【公開日：2025.06.16】【最終更新日：2025.06.16】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22UT0335
利用課題名 / Title
超伝導量子デバイスの表面分析
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions
キーワード / Keywords
X線回折/X-ray diffraction,高周波デバイス/ High frequency device,量子効果デバイス/ Quantum effect device,量子コンピューター/ Quantum computer
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
稲田 聡明
所属名 / Affiliation
東京大学素粒子物理国際研究センター
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
陳詩遠,新田龍海
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
府川和弘,飯盛桂子
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
超伝導量子コンピュータの量子ビットであるトランズモン(transmon) は非線形インダクタとしてのジョセフソン接合とキャパシタにより構成される非調和LC共振回路とみなすことができる。ジョセフソン接合は主にアルミニウム・酸化アルミニウム・アルミニウムのSIS構造であるのに対し、キャパシタとなる超伝導体はニオブや窒化チタン等の種々の候補が存在し、現在、結晶性等の膜質や表面酸化膜による誘電損失等の調査が進められている。特に窒化チタンは約5Kの転移温度を持つ超伝導体でありながら、窒化物であるため表面の酸化による誘電損の抑制が期待される優れた電極材として注目されている。
実験 / Experimental
本研究では種々のスパッタ条件及び熱処理条件下で製作した窒化チタン薄膜のX線回折測定を行い、その配向性等を評価した。4インチのシリコン及びサファイアウエハ上に(1) TiNターゲットを用いてDCマグネトロンスパッタリングにょり成膜した場合(2) Tiターゲットを用いて、窒素ガス下で反応性スパッタリングにより成膜した場合(3) Tiターゲットを用いたRFスパッタリングによりTiを成膜後、窒素ガス下でのアニール処理により窒化を行った場合の各サンプルに対して測定を行った（尚、(2)はサンプル加熱温度を変化させた成膜も行っている）。測定は東京大学マテリアル先端リサーチインフラ微細構造解析部門のRigaku SmartLab (9kW) を用いて行った
結果と考察 / Results and Discussion
Fig.1に、一例として、Si基板上に(2)の反応性スパッタリングにより成膜したサンプルのXRDスペクトルを示す。通常、TiN膜は (111)と(200)の2つの相が混在したスペクトルとなるが、窒素ガス圧を適切にコントロールすることで一方の相のみを示すTiN膜をそれぞれ成膜できていることがわかる。また現在それらの配向性の測定も進めており、調子ビットの寿命等との相関を調査することで、将来的には量子コンピュータの性能向上に貢献することが期待されている。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 XRD spectra of fabricated TiN films (Si substrate).
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・IBM-UTokyo lab. スポンサードリサーチ（Sponsored Research） “Superconductingqubits with multi-junction architecture”・さきがけ（JST） 「物性と時空の融合による新規量子アンプの実現」・測定の際、ナノ工学研究センターの府川様、飯盛様に大変お世話になりました。感謝致します。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件