| 研究課題/領域番号 |
17360154
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子デバイス・電子機器
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| 研究機関 | 埼玉大学 |
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研究代表者 |
明連 広昭 埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (20219827)
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| 研究分担者 |
高田 進 埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (80282424)
田井野 徹 埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (40359592)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2007
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| キーワード | 極低温フォトン検出器 / ミアンダライン / 光スイッチ / 単一磁束発生回路 / 単一磁束論理回路 / 光インターフェース |
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| 研究概要 |
極低温フォトン検出器の1つである超伝導単一フォトン検出器に着目し、単一磁束量子論理回路の光入力用のスイッチとしての可能性を検討した。
MgO(100)単結晶基板上へ数nmの膜厚で堆積したNbN極薄膜を電子ビームリソグラフィ法により150nm程度の線幅のミアンダパターンに加エし、液体ヘリウム温度4.2Kに冷却してマルチモードの光ファイバーを用いて波長850nmのVCSELからのレーザー光パルスを照射した。レーザー光のパルス幅が2nm程度まで応答が観測されたが、ミアンダラインの臨界電流値は20□A程度であり、SFQ発生用インターフェースでSFQを発生させるために必要な電流60□Aに比較して1/3程度である。条件を満足する方法として、作製した薄膜の膜質を改善して臨界電流密度を上昇させることが考えられるが、現状では容易でない。そこで、ミアンダラインを並列化することにより臨界電流の増加を試みた。3本のミアンダラインを並列に接続した場合、臨界電流値は1本の場合の約3倍となり、また応答速度を維持したまま応答信号が増大した。結果的に、並列化することにより臨界電流の増加と応答速度の高速化が可能であることがわかった。
SFQ発生回路については、ミアンダラインの応答がレーザパルスが入射された時、入射と同時に鋭い立ち上がりの電流パルスが得られると仮定して、微分回路でその鋭い立ち上がりを検出する回路を設計し正常に動作することを確認した。また、光パルスによる応答信号が方形波形状の場合に多数のSFQパルスが発生することを防ぐための、最終SFQパルス検出器を付属したSFQ発生回路を設計し、正常動作を確認した。
以上により、光スイッチからの充分な出力が得られる指針が得られるとともに、SFQ発生回路の動作が確認されたことからこれらの組み合わせにより光-SFQ変換回路の実現への指針が得られたと考えられる。
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