超伝導トンネル接合素子を用いた高エネルギー分解能極端紫外線検出器の開発

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平成12年度は素子の設計・試作と極端紫外線による評価装置の開発を行った。理化学研究所内の超伝導接合素子(STJ)作製専用プロセスラインを用いて極端紫外線に用いることのできるSTJの試作を行った。まず、Si基板およびサファイヤ基板の上にAl_2O_3をスパッタ法で成膜し、その上にNb/Al/AlOx/Al/Nbといった膜をスパッタ法で積層してSTJ素子を作製した。特に、STJの側面を酸素プラズマで酸化する方法を新たに開発することによって、トンネル障壁における漏れ電流を劇的に減少させることができた。また、Alの膜厚を増加させることで、出力信号の増幅が行えるようになった。これらの素子をHe3クライオスタットを用いて0.35Kまで冷却し、トンネル障壁のクオリティに高い感度を有するX線特性評価を行い、これらの素子がSTJ素子を用いたX線検出素子としては、現状での世界レベルに匹敵する性能を有していることを確認した。理化学研究所内に極端紫外線用STJの評価装置の構築を行い、低真空度の極端紫外線評価装置と高真空度のHe3クライオスタットとの接続方を確立した。この装置の完成により、今後の開発の基礎を確立できた。これと平行して、高エネルギー加速器研究機構のフォトンファクトリーで照射実験を行い、極端紫外線(55eV)の検出に成功した。これにより本研究の目的は、ほぼ達成できた。