高転移温度金属超伝導体を用いた単一超伝導電子対デバイスの作製

利用高转变温度金属超导体制备单超导电子对器件

• 批准号: 13750297
• 负责人: 水柿 義直
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Electro-Communications (2002)Tohoku University (2001)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750297/
• 关键词: クーロンブロッケイド; トンネリング接合; ジョセフソン効果; モンテカルロ法; 電流ミラー; 単一磁束量子ポンプ; ニオブ接合; 双対性; ジョセフソン接合; クーロンブロッケード; 金属超伝導体; トンネリング; A; D変換器; 容量型電圧分配機; ジョセフソンプラズマ; 斜め蒸着法

本年度においては、まず単一電子デバイスと超伝導単一磁束量子デバイスの双対性に着目し、電子を1個ずつ輸送する単一電子デバイスとして知られている単電子ポンプと双対の関係にある単一磁束量子ポンプの設計を行った。回路をニオブ接合集積回路プロセスにより作製し、測定の結果、12GHzまでの高周波信号印加時に単一磁束量子ポンプ動作の特徴であるゼロ・クロス・ステップ(零バイアス電流軸を横切るシャピロ・ステップ)が確認された。測定結果は数値計算により検証され、高周波信号の位相差なども見積もられた。この単一磁束量子ポンプでは、ヒステリシスのないジョセフソン接合を正弦波高周波信号で駆動した場合においてもゼロ・クロス・ステップが得られることから、米国の国家標準局や日本の産業技術総合研究所にて精力的に研究されているプログラマブル・ジョセフソン電圧標準に対して、新しい基本構成素子として応用が可能である。また、クーロンブロッケイドを利用した単電子トンネリング接合のアレイを用いた電流ミラーについての数値計算を行った。数値計算においてはモンテカルロ法を用いた。これまでの単電子エレクトロニクスにおける電流ミラーにおいては、多数の微小トンネル接合を直列に接続した1次元アレイを2本用意し、それらを多数の容量で結合させる方式が取られてきたが、本研究により、多数の接合からなる1次元アレイと4つ接合からなる単電子ターンスタイルを1個の容量を介して結合することでも電流ミラー効果が得られることが判明した。さらに、数々の動作条件について検討したところ、適切な動作点にバイアスすることで、従来の方式と同程度の電流ミラー効果が実現できることが判明した。

This year に お い て は, ま ず 単 an electronic デ バ イ ス と super 伝 guide 単 a magnetic quantum beam デ バ イ ス の double sex に the seaborne し, electronic を 1 ず つ conveying す る 単 an electronic デ バ イ ス と し て know ら れ て い る 単 electronic ポ ン プ と double の seaborne masato is に あ る 単 a magnetic quantum beam ポ ン プ の line design を っ た. Loop を ニ オ ブ after collection of integrated circuit プ ロ セ ス に よ り for し, の determination results, 12 GHZ ま で の high frequency signal when the Inca に 単 a magnetic quantum beam ポ ン プ action の, 徴 で あ る ゼ ロ · ク ロ ス · ス テ ッ プ (zero バ イ ア ス current shaft を crosscutting る シ ャ ピ ロ · ス テ ッ プ) が confirm さ れ た. The measurement results are calculated by the <s:1> value calculation of によ and 検 to prove され, and the <s:1> bit difference of the high-frequency signal is な and <s:1>, and the product is によ and られた. こ の 単 a magnetic quantum beam ポ ン プ で は, ヒ ス テ リ シ ス の な い ジ ョ セ フ ソ ン joint を high frequency sine wave signal で 駆 dynamic し た occasions に お い て も ゼ ロ · ク ロ ス · ス テ ッ プ が have ら れ る こ と か ら, m の NBS の や Japan institute of industry technology 総 に て energy に research さ れ て い る プ ロ グ ラ マ ブ ル · ジ ョ セ フ ソ The <s:1> voltage standard に for て, the basic constituent elements of the new <s:1> と と て応 can be である by が. ま た, ク ー ロ ン ブ ロ ッ ケ イ ド を using し た 単 electronic ト ン ネ リ ン グ joint の ア レ イ を with い た current ミ ラ ー に つ い て の line the numerical calculation を っ た. The numerical calculation にお にお て モ モ モ て テカ ロ ロ method を uses を た. こ れ ま で の 単 electronic エ レ ク ト ロ ニ ク ス に お け る current ミ ラ ー に お い て は, most small ト の ン ネ ル joint を inline に meet 続 し た 1 yuan ア レ イ を 2 this intention し, そ れ ら を most の capacity で combining さ せ る way が take ら れ て き た が, this study に よ り, most の joint か ら な る 1 yuan ア レ イ と 4 つ joint か ら な る 単 electronic タ ー ン ス タ イ ル を 1 の capacity を interface し て combining す る こ と で も current ミ ラ ー fruit comes unseen が ら れ る こ と が.at し た. Action condition さ ら に, several 々 の に つ い て beg し 検 た と こ ろ, appropriate な action point に バ イ ア ス す る こ と で, 従 と の way with degree の current ミ ラ ー unseen fruit が be presently で き る こ と が.at し た.

项目成果

Y.Yamada et al.: "Detection of Josephson Plasma in Bi_2Sr_2CaCu_2O_x using Nb/Al-AlO_x/Nb Josephson Junction"Physica C. 362・1・4. 244-246 (2001)

Y.Yamada等：“使用Nb/Al-AlO_x/Nb Josephson Junction检测Bi_2Sr_2CaCu_2O_x中的约瑟夫森等离子体”Physica C. 362・1・4（2001）。

Y.Mizugaki, J.Chen, S.Nishikata, K.Sugi, K.Nakajima, T.Yamashita: "Single-flux-quantum pump based on a three-junction superconducting qauantum interference device"Applied Physics Letters. vol.80・no.24. 4585-4587 (2002)

Y.Mizugaki、J.Chen、S.Nishikata、K.Sugi、K.Nakajima、T.Yamashita：“基于三结超导量子干涉装置的单通量量子泵”应用物理快报第80卷・第24号。4585-4587（2002）

Y.Mizugaki et al.: "Single-Electron Signal Modulator Designed for a Flash Analog-to-Digital Converter"Japanese Journal of Applied Physics. 40・10. 6157-6162 (2001)

Y. Mizugaki 等人：“为闪存模数转换器设计的单电子信号调制器”日本应用物理学杂志 40・10 (2001)。

Y.Mizugaki, K.Sugi: "Analysis of the Operation Modes of an RE-Field-Driven DC-SQUID"IEICE Transactions on Electronics. vol.E86-C・no.1. 55-58 (2003)

Y.Mizugaki、K.Sugi：“RE 场驱动 DC-SQUID 的运行模式分析”IEICE Transactions on Electronics，第 E86-C·no.1 (2003)。

Y.Mizugaki, J.Chen, K.Nakajima, T.Yamashita: "Quantum transitions and zero-crossing current-steps in a SQUID controlled by multi-phase RF fields"Physica C. vol.372-376. 274277 (2002)

Y.Mizugaki、J.Chen、K.Nakajima、T.Yamashita：“多相 RF 场控制的 SQUID 中的量子跃迁和过零电流阶跃”Physica C. vol.372-376。