ジョセフソン磁束フロー現象の不揮発性記憶効果

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21510137
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 羽多野 毅 National Institute for Materials Science, ナノテクノロジー基盤萌芽ラボ, グループリーダー (50354337)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): WANG Huabing 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノテクノロジー基盤萌芽ラボ, 主幹研究員 (70421427)
• Keywords: 固有ジョセフソン接合 / ジョセフソン磁束 / ロックイン現象 / 不揮発性記憶

Research Abstract

異方性の高い高温超伝導体では、超伝導を担うCuO_2面と平行の磁場が磁束量子を形成する場合、磁束のコアがCuO_2面を横切ることがなければ、低散逸での運動が可能となる。この様な磁束量子はジョセフソン磁束と呼ばれ、バイアス電流によりローレンツ力を受けて面内を高速運動し大きな磁束フロー電圧が観測される。一方、磁場方位が面内から傾くと、磁束量子はCuO_2面を跨ぐようになり、運動は大きく制約され電圧の発生は極めて小さい。
我々はこの二つの磁束状態間を電流でスイッチさせることに成功し、電流を切っても不揮発性の記憶素子として使えることを提案してきた。
今年度は、よりデバイスとしての有用性を評価するために、電流パルスによるスイッチングを行うシステムを立ち上げ、より高速でのスイッチングの可能性を評価することを試みた。これまでは数十Hzの三角波を印加し、最大電流を徐々に増加させてスイッチングの閾値(～0.5mA)を評価してきたが、短い電流パルスであっても高い電流を与えればスイッチングが可能となればより高速での動作が実現する。その結果、幅が～ミリ秒のパルスでも2mA程度を印加することにより、磁束状態が書き換えられることを確認した。

Research Products

• [Journal Article] Fast Josephson vortex ratchet made of intrinsic Josephson junctions in Bi_2Sr_2CaCu_2O_8 (2009)
  • Author(s): H.B.Wang, B.Y.Zhu, C.Gurlich, M.Ruoff, S.Kim, T.Hatano, B.R.Zhao, Z.X.Zhao, E.Goldobin, D.Koelle, R.Kleiner
  • Journal Title: Physical Review B 80 Pages: 224507, 1-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Layer-by-layer growth and magnetic properties of Y_3Fe_5O_<12> thinfilms (2009)
  • Author(s): Y.Krockenberger, K.S.Yun, T.Hatano, S.Arisawa, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • Journal Title: JORNAL OF APPLIED PHYSICS 106 Pages: 123911, 1-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of electron-doped La_<2-x>Ce_xCuO_<4±d> thin films with various Ce doping by dc magnetron sputtering (2009)
  • Author(s): B.X.Wu, K.Jin, J.Yuan, H.B.Wang, T.Hatano, B.R.Zhao, B.Y.Zhu
  • Journal Title: PHYSICA C 469 Pages: 1945-1949
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thickness-induced insufficient oxygen reduction in thin films (2009)
  • Author(s): B.X.Wu, K.JIN, .J.Yuan, H.B.Wang, T.Hatano, B.R.Zhao, B.Y.Zhu
  • Journal Title: SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNO LOGY 22 Pages: 085004, 1-4
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Terahertz Excitation in Intrinsic Josephson Junctions under Layer-Parallel Magnetic Fields (2010)
  • Author(s): T.Hatano, S.Kawakami, S.M.Kim, S.Urayama, B.Y.Zhu, H.B.Wang
  • Organizer: The First JST-DFG Workshop on Terahertz Superconductor Electronics
  • Place of Presentation: Mt.Tsukuba Keisei Hotel, Tsukuba, Japan
  • Year and Date: 20100221-20100224
• [Presentation] Novel transport properties in intrinsic Josephson junctions (2009)
  • Author(s): T.Hatano, H.B.Wang, Y.Inamoto, M.Nagao
  • Organizer: The International Workshop on Terahertz Radiation and Metamaterials
  • Place of Presentation: Centro de Ccienciasde Benasque Pedro Pascual.Benasque, Spain
  • Year and Date: 20091215-20091222
• [Presentation] 固有ジョセフソン接合の新規機能性探索 (2009)
  • Author(s): 羽多野毅
  • Organizer: 2009磁束量子国内会議
  • Place of Presentation: 大阪府立大学中之島センター、大阪市
  • Year and Date: 20091201-20091203
• [Presentation] Flash Memory Effect in Intrinsic Josephson Junctions (2009)
  • Author(s): T.Hatano
  • Organizer: Eastern Asia Symposium on Superconductor Electronics
  • Place of Presentation: Nanjing University, Nanjing, China
  • Year and Date: 20091011-20091015
• [Presentation] Flash Memory Effect in Y-123 Intrinsic Josephson Junctions (2009)
  • Author(s): T.Hatano, M.Nagao, Y.Inamoto, H.B.Wang
  • Organizer: 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity (M2S-IX)
  • Place of Presentation: 京王ホテル、東京都
  • Year and Date: 20090907-20090911
• [Presentation] Non-volatile Flash Memory Effect in Y-123 Intrinsic Josephson Junctions (2009)
  • Author(s): T.Hatano, M.Nagao, Y.Inamoto, H.B.Wang
  • Organizer: International Superconductor Electronics Conference
  • Place of Presentation: 九州大学、福岡市
  • Year and Date: 20090617-20090619