高温超伝導体Bi2212を用いたテラヘルツ波の発振機構の解明

利用高温超导体Bi2212阐明太赫兹波振荡机制

基本信息

批准号：
09J02162
负责人：
八巻和宏
金额：
$ 0.45万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J02162/
关键词：
高温超伝導体単結晶テラヘルツ波

项目摘要

本研究は、2007年に新たに発見された高温超伝導体Bi2212結晶構造中に内在している固有ジョセフソン接合を利用した電磁波発振現象に関するものであり、特に矩形型メサ構造の場合のテラヘルツ電磁波の発振強度とその磁場効果を実験的に詳細に調べた.単結晶試料の酸素量、メサの幅や高さといった形状パラメータ、加工法の制御により、100を超える試料を試作し、高強度発振の実現条件を見い出した.放射分布の測定から素子全体からの発振強度を見積もると、～30μWとなり、2007年の報告に比べ、60倍という進展が見られた.高強度化の要因は、加工プロセスの改善による試料へのダメージの低減に加え、発振条件での印加電流の増大により実現された.本研究で用いた試料の発振領域での印加電流値は10～60mAであり、そのうち最大の発振強度が得られた15～20mAは、2007年の報告に比べ3倍程度大きい.また、発振領域における印加電流の変位は、2mAと20倍近く大きくなっており、強度の増強が電流-電圧特性の振る舞いからも確認された.多様な磁束状態との関連から、電磁波発振現象に対する高温超伝導体への磁場の効果は非常に興味深い.本研究では、H<230 Oeの範囲で、発振強度、周波数の磁場依存性を評価した.発振強度は、c軸方向に磁場を印加した場合に強く抑制され、ab面内では強度変化は小さく、寧ろ磁場の領域によっては発振強度が強まる傾向がみられた.この磁場効果の異方性は2次元性の強い結晶構造や、パンケーキ磁束、ジョセフソン磁束といった磁束状態と、発振との間に強い相関があることを示唆している.発振周波数は、磁場に拠らず、ほぼ一定であった.発振強度が印加磁場強度に大きく依存することから、磁場印加により、発振強度を時間スケールで動的に制御可能であることが初めて示された.

这项研究与新发现的高温超导体BI2212晶体结构中的固有性约瑟夫森连接有关电磁波振荡现象，并在实验中研究了Terahertz电磁波及其磁场及其磁场及其磁场及其磁场及其磁场的振荡强度，尤其是在这种情况下，尤其是在这种情况下的结构。我们通过控制单晶样品的氧气量，形状参数，例如台面的宽度和高度以及处理方法，从而产生了100多种样品，并发现了实现高强度振荡的条件。当我们从辐射分布的测量中估算整个设备的振荡强度时，它的振荡强度约为30μW，并且与2007年的报告相比，它的前进量是报告的60倍。通过减少由于加工过程的改善以及在振荡条件下增加所施加的电流而增加样品的损坏来实现该开发的因素。在振荡区域中使用的样品的应用电流值为10-60mA，最大振动强度为15-20mA，该量为15-20mA，该次数为15-20mA，比起了3次，在2007年中，该次数大约是3次。振荡区域比2MA大20倍，电流特性的行为证实了电流的强度。在各种磁通条件下，磁场对高温超导体对电磁波振荡现象的影响非常有趣。在这项研究中，h <230对OSCILL的依赖性和频率进行了评估。当沿C轴方向施加磁场时，振荡强度被强烈抑制，并且在AB平面中的强度变化很小，实际上，振荡强度倾向于根据磁场区域增加。这种磁场效应的各向异性表明，二维晶体结构，磁通量（如煎饼通量和约瑟夫森通量）与振荡条件之间存在很强的相关性。振荡频率几乎是恒定的，不取决于磁场。由于振荡强度在很大程度上取决于施加的磁场，因此首先证明振荡强度可以通过应用磁场在时间尺度上动态控制。