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高温超伝導ジョセフソン接合を用いたテラヘルツ波発振素子の性能最適化:理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 20510121
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 マイクロ・ナノデバイス
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

野々村 禎彦  独立行政法人物質・材料研究機構, 計算科学センター, 主任研究員 (30280936)

研究分担者 田中 秋広  独立行政方針物質・材料研究機構, 環境・エネルギー材料萌芽ラボ, 主幹研究員 (10354143)
河野 昌仙  独立行政方針物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA研究者 (40370308)
研究期間 (年度) 2008 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2009年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2008年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード計算物理 / 超伝導材料・素子 / ジョセフソン接合 / テラヘルツ波発振 / 表面インピーダンス / 動的相転移 / 磁場誘起相転移 / ジョセフソン接
研究概要

生物学・医学等への幅広い応用が期待される周波数1テラヘルツ前後の電磁波は、電気回路や光学的手法では安定生成が困難だったが、超伝導層と絶縁層が交互に積み重なった高温超伝導物質の構造を用いて安定発振が最近可能になった。数理モデルの大規模数値計算で素子の発振性能を調べると、表面インピーダンスZが重要な役割を果たしている。磁場を含まない系では空洞共鳴に相当する電流で発振は最大になり、Zを変化させると基本共鳴モードはZ=50近傍で最適化される。層状構造に平行な磁場に対する発振強度の依存性は、Z>50では零磁場での発振が最大で単調減少、Z<50では弱い有限磁場での発振が最大になる。

報告書

(4件)
  • 2010 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2011 2010 2009 2008

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (31件)

  • [雑誌論文] Numerical study on effects of surface impedance and external magnetic fields in THz wave emission from intrinsic Josephson junctions2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 雑誌名

      Physica C : Superconductivity vol.470

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] THz wave emission from intrinsic Josephson junctions controlled by surface impedance2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 雑誌名

      Journal of Superconductivity and Novel Magnetism vol.23

      ページ: 601-604

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] THz wave emission from intrinsic Josephson junctions controlled by surface impedance2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 雑誌名

      Journal of Superconductivity and Novel Magnetism

      巻: 23 ページ: 601-604

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical study on effects of surface impedance and external magnetic fields in THz wave emission from intrinsic Josephson junctions2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonamura
    • 雑誌名

      Physica C

      巻: 470

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] THz wave emission from intrinsic Josephson junctions controlled by surface impedance2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 雑誌名

      Journal of Superconductivity and Novel Magnetism online

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stationary phase-kink states and dynamical phase transitions controlled by surface impedance in terahertz wave emission from intrinsic Josephson junctions2009

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 雑誌名

      Physical Review B vol.80

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Terahertz wave emission from a long intrinsic Josephson junction : numerical study on effect of in-plane fields in an experimental scale2009

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series vol.150

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stationary phase-kink states and dynamical phase transitions controlled by surface impedance in terahertz wave emission from intrinsic Josephson junctions2009

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 雑誌名

      Physical Review B 80

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Terahertz wave emission from a long intrinsic Josephson junction : numerical study on effect of in-plane fields in an experimental scale2009

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 150

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of sample sizes in terahertz emission from intrinsic Josephson junctions in cuprate HTSC2008

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 雑誌名

      Physica C : Superconductivity vol.468

      ページ: 644-648

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of sample sizes in terahertz emission from intrinsic Josephson junctions in cuprate HTSC2008

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 雑誌名

      Physica C : Superconductivity 468

      ページ: 644-648

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Numerical study on THz wave emission from intrinsic Josephson junctions controlled by surface impedance2011

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      Materials and the Imagination
    • 発表場所
      Aspen Center for Physics, Aspen, Colorado, 米国
    • 年月日
      2011-01-05
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Numerical study on THz wave emission from intrinsic Josephson junctions controlled by surface impedance2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 学会等名
      Materials and the Imagination
    • 発表場所
      Aspen Center for Physics(米国)
    • 年月日
      2011-01-05
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 固有ジョセフソン接合のTHz波発振:磁場中発振の接合数依存性と実験との比較2010

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      第18回渦糸物理国内会議
    • 発表場所
      原子力機構計算科学センター,上野,東京都
    • 年月日
      2010-12-02
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 固有ジョセフソン接合のTHz波発振:磁場中発振の接合数依存性と実験との比較2010

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      第18回渦糸物理国内会議
    • 発表場所
      原子力機構計算科学センター(東京都)
    • 年月日
      2010-12-02
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 固有ジョセフソン接合のTHz波発振:零磁場中発振条件下での磁場の影響III2010

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学,堺市,大阪府
    • 年月日
      2010-09-26
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 固有ジョセフソン接合のTHz波発振:零磁場中発振条件下での磁場の影響III2010

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学(大阪府)
    • 年月日
      2010-09-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Numerical study on terahertz wave emission from intrinsic Josephson junctions : Junction-number dependence of emission behaviors under the periodic boundary condition along junctions2010

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      PLASMA 2010
    • 発表場所
      弘前大学,弘前市,青森県
    • 年月日
      2010-05-01
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Numerical study on terahertz wave emission from intrinsic Josephson junctions : Junction-number dependence of emission behaviors under the periodic boundary condition along junctions2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 学会等名
      PLASMA 2010
    • 発表場所
      弘前大学(青森県)
    • 年月日
      2010-05-01
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 固有ジョセフソン接合のTHz波発振:零磁場中発振条件下での磁場の影響II2010

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学,岡山市,岡山県
    • 年月日
      2010-03-23
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 固有ジョセフソン接合のTHz波発振:零磁場中発振条件下での磁場の影響II2010

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山市)
    • 年月日
      2010-03-23
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] THz wave emission from intrinsic Josephson junctions in in-plane magnetic fields controlled by surface impedance2010

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      APS March Meeting 2010
    • 発表場所
      Oregon Convention Center, Portland, Oregon, 米国
    • 年月日
      2010-03-15
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] THz wave emission from intrinsic Josephson junctions in in-plane magnetic fields controlled by surface impedance2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 学会等名
      APS March Meeting 2010
    • 発表場所
      Oregon Convention Center, Portland, Oregon, USA
    • 年月日
      2010-03-15
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Numerical study on THz wave emission from intrinsic Josephson junctions controlled by surface impedance without or with in-plane magnetic fields2009

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      TeraMat Conference
    • 発表場所
      Benasque, Barcelona, スペイン
    • 年月日
      2009-12-18
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 固有ジョセフソン接合におけるTHz波発振:磁場中発振の表面インピーダンス依存性2009

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      第17回磁束線物理国内会議
    • 発表場所
      大阪府立大学中之島サイト,大阪市,大阪府
    • 年月日
      2009-12-02
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 固有ジョセフソン接合におけるTHz波発振:磁場中発振の表面インピーダンス依存性2009

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      第17回磁束線物理国内会議
    • 発表場所
      大阪府立大学中之島サイト(大阪市)
    • 年月日
      2009-12-02
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 固有ジョセフソン接合のTHz波発振:零磁場中発振条件下での磁場の影響2009

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学,熊本市,熊本県
    • 年月日
      2009-09-27
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 固有ジョセフソン接合のTHz波発振:零磁場中発振条件下での磁場の影響2009

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本市)
    • 年月日
      2009-09-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] THz wave emission from intrinsic Josephson junctions controlled by surface impedance2009

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      New^3-SC7 Conference
    • 発表場所
      北京,中華人民共和国
    • 年月日
      2009-05-15
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 固有ジョセフソン接合の零磁場中THz波発振における表面効果2009

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      日本物理学会第64回年次大会
    • 発表場所
      立教大学,池袋,東京都
    • 年月日
      2009-03-30
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書 2008 実績報告書
  • [学会発表] Dynamical phase transition controlled by surface impedance in THz wave emission from intrinsic Josephson junctions2009

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      Joint JSPS-ESF International Conference 2009
    • 発表場所
      オークラフロンティアホテルつくば,つくば市,茨城県
    • 年月日
      2009-03-25
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Dynamical phase transition controlled by surface impedance in THz wave emission from intrinsic Josephson junctions2009

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 学会等名
      Joint JSPS-ESF International Conference 2009
    • 発表場所
      オークラフロンティアホテルつくば,つくば市
    • 年月日
      2009-03-25
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Surface effects in THz wave emission from intrinsic Josephson junctions2009

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      American Physical Society (APS) March Meeting 2009
    • 発表場所
      David L.Lawrence Convention Center, Pittsburgh, 米国
    • 年月日
      2009-03-16
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Surface effects in THz wave emission from intrinsic Josephson junctions2009

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 学会等名
      American Physical Society (APS) March Meeting 2009
    • 発表場所
      David L. Lawrence Convention Center, Pittsburgh, 米国
    • 年月日
      2009-03-16
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 固有ジョセフソン接合のTHz波発振:表面インピーダンスによる発振状態変化2008

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      第16回渦糸物理国内会議
    • 発表場所
      東京工業大学,大岡山,東京都
    • 年月日
      2008-12-09
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 固有ジョセフソン接合のTHz波発振:表面インピーダンスによる発振状態変化2008

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      第16回渦糸物理国内会議
    • 発表場所
      東工大,大岡山,東京都
    • 年月日
      2008-12-09
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 固有ジョセフソン接合のTHz波発振:零磁場中McCumber状態の磁場応答2008

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会
    • 発表場所
      岩手大学,盛岡市,岩手県
    • 年月日
      2008-09-23
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 固有ジョセフソン接合のTHz波発振:零磁場中McCumber状態の磁場応答2008

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会
    • 発表場所
      岩手大学,盛岡市
    • 年月日
      2008-09-23
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Terahertz wave emission from intrinsic Josephson junctions : Numerical study on effect of in-plane fields and system size2008

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      32nd International Workshop on Condensed Matter Theories (CMT32)
    • 発表場所
      Loughborough University, Loughborough, 英国
    • 年月日
      2008-08-15
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Terahertz wave emission from intrinsic Josephson junctions : Numerical study on effect of in-plane fields and system size2008

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 学会等名
      32nd International Workshop on Condensed Matter Theories (CMT32)
    • 発表場所
      Loughborough University Loughborough, 英国
    • 年月日
      2008-08-15
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Terahertz wave emission from a long intrinsic Josephson junction : numerical study on effect of in-plane fields in an experimental scale2008

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦
    • 学会等名
      25th International Conference on Low Temperature Physics (LT25)
    • 発表場所
      RAI Congress Center, Amsterdam, オランダ
    • 年月日
      2008-08-12
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Terahertz wave emission from a long intrinsic Josephson junction : numerical study on effect of in-plane fields in an experimental scale2008

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura
    • 学会等名
      25th International Conference on Low Temperature Physics (LT25)
    • 発表場所
      RAI Congress Center Amsterdam, オランダ
    • 年月日
      2008-08-12
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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