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この研究はミクロン以下の構造をもつ、いわゆるメゾスコピックな金属試料を用い、良く制御された条件下で伝導電子の干渉効果を観測することを目的として行なった。試料として、電子線リソグラフィ-の技術を使って設計された形状に切り出された金属試料と、島状蒸着と酸化を繰り返して作成した微粒子膜の2種類を用いた。
微粒子膜を用いた研究では、直径が15Aのアルミニウム微粒子からなる2次元ジョセフソン接合ネットワ-クについて調べた。常伝導状態の面低抗がR_Q=h/4e^2よりも小さいことが、試料全体に超伝導のコヒ-レンスが出現する条件であることを確かめ、以前の錫の結果とあわせて、この臨界値が普偏的であることを示した。さらに、膜に垂直な磁場をかけ、超伝導から絶緑体に転移させ、その場合の臨界的な面低抗もR_Q=h/4e^2であることを示した。
十分に絶緑体的であるアルミニウム微粒子膜の磁気低抗を測定し、粒子間の結合をゼロにする極限では、15Aのアルミニウムは超伝導ではないことを示唆する結果を得た。
電子線加工については、本研究の主要備品である電子線描画装置のたち上げを行ない、描画技術、レジスト技術などを習熟した。これらの技術を駆使して、微小なトンネル接合の直列接合列を作り、電気容量の小ささに起因するク-ロン閉塞を観測した。また電荷が素電荷に量子化されていることによって生じるSET振動(単一電子トンネル振動)を、外部のマイクロ波と同期させることによって、直流の電圧・電流特性の構造として観測することができた。
半導体ヘテロ接合の2次元電子を電子線描画したゲ-トで整形することによって作成した、二つの並列ポイントコンタクトを用いて電子を干渉させ、一方のコンタクトの幅の変化によって電子の位相を変化させることができることを示した。これはベクトルポテンシャル、静電位につぐ新しい位相制御法である。

【研究分担者】
勝本信吾	東京大学	理学部	助手	(Kakenデータベース)
大塚洋一	東京大学	低温センター	助教授	(Kakenデータベース)
小森文夫	東京大学	理学部	助手	(Kakenデータベース)