【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24UT1122
利用課題名 / Title
トポロジカル状態変調の磁気結合可変方式電気回路による実現（２０２４）
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by 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
蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,スパッタリング/ Sputtering,リソグラフィ/ Lithography,電子線リソグラフィ/ EB lithography,ボンディング/ Bonding,トポロジカル量子物質/ Topological quantum matter,高周波デバイス/ High frequency device,メタマテリアル/ Metamaterial,先端半導体（超高集積回路）/ Advanced Semiconductor (Very Large Scale Integration)
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)
三田 吉郎
所属名 / Affiliation
東京大学工学系研究科電気系工学専攻
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
高橋遼平,辻啓吾,Anne-Claire Eiler,安永竣,肥後昭男,飯塚哲也,江澤雅彦（物理工学専攻）
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
水島彩子,井上友里恵,藤原誠,澤村智紀,河井哲子,太田悦子
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
UT-500：高速大面積電子線描画装置
UT-703：8インチ汎用スパッタ装置
UT-505：レーザー直接描画装置 DWL66+2018
UT-716：LL式高密度汎用スパッタリング装置(2024)
UT-603：汎用高品位ICPエッチング装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
量子コンピューティング分野における次世代の計算手法として，物質が持つトポロジカルな状態の意味するところをハミルトン演算子として表現し，演算に用いるトポロジカル計算機が期待され，幅広い系で研究が行われている。演算子行列を電気回路部品の集合体として捉え，電気回路のトポロジーによって演算を行う手法の探索のため、担当計算機に必要な理想の可変素子・MEMS素子を「TopoMEMS」と命名し，精力的に研究開発を行っている。本研究では従来用いられてきた「容量結合の大小」による結合に変えて「磁気結合の大小」による結合を用いる新しいトポロジカル電子回路を考案実証し，結果を査読付き国際会議で発表した。
実験 / Experimental
図１（a）に示すプロセスを用い、武田先端知ビルスーパークリーンルームによって試作を行った。熱酸化膜付き4インチシリコンウエーハ（スタッフにより定期的に製造され頒布されている）上に8インチ汎用スパッタ装置でアルミ薄膜をスパッタリングした。高速大面積電子線描画装置F5112+VD01を用いて配線一層目基板をリソグラフィし、汎用高品位ICPエッチング装置によってエッチングした。レーザー描画装置DWL66+を用いて同一の工程を二度繰り返すことで二層配線を形成した。
結果と考察 / Results and Discussion
観察には触針段差計、高精細電子顕微鏡、簡易電子顕微鏡を始めほとんどの装置を利用した。図１（b）電子顕微鏡写真に示す通り、キャパシタンス、インダクタンスを有するSSH回路が出来た。二枚のチップを精密フリップチップボンダーで位置合わせし、研究室の高周波測定プローブ環境によって２０GHｚまでのネットワークアナライザ計測を行い、10GHzの共振周波数でトポロジカル状態とトリビアル状態の切り替えができることを発見した。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 磁気結合係数を変調することによってトポロジカル状態を変調できるSu-Schrieffer-Heeger (SSH)模型の電子回路
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
なし
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)
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Ryohei Takahashi, Su-Schrieffer-Heeger Topological Electrical Circuit Using In-Plane Mutual Inductance, 2024 Symposium on Design, Test, Integration and Packaging of MEMS/MOEMS (DTIP), , 1-5(2024).
DOI: 10.1109/DTIP62575.2024.10613147
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