固有ジョセフソン接合の層平行磁場下でのテラヘルツ発振

• 研究課題/領域番号: 24510181
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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: 羽多野 毅 独立行政法人物質・材料研究機構, 超伝導物性ユニット, グループリーダー (50354337)
• 研究分担者: 王 華兵 (WANG Huabing) 独立行政法人物質・材料研究機構, 超伝導物性ユニット, 主幹研究員 (70421427)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012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: 固有ジョセフソン接合 / 空洞共振 / テラヘルツ / 交流ジョセフソン効果 / ビスマス系高温超伝導体 / テラヘルツ発振 / ジョセフソン磁束フロー / 固有ジョセフソン効果 / ジョセフソン磁束格子フロー

研究成果の概要

酸化物高温超伝導体は、層状ペロヴスカイト結晶構造を有する。その中でもBi2Sr2CaCu2O8+dは、2枚のCuO2面からなる超伝導層間に、SrO-BiO-BiO-SrOの４原子層からなる絶縁層が挟まり、ジョセフソン素子として動作する。結晶のｃ軸方向には多数のジョセフソン接合がアレイを形成している。さらに、高温超伝導体の高い超伝導遷移温度を反映して、超伝導エネルギー・ギャップが１桁大きいことから、交流ジョセフソン振動数の上限が、金属系の~1 THzに対して、10 THzへと拡がっている。これらが位相整合して発振させて、0.3~1THz周波数領域の新たな光源を試作した。

研究成果

• [雑誌論文] 固有ジョセフソン接合によるテラヘルツ発振器 (2015)
  • 著者名/発表者名: 羽多野毅、王華兵
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 84 ページ: 438-443
  • NAID: 130007718769
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bi2Sr2CaCu2O8 intrinsic Josephson junction stacks with improved cooling: Coherent emission above 1 THz (2014)
  • 著者名/発表者名: JI Min 他
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTER 巻: 105 号: 12
  • DOI: 10.1063/1.4896684
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct observation of the depairing current density in single-crystalline Ba0.5K0.5Fe2As2 microbridge with nanoscale thickness (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun Li, Jie Yuan, Ya-Hua Yuan, Jun-Yi Ge, Meng-Yue Li, Hai-Luke Feng, Paulo J. Pereira, Akira Ishii, Takeshi Hatano, Alejandro V. Silhanek, Liviu F. Chibotaru, Johan Vanacken, Kazunari Yamaura, Yamaua-Bing Wang, Eiji Takayama-Muromachi, and Victor V. Moshchalkov
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 103 号: 6
  • DOI: 10.1063/1.4818127
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Approach to Use a Raw Single Crystal Whisker as Intrinsic Josephson Junctions Stack (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Saini,H.B. Wang,T. Hatano,S.-J. Kim
  • 雑誌名: J Supercond Nov Magn 巻: 26 号: 8 ページ: 2709-2712
  • DOI: 10.1007/s10948-012-2078-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] 走査SQUID顕微鏡による酸化物超伝導薄膜中の磁束・電流・欠陥の同時評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Arisawa, K. Yun, K. Mochiduki, I. Iguchi, T. Hatano, H.B. Wang, A. Ishii
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｅ（センサ・マイクロマシン部門誌） 巻: 133 号: 10 ページ: 312-313
  • DOI: 10.1541/ieejsmas.133.312
  • NAID: 10031201008
  • ISSN: 1341-8939, 1347-5525
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terahertz emission and detection both based on high-Tc superconductors: Towards an integrated receiver (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Y. An, et al.,
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 巻: 102 号: 9
  • DOI: 10.1063/1.4794072
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling the linewidth dependence of coherent terahertz emission from intrinsic Josephson junction stacks in the hot-spot regime (2013)
  • 著者名/発表者名: B. Gross, et al.,
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 88 号: 1
  • DOI: 10.1103/physrevb.88.014524
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linewidth dependence of coherent terahertz emission from Bi2Sr2CaCu2O8 intrinsic Josephsonjunction stacks in the hot-spot regime (2012)
  • 著者名/発表者名: Mengyue Li, Jie Yuan, Nickolay Kinev, Jun Li, Boris Gross, Stefan Guenon, A. Ishii, K. Hirata, Takeshi Hatano, D. Koelle, R. Kleiner, V. P. Koshelets, H. B. Wang, and P. H. Wu
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 86 号: 6
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.060505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hot-spot formation in stacks of intrinsic Josephson junctions in Bi2Sr2CaCu2O8 (2012)
  • 著者名/発表者名: B. Gross, S. Guenon, J. Yuan, M. Y. Li, J. Li, A. Ishii, R. G. Mints, T. Hatano, P. H. Wu, D. Koelle, H. B. Wang, and R. Kleiner
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 86 号: 9 ページ: 94524-94524
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.094524
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terahertz emission from Bi2Sr2CaCu2O8+delta intrinsic Josephson junction stacks with all-superconducting electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: J Yuan, M Y Li, J Li, B Gross, A Ishii, K Yamaura, T Hatano, K Hirata, E Takayama-Muromachi, P H Wu, D Koelle, R Kleiner, and H B Wang
  • 雑誌名: SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY 巻: 25 号: 7 ページ: 75015-75015
  • DOI: 10.1088/0953-2048/25/7/075015
  • 査読あり
• [学会発表] Coherent and Powerful Terahertz Radiation from Intrinsic Josephson Junctions in the Hotspot Region (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano, et al.,
  • 学会等名: 2nd Workshop on THz
  • 発表場所: Univ. Tsukuba
  • 招待講演
• [学会発表] 固有ジョセフソン接合からのテラヘルツ放射 (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽多野毅、他
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] 固有ジョセフソンテラヘルツ発振素子 (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽多野毅、他
  • 学会等名: 学振 超伝導エレクトロニクス146委員会
  • 発表場所: メルパルク東京
  • 招待講演
• [学会発表] Phenomenological aspects on THz emission from the intrinsic Josephson junctions (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano, et al.,
  • 学会等名: European Conference on Applied Superconductivity
  • 発表場所: Jenova, Italy
• [学会発表] Towards Practical Applications of THz Josephson Oscillator with Sub -mW Power and 500 GHz Frequency Tunabikity (2013)
  • 著者名/発表者名: H. B. Wang, et al.,
  • 学会等名: IRMMW-THZ2013
  • 発表場所: Mainz, Germany
  • 招待講演
• [学会発表] Y-123固有ジョセフソン接合における磁束フロー (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽多野 毅，長尾 雅則, 王 華兵
  • 学会等名: 2013年 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工業大学
• [学会発表] Current induced lock-in phenomena in Y-123 and Bi-2212 IJJs under layer parallel magnetic field (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano and H. B. Wang
  • 学会等名: 第8回”高温超伝導体の固有ジョセフソン効果とプラズマ振動”シンポジウム
  • 発表場所: Izmir, Turkey
• [学会発表] Single junction fabrication in intrinsic Josephson junctions by in-situ ion milling near TC (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano. Y. Inamoto, J. Shimizu, J. Yuan and H. B. Wang
  • 学会等名: 2012応用超伝導国際会議
  • 発表場所: Portland, USA
• [学会発表] 固有ジョセフソン接合の低温イオンミリング加工 (2012)
  • 著者名/発表者名: 羽多野毅、稲本悠也、姜振国、王華兵
  • 学会等名: 2012年 秋季 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [備考] NIMSの研究者情報データベース「SAMURAI」
  • URL: http://samurai.nims.go.jp/HATANO_Takeshi-j.html