超伝導デバイス応用のための窒化物超伝導薄膜の最適化と物性制御

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560431
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 独立行政法人情報通信研究機構
• 研究代表者: 牧瀬 圭正 独立行政法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所 ナノICT研究室, 研究員 (60363321)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 超伝導デバイス / 超伝導薄膜 / 窒化物薄膜

研究概要

高品質な窒化チタンニオブ（NbTiN)薄膜を様々な基板上に作製し、超伝導エレクトロニクスの分野への応用に向けて、膜の最適化を行った。その結果、超伝導性は格子定数に依存することが分かった。次に窒化ニオブ（NbN）を用いて酸化マグネシウム基板上にNbN/AlN/NbNトンネル接合からなる単一量子磁束回路を作製し、動作実証に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Design and Fabrication of All-NbN SFQ Circuits for SSPD Signal Processing (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Makise, H. Terai, S. Miki, T. Yamashita, Z. Wang
  • 雑誌名: IEEE Trans. Appl. Supercon. 巻: 23 (2013) ページ: 1100804-1-4
  • DOI: 10.1109/TASC.2012.2235504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Higgs Amplitude Mode in the BCS Superconductors Nb_1-xTi_xN Induced by Terahertz Pulse Excitation (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Matsunaga, Y. I. Hamada, K. Makise, Y. Uzawa, H. Terai,Z. Wang, R. Shimano
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 111 (2013) ページ: 057002-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.057002
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ezaki, K. Makise, B. Shinozaki, T. Odou, T. Asano, H. Terai, T. Yamashita, S. Miki, Z. Wang
  • 雑誌名: J. Phys. Condens. Matter 巻: 24 ページ: 4757022-1-5
  • DOI: 10.1088/0953-8984/24/47/475702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resistively shunted NbN/AlN/NbN tunnel junctions for single flux quantum circuits (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Makise, H. Terai, Z. Wang
  • 雑誌名: Physics Proceed 巻: 36 (2012) ページ: 116-120
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2012.06.056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluctuation conductance and the Berezinskii-Kosterlitz-Thouless transition in two dimensional epitaxial NbTiN ultrathin films (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Makise, H. Terai, T. Yamashita, S. Miki, Z. Wang, Y. Uzawa, S. Ezaki, T. Odou, B. Shinozaki
  • 雑誌名: Journal of Physics Conference 巻: Series 400 (2012) ページ: 022064-1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/400/2/022064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of NbTiN Thin Films Deposited on Various Substrates (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Makise, H. Terai, M. Takeda, Y. Uzawa, Z. Wang
  • 雑誌名: IEEE Trans. Appl. Supercon. 巻: 21 (2011) ページ: 139-142
  • DOI: 10.1109/TASC.2010.2088350
  • 査読あり
• [学会発表] 窒化物超伝導ナノワイヤの超伝導-絶縁体転移 (2014)
  • 著者名/発表者名: 牧瀬圭正
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学, 神奈川県, 平塚市
  • 年月日: 20140327-30
• [学会発表] TiN/AlN/TiNトンネル接合の作製と評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 牧瀬圭正
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学, 神奈川県, 平塚市
  • 年月日: 20140317-20
• [学会発表] エピタキシャルNbN超伝導ナノ細線における負の磁気抵抗 (2013)
  • 著者名/発表者名: 牧瀬圭正
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学, 徳島県, 徳島市
  • 年月日: 20130925-28
• [学会発表] Operating of SFQ logic circuits consisting of NbN/AlN/NbN tunnel junctions (2013)
  • 著者名/発表者名: 牧瀬圭正
  • 学会等名: European Conference on Applied Superconductivity
  • 発表場所: Magazzini del Contone conference centerジェノバ, イタリア
  • 年月日: 20130915-19
• [学会発表] Design and fabrication of all-NbN SFQ circuits for SSPD signal processing (2012)
  • 著者名/発表者名: 牧瀬圭正
  • 学会等名: Applied Superconductivity Conference
  • 発表場所: Oregon convention center, ポートランド, アメリカ
  • 年月日: 20121007-12
• [学会発表] NbN超薄膜の超伝導揺らぎと転移温度抑制機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 牧瀬圭正
  • 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, 神奈川県, 横浜市
  • 年月日: 20120918-21
• [学会発表] グラニュラーNbN超薄膜の輸送特性と超伝導特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 牧瀬圭正
  • 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・松山大学, 愛媛県, 松山市
  • 年月日: 20120911-14
• [学会発表] Resistively shunted NbN/AlN/NbN tunnel juncitionss for single flux quantum circuits (2011)
  • 著者名/発表者名: 牧瀬圭正
  • 学会等名: European Conference on Applied Superconductivity
  • 発表場所: World Forum Conference Centreハーグ, オランダ
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] SSPD信号処理のためのNbN-SFQ集積回路の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 牧瀬圭正
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学, 山形県, 山形市
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] Fluctuation conductance and the Bereziskii-Kosterilitz-Thouless transition in two dimensional epitaxial NbTiN ultra-thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: 牧瀬圭正
  • 学会等名: 26^<th> International Conference on Low Temperature Physics
  • 発表場所: China international conference center, 北京, 中国
  • 年月日: 2011-08-15
• [学会発表] SSPD信号処理のためのNbN-SFQ回路の作製2
  • 著者名/発表者名: 牧瀬圭正
  • 学会等名: 応用物理学会第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学, 東京都, 新宿区