研究室紹介 Laboratory LINE UP

  • 量子効果デバイス
  • 超伝導

量子デバイス研究室

幅広い応用が期待される、超伝導の研究

リニアモーターカーをはじめ、脳磁界計測など医学的な応用もなされている「超伝導」。 当研究室では、その超伝導の薄膜と超伝導電子デバイスを製作して、電気的特性・磁気的特性を測定・評価しています。 また、絶対零度に近い極低温で、超伝導という不思議な性質を示すニオビウム金属を使ったサンドイッチ構造の電子デバイスを製作しています。 サンドイッチの2枚の「パン」の部分が超伝導体で、「具」の部分は薄い酸化膜。このサンドイッチ構造のジョセフソン素子に多方向から磁界を加え、超伝導電流の最大値が変化する様子を調べています。

超伝導の薄膜・超伝導を使った
電子デバイス、超伝導量子干渉計

DCマグネトロンスパッタリング装置

車 美力さん

モノづくりに
夢中になれる研究室

子どもの頃から超伝導現象に興味があり、実用化が難しいとされるジョセフソン素子の作製とその磁界特性について研究しています。 “実現されたらどうなるんだろう”という夢がある研究だと思います。

  • 中山 明芳 教授

    [連絡先]

    nakayama@ee.kanagawa-u.ac.jp

  • 渡邉 騎通 特別助教

    [連絡先]

    ft102002ho@kanagawa-u.ac.jp

[主な担当科目]

中山:電気磁気学T・U,物性科学,電気電子情報実験W

渡邉:電気電子情報実験V・W

  • 研究分野

    ・量子効果デバイス(中山) ・強磁性材料とその応用に関する研究(阿部) ・超伝導デバイス(渡邉)

  • 研究内容

    「超伝導」の電子デバイス、量子効果デバイス等への応用をめざした研究。超伝導体を使った接合を製作し、その電気的特性を測定する。その特性の解析・シミュレ‐ションにより、量子現象である「超伝導」「トンネル効果」および「電子波の干渉効果」に対する理解を深める。

  • 研究題目

    トンネル型ジョセフソン素子の研究、超伝導接合の準粒子の波動関数、超伝導接合の特性シミュレーション、超伝導トランジスタの研究、超伝導回路の研究。

  • 研究紹介

    絶対零度に近い極低温で、超伝導という不思議な性質を示す金属があります。 この超伝導の金属を使ったサンドイッチ構造の電子デバイス研究を紹介します。 サンドイッチの2枚の「パン」の部分が超伝導体で、「具」の部分は薄い酸化膜です。 この酸化膜がとても薄いとき、片方の超伝導体からもう一方の超伝導体に電流を流しても、この2枚の超伝導体の間に電圧は現れません。 超伝導の電流が流れていることになります。写真に示すヘルムホルツコイルでこのサンドイッチ構造に種々の方向から磁界を加えて、この超伝導電流の最大値が変化するようすを調べています。 3角形の形の接合では、図に示すように、6方向に尾根を持った「山の形の超伝導電流の磁界特性」が観察されます。また、サンドイッチ構造素子の周りの磁界分布も、「試料を振動させるタイプの磁束計」で計測しています。

発表論文

1) A.Nakayama, S.Abe, N.Watanabe, “Deviation From Fraunhofer-Type Modulation of Josephson Current Through Niobium Tunnel Junctions by Applying Vertical Magnetic Field”IEEE Trans. Appl. Supercond, 26, 1100606 (2016).
2) A.Nakayama, S.Abe, Y.Nishi, N.Watanabe, Y.Okabe “Two-dimensional magnetic field dependence of zero and finite voltage steps in current-voltage characteristics of superconducting quantum interference devices” Microelectron. Eng, 146, 19(2015).
3) N.Watanabe, S.Abe, A.Nakayama “Modulation of a Josephson current through an Nb/Al-AlOx/Nb Josephson junction by a parallel magnetic field and a perpendicular magnetic field” J. Appl. Phys, 116, 033920 (2014).