サブミクロン固有ジョセフソン接合における磁束放射によるミリ波発振の研究

亚微米本征约瑟夫森结磁通辐射引起的毫米波振荡研究

基本信息

批准号：
16740188
负责人：
掛谷一弘
金额：
$ 2.3万
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：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は高温超伝導体Bi2212から作成された微小な固有ジョセフソン接合におけるジョセフソン磁束のダイナミクスをc軸方向の直流磁束フロー抵抗やマイクロ波領域のスペクトル測定により明らかにし、様々な条件で制御することにより強力な電磁波の放射を検出することを目標としている。本年度は、昨年度の研究で発見された電流電圧特性の磁場依存性において観測される自己共振モード(Fiskeステップ)に注目して研究を行った。Fiskeステップはジョセフソン接合内部で電磁波が定在しているために観測されると単一接合では説明されており、ジョセフソン磁束ダイナミクスによる電磁波の励起と解釈できる。ステップが観測される電圧から見積もられた励起された電磁波の周波数は固有ジョセフソン接合の幅に反比例し、幅2ミクロンの接合においては60Kで180GHzとなり、サブミクロン領域ではさらに高周波となる。その比例定数はジョセフソン接合中の光速であるスイハート(swihart)速度によって決定されるが、スイハート速度は真空中の光速の1/1000となり、定在波にはかなりの量のc軸方向に伝搬する成分が含まれていると予想される。固有ジョセフソン接合から真空中に電磁波を放射できるのは、ab面方向に伝搬する成分(スイハート速度は光速の1/10程度)であるので、Fiskステップをもたらしたモードにテラヘルツ波の放出を期待するのは困難である。今後の課題としては、ジョセフソンプラズマモードとの比較により、Fiskeモードを十分に理解し、固有接合からのテラヘルツ波発振に繋げていくことが挙げられる。

在这项研究中，我们通过测量c轴方向的直流磁通流阻和微波区域的频谱来阐明由高温超导体Bi2212制成的微小本征约瑟夫森结中约瑟夫森磁通的动力学，并控制它的目标是在各种条件下检测强电磁辐射。今年，我们重点研究了在去年的研究中发现的电流-电压特性的磁场依赖性中观察到的自谐振模式（费斯克阶跃）。已经解释在单结中观察到费斯克阶跃是因为电磁波在约瑟夫森结内是静止的，并且可以解释为由于约瑟夫森磁通动力学而引起的电磁波的激发。激发的电磁波的频率（根据观察到台阶的电压估算）与本征约瑟夫森结的宽度成反比，对于 2 微米宽的结，在 60 K 时达到 180 GHz，甚至更高的频率亚微米区域。它的比例常数由斯威哈特速度决定，即约瑟夫森结中的光速，而斯威哈特速度是真空中光速的1/1000，驻波在真空中具有相当大的传播量。 c轴方向预计含有以下成分。由于可以从本征-约瑟夫森结发射到真空中的电磁波是沿 a-b 平面方向传播的分量（Swihart 速度约为光速的 1/10），因此我们期望引起 Fisk 阶跃的模式发射太赫兹波很难做到。未来的挑战包括通过将费斯克模式与约瑟夫森等离子体模式进行比较来彻底了解费斯克模式，并将其与本征结的太赫兹波振荡联系起来。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Vortex imaging in microscopic superconductors with a scanning SQUID microscope

DOI：
10.1109/tasc.2005.850006
发表时间：
2005-06
期刊：
IEEE Transactions on Applied Superconductivity
影响因子：
1.8
作者：
S. Okayasu;T. Nishio;Y. Hata;J. Suzuki;I. Kakeya;K. Kadowaki;V. Moshchalkov
通讯作者：
S. Okayasu;T. Nishio;Y. Hata;J. Suzuki;I. Kakeya;K. Kadowaki;V. Moshchalkov

Two phase collective modes in the intrinsic Josephson junction Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+□> in a Josephson vortex lattice

约瑟夫森涡晶格中本征约瑟夫森结 Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+□> 中的两相集体模式

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Physical Review B 72
影响因子：
0
作者：
Hiroaki Katsuragi;Daisuke Sugino;Haruo Honjo;I.Kakeya et al.;K.Kadowaki et al.;I.Kakeya et al.
通讯作者：
I.Kakeya et al.

Periodic and non-periodic current steps in I-V characteristics in mesoscopic intrinsic Josephson junctions of Bi2212

DOI：
10.1016/j.physc.2005.12.053
发表时间：
2006-05
期刊：
Physica C-superconductivity and Its Applications
影响因子：
1.7
作者：
I. Kakeya;T. Yamzaki;M. Kohri;Takashi Yamamoto;K. Kadowaki
通讯作者：
I. Kakeya;T. Yamzaki;M. Kohri;Takashi Yamamoto;K. Kadowaki

Dynamical properties of Josephson vortices in mesoscopic intrinsic Josephson junctions in single crystalline Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+d>

单晶Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8 d>介观本征约瑟夫森结中约瑟夫森涡流的动力学特性

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Physica C, (in press)
影响因子：
0
作者：
Hiroaki Katsuragi;Daisuke Sugino;Haruo Honjo;I.Kakeya et al.;K.Kadowaki et al.
通讯作者：
K.Kadowaki et al.

Physical properties and high-temperature phase analyses in magnetic high-T_c superconductor RuSr_2RE_<2-x>CexCu_2O_<10>

磁性高温超导RuSr_2RE_<2-x>CexCu_2O_<10>物理性能及高温物相分析

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
PHYSICA B 359
影响因子：
0
作者：
Hiroaki Katsuragi;Daisuke Sugino;Haruo Honjo;I.Kakeya et al.;K.Kadowaki et al.;I.Kakeya et al.;S.Okayasu et al.;M.Watanabe et al.
通讯作者：
M.Watanabe et al.