究極のナノスクイッドの開発とデバイス展開

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20221007
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 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: 野村 晋太郎 筑波大学, 数理物質科学研究科, 准教授 (90271527) ; 柏谷 聡 独立行政法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, グループ長 (40356770) ; 津村 公平 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, ポスドク研究員 (70583251) ; 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, ポスドク研究員 (90585697) ; 堂田 泰史 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, ポスドク研究員 (00511586) ; KABIRAJI Bashukaru 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, ポスドク研究員 (00649668)
• 連携研究者: 石黒 亮輔 東京理科大学, 応用物理学科, 助教 (40433312)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 単量子デバイス / スクイッド / 量子ドット / 量子コンピューター

研究概要

単一の電子スピンの検出と少数スピン系の時間緩和過程の解明を行うナノスクイッド(nano-SQUID)の形成法を確立した。自己成長 InAs 量子ドットで結合したスクイッドで、π接合動作に成功した。これは量子インターフェースへの第一歩である。スクイッドのデバイス展開としては、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 を作成し、 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た

研究成果

• [雑誌論文] 3.14 junction transition in InAs self-assembled quantum dot coupled with SQUID (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Kim, R. Ishiguro, M. Kamio, Y. Doda, E. Watanabe, D. Tsuya, K. Shibata, K. Hirakawa & H. Takayanagi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 98 ページ: 063106/1-063106/3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Edge States of Sr2RuO4 Detected by In-Plane Tunneling Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Kashiwaya
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 107 ページ: 077003-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of weak-link Nb-based nano-SQUIDs by FIB process (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumoto, S. Kashiwaya
  • 雑誌名: Physica C 巻: 471 ページ: 1246-1248
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical imaging of the transport properties of S-Sm-S junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Tsumura, S. Nomura, T. Akazaki and H. Takayanagi
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Series 巻: 150 ページ: 052273/1-052273/4
  • 査読あり
• [学会発表] Development of scanning nano-SQUIDs for local magnetic imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibata. R. Ishiguro, H. Kashiwaya, S. Kashiwaya, H. Takayanagi, and S. Nomura
  • 学会等名: Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices 2012
  • 発表場所: Naha, Japan
  • 年月日: 2012-06-28
• [学会発表] Nb/Ru/Sr2RuO4超伝導接合をもつSQUIDを用いたカイラル超伝導性の検証 (2012)
  • 著者名/発表者名: 矢ヶ部恵弥, 石黒亮輔
  • 学会等名: 日本物理学会 第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 微小 SQUID の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柏谷聡
  • 学会等名: 第59回応用 物理学関連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] Measurement of a local magnet field by alumina tunnel junction SQUIDs for a small sample of p-wave superconductor Sr2RuO4 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松野美砂、石黒亮輔
  • 学会等名: 第59回応用物理学関連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-10
• [学会発表] Ru-Sr2RuO4 共晶と Nb を用いた SQUID による Sr2RuO4 超伝導状態の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石黒亮輔
  • 学会等名: 第59回応用物理学関連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-10
• [学会発表] dc-SQUID による自己形成 InAs 量子ドット中の光励起電子スピン検出に向けた研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐久間大輔, 高柳英明
  • 学会等名: 第59回応用物理学関連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-09
• [図書] 基礎からわかるナノデバイス (2011)
  • 著者名/発表者名: 高柳英明
  • 出版者: オーム社
• [図書] 超伝導ハンドブック (2009)
  • 著者名/発表者名: 柏谷聡
  • 出版者: 朝倉書店
• [産業財産権] 固有ジョセフソン接合素子,及び,これを用いた量子ビット, 超伝導量子干渉素子,テラヘルツ検出器,テラヘルツ発振器,電圧標準装置,ミリ波・サブミリ派受信機,並びに,固有ジョセフソン接合素子の製造方法 (2010)
  • 権利者名: 独立行政法人産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: 2010-105228
  • 出願年月日: 2010-04-30