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2013 年度 実績報告書

低雑音・高温動作を実現する高温超伝導カイネティックインダクタンス検出器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23560497
研究機関茨城大学

研究代表者

島影 尚  茨城大学, 工学部, 教授 (80359091)

研究分担者 齊藤 敦  山形大学, 理工学研究科, 准教授 (70313567)
武田 正典  静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (80470061)
キーワード超伝導デバイス
研究概要

本研究課題では、極低ノイズの特徴を有するカイネティックインダクタンスディテクター(KID)をBi2Sr2CuCu2O(BSCCO)を用いて作製することを目指している。デバイスは、高周波信号の検出を行うために、高周波帯における低損失の基板材料の選択が重要であり、低損失サファイア基板上に高品質のBSCCO薄膜の作製を行った。平成25年度までに、KID素子作製に充分な薄膜が得られなかったので、前年度に引き続き、BSCCO薄膜成膜条件の最適化実験を続けた。基板と薄膜の反応を抑制し、薄膜の結晶性を向上させるため、CeO薄膜をバッファ層として用いた。CeO薄膜の製膜条件の最適化を行った結果、BSCCO薄膜の結晶性が向上し、臨界温度が大幅に向上した。また、KID素子として重要なパラメータである準粒子ライフタイムの見積もりを行うため、BSCCO薄膜のイントリンシック接合の作成を始め、接合の作製プロセスは完成した。得られた接合から測定される電流電圧特性から、数値計算でギャップの虚部を計算し、そのフィッティングから準粒子ライフタイムを見積もることを目的としたが、電流電圧特性は非線形の特性を示したものの、ジョセフソン接合と考えられる特性までには至っていない。現在は、それを補完するために、BSCCO単結晶を用いたジョセフソン接合を用いてその解析を進めている。また、高周波デバイスとして、非常に重要となる高周波抵抗の測定を行った。測定には誘電体共振器法を用いた。CeO2バッファ層を用いたBSCCO薄膜に対し、測定温度50Kにおいて、38.2GHzで400ミリオームの値が得られた。面内方向に欠損などが存在していることを予想しており、現在もより低い高周波抵抗の薄膜作製を目指して実験を続けている。薄膜特性の向上が見られたことから、KID作製における形状などの検討を始め、現在、引き続き研究を進めている。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Characteristics of MOD Bi-2212 Thin Films on r-Cut Sapphire With CeO2 Buffer Layer2013

    • 著者名/発表者名
      S. Suzuki, H. Shimakage, A. Kawakami, A. Saito, M. Takeda
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 23 ページ: 7501404, 4

    • DOI

      10.1109/TASC.2013.2248191

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Annealing Conditions of Bi2Sr2CaCu2O8+x/CeO2/r-plane Sapphire by MOD Method2013

    • 著者名/発表者名
      S. Suzuki, H. Shimakage, A. Kawakami, A. Saito, M. Takeda
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 45 ページ: 181, 184

    • DOI

      10.1016/j.phpro.2013.04.082

    • 査読あり
  • [学会発表] ナノスロットアンテナを用いた超伝導中赤外光検出器の検討2014

    • 著者名/発表者名
      堀川隼世、川上彰、兵頭政春、田中秀吉、武田正典、島影尚
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 年月日
      2014-03-18
  • [学会発表] 超伝導中赤外光検出器用スロットアンテナの評価2013

    • 著者名/発表者名
      堀川隼世、川上彰、兵頭政春、田中秀吉、武田正典、島影尚
    • 学会等名
      第74回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      2013-09-18
  • [学会発表] ジョセフソン接合のカオス発生領域のシミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      田村幸英、島影尚
    • 学会等名
      第74回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      2013-09-18
  • [学会発表] 高品質Bi-2212薄膜作製を目指したCeO2バッファ層製膜条件の最適化

    • 著者名/発表者名
      岩本恵祐、島影尚、川上彰、齊藤敦、武田正典
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
  • [学会発表] 高温超伝導体固有ジョセフソン接合の特性評価

    • 著者名/発表者名
      日澤光紘,坪内恒祐、島影尚
    • 学会等名
      第21回電気学会東京支部茨城支所研究発表会
    • 発表場所
      日立市
  • [学会発表] リアプノフ指数によるジョセフソン接合のカオス解析

    • 著者名/発表者名
      田村幸英,島影尚
    • 学会等名
      第21回電気学会東京支部茨城支所研究発表会
    • 発表場所
      日立市
  • [学会発表] MOD法によるBi-2212薄膜作製におけるバッファ層製膜条件

    • 著者名/発表者名
      岩本恵祐、鈴木渉太,島影尚,川上彰,齊藤敦,武田正典
    • 学会等名
      第21回電気学会東京支部茨城支所研究発表会
    • 発表場所
      日立市
  • [学会発表] Evaluation of CeO2-buffer-layer's deposition conditions for Bi-2212 thin films fabricated by MOD method

    • 著者名/発表者名
      K. Iwamoto, S. Suzuki, H. Shimakage, A. Kawakami, A. Saito, M. Takeda
    • 学会等名
      International Superconductivity Symposium
    • 発表場所
      東京都
  • [学会発表] Lyapunov exponent analyses of chaotic oscillations in Josephson junctions

    • 著者名/発表者名
      M. Tamura, H. Shimakage
    • 学会等名
      International Superconductivity Symposium
    • 発表場所
      東京都
  • [学会発表] テラヘルツ帯超伝導パラメトリック増幅器実現に向けての材料検討

    • 著者名/発表者名
      武田正典、小嶋崇文、齊藤敦、島影尚、廣本宣久
    • 学会等名
      第23回日本赤外線学会研究発表会
    • 発表場所
      防衛大学
  • [学会発表] Bi-2212薄膜のCeO2バッファ層成膜条件依存性

    • 著者名/発表者名
      岩本恵祐、鈴木渉太、島影尚、川上彰、齊藤敦、武田正典
    • 学会等名
      第74回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学
  • [学会発表] Evaluation of Nano Slot Antenna for Mid-Infrared Detectors

    • 著者名/発表者名
      J. Horikawa, A. Kawakami, M. Hyodo, S. Tanaka, and H. Shimakage
    • 学会等名
      The 10th Conference on Lasers andElectro-Optics Pacific Rim,and The 18th OptoElectronics and Communications Conference/ Photonics in Switching 2013
    • 発表場所
      京都市

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公開日: 2015-05-28  

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