【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.19】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24UE0038
利用課題名 / Title
石英ナノピペット尖端を利用した超伝導熱磁気センサーの開発
利用した実施機関 / Support Institute
電気通信大学 / UEC
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）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis
【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
超伝導量子干渉計/SQUID,量子効果/ Quantum effect,超伝導/ Superconductivity,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,スパッタリング/ Sputtering
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)
小久保 伸人
所属名 / Affiliation
電気通信大学 大学院情報理工学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
岡澤 智,島田 祥汰
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
北田 昇雄,松橋 千尋,三崎 亜衣,安部 和人,元橋 八重
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
UE-002：高磁場多目的物性測定システム
UE-022：ショットキー走査型電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
鋭利なガラス管尖端に作製した超伝導量子干渉計（SQUID）の超伝導転移温度の向上を目的とした。組成比が異なるNbTiターゲットを用いて窒化ニオブチタン膜（NbTiN）の探針を作製し、多目的物性測定システム（PPMS）及び電子顕微鏡を利用して、探針の輸送特性と形状を評価した。
実験 / Experimental
反応性スパッタ法により石英ガラス（加熱なし）にNbTiNのナノSQUIDを作製した。PPMSをクライオスタットとして用い、外部測定系を組み込むことで探針の輸送特性を調べ、ショットキー走査電子顕微鏡を用いて探針の先端形状の二次電子像を撮影した。
結果と考察 / Results and Discussion
石英ガラス管にスパッタ成膜した膜厚40 nmのNbTiN膜の超伝導転移温度を窒化の度合いを変えて調べたところ、元素量比50：50のNbTiターゲットで得られた超伝導転移温度の最大値はおよそ12 K、70：30のターゲットで14 Kとなった。図１に示すSQUIDの尖端有効径は探針によって変化し、100 nm -140 nmとなった。テンプレートとして用いた石英ガラス管の加工時のばらつきが原因であることが分かった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１、NbTiN膜の尖端型ナノSQUIDの電子顕微鏡像
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
科研費（JP21K04819）及び公益財団法人精密測定技術振興財団の補助を受けて行われた．
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)
-
N. Kokubo, NbTiN SQUID-on-tip fabricated by self-aligned deposition using reactive DC magnetron sputtering, Applied Physics Letters, 124, (2024).
DOI: https://doi.org/10.1063/5.0211176
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 小久保伸人，”反応性DCマグネトロンスパッタリングを用いた自己整合成膜法による窒化物超伝導薄膜の尖端型ナノSQUID”電子通信情報学会超伝導エレクトロニクス研究会（東京），令和７年１月１４日
- 小久保伸人，”反応性スパッタリングを用いた自己整合成膜法による窒化物超伝導薄膜の尖端型ナノSQUIDとこれを探針とした熱磁気顕微鏡の開発”第30回渦⽷物理ワークショップ（静岡），令和６年１２月１６日
- 島田祥汰，岡澤智，小久保伸人，”石英ガラス管尖端の窒化物ナノSQUIDを探針とした走査熱顕微鏡の開発”応用物理学会（千葉），令和７年３月１６日
- 岡澤智，島田祥汰，小久保伸人，”窒化物超伝導体を用いたSQUID-on-Tip(SOT)の開発”応用物理学会（千葉），令和７年３月１４日
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