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高感度超伝導磁気センサを目指した安価で環境にやさしいプロセスの提案

机译:关于高灵敏度超导磁传感器的廉价,环保工艺的建议

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摘要

超電導に特有の構造であるジョセフソン接合は,電流駆動による次世代型の低燃費•高速スイッチング素子への実用化が期待されている。また高感度な磁気特性から,地磁気の1億〜10億分の1程度という微小磁場の測定が可能なSQUID磁束計への応用が既に成功し,学術•産業界へ広く普及している。しかしながら,ジョセフソン接合素子の作製にはナノメートルオーダーの均一な絶縁層が必要であり,プロセスの複雑化による高コスト化が避けられない。本研究では,結晶の面間方向にジョセフソン接合を積層する超電導体であるBi_2Sr_2Ca_(n-1)Cu_nO_y(n=l〜3)高温超電導針状結晶(以下,Bi系ウィスカー)に着目した。そして,この結晶を"水に浸ける"だけでジョセフソン素子が作製できる方法を考案し,様々な評価を行った。その結果,複雑なプロセスを一切含まず,Bi系ウィスカーを用いたジョセフソン接合素子の開発に成功した。作製したジョセフソン接合素子のI-V特性からギヤップ電圧を算出したところ,ジョセフソン接合1層分の特性が観測できた。これにより,水に浸ける時間を変化させることで,ジョセフソン接合の積層数を自在に制御できる可能性が示された。
机译:具有超导性的独特结构的约瑟夫森结,有望作为由电流驱动的下一代低油耗和高速开关元件投入实际应用。此外,由于其高度敏感的磁性,它已成功地应用于SQUID磁力计,该磁力计可以测量约100至10亿地球磁的微小磁场,并已广泛用于学术和工业领域。然而,约瑟夫森结器件的制造需要纳米级的均匀绝缘层,由于工艺复杂性,不可避免地导致较高的成本。在这项研究中,我们专注于Bi_2Sr_2Ca_(n-1)Cu_nO_y(n = 1〜3)高温超导针状晶体(以下称为Bi基晶须),这些超导体是约瑟夫森结在晶体的晶面方向上堆叠的超导体。然后,我们设计了一种仅通过“将这种晶体浸入水中”来制造约瑟夫森器件的方法,并进行了各种评估。结果,我们成功地开发了使用基于Bi的晶须的Josephson结装置,该装置不包含任何复杂的过程。当从制造的约瑟夫逊结元件的IV特性计算间隙电压时,观察到一个约瑟夫逊结层的特性。结果表明,通过改变浸入水中的时间可以自由地控制约瑟夫森结的层数。

著录项

  • 来源
    《電気学会誌》 |2016年第3appa期|B7-B10|共4页
  • 作者

    西尾有輝;

  • 作者单位

    米子工業高等専門学校;

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  • 正文语种 jpn
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