アップコンバージョン効果によるジョセフソン接合アレーからのテラヘルツ光の発生

由于上转换效应，约瑟夫森结阵列产生太赫兹光

基本信息

批准号：
21656090
负责人：
入江晃亘
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Utsunomiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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

项目摘要

本研究は,小型の固体テラヘルツ光源の開発を目指し,ジョセフソン接合におけるアップコンバージョン効果を利用することにより外部から照射された汎用的な周波数帯の電磁波をテラヘルツ光に変換して固有ジョセフソン接合アレーから取り出すことを目的としており,H21年度は接合面積の小さい10-50接合から成る固有ジョセフソン接合アレーについて調べたが,H22年度は高出力発振の実現のため接合面積の大きい固有ジョセフソン接合アレーを作製し,そのテラヘルツ発振特性を評価した.得られた成果を以下に示す.(1)高品質Bi_2Sr_2CaCu_2O_y単結晶を寸法の異なるメサ構造(長さ290μm,幅50～90μm,高さ100～400nm)に微細加工し,電流-電圧特性を測定した結果,小面積・少接合数からなる固有接合アレーとは異なり準粒子ブランチ上に発熱効果による負性抵抗特性が観測された.また,アレー構成接合の大面積化において,作製プロセスによる接合特性の劣化なしに臨界電流を2桁程度大きくすることに成功した.この結果は,発振出力の高出力化を達成する上での重要な成果である.(2)ボウタイアンテナを取り付けた固有接合検出素子により作製した大面積・多数接合アレーのテラヘルツ発振特性を測定したところ,アレー内の全接合を電圧バイアスしたときメサ構造の寸法から計算されるキャビティー共振モードと一致する周波数(0.15テラヘルツ～3テラヘルツ)で多数接合の同期動作により発振出力が大きくなることを見出した.これらの成果は,固有ジョセフソン接合アレーを小型固体テラヘルツ光源デバイスに応用する上で極めて重要な知見である.

这项研究旨在开发小型的固态Terahertz光源，并旨在通过利用Josephson连接的上转换效应并从内在的Josephson Josephson innuction阵列中提取它们，将电磁波从外部辐照的通用通用频带转换为Terahertz光。 2009年，我们调查了一个内在的约瑟夫森连接阵列，该阵列由与小债券面积的10-50个连接组成，并在2000年进行了调查。在2009年，我们发现，固有的约瑟夫森连接阵列由与较小的债券区域组成的10-50个连接组成，2000年，我们调查了固有的约瑟夫森连接阵列，该连接阵列与小邦德面积的10-50个交界处，2000年，我们在2000年进行了调查，我们研究了Interinsic Josephson Joseson Junction Array，包括10-50个小型键合成区域，包括一个小型键入式键合。为了实现高功率振荡，制造了一个大的连接区，并评估了其Terahertz振荡特性。获得的结果如下所示。（1）将高质量的BI_2SR_2CACU_2O_Y单晶精细加工到具有不同尺寸的台面结构中（长度为290μm，宽度为50-90μm，高度100-400 nm），并测量电流 - 电压特性。与射线不同，在准粒子分支上观察到由于热产生效应引起的负电阻特征。此外，在阵列结构的交界处的大面积中，由于制造过程而导致的连接特性降解，临界电流成功增加了两个数量级。该结果是实现高振荡输出输出的重要成就。 (2) When measuring the terahertz oscillation characteristics of a large area, multiple junction array fabricated with a bowtie antenna attached, it was found that when all junctions in the array are voltage biased, the oscillation output increases due to the synchronized operation of multiple junctions at a frequency (0.15 terahertz to 3 terahertz) coinciding with the cavity resonance mode calculated from the台面结构的尺寸。这些结果是将固有的约瑟夫森连接阵列应用于小型固态Terahertz光源设备的极其重要的发现。