【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.14】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24TU0096
利用課題名 / Title
超伝導ダイオードデバイスの作製
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed
キーワード / Keywords
スピントロニクス/ Spintronics,スピントロニクスデバイス/ Spintronics device,膜加工・エッチング/ Film processing/etching
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
中川原 圭太
所属名 / Affiliation
東北大学 大学院理学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
SDGsの一つである次世代基盤技術形成を達成するため、従来のエレクトロニクスに電子スピンの自由度を付加するスピントロニクスの分野において次世代量子コンピュータの開発が盛んに進められている。高効率・低消費電力の量子コンピュータ実現のためには量子ビットの読み出しに必要な高効率スピンフィルターや超伝導ダイオードの開発が急務となっている。そこで本研究では、従来の強磁性体ではなく反強磁性体を用いた超伝導ダイオードの開発を目指す。開発の準備段階として、薄膜をホールバーデバイスに加工し超伝導特性の評価を行う。
実験 / Experimental
シリコン基板上にスパッタリング法により、反強磁性体のMn３Snと超伝導体のNbの積層膜を作製し、リソグラフィー、エッチングによりデバイスを作製した。作製したデバイスを物性測定評価装置により超伝導転移温度や超伝導臨界磁場等の測定を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
作製したホールバーデバイスの光顕写真をFig. 1に示す。ホールバー段階では問題なくデバイス形状の加工が成功した。作製したデバイスを物理特性評価測定装置にて超伝導特性を評価した結果をFig. 2に示す。超伝導転移温度は文献値と比較して小さくなっているが、少なくとも2.3Kまでは超伝導状態であることが確認された。超伝導臨界温度以下でのI-V特性により超伝導臨界電流と磁場依存性から超伝導臨界磁場の評価にそれぞれ成功した。よって本結果から、超伝導体のNbと反強磁性体のMn3Snの積層膜においても問題なく超伝導特性の評価が可能であることが確認できた。今後はホールバーデバイス上に狭ギャップの加工をしてラテラルジョセフソンジャンクションを作製しダイオード特性が発現するかの検証を行う。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.1 作製したホールバー
Fig.2 (a) I-V特性
Fig.2 (b) 超伝導臨界磁場測定
Fig.2 (c) 超伝導転移温度測定
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件