Bi系高温超伝導体における固有ジョセフソン接合を用いた単電子トランジスタの開発

利用Bi基高温超导体本征约瑟夫森结开发单电子晶体管

基本信息

批准号：
12750292
负责人：
入江晃亘
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Utsunomiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,酸化物高温超伝導体Bi_2Sr_2CaCu_2O_y(BSCCO)単結晶に内在するナノスケールジョセフソン超格子における単電子トンネル現象の解明,並びにその制御方法を検討し,同結晶を用いた単電子トランジスタを開発することを目的としており,以下の成果を得た.(1)同単結晶のサブミクロン加工BSCCO単結晶を電子ビームリソグラフィ,並びに集束イオンビームエッチングによりサブミクロンオーダーのメサ素子に再現性よく加工することに成功し,加工技術を確立した.(2)サブミクロ固有ジョセフソン接合アレーの電流-電圧特性の観測上記により作製したメサ素子の電流-電圧特性を4.2K〜180Kにおいて測定した結果,いずれのメサ素子もほぼ同様な電流-電圧特性を示し,固有ジョセフソン接合本来の特性を得ることができた.(3)クーロンブロッケードの観測メサ素子の面積を1μm^2以下にするとクーロンブロッケイド効果の寄与により臨界電流密度が減少することを明らかにした.(4)準粒子トンネル特性の評価メサ素子の電流-電圧特性の測定から,BSCCOのエネルギーギャップは約60meVであり,固有ジョセフソン接合の準粒子トンネル特性は,変形d波超伝導トンネルモデルにより説明できることを明らかにした.以上,本研究で得られた成果は,Bi_2Sr_2CaCu_2O_y単結晶自身を用いた新規な単電子トランジスタ応用への可能性を示すものである.

这项研究旨在阐明纳米级的单电子隧穿现象在氧化物高温超导体BI_2SR_2SR_2CACU_2O_2O_Y（BSCCO）中固有的Josephson Super突变，并使用同一晶体进行单晶体和以下晶体，并（1）（1）（1）（1）通过电子束光刻和聚焦的离子束蚀刻，将相同的晶体成功地加工成亚微米 - 阶元素元件，并建立了加工技术。（2）观察亚副特异性约瑟夫森连接阵列的电流 - 电压特性。根据上述测量值制造的台面元素的电流特性从4.2k到180k。所有MESA元件均表现出几乎相同的电流 - 电压特性，并获得了内在的Josephson结的原始特性。（3）观察库仑封锁观察结果，据表明，当库仑元素的面积为1μm^2或更小时时，由于库仑阻断效应的贡献，临界电流密度降低。（4）通过测量台面元素的电流 - 电压特性的评估，据表明，BSCCO的能量差距约为60 meV，并且可以通过固有的Josephson连接的准冬季隧道隧道特征来解释，可以通过变形的D-Wave超级超过the tunneln tunnely模型来解释。在这项研究中获得的结果表明，使用BI_2SR_2CACU_2O_Y单晶本身使用新型的单电子晶体管应用的可能性。