極限機能ボルテックスデバイス研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10142102
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岡部 洋一 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (50011169)
• 研究分担者: 吉田 啓二 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 教授 (80108670) ; 松田 瑞史 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (20261381) ; 藤巻 朗 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20183931) ; 藤井 龍彦 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 講師 (40238530) ; 円福 敬二 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 助教授 (20150493)
• キーワード: 超伝導 / ボルテックス / SQUID / マイクロ波 / SFQ / ランプエッジ接合

研究概要

本研究班は、ボルテックスの超伝導エレクトロニクスへの応用を課題とし、主として、1. 超高感度磁場センサとしてのSQUID、2. 極低損失であるマイクロ波受動回路、3. 超高速超低電力の論理回路を検討している。
1. 九大の円福は、バイクリスタル接合における電流輸送の機構と接合パラメータの傾角依存性を明らかにした。SQUID応用には傾角30度の接合が最適であることを示し、高性能なSQUIDを実現した。室蘭工大の松田は、バイクリスタル基板上のYBCO薄膜を用いて、直接結合型high-Tc SQUIDマグネトメータを作製し、評価した。特にSQUIDパラメータの容量成分のうち、浮遊容量の低減が特性の向上につながることを実験と解析の両面から確かめた。阪大の藤井は、現在のHigh-Tc SQUIDの性能を簡便にさらに向上させる手段として高透磁率材料を用いた微小磁場収集を試み、SQUIDのS/N比の向上に効果があることを示した。
2. 九大の吉田は、高温超伝導体を用いて、結晶粒界による弱結合の影響を考慮したマイクロ波伝送線路の複素導電率の解析を行なった。さらにメアンダ型コプレーナ線路を用いた集積化小型フィルターの試作、高温超伝導電極を用いたマイクロ波通信用光変調器の設計を行った。
3. 名大の藤巻は、臨界電流密度の制御が可能な表面改質型ランプエッジ接合作製法を提案し、接合のばらつきを2/3程度に低減した。また、積層化に伴う配線段差部のインダクタンスを測定し、回路化の設計指針を得た。埼玉大の高田は、単一磁束量子論理に基づく、二つのジョセフソン接合を共有した三つの超伝導ループで構成される新たなNANDゲートを提案した。東大の岡部は、単一磁束量子のパルス的な論理と半導体の回路で使われているレベル型の論理を融合するBSFQ(Boolean SFQ)回路を提案し、その動作を確認した。

研究成果

• [文献書誌] Keigi Yoshida: "Evaluation of Microwave Complex Conductivities of YBa_z Cu_3Ox Thin Films" IEICE Trans.Electron. Vol.E81-C No.10. 1565-1572 (1998)
• [文献書誌] Yutaka Kanda: "Design and Performance of LiNbo_3 Optical Modulator with a Superconducting Electrode" Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37 No.6B. 3736-3738 (1998)
• [文献書誌] 小野清一郎: "SFQ論理に基づくNANDゲートの提案" 電子情報通信学会 超伝導エレクトロニクス研究会. (1999)
• [文献書誌] 見目亨一: "単一磁束量子を用いた超伝導メモリの設計" 電子情報通信学会超伝導エレクトロニクス研究会. (1999)
• [文献書誌] M.Horibe: "Ramp-edge Josephson junctions using barriers of various vesistivities" IEICE Trans.Electronics. vol.EB1-C No.10. 1526-1531 (1998)
• [文献書誌] A.Fujimaki: "Preparation of remp-edge Josephson junctions with natural barriers" IEEE Trans.Applied Supercond.(to be published). (1999)
• [文献書誌] T.Minotani: "Properties of Josephson junction fabricated on bicrystal substrate with different misorieutation angles" Jpn.J.Appl.Phys.vol.37 No.6B. L718-L721 (1998)
• [文献書誌] K.Enpuku: "Direct-coupled high Tc dc superconducting guantum interference device magnetmeter on SrTiO_3 substrate" Jpn.J.Appl.Phys.vol.37 No.9A. 4769-4773 (1998)
• [文献書誌] E.Maruyama: "Analytical approach to calculate the flux dependent current-voltage characteristic of dcsuperconducting guantum iuterference devices" J.Appl.Phys.83(11). 6166-6171 (1998)
• [文献書誌] K.yokosawa: "Fabrication of high-Tc SQUID magnetometer with double picup-coil configration" I.S.S.Fukuoka,Japan. Abst.187 (1998)
• [文献書誌] Shingo Tomohisa: "Morphological diagnosis of epitaxial YB_2Cu_3Ox films grown by eclipse laser ablation method" Proc.of 5th ISEC('95). 453-455 (1995)
• [文献書誌] Tatsuhiko Fujii: "Improved S/N-ratio of High-Tc SQUID Magnetcariometer due to Anisotropic Collection of Magnetic Flux by High-m Platelet Spacer" Proc.of 1998 ASC. (to be published). (1999)
• [文献書誌] H.Kodaka: "SFQ Data Procesing with Set/Reset Information" IEEE Trans.Applied Supercond.(to be published). (1999)
• [文献書誌] H.Shiga: "Fabrication of YBaCuO Junction by the Irradiation of Focused I on Beam" IEEE Trans.Applied Supercond.(to be published). (1999)