デバイス研究開発部
超電導の特徴を活かした高性能デバイスの実用化を目指して
研究テーマ･目的
- 超電導現象の特徴である磁束量子化やジョセフソン効果を利用した超電導デバイスは、既存のデバイスに比べ桁違いに高感度のセンサーや超高速・超低消費電力の集積回路の実現を可能とします。デバイス研究開発部では、イットリウム（Y）系を中心とした高温超電導材料を用いたデバイスの設計、プロセス技術、システムの開発を行っています。当研究部が世界に誇る高度積層構造作製プロセスを用い、高感度磁気センサーを開発し、それを用いた超電導テープ線材検査システム、地下資源探査装置、非破壊検査装置などの研究開発を行っています。
研究テーマ
- 薄膜積層、ジョセフソン接合作製などY系高温超電導デバイスプロセスの高信頼化研究
- 積層技術を活かした高温超電導SQUIDの開発
- 高温SQUID磁気センサーを用いた、超電導テープ線材検査システム、地下資源探査システム用磁力計、非破壊検査装置など応用システムの開発
- SQUID非破壊評価技術などを利用したY系長尺線材・機器開発の支援
主な成果
- 酸化物薄膜５層からなるナノメータレベルの表面平坦性をもつ積層構造およびランプエッジ接合を含む高温超電導集積回路構造を開発
酸化物薄膜５層構造の断面SEM像(左)及び集積型SQUID用積層構造（右）
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- 酸化物薄膜積層構造を用いた高性能の集積型高温超電導SQUID磁気センサーを開発（従来の高温超電導SQUIDに比べ5-10倍高感度、4桁高い磁場耐性）
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細線加工線材評価用の５チャンネルのグラジオメータアレイ（左）及び磁束トランスを集積化したマグネトメータ（右） |
- 高温超電導SQUIDグラジオメータアレイを用いたY系長尺加工線材用のリール・トゥ・リール 欠陥評価装置を開発
欠陥評価の原理（左）および開発したリール・トゥ・リール評価装置（右）
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- 高温超電導SFQ集積回路を用いたデスクトップ型のサンプラー波形計測システムを開発
高温超電導SFQサンプラー回路（左）と開発したデスクトップ型波形計測システム（右）
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- 高温超電導SQUIDを用いた、資源探査システム用磁力計の開発
（石油天然ガス・金属鉱物資源機構（JOGMEC)より委託）
高温超電導SQUIDを用いた地下資源探査システムの探査原理（左）
および装置の写真（磁力計部を開発）（右）
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主な応用分野
- Y系長尺加工線材やコイル、その他工業製品中の欠陥検査装置、プラント構造物非破壊検査装置
- 地下資源探査システム
- 免疫検査装置、心磁検査装置、低周波MRI装置などバイオ・医療用検査装置、鉱物探査装置
主要論文
- S. Adachi et al., "Recent Developments of High-Tc Electronic Devices with Multilayer Structures and Ramp-Edge Josephson Junctions", IEICE Trans. Electron E95-C, pp. 337-346 (2012) .
- T. Hato et al., "Non-Destructive Testing of YBCO Coated-Conductor by Multi-Channel HTS SQUID Gradiometers," IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 19, no. 3, pp. 804-807, June. 2009.
- K. Tanabe et al., "Advances in High-Tc Single Flux Quantum Device Technologies", IEICE Trans. Electron E91-C, pp. 280-292 (2008).
- H. Wakana et al., "Improvement in Reproducibility of Multilayer and Junction Process for HTS SFQ Circuits", IEEE Trans. Appl. Supercond. 15, pp.153-156 (2005).
