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AIST Today / National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)

「液体ヘリウムを必要としないジョセフソン電圧標準素子の開発」

Development of Josephson junctions for liquid-helium free voltage standard systeme
エレクトロニクス研究部門
Nanoelectronics Research Institute

概要
 産業技術の発展に伴って、簡便なジョセフソン電圧標準システムへの要望が高まっている。しかし、現在のシステムではジョセフソン素子を液体ヘリウムによって冷却する必要があり、そのコストが普及の拡大を妨げている。この問題を克服するために、窒化ニオブ(NbN)を素材とする電圧標準用ジョセフソン素子の開発を行っている。NbNは15Kを越える臨界温度( Tc)を有しており、反応性スパッタリングによって特に基板加熱を加えなくとも高品質な薄膜を作製することができる。最近、10Kで動作させることのできるNbNジョセフソン素子(NbN/TiN/NbN素子)を開発することに成功した。この素子を用いることにより、液体ヘリウムフリー・ジョセフソン電圧標準システムを数年以内に実現させる予定である。

Abstract
  With the progress of industrial technologies, need for portable Josephson voltage standard system is increasing. However, widespread use of Josephson voltage standard system is prevented by the necessity of liquid helium in the operation of the system. To overcome the problem, we have been developing niobium nitride(NbN)-based Josephson junctions for voltage standard system. NbN is known as a superconductor having a critical temperature over 15K and its high-quality thin films can be prepared by reactive sputtering without using substrate heating. We recently succeeded to develop NbN-based Josephson junctios (NbN/TiN/NbN junction) which can be operated at 10K. Using this junction, we will construct a liquidhelium-free Josephson voltage standard system within a few years.

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