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2012 年度 実績報告書

究極のナノスクイッドの開発とデバイス展開

研究課題

研究課題/領域番号 20221007
研究機関東京理科大学

研究代表者

高柳 英明  東京理科大学, 総合研究機構, 教授 (70393725)

研究分担者 柏谷 聡  独立行政法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部, 研究員 (40356770)
野村 晋太郎  筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 准教授 (90271527)
KAVIRAJ Bhaskar  独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 研究員 (00649668)
金 鮮美  独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 研究員 (90585697)
研究期間 (年度) 2008-05-12 – 2013-03-31
キーワードSQUID / スピン / ジョセフソン電流 / 量子ドット
研究概要

超伝導/量子ドット/超伝導接合(QD接合)を用いたdc-SQUID(QD-SQUID)による光励起スピンの観測に向けた実験についてはQD接合部にのみ光を照射できるようにマスクをつけたSQUIDを作製し希釈冷凍機温度において光とマイクロ波照射実験を行った。光の偏光状態による差異は見られず、単一スピンの観測には成功しなかった。
SIS-SQUIDによる量子ドットのスピンのアンサンブル平均の観測に向けた実験では、ギャップ層を伴った埋め込み型の量子ドット基板用い、円偏光によって量子ドット内に励起されるスピンの緩和時間を制御するための構造を作製しCV測定、PL測定により検証を行なった所、絶縁層にバックゲートのドーパントが拡散しており問題を起こしていることを示した。観測用のSIS-ナノSQUIDは接合抵抗を数十から量子化抵抗の十倍以上の100kΩ程度まで制御し、ジョセフソン電流の観測に成功した。
Sr2RuO4のジョセフソン接合を用いた非S波超伝導によるSRO-SQUIDについてはP波超伝導内の3K相においてπSQUID状態から0-SQUID状態の転移が起こることを明らかにし、さらにカイラルドメインに起因した高次のジョセフソン電流の存在の可能性を示した
少数電子スピンの直接的な観測のために、走査型ナノSQUIDプローブの研究を行った。
ナノスケールでの局所磁気観察用プローブとして、マッピング可能な走査型SQUIDプローブを開発した。シリコンの深堀ドライエッチングを導入することにより、高いアスペクト比を持った深堀加工か可能となり、再現性良く、走査型SQUIDプローブを作製することに成功した。
さらに、走査型近接場光学顕微鏡(NSOM)を用いて円偏向光を100 nm域へ局所的に照射し、電子スピンを光生成することに成功した。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (22件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Fabrication of SQUIDs with Nb/Ru/Sr2RuO42012

    • 著者名/発表者名
      R. Ishiguro
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf.Ser.

      巻: 400 ページ: 022035-1, -4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-Supercurrent-Density Contacts and Josephson Effect of Strontium Ruthenate2012

    • 著者名/発表者名
      K. Saitoh
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 5 ページ: 223101-1, -3

  • [学会発表] 自己形成InAs量子ドットジョセフソン素子のマイクロ波応答2013

    • 著者名/発表者名
      日暮優
    • 学会等名
      2013年春季第60回応用物理学春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 年月日
      20130327-20130330
  • [学会発表] 微小Josephson接合における臨界電流の温度依存性2013

    • 著者名/発表者名
      佐久間大輔
    • 学会等名
      2013年春季第60回応用物理学春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 年月日
      20130327-20130330
  • [学会発表] Micro-SQUIDによるメゾスコピックAl diskおよびSr2RuO4片の磁気特性2013

    • 著者名/発表者名
      土屋翔吾
    • 学会等名
      2013年春季第60回応用物理学春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 年月日
      20130327-20130330
  • [学会発表] Critical-current variations in Nb/Ru/Sr2RuO4 mircon-sized topological junctions2013

    • 著者名/発表者名
      M. S. Anwar
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] Nb/Ru/Sr2RuO4超伝導接合をもつdc-SQUIDのdcジョセフソン効果2013

    • 著者名/発表者名
      石黒亮輔
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] Micro-SQUIDによるメゾスコピックAl diskおよびSr2RuO4片の磁気特性2013

    • 著者名/発表者名
      櫻井貴寛
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] Anomalous behavior of supercurrent in ultra-small Josephson junction, and its application2013

    • 著者名/発表者名
      D. Sakuma
    • 学会等名
      MANA International Symposium 2013
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      20130227-20130301
  • [学会発表] SQUID with Ru-Sr2RuO4 eutectic and Niobium2012

    • 著者名/発表者名
      石黒亮輔
    • 学会等名
      新学術領域「対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象」
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      20121213-20121214
    • 招待講演
  • [学会発表] PHASE DETECTION OF Sr2RuO4 BY USING SQUID2012

    • 著者名/発表者名
      H. Kashiwaya
    • 学会等名
      ISS2012
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      20121203-20121206
  • [学会発表] The optical excitation energy dependence of mapping of quantum Hall edge states2012

    • 著者名/発表者名
      H. Ito
    • 学会等名
      IUMRS-International Conference on Electronic Materials
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20120923-20120928
  • [学会発表] SQUIDによるSr2RuO4の磁束状態の研究2012

    • 著者名/発表者名
      柏谷裕美
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] micro-SQUIDによるSr2RuO4微小片の磁化測定2012

    • 著者名/発表者名
      石黒亮輔
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] Nb/Ru/Sr2RuO4超伝導接合によるSQUIDの接合配置・接合界面の形状効果2012

    • 著者名/発表者名
      櫻井貴寛
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] Nb/Ru/Sr2RuO4接合をもちいたSQUIDによるRu-Sr2RuO4共晶の超伝導相の同定2012

    • 著者名/発表者名
      石黒亮輔
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] 二次元電子系端状態中非平衡キャリア2012

    • 著者名/発表者名
      野村晋太郎
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      20120911-20120914
  • [学会発表] Topological superconductivity and chiral edge states of Sr2RuO42012

    • 著者名/発表者名
      S. Kashiwaya
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity(M2S-X),
    • 発表場所
      Washington
    • 年月日
      20120801-20120807
    • 招待講演
  • [学会発表] Imaging of quantum Hall edge states under quasiresonant excitation by a near-field scanning optical microscope2012

    • 著者名/発表者名
      H. Ito
    • 学会等名
      International Conference on the Physics of Semiconductors
    • 発表場所
      Zurich
    • 年月日
      20120729-20120803
  • [学会発表] Development of scanning nano-SQUIDs for local magnetic imaging2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Shibata
    • 学会等名
      Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices 2012
    • 発表場所
      那覇
    • 年月日
      20120627-20120629
  • [学会発表] Vortices in mesoscopic plates of a chrial supercondoctor Sr2RuO42012

    • 著者名/発表者名
      R. Ishiguro
    • 学会等名
      International conference on topological quantum phenomena (TQP2012)
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20120516-20120520
  • [学会発表] Temperature variation of critical current modulations of dc-SQUIDs with Nb/Ru/Sr2RuO42012

    • 著者名/発表者名
      T. Sakurai
    • 学会等名
      International conference on topological quantum phenomena (TQP2012)
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20120516-20120520
  • [学会発表] Chiral edge states of Sr2RuO42012

    • 著者名/発表者名
      S. Kashiwaya
    • 学会等名
      Topological Quantum Phenomena 2012(TQP2012),
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20120516-20120518
    • 招待講演
  • [学会発表] High resolution spatial mapping of quantum Hall edge states by a near-field scanning optical microscope2012

    • 著者名/発表者名
      S. Mamyoda
    • 学会等名
      The Eighth International Nanotechnology Conference on Communication and Cooperation
    • 発表場所
      筑波
    • 年月日
      20120508-20120511

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公開日: 2014-07-24  

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