磁束運動パーコレーションを用いた計算デバイスの基本原理確立

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今年度は、さまざまな電流パスパターンを有する超伝導体に電流を流し、その電圧発生挙動を評価した。これにより超伝導電流のパーコレーションの現象理解を進め、制御可能性を実証することを目的とした。パルスレーザー蒸着によりYBa2Cu3O7(YBCO)膜を作製し、フォトリソグラフィーとウェットエッチングにより初期パターンの作製を行った。初期パターンについて電流―電圧特性を評価した後、電流パスを切断し電流―電圧特性の変化を観察した。ここでは超伝導体の常伝導状態での抵抗と超伝導状態での臨界電流密度を議論した。抵抗は電流パスの分布には大きく依存せず、切断した電流パスの密度とともに増加した。これは電流が流れる平均面積が小さくなっていくことからリーズナブルである。一方臨界電流は電流パスの分布に大きく依存した。これは臨界電流がパーコレーションによって決まることを示している。回り込んで迂回できるような電流パス分布になっているとき臨海電流の減少が小さいのに対し、迂回パスを切断すると臨界電流が大きく減少することがわかった。電流パス分布に応じた超伝導電流のパーコレーションの変化を観察することに成功した。このように超伝導電流のパーコレーションを意図的に変化させられることを実証し、その物理的理解を進めた。またこの現象を解釈するための数理モデルについて議論した。線形な電流―電圧特性に対して電流パス分布の抵抗への影響を記述する数理モデルを構築した。またこの数理モデルを超伝導電流のパーコレーションに利用するには、超伝導における非線形な電流―電圧特性を考慮にいれることが課題であることがわかった。