| 研究課題/領域番号 |
21K04189
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
中島 健介 山形大学, 大学院理工学研究科, 客員教授 (70198084)
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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 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 / 固有ジョセフソン接合 / テラヘルツ波 / 超伝導 / 固有ジョセフソン接 / テラヘルツ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
周波数がおおよそ100GHz～10THzの電磁波はテラヘルツ波と呼ばれ，情報通信の高速大容量化だけでなく，その物質透過性と物質弁別性を活用したX線に代わる非侵襲透過イメージング，旅客や手荷物のスクリーニング，禁止薬物や爆発物の検知，創薬や薬物の品質管理といった社会生活の安全と安心に応用できる新しい電波／光としても注目を集めている。本研究では，このようなテラヘルツ波を発振できる固体素子の一つとして期待されるビスマス系高温超伝導体固有ジョセフソン接合を用いたテラヘルツ波発振デバイスの実用化に必要な基盤技術を開発する。
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| 研究成果の概要 |
ビスマス系高温超伝導体の結晶構造に由来する固有ジョセフソン接合は、１THzを超えるギャップ周波数を活用できることからテラヘルツ波源へ応用する研究が進められている。中でもジョセフソン接合として機能している高温超伝導体単結晶の立体構造にテラヘルツプラズマを共鳴させて接合からテラヘルツ波を放射させる共鳴励起型テラヘルツ波源は有望なテラヘルツ波源の一つとして期待されている。本研究は、共鳴励起型テラヘルツ波光源の実用化に向けて独自に開発した薄膜型固有ジョセフソン接合を用いてテラヘルツ波共鳴励起放射を実現するとともにデバイスを最適な動作温度に保つために不可欠な放熱特性の評価方法を考案した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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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