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超伝導-CMOSハイブリッドシステムに向けた量子渦支援型超伝導トランジスタの創出

用于超导-CMOS混合系统的量子涡旋辅助超导晶体管的创建

基本信息

批准号：
19K15043
负责人：
佐野京佑
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、超伝導-CMOSハイブリッドシステムに向けた量子渦支援型超伝導ナノ構造デバイスの創出を目的として実施された。主流の超伝導論理回路におけるジョセフソン素子の出力抵抗、出力電圧はせいぜい数ohm、数mV程度であり、CMOS回路の駆動は困難である。サブVの出力電圧を達成可能なジョセフソン素子ベースの増幅器も存在するが、面積、消費電力の点で高集積システムへの応用には向かない。本研究では、両素子間のインターフェースとして、数ミクロンの素子サイズにてkohmオーダの高出力抵抗及びサブVの高出力電圧を得られる超伝導ナノ構造デバイスに着目した。これまでの研究にて超伝導ナノ構造デバイスによるMOSデバイスの駆動実証には成功している。一方で、ジョセフソン素子から得られる微弱な出力エネルギーに対して本素子が広帯域性を示しつつサブVの高出力電圧を得られるかは明らかではない。本研究では、超伝導超薄膜細線を走行する量子渦が超伝導ナノ構造デバイスの超伝導-常伝導転移を促進させていると考え、本効果の積極的導入により、ジョセフソン素子から得られる微小エネルギーに感度のある広帯域増幅素子の具現化を図っている。量子渦の効果を顕著化させるためにはコヒーレンス長程度の薄さに超伝導細線を超薄膜化させる必要があるが、同時に超伝導細線の臨界電流値が大きく抑制されるため、現段階では、超薄膜化とCMOS回路を駆動可能なサブVの出力電圧の両立には至っておらず、膜質及び形状の最適化が課題として残さている。一方で、今回、帯域制限要員となるインダクタンスを最小化するジョセフソン素子-超伝導ナノ構造デバイス集積化プロセスの開発及び数値解析に基づく両素子間信号伝送実証回路の設計・作製を行い、ジョセフソン素子からの微小信号による超伝導ナノ構造デバイスの常伝導転移とサブVの高出力電圧を実験的に観測することに成功した。

In this study, the superconductor-CMOS superconductor is responsible for the development of quantum-supported hyperguides. The purpose of this study is to evaluate the purpose of this study. The mainstream superconducting loops are responsible for their resistance, power generation, ohm, mV, and CMOS circuits. It is possible that the output power of the power supply system can be achieved. There is a high concentration of power supply, such as heating, dough, and energy dissipation, in the power supply system. In this study, we pay more attention to the high-output resistance of kohm and the high-output power of high-power electronics. in this study, we need to pay attention to the high-output resistance and high-output power generation of high-output electricity in this study. This is the first step in the research and development process. This is the key to the success of the MOS training program. On the other hand, it is necessary to make a weak effort to show that the high-output power generation of high-output electricity is very effective. In this study, superconducting ultra-thin film line operation, ultra-thin film transmission, ultra-thin film, ultra-thin film, ultra-thin The effect of quantum radiation on the performance of ultra-thin film is very high, and that of ultra-thin film is very high. In the same time, the current of the line of ultra-thin film has a strong effect on the suppression of high-speed transmission, segment transmission, and ultra-thin film. CMOS loop operation may have an impact on the performance of the CMOS circuit. The membrane and the shape are the most important problems. One-party, current, and regional limit system personnel are responsible for minimizing the number of sub-components of the system, such as the number of sub-components of the signal transmission loops, In order to improve the performance of the high-output electric power plant, the micro-signal superconductor has been successfully used to improve the performance of the high-output electrical equipment.