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カーボンナノチューブをテンプレートとした
世界最小クラスの超極細超伝導ナノワイヤーを実現

- 様々な材料系で超伝導量子デバイスをシリコンチップ上で作製可能に -

慶應義塾大学
国立研究開発法人 物質・材料研究機構
国立大学法人 群馬大学

慶應義塾大学の研究グループは、物質・材料研究機構、群馬大学と共同で、カーボンナノチューブをテンプレートとして、世界最小クラスの超極細超伝導ナノワイヤーを実現し、シリコンチップ上でのデバイス化によって、微小な超伝導体で現れる特異な超伝導現象の観測に成功しました。

概要

慶應義塾大学理工学部の牧英之准教授らは、国立研究開発法人物質・材料研究機構の森山悟士主任研究員、国立大学法人群馬大学理工学部の守田佳史准教授と共同で、カーボンナノチューブをテンプレートとして、世界最小クラスの超極細超伝導ナノワイヤーを実現し、シリコンチップ上でのデバイス化によって、微小な超伝導体で現れる特異な超伝導現象の観測に成功しました。
超伝導は、比較的マクロなサイズで量子現象が発現し、電子デバイス、光電子デバイス、量子コンピュータ等で実用化されていますが、この超伝導体をナノメートルオーダーで微細化した場合、マクロには無い新しい超伝導現象が現れると期待されています。しかし、多くの超伝導材料は、微細化が進む半導体材料と比べて微細加工が難しく、微小な超伝導体を用いたデバイスの実現を阻む原因となっています。今回、カーボンナノチューブと超伝導体をハイブリッド化させることで、10ナノメートルオーダーの超極細超伝導ナノワイヤーの作製に成功しました。さらに、この超伝導ナノワイヤーをデバイス化したところ、低温にするほど超伝導状態が壊れる現象 (超伝導-絶縁体転移) や磁束がナノワイヤーをトンネルする現象 (量子位相スリップ) など、特異な超伝導現象の観測に成功しました。今回の研究では、超伝導デバイスで実用化されている窒化ニオブ超伝導体でナノワイヤーの作製に成功したことや、シリコンチップ上で電子デバイス化にも成功していることから、量子ビットや超高感度光検出器といった新たな超伝導量子デバイス応用が期待されます。
本研究成果は、2016年5月31日 (現地時間) に米国物理学会誌「Applied Physics Letters」のオンライン版で公開されました。

「プレスリリースの図1 :  カーボンナノチューブテンプレートによる超伝導ナノワイヤー成長上図 : 架橋カーボンナノチューブ上の超伝導ナノワイヤー成長の模式図。左下図 : 成長したNbN超伝導ナノワイヤーの走査型電子顕微鏡像の例。上下にある電極間に長さ数µmのナノワイヤーが形成されている。右下図 : NbN超伝導ナノワイヤーの透過型電子顕微鏡像 (幅17 nmの例) 。極細にもかかわらず、途切れることなく均一にNbNが成長している。」の画像

プレスリリースの図1 :  カーボンナノチューブテンプレートによる超伝導ナノワイヤー成長
上図 : 架橋カーボンナノチューブ上の超伝導ナノワイヤー成長の模式図。
左下図 : 成長したNbN超伝導ナノワイヤーの走査型電子顕微鏡像の例。上下にある電極間に長さ数µmのナノワイヤーが形成されている。
右下図 : NbN超伝導ナノワイヤーの透過型電子顕微鏡像 (幅17 nmの例) 。極細にもかかわらず、途切れることなく均一にNbNが成長している。




研究内容についてのお問い合わせ先

慶應義塾大学 理工学部 物理情報工学科
准教授 牧 英之 (まき ひでゆき)
TEL : 045-566-1643
E-Mail: maki=appi.keio.ac.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)
本リリースの配信元
慶應義塾広報室 (竹内)
TEL : 03-5427-1541
FAX : 03-5441-7640
E-Mail: m-koho=adst.keio.ac.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)
物質・材料研究機構 経営企画部門 広報室
TEL : 029-859-2026
FAX : 029-859-2017
E-Mail: pressrelease=ml.nims.go.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)
国立大学法人群馬大学
総務部総務課広報係
TEL : 027-220-7010
FAX : 027-220-7012
E-Mail: s-public=jimu.gunma-u.ac.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)
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