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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

Research Project

Project/Area Number 16740188
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Condensed matter physics II
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

掛谷 一弘  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 講師 (80302389)

Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2004: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Keywords固有ジョセフソン接合 / ジョセフソン磁束 / Fiskeステップ / ジョセフソンプラズマ / テラヘルツ / フロー抵抗 / 境界効果 / マイクロ波放射
Research Abstract

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。

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2006 2005

All Journal Article (5 results)

  • [Journal Article] Periodic and non-periodic current steps in I-V characteristics in mesoscopic intrinsic Josephson junctions of Bi22122006

    • Author(s)
      I.Kakeya et al.
    • Journal Title

      Physica C, (in press)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Dynamical properties of Josephson vortices in mesoscopic intrinsic Josephson junctions in single crystalline Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+d>2006

    • Author(s)
      K.Kadowaki et al.
    • Journal Title

      Physica C, (in press)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Two phase collective modes in the intrinsic Josephson junction Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+□> in a Josephson vortex lattice2005

    • Author(s)
      I.Kakeya et al.
    • Journal Title

      Physical Review B 72

      Pages: 14540-14540

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Vortex imaging in microscopic superconductors with a scanning SQUID microscope2005

    • Author(s)
      S.Okayasu et al.
    • Journal Title

      IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY 15

      Pages: 698-698

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Physical properties and high-temperature phase analyses in magnetic high-T_c superconductor RuSr_2RE_<2-x>CexCu_2O_<10>2005

    • Author(s)
      M.Watanabe et al.
    • Journal Title

      PHYSICA B 359

      Pages: 433-433

    • Related Report
      2005 Annual Research Report

URL: 

Published: 2004-04-01   Modified: 2020-05-15  

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