【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.04】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0023
利用課題名 / Title
超伝導量子デバイスの開発
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
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）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）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（副 / Sub）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
キーワード / Keywords
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,超伝導/ Superconductivity,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,膜加工・エッチング/ Film processing/etching
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)
辻本 学
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
山崎 将嗣,杉山 和義
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
AT-110：レーザー描画装置〔DWL66+〕
AT-018：反応性イオンエッチング装置 (RIE)
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
高純度かつ欠陥の少ない超伝導体薄膜を用いた量子デバイスの製造は、デバイスの基本性能向上を実現する効果的な手法である。現在、超伝導量子ビットなどの量子デバイスの多くは、AlやNbの多結晶薄膜を基盤としている。しかし、不純物、欠陥、粒界散乱、準粒子などの材料由来の要因が性能を制限している。デバイスのさらなる高性能化と潜在能力の最大化には、製造プロセスの高度化に加え、材料の高純度化と均質化が不可欠である。 本研究では、超高真空分子線エピタキシー（UHV-MBE）法を用いて、サファイア基板上にヘテロエピタキシャル成長させた高純度Nb薄膜を作製し、これを用いた平面型共振器の製造プロセスを検討した。
実験 / Experimental
【利用した主な装置】 レーザー描画装置：DWL66+ 反応性イオンエッチング装置（RIE）：RIE-200L 自動現像装置：AD-1200 【実験方法】 住友化学製ポジレジストPFI-38A7をサファイア基板上にスピンコートし、レーザー描画装置DWL66+を用いてレーザー露光を行った。使用レンズは5mm、レーザー出力は200mWである。露光後、小型自動現像装置AD-1200を用いてレジストの現像を行った。また、反応性イオンエッチング装置RIE-200Lを使用し、O2とCF4の混合ガスを用いてエッチングを実施した。
結果と考察 / Results and Discussion
スピンコートからエッチングまでの一連の工程を最適化し、3インチサファイア基板上にMBE成長させたNb薄膜を用いた超伝導コプレーナ型導波路共振器（CPWR）の作製に成功した。RIE加工後のウエハ全体像を図1に示す。今後は、後工程としてダイシング加工を実施し、チップ化された超伝導量子ビット用CPWRの製作を完了する予定である。また、完成したチップは希釈冷凍機を用いた低温評価セットアップに組み込み、量子ビット特性の詳細な評価を行う計画である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1：作製したCPWRのウエハ全体像。
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究は、JSTさきがけ（Grant No. JPMJPR24F5）の支援を受けて実施された。
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.
- 辻本学 他，"分子線エピタキシー法による単結晶Nb薄膜の作製と量子デバイス応用"，第85回応用物理学会秋季学術講演会，2024年9月18日
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