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14
.7 m
m
4.7
16 GHz
V- V+
Nb, NbN
65,536 2V
Clean Room for
Analog -Digital
Superconductivity
Chip Foundry Service
http://unit.aist.go.jp/riif/openi/cravity/ja/index.html
CRAVITY
>15
Chip
(
Nb
NbN
(AIST )
A-D
G
@ 4 K
vs @ 4 K
Q NbN
Nb
U B
fS
B
B
1.
2. (NbN)
Transition Edge Sensor GHz
SQUID
TES
高精度交流電圧波形合成回路の開発電気通信大学 水柿義直・島田宏・守屋雅隆
http://mogami.ee.uec.ac.jp/
•単一磁束量子技術を用いて、ジョセフソン効果に基づく高精度な電圧波形を合成し、交流電圧標準実現や高精度計測応用を目指します。
Vout 21μV
1ms
MC
V-PNM
OUTPNM-IN
MC-IN
0 800μm
5ビット正弦波電圧合成回路 電圧アンプ付き6ビット三角波電圧合成回路
400μm
接合数：1585
MC-IN
OUT（低速）OUT（高速）
PNM-IN
400μm400μm
接合数：1585
MC-IN
OUT
PNM-IN
高温超伝導体のマイクロ波物性評価とマイクロ波デバイスの開発山形大学 大嶋重利
http://www.ohshima-lab.yz.yamagata-u.ac.jp
マイクロ波デバイス用薄膜作製・評価
超伝導マイクロ波物性（Ｒｓ）評価
高耐電力超伝導線路の開発 マイクロ波デバイス
の試作・評価
デバイスの為の薄膜作製特性向上の為の評価
レーザ蒸着による薄膜形成
(a) (b) (c) (d)
r
新しいマイクロストリップ（MSL）線路の提案
(a) 通常のMSL, （b）分割型MSL
(c) 積層型MSL （d）3次元マトリックスMSL
線路に流れる
電流値
減少
0
1
2
3
4
5
0 1 2 3 4 5 6
c-axis c-axis // B
Su
rfa
ce r
esi
stan
ce [
m
]
DC magnetic field [T]
YBCO (500 nm)/MgO
T = 10 K
Output 1Output 2
Output 3Output 4
input
超伝導ＮＭＲ検出プローブ 超伝導４分波器
高性能なデバイスの開発
新しい高性能なマイクロ波超伝導デバイスの提案
磁場中Ｒｓ測定
SISミキサーを用いた高感度ミリ波/サブミリ波ヘテロダイン検出技術の開発国立天文台野口卓http://atc.mtk.nao.ac.jp/
電波天文応用（ALMA望遠鏡 etc.）
・ALMA用SIS受信機開発
ALMAクライオスタットに搭載されたNAOJ製Band 4, 8, 10 (150, 450, 900 GHz帯)受信機
・SISミキサー設計・作製技術
SISミキサー同調回路部
・材料評価技術
・高周波回路技術 ・準光学技術
0.5 1.0 1.5 2.0 2.50
1
2
3
4
2(Imaginary)
1, 2 (x
106
-1m
-1)
Frequency (THz)
1(Real)
Tmeas = 5 K
NbTiN薄膜の複素導電率
受信機ビーム特性導波管偏波分離器
ミリ波/テラヘルツカメラによる高感度イメージング 国立天文台 野口卓 http://atc.mtk.nao.ac.jp/
シリコンアレイレンズ
超伝導共振器検出器
広視野電波望遠鏡
ミリ波７００画素カメラ
0.4 THz - 100画素カメラ １画素のビームパターン
NbTiNの共振 Q~10^6
天体観測応用 - 宇宙背景マイクロ波放射の観測 - 南極テラヘルツ望遠鏡(筑波大)による遠方銀河の観測
等価雑音温度(NEP) 6 x 10^(-18) W/rHz
テラヘルツ帯観測のための 超伝導トンネル接合(STJ)検出器
ミリ波帯観測のための超伝導マイクロ波 力学インダクタンス検出器(MKIDs)
Birth of universe�
B mode pol. �Grav. wave��
Initial objects�
Primodal galaxies�
?�
超高感度ミリ波〜テラヘルツ波検出デバイスの研究開発 理化学研究所�大谷知行, 美馬 覚 http://www.riken.jp/lab-www/THz-img/�
超伝導テラヘルツデバイス開発大阪大学 斗内政吉
http://www.ile.osaka-u.ac.jp/research/THP/
非線形テラヘルツ応答とメタマテリアル制御超高速光応答計測とそのデバイス応用
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-25-20-15-10
-50
2 0
Tran
smis
sion
(dB)
Frequency (THz)
E0/16
E0/8
E0/4
E0/2
3E0/4
E0
Experiment
(a)
超高速光生成磁束量子デバイスの概念図
0 5 10 150
50
100
150
200Laser Power:7mW chopper:3kHz IB=5.19mA Pulse current ICO [500Hz, 3.5mA]
Flow
Vol
tage
Vf
(V
)
Time (ms)
0 1 2
3
パルス電流 ＋光パルス入力
フェムト秒パルス照射により磁束量子を生成し、高速スイッチングや演算を可能とする“光生成磁束量子テラヘルツデバイス”の実現に向けた基礎研究を行っている。
ジョセフソン接合の応答時間計測光・電気信号同時入力による多値出力
高強度THzパルス照射に
起因する超伝導電子対破壊より、超伝導メタマテリアルの制御が可能。
‐0 .2
0.0
0 .2
‐5 0 5 10
‐0 .4
0.0
0 .4
THz E
‐field
[norm
aliz
ed to LSAT
peak]
E 0/8 E 0
R E F E R E NC E
L S A T
Y B C O + L S A T
Y B C O 45 nm on L S AT
130 K
34 K
T ime de la y [ps ]
λ/2
grating LiNbO3 sample
Wire grid
ZnTe
PM1 PM2
PM3 PM4
Hirori et al., Appl. Phys. Lett. 98, 091106 (2011)
高強度THzパルスによる超伝導体のテラヘルツ非線形応答の観測高強度THzパルスによる超伝導体のテラヘルツ非線形応答の観測
テラヘルツ帯で動作する超伝導検出・発振素子に関する研究 防衛大 電気電子工学科 内田・立木研究室
Bi2212固有ジョセフソン接合を 用いたテラヘルツ波発振素子
有機金属分解(MOD)法による Bi-2212/MgO薄膜の作製
Nbナノブリッジジョセフソン素子の製作
MOD法で作製したBi-2212/MgO 固有ジョセフソン接合素子
固有ジョセフソン接合素子のI-V 特性
製作したNbナノブリッジ構造
I-V 特性上のシャピロステップ
異なる形状のBi-2212固有 ジョセフソン発振素子
テラへルツ波分光計
素子のI-V, P-V 特性 発振スペクトル特性
超伝
導技
術を
基盤
とし
たテ
ラヘ
ルツ
波デ
バイ
ス開
発山形大学
中島健介
http
://na
kajim
a_la
b.yz
.yam
agat
a-u.
ac.jp
/
発振
器
0.66
Vに電
圧バ
イアスされ
た接
合共
鳴型
固有
ジョセフ
ソン接
合(約
500接
合)の
テラヘルツ波
発振
スペクトル
100μ
m接
合共
鳴型
Bi 2S
r 2C
aCu 2
O8
固有
ジョ
セフ
ソン
接合
Freq
uenc
y [T
Hz]
Intensity [a.u.]
0.59
TH
z
酸化物系材料
金属系材料
検出
器
0.5
mm
70 K
NbN
スパ
イラ
ルM
KID
[Pat
ent p
endi
ng]
ﾏｲｸﾛ波
給電線
μ-w
ave
rew
ind
spira
l res
onat
or(T
Hz
spira
l-ant
enna
)
NbN
spira
l-MK
ID a
rray
(15
pixe
l)のマイクロ波
共鳴
吸収
特性
一波
長共
鳴ス
ロッ
トラ
イン
ダイ
ポー
ル結
合YB
CO粒
界
ジョ
セフ
ソン
接合
検出
器
69μW
175μ
W33
5μW
検出
器の
テラ
ヘル
ツ波
応答
特性
Volta
ge [m
V]
Current [mA]
Freq
uenc
y [G
Hz]
Magnitude (S21) [dB]
1λsl
ot d
ipol
e an
tenn
a
YBC
O粒
界接
合
