2015 Fiscal Year Annual Research Report
高温超伝導テラヘルツ光源の時間領域コヒーレンス測定と元素置換による高強度化
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26286006
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
掛谷 一弘 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80302389)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻本 学 筑波大学, 数理物質科学研究科, 助教 (20725890)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | テラヘルツデバイス / 位相制御 / 超伝導材料・素子 / ジョセフソン接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度における本研究の成果として、以下の2点が挙げられる。（１）テラヘルツ時間領域分光法（THz-TDS）によるジョセフソンプラズマ共鳴の観測（２）La置換Bi2212からのTHz発振の系統性の解明。
それぞれに関して実績を後述する。
（１）高温超伝導テラヘルツ光源から発振される電場の時間発展を観測し、同期現象を明らかにすることが本研究の目的である。そのために本年度は、高温超伝導Bi2212の単結晶を薄膜状に劈開加工して、THz-TDS観測を行った。LaAlO3基板に接着した単結晶をTHzパルスが透過するほどに薄く劈開し、幅80ミクロンのストライプ状に加工した。これに垂直に当てたTHzパルスの透過強度を測定したところ、0.4THzをピークとする幅0.2THzの吸収線が観測された。中心周波数は発振と一致するものの、幅は発振から大きく広がって、THz発振は引き込み現象が起きていることが考察される。
（２）26年度に引き続き、Bi2212のSrの一部をLa（ランタン）で置換した超伝導体から作製した試料からのテラヘルツ波の放射を調べた。複数の試料で発振を観測した結果、発振周波数はBi2212よりも高く、元素置換によって発振周波数範囲が広がることが確認された。また、La置換により結晶がアンダードープになるので、デバイス作製のプロセスが一つ省略できることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
27年度は、THzパルス照射によるジョセフソンプラズマ共鳴を観測することができた。発振の逆プロセスが観測できたことで、本研究で目標としている同期プロセスの観測が一段と近づいたことになる。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度はジョセフソンプラズマ共鳴をより明確に観測し、共鳴周波数および共鳴線幅の系統的な変化を明らかにして、バイアスによる引き込みを観測できることを目標にする。そのために、以下の通り研究を遂行する。
(1)LaAlO3基板上に固定したBi2212単結晶を幅40－100ミクロンに加工した試料にテラヘルツパルスを照射し、透過強度を測定する。共鳴周波数の幅依存性が発振周波数の幅依存性と等価かどうか確かめる。これは、研究代表
者が1998年にマイクロ波で行った測定の延長である。
(2)この試料に金属電極を付けて、バイアスを印加して線幅の変化を確認する。27年度の測定では、共鳴線幅は発振線幅よりも数桁広く、発振が引き込み現象によるものであると言う事が示唆される。
(3)Pb-Bi2212およびLa-Bi2212という、27年度までに研究代表者のグループで発振が観測されている物質について、(1)の測定を行う。この結果により、テラヘルツ領域の屈折率が明らかになり、発振周波数と比較することで、Bi2212置換物質を用いた発振機能の開発が飛躍的に進む。
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| Causes of Carryover |
購入を想定していた消耗品（単結晶基板）が既存の物品で代替できたため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度に購入予定であった単結晶基板を28年度に購入する
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