【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.12】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0382
利用課題名 / Title
超伝導検出器開発のための研究
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）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
X線回折/ X-ray diffraction,超伝導/ Superconductivity,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)
石塚 知明
所属名 / Affiliation
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
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
飯竹 昌則
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
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
超伝導検出器は超伝導体から成る検出器である。多くの金属は冷却することで超伝導状態に転移することが知られているが、なかでもニオブは転移温度が約9ケルビンで比較的高く、微細加工しやすいことから超伝導検出器の部材として広く使われている金属である。本研究では、超伝導検出器の性能としては邪魔者になるニオブ中のフォノンをコントロールすべくフォノンエンジニアリングを施した。本研究のフォノンエンジニアリングは、ニオブ膜に周期的貫通穴を空けたあと、下地の酸化シリコン層をフッ酸蒸気で削り取ることでニオブ膜全体を自立させて完成である。そのようなニオブ膜の物性はこれまで研究されておらず、本支援ではその微細構造を解明すべく手始めとしてXRDを実施した。
実験 / Experimental
あらかじめΦ2mmの大面積のサンプルを作製しておいた。XRDにおいて容易に調整可能なビーム径とほぼ同じである。2θは20°〜70°の範囲で走査した。
結果と考察 / Results and Discussion
メインのXRDピーク（38.3°）の傍に余分なピーク（37.3°）が観測された。前者は通常ニオブの原子格子定数である3.3Åに相当し、後者はそれよりも若干大きい3.4Åである。この異常な格子定数は貫通穴と貫通穴の間に位置する狭窄部位のニオブに由来すると考えられる。製膜時にニオブ層に蓄積されていた応力が下地の酸化シリコン層をエッチングする際に解放され、特に応力解放の影響を受けやすい狭窄部の格子定数が拡がったものと思われる。なお別途実施したSEM-EDXの結果によると、とりわけ狭窄部に有意な量の酸素分子が吸着されていることが分かっている。
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)
該当なし。
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)
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