マルチゲート構造を持つ超伝導電界効果トランジスタの研究

ボロンドープダイヤモンド超伝導層/二次元正孔ガス(2DHG)層/ボロンドープダイヤモンド超伝導層からなるダイヤモンド電界効果トランジスタ(FET)を作製し、超伝導層から水素終端ダイヤモンド-原子層堆積(ALD)Al2O3界面に発生する2DHGへの近接効果によって超伝導電流を誘起する超伝導FET実現を目指した。その結果1.6 Kの極低温環境下でのドレイン電流変調を実証した。(関連する国内学会発表2件、国際会議発表2件)。今後、よりチャネル長の微細化を目指すとともに、2DHGチャネル中の不純物などによる散乱を抑制することで移動度の向上、コヒーレンス長の改善をはかり、超伝導動作を目指す。キャリア濃度を減少させる観点からPLD法によるBi2201膜をバッファとしたBi2212極膜層の形成を行い超伝導特性を確認した。超伝導トランジスタの動作理解に必要な磁束量子の駆動状態を観測するために、磁気光学薄膜センサの独自開発を行い、単一磁束量子レベルの運動をリアルタイムに観察できる磁気光学顕微鏡システムの開発に成功するとともに、ニオブ材料の単一磁束量子および磁束量子クラスター形成のその場観察に成功した。これに付随して、磁束量子間の相互作用を微視的理論により広く記述できる理論モデルに基づいて、磁束量子の分子動力学法による数値シミュレーション法を開発し、単独磁束量子の運動および磁束量子クラスター形成のシミュレーションを行い、磁気光学顕微鏡による実験結果との比較を行った。(関連する国内学会発表2件、国際会議発表1件)

ボロンドープダイヤモンド超伝導層/二次元正孔ガス(2DHG)層/ボロンドープダイヤモンド超伝導層からなるダイヤモンド電界効果トランジスタ(FET)を作製し、超伝導層から水素終端ダイヤモンド-原子層堆積(ALD)Al2O3界面に発生する2DHGへの近接効果によって超伝導電流を誘起する超伝導FET実現を目指した。その結果1.6 Kの極低温環境下でのドレイン電流変調を実証した。(関連する国内学会発表2件、国際会議発表2件)。今後、よりチャネル長の微細化を目指すとともに、2DHGチャネル中の不純物などによる散乱を抑制することで移動度の向上、コヒーレンス長の改善をはかり、超伝導動作を目指す。キャリア濃度を減少させる観点からPLD法によるBi2201膜をバッファとしたBi2212極膜層の形成を行い超伝導特性を確認した。超伝導トランジスタの動作理解に必要な磁束量子の駆動状態を観測するために、磁気光学薄膜センサの独自開発を行い、単一磁束量子レベルの運動をリアルタイムに観察できる磁気光学顕微鏡システムの開発に成功するとともに、ニオブ材料の単一磁束量子および磁束量子クラスター形成のその場観察に成功した。これに付随して、磁束量子間の相互作用を微視的理論により広く記述できる理論モデルに基づいて、磁束量子の分子動力学法による数値シミュレーション法を開発し、単独磁束量子の運動および磁束量子クラスター形成のシミュレーションを行い、磁気光学顕微鏡による実験結果との比較を行った。(関連する国内学会発表2件、国際会議発表1件)