研究課題
超伝導層/2次元正孔ガス(2DHG)層/超伝導層の3領域からなるダイヤモンド電界効果トランジスタ(FET)を世界で初めて作製し、ゲート電圧によるドレイン電流の変調効果を１K-10Kにおいて実現した。エッチング側壁面の超伝導転移温度の低い面方位で常伝導化することで、超伝導電流が流れる細い稜線を形成する稜線伝導型のデバイスを新たに開発した。これに加えて、新たにC-H チャネルデバイスと比べて高移動度が期待できるSi終端ダイヤモンド(C-Si-O)をチャネルに、(111)超伝導ボロンドープダイヤモンドをソース・ドレイン電極に用いたMOSFETを作製し、極低温環境下での動作を検証した。最終年度において、ボロンドープダイヤモンドチャネルFETの超伝導電流の直接ゲート変調にもはじめて成功した。単結晶Bi2212銅酸化物超伝導体を劈開貼り付け法により薄膜化し、Arイオンエッチング装置によって超伝導チャネルを3.8μm程度に微細化した。また、希塩酸処理によるBi2212の超薄膜化についても検討した。汎用半導体シミュレータを用いて３次元シミュレーションを行い、マルチゲートチャネルにおけるキャリア濃度の電界変調効果を知ることができるようになった。超伝導トランジスタの動作理解に必要な磁束量子の駆動状態を観測するために、磁気光学薄膜センサの独自開発を行い、単一磁束量子レベルの運動をリアルタイムに観察できる磁気光学顕微鏡システムの開発に成功するとともに、ニオブ材料の単一磁束量子および磁束量子クラスター形成のその場観察に成功した。有限要素法や磁束量子の動力学法シミュレーションを開発し、磁束量子の運動を理論的に可視化することに成功した。また、開発した磁気光学顕微鏡により、高温超伝導体薄膜やMgB2コンポジット超伝導体の磁束侵入過程の様子の磁気顕微鏡によるリアルタイム観察を行った。
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すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件)
IEEE Transactions on Applied Superconductivity
巻: 34 ページ: 1～4
10.1109/tasc.2024.3366159
10.1109/tasc.2024.3362729
巻: 33 ページ: 1～4
10.1109/tasc.2023.3244515
Physical Review B
巻: 108 ページ: 155146(1～13)
10.1103/physrevb.108.155146
