【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.02.27】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0264
利用課題名 / Title
窒化物超伝導薄膜およびナノ構造による新奇デバイス開発
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
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（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
超伝導/ Superconductivity,集束イオンビーム/ Focused ion beam
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)
牧瀬 圭正
所属名 / Affiliation
国立天文台
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
大塚 照久,飯竹 昌則
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（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)
国立天文台では電波望遠鏡の受信機を開発している。そのコンポーネントの一つとして超伝導ミキサーがある。超伝導ミキサーは超伝導/絶縁体/超伝導のトンネル接合を有しているがこのトンネル接合は絶縁体のバリア層は1nm程度の厚みであり、ピンホール等があると性能が劣化する。このバリア層はAlの自然酸化で作製しているが、この方法だと制御が難しく高い臨界電流を有する接合が困難である。そこでプラズマによる窒化バリアとしてAlNを形成し。制御性や均一性をこうじょうさせるためにその特性を調べることを目的とした。
実験 / Experimental
まず窒化バリアの超伝導トンネル接合を作製した。トンネル接合はNbをベース電極として200nm成膜し、その後Alを５nm成膜しICPソースによってプラズマ窒化を実施した。SISミキサーの臨界電流密度は窒化バリアの厚みで制御しているため。よって窒化時間によって制御をおこなっている。今回の試料は20ｋA/cm２のものを調べた。実験はその試料のSIS接合部をFIBによって加工し、断面観察を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
接合界面のNbの凹凸が数nm程度あるが、その上のAl膜の被覆性には問題がなかった。ただ窒化バリアの厚みが１nm 以下のためFIBの観察できなかった。接合直上でピンホールが観察され、プロセスの問題が明らかになった。今後は接合部分の微細構造解析を行うためXPSや断面TEMによる分析を進める。
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：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件