1997 Fiscal Year Annual Research Report
準一次元超伝導量子細線型電子波デバイスのサブミリ波分光特性の研究
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08455044
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
濱さき 勝義 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (40143820)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
王 鎮 郵政省, 通信総合研究所, 室長
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| Keywords | 準一次元超伝導細線 / 電子 / ホールの位相共役反射 / Andreev反射 / 電磁波誘起ステップ / サブミリ波帯デバイス |
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| Research Abstract |
超伝導体-準一次元細線-超伝導体接合は、細線(超伝導ギャップによる量子井戸を形成)内で電子/ホールが位相共役反射する一種のファブリー・ペロ-共振器となる興味深いデバイスである。そのサイズが電子の平均自由行程(Nb(bulk)≦15nm)よりも小さな細線内の位相共役波と外部電磁波との相互作用は、現在理論討論されているが実際はまだ殆どなされていない。10nm程度のサイズの金属細線は先端の電子ビーム露光法でも作成困難な現状から、本研究では絶縁特性をもつ超伝導体/絶縁体/超伝導体構造内での4.2K電界蒸発法を用いて金属細線を作成している。これは走査電子顕微鏡(STM)マニュピレーション技術の薄膜板と言える。デバイスの準粒子電流特性はBogoliubov方程式に基づく理論解析結果と良く一致し、またそのノイズ特性についても明らかにできた。その他、本研究で見いだした興味ある物理は、1つは理論的には予想されている状態密度の離散化である。これは電流-電圧特性の一次微分特性(T=0では状態密度に相当する)における超伝導ギャップ電圧(3mV : 周波数1.5THzに相当)以上で明確な周期的微分コンダクタンスピークとして現れる。このピークのエネルギー間隔は細線径を10nm程度としたときの状態密度の離散化に相当する計算値に一致しており、超伝導金属細線構造で実験的に初めて示したものである。電磁波特性については、rf-電流とconstrictionを流れるAndreev電流との相互作用に起因すると考えられるこれまで報告例の無い新しい電磁波誘起ステップを見いだしている。このステップは従来のトンネル型素子、弱結合部のサイズの大きなブリッジ型素子、或いはトンネル電流とメタリック電流の混在した点接触型素子で見られていた現象,即ちShapiroステップやサブギャップ電圧周りでフォトン誘起ステップ(Photon assisted steps)等とは全く異なる特徴を有しており、Shapiroステップ等より強い非線形をもつことからサブミリ波帯デバイス応用上有用である。
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[Publications] Misaki Y., Saito A., Anezaki S. and Hamasaki K.: "Shot noise properties of Superconducting Quasiballistis Contacts" IEEE.Trans.Appl.Supercon.Vol.7,No.2. 2438-2441 (1997)
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[Publications] Saito A., Hamasaki K., Anezaki S. and Wang Z.: "Saturation of 1/f noise level of superconductor-constrictions-superconductor mesoscopic devices" Physica C. 288-287. 2399-2400 (1997)
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[Publications] Hamasaki K.: "Transport and Noise properties of Superconductor-constrictions-Superconductor mesoscopic Devices" The CRL International Symposium “Physics and Applications ofMesoscopic Josephson Junctions",March6-7. (1997)
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[Publications] Misaki Y., Saito A., Goto K., Mikawa M. and Hamasaki K.: "Andreev Reflection Spectroscopy of Superconducting Mesoscopic Devices" ICEC16/ICMC Proc.1197-1200 (1997)
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[Publications] Saito A., Misaki Y., Kawai A. and Hamasaki K.: "Fabrication of Superconductor-Constrictions-Superconductor Mesoscopic Devices by Selective Niobium Anodization Process" SSDM'97. D-6-2. 252-253 (1997)
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[Publications] 斉藤敦,松下剛,鵜沢佳徳、王鎮、濱崎勝義: "超伝導体-constrictons-超伝導体デバイスのマイクロ波特性" 電子情報通信学会技術報告. SCE97-42. 43-48 (1997)
