Bi系高温超伝導体における固有ジョセフソン接合を用いた単電子トランジスタの開発

利用Bi基高温超导体本征约瑟夫森结开发单电子晶体管

• 批准号: 12750292
• 负责人: 入江 晃亘
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Utsunomiya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750292/
• 关键词: Bi_2Sr_2CaCu_2O_y単結晶; ジョセフソン超格子; 単電子トンネル効果; クーロンブロッケイド; 準粒子トンネル効果; 自然超格子; ジョセフソン接合アレー; 単電子トンネル

本研究は,酸化物高温超伝導体Bi_2Sr_2CaCu_2O_y(BSCCO)単結晶に内在するナノスケールジョセフソン超格子における単電子トンネル現象の解明,並びにその制御方法を検討し,同結晶を用いた単電子トランジスタを開発することを目的としており,以下の成果を得た.(1)同単結晶のサブミクロン加工BSCCO単結晶を電子ビームリソグラフィ,並びに集束イオンビームエッチングによりサブミクロンオーダーのメサ素子に再現性よく加工することに成功し,加工技術を確立した.(2)サブミクロ固有ジョセフソン接合アレーの電流-電圧特性の観測上記により作製したメサ素子の電流-電圧特性を4.2K〜180Kにおいて測定した結果,いずれのメサ素子もほぼ同様な電流-電圧特性を示し,固有ジョセフソン接合本来の特性を得ることができた.(3)クーロンブロッケードの観測メサ素子の面積を1μm^2以下にするとクーロンブロッケイド効果の寄与により臨界電流密度が減少することを明らかにした.(4)準粒子トンネル特性の評価メサ素子の電流-電圧特性の測定から,BSCCOのエネルギーギャップは約60meVであり,固有ジョセフソン接合の準粒子トンネル特性は,変形d波超伝導トンネルモデルにより説明できることを明らかにした.以上,本研究で得られた成果は,Bi_2Sr_2CaCu_2O_y単結晶自身を用いた新規な単電子トランジスタ応用への可能性を示すものである.

This study は, acidification of high temperature and ultra 伝 Bi_2Sr_2CaCu_2O_y conductor (BSCCO) 単 crystallization に inner す る ナ ノ ス ケ ー ル ジ ョ セ フ ソ ン superlattices に お け る 単 electronic ト ン ネ の interpret ル phenomenon, and び に そ の suppression method を 検 for し, with crystalline を い た 単 electronic ト ラ ン ジ ス タ を open 発 す る こ と を purpose と し て お り, the following の results を た. (1) with 単 crystallization の サ ブ ミ ク ロ ン processing BSCCO 単 crystallization を electronic ビ ー ム リ ソ グ ラ フ ィ, and び に cluster イ オ ン ビ ー ム エ ッ チ ン グ に よ り サ ブ ミ ク ロ ン オ ー ダ ー の メ サ element child に reproducibility よ く processing す る こ と に し success, processing technology を establish し た. (2) サ ブ ミ ク ロ solid Have ジ ョ セ フ ソ ン joint ア レ ー の current - electric 圧 characteristic の 観 measuring written に よ り cropping し た メ サ element child の current - electric 圧 characteristic を 4.2 K to 180 K に お い て determination し た results, い ず れ の メ サ element child も ほ ぼ with others な current - electric 圧 characteristic を し, inherent ジ ョ セ フ ソ ン joint was の features を must る こ と が で き た. (3) ク ー ロ ン ブ ロ ッ ケ ー ド の 観 measuring メ サ element を の area 1 mu m ^ 2 below に す る と ク ー ロ ン ブ ロ ッ ケ イ ド unseen fruit の send に よ り critical current density が reduce す る こ と を Ming ら か に し た. (4) the quasiparticle ト ン ネ ル features の review 価 メ サ element child の - electric current 圧 の determined か ら, BSCCO の エ ネ ル ギ ー ギ ャ ッ プ は about six 0 mev で あ り, inherent ジ ョ セ フ ソ ン joint の quasiparticle ト ン ネ は ル properties, d - shape wave super 伝 guide ト ン ネ ル モ デ ル に よ り illustrate で き る こ と を Ming ら か に し た. Above, this study で ら れ は た achievements, Bi_2Sr_2CaCu_2O_y 単 を crystallization itself with い た new rules な 単 electronic ト ラ ン ジ ス タ 応 with へ を の possibility in す も の で あ る.

项目成果

N.J.Ali, A.Irie, G.Oya: "Size dependent properties of the intrinsic Josephson junction in Bi-Sr-Ca-Cu-O ssingle crystals in external magnetic fields"IEICE Trans. on Electronics. E85-C. 809-813 (2002)

N.J.Ali、A.Irie、G.Oya：“外部磁场中 Bi-Sr-Ca-Cu-O 单晶中固有约瑟夫森结的尺寸依赖性特性”IEICE Trans。

A.Saito,M.Abe,A.Irie,G.Oya and K.Hamasaki: "Low frequency noise properties of Bi_2Sr_2CaCu_2O_yintrinsic Josephson junctions"Advances in Supercond.. XII. 1120-1122 (2000)

A.Saito、M.Abe、A.Irie、G.Oya 和 K.Hamasaki：“Bi_2Sr_2CaCu_2O_yintrinsic Josephson junctions 的低频噪声特性”Supercond 进展。

A.Irie,G.Oya,R.Kleiner,and P.Muller: "Transport properties of small-sized intrinsic Josephson junctions in Bi_2Sr_2CaCu_2O_y"Physica C. (印刷中). (2001)

A. Irie、G. Oya、R. Kleiner 和 P. Muller：“Bi_2Sr_2CaCu_2O_y 中小型本征约瑟夫森结的传输特性”Physica C.（出版中）。

G.Oya,and A.Irie: "New features of subgap structures in intrinsic Josephson junctions of (Bi_<1-X>Pb_X)_2Sr_2CaCu_2O_y"Physica C. (印刷中). (2001)

G. Oya 和 A. Irie：“(Bi_<1-X>Pb_X)_2Sr_2CaCu_2O_y 固有约瑟夫森结中的亚能隙结构的新特征”Physica C.（出版中）。

A.Irie, T.Mimura, M.Okano, G.Oya: "Intrinsic Josephson tunnelling properties in small-sized Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O mesas"Supercond. Sci. Technol. 14. 1097-1101 (2001)

A.Irie、T.Mimura、M.Okano、G.Oya：“小型 Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O 台面中的固有约瑟夫森隧道特性”超导。