【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
24IT0063
利用課題名 / Title
超伝導/スピントロニクス材料接合素子の作製とその近接効果の評価
利用した実施機関 / Support Institute
東京科学大学 / Science Tokyo
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）計測・分析/Advanced Characterization
【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
光学顕微鏡/ Optical microscope,電子線リソグラフィ/ EB lithography,スピントロニクス/ Spintronics,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)
高村 陽太
所属名 / Affiliation
東京科学大学 工学院 電気電子系
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
亀岡俊貴
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
梅本高明
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）,機器利用/Equipment Utilization
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
IT-003：マスクレス露光装置
IT-012：リアクテブイオンエッチング装置
IT-038：電子ビーム露光装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
24IT0001の継続課題となるが，本研究は超伝導体/強磁性体の接合界面をナノスケールに加工したデバイスを作製し，明瞭なアンドレーエフ反射信号を観測することで強磁性体のスピン分極率を定量的に評価することが目的である．
目的達成のために電子線リソグラフィを使用して超伝導体/強磁性体の接合界面を含む直径数百nm以下の円柱に加工したデバイスを作製した．またマスクレス露光装置を用いたリソグラフィと，リアクティブイオンエッチング装置(RIE)によるエッチングを使用してコンタクトホールや電極パッドなどを形成し，四端子測定が可能なデバイスの作製を行った．
実験 / Experimental
電子ビーム露光装置を使用して超伝導体/強磁性体積層膜上に直径50 nmから500 nmの円形状をパターニングした（Fig.1）．その後RIEとイオンミリングによるエッチングにより超伝導体/強磁性体積層膜を円柱形状に加工した．ベンゾシクロブテン(BCB)をスピンコートし，RIEを用いたエッチバックにより円柱の頭出しを行った．フォトリソグラフィとリフトオフによって絶縁膜におけるコンタクトホールや電極パッドの形成を行い，デバイスの作製を行った．デバイス概観をFig.2に示す.
作製したデバイスは電流源とロックインアンプを使用して微小交流信号を測定し，微分コンダクタンスの電圧依存性を評価した(Fig.3)．
結果と考察 / Results and Discussion
電子線リソグラフィによって形成したパターンは所望の形状ができてることを走査型電子顕微鏡により確認した．一連のデバイスプロセスによって作製したデバイスはナノスケールの円柱部以外における電気的短絡が無く，十分な抵抗値を有しており，アンドレーエフ反射の観測が期待できるデバイスの作製に成功した．また極低温下における微分コンダクタンスの電圧依存性の測定により，Fig.4に示すようなアンドレーエフ反射を示す明瞭な信号の観測に成功した．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 電子線リソグラフィによる円形パターンのSEM画像
Fig. 2 デバイス外観
Fig. 3 デバイス構造と測定系
Fig. 4 微分コンダクタンスの電圧依存性
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.
- Syunki Kameoka, Togo Miyake, Jin Ow, Yota Takamura, Shigeki Nakagawa, ”Characterization of spin polarization in ordered Co-based full Heusler Co2FeAl0.33Si0.67 alloy thin films using nano-contact Andreev reflection technique” The 85th JSAP Autumn meeting, Oral, Fri. Sep 20, 2024, 20a-D61-4.
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