単一磁束量子局在電磁波集積回路プロセスに関する研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18080007
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 藤巻 朗 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20183931)
• 研究分担者: 赤池 宏之 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (20273287)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2009
• キーワード: 超伝導 / 単一磁束量子 / 局在電磁波 / ジョセフソン接合 / 窒化ニオブ

研究概要

NbNはNbに比べ1.5倍の超伝導エネルギーギャップを有する。この特長を活かし、回路の安定動作に使われるシャント抵抗を自身に内包させ、かつ高速性につながる特性電圧の高いジョセフソン接合の作製を目指した。Alをプラズマ窒化したトンネル障壁層を用いることで、これまでにない特性の再現性と制御性を示すことに成功した。また、トンネル障壁層に接する形で常伝導NbN_x層を配置することで目標とした特性の獲得にも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] 単一磁束量子回路による超高速信号処理 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤巻朗
  • 雑誌名: まぐね vol.5,No.1 ページ: 19-24
• [雑誌論文] 単一磁束量子を用いた情報処理回路 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤巻朗, 田中雅光
  • 雑誌名: 電気学会誌 vol.130,No.3 ページ: 159-162
• [雑誌論文] All MgB2 Josephson junctions with amorphous boron barriers (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Mitamura, C. Maruyama, H. Akaike, A. Fujimaki, R. Ishii, Y. Niihara, M. Naito
  • 雑誌名: IEICE Trans. Electronics E93-C,No.4 ページ: 468-472
  • 査読あり
• [雑誌論文] The preparation process of plasma-nitrided barriers in NbN Josephson junctions for digital applications (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Nagai, H. Akaike, R. Kanada, N. Naito, A. Fujimaki
  • 雑誌名: Supercond. Sci. Technol. 22(11),No.114015 ページ: 5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current Resolution of a Single-Flux-Quantum Readout Circuit Based on Current-to-Time Conversion Toward a Flux Qubit System (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Nakamura, H. Numabe, A. Bozbey, A. Fujimaki
  • 雑誌名: IEEE Trans. Appl. Supercond. 19(3) ページ: 973-976
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Flux-Quantum Circuit Based Readout System for Detector Arrays by Using Time to Digital Conversion (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Bozbey, S. Miyajima, H. Akaike, A. Fujimaki
  • 雑誌名: IEEE Trans. Appl. Supercond. 19(3) ページ: 509-513
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Shunted NbN Junctions With NbNx/AlN Bilayered Barriers for 4 K Operation (2009)
  • 著者名/発表者名: R. Kanada, Y. Nagai, H. Akaike, A. Fujimaki
  • 雑誌名: IEEE Trans. Appl. Supercond. 19(3) ページ: 249-252
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bit-Serial Single Flux Quantum Microprocessor CORE (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Fujimaki, M. Tanaka, T. Yamada, Y. Yamanashi, Heejoung Park, N. Yoshikawa
  • 雑誌名: IEICE Trans. Electron. E91-C(3) ページ: 342-349
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and implementation of a pipelined 8 bit-serial single-flux-quantum microprocessor with cache memories (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, Y. Yamanashi, N. Irie, H. -J. Park, S. Iwasaki, K. Takagi, K. Taketomi, A. Fujimaki, N. Yoshikawa, H. Terai, S. Yorozu
  • 雑誌名: Supercond. Sci. Technol. 20(11) ページ: S305-S309
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative evaluation of delay time in the single-flux-quantum circuit (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Iwasaki, M. Tanaka, N. Irie, A. Fujimaki, N. Yoshikawa, H. Terai, S. Yorozu
  • 雑誌名: Physica C 463-465 ページ: 1068-1071
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of surface morphologies of base electrodes on the qualities of Nb/AlOx/Nb Josephson junctions with high critical densities (2007)
  • 著者名/発表者名: N.J. Mehta, N. Mitamura, R. Kanada, H. Akaike, A. Fujimaki
  • 雑誌名: Physica C 463-465 ページ: 975-978
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Design Approach for High-Throughput Arithmetic Circuits for Single-Flux-Quantum Microprocessors (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, Y. Yamanashi, Y. Kamiya, A. Akimoto, N. Irie, H. -J. Park, A. Fujimaki, N. Yoshikawa, H. Terai, S. Yorozu
  • 雑誌名: IEEE Trans. Appl. Supercond. 17(2) ページ: 516-519
  • 査読あり
• [学会発表] NbN Josephson junctions for SFQ LSIs (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Fujimaki, Y. Nagai, N. Naito, H. Akaike
  • 学会等名: The 3rd Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV 2010) A01-1
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2010-01-13
• [学会発表] Fabrication of NbN Josephson Junctions with Plasma- Nitrided AlN Barriers Formed by RF Substrate Biasing (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Nagai, N. Naito, H. Akaike, A. Fujimaki
  • 学会等名: The 3rd Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV 2010) P15
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2010-01-13
• [学会発表] Development of Single-Flux-Quantum Circuits for a Compact Neutron Diffractometer (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Fujimaki, I. Nakanishi, S. Miyajima, T. Ishida
  • 学会等名: The 5th East Asia Symposium on Superconductor Electronics (EASSE2009) M2-2
  • 発表場所: Nanjing, China
  • 年月日: 20091012-20091015
• [学会発表] RSFQ Circuit Design for Detector Applications (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Fujimaki
  • 学会等名: 6th FLUXONICS RSFQ design workshop
  • 発表場所: Ilmenau, Germany
  • 年月日: 20090726-20090729
• [学会発表] Preparation Process of Plasma-Nitrided Barriers in NbN Josephson Junctions for Digital Applications (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Nagai, R. Kanada, H. Akaike, A. Fujimaki
  • 学会等名: 12th Int. Superconductive Electronics Conf. (ISEC2009) TD-O6 Extended Abstracts of the 12th International Superconductive Electronics Conference TD-O6
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20090616-20090619
• [学会発表] Preparation of MgB2/B/MgB2 Josephson Junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Mitamura, C. Maruyama, H. Akaike, A. Fujimaki, R. Inoue, Y. Niihara, M. Naito
  • 学会等名: 12th Int. Superconductive Electronics Conf. (ISEC2009) TD-P14Extended Abstracts of the 12th International Superconductive Electronics Conference TD-P14
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20090616-20090619
• [学会発表] Demonstration of 2x3 Reconfigurable-Data-Path Processors with 14000 Josephson Junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Fujimaki, R. Kasagi, K. Takagi, I. Kataeva, H. Akaike, M. Tanaka, N. Takagi, N. Yoshikawa, K. Murakami
  • 学会等名: 12th Int. Superconductive Electronics Conf. (ISEC2009) (SSV Session) SP-O4Extended Abstracts of the 12th International Superconductive Electronics Conference SP-O4
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20090616-20090619
• [学会発表] Electrical Properties of All MgB2 Josephson Junctions with Different Tunnel Barriers (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Mitamura, C. Maruyama, H. Akaike, A. Fujimaki, R. Ishii, Y. Niihara, M. Naito
  • 学会等名: The 2nd Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV2009) O10
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20090615-20090617
• [学会発表] Recent Progress in Superconducting Digital Electronics (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Fujimaki
  • 学会等名: Joint JSPS-ESF International Conference on Nanoscience and Engineering in Superconductivity
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 20090323-20090326
• [学会発表] Self-shunted NbN junctions with NbNx/AlN/NbNx multilayered barriers for 4 K operation (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Kanada, Y. Nagai, H. Akaike, A. Fujimaki
  • 学会等名: 2008 Appl. Supercond. Conf. (ASC2008) 2EPH01
  • 発表場所: Chicago, Illinois, USA
  • 年月日: 20080817-20080822
• [学会発表] Fabrication and measurement of high quality and high critical current density Nb/AlOx/Nb Josephson junction (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Mitamura, H. Akaike, A. Fujimaki
  • 学会等名: Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV2008) P1-3
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2008-03-17
• [学会発表] Self-shunted NbN Josephson Junctions with AlN/NbNx Barriers (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Fujimaki, R. Kanada, Y. Nagai, H. Akaike
  • 学会等名: Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV2008) A1-2
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2008-03-17
• [学会発表] Superconducting Elecronics in Japan (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Fujimaki
  • 学会等名: The 15th Biennial Workshop on Superconductive Electronics: Devices, Circuits and Systems
  • 発表場所: Lakeville, Connecticut, USA
  • 年月日: 20071014-20071018
• [学会発表] Recent Progress in SFQ LSI Technology (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Fujimaki
  • 学会等名: 8th European Conf. on Applied Superconductivity (EUCAS2007)
  • 発表場所: Brussels, Belgium
  • 年月日: 20070916-20070920
• [学会発表] Development of High-Speed Single-Flux-Quantum Microprocessors (2006)
  • 著者名/発表者名: A. Fujimaki, M. Tanaka, N. Irie, S. Iwasaki, T. Yamada, N. Takagi, H. Park, Y. Yamanashi, N. Yoshikawa, H. Terai, S. Yorozu, Y. Takai
  • 学会等名: 19th Int. Symposium on Superconductivity (ISS2006) FD-22-INV
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20061030-20061101
• [学会発表] High resolution analog-to-digital converter toward a multiple detectors system (2006)
  • 著者名/発表者名: A. Fujimaki, A. Sekiya, Y. Nishido, T. Yamazaki, H. Sato, H.M. Shimizu
  • 学会等名: 2006 Appl. Supercond. Conf. (ASC2006) 2EX06
  • 発表場所: Seattle, Washington, USA
  • 年月日: 20060827-20060901
• [学会発表] Recent Progress in Rapid-single-flux-quantum Circuits (2006)
  • 著者名/発表者名: A. Fujimaki
  • 学会等名: 11th Int. Conferences on Modern Materials and Technologies (CIMTEC2006) (11th Int. Ceramics Congress and 4th Forum on New Materials) IC-II. 5: SL04
  • 発表場所: Sicily, Italy
  • 年月日: 20060604-20060609
• [図書] 第24章SFQ回路とその情報通信機器応用"超電導の応用最新技術 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤巻朗, 日高睦夫
  • 総ページ数: 277-292
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] "第6章3超伝導集積回路"テラヘルツ技術総覧(廣本宣久) (2007)
  • 著者名/発表者名: 藤巻朗
  • 総ページ数: 376-388
  • 出版者: 有限会社エヌジーティー