1999 Fiscal Year Annual Research Report
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11555106
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山下 努 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (30006259)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水柿 義直 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (30280887)
陳 健 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (90241588)
中島 健介 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (70198084)
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| Keywords | 高温超伝導 / テラヘルツ / スペクトロコピー / ジョセフソン接合 |
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| Research Abstract |
テラヘルツ(THz)帯までの広帯域電磁波信号を短時間で簡便に計測可能な高温超伝導スベクトロスコピーの開発を目的に、低損失のシリコン・バイクリスタル基板上に高温超伝導体YBCO粒界型ジョセフソン接合を作製し、そのTHz帯まで電磁波に対する応答特性などを調べた。最適な基板材質の選択や薄膜と接合の作製技術の改善などにより、高温超伝導ジョセフソン接合の直接応答周波数としてこれまで最高の2.5THzの電磁波に対する明瞭な応答(シャピロステップ)を観測した。また、これらの接合ではより高い動作温度(70K)においてもテラヘルツ信号に応答することを確認した。さらに、これらの接合の外部印加磁界やテラヘルツ波電界の偏向等に対して応答の影響、ヘテロダイン検波特性、平面型アンテナとの集積化方法なども詳細に調べ、その結果、微弱な直流外部磁界を印加することによってテラヘルツ信号の応答感度を向上できることが見出され、数値計算により新たな現象であることが確認された。高温超伝導ジョセフソン接合のテラヘルツ波応答ではテラヘルツ波電界偏向の影響が少ないことが分かり、ハーモニック・へテロダイン・ミクシングによっては THz信号をより低い中間周波数信(1.5GHz)信号への変換にも成功した。これらの結果により、高温超伝導ジョセフソン接合は高温、広帯域で動作する簡便なスベクトロスコピーとして非常に有望であることを明らかにした。これらの結果は今後実用的なテラヘルツ帯での高速、広帯域検出システムの実現に重要な指針を与えた。
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[Publications] 山下 努: "微小単結晶で超伝導単電子トンネル素子"化学と工業. 52・7. 884-886 (1999)
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[Publications] K.Nakajima,N.Yamada,J.Chen,T.Yamashita et al.: "Bi-Sr-Ca-Cu-O intrinsic Josephson junctions fabricated by inhibitory ion implantation"lEEE Trans. Appl. Supercond.. 9・2. 4515-4518 (1999)
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[Publications] J.Chen,E.Kobayashi,K.Nakajima,T.Yamashta et al.: "Response Properties at 2.525 Terahertz using High-Tc Josephson Junctions on Silicon BicrystaI Substrates"lEEE Trans. Appl. Supercond.. 9・2. 4479-4482 (1999)
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[Publications] J.Kawamura,J.Chen,D.Miller,J.Kooi,J.Zmuidzinas et al.: "Low-noise submillimeter-wave NbTiN superconducting tunnel junction mixers"Appl. Phys. Lett.. 75・25. 4013-4015 (1999)
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[Publications] Y.Mizugaki,J.Chen,K.Nakajima,and T.Yamashita: "Magnetically-Enhanced Terahertz Response of Josephson Junctions"lEEE Trans. Appl. Supercond.. 9・4. 印刷中 (1999)
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[Publications] S.-J.Kim and T.Yamashita: "Focused Electron Beam Damaged YBCO Josephson Junctions for THz Device Applications"lEEE Trans. Appl. Supercond.. 9・2. 4221-4224 (1999)
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[Publications] 山下 努、陳健(共著)(立木 昌、藤田 敏三 編): "高温超伝導の科学"裳華房. 498 (1999)
