【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.12】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22HK0098
利用課題名 / Title
超伝導デバイスの作製
利用した実施機関 / Support Institute
北海道大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
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
リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,スパッタリング/Sputtering,EB,フォトニクス/ Photonics,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)
柴田 浩行
所属名 / Affiliation
北見工業大学 地球環境工学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
十鳥聡太,南瑛太,シェンペン
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
小島俊哉,中野和佳子,大西広,細井浩貴
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
HK-603：超高速スキャン電子線描画装置(130kV)
HK-604：レーザー描画装置
HK-609：ヘリコンスパッタリング装置
HK-620：ICP高密度プラズマエッチング装置（フッ素）
HK-705：ダイシングソー
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
最近、超伝導細線を用いた光子検出器や3端子素子の開発が活発化している。本研究では窒化ニオブ（NbN）および窒化モリブデン（MoN)を用いた超伝導マイクロストリップ光子検出器（Superconducting Microstrip Photon Detector, SMSPD）および超伝導ナノ細線トランジスタ（nano cryotron, nTron）を作製した。
実験 / Experimental
厚さ5 nmのMoNおよびNbN薄膜をDCマグネトロンスパッタ法により成長後、フォトリソグラフィにより幅20-50 microの超伝導細線を作製した。その後、レーザー直接描画装置または電子線描画装置を用いて、SMSPDおよびnTronを作製した。図1にメアンダ形状または渦巻き形状のSMSPD、図2にnTronのSEM像を示す。
結果と考察 / Results and Discussion
SMSPDの電流電圧特性は大きな臨界電流密度とヒステリシスを有し、光特性評価により光子検出が可能であることを確認したが、ラッチングが生じたため連続動作しなかった。この原因はレジスト残滓などのため接触抵抗が大きくなったためと考えられ、現在再作製中である。nTronはゲート電流印加によりソース―ドレイン間の臨界電流が低下し、ゲート動作することが判った。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 メアンダ形状（左）および渦巻き形状（右）のSMSPD受光部SEM像
図2 作製したnTronのSEM像
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.
- 十鳥聡太，細井浩貴，松尾保孝，シェンペン，柴田浩行，“超伝導マイクロストリップ光子検出器(SMSPD)の作製”応用物理学会北海道支部大会（室蘭），令和5年1月7日
- 南瑛太，中野和佳子，シェンペン，柴田浩行，“窒化ニオブを用いた超伝導ナノ細線トランジスタの作製”応用物理学会北海道支部大会（室蘭），令和5年1月7日
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