キャビティを用いて同期化した大規模ジョセフソン接合アレーによるテラヘルツ光の発振

• 研究課題/領域番号: 18760261
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: WANG Huabing 物質・材料研究機構, ナノシステム機能センター, 主幹研究員 (70421427)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2007年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2006年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
• キーワード: テラヘルツ光の発振 / 準光学系高周波キャビティ / ビスマス系高温超伝導体 / テラヘルツ発振器 / 高周波キャビティ / テラヘルツ波の検出 / ジョセフソン接合

研究概要

ヘリウム・クライオスタットに準光学系共振器を装着した。電流印加およびマイクロ波照射下での(照射マイクロ波電力・周波数を一定)、固有ジョセフソン接合列(IJJs)の測定結果は、共鳴条件に調整すると顕著な変化を見せ、共振器が正常に動作していることを示した。
接合面積が数百μm×数十μmと巨大なIJJsから、テラヘルツ帯の放射を観測した。検出には、IJJs受信器、およびそれを用いたミキサーを用いた。巨大な試料から、テラヘルツ放射を観測したが、他のグループの報告とは異なり、ほとんどの場合コヒーレンスが取れていなかった。
以上のように、本研究課題の成果として、IJJsからのテラヘルツ放射の観測に成功した。そのメカニズムの解明を通じて、固体テラヘルツ光源の開発を継続して行う。

研究成果

• [雑誌論文] Observation of macroscopic quantum tunneling in a single Bi2Sr2CaCu2O8+d surface intrinsic Josephson junctions (2007)
  • 著者名/発表者名: S. X. Li
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 99
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shapiro steps observed in annular intrinsic Josephson junctions at low microwave frequencies (2006)
  • 著者名/発表者名: H.B.Wang, S.M.Kim, S.Urayama, M.Nagao, T.Hatano, S.Arisawa, T.Yamashita, P.H.Wu
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 88 ページ: 63503-63503
• [雑誌論文] Terahertz oscillation in submicron sized intrinsic Josephson junctions (2006)
  • 著者名/発表者名: H.B.Wang, S.Urayama, S.M.Kim, S.Arisawa, T.Hatano, B.Y.Zhu
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 89 ページ: 252506-252506
• [雑誌論文] Periodic oscillations of Josephson-vortex flow resistance in oxygen-deficient YBa_2Cu_3O_X (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Nagao, S.Urayama, S.M.Kim, H.B.Wang, K.S.Yun, Y.Takano, T.Hatano, I.Iguchi, T.Yamashita, M.Tachiki, H.Maeda, M.Sato
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 74 ページ: 54502-54502
• [雑誌論文] Current-dependent flux-flow resistance and resonant current steps in BSCCO intrinsic Josephson junctions (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Kim, S.Urayama, H.B.Wang, S.Kawakami, K.Inomata, M.Nagao, K.S.Yun, Y.Takano, K.Lee, T.Hatano
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Solids 67 ページ: 438-438
• [雑誌論文] Possible formation of rectangular Josephson-vortex lattice in narrow Bi-2212 intrinsic Josephson junctions by the enhanced edge effect (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Hatano, S., Kawakami, S.M.Kim, S.Urayama, K.Inomata, M.Nagao, S.-J.Kim, H.B.Wang, K.S.Yun, Y.Takano, A.Ishii, S.Arisawa, T.Yamashita, M.Tachiki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Solids 67 ページ: 365-365
• [学会発表] Non-volatile flash memory effect in intrinsic Josephson junctions (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano
  • 学会等名: 第4回「超伝導ナノサイエンスと応用」研究会
  • 発表場所: 有馬、兵庫
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] THz emission from a slice of high-Tc superconducting single crystal (invited) (2008)
  • 著者名/発表者名: H. B. Wang
  • 学会等名: 2008 APS March Meeting
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 2008-03-14
• [学会発表] THz oscillation of intrinsic Josephson junction (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano
  • 学会等名: NVLS2007-CC
  • 発表場所: 北九州、福岡
  • 年月日: 2007-12-17
• [学会発表] Exploring in-phase high frequency emission from intrinsic Josephson junctions (invited) (2007)
  • 著者名/発表者名: H. B. Wang
  • 学会等名: Arrays of Quantum Dots and Josephson Junctions (AQDJJ)
  • 発表場所: Pahnuro, Italy
  • 年月日: 2007-09-27
• [学会発表] Non-volatile flash memory effect in superconducting intrinsic Josephson junctions by the flow states of Josephson and pancake vortices (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano
  • 学会等名: Arrays of Quantum Dots and Josephson Junctions (AQDJJ)
  • 発表場所: Palinuro, Italy
  • 年月日: 2007-09-26
• [学会発表] Non-volatile flash memory effect in superconducting intrinsic Josephson junctions (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano
  • 学会等名: European Conf. on Applied Superconductivity
  • 発表場所: Brussels, Belgian
  • 年月日: 2007-09-20
• [学会発表] High frequency vortex devices using intrinsic Josephson junctions (invited) (2007)
  • 著者名/発表者名: H. B. Wang
  • 学会等名: Vortex Matter in Nanostructured Superconductors (VORTEX V)
  • 発表場所: Rhodes, Greece
  • 年月日: 2007-09-13
• [学会発表] Lock-in phenomena of Josephson vortices in Bi-2212 and RE-123 intrinsic Josephson junctions (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano
  • 学会等名: Vortex Matter in Nanostructured Superconductors (VORTEX V)
  • 発表場所: Rhodes, Greek
  • 年月日: 2007-09-12
• [学会発表] Natural 3D junction array in crystals of layered oxide superconductors (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano
  • 学会等名: The Doyama Symposium on Advanced Materials (IKETANI 2007)
  • 発表場所: 文京区、東京都
  • 年月日: 2007-09-06
• [学会発表] High-TC Superconducting Josephson Devices Using High Quality NdBa2Cu3O7-y Thin Films Grown by Tri-Phase Epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: K. S. Yun
  • 学会等名: The Doyama Symposium on Advanced Materials (IKETANI 2007)
  • 発表場所: 文京区、東京都
  • 年月日: 2007-09-06
• [学会発表] Meshed intrinsic Josephson junctions for THz oscillators (2007)
  • 著者名/発表者名: H. B. Wang
  • 学会等名: International Superconductive Electronics Conference 2007
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2007-06-11
• [学会発表] Colossal anisotropic magnetoresistance in pseudo-cubic manganite singlecrystals (2007)
  • 著者名/発表者名: R. W. Li
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2007-05-29
• [学会発表] d-wave tunnelingg spectroscopy of the superconducting gap in Pr_{2-x}Ce_{x}CuO_{4}/Ag junctions (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Y. Hsu
  • 学会等名: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: Houston, USA
  • 年月日: 2007-05-15
• [学会発表] Excitation of terahertz emission from intrinsic Josephson junctions-previous experiments and recent progress (invited) (2007)
  • 著者名/発表者名: H. B. Wang
  • 学会等名: 若手研究者のための超伝導ナノサイエンスと応用に関する秋季国際セミナー
  • 発表場所: 那須、栃木