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極限環境状態における現象 銅酸化物超伝導体単結晶を用いる超高速集積デバイス

研究報告コード R990004284
掲載日 2001年2月6日
研究者
  • 山下 努
研究者所属機関
  • 東北大学未来科学技術共同研究センター
研究機関
  • 東北大学未来科学技術共同研究センター
報告名称 極限環境状態における現象 銅酸化物超伝導体単結晶を用いる超高速集積デバイス
報告概要 本研究は単結晶固有ジョセフソン素子の実現を目指す探索研究である。導電層と非導電層が交互積層し,各層間がジョセフソン結合している銅酸化物超伝導体を用いる新しい単結晶スイッチ素子を提案した。Bi2Sr2CaCu2O8針状結晶に集束イオンビーム加工を行い,サブミクロン単結晶素子を作成した。この素子面積を1μ平方程度に小さくすると,電子が1個づつ通過する超伝導単電子トンネル現象が起こることが明らかになった。さらに,この素子の静電容量は接合層の数に逆比例して小さくなり,単電子トンネルを起こすための帯電エネルギーが積層の数と共に大きくなるという特徴があり,結晶の積層数を1000位にすると,77K位で動作する超伝導単電子素子が実現できると予想される。この素子は従来の1/100程度の小型化と100倍早いスイッチ速度と数THzの動作周波数が予想され,半導体デバイスやNb系ジョセフソン素子では到達できない高性能電子デバイスの開発が期待される。
研究分野
  • 固体デバイス
  • 酸化物薄膜
  • 酸化物系超伝導体の物性
  • Josephson接合・素子
  • 固体デバイス製造技術一般
関連発表論文 (1)Fluxon lattice oscillations in layered superconductors S.E.Shafranjuk, M.tachiki, T.yamashita Phys. Rev. B, Vol.57, No.21, pp.13765-13772, 1998
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研究制度
  • 戦略的基礎研究推進事業、研究領域「極限環境状態における現象」研究代表者 山下 努(東北大学未来科学技術共同研究センター)/科学技術振興事業団
研究報告資料
  • 山下 努. 極限環境状態における現象 銅酸化物超伝導体単結晶を用いる超高速集積デバイス. 戦略的基礎研究推進事業 平成10年度 研究年報,1999. p.489 - 494.

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