【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.22】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0153
利用課題名 / Title
高温超伝導体ジョセフソン素子の作製
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
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）-
キーワード / Keywords
量子効果/ Quantum effect,リソグラフィ/ Lithography,超伝導/ Superconductivity,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,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)
三澤 哲郎
所属名 / Affiliation
国立研究開発法人 産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
野崎智義
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
山崎 将嗣
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
AT-006：マスクレス露光装置
AT-033：アルゴンミリング装置
AT-086：マニュアルウエハープローバー（２F）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
超伝導ジョセフソン接合を利用することにより厳密な電圧発生が可能であり、これを用いることで超精密な電圧測定技術を実現することができる。本研究では銅酸化物高温超伝導体ジョセフソン接合を作製することにより、利用容易なジョセフソン電圧発生技術を実現することを目指している。マイクロブリッジ化したジョセフソン接合に、極小径のヘリウムイオンを照射することで、ナノスケールで酸素欠陥を生じさせジョセフソン接合を作製することができる。本研究では新たなYBCOジョセフソン接合特性の制御手法開発に取り組んでいる。
実験 / Experimental
イットリウム系銅酸化物高温超伝導体YBCOの薄膜を、マスクレス露光及びアルゴンミリングによりパターニングし、幅4マイクロメートル程度のブリッジとした。YBCO薄膜には保護層として金の薄膜が積層されているため、次いでアルゴンミリングを行いこれを除去した。ここでは素子の電気抵抗から金保護層の厚さを推定することにより、アルゴンミリングの条件を決定した。電気抵抗の測定においては、マニュアルプローバーによる4端子抵抗の精密測定を行った。作製した試料基板の温度を安定に制御したうえで、YBCOジョセフソン接合にMA/cm2級の電流を流し、YBCOの抵抗変化を測定した。
結果と考察 / Results and Discussion
通電によりYBCOの抵抗変化が見られた。抵抗変化率と通電時のYBCO試料温度の関係について、室温付近の複数温度での測定を行った。これにより試料温度が高くなるに従い抵抗が減少する関係を得た。この結果は熱的な揺らぎが酸素のマイグレーション現象において重要であることを示しており、YBCOジョセフソン接合の特性の電気的制御において重要な知見である。今後さらに測定温度範囲を拡大し定量的な分析を行うことにより、精密特性制御技術として確立していく。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
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：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件