WO2024084868A1 - 超伝導ストリップ検出器およびそれに用いられる超伝導ストリップの製造方法 - Google Patents

超伝導ストリップ検出器およびそれに用いられる超伝導ストリップの製造方法 Download PDF

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WO2024084868A1
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superconducting strip
line width
width direction
superconducting
critical current
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正裕 藪野
茂人 三木
弘高 寺井
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国立研究開発法人情報通信研究機構
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/80—Constructional details
    • H10N60/82—Current path

Definitions

  • the present invention relates to a superconducting strip detector and a method for manufacturing the superconducting strips used therein.
  • superconducting strip detectors that detect photons, electrons, molecules, radiation, etc. are known.
  • superconducting single photon detectors (hereinafter sometimes abbreviated as SSPDs) that detect single photons are expected to be used in various fields such as quantum information communication and quantum optics as single photon detectors with high sensitivity, low noise, and high speed operation (see, for example, non-patent documents 1 and 2).
  • SSPDs a wire-shaped light receiving part (hereinafter referred to as a superconducting strip) arranged in a predetermined detection area is used as a detection element to detect single photons.
  • This superconducting strip is called a nanostrip or nanowire, and is formed of niobium nitride wiring made of, for example, niobium nitride (NbN) with a line width of about 100 nm, and is known to be used in a superconducting state.
  • An SSPD using such a nanostrip is also called a SNSPD (Superconducting Nanostrip Single Photon Detector).
  • SNSPD Superconducting Nanostrip Single Photon Detector
  • a superconducting strip called a microstrip, microwire, or microbridge
  • An SSPD using such a microstrip is called an SMSPD (Superconducting Microstrip Single Photon Detector).
  • SMSPD Superconducting Microstrip Single Photon Detector
  • the SNSPD requires the formation of a superconducting strip by electron beam lithography
  • the SMSPD allows the formation of a superconducting strip by optical lithography, so that it is possible to significantly improve the uniformity and mass productivity of the element performance.
  • the line width can be made sufficiently larger than the focal spot diameter of the incident photon, for example, exceeding 10 ⁇ m, the filling factor of the light receiving area relative to the focal spot diameter can be made 100%, so that a high quantum efficiency is expected to be achieved.
  • SMSPD is attracting worldwide attention as a highly important technology for realizing quantum networks, quantum internets, and quantum computers, which are predicted to require huge numbers of high-performance photon detectors as systems become more powerful and larger in scale.
  • the line width of the superconducting strip is around 100 nm, so in order to form a light receiving surface of a given area, for example 15 ⁇ m square, it is necessary to lay out the nanostrips in a given shape, such as a meandering shape, over a detection region of a given area. Therefore, advanced nanopattern formation technology is essential to realizing a SNSPD.
  • the line width of an SMSPD is wider, it is possible to form a light receiving surface of a specified area without complicating the shape of the superconducting strip.
  • the dark count which outputs a signal even when no photons are incident, increases as the line width of the superconducting strip becomes wider.
  • the problem of dark counts can also occur in SNSPDs.
  • the problem of dark counts can also occur in other superconducting strip detectors for detecting detection targets other than single photons, such as multiple photons, electrons, molecules, neutrons, and radiation.
  • the present invention has been made to solve these problems, and aims to provide a superconducting strip detector that can reduce the occurrence of dark counts, and a method for manufacturing the superconducting strips used therein.
  • a superconducting strip detector includes a superconducting strip disposed in a detection area of a detection target having significant energy, the superconducting strip is placed in a superconducting state, and a bias current is passed through the superconducting strip from a predetermined bias current path to detect the detection target in the detection area, and the superconducting strip includes wiring portions in which the critical current value per unit length in the line width direction at both ends in the line width direction is greater than that at the center in the line width direction.
  • a method for manufacturing a superconducting strip used in a superconducting strip detector comprising the steps of: providing a superconducting strip in a detection area of a detection target having significant energy; bringing the superconducting strip into a superconducting state; and flowing a bias current through the superconducting strip from a predetermined bias current path to detect the detection target in the detection area, the method comprising the steps of:
  • the superconducting strip is formed so as to include wiring portions in which the critical current value per unit length in the line width direction at both ends in the line width direction is greater than that at the center in the line width direction.
  • the present invention makes it possible to reduce the occurrence of dark counts.
  • FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration example of a superconducting strip detector in an embodiment according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the distribution of the critical current value in the line width direction of the superconducting strip shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a first example of a method for manufacturing a superconducting strip according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a second example of the method for manufacturing a superconducting strip according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing a third example of the method for manufacturing a superconducting strip according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing a fourth example of the method for manufacturing a superconducting strip according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration example of a superconducting strip detector in an embodiment according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the distribution of the critical current value in the line width direction of the supercon
  • FIG. 7 is a diagram showing a fifth example of the method for manufacturing a superconducting strip according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing the distribution of the critical current value in the line width direction of a superconducting strip of a conventional structure.
  • 9A and 9B are diagrams illustrating examples of superconducting strip conditions that cause dark counts.
  • Fig. 9A is a diagram showing a state in which the edge of the superconducting strip is chipped in a cross-sectional view of the superconducting strip.
  • Fig. 9B is a diagram showing a state in which the side shape of the superconducting strip is rough in a cross-sectional view of the superconducting strip.
  • Fig. 9C is a diagram showing a state in which the line width of the superconducting strip is non-uniform in a plan view of the superconducting strip.
  • the present invention is not limited to the following embodiments.
  • the specific description below merely illustrates the characteristics of the "superconducting strip detector" of the present invention. Therefore, when describing the following specific examples by assigning appropriate reference symbols to terms that correspond to specific components of the "superconducting strip detector” of the present invention, the specific device in question is an example of the corresponding component of the "superconducting strip detector” of the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration example of a superconducting strip detector in one embodiment of the present invention.
  • an example of a superconducting single-photon detector that detects single photons is shown as an example of a superconducting strip detector.
  • a superconducting single-photon detector (SSPD) 1 in this embodiment has a substrate 2 and a superconducting strip 3 that is disposed in a predetermined detection area A on the substrate 2 and is used in a superconducting state.
  • the planar size of the detection area A is determined according to the intended use of the superconducting single-photon detector 1. For example, it is determined to be a square shape with sides of 15 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the superconducting strip 3 is formed in a straight line in the detection area A. Therefore, for example, if the planar size of the detection area A is 15 ⁇ m on a side, the superconducting strip 3 has a wiring portion 3A whose line width in the detection area A ranges from 10 ⁇ m to 15 ⁇ m, for example, in order to cover the entire detection area A or an area close to it.
  • the superconducting strip 3 is used in a superconducting state by cooling it using an appropriate cooling means (e.g., a Gifford-McMahon refrigerator).
  • the superconducting strip 3 is made of, for example, niobium nitride (NbN).
  • the thickness of the superconducting strip 3 is, for example, 5 nm or more and 10 nm or less.
  • the substrate 2 is, for example, a silicon (Si) substrate.
  • the superconducting strip 3 is connected to the electrodes 4 and 5 outside the detection area A.
  • the first electrode 4 is connected to a transmission path 6, and the second electrode 5 is connected to ground.
  • the superconducting strip 3 is connected to a bias current source 7 via this transmission path 6, and is configured so that a predetermined bias current Ib that is lower than the superconducting critical current flows from the bias current source 7 to the superconducting strip 3.
  • a shunt resistor 13 is connected between the electrodes 4 and 5. However, the shunt resistor 13 is not necessary.
  • the electrodes 4 and 5 and the transmission path 6 are made of the same material as the superconducting strip 3 to prevent the superconducting state from being destroyed at the connection point with the superconducting strip 3.
  • the SSPD 1 has a bias tee 8 connected between the transmission path 6 and a bias current source 7.
  • the bias tee 8 includes an inductor 9 and a capacitor 10.
  • the bias tee 8 has a T-shaped wiring having three ends, with the bias current source 7 connected to a first end via the inductor 9, the transmission path 6 connected to a second end, and the output circuit 11 connected to a third end via the capacitor 10.
  • the output circuit 11 includes an amplifier 12, which amplifies the voltage signal in the transmission path 6 and outputs it. However, there are cases where the amplifier 12 is not used.
  • FIG. 2 is a diagram showing the distribution of the critical current value in the line width direction of the superconducting strip shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 shows the distribution of the critical current value in the line width direction together with a cross-sectional view perpendicular to the direction of the bias current Ib flowing in the wiring portion 3A of the superconducting strip 3.
  • the direction of the bias current Ib flowing in the wiring portion 3A is equal to the longitudinal direction of the wiring portion 3A.
  • the wiring portion 3A includes a wiring portion in which the critical current value per unit length in the line width direction at both ends in the line width direction is greater than that in the central portion in the line width direction.
  • the wiring portion 3A of the superconducting strip 3 includes a central band 31 in which the critical current value per unit length in the line width direction is a first value, and side bands 32 in which the critical current value per unit length in the line width direction is a second value greater than the first value.
  • FIG. 8 is a diagram showing the distribution of critical current values in the line width direction of a superconducting strip with a conventional structure.
  • Figure 9 is a diagram illustrating the state of a superconducting strip that causes dark counts.
  • Figure 8 shows a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction (the direction in which bias current Ib flows) of a superconducting strip 50 of a conventional structure, and a graph showing the bias current distribution Jbo versus the line width direction distance L from the line width direction center position in the superconducting strip 50.
  • the superconducting strip 50 of a conventional structure is formed with a constant film thickness from a uniform material (material with the same critical current density). Therefore, in the line width direction of the superconducting strip 50, the critical current value Jco per unit length in the line width direction is constant regardless of the line width direction distance L.
  • bias current Ib When bias current Ib is passed through such a superconducting strip 50 of a conventional structure, it is predicted that a current distribution Jbo will result in the bias current Ib concentrating at both ends of the superconducting strip 50 in the line width direction.
  • the degree of such current distribution Jbo (the degree of bias current concentration at both ends in the line width direction) becomes more pronounced as the line width of the superconducting strip 50 becomes wider and the amount of bias current increases. For this reason, when the amount of bias current supplied to the superconducting strip 50 increases, the amount of bias current flowing at both ends in the line width direction of the superconducting strip 50 approaches the critical current value Jco per unit length in the line width direction.
  • the amount of bias current flowing at both ends in the line width direction of the superconducting strip 50 is more likely to approach the critical current value Jco per unit length in the line width direction compared to the amount of bias current flowing in the center of the line width direction.
  • Jbo/Jco is more likely to approach 1.
  • magnetic flux (called vortex or vortex filament) is more likely to penetrate from the edge portion. This makes dark counts more likely to occur at the edge portion of the superconducting strip 50.
  • the bias current amount at both ends in the line width direction (values at both ends in the line width direction in the bias current distribution Jbo) becomes larger than the bias current amount at the center in the line width direction (values at the center in the line width direction in the bias current distribution Jbo), making it difficult to apply a sufficient bias current to the center in the line width direction, and the detection efficiency is also limited.
  • the edge portion of the superconducting strip 50 may have a non-uniform shape due to the manufacturing process of the element.
  • FIG. 9A shows a cross-sectional view of the superconducting strip 50 in which the edge of the superconducting strip 50 is chipped. Such chipped edges cause the film thickness of the superconducting strip 50 to be non-uniform.
  • FIG. 9B shows a cross-sectional view of the superconducting strip 50 in which the side shape of the superconducting strip 50 is rough.
  • FIG. 9C shows a plan view of the superconducting strip 50 in which the line width of the superconducting strip 50 is non-uniform.
  • the inventors Based on such an analysis of the bias current distribution in the line width direction and the cause of dark counts, the inventors, after extensive research, came to the conclusion that if dark counts are more likely to occur because the superconductivity of the edge portions of the wiring portion 3A of the superconducting strip 3 is weakened relative to the superconductivity of the central portion, then by configuring the wiring portion 3A of the superconducting strip 3 to include wiring portions at both ends in the line width direction that have a higher critical current value per unit length in the line width direction than the central portion in the line width direction, it is possible to reduce the effect of weakening the superconductivity of the edge portions (both ends in the line width direction), thereby reducing dark counts and improving detection efficiency.
  • the critical current value per unit length in the line width direction in central band 31 is a first value Jcc
  • the critical current value per unit length in the line width direction in side bands 32 is a second value Jce that is greater than the first value Jcc.
  • the critical current value per unit length in the line width direction in the side bands 32 of the wiring portion 3A is greater than the critical current value per unit length in the line width direction in the central band 31. That is, the superconductivity in the side bands 32 is stronger than that in the central band 31. Therefore, when a bias current Ib flows through the superconducting strip 3, even if the amount of bias current in the edge portion of the wiring portion 3A (i.e., the side bands 32) is greater than that in the central band 31, the destruction of the superconducting state is less likely to occur. Furthermore, by strengthening the superconductivity in the side bands 32, it is possible to suppress the deterioration of superconductivity in the edge portion of the wiring portion 3A. Furthermore, by strengthening the superconductivity in the side bands 32, it is possible to suppress the deterioration of superconductivity due to the non-uniformity of the shape of the edge portion of the wiring portion 3A.
  • the critical current value per unit length in the line width direction in the central band 31 of the wiring portion 3A (first value Jcc) is equal to the critical current value per unit length in the line width direction Jco of the superconducting strip 50 in the conventional structure
  • the critical current value per unit length in the line width direction in the side bands 32 of the wiring portion 3A (second value Jce) is configured to a value higher than the critical current value per unit length in the line width direction Jco of the superconducting strip 50 in the conventional structure.
  • bias current Ib bias current having the current distribution Jb shown in FIG. 2
  • bias current Ib bias current having the current distribution Jbo
  • the bias current value in the side bands 32 is unlikely to exceed the critical current value Jc per unit length in the line width direction. This makes it possible to bring the bias current value in the central band 31 closer to the critical current value (first value Jcc) per unit length in the line width direction compared to the conventional structure.
  • the bias current value in the central band 31 can be brought close to the critical current value (first value Jcc) per unit length in the line width direction, thereby improving the detection efficiency and jitter characteristics (time resolution) of photons P when they are incident on the central band 31.
  • FIG. 3 is a diagram showing a first example of a method for manufacturing a superconducting strip in this embodiment.
  • Each step in FIG. 3 shows a cross-sectional view perpendicular to the direction in which the bias current flows in the superconducting strip 3 to be formed.
  • step 1a a wiring layer 30 having a predetermined wiring shape is formed on a substrate 2.
  • the wiring layer 30 is formed to a constant film thickness using a uniform material.
  • the wiring layer 30 formed in this step 1a has the same structure as the superconducting strip 50 of the conventional structure described above.
  • step 2a a mask 33 such as a resist is formed on both ends in the line width direction of the portion of the wiring layer 30 that corresponds to the wiring portion 3Aa, and etching is performed.
  • the etching may be either dry etching or wet etching.
  • step 3a the mask 33 is removed to form the wiring portion 3Aa of the superconducting strip 3.
  • the portion whose film thickness has been reduced by etching becomes the central band 31, and the portion that has not been etched (whose film thickness has not changed) due to the mask 33 becomes the side bands 32.
  • the wiring portion 3Aa thus manufactured includes a central band 31 having a first thickness D1, and side bands 32 having a second thickness D2 thicker than the first thickness D1 at both ends of the central band 31 in the line width direction.
  • the wiring portion 3Aa has the same critical current density in both the central band 31 and the side bands 32.
  • the thickness of the side band 32 is greater than the thickness of the central band 31, the critical current value per unit length in the line width direction of the side band 32 is greater than that of the central band 31. In other words, the superconductivity of the side band 32 is stronger than that of the central band 31.
  • FIG. 4 shows a second example of the method for manufacturing a superconducting strip in this embodiment. Each step in FIG. 4 also shows a cross-sectional view perpendicular to the direction in which the bias current flows in the superconducting strip 3 to be formed.
  • a wiring layer 30 having a predetermined wiring shape is formed on a substrate 2, as in the first example.
  • step 2b a mask 34 such as a resist is formed on the central portion of the wiring layer 30 in the line width direction at a location corresponding to the wiring portion 3Ab and on the substrate 2, and an additional layer 35 of the same material as the wiring layer 30 is formed on top of the mask 34.
  • step 3b the mask 34 is removed to form the wiring portion 3Ab of the superconducting strip 3.
  • the additional layer 35 remains on both ends of the wiring layer 30 in the line width direction that were not covered by the mask 34, the thicker portions of the wiring portion 3Ab become the side bands 32, and the portions where the additional layer 35 does not remain become the central band 31.
  • the wiring portion 3Ab manufactured in this example includes a central band 31 having a first thickness D1, and side bands 32 having a second thickness D2 thicker than the first thickness D1 at both ends of the central band 31 in the line width direction.
  • the wiring portion 3Ab has the same critical current density in both the central band 31 and the side bands 32.
  • the thickness of the side band 32 is greater than the thickness of the central band 31, the critical current value per unit length in the line width direction of the side band 32 is greater than that of the central band 31. In other words, the superconductivity of the side band 32 is stronger than that of the central band 31.
  • the edge portions of the wiring layer 30 are formed so as not to be covered by the mask 34. Therefore, there are regions on the outside of both ends of the wiring layer 30 in the line width direction where the additional layer 35 is formed on the substrate 2. Therefore, the side band 32 of the wiring portion 3Ab obtained by removing the mask 34 has a region thinner than the second thickness D2. However, the side band 32 is formed thicker overall than the first thickness D1.
  • the additional layer 35 may not be formed on the substrate 2 outside both ends of the wiring layer 30 in the line width direction.
  • the side bands 32 formed do not have steps, so the thickness of the side bands 32 can be made uniform to the second thickness D2.
  • the additional layer 35 is made of the same material as the wiring layer 30, but the additional layer 35 may be made of a material having a different superconductivity from the wiring layer 30.
  • the additional layer 35 is formed in contact with the wiring layer 30, but another layer such as an insulating layer may be present between the wiring layer 30 and the additional layer 35.
  • the side bands 32 may have a first superconducting material layer having the same thickness as the central band 31, and a second superconducting material layer disposed adjacent to the first superconducting material layer.
  • the thickness of the other layer between the first superconducting material layer and the second superconducting material layer is not particularly limited as long as a tunnel current flows between the first superconducting material layer and the second superconducting material layer.
  • FIG. 5 shows a third example of a method for manufacturing a superconducting strip in this embodiment. Each step in FIG. 5 also shows a cross-sectional view perpendicular to the direction in which the bias current flows in the superconducting strip 3 to be formed.
  • step 1c a wiring layer 30 having a predetermined wiring shape is formed on a substrate 2. Note that the line width of the portion of the wiring layer 30 corresponding to the wiring portion 3Ac is formed to be shorter than the line width of the final wiring portion 3Ac (the line width of the central band 31).
  • a mask 36 is formed on the substrate 2 except for the areas corresponding to the side bands 32 of the wiring portion 3Ac, and a second material layer 37 is formed on top of the mask 36.
  • the second material layer 37 is made of a second material having a higher critical current density than the first material constituting the wiring layer 30.
  • the film thickness of the second material layer 37 is the same as the thickness of the wiring layer 30.
  • the wiring portion 3Ac in this example includes a central band 31 made of a first material having a first critical current density, and side bands 32 made of a second material having a second critical current density higher than the first critical current density at both ends of the central band 31 in the line width direction.
  • the central band 31 and the side bands 32 have different critical current densities, and therefore the critical current value per unit length in the line width direction is different between the central band 31 and the side bands 32. More specifically, the critical current value per unit length in the line width direction of the side bands 32 is larger than that of the central band 31. In other words, the superconductivity of the side bands 32 is stronger than that of the central band 31.
  • the method of manufacturing a superconducting strip 3 having different critical current densities in the central band 31 and the side bands 32 is not limited to the above third example.
  • an ion beam or electron beam may be irradiated to the central portion of the wiring layer 30 in the line width direction to form a central band 31 in which the wiring portion irradiated with the ion beam or electron beam has a lower critical current density than the side bands 32 that are not irradiated with the ion beam or electron beam.
  • FIG. 6 shows a fourth example of the method for manufacturing a superconducting strip in this embodiment. Each step in FIG. 6 also shows a cross-sectional view perpendicular to the direction in which the bias current flows in the superconducting strip 3 to be formed.
  • step 1d as in the first example, a wiring layer 30 having a predetermined wiring shape is formed on a substrate 2.
  • the wiring layer 30 is formed from a material whose critical current density becomes smaller when irradiated with an ion beam or electron beam compared to before irradiation.
  • step 2d a mask 38 such as a resist is formed on both ends in the line width direction of the wiring layer 30 at locations corresponding to the wiring portion 3Ad, and an ion beam or electron beam is irradiated toward the surface of the wiring layer 30.
  • step 3d the mask 38 is removed to form the wiring portion 3Ad of the superconducting strip 3.
  • the portion in which the critical current density has been reduced by irradiation with the ion beam or electron beam becomes the central band 31, and the portions not irradiated with the ion beam or electron beam (where the physical properties did not change) due to the mask 33 become the side bands 32.
  • the wiring portion 3Ad includes a central band 31 having a first critical current density, and side bands 32 having a second critical current density greater than the first critical current density at both ends of the central band 31 in the line width direction.
  • the critical current value per unit length in the line width direction of the side bands 32 is greater than that of the central band 31.
  • the superconductivity of the side bands 32 is stronger than that of the central band 31.
  • the superconducting materials used for the wiring layer 30 may include materials whose critical current density becomes higher when irradiated with an ion beam or electron beam compared to before irradiation.
  • the wiring portion may be irradiated with an ion beam or electron beam at both ends in the line width direction to form side bands 32 having a critical current density different from that of a central band 31 in the center of the line width direction that is not irradiated with an ion beam or electron beam.
  • the critical current density of the superconducting material can be changed by irradiating it with radiation such as X-rays, alpha rays, or gamma rays, compared to the state before irradiation.
  • FIG. 7 shows a fifth example of a method for manufacturing a superconducting strip in this embodiment. Each step in FIG. 7 also shows a cross-sectional view perpendicular to the direction in which the bias current flows in the superconducting strip 3 to be formed.
  • a wiring layer 30 having a predetermined wiring shape is formed on a substrate 2, as in the first example.
  • a mask 39 is formed on the wiring layer 30 except for the area corresponding to the central band 31 of the wiring portion 3Ae, and a heterogeneous material layer 40 is formed thereon, made of a non-superconducting material such as a metal or a superconducting material having a weaker superconductivity than the wiring layer 30.
  • the heterogeneous material layer 40 is made of a material that is placed in contact with or close to the wiring layer 30, so that the wiring portion of the wiring layer 30 in contact with or close to the heterogeneous material layer 40 (central band 31) has a smaller critical current value per unit length in the line width direction than the other portions (side bands 32).
  • step 3e the mask 39 is removed to form the wiring portion 3Ae of the superconducting strip 3.
  • the portion on the wiring layer 30 where the dissimilar material layer 40 is formed becomes the central band 31, and the portion on which the dissimilar material layer 40 is not formed due to the mask 39 becomes the side bands 32.
  • the central band 31 has a lower critical current density than the side bands 32 due to contact with the dissimilar material layer 40. In other words, the superconductivity of the side bands 32 is stronger than that of the central band 31.
  • heterogeneous material layer 40 and the superconducting strip 3 may be formed between the heterogeneous material layer 40 and the superconducting strip 3.
  • the heterogeneous material layer 40 and the superconducting strip 3 may be disposed adjacent to each other without contacting each other.
  • a mask 39 may be formed on the wiring layer 30 except for the areas corresponding to the side bands 32 of the wiring portion 3Ae, and a heterogeneous material layer made of a superconducting material having a stronger superconductivity than the wiring layer 30 may be formed on top of the mask 39.
  • the heterogeneous material layer and the superconducting strip may be in contact with each other, or another layer may be formed between the two.
  • the heterogeneous material layer may be made of a material that is placed in contact with or close to the wiring layer 30, so that the wiring portion of the wiring layer 30 in contact with or close to the heterogeneous material layer (side bands 32) has a larger critical current value per unit length in the line width direction than the other portion (central band 31).
  • the superconducting strip 3 (between the electrodes 4 and 5) is formed in a straight line, but the superconducting strip 3 may have various shapes, such as a straight line, a meander line, a spiral line, etc.
  • the straight line portion may be configured as the wiring portion 3A including the central band 31 and the side bands 32, or both the straight line portion and the curved portion may be configured as the wiring portion 3A including the central band 31 and the side bands 32.
  • the line width of the wiring portion 3A of the superconducting strip 3 may not be constant.
  • the wiring portion 3A may have a larger line width as it approaches the electrodes 4 and 5, and a smaller line width as it approaches the center position between the electrodes 4 and 5.
  • both ends in the line width direction may be formed in an arc shape.
  • the line width of the wiring portion 3A is 10 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, but it is also applicable to wiring portion 3A having a line width of 10 ⁇ m or less or 15 ⁇ m or more, and provides the same effects as described in the above embodiment.
  • the configuration of wiring portion 3A described in the above embodiment is not limited to SMSPD having a line width of 1 ⁇ m or more, but is also applicable to SNSPD having a line width of less than 1 ⁇ m, and provides the same effects as described in the above embodiment.
  • the critical current value per unit length in the line width direction changes discretely (e.g., in steps) at the boundary between the central band 31 and the side bands 32, but this is not limited to the above.
  • the critical current value per unit length in the line width direction may change continuously from a first value Jcc to a second value Jce from the central position in the line width direction toward both end positions in the line width direction in the wiring portion 3A.
  • the wiring portion 3A may have a central band 31 in which the critical current value per unit length in the line width direction is the first value Jcc, a side band 32 in which the critical current value per unit length in the line width direction is the second value Jce, and a boundary portion between the central band 31 and the side band 32 in which the critical current value per unit length in the line width direction approaches the second value Jce from the first value Jcc as it moves outward in the line width direction.
  • the critical current value per unit length in the line width direction may change in steps or continuously.
  • the critical current value per unit length in the line width direction in the wiring portion 3A may be configured to be a first value Jcc that is a minimum value near the center in the line width direction, and a second value Jce that is a maximum value near both ends in the line width direction.
  • the first to fifth examples are shown as the manufacturing method of the wiring portion 3A, but these examples may be combined as appropriate.
  • the central band 31 and the side bands 32 may be made of materials with different critical current densities, and the film thickness of the central band 31 and the side bands 32 may be different.
  • the film thickness of the central band 31 may be greater or smaller than that of the side bands 32.
  • the critical current density of the central band 31 may be greater or lower than that of the side bands 32.
  • the materials of the superconducting strip 3 and the substrate 2 are not limited to those in the above embodiment, and various materials are applicable. In addition, there may be one or more other layers between the superconducting strip 3 and the substrate 2, or there may be a structure made of the same or a different material as the substrate 2.
  • the SSPD 1 in which the detection target is a single photon is exemplified as a superconducting strip detector to which the present invention is applied, but the superconducting strip detector to which the present invention is applied is not limited to this.
  • the configuration of the superconducting strip 3 in the present invention can be applied to various superconducting strip detectors for detecting various detection targets having significant energy.
  • Detection targets include, for example, particles or electromagnetic waves such as photons (single photons, multiple photons), electrons, molecules, neutrons, and radiation.
  • Radiation includes, for example, X-rays, gamma rays, alpha rays, etc.
  • a superconducting strip detector comprising a superconducting strip disposed in a detection area of a detection target having significant energy, the superconducting strip being placed in a superconducting state, and detecting the detection target in the detection area by passing a bias current through the superconducting strip from a predetermined bias current path, the superconducting strip including a wiring portion in which the critical current value per unit length in the line width direction at both ends in the line width direction is greater than that at a central portion in the line width direction.
  • a superconducting strip detector according to any one of items 1 to 5, wherein the wiring portion includes a wiring layer, and a heterogeneous material layer made of a non-superconducting material or a superconducting material having a weaker superconductivity than the wiring layer, the heterogeneous material layer being arranged in contact with or close to a central portion of the wiring layer in a line width direction, or a heterogeneous material layer made of a superconducting material having a stronger superconductivity than the wiring layer, the heterogeneous material layer being arranged in contact with or close to both ends of the wiring layer in a line width direction.
  • a method for manufacturing a superconducting strip used in a superconducting strip detector which includes a superconducting strip disposed in a detection area of a detection target having significant energy, the superconducting strip being placed in a superconducting state and detecting the detection target in the detection area by passing a bias current through the superconducting strip from a predetermined bias current path, the method comprising forming the superconducting strip to include wiring portions in which the critical current value per unit length in the line width direction at both ends in the line width direction is greater than that at a central portion in the line width direction.
  • Superconducting single photon detector (superconducting strip detector) 3 Superconducting strip 3A, 3Aa, 3Ab, 3Ac, 3Ad, 3Ae Wiring portion 30 Wiring layer 31 Central band 32 Side band 40 Different material layer A Detection area

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Abstract

超伝導ストリップ検出器は、有意なエネルギーを有する検出対象の検出領域に配設される超伝導ストリップを備え、超伝導ストリップを超伝導状態とし、所定のバイアス電流経路から当該超伝導ストリップにバイアス電流を流すことで、検出領域において検出対象を検出する超伝導ストリップ検出器である。超伝導ストリップは、線幅方向両端部における線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値が線幅方向中央部より大きい配線部分を含む。

Description

超伝導ストリップ検出器およびそれに用いられる超伝導ストリップの製造方法
　本発明は、超伝導ストリップ検出器およびそれに用いられる超伝導ストリップの製造方法に関する。
　例えば、光子、電子、分子、放射線等を検出対象とする超伝導ストリップ検出器が知られている。例えば、単一光子を検出対象とする超伝導単一光子検出器（Superconducting Single Photon Detector、以下ＳＳＰＤと略する場合がある）は、高感度、低雑音かつ高速動作可能な単一光子検出器として量子情報通信、量子光学など様々な分野への利用が期待されている（例えば非特許文献１，２参照）。ＳＳＰＤにおいて単一光子を検出する検出素子としては所定の検出領域に配置された配線状の受光部（以下、超伝導ストリップという）が用いられる。この超伝導ストリップは、ナノストリップまたはナノワイヤと呼ばれ、線幅１００ｎｍ前後の例えば窒化ニオブ（ＮｂＮ）からなる窒化ニオブ配線により形成され、超伝導状態で使用されるものが知られている。このようなナノストリップを用いたＳＳＰＤは、ＳＮＳＰＤ（Superconducting Nanostrip Single Photon Detector）とも称される。ＳＮＳＰＤを用いて開発されたシステムは半導体検出器を凌駕する性能を有することから、量子暗号鍵配送試験や様々な量子情報技術の実証試験、生体医療応用等の様々な先端技術分野への適用が進められている。
　また、近年、ナノストリップの代わりに、線幅１μｍを超える超伝導ストリップ（マイクロストリップ、マイクロワイヤまたはマイクロブリッジと称される）を用いて単一光子の検出が可能であることが発見された（例えば非特許文献３参照）。このようなマイクロストリップを用いたＳＳＰＤは、ＳＭＳＰＤ（Superconducting Microstrip Single Photon Detector）と称される。ＳＮＳＰＤが電子線リソグラフィにより超伝導ストリップを
形成する必要があるのに対し、ＳＭＳＰＤでは光リソグラフィにより超伝導ストリップを形成することができるため、素子性能の均一性や量産性を大幅に向上させることが可能である。また、例えば１０μｍを超えるような、入射光子の集光スポット径よりも十分に大きな線幅とすることができれば、集光スポット径に対する受光領域の充填率(Filling factor)を１００％にすることができるため、高い量子効率の達成が期待される。
　このため、システムの高性能化と大規模化に伴い、膨大な数の高性能な光子検出器が必要になると予測されている量子ネットワーク、量子インターネットや量子コンピュータの実現に向けて、重要性の高い技術として、ＳＭＳＰＤが全世界的に注目されている。
M. Sasaki, M. Fujiwara, H. Ishizuka, W. Klaus, K. Wakui, M. Takeoka, S. Miki, T. Yamashita, Z. Wang, A. Tanaka, K. Yoshino, Y. Nambu, S. Takahashi, A. Tajima, A. Tomita, T. Domeki, T. Hasegawa, Y. Sakai, H. Kobayashi, T. Asai, K. Shimizu, T. Tokura, T. Tsurumaru, M. Matsui, T. Honjo, K. Tamaki, H. Takesue, Y. Tokura, J. F. Dynes, A. R. Dixon, A. W. Sharpe, Z. L. Yuan, A. J. Shields, S. Uchikoga, M. Legre, S. Robyr, P. Trinkler, L. Monat, J. B. Page, G. Ribordy, A. Poppe, A. Allacher, O. Maurhart, T. Langer, M. Peev, and A. Zeilinger, "Field test of quantum key distribution in the Tokyo QKD Network", Opt Express 19, 10387 (2011). T. Kobayashi, R. Ikuta, S. Yasui, S. Miki, T. Yamashita, H. Terai, T. Yamamoto, M. Koashi, and N. Imoto, "Frequency-domain Hong-Ou-Mandel interference", Nature Photonics 10, 441 (2016). Y. P. Korneeva, D. Yu. Vodolazov, A. V. Semenov, I. N. Florya, N. Simonov, E. Baeva, A. A. Korneev, G. N. Goltsman, T. M. Klapwijk, "OpticalSingle-Photon Detection in Micrometer-Scale NbN Bridges", Phys. Rev. Applied 9, 064037 (2018)
　ＳＮＳＰＤでは、超伝導ストリップの線幅が１００ｎｍ前後であるため、例えば１５μｍ角等の所定面積の受光面を形成するためには、ナノストリップをメアンダ状等の所定の形状にして所定面積の検出領域に敷き詰める必要がある。したがって、ＳＮＳＰＤの実現には、高度なナノパターン形成技術が必要不可欠である。
　一方、ＳＭＳＰＤでは線幅がより広いため、超伝導ストリップの形状を複雑にすることなく所定面積の受光面を形成することができる。しかし、光子が入射していないにもかかわらず信号を出力してしまうダークカウントが、超伝導ストリップの線幅が広くなるほど、増加するという問題がある。なお、ＳＮＳＰＤにおけるダークカウントの発生は比較的少ないが、ＳＮＳＰＤにおいてもダークカウントの問題は同様に生じ得る。さらに、例えば、多光子、電子、分子、中性子、放射線等の単一光子以外の検出対象を検出するための他の超伝導ストリップ検出器においてもダークカウントの問題は同様に生じ得る。
　本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ダークカウントの発生を低減することができる超伝導ストリップ検出器およびそれに用いられる超伝導ストリップの製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の一態様における超伝導ストリップ検出器は、有意なエネルギーを有する検出対象の検出領域に配設される超伝導ストリップを備え、前記超伝導ストリップを超伝導状態とし、所定のバイアス電流経路から当該超伝導ストリップにバイアス電流を流すことで、前記検出領域において前記検出対象を検出する超伝導ストリップ検出器であって、前記超伝導ストリップは、線幅方向両端部における線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値が線幅方向中央部より大きい配線部分を含む。
　また、本発明の他の態様に係る超伝導ストリップ検出器に用いられる超伝導ストリップの製造方法は、有意なエネルギーを有する検出対象の検出領域に配設される超伝導ストリップを備え、前記超伝導ストリップを超伝導状態とし、所定のバイアス電流経路から当該超伝導ストリップにバイアス電流を流すことで、前記検出領域において前記検出対象を検出する超伝導ストリップ検出器に用いられる超伝導ストリップの製造方法であって、
　前記超伝導ストリップを、線幅方向両端部における線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値が線幅方向中央部より大きい配線部分を含むように形成する。
　本発明によれば、ダークカウントの発生を低減することができる。
図１は、本発明に係る一実施形態における超伝導ストリップ検出器の一構成例を模式的に示す平面図である。 図２は、図１に示す超伝導ストリップの線幅方向の臨界電流値の分布を示す図である。 図３は、本実施の形態における超伝導ストリップの製造方法の第１例を示す図である。 図４は、本実施の形態における超伝導ストリップの製造方法の第２例を示す図である。 図５は、本実施の形態における超伝導ストリップの製造方法の第３例を示す図である。 図６は、本実施の形態における超伝導ストリップの製造方法の第４例を示す図である。 図７は、本実施の形態における超伝導ストリップの製造方法の第５例を示す図である。 図８は、従来構造の超伝導ストリップの線幅方向の臨界電流値の分布を示す図である。 図９は、ダークカウント発生の原因となる超伝導ストリップの状態を例示する図である。図９Ａは、超伝導ストリップの断面図において、超伝導ストリップのエッジが欠けた状態を示す図である。図９Ｂは、超伝導ストリップの断面図において、超伝導ストリップの側面形状が粗い状態を示す図である。図９Ｃは、超伝導ストリップの平面図において、超伝導ストリップの線幅が不均一になっている状態を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面を通じて、同一ないし相当する構成要素には同じ参照番号を付し、以下、このような構成要素の重複的記載を省略する場合がある。
　また、本発明は、以下の実施の形態に限定されない。つまり、以下の具体的な説明は、本発明の「超伝導ストリップ検出器」の特徴を例示しているに過ぎない。よって、本発明の「超伝導ストリップ検出器」を特定した構成要素に対応する用語に適宜の参照符号を付して以下の具体例を説明する場合、当該具体的な装置は、これに対応する本発明の「超伝導ストリップ検出器」の構成要素の一例である。
　図１は、本発明に係る一実施の形態における超伝導ストリップ検出器の一構成例を模式的に示す平面図である。図１の例では、超伝導ストリップ検出器の一例として、単一光子を検出対象とする超伝導単一光子検出器の例を示す。本実施の形態における超伝導単一光子検出器（ＳＳＰＤ）１は、基板２と、基板２上の所定の検出領域Ａに配設され、超伝導状態で使用される超伝導ストリップ３とを有している。検出領域Ａの平面サイズは、超伝導単一光子検出器１の使用目的に合わせて定められる。例えば、一辺１５μｍ～５０μｍの正方形状に定められる。
　本実施の形態において、超伝導ストリップ３は、検出領域Ａにおいて直線状に形成されている。したがって、例えば、検出領域Ａの平面サイズが一辺１５μｍである場合、超伝導ストリップ３は、検出領域Ａの全域またはそれに近い領域をカバーするために、当該検出領域Ａにおける線幅が例えば１０μｍから１５μｍまでの範囲を有する配線部分３Ａを有する。
　超伝導ストリップ３は、適宜の冷却手段（例えばギフォード・マクマホン式冷凍機）を用いて冷却することにより、超伝導状態で使用される。超伝導ストリップ３は、例えば、窒化ニオブ（ＮｂＮ）で形成される。超伝導ストリップ３の厚みは例えば５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。また、基板２は、例えばシリコン（Ｓｉ）基板が用いられる。
　超伝導ストリップ３は、検出領域Ａの外部で電極４，５と接続されている。第１電極４は、伝送経路６に接続され、第２電極５は、グランド接続される。超伝導ストリップ３は、この伝送経路６を介してバイアス電流源７と接続されており、バイアス電流源７から超伝導ストリップ３に超伝導臨界電流を下回る所定のバイアス電流Ｉｂが流れるように構成されている。なお、電極４，５間にはシャント抵抗１３が接続されている。ただし、シャント抵抗１３はなくてもよい。また、電極４，５および伝送経路６は、超伝導ストリップ３との接続箇所において超伝導状態が破壊されるのを防止すべく、超伝導ストリップ３と同じ材料により構成することが好ましい。
　超伝導ストリップ３の受光面（検出領域Ａ内の配線部分３Ａ）に光子（単一光子）Ｐが入射すると、光子Ｐがもたらしたエネルギーがギャップエネルギーを超えることで、超伝導ストリップ３にはいくつかの物理過程を経て抵抗変化、もしくはインダクタンス変化が生じる。この抵抗変化、もしくはインダクタンス変化が、伝送経路６を通じて検出される。
　このために、本実施の形態において、ＳＳＰＤ１は、伝送経路６とバイアス電流源７との間にバイアスティ（bias tee）８が接続されている。一般的に、バイアスティ８は、インダクタ９およびキャパシタ１０を備えている。バイアスティ８は、３つの端部を有するＴ字状の配線の第１端部にインダクタ９を介してバイアス電流源７が接続され、第２端部に伝送経路６が接続され、第３端部にキャパシタ１０を介して出力回路１１が接続される。出力回路１１は、増幅器１２を含み、伝送経路６における電圧信号を増幅器１２で増幅して出力する。ただし、増幅器１２は用いない場合もある。
　図２は、図１に示す超伝導ストリップの線幅方向の臨界電流値の分布を示す図である。図２は、線幅方向の臨界電流値の分布を、超伝導ストリップ３の配線部分３Ａに流れるバイアス電流Ｉｂの方向に直交する断面図とともに示している。本例において、配線部分３Ａに流れるバイアス電流Ｉｂの方向は、配線部分３Ａの長手方向に等しい。本実施の形態において、配線部分３Ａは、線幅方向両端部における線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値が線幅方向中央部より大きい配線部分を含んでいる。本実施の形態において、超伝導ストリップ３の配線部分３Ａは、線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値が第１値である中央帯３１と、線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値が第１値より大きい第２値である側帯３２と、を含む。
　本実施の形態における超伝導ストリップ３の配線部分３Ａの構成を説明するために、まず、線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値が均一な超伝導ストリップの問題点について説明する。図８は、従来構造の超伝導ストリップの線幅方向の臨界電流値の分布を示す図である。また、図９は、ダークカウント発生の原因となる超伝導ストリップの状態を例示する図である。
　図８は、従来構造の超伝導ストリップ５０の長手方向（バイアス電流Ｉｂが流れる方向）に直交する断面図と、当該超伝導ストリップ５０における線幅方向中心位置からの線幅方向距離Ｌに対するバイアス電流分布Ｊｂｏを示すグラフとが示されている。従来構造の超伝導ストリップ５０は、均一の材料（臨界電流密度が同じ材料）により膜厚一定に形成される。そのため、超伝導ストリップ５０の線幅方向において、線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値Ｊｃｏは、線幅方向距離Ｌによらず一定となる。
　このような、従来構造の超伝導ストリップ５０にバイアス電流Ｉｂを流すと、超伝導ストリップ５０の線幅方向両端部においてバイアス電流Ｉｂが集中した電流分布Ｊｂｏになると予測される。このような電流分布Ｊｂｏの程度（線幅方向両端部におけるバイアス電流の集中の程度）は超伝導ストリップ５０の線幅が広く、バイアス電流量が多いほど顕著になる。このため、超伝導ストリップ５０に供給されるバイアス電流量が増加すると、超伝導ストリップ５０の線幅方向両端部に流れるバイアス電流量が線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値Ｊｃｏに近づく。そのため、超伝導ストリップ５０の線幅方向両端部に流れるバイアス電流量が線幅方向中央部に流れるバイアス電流量と比較して、線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値Ｊｃｏに近づき易くなる。つまり、Ｊｂｏ／Ｊｃｏが１に近づきやすくなる。超伝導ストリップ５０の線幅方向両端部に流れるバイアス電流量が線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値Ｊｃｏに近づくほど、線幅方向両端部の超伝導性が弱められる。また、エッジ部分から磁束（ボルテックスまたは渦糸と呼ばれる）が侵入し易くなる。このことにより、超伝導ストリップ５０のエッジ部分においてダークカウントが発生し易くなる。これが、超伝導ストリップ５０の線幅が広いほどダークカウントが発生し易い原因の１つと考えられる。また、線幅方向両端部におけるバイアス電流量（バイアス電流分布Ｊｂｏにおける線幅方向両端部の値）が線幅方向中央部におけるバイアス電流量（バイアス電流分布Ｊｂｏにおける線幅方向中央部の値）よりも大きくなることによって、線幅方向中央部に十分なバイアス電流を印加することが難しくなるため、検出効率も制限されてしまう。
　また、超伝導ストリップ５０のエッジ部分は、図９に示すように、素子の作製プロセスに起因して、形状の不均一性を持ち得る。例えば、図９Ａは、超伝導ストリップ５０の断面図において、超伝導ストリップ５０のエッジが欠けた状態を示している。このようなエッジの欠けにより超伝導ストリップ５０の膜厚が不均一になる。また、図９Ｂは、超伝導ストリップ５０の断面図において、超伝導ストリップ５０の側面形状が粗い状態を示している。また、図９Ｃは、超伝導ストリップ５０の平面図において、超伝導ストリップ５０の線幅が不均一になっている状態を示している。
　超伝導ストリップ５０におけるこれらの状態は、線幅方向両端部の超伝導性を弱める要因となる。超伝導ストリップ５０のエッジ部分においてこれらの形状を有することにより、エッジ部分から磁束（ボルテックスまたは渦糸と呼ばれる）が侵入し易くなる。バイアス電流が流れることにより当該磁束が超伝導ストリップ５０を横断し、超伝導状態が破壊される。その結果、ダークカウントが発生する。このように、超伝導ストリップ５０のエッジ部分における形状の不均一性も、ダークカウントの発生原因の１つと考えられる。
　このような線幅方向におけるバイアス電流分布とダークカウントの発生原因の分析に基づいて、発明者らは、鋭意研究の末、超伝導ストリップ３の配線部分３Ａにおいてエッジ部分の超伝導性が中央部分の超伝導性に対して弱められることによってダークカウントが発生し易くなるのであれば、超伝導ストリップ３の配線部分３Ａを、線幅方向両端部において線幅方向中央部より線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値が大きい配線部分を含むように構成することによってエッジ部分(線幅方向両端部)の超伝導性が弱められる効果を低減し、ダークカウントの低減と検出効率の向上が可能となることを想到するに至った。
　図２には、本実施の形態における超伝導ストリップ３の配線部分３Ａの断面図と、当該配線部分３Ａにおける線幅方向中心位置（Ｌ＝０）からの線幅方向距離Ｌに対する線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値Ｊｃを示すグラフとが示されている。本実施の形態において、中央帯３１における線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値は、第１値Ｊｃｃであり、側帯３２における線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値は、第１値Ｊｃｃより大きい第２値Ｊｃｅである。
　本実施の形態によれば、配線部分３Ａの側帯３２における線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値が中央帯３１における線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値より大きくなる。すなわち、側帯３２における超伝導性は、中央帯３１における超伝導性より強い。そのため、超伝導ストリップ３にバイアス電流Ｉｂが流れた際に、配線部分３Ａのエッジ部（すなわち側帯３２）におけるバイアス電流量が中央帯３１より多くても、超伝導状態の破壊を生じ難くすることができる。また、側帯３２における超伝導性が強化されることにより、配線部分３Ａのエッジ部の超伝導性の低下を抑制することができる。また、側帯３２における超伝導性が強化されることにより、配線部分３Ａのエッジ部の形状の不均一性による超伝導性の低下も抑制することができる。
　このようにエッジ部における超伝導性の低下が抑制されることにより、ダークカウントの発生を低減することができる。ダークカウントの発生が低減されることにより、検出性能を低下させることなく配線部分３Ａの線幅を広くしたり、温度環境を高くしたりすることができる。
　さらに、従来構造における超伝導ストリップ５０に供給されるバイアス電流Ｉｂより高い電流値を有するバイアス電流Ｉｂを配線部分３Ａの中央帯３１に供給することが可能になる。例えば、図２に示すように、配線部分３Ａの中央帯３１における線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値（第１値Ｊｃｃ）は、従来構造における超伝導ストリップ５０の線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値Ｊｃｏに等しく、配線部分３Ａの側帯３２における線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値（第２値Ｊｃｅ）は、従来構造における超伝導ストリップ５０の線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値Ｊｃｏより高い値に構成される。
　この場合、図２のグラフ中において上向きのブロック矢印で示されるように、従来構造の超伝導ストリップ５０にバイアス電流Ｉｂを流した際にはダークカウントが発生し易いとされたバイアス電流Ｉｂ（電流分布Ｊｂｏを有するバイアス電流）より高い電流値を有するバイアス電流Ｉｂ（図２に示す電流分布Ｊｂを有するバイアス電流）を流しても、側帯３２においてバイアス電流値が線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値Ｊｃを超え難くなる。これにより、中央帯３１におけるバイアス電流値を、従来構造に比べて線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値（第１値Ｊｃｃ）に近づけることができる。
　中央帯３１におけるバイアス電流値を、線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値（第１値Ｊｃｃ）に近づけることができるため、光子Ｐが中央帯３１に入射した際の光子Ｐの検出効率およびジッタ特性（時間分解能）を向上させることができる。
　以下に、本実施の形態における超伝導ストリップ３の製造方法について例示する。図３は、本実施の形態における超伝導ストリップの製造方法の第１例を示す図である。図３の各ステップは、形成される超伝導ストリップ３においてバイアス電流が流れる方向に直交する断面図を示している。まず、ステップ１ａでは、基板２上に所定の配線形状を有する配線層３０を形成する。配線層３０は、均一の材料を用いて一定の膜厚に形成される。本ステップ１ａで形成される配線層３０は、上述した従来構造の超伝導ストリップ５０と同じ構造を有している。
　次に、ステップ２ａでは、配線層３０の配線部分３Ａａに相当する箇所の線幅方向両端部上にレジストなどのマスク３３を形成し、エッチングを行う。エッチングは、ドライエッチングまたはウェットエッチングの何れでもよい。ステップ３ａでは、マスク３３を除去することにより、超伝導ストリップ３の配線部分３Ａａが形成される。エッチングにより膜厚が薄くなった部分が中央帯３１となり、マスク３３によりエッチングされなかった（膜厚が変わらなかった）部分が側帯３２となる。
　このように製造された配線部分３Ａａは、第１の厚さＤ１を有する中央帯３１と、中央帯３１の線幅方向両端部において第１の厚さＤ１より厚い第２の厚さＤ２を有する側帯３２と、を含む。本例における配線部分３Ａａは、中央帯３１および側帯３２の何れにおいても臨界電流密度は等しい。しかし、側帯３２の厚さが中央帯３１の厚さより大きくなることにより、側帯３２の線幅方向における単位長さ当たりの臨界電流値が中央帯３１より大きくなる。すなわち、側帯３２の超伝導性が中央帯３１より強くなる。
　図４は、本実施の形態における超伝導ストリップの製造方法の第２例を示す図である。図４の各ステップも、形成される超伝導ストリップ３においてバイアス電流が流れる方向に直交する断面図を示している。まず、ステップ１ｂでは、第１例と同様に、基板２上に所定の配線形状を有する配線層３０を形成する。
　次に、ステップ２ｂでは、配線層３０の配線部分３Ａｂに相当する箇所の線幅方向中央部上および基板２上にレジストなどのマスク３４を形成し、その上から再度配線層３０と同じ材料の追加層３５を成膜する。ステップ３ｂでは、マスク３４を除去することにより、超伝導ストリップ３の配線部分３Ａｂが形成される。配線部分３Ａｂは、マスク３４で覆われていなかった配線層３０の線幅方向両端部上に追加層３５が残ることにより、膜厚が厚くなった部分が側帯３２となり、追加層３５が残らなかった部分が中央帯３１となる。
　第１例と同様に、本例において製造された配線部分３Ａｂは、第１の厚さＤ１を有する中央帯３１と、中央帯３１の線幅方向両端部において第１の厚さＤ１より厚い第２の厚さＤ２を有する側帯３２と、を含む。本例における配線部分３Ａｂは、中央帯３１および側帯３２の何れにおいても臨界電流密度は等しい。しかし、側帯３２の厚さが中央帯３１の厚さより大きくなることにより、側帯３２の線幅方向における単位長さ当たりの臨界電流値が中央帯３１より大きくなる。すなわち、側帯３２の超伝導性が中央帯３１より強くなる。
　なお、図４の例では、配線層３０のエッジ部分がマスク３４で覆われないように形成されている。このため、配線層３０の線幅方向両端部の外側において追加層３５が基板２上に形成される領域が存在する。このため、マスク３４を除去して得られる配線部分３Ａｂの側帯３２は、第２の厚さＤ２より薄い領域が存在する。ただし、側帯３２は、全体として第１の厚さＤ１より厚く形成される。配線層３０の線幅方向両端部の外側において追加層３５が形成されることにより、図９Ａないし図９Ｃで説明したようなエッジ部分における形状の不均一性によって生じる超伝導性の低下を抑制することができる。
　これに代えて、配線層３０の線幅方向両端部の外側において追加層３５が基板２上に形成されないようにしてもよい。この場合、形成される側帯３２には段差が生じないため、側帯３２の厚さを第２の厚さＤ２に均一にすることができる。
　また、本例では、追加層３５は、配線層３０と同じ材料としたが、追加層３５は、配線層３０と異なる超伝導性を有する材料でもよい。また、本例では、配線層３０上に追加層３５が接触した状態で形成される例を示したが、配線層３０と追加層３５との間に絶縁体層等の別の層があってもよい。すなわち、側帯３２は、中央帯３１と同じ厚さを有する第１の超伝導材料層と、第１の超伝導材料層に近接配置された第２の超伝導材料層を有していてもよい。この場合、第１の超伝導材料層と第２の超伝導材料層との間の別の層の膜厚は、第１の超伝導材料層と第２の超伝導材料層との間にトンネル電流が流れる限り特に限定されない。
　図５は、本実施の形態における超伝導ストリップの製造方法の第３例を示す図である。図５の各ステップも、形成される超伝導ストリップ３においてバイアス電流が流れる方向に直交する断面図を示している。まず、ステップ１ｃでは、第１例と同様に、基板２上に所定の配線形状を有する配線層３０を形成する。なお、配線層３０の配線部分３Ａｃに相当する箇所の線幅は、最終的な配線部分３Ａｃの線幅より短く（中央帯３１の線幅に）形成される。
　次に、ステップ２ｃでは、基板２上の配線部分３Ａｃの側帯３２に相当する箇所を除いてマスク３６を形成し、その上から第２材料層３７を成膜する。第２材料層３７は、配線層３０を構成する第１材料より高い臨界電流密度を有する第２材料により構成される。本例において第２材料層３７の膜厚は、配線層３０の厚みと同じ厚みである。
　ステップ３ｃでは、マスク３６を除去することにより、超伝導ストリップ３の配線部分３Ａｃが形成される。これにより、本例における配線部分３Ａｃは、第１の臨界電流密度を有する第１材料を用いた中央帯３１と、中央帯３１の線幅方向両端部において第１の臨界電流密度より高い第２の臨界電流密度を有する第２材料を用いた側帯３２と、を含む。これにより、中央帯３１と側帯３２とが同じ膜厚を有していても、中央帯３１と側帯３２との間で異なる臨界電流密度を有することにより、中央帯３１と側帯３２とで線幅方向における単位長さ当たりの臨界電流値が異なる。より具体的には、側帯３２の線幅方向における単位長さ当たりの臨界電流値が中央帯３１より大きくなる。すなわち、側帯３２の超伝導性が中央帯３１より強くなる。
　中央帯３１と側帯３２とで異なる臨界電流密度を有する超伝導ストリップ３の製造方法は、上記第３例に限られない。例えば、下記第４例に示すように、配線層３０の線幅方向中央部にイオンビームまたは電子線が照射されることによって、イオンビームまたは電子線が照射された配線部分がイオンビームまたは電子線が照射されなかった側帯３２に対して臨界電流密度が低い中央帯３１が形成されてもよい。
　図６は、本実施の形態における超伝導ストリップの製造方法の第４例を示す図である。図６の各ステップも、形成される超伝導ストリップ３においてバイアス電流が流れる方向に直交する断面図を示している。まず、ステップ１ｄでは、第１例と同様に、基板２上に所定の配線形状を有する配線層３０を形成する。本例において、配線層３０は、イオンビームまたは電子線を照射することによって照射前に比べて臨界電流密度が小さくなるような材料で形成される。
　次に、ステップ２ｄでは、配線層３０の配線部分３Ａｄに相当する箇所の線幅方向両端部上にレジストなどのマスク３８を形成した上で、配線層３０の表面に向けてイオンビームまたは電子線を照射する。ステップ３ｄでは、マスク３８を除去することにより、超伝導ストリップ３の配線部分３Ａｄが形成される。イオンビームまたは電子線の照射により臨界電流密度が小さくなった部分が中央帯３１となり、マスク３３によりイオンビームまたは電子線が照射されなかった（物性が変化しなかった）部分が側帯３２となる。
　本例における配線部分３Ａｄは、第１の臨界電流密度を有する中央帯３１と、中央帯３１の線幅方向両端部において第１の臨界電流密度より大きい第２の臨界電流密度を有する側帯３２と、を含む。これにより、中央帯３１と側帯３２とが同じ膜厚を有していても、側帯３２の線幅方向における単位長さ当たりの臨界電流値が中央帯３１より大きくなる。すなわち、側帯３２の超伝導性が中央帯３１より強くなる。
　なお、配線層３０として用いられる超伝導材料には、イオンビームまたは電子線を照射することによって照射前に比べて臨界電流密度が大きくなるような材料も存在する。その場合、配線部分は、線幅方向両端部にイオンビームまたは電子線が照射されることにより、線幅方向中央部においてイオンビームまたは電子線が照射されていない中央帯３１とは異なる臨界電流密度を有する側帯３２が形成されてもよい。
　また、超伝導材料によっては、例えば、Ｘ線、アルファ線、ガンマ線等の放射線等を照射することによって照射前に比べて当該超伝導材料の臨界電流密度を変化させ得る。
　図７は、本実施の形態における超伝導ストリップの製造方法の第５例を示す図である。図７の各ステップも、形成される超伝導ストリップ３においてバイアス電流が流れる方向に直交する断面図を示している。まず、ステップ１ｅでは、第１例と同様に、基板２上に所定の配線形状を有する配線層３０を形成する。
　次に、ステップ２ｅでは、配線層３０上の配線部分３Ａｅの中央帯３１に相当する箇所を除いてマスク３９を形成し、その上から金属等の非超伝導材料または配線層３０より超伝導性が弱い超伝導材料による異種材料層４０を成膜する。本例における異種材料層４０は、配線層３０上に接触または近接して配置されることにより、異種材料層４０に接触または近接された配線層３０の配線部分（中央帯３１）がそれ以外の部分（側帯３２）に比べて線幅方向における単位長さ当たりの臨界電流値が小さくなる材料であればよい。
　ステップ３ｅでは、マスク３９を除去することにより、超伝導ストリップ３の配線部分３Ａｅが形成される。配線層３０上に異種材料層４０が形成された部分が中央帯３１となり、マスク３９により異種材料層４０が形成されなかった部分が側帯３２となる。本例の配線部分３Ａｅにおいて、中央帯３１は、異種材料層４０が接触することにより、臨界電流密度が側帯３２より小さくなる。すなわち、側帯３２の超伝導性が中央帯３１より強くなる。
　なお、異種材料層４０と超伝導ストリップ３との間には、別の層が形成されてもよい。すなわち、異種材料層４０と超伝導ストリップ３とは接触せず近接配置されていてもよい。
　また、上記ステップ２ｅに代えて、配線層３０上の配線部分３Ａｅの側帯３２に相当する箇所を除いてマスク３９を形成し、その上から配線層３０より超伝導性が強い超伝導材料による異種材料層を成膜してもよい。この場合も、異種材料層と超伝導ストリップとは接触してもよいし、両者の間に別の層が形成されてもよい。この場合の異種材料層は、配線層３０上に接触または近接して配置されることにより、異種材料層に接触または近接された配線層３０の配線部分（側帯３２）がそれ以外の部分（中央帯３１）に比べて線幅方向における単位長さ当たりの臨界電流値が大きくなる材料であればよい。
　このように、種々の製造方法により、側帯３２の超伝導性が中央帯３１より強い超伝導ストリップ３の配線部分３Ａの形成が可能である。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。
　例えば、上記実施の形態においては、超伝導ストリップ３（電極４，５間）が直線状に形成される例を示したが、超伝導ストリップ３は、直線状、メアンダ状、スパイラル状等、種々の形状を有し得る。例えば、超伝導ストリップ３がメアンダ状に形成される場合、そのうちの直線部分が中央帯３１および側帯３２を含む配線部分３Ａとして構成されてもよいし、直線部分および曲線部分の何れもが中央帯３１および側帯３２を含む配線部分３Ａとして構成されてもよい。また、超伝導ストリップ３の配線部分３Ａの線幅は一定でなくてもよい。例えば、配線部分３Ａは、電極４，５に近づくほど大きい線幅を有し、電極４，５間の中央位置に近づくほど小さい線幅を有してもよい。例えば、線幅方向両端部の位置が円弧状に形成されてもよい。
　また、上記実施の形態においては、配線部分３Ａの線幅が１０μｍ以上１５μｍ以下である場合を想定したが、１０μｍ以下あるいは１５μｍ以上の線幅を有する配線部分３Ａにも適用可能であり、上記実施の形態で説明した同様の効果を奏する。さらに、上記実施の形態で説明した配線部分３Ａの構成は、１μｍ以上の線幅を有するＳＭＳＰＤに限られず、１μｍ未満の線幅を有するＳＮＳＰＤにも同様に適用可能であり、上記実施の形態で説明した同様の効果を奏する。
　また、上記実施の形態においては、中央帯３１と側帯３２との境界で、線幅方向における単位長さ当たりの臨界電流値が離散的に（例えばステップ状に）変化している態様を例示したが、これに限られない。例えば、配線部分３Ａにおいて線幅方向中央位置から線幅方向両端位置に向かうに従って、線幅方向における単位長さ当たりの臨界電流値が第１値Ｊｃｃから第２値Ｊｃｅに連続的に変化してもよい。例えば、配線部分３Ａは、線幅方向における単位長さ当たりの臨界電流値が第１値Ｊｃｃである中央帯３１と、線幅方向における単位長さ当たりの臨界電流値が第２値Ｊｃｅである側帯３２と、中央帯３１と側帯３２との間において線幅方向における単位長さ当たりの臨界電流値が線幅方向外方に向かうほど第１値Ｊｃｃから第２値Ｊｃｅに近づくような境界部とを有していてもよい。境界部において、線幅方向における単位長さ当たりの臨界電流値は、階段状に変化してもよいし、連続的に変化してもよい。
　また、中央帯３１と側帯３２との間の明確な境界がなくてもよい。配線部分３Ａにおいて線幅方向における単位長さ当たりの臨界電流値が、線幅方向中央付近で最小値である第１値Ｊｃｃとなり、線幅方向両端部付近で最大値である第２値Ｊｃｅとなるように構成されてもよい。
　また、上記実施の形態において配線部分３Ａの製造方法として第１例から第５例を示したが、これらの例を適宜組み合わせてもよい。例えば、中央帯３１と側帯３２とを臨界電流密度が異なる材料としつつ、中央帯３１の膜厚と側帯３２の膜厚とを異なる膜厚としてもよい。この場合、側帯３２の線幅方向における単位長さ当たりの臨界電流値が中央帯３１より大きい限り、中央帯３１の膜厚は、側帯３２の膜厚より大きくてもよいし、小さくてもよい。また、側帯３２の線幅方向における単位長さ当たりの臨界電流値が中央帯３１より大きい限り、中央帯３１の臨界電流密度は、側帯３２の臨界電流密度より高くてもよいし、低くてもよい。
　また、超伝導ストリップ３および基板２の材料は、上記実施の形態に限られず、種々適用可能である。また、超伝導ストリップ３と基板２との間には、別の一または複数の層があってもよいし、基板２と同じまたは異種の材料で構成された構造物があってもよい。
　上記実施の形態では、本発明が適用される超伝導ストリップ検出器として、検出対象が単一光子であるＳＳＰＤ１を例示したが、本発明が適用される超伝導ストリップ検出器は、これに限られない。本発明における超伝導ストリップ３の構成は、有意なエネルギーを有する種々の検出対象を検出するための種々の超伝導ストリップ検出器に適用することが可能である。検出対象は、例えば、光子（単一光子、多光子）、電子、分子、中性子、放射線等の粒子または電磁波を含む。放射線は、例えば、Ｘ線、ガンマ線、アルファ線等を含む。
　［開示のまとめ］
　以下の項目のそれぞれは、好ましい実施の形態の開示である。
　［項目１］
　有意なエネルギーを有する検出対象の検出領域に配設される超伝導ストリップを備え、前記超伝導ストリップを超伝導状態とし、所定のバイアス電流経路から当該超伝導ストリップにバイアス電流を流すことで、前記検出領域において前記検出対象を検出する超伝導ストリップ検出器であって、前記超伝導ストリップは、線幅方向両端部における線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値が線幅方向中央部より大きい配線部分を含む、超伝導ストリップ検出器。
　［項目２］
　前記配線部分は、第１の厚さを有する中央帯と、前記中央帯の線幅方向両端部において前記第１の厚さより厚い第２の厚さを有する側帯と、を含む、項目１に記載の超伝導ストリップ検出器。
　［項目３］
　前記配線部分は、第１の臨界電流密度を有する中央帯と、前記中央帯の線幅方向両端部において前記第１の臨界電流密度とは異なる第２の臨界電流密度を有する側帯と、を含む、項目１または２に記載の超伝導ストリップ検出器。
　［項目４］
　前記中央帯は、前記第１の臨界電流密度を有する第１材料を用いて構成され、前記側帯は、前記第１の臨界電流密度より高い前記第２の臨界電流密度を有する第２材料を用いて構成される、項目３に記載の超伝導ストリップ検出器。
　［項目５］
　前記配線部分は、線幅方向中央部または線幅方向両端部にイオンビームまたは電子線が照射されたものである、項目３に記載の超伝導ストリップ検出器。
　［項目６］
　前記配線部分は、配線層と、前記配線層の線幅方向中央部に接触または近接して配置され、非超伝導材料または前記配線層より超伝導性が弱い超伝導材料による異種材料層または前記配線層の線幅方向両端部に接触または近接して配置され、前記配線層より超伝導性が強い超伝導材料による異種材料層と、を含む、項目１から５の何れかに記載の超伝導ストリップ検出器。
　［項目７］
　有意なエネルギーを有する検出対象の検出領域に配設される超伝導ストリップを備え、前記超伝導ストリップを超伝導状態とし、所定のバイアス電流経路から当該超伝導ストリップにバイアス電流を流すことで、前記検出領域において前記検出対象を検出する超伝導ストリップ検出器に用いられる超伝導ストリップの製造方法であって、前記超伝導ストリップを、線幅方向両端部における線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値が線幅方向中央部より大きい配線部分を含むように形成する、製造方法。
　１　超伝導単一光子検出器（超伝導ストリップ検出器）
　３　超伝導ストリップ
　３Ａ，３Ａａ，３Ａｂ，３Ａｃ，３Ａｄ，３Ａｅ　配線部分
　３０　配線層
　３１　中央帯
　３２　側帯
　４０　異種材料層
　Ａ　検出領域
 

Claims (7)

  1. 　有意なエネルギーを有する検出対象の検出領域に配設される超伝導ストリップを備え、前記超伝導ストリップを超伝導状態とし、所定のバイアス電流経路から当該超伝導ストリップにバイアス電流を流すことで、前記検出領域において前記検出対象を検出する超伝導ストリップ検出器であって、
    　前記超伝導ストリップは、線幅方向両端部における線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値が線幅方向中央部より大きい配線部分を含む、超伝導ストリップ検出器。
  2. 　前記配線部分は、第１の厚さを有する中央帯と、前記中央帯の線幅方向両端部において前記第１の厚さより厚い第２の厚さを有する側帯と、を含む、請求項１に記載の超伝導ストリップ検出器。
  3. 　前記配線部分は、第１の臨界電流密度を有する中央帯と、前記中央帯の線幅方向両端部において前記第１の臨界電流密度とは異なる第２の臨界電流密度を有する側帯と、を含む、請求項１または２に記載の超伝導ストリップ検出器。
  4. 　前記中央帯は、前記第１の臨界電流密度を有する第１材料を用いて構成され、前記側帯は、前記第１の臨界電流密度より高い前記第２の臨界電流密度を有する第２材料を用いて構成される、請求項３に記載の超伝導ストリップ検出器。
  5. 　前記配線部分は、線幅方向中央部または線幅方向両端部にイオンビームまたは電子線が照射されたものである、請求項３に記載の超伝導ストリップ検出器。
  6. 　前記配線部分は、
    　配線層と、
    　前記配線層の線幅方向中央部に接触または近接して配置され、非超伝導材料または前記配線層より超伝導性が弱い超伝導材料による異種材料層または前記配線層の線幅方向両端部に接触または近接して配置され、前記配線層より超伝導性が強い超伝導材料による異種材料層と、を含む、請求項１または２に記載の超伝導ストリップ検出器。
  7. 　有意なエネルギーを有する検出対象の検出領域に配設される超伝導ストリップを備え、前記超伝導ストリップを超伝導状態とし、所定のバイアス電流経路から当該超伝導ストリップにバイアス電流を流すことで、前記検出領域において前記検出対象を検出する超伝導ストリップ検出器に用いられる超伝導ストリップの製造方法であって、
    　前記超伝導ストリップを、線幅方向両端部における線幅方向単位長さ当たりの臨界電流値が線幅方向中央部より大きい配線部分を含むように形成する、製造方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09275306A (ja) * 1996-04-04 1997-10-21 Idoutai Tsushin Sentan Gijutsu Kenkyusho:Kk 高周波伝送線路
JPH11177310A (ja) * 1997-10-09 1999-07-02 Murata Mfg Co Ltd 高周波伝送線路、誘電体共振器、フィルタ、デュプレクサおよび通信機
JP2008035088A (ja) * 2006-07-27 2008-02-14 Fujitsu Ltd 分割型マイクロストリップライン共振器およびこれを用いたフィルタ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09275306A (ja) * 1996-04-04 1997-10-21 Idoutai Tsushin Sentan Gijutsu Kenkyusho:Kk 高周波伝送線路
JPH11177310A (ja) * 1997-10-09 1999-07-02 Murata Mfg Co Ltd 高周波伝送線路、誘電体共振器、フィルタ、デュプレクサおよび通信機
JP2008035088A (ja) * 2006-07-27 2008-02-14 Fujitsu Ltd 分割型マイクロストリップライン共振器およびこれを用いたフィルタ

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
B. BUDINSKA; B. AICHNER; D.YU. VODOLAZOV; M.YU. MIKHAILOV; F. PORRATI; M. HUTH; A.V. CHUMAK; W. LANG; O.V. DOBROVOLSKIY: "Rising speed limits for fluxons via edge quality improvement in wide MoSi thin films", ARXIV.ORG, CORNELL UNIVERSITY LIBRARY, 201 OLIN LIBRARY CORNELL UNIVERSITY ITHACA, NY 14853, 26 November 2021 (2021-11-26), 201 Olin Library Cornell University Ithaca, NY 14853, XP091104251 *
GUANG-ZHAO XU; WEI-JUN ZHANG; LI-XING YOU; JIA-MIN XIONG; XING-QU SUN; HAO HUANG; XIN OU; YI-MING PAN; CHAO-LIN LV; HAO LI; ZHEN W: "Superconducting microstrip single-photon detector with system detection efficiency over 90% at 1550 nm", ARXIV.ORG, CORNELL UNIVERSITY LIBRARY, 201 OLIN LIBRARY CORNELL UNIVERSITY ITHACA, NY 14853, 14 January 2021 (2021-01-14), 201 Olin Library Cornell University Ithaca, NY 14853 , XP081859407 *
Y. KORNEEVA; D.YU. VODOLAZOV; A. V. SEMENOV; I. FLORYA; N. SIMONOV; E. BAEVA; A.A. KORNEEV; G.N. GOLTSMAN; T.M. KLAPWIJK: "Optical single photon detection in micron-scaled NbN bridges", ARXIV.ORG, CORNELL UNIVERSITY LIBRARY, 201 OLIN LIBRARY CORNELL UNIVERSITY ITHACA, NY 14853, 8 February 2018 (2018-02-08), 201 Olin Library Cornell University Ithaca, NY 14853 , XP081220004, DOI: 10.1103/PhysRevApplied.9.064037 *

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