【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.14】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23AT0118
利用課題名 / Title
導波路結合型超伝導光子検出器の研究
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by 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）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）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
キーワード / Keywords
蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,エリプソメトリ/ Ellipsometry,光導波路/ Optical waveguide,センサ/ Sensor,フォトニクスデバイス/ Nanophotonics device,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)
三津谷 有貴
所属名 / Affiliation
東京大学工学系研究科／産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
上土井 猛,小湊 菜央,福田 大治,鷹巣 幸子
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
佐藤 平道,川又 彰夫
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
AT-063：分光エリプソメータ
AT-101：Ｓｉ深堀エッチング装置〔PlasmaPro_100〕
AT-019：多目的エッチング装置(ICP-RIE)
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
超伝導を用いた単一光子レベルでの感度を有する光子検出器は、光量子情報処理の分野における利用の期待が高まっている。特に、超伝導転移端センサ（Transition Edge Sensor, TES）は、100%に近い検出効率を達成可能な光子数識別器とすることができ、現在はこれを用いた量子光学の研究が進んでいる。また、Siチップ上でTESを光回路と統合することは、将来的な高集積光量子回路による光量子情報処理を可能にする。それに伴い、Si細線導波路とTESの結合が現在は課題となっており、これの実現に向けた研究に取り組む。
実験 / Experimental
シリコン導波路との結合においては、TESと導波路の結合効率の向上が求められる。通常、これらの構造はSOI基板上に作成するが、特にSi導波路とTESの結合効率向上のためには、SiO2成膜によって立体構造を作成してこれらの幾何学的配置の最適化を行うことが考えられる。この際に成膜したSiO2は光の伝搬に影響を与えると考えられるため、この光学特性の調査を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
成膜したSiO2の光学定数を、分光エリプソメータを用いて測定を行った。この結果、成膜したSiO2の光学特性は、文献値から大きく異なっており、成膜装置や成膜条件による影響が大きいことが分かった。我々の成膜条件で作成したSiO2に固有の光学特性が得られたため、今後はこの情報を用いて導波路の光伝搬およびTESでの光吸収のシミュレーションを行う予定である。また、エッチング装置を用いて、シリコン導波路の作成を行う予定である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１．現在開発中のSi細線導波路
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.
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