SNS素子を用いた極低温用温度計の試作

使用SNS元件的低温温度计原型

• 批准号: 06740298
• 负责人: 住山 昭彦
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Himeji Institute of Technology
• 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: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06740298/
• 关键词: SNS素子; 超伝導近接効果; ジョセフソン効果; 温度計; クリーン極限

本研究の目的である極低温用の温度計の試作のため、超伝導体(S)としてNb、常伝導体N)としてCu,Auを採用してSNS素子を作成し、そのジョセフソン効果について研究した。まず、Cuを挟んだSNS素子については、交付された科研費で購入した卓上圧延機を用いてCuフォイルを作成し、その両面にNbをスパッタ成膜することで作成した。圧延機の使用によりCuの厚みが異なる様々な特性の素子の製作が容易となり、また素子の大きさも5mm角と小型で熱容量も小さく、素子をより現実的な形状にすることが出来た。例えばCuの厚みが20μmの試料では1Kから0.1Kの間でジョセフソン臨界電流Jcは4桁程度変化し、非常に敏感に温度変化を検知できることがわかった。また、室温とのヒートサイクルでもほとんどJcは変化せず、素子の安定性が確認できた。Jcの温度依存性については、Cu中の電子の平均自由行程l_Nが比較的長かったので、クリーン極限(l_N>ξ_N:ξ_Nは常伝導体中のコヒーレンス長)で期待されるexp(-AT)に比例したかたちに近いものになった。一般的にl_Nの長いクリーンな系を作るのは困難な反面、クリーン極限では素子の特性はl_Nに依らず、従って素子間の特性のばらつきが減る長所がある。そこで、次に、より長いl_Nの試料が得られやすいAuを挟んだSNS素子の研究を行った。素子はAuクラッドNb線の回りにNbをスパッタ成膜して作成した。Auの厚みは110μmと厚かったがジョセフソン電流が観察され、クリーン極限のexp(-AT)依存性も確認できた。この結果はクリーン極限における近接効果に関する論文の一部としてJ.Phys.Soc.Jpn.に投稿中である。今後はAuを用いたクリーン極限の素子について、より現実的な形状の温度計の試作を行う予定である。

The purpose of this study is to investigate the application of SNS elements in the preparation of thermometers for cryogenic applications. In addition, the production of Cu and Nb in the production of films has been carried out in the production of Cu and Nb. The thickness of copper varies greatly in the use of pressure transmitters, and the characteristics of the elements are easy to produce. The elements are large in size and small in heat capacity. The elements are shaped differently. For example, the thickness of Cu is 20μm, and the critical current Jc varies from 1K to 0.1 K, which is very sensitive to temperature variation. The stability of the pigment is confirmed. The temperature dependence of Jc is determined by the mean free path l_N of electrons in Cu. The average free path l_N of electrons in Cu is longer than that in Cu. The average free path l_N of electrons in Cu is longer than that in Cu. The characteristics of the elements in general are different from those of the elements in general. The study of SNS elements was carried out in the following ways: 1. The elements are made of Au, Nb and Nb. Au thickness is 110μm and thickness is 110μm. The current is detected and the exp(-AT) dependence of the limit is confirmed. The results of this paper are as follows: 1. J.Phys.Soc.Jpn. In the future, Au will be used to determine the limit of the element, and the actual shape of the thermometer will be tested.