【公開日：2024.08.20】【最終更新日：2024.06.05】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22KT1003
利用課題名 / Title
様々な材質での超伝導検出器の製作
利用した実施機関 / Support Institute
京都大学 / Kyoto Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
MKID,超伝導素子,光検出器,リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,蒸着・成膜/Evaporation and Deposition,EB,超伝導/ Superconductivity
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
末野 慶徳
所属名 / Affiliation
京都大学 大学院理学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
鈴木惇也,武市宗一郎
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
赤松孝義,今井憲次,江崎裕子,諫早信明
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術相談/Technical Consultation
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KT-203：電子線蒸着装置
KT-103：レーザー直接描画装置
KT-209：磁気中性線放電ドライエッチング装置
KT-219：ダイシングソー
KT-223：ウェッジワイヤボンダ
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
高抵抗（>5k Ω）のシリコン基盤上に100nmのアルミニウムを蒸着し、レーザー直描装置を利用してパターンニングをした。その後、超伝導検出器として用いるためにデュロイド基盤、SMAコネクタと共にジグに固定し、ワイヤーボンドで電気的に接続をとった。クライオスタットに入れて313mKまで冷却し期待通りの検出器の性能を示していることを確認した。他の材質（ニオブ等）の製作まではできなかったが、今回の評価によってナノハブ拠点での超伝導検出器の製作手法の確立できた。
実験 / Experimental
電子線蒸着装置を用いて４インチの高抵抗シリコン基盤上にアルミニウムを100 nm蒸着（ KT-203：電子線蒸着装置）させる。レジストを塗布した後、レーザー直接描画装置（KT-103）を利用して超伝導素子であるMKIDのデザインをパターンニングした。そこから検出器として完成させるために装着ジグを用意して、そこに固定した。
その後、同軸ケーブルに接続して読み出すため変換基盤であるデュロイド基盤をダイシングソー（KT-219）でカットして、SMAコネクタと共にジグに設置し、ワイヤーボンド（KT-223）により電気的な接続をとった。その後超伝導検出器として動作するか確認するために、クライオスタットで313mKまで冷却し、性能評価をおこなった。
結果と考察 / Results and Discussion
製作した基盤とデュロイド基盤、SMAコネクタをジグに固定した検出器の写真と、デュロイド基盤とのワイヤーボンド用いた接続の様子をFig 1.に示す。クライオスタットで冷却し、ベクトルネットワークアナライザーを用いて透過率を測定した時の結果をFig 2.に示す。デザイン通り15個の検出器を確認することができた。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig 1. Picture of the superconducting detector(a) and enlarged view(b).
Fig 1. Picture of the superconducting detector(a) and enlarged view(b).
Fig 2. Transmittance as a function of a frequency. 15 dips represent the superconducting detector
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 鈴木惇也 他,「宇宙素粒子実験のための超伝導検出機MKIDのノイズ削減に向けた試作と評価」,日本物理学会2022年秋季大会, 岡山理科大学, 2022/09/08
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件