二硼化マグネシウムナノ細線を用いた単一光子検出器の開発

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22360148
• 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: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所
• 研究代表者: 柴田 浩行 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主任研究員 (60393732)
• 連携研究者: 武居 弘樹 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主任研究員 (60393790) ; 本庄 利守 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主任研究員 (70393791)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 光デバイス / 光回路

研究概要

二硼化マグネシウム(MgB_2)を用いた超伝導ナノ細線単一光子検出器(SSPD)を初めて開発した。幅135nm、厚さ10nmのメアンダ細線からなるMgB_2-SSPDを作製し、波長405-1560nmの単一光子検出が可能であることを確認した。無機材質を用いたリフトオフ法、ラピッドアニールよる膜質改良法、in-situのAINパッシベーションによる表面酸化防止等の要素技術を確立した。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of MgB2 Nanowire Single-Photon Detector with Meander Structure (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Shibata, T. Akazaki, Y. Tokura
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 6 ページ: 023101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrathin MgB_2 films fabricated by molecular beam epitaxy and rapid annealing (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Shibata, T. Akazaki, Y. Tokura
  • 雑誌名: Supercond. Sci. Technol 巻: 26 ページ: 035005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Characterization of Superconducting Strip Photon Detector Using MgB_2 (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Shibata
  • 雑誌名: Progress in Superconductivity 14 巻: 96
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low Noise MgB_2 terahertz hot-electron bolometer mixers (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Bevilacqua, S. Cherednichenko, V. Drakinskiy, J. Stake, H. Shibata, Y. Tokura
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 100 ページ: 033504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconducting Single-photon Detectors (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Shibata
  • 雑誌名: NTT Technical Review 巻: No. 9 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超伝導単一光子検出器 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柴田浩行
  • 雑誌名: NTT技術ジャーナル 巻: Vol.23 No.6 ページ: 58
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-photon detection using magnesium diboride superconducting nanowires (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shibata, H. Takesue, T. Honjo, T. Akazaki, Y. Tokura
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 97 ページ: 212504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nano-fabrication processes for magnesium diboride (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shibata, T. Akazaki, Y. Tokura
  • 雑誌名: Physica C470 ページ: S1005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of Bandwidth of MgB2 Phonon-cooled Hot-electron bolometer mixers
  • 著者名/発表者名: S. Bevilacqua, S. Cherednichenko, V. Drakinskiy, H. Shibata, Y. Tokura, J. Stake
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Fabrication of Superconducting Strip Photon Detectorusing MgB_2 (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Shibata
  • 学会等名: International Workshop on Superconducting Sensors and Detectors(IWSSD2012)
  • 発表場所: Daejeon,Korea(invited)
  • 年月日: 20121212-15
• [学会発表] Fabrication of MgB_2, nanowire single-photon detector with meander structure (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Shibata, T. Akazaki, Y. Tokura
  • 学会等名: Applied Superconductivity Conference (ASC2012)
  • 発表場所: Portland Oregon, USA
  • 年月日: 20121007-12
• [学会発表] MgB_2 Hot Electron Bolometers for THz radio astronomy (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Bevilacqua, S. Cherednichenko, V. Drakinskiy, J. Stake, H. Shibata, Y. Tokura
  • 学会等名: 23rd International Symposium on Space Terahertz Technology (ISSTT 2012)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20120402-04
• [学会発表] Optical characterization of MgB_2 nanowire with various dimensions (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Shibata, H. Takesue, T. Honjo, T. Akazaki, Y. Tokura
  • 学会等名: 24th International Symposium on Superconductivity (ISS2011)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20111024-26
• [学会発表] Investigation of MgB_2 HEB mixer gain bandwidth (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Bevilacqua, S. Cherednichenko, V. Drakinskiy, H. Shibata, A. Hammar, J. Stake
  • 学会等名: 36th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz2011)
  • 発表場所: Houston, USA
  • 年月日: 20111002-07
• [学会発表] Single photon detection and fabrication of MgB_2 nanowire by the liftoff process (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shibata, H. Takesue, T. Honjo, T. Akazaki, Y. Tokura
  • 学会等名: Applied Superconductivity Conference (ASC2010)
  • 発表場所: Washington D. C., USA
  • 年月日: 20100801-06
• [学会発表] MgB_2超伝導ナノ細線単一光子検出器の作製
  • 著者名/発表者名: 柴田浩行、赤崎達志、都倉康弘
  • 学会等名: 応用物理学会2012秋季講演会
• [学会発表] 二硼化マグネシウムナノ細線を用いた単一光子検出器開発
  • 著者名/発表者名: 柴田浩行、武居弘樹、本庄利守、赤崎達志、都倉康弘
  • 学会等名: 応用物理学会2011秋季講演会
• [学会発表] MgB_2ナノ細線による単一光子検出
  • 著者名/発表者名: 柴田浩行、武居弘樹、本庄利守、赤崎達志、都倉康弘
  • 学会等名: 応用物理学会2010年秋季講演会
• [備考]
  • URL: http: //www. brl. ntt. co. jp/people/shibata /index-J. htm
• [産業財産権] ニホウ化マグネシウム薄膜の製造方法 (2012)
  • 発明者名: 柴田浩行、赤崎達志、都倉康弘
  • 権利者名: 日本電信電話株式会社
  • 産業財産権番号: 特願2012-168301
  • 出願年月日: 2012-07-30