公募研究
超伝導ギャップエネルギの実数部および虚数部を取り込んで Mattis-Bardeen方程式を複素積分化することにより、複素伝導度を計算する方程式の導出を行った。次に、これらの方程式を用いて、超伝導体の表面インピーダンスおよび超伝導共振器の Q 値などが計算できることを示した。さらに、これらの方程式を用いて計算した表面インピーダンスやQ 値と実験値との定量的な比較を行った。Nbの超伝導共振器の Q 値の温度依存性も拡張Mattis-Bardeen方程式による計算値と定量的に一致することが明らかになり、ギャップエネルギの虚数部と低温で飽和する超伝導共振器の Q 値の大きさとの相関も明らかにすることができた。これらの結果は拡張 Mattis-Bardeen 方程式の有用性を示しており、計算値と測定値の定量的な比較を可能にするものである。超伝導薄膜共振器のQ値の増加の低温での飽和は、基板の絶縁体中あるいは超伝導体と誘電体との界面に存在する孤立準位へのマイクロ波による準粒子の共鳴遷移が支配的になるためと考えられてきた。この解釈を検証するため、Al/Nb 積層膜の超伝導共振器を作成し、そのQ値の温度依存性を調べた。その結果、Al/Nb 積層膜の超伝導共振器のQ値の温度依存性は、 AlまたはNb超伝導薄膜共振器のQ値の温度依存性と全く異なり、両者の中間的な温度依存性を示すことが明らかになった。また、Al/Nb 積層膜における低温でのQ値の飽和値もAlとNb超伝導薄膜共振器のQ値の飽和値の中間の値を示すことがわかった。研究代表者らは、拡張Mattis-Bardeen方程式を用いて共振器のQ値の温度依存性を計算し、測定値のフィッティングを行った。低温で飽和を示すAl/Nb超伝導共振器の Q 値の温度依存性は、有限の大きさのギャップエネルギの虚数部を仮定して、拡張 Mattis-Bardeen方程式を用いて求めた Q 値の温度依存性で良く説明できることが判明した。
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)
IEEE Trans. Appl. Supercond
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10.1109/TASC.2013.2240761
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