磁束回折格子とミリ波を利用した高温超伝導体における誘電関数の解明

使用磁通光栅和毫米波阐明高温超导体的介电功能

基本信息

批准号：
14740201
负责人：
掛谷一弘
金额：
$ 1.34万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14740201/
关键词：
ジョセフソン磁束誘電関数ジョセフソンプラズマ Bi2212 交差磁束格子

项目摘要

本研究はBi2212などの層状性の強い超伝導体において層方向に磁場を印可した際に生じるジョセフソン磁束が広い温度範囲で規則的に配列することを利用して、試料中を伝搬するジョセフソンプラズマ波の波数をコントロールし、高温超伝導体の誘電率を波数、周波数の関数として求めることを目標としている。本年度はジョセフソンプラズマの波数を決定するジョセフソン磁束格子の安定性について研究を行った。まず、試料内の磁束がab面内に完全に閉じこめられ、磁束密度がab面内方向の成分だけを持つ状態(ロックイン状態)が観測される角度範囲を試料の大きさの関数として測定した。試料の磁場方向の奧行きが100ミクロンの時、ロックイン状態で期待されるジョセフソン磁束フロー抵抗はab面から±0.1°の範囲で観測されたのに対し、奥行きがおよそ1/10の試料では±1°の範囲で磁束フローが確認された。さらに大きさを小さくしていくとさらにロックイン状態の範囲が拡大し、最小である奥行き5ミクロン試料ではおよそ±2°の範囲でロックイン状態が実現することが確認された。ロックイン状態よりc軸方向に傾けた場合、c軸方向のパンケーキ磁束が生じて交叉磁束状態になると予想されるので、磁束フロー抵抗が急激に変化する角度では、外部磁場万向がab面と有限の角度を持つときに費やす磁気異方性エネルギーが、パンケーキ磁束ひとつを作り出すエネルギーに等しくなっていると解釈できる。この実験結果を詳細に解析することにより、ジョセフソン磁束およびパンケーキ磁束の相互作用と安定性に関する知見が得られる。さらに、微小試料において比較的広い角度範囲においてロックインが実現することは固有ジョセフソン接合におけるジョセフソン磁束フローデバイスの実現にひとつの方向を与えると思われる。

这项研究利用了这样的事实：在强层状超导体（例如 Bi2212）中沿层方向施加磁场时产生的约瑟夫森磁通量在较宽的温度范围内有规律地排列，其目标是控制等离子体波的波数并确定。高温超导体的介电常数作为波数和频率的函数。今年，我们对约瑟夫森通量晶格的稳定性进行了研究，它决定了约瑟夫森等离子体的波数。首先，我们测量了样品内磁通完全被限制在 a-b 平面内且磁通密度仅具有 a-b 平面方向分量（锁定状态）的状态观察为 a 的角度范围。样本大小的函数。当磁场方向上的样品深度为 100 微米时，在距 ab 平面 ±0.1° 的范围内观察到锁定状态下的预期约瑟夫森磁通流阻，而对于具有约1/10的深度磁通量流被确认在±1°的范围内。随着尺寸的进一步减小，锁定状态的范围进一步扩大，并且已确认对于最小深度为5微米的样品，在约±2°的范围内实现了锁定状态。当从锁定状态沿c轴方向倾斜时，预计将出现沿c轴方向的扁平磁通并且将出现交叉磁通状态，因此，在磁通流动的角度处。电阻快速变化，各个方向的外部磁场都在a-b平面内，可以解释为，角度有限时所消耗的磁各向异性能量等于产生一个薄饼磁通量的能量。通过详细分析实验结果，我们可以获得有关约瑟夫森磁通和薄饼磁通的相互作用和稳定性的知识。此外，在微样品中实现相对较宽的角度范围内的锁定可以为在本征约瑟夫森结中实现约瑟夫森通量装置提供一个方向。