高温超伝導磁束フロー素子を用いたミリ波発振器の開発

采用高温超导磁通流装置的毫米波振荡器的研制

基本信息

批准号：
07750362
负责人：
木須隆暢
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

YBaCuO高温超伝導薄膜を用いた磁束フロー素子の作製技術の確立素子作製のための要素技術となる、結晶性の良く制御されたY_1Ba_2Cu_3O_<7-δ>-SrTiO_3-Y_1Ba_2Cu_3O_<7-δ>積層膜を再現性良く得ることを目的に、Nd:YAG固体レーザ使用の可能性と、成膜のモニタ法について調べた。その結果、Nd:YAGパルスレーザの4倍高調波を用い、再現性に優れたYBaCuO(c軸)/STO(a軸)/YBaCuO(c軸)積層薄膜の作製技術を確立した。YBaCuO薄膜成膜中の膜表面の放射温度は、膜の成長過程(格子欠陥)との強い相関を有し、成膜中の膜表面の放射温度は、欠陥を含まない良質な膜を得るためのモニタ法として利用できる事を示した。さらに、STO絶縁層は酸素の拡散を抑える事を示し、YBaCuO膜の酸素ドープ量は500°C付近の熱処理により、熱平衡状態の相図に従って、可逆的に制御出来ることを明らかとした。多層膜を用いた積層型磁束フロー素子の作製と特性評価YBaCuO薄膜を用いて作製したステップ-エッジ素子の電流一電圧特性をBardeen-Stephen磁束フローモデルに基づいて調べ、磁束フロー特性の温度、磁場依存性は、自己磁場を考慮したBardeen-Stephenモデルによって定量的に記述できることを示した。また、局所磁場の印可により従来型に比べ変調特性を改善できることを実験によって示した。すなわち、MgO基板上の段差に形成した単層型素子と、コントロールラインを接合直下に有する積層型素子の二通りについて実験により調べることによって、局所磁界印可の効果を明らかとした。さらに、高周波動作時に重要となる、高温超伝導薄膜の残留抵抗、カイネティックインダクタンスについて、実験により調べた。

建立YBaCuO高温超导薄膜磁通流器件制造技术为了获得具有良好重现性的SrTiO_3-Y_1Ba_2Cu_3O_<7-δ>多层薄膜，我们研究了使用Nd:YAG固体激光器的可能性以及监测薄膜形成的方法。因此，我们利用 Nd:YAG 脉冲激光的四次谐波建立了 YBaCuO（c 轴）/STO（a 轴）/YBaCuO（c 轴）层压薄膜的制造技术，具有出色的再现性。 YBaCuO薄膜形成过程中薄膜表面的辐射温度与薄膜生长过程（晶格缺陷）有很强的相关性。此外，我们还表明，STO绝缘层抑制了氧扩散，并且通过在500℃左右的热处理，可以根据热平衡状态的相图可逆地控制YBaCuO薄膜中氧的掺杂量。采用多层膜的叠层磁通流元件的制作和特性评估基于Bardeen-Stephen磁通流模型，研究了使用YBaCuO薄膜制作的阶梯边缘元件的电流-电压特性以及温度和磁场特性。研究表明，这种依赖性可以通过考虑自磁场的 Bardeen-Stephen 模型来定量描述。此外，实验表明，与传统模型相比，通过施加局部磁场可以改善调制特性。也就是说，我们通过对两种类型的器件进行实验来阐明施加局部磁场的效果：在 MgO 基板上的台阶上形成的单层器件，以及在结正下方具有控制线的多层器件。此外，我们还进行了实验来研究高温超导薄膜的残余电阻和动态电感，这在高频操作中很重要。