Improvement of critical current in Bi-based superconducting whisker and application for THz device

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K06362
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Electronic materials/Electric materials
• Research Institution: Yonago National College of Technology
• Principal Investigator: Tanaka Hiromi 米子工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (60511491)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 及川 大 豊田工業高等専門学校, 電気・電子システム工学科, 准教授 (40707808)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 電子・電気材料 / 電気輸送特性改善

Outline of Final Research Achievements

In this study, we conducted research to establish a fundamental technology for manufacturing THz wave oscillators. The intrinsic Josephson junction, which is the internal structure of the Bi2Sr2Can-1CunOy (Bi-based) high-temperature superconductor, was used to fabricate the device. In addition, a needle-like single crystal (whisker) that has both "high critical current density" and "excellent heat dissipation" required for high power THz device is used for the Bi-based high-temperature superconductor.
A whisker-only device was manufactured by low-temperature hydrogen annealing and its characteristics were evaluated. As a result, we succeeded in producing a stand-alone structure that can utilize the intrinsic Josephson junctions that exist in the Bi-based high-temperature superconducting whiskers.

Free Research Field

電気材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

未利用周波数帯であるTHz波は、IoTやビックデータ技術が必要とする超高速無線通信(6G通信)への応用が期待されている。特に高温超伝導体を利用したTHz光源は、小型で簡単に発振素子を実現できるとして注目されている。しかしながら、光源の出力が不十分という問題があり実用化に至っていない。本研究では、この高温超伝導THz光源の性能改善のため、放熱性の高い単独型発振素子の作製を行い、基礎特性を得ることに成功した。本研究の進展により、THz発振素子の小型化・高出力化が促進され、無線通信の超高速化実現に寄与することができたと考えている。