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2010 年度 実績報告書

サブテラヘルツ回路ブロック実装による超伝導デジタルRF受信機の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20360169
研究機関名古屋大学

研究代表者

藤巻 朗  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20183931)

研究分担者 井上 真澄  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00203258)
赤池 宏之  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20273287)
キーワードアナログ/デジタル変換 / 単一磁束量子回路 / 高温超伝導回路
研究概要

デバイスブロックとなる高温超伝導回路とA/D変換器(ADC)全体の動作実証を目指した。高温超伝導回路は、ADC内の100GHz以上の高速性が必要な部分にのみ使われ、ヘッドとなる量子干渉素子と周波数を下げるトグルフリップフロップからなる。構成要素となるジョセフソン接合の数は数十個である。これまで歩留まりが悪く、回路動作の実証まで至らなかったが、層間絶縁層を電極となる高温超伝導体YBa_2Cu_3Oxと同じ結晶構造を持つGaドープPrBa_2Cu_3Oxに変えることで120GHzでの安定動作を得るにいたった。一方、その信号を受け、ADCとしての機能を実現するデジタルフィルタについては、Nbによる単一磁束量子(SFQ)回路で動作実証を行なった。無線機としての評価を現有機器で行うには、ADCのアナログ入力を室温エレクトロニクスのトリガと出来るように、イベント駆動機能をSFQ回路で実現する必要がある。これまで、フロントエンド部もNbによるSFQ回路で構成した回路で、帯域幅5MHz、ビット数7のイベント駆動ADCの実証に成功した。帯域幅ならびにビット数の向上には、ここで用いた1次のデジタルフィルタを2次にする必要がある。機能だけではあるが、これまでに2次の動作実証に成功している。高温超伝導回路とNb回路の実装は、フリップチップボンディングならびにフルイディックセルフアセンブリ(FSA)での性能評価を検討した。基板の厚みの制約から、高温超伝導回路でのFSAについては当面断念せざるを得なかったため、ブリップチップボンディングを試みた。現時点では、100GHzを分周した信号をNb回路で受けることは成功していない。反射などが原因と考えられ、電磁界シミュレータで解析を進めている。なお、本研究を通して高温超伝導ナノブリッジによるダイオード効果を発見した。新たなデバイス応用の芽となることが期待できる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2011 2010

すべて 学会発表 (6件)

  • [学会発表] 高温超伝導体ナノブリッジの特性における熱効果の検討2011

    • 著者名/発表者名
      安保宇
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      要旨集
    • 年月日
      2011-03-09
  • [学会発表] 相補型デルタアナログ-デジタル変換器用間引きフィルタの動作実証2010

    • 著者名/発表者名
      楠本哲也
    • 学会等名
      電子情報通信学会2010年ソサエティ大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      20100914-20100917
  • [学会発表] 高温超伝導非対称ナノブリッジの電流-電圧特性の膜厚依存性2010

    • 著者名/発表者名
      藤田圭佑
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎
    • 年月日
      20100914-20100917
  • [学会発表] Event-driven dual channel oversampled analog-to-digital converter for detector system2010

    • 著者名/発表者名
      A.Fujimaki
    • 学会等名
      Applied Superconductivity Conference 2010
    • 発表場所
      アメリカ合衆国・ワシントンDC
    • 年月日
      20100801-20100809
  • [学会発表] Numerical Calculation Study on the Current Distribution of YBCO Nanobridges and its Application to the Control of the Characteristics of Asymmetric Bridges2010

    • 著者名/発表者名
      M.Inoue
    • 学会等名
      Applied Superconductivity Conference 2010
    • 発表場所
      アメリカ合衆国・ワシントンDC
    • 年月日
      20100801-20100809
  • [学会発表] Ratchet Effect of Vortex Motion in Asymmetrical Nanobridges with a Magnetic Field2010

    • 著者名/発表者名
      K.Kajino
    • 学会等名
      Applied Superconductivity Conference 2010
    • 発表場所
      アメリカ合衆国・ワシントンDC
    • 年月日
      20100801-20100809

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公開日: 2012-07-19  

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