高品質粒界接合を用いた広帯域ミリ波検出器の作製とその特性評価

采用优质晶界结的宽带毫米波探测器的制作及其特性评估

• 批准号: 17760264
• 负责人: ユン キョンソン
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760264/
• 关键词: 高温超伝導広帯域ミリ波検出器; Tri-Phase-Epitaxy法; NdBa_2Cu_3O_<7-y>(NBCO)薄膜; 粒界接合; 平面型対数周期アンテナ; 強磁場中での高周波応答; NdBa_2Cu_3O_<7-y> (NBCO)薄膜

研究代表者らはこれまで、方位の異なるMgO単結晶を接合したバイクリスタル基板上にTri-Phase-Epitaxy法(TPE法)と呼ばれる単結晶薄膜成長技術によりNdBa_2Cu_3O_<7-y>(NBCO)薄膜を成長させることにより、基板の接合部に高品質な粒界接合の作製に成功してきた。従来は少ない試料による予備的な結果のみであったが、本研究により、系統的で再現性の高い試料の作製技術を確立及び詳細な特性評価を行うことが出来た。本研究では、検出器用のアンテナとして準光学系との結合が優れた超広帯域性(45GHz-4.5THz)の平面型対数周期アンテナを採用した。粒界接合とこのアンテナを組み合わせた広帯域ミリ波検出器を作製し、数GHzから340GHz帯の発振器からの電磁波を照射して評価したところ、非常に明確なシャピロ・ステップが2THzに相当する電圧領域まで再現性よく観察された。さらに、強磁場中での粒界接合のマイクロ波に対する応答特性等を調べたところ、高品質NBCO薄膜からのジョセフソン磁束フローによる高周波発振を直接検出する可能性も見いだすという、予想外の新たな成果が得られた。このための独自のプローブを試作し、マイクロ波に対する応答をはじめとする高温超伝導広帯域ミリ波検出器の低温物性を、微少電流観察装置を使用して系統的に評価する基盤技術も大きく進展した。さらに、走査SQUID顕微鏡を用い、粒界接合における磁束量子の直接観察を行うことにより、接合部分での低磁場における磁束量子の挙動を明らかにした。

到目前为止，由于单晶薄膜生长技术，研究代表在与MGO单晶体相连的摩托车底物上，由于单晶薄膜生长技术称为Tri-phase-epitaxy方法（TPE方法），因此具有NDBA_2CU_3O_ <7-Y-Y>（NBCO）薄膜。通过成长，它成功地在底物交界处产生了高质量的颗粒状连接。过去，仅由一个小样本取得了初步结果，但是这项研究建立了一种系统的且高度可重现的样本生产技术，并评估了详细的特征。在这项研究中，采用了超宽条带（45GHz-4.5THz）的平坦频段到数字的近相对质量天线，该天线与准光系统具有良好的键合作为检测器。相当于非常清晰的Sharpiro步骤的电压是通过产生宽带行-MM波检测器，该宽带 - MMM Wave探测器结合了颗粒状连接和这种天线，将电磁波从几个GHz照射到340 GHz带。此外，在检查铁磁场中晶粒类别的晶粒的特性时，还可能直接检测到由于磁性波动而直接检测到高质量的薄膜获得。原型的基础技术对此进行了独特的探针，并系统地评估了高温度超导的毫米的低调特性，包括对微波的响应，是使用小型电流观察设备系统地评估的。此外，通过使用扫描鱿鱼显微镜直接观察颗粒连接中的磁通量量子，揭示了磁通量量子在连接部分中低磁场中的行为。