Northwestern University(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Northwestern University(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Design of Terahertz SIS Mixers Using Nb/AlN/Nb Junctions Integrated With All-NbTiN Tuning Circuits2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Uzawa, M. Kroug, T. Kojima, K. Makise, A. Gonzalez, S. Saito, Y. Fujii, K. Kaneko, H. Terai, and Z. Wang
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 27 号: 4 ページ: 1500705-1500705

    • DOI

      10.1109/tasc.2016.2632628

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On-Wafer Capacitance Measurement of Nb-Based SIS Junctions With a 4-K Probe Station2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kojima, M. Kroug, K. Sato, T. Sakai, and Y. Uzawa
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 27 号: 4 ページ: 9000704-9000704

    • DOI

      10.1109/tasc.2017.2657693

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Low Leakage Current Nb-Based Tunnel Junctions with an Extra Top Al Layer2017

    • 著者名/発表者名
      M. Ikeya, T. Noguhci, T. Kojima, and T. Sakai
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E100.C 号: 3 ページ: 291-297

    • DOI

      10.1587/transele.E100.C.291

    • NAID

      130005397855

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tuning circuit material for mass-produced Terahertz SIS receivers2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Uzawa, Y. Fujii, A. Gonzalez, K. Kaneko, M. Kroug, T. Kojima, A. Miyachi, K. Makise, S. Saito, H. Terai, and Z. Wang
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Appl. Supercond.

      巻: 25 号: 3 ページ: 2401005-2401005

    • DOI

      10.1109/tasc.2014.2386211

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書 2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Characterization of NbTiN films for superconducting terahertz circuitry2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Uzawa, K. Makise, T. Kojima, M. Kroug, S. Saito, Y. Fujii, A. Gonzalez, K. Kaneko, H. Terai, and Z. Wang
    • 雑誌名

      IEEE 15th International Superconductive Electronics Conference (ISEC)

      巻: Non ページ: 1-3

    • DOI

      10.1109/isec.2015.7383432

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Development of Superconducting THzReceivers for Radio Astronomy2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Uzawa, Y. Fujii, M. Kroug, K. Makise, A. Gonzalez, K. Kaneko, T. Kojima, A. Miyachi, S. Saito, H. Terai, and Z. Wang
    • 学会等名
      41st International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • 発表場所
      Bella center, Copenhagen, Denmark
    • 年月日
      2016-09-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Superconducting THz Receivers for Radio Astronomy2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Uzawa, Y. Fujii, M. Kroug, K. Makise, A. Gonzalez, K. Kaneko, T. Kojima, A. Miyachi, S. Saito, H. Terai, and Z. Wang
    • 学会等名
      41st International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • 発表場所
      Bella center, Copenhagen, Denmark
    • 年月日
      2016-09-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 冷却プローブステーションを用いたSIS 接合のキャパシタンス測定2016

    • 著者名/発表者名
      小嶋崇文, Matthias Kroug, 酒井剛, 鵜澤佳徳
    • 学会等名
      2016年第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Development of Terahertz SIS Mixers Using Nb/AlN/Nb Tunnel Junctions Integrated with All NbTiN Tuning Circuits2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Uzawa, M. Kroug, T. Kojima, K. Makise, A. Gonzalez, S. Saito, Y. Fujii, K. Kaneko, H. Terai, and Z. Wang
    • 学会等名
      Applied Superconductivity Conference 2016
    • 発表場所
      Colorado Convention Center, Denver, USA
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On-Wafer Capacitance Measurement of Nb-Based SIS Junctions With a 4-K Probe Station2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kojima, M. Kroug, K. Sato, T. Sakai, and Y. Uzawa
    • 学会等名
      Applied Superconductivity Conference 2016
    • 発表場所
      Colorado Convention Center, Denver, USA
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Terahertz SIS Mixer Using Nb/AlN/Nb Tunnel Junctions Integrated with All NbTiN Tuning Circuits2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Uzawa, M. Kroug, T. Kojima, K. Makise, A. Gonzalez, S. Saito, Y. Fujii, K. Kaneko, H. Terai, and Z. Wan
    • 学会等名
      Applied Superconductivity Conference 2016
    • 発表場所
      Colorado Convention Center, Denver, Colorado, USA
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Highly Sensitive Superconducting Receivers for ALMA Band 10 and Future Prospects2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Uzawa, K. Makise, S. Saito, H. Terai, Z. Wang, T. Kojima, M. Kroug, Y. Fujii, A. Gonzalez, and K. Kaneko
    • 学会等名
      2016 URSI Asia-Pacific Radio Science Conference
    • 発表場所
      Grand Hilton Seoul Hotel, Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of highly sensitive superconducting receivers for ALMA band 10 and future prospects2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Uzawa, T. Kojima, M. Kroug, Y. Fujii, A. Gonzalez, K. Kaneko, K. Makise, S. Saito, H. Terai, and Z. Wang
    • 学会等名
      2016 URSI Asia-Pacific Radio Science Conference
    • 発表場所
      Grand Hilton Seoul Hotel, Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Terahertz SIS Mixers Using Nb/AlN/Nb Tunnel Junctions Integrated with All NbTiN Tuning Circuits2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Uzawa, M. Kroug, T. Kojima, K. Makise, A. Gonzalez, S. Saito, Y. Fujii, K. Kaneko, H. Terai, and Z. Wang
    • 学会等名
      27th International Symposium on Space Terahertz Technology
    • 発表場所
      Jinling Hotel, Nanjing, China
    • 年月日
      2016-04-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Terahertz radio astronomy applications and activities at NICT2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Uzawa
    • 学会等名
      Spain-Japan Joint workshop on Millimetre-wave and Terahertz
    • 発表場所
      Universidad Carlos III de Madrid, Madrid, Spain
    • 年月日
      2016-03-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Characterization of NbTiN Films for Superconducting Terahertz Circuitry2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Uzawa, K. Makise, T. Kojima, S. Saito, M. Kroug, Y. Fujii, A. Gonzalez, K. Kaneko, H. Terai, and Z. Wang
    • 学会等名
      The 15th International Superconductive Electronics Conference
    • 発表場所
      Nagoya University and Nogakudo, Nagoya, Japan
    • 年月日
      2015-07-06 – 2015-07-09
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Characterization of NbTiN films for superconducting terahertz circuitry2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Uzawa, K. Makise, T. Kojima, M. Kroug, S. Saito, Y. Fujii, A. Gonzalez, K. Kaneko, H. Terai, and Z. Wang
    • 学会等名
      The 15th International Superconductive Electronics Conference
    • 発表場所
      名古屋大学および名古屋能楽堂(愛知県、名古屋市)
    • 年月日
      2015-07-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of NbTiN films for superconducting terahertz circuitry2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Uzawa, K. Makise, T. Kojima, M. Kroug, S. Saito, Y. Fujii, A. Gonzalez, K. Kaneko, H. Terai, and Z. Wang
    • 学会等名
      15th Workshop on Submillimeter-Wave Receiver Technologies in Eastern Asia
    • 発表場所
      Hotel Kintetsu Aquavilla Ise-Shima, Mie, Japan
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Performance of Terahertz Superconducting Receivers for the ALMA Telescope2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Uzawa, Y. Fujii, M. Kroug, K. Makise, T. Kojima, A. Miyachi, A. Gonzalez, K. Kaneko, S. Saito, H. Terai, Z. Wang, and S. Asayama
    • 学会等名
      The 9th International Symposium on Intrinsic Josephson Effect and THz Plasma Oscillations in High-Tc Superconductors
    • 発表場所
      Kyoto Univ., Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-11-30 – 2014-12-03
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Performance of mass-produced terahertz SIS receivers for the ALMA telescope2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Uzawa, Y. Fujii, A. Gonzalez, K. Kaneko, M. Kroug, T. Kojima, A. Miyachi, K. Makise, H. Terai, Z. Wang, and S. Asayama
    • 学会等名
      Applied Superconductivity Conference 2014
    • 発表場所
      Charlotte Convention Center, Charlotte, USA
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-15
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [産業財産権] テラヘルツ波イメージング装置2016

    • 発明者名
      鵜澤佳徳、木内等、小嶋崇文、川瀬晃道
    • 権利者名
      鵜澤佳徳、木内等、小嶋崇文、川瀬晃道
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-048305
    • 出願年月日
      2016-03-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-02-16  

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