2023 Fiscal Year Final Research Report
Development of fundamental technologies for practical superconducting terahertz oscillation devices
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21K04189
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
Nakajima Kensuke 山形大学, 大学院理工学研究科, 客員教授 (70198084)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齊藤 敦 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (70313567)
山田 博信 山形大学, 大学院理工学研究科, 助教 (50400411)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 高温超伝導デバイス / 固有ジョセフソンン接合 / テラヘルツ波発振器 / 周波数資源 |
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| Outline of Final Research Achievements |
The intrinsic Josephson junction, which is derived from the crystal structure of bismuth-based high-Tc superconductors, has been studied for terahertz wave sources because it can utilize gap frequencies above 1 THz. Among them, the resonant excitation type terahertz wave source, in which terahertz waves are emitted from the junction by resonance of terahertz plasma with the three-dimensional structure of a high-Tc superconductor single crystal functioning as a Josephson junction, is expected to be one of the most promising terahertz wave sources. In this study, we realized resonant terahertz-wave excitation radiation using a thin-film intrinsic Josephson junction, which was originally developed for the practical application of resonant excitation terahertz-wave sources, and proposed a method for evaluating heat dissipation characteristics, which is essential for maintaining the device at an optimum operating temperature.
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| Free Research Field |
超伝導デバイス
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
未開拓の周波数資源であるテラヘルツ波は、電波の特徴である物質透過性と光波の特徴である直進性を併せ持つことや指紋スペクトルと呼ばれる物質固有の吸収スペクトルがテラヘルツ波帯に多く存在していることから、情報通信分野だけでなく非侵襲イメージングやセキュリティセンシングなど幅広い分野への応用が期待されている。既存の発振デバイスの性能が十分でないなか、液体窒素温度で動作可能な高温超伝導固有ジョセフソン接合をはじめとする新しいテラヘルツ波源の開発が急務となっている。本研究で得られた固有ジョセフソン接合デバイスの薄膜化と放熱特性に関する知見は、高温超伝導テラヘルツ波発振デバイスの実用化に資すると期待される。
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