ダイヤモンド超伝導体におけるFET素子の開発

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19340103
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 高野 義彦 独立行政法人物質・材料研究機構, 超伝導材料センター, グループリーダー (10354341)
• 研究分担者: 山口 尚秀 独立行政法人物質材料研究機構, 超伝導材料センター, 主任研究員 (70399385) ; 津田 俊輔 独立行政法人物質材料研究機構, MANA独立研究者 (80422442)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: ダイヤモンド / 超伝導 / 半導体 / 絶縁体 / CVD / 薄膜 / ジョセフソン接合

研究概要

本研究は、ダイヤモンド超伝導体の電子状態や超伝導発現機構の理解を深め、半導体におこる超伝導という新規な特徴を生かした新しい基礎デバイスの開発を試みるものである。光電子分光やNMR測定を行い、ドープしたホウ素に複数のサイトがあることが理解され、ホウ素が単独に炭素サイトを置換した時のみキャリアがドープされ、ペアーなどを形成した場合キャリアに貢献しないことを明らかにした。デバイスの試作として、二枚の超伝導ダイヤモンド超薄膜の間に絶縁体ダイヤモンド層を積層させ、ダイヤモンド超伝導体で初の積層型ジョセフソン接合の作製に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Mizuguchi, Fumiaki Tomioka, Shunsuke Tsuda, Takahide Yamaguchi, Yoshihiko Takano
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 93 ページ: 012503-1-012503-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2008)
  • 著者名/発表者名: Kyoko Ishizaka, Ritsuko Eguchi, Shunsuke Tsuda, A. Chainani, Takayoshi Yokoya, Takayuki Kiss, Takahiro Shimojima, Tadashi Togashi, Shuntaro Watanabe ,C.-T. Chen, Yoshihiko Takano, Masanori Nagao, Isao Sakaguchi, Tomohiro Takenouchi, Hiroshi Kawarada , Shin Shik
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 100巻16号 ページ: 166402-1-166402-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2008)
  • 著者名/発表者名: Jin Nakamura, Nobuyoshi Yamada, Kazuhiko Kuroki, Tamio Oguchi, Kozo Okada, Yoshihiko Takano, Masanori Nagao, Isao Sakaguchi, Tomohiro Takenouchi, Kawarada Hiroshi, Rupert C.C. PERERA5, David L. EDERER
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 77巻5号 ページ: 054711-1-054711-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2008)
  • 著者名/発表者名: P Calvani, S Lupi, M. Ortolani L. Baldassarre, C.Mirri, R.Sopracase, U. Schade, Yoshihiko Takano, Tsuyoshi Tamegai
  • 雑誌名: INFRARED PHYSICS & TECHNOLOGY 51巻5号 ページ: 429-432
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2008)
  • 著者名/発表者名: Miwa Murakami Tadashi Shimizu, Masataka Tansho, Yoshihiko Takano, Satoshi Ishii,Evgeni A. Ekimov,Vladimir Sidorov, Hitoshi Sumiya, Hiroshi Kawarada, Kiyonori Takegoshi
  • 雑誌名: DIAMOND AND RELATED MATERIALS 17巻11号 ページ: 1835-1839
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2008)
  • 著者名/発表者名: Miwa Murakami, Tadashi Shimizu, Masataka Tanshoand Yoshihiko Takano
  • 雑誌名: Sci. Technol. Adv. Mater ページ: 044103-044109
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2008)
  • 著者名/発表者名: Terukazu Nishizaki, Yoshihiko Takano, Masanori Nagao, Tomohiro Takenouchi, Hiroshi Kawarada, Norio Kobayashi
  • 雑誌名: ournal ofPhysics and Chemistry of Solids ページ: 3027-3030
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Mizuguchi, Fumiaki Tomioka, Shunsuke Tsuda, Takahide Yamaguchi, Yoshihiko Takano
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 93 ページ: 152505-1-152505-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2008)
  • 著者名/発表者名: Hisashi Kotegawa, Satoru Masaki, Yoshiki Awai, Hidehki Tou, Yoshikazu Mizuguchi, Yoshihiko Takano
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 77 ページ: 1137031-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2007)
  • 著者名/発表者名: Yokoya T, Ikenaga E, Kobata M, Okazaki H, Kobayashi K, Takeuchi A, Awaji A, Takano Y, Nagao M, Sakaguchi I, Takenouchi T, Kobayashi K, Kawarada H, Oguchi T
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 75 ページ: 205117
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2007)
  • 著者名/発表者名: Miwa MURAKAMI, Tadashi SHIMIZU, Masataka TANSHO, Yoshihiko TAKANO, Satoshi ISHII, Evgueni EKIMOV, Vladimir SIDOROV, Hiroshi KAWARADA, and Kiyonori TAKEGOSHI
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 46 ページ: L1138-L1140
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2007)
  • 著者名/発表者名: Mukuda H, Tsuchida T, Harada A, Kitaoka Y, Takenouchi T, Takano Y, Nagao M, Sakaguchi I, Oguchi T, Kawarada H
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 75 ページ: 033301
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2007)
  • 著者名/発表者名: Takano Y, Takenouchi T, Ishii S, Ueda S, Okutsu T, Sakaguchi I, Umezawa H, Kawarada H, Tachiki M
  • 雑誌名: DIAMOND AND RELATED MATERIALS 16 ページ: 911
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2007)
  • 著者名/発表者名: Umezawa H, Takenouchi T, Kobayashi K, Takano Y, Nagao M, Tachiki M, Hatano T, Kawarada H
  • 雑誌名: NEW DIAMOND AND FRONTIER CARBON TECHNOLOGY 17 ページ: 1
  • 査読あり
• [学会発表] 高濃度ボロンドープダイヤモンド超伝導薄膜のTcの膜厚依存性と断面TEM観察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 北郷伸弥,河野明大,入山慎吾,岡田竜介,高野義彦,梅沢仁,平間一行,知京豊裕,川原田洋
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20090330-0402
• [学会発表] モリブデンダイヤモンド界面のモリブデンカーバイド薄膜の超伝導特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡邉恵,入山慎吾,岡田竜介,河野明大,神宮宜克,平間一行,高野義彦,川原田洋
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20090330-0402
• [学会発表] ダイヤモンド超伝導体薄膜の作製と接合形成に向けた微細加工の検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 川江健,吉田和弘,奥野央典,飯山宏一,高野義彦,森本章治
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20090330-0402
• [学会発表] シリコンの光電子分光 : ボロン濃度依存性2 (2009)
  • 著者名/発表者名: 脇田高徳,岡崎宏之,佐伯邦成,小野雅紀,江口豊明,奥田太一,原沢あゆみ,松田巌,長谷川幸雄,高野義彦,平井正明,村岡祐治,横谷尚睦
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20090327-30
• [学会発表] 高濃度ボロンドープダイヤモンド薄膜の合成と超伝導特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡邉恵,入山慎吾,岡田竜介,河野明大,高野義彦,梅沢仁,神宮宜克,平間一行,川原田洋
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20090327-30
• [学会発表] 光電子分光による高濃度ホウ素ドープダイヤモンドの金属-絶縁体転移前後の電子状態の観測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡崎宏之,菅原克明,佐藤宇史,横谷尚睦,高橋隆,脇田高徳,村岡祐治,平井正明,高野義彦,石井聡,入山慎吾,川原田洋
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20090327-30
• [学会発表] FABRICATION OF HEAVILY BORON -DOPED DIAMOND FILMS BY MICROWAVE PLASMA CHEMICAL VAPOR DEPOSITION WITH BIAS-ENHANCED NUCLEATION AND THEIR SUPERCONDUCTING PROPERTIES (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kawae, Kazuhiro Yoshida, Satoshi, Ishii Koichi Iiiyama, Yoshihiko Takano, Akiharu Morimoto
  • 学会等名: FABRICATION OF HEAVILY BORON -DOPED DIAMOND FILMS BY MICROWAVE PLASMA CHEMICAL VAPOR DEPOSITION WITH BIAS-ENHANCED NUCLEATION AND THEIR SUPERCONDUCTING PROPERTIES
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20081027-29
• [学会発表] シリコンの光電子分光 : ボロン濃度依存性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 脇田高徳,岡崎宏之,佐伯邦成,小野雅紀,江口豊明,奥田太一,原沢あゆみ,松田巌,長谷川幸雄,高野義彦,平井正明,村岡祐治,横谷尚睦
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手
  • 年月日: 20080920-23
• [学会発表] 高濃度ボロンドープダイヤモンド超伝導への膜厚の影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡田竜介,入山慎吾,河野明大,平間一行,高野義彦,梅沢仁,川原田洋
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手
  • 年月日: 20080920-23
• [学会発表] ボロンドープダイヤモンドにおける極低温トンネル顕微分光 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西崎照和,高野義彦,長尾雅則,竹之内智大,川原田洋,小林典男
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手
  • 年月日: 20080920-23
• [学会発表] 単結晶ボロンドープダイヤモンドの軟X線吸収スペクトルにおけるギャップ内準位 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中村仁,原田慈久,黒木和彦,小口多美夫,高野義彦,入山慎吾,川原田洋
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手
  • 年月日: 20080920-23
• [学会発表] メタルチャンバーを用いたホウ素ドープダイヤモンドのCVD合成と物性評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 水口佳一,津田俊輔,渡邊徹,冨岡史明,山口尚秀,高野義彦
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手
  • 年月日: 20080920-23
• [学会発表] Superconductivity in B-doped Diamond (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiko Takano
  • 学会等名: 25th International Conference on Low Temperature Physics25th International Conference on Low Temperature Physics
  • 発表場所: オランダ
  • 年月日: 20080806-13
• [学会発表] Lattice expansion and superconductivity in heavily boron-doped diamond thin film (2008)
  • 著者名/発表者名: Shingo Iriyama, Ryusuke Okada, Akihiro Kawano, Yoshihiko Takano, Akira Ishii, Hitoshi Umezawa, Kazuyuki Hirama, Hiroshi Kawarada
  • 学会等名: IWSDRM2008
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20080707-09
• [学会発表] Core-level photoemission spectroscopy of heavily boron-doped diamond (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Okazaki, Takayoshi Yokoya,Rikiya Yoshida, Takayuki Muro, Takanori Wakita, Masaaki Hirai, Yuji Muraoka, Yoshihiko Takano, Shingo Iriyama, Hiroshi Kawarada, Tamio Oguchi
  • 学会等名: IWSDRM2008
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20080707-09
• [学会発表] Surface Structure and Superconducting Energy Gap of Boron Doped Diamond Films Probed by STM/STS (2008)
  • 著者名/発表者名: Terukazu Nishizaki, Yoshihiko Takano, Masanori Nagao, Tomohiro Takenouchi Hiroshi,Kawarada, Norio Kobayashi
  • 学会等名: IWSDRM2008
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20080707-09
• [学会発表] Localized Nature of Carriers in Boron-Doped Diamond Revealed by Laser Photoemission Spectroscop (2008)
  • 著者名/発表者名: Kyoko Ishizaka, Ritsuko Eguchi, Shunsuke Tsuda, Takayuki Kiss, Takayoshi Yokoya,A.Chainani, Takahiro Shimojima, Shik Shin, Tadashi Togashi, Shuntaro Watanabe,C.T.Chen, Yoshihiko Takano, Masanori Nagao, Sakaguchi Isao, Tomohiro Takenouchi, Hiroshi Kawarada
  • 学会等名: IWSDRM2008
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20080707-09
• [学会発表] The relationship between Hall coefficient factor and superconductivity of heavily boron doped diamond (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kawarada , Hitoshi Ishiwata, Ryosuke Okada, Shingo Iriyama, Akihiro Kawano, Yoshihiko Takano, Hitoshi Umezawa, Takayoshi Yokoya
  • 学会等名: IWSDRM2008
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20080707-09
• [学会発表] Electronic structure of homo-epitaxial growth boron doped diamond by soft x-rays absorption and emission spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: Jin Nakamura, Yoshihisa Harada, Nobuyoshi Yamada, Kazuhiko Kuroki, Tamio Oguchi, Yoshihiko Takano, Tomohiro Takenouchi Shingo, Iriyama, Hiroshi Kawarada
  • 学会等名: IWSDRM2008
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20080707-09
• [学会発表] 1次元/2次元固体高分解能 10B/11B NMR法を用いたボロンドープダイヤモンドの研究 / 1D/2D, 10B/11B High-resolution solid-state NMR studies on boron-doped diamond (2008)
  • 著者名/発表者名: 村上美和,清水禎,丹所正孝,高野義彦,石井聡,Evgeni Ekimov,Vladimir Sidrov,竹腰清乃理
  • 学会等名: 日本化学会第88春季年会
  • 発表場所: 立教大学, 東京
  • 年月日: 20080326-30
• [学会発表] Superconductivity in Diamond and Related Carbon Materials / Superconductivity in Diamond and Related Carbon Materials (2007)
  • 著者名/発表者名: 高野義彦
  • 学会等名: 第13回日米高温超伝導体ワークショップ
  • 発表場所: 長良川国際会議場,岐阜市
  • 年月日: 20071109-11
• [学会発表] ホウ素ドープダイヤモンドとカーボンナノチューブ (2007)
  • 著者名/発表者名: 高野義彦, 奥津貴史, 小河原昭吾, 渡邊徹, 冨岡史明, 石井聡, 上田真也, 津田俊輔, 山口尚秀, 横谷尚睦, 川原田洋
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20070921-24
• [学会発表] ダイヤモンド超伝導体研究の現状-バンド半導体に起こる珍しい超伝導 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高野義彦
  • 学会等名: 3機関連携量子複雑現象研究会会
  • 発表場所: 原子力機構上野システム計算科学センター, 台東区上野
  • 年月日: 2007-06-14
• [図書] CVD Diamond for Electronic Devices and Sensers (2009)
  • 著者名/発表者名: 高野義彦, 他
  • 総ページ数: 549-562
  • 出版者: Willy
• [図書] ホウ素ドープダイヤモンド ホウ素・ホウ化物および関連物質の基礎と応用, 1巻 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高野義彦
  • 総ページ数: 204-211
• [図書] 超伝導 ダイヤモンドエレクトロニクスの最前線 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高野義彦
  • 総ページ数: 136-149