厚さ1.8 nmのNi薄膜を厚さ5 nmのNbN薄膜上に直接成膜することで、NbNの超伝導性を抑制できることを確認した。次にNi-HEBMの極微細化を目指して、Ni膜厚の最適化を検討、膜厚0.6 nmのNi薄膜によるAu/Ni二層膜で、超伝導ストリップを構成するNbN薄膜の超伝導性を抑圧できることを観測した。このAu/Ni電極膜を用いたストリップ長0.1 μmの微小Ni-HEBMを試作、実際のヘテロダイン受信機の動作周波数、温度である1.9 THz、約4 Kにおいて、IF帯域幅を評価した結果、約6.9 GHzが得られた。これはストリップ長0.2 μmのNi-HEBM のIF帯域幅5.7 GHzと比較して1 GHz以上、そして通常型のHEBMと比較して約4 GHz拡大した結果である。また、ストリップ長0.1 μm のNi-HEBMの受信機雑音温度を評価した結果、2 THzにおいて約570 K （DSB）という世界トップレベルの低雑音温度を確認した。【参考文献【1W. Shan, T. Noguchi, S. Shi, and Y. Sekimoto, “Design and development of SIS mixers for ALMA band 8,” IEEE Trans. on Appl. Supercond. vol.15, pp.503–506, 2005.2C. E. Tong, P. K. Grimes, A. Barbier, K. Schuster, and M. Wang, “Design and Performance of a 3-Junction Series Distributed SIS Mixer for Wide IF Applications,” IEEE Trans. on Appl. Supercond. vol.23, artl. no.1400404, 2013.3A. Karpov, D. Miller, F. Rice, J. A. Stern, B. Bumble, H. G. LeDuc, and J. Zmuidzinas, “Low Noise 1 THz–1.4 THz Mixers Using Nb/Al-AlN/NbTiN SIS Junctions,” IEEE Trans. on Appl. Supercond. vol.17, pp.343–346, 2007.4A. Shurakov, Y. Lobanov, and G. Goltsman, “Superconducting hot-electron bolometer: from the discovery of hot-electron phenomena to practical applications,” Supercond. Sci. Technol., vol.29, no.2, pp.1–27, Feb. 2016, DOI: 10.1088/0953-2048/29/2/023001.5J. L. Kloosterman, D. J. Hayton, Y. Ren, T. Y. Kao, J. N. Hovenier, J. R. Gao, T. M. Klapwijk, Q. Hu, C. K. Walker, and J. L. Reno, “Hot electron bolometer heterodyne receiver with a 4.7-THz quantum cas-cade laser as a local oscillator,” Appl., Phys., Lett., vol.102, 011123, 2013.6J. R. Gao, M. Hajenius, Z. Q. Yang, J. J. A. Baselmans, P. Khosropanah, R. Barends, and T. M. Klapwijk, “Terahertz Superconducting Hot Elec-tron Bolometer Heterodyne Receivers,” IEEE Trans. on Appl. Super-cond. vol.17, pp.252–258, 2007.7Y. Irimajiri, A. Kawakami, I. Morohashi, M. Kumagai, N. Sekine, S. Na-gano, S. Ochiai, S. Tanaka, Y. Hanado, Y. Uzawa, and I. Hosako, “Development of a Superconducting Low-Noise 3.1-THz Hot Electron Bolometer Receiver,” IEEE Trans. THz Sci. Technol., vol.5, no.6, pp.1154–1159, 2015.8K. M. Zhou, W. Miao, S. C. Shi, R. Lefevre, and Y. Delorme, “Noise temperature and IF bandwidth of a 1.4 THz superconducting HEB mixer,” URSI AP-RASC., pp.2010–2012, 2016.9D. Meledin, C. E. Tong, R. Blundell, N. Kaurova, K. Smirnov, B. Voronov, and G. Goltsman, “Study of the IF bandwidth of NbN HEB mixers based on crystalline quartz substrate with an MgO buffer layer,” IEEE Trans. on Appl. Supercond. vol.13, pp.164–167, 2003.10E. Novoselov and S. Cherednichenko, “Low noise terahertz MgB2 hot-electron bolometer mixers with an 11 GHz bandwidth,” Appl., Phys., Lett., vol.110, 032601, 2017.11E. Novoselov and S. Cherednichenko, “Broadband MgB2 Hot-Electron Bolometer THz Mixers Operating up to 20 K,” IEEE Trans. on Appl. Supercond. vol.27, artl. no.2300504, 2017.12S. Krause, V. Mityashkin, S. Antipov, G. Gol'tsman, D. Meledin, V. Des-maris, V. Belitsky, and M. Rudziński, “Reduction of Phonon Escape Time for NbN Hot Electron Bolometers by Using GaN Buffer Layers,” IEEE Trans. THz Sci. Technol., vol.7, pp.53–59, 2017.13D. E. Prober, “Superconducting terahertz mixer using a transition-edge microbolometer,” Appl., Phys., Lett., vol.62, 2119, 1993.14P. J. Burke, R. J. Schoelkopf, and D. E. Prober, “Length scaling of bandwidth and noise in hot-electron superconducting mixers,” Appl., Phys., Lett., vol.68, 3344, 1996.15I. Siddiqi, D. E. Prober, A. Skalare, B. S. Karasik, W. R. McGrath, P. Echternach, and H. G. LeDuc, “Noise and conversion efficiency of aluminum superconducting hot-electron bolometer mixer,” IEEE Trans. on Appl. Supercond. vol.11, pp.958–961, 2001.16A. Kawakami, Y. Irimajiri, T. Yamashita, S. Ochiai, and Y. Uzawa, “Broad-ening the IF band of a THz hot-electron bolometer mixer by using a magnetic thin film,” IEEE Trans. THz Sci. Technol., vol.8, no.6, pp.647–653, Nov. 2018.17Yoshihisa Irimajiri and Akira Kawakami, "Measurements of Receiver Noise Temperature of an Ni-NbN HEBM at 2 THz," Proc. 30th Int. Symp. Space THz Techn., Gothenburg, Sweden, April 15–17, 2019.川上 彰 （かわかみ あきら）未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室主任研究員博士（工学）ジョセフソンアレー発振器、超伝導ヘテロダイン受信機、中赤外光ナノアンテナ・分布定数回路、超伝導デバイス作製技術入交芳久 （いりまじり よしひさ）電磁波研究所リモートセンシング研究室主任研究員博士（理学）テラヘルツ波送受信機システム開発26 情報通信研究機構研究報告 Vol.66 No.2 （2020）2 光制御・ナノICT基盤技術 —基盤から応用まで—
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