1999 年度実績報告書

テラヘルツ帯超伝導高速・高分解能計測システム

研究課題

研究課題/領域番号	11555106
研究種目	基盤研究(B)
研究機関	東北大学
研究代表者	山下努東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (30006259)
研究分担者	水柿義直東北大学, 電気通信研究所, 助手 (30280887) 陳健東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (90241588) 中島健介東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (70198084)
キーワード	高温超伝導 / テラヘルツ / スペクトロコピー / ジョセフソン接合
研究概要	テラヘルツ(THz)帯までの広帯域電磁波信号を短時間で簡便に計測可能な高温超伝導スベクトロスコピーの開発を目的に、低損失のシリコン・バイクリスタル基板上に高温超伝導体YBCO粒界型ジョセフソン接合を作製し、そのTHz帯まで電磁波に対する応答特性などを調べた。最適な基板材質の選択や薄膜と接合の作製技術の改善などにより、高温超伝導ジョセフソン接合の直接応答周波数としてこれまで最高の2.5THzの電磁波に対する明瞭な応答(シャピロステップ)を観測した。また、これらの接合ではより高い動作温度(70K)においてもテラヘルツ信号に応答することを確認した。さらに、これらの接合の外部印加磁界やテラヘルツ波電界の偏向等に対して応答の影響、ヘテロダイン検波特性、平面型アンテナとの集積化方法なども詳細に調べ、その結果、微弱な直流外部磁界を印加することによってテラヘルツ信号の応答感度を向上できることが見出され、数値計算により新たな現象であることが確認された。高温超伝導ジョセフソン接合のテラヘルツ波応答ではテラヘルツ波電界偏向の影響が少ないことが分かり、ハーモニック・へテロダイン・ミクシングによっては THz信号をより低い中間周波数信(1.5GHz)信号への変換にも成功した。これらの結果により、高温超伝導ジョセフソン接合は高温、広帯域で動作する簡便なスベクトロスコピーとして非常に有望であることを明らかにした。これらの結果は今後実用的なテラヘルツ帯での高速、広帯域検出システムの実現に重要な指針を与えた。

研究成果
(7件)

すべてその他

すべて文献書誌 (7件)

[文献書誌] 山下努: "微小単結晶で超伝導単電子トンネル素子"化学と工業. 52・7. 884-886 (1999)
[文献書誌] K.Nakajima,N.Yamada,J.Chen,T.Yamashita et al.: "Bi-Sr-Ca-Cu-O intrinsic Josephson junctions fabricated by inhibitory ion implantation"lEEE Trans. Appl. Supercond.. 9・2. 4515-4518 (1999)
[文献書誌] J.Chen,E.Kobayashi,K.Nakajima,T.Yamashta et al.: "Response Properties at 2.525 Terahertz using High-Tc Josephson Junctions on Silicon BicrystaI Substrates"lEEE Trans. Appl. Supercond.. 9・2. 4479-4482 (1999)
[文献書誌] J.Kawamura,J.Chen,D.Miller,J.Kooi,J.Zmuidzinas et al.: "Low-noise submillimeter-wave NbTiN superconducting tunnel junction mixers"Appl. Phys. Lett.. 75・25. 4013-4015 (1999)
[文献書誌] Y.Mizugaki,J.Chen,K.Nakajima,and T.Yamashita: "Magnetically-Enhanced Terahertz Response of Josephson Junctions"lEEE Trans. Appl. Supercond.. 9・4. 印刷中 (1999)
[文献書誌] S.-J.Kim and T.Yamashita: "Focused Electron Beam Damaged YBCO Josephson Junctions for THz Device Applications"lEEE Trans. Appl. Supercond.. 9・2. 4221-4224 (1999)
[文献書誌] 山下努、陳健(共著)(立木昌、藤田敏三編): "高温超伝導の科学"裳華房. 498 (1999)

1999 年度 実績報告書

テラヘルツ帯超伝導高速・高分解能計測システム

研究代表者

山下 努 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (30006259)

研究成果

[文献書誌] 山下 努: "微小単結晶で超伝導単電子トンネル素子"化学と工業. 52・7. 884-886 (1999)

[文献書誌] K.Nakajima,N.Yamada,J.Chen,T.Yamashita et al.: "Bi-Sr-Ca-Cu-O intrinsic Josephson junctions fabricated by inhibitory ion implantation"lEEE Trans. Appl. Supercond.. 9・2. 4515-4518 (1999)

[文献書誌] J.Chen,E.Kobayashi,K.Nakajima,T.Yamashta et al.: "Response Properties at 2.525 Terahertz using High-Tc Josephson Junctions on Silicon BicrystaI Substrates"lEEE Trans. Appl. Supercond.. 9・2. 4479-4482 (1999)

[文献書誌] J.Kawamura,J.Chen,D.Miller,J.Kooi,J.Zmuidzinas et al.: "Low-noise submillimeter-wave NbTiN superconducting tunnel junction mixers"Appl. Phys. Lett.. 75・25. 4013-4015 (1999)

[文献書誌] Y.Mizugaki,J.Chen,K.Nakajima,and T.Yamashita: "Magnetically-Enhanced Terahertz Response of Josephson Junctions"lEEE Trans. Appl. Supercond.. 9・4. 印刷中 (1999)

[文献書誌] S.-J.Kim and T.Yamashita: "Focused Electron Beam Damaged YBCO Josephson Junctions for THz Device Applications"lEEE Trans. Appl. Supercond.. 9・2. 4221-4224 (1999)

[文献書誌] 山下 努、陳健(共著)(立木 昌、藤田 敏三 編): "高温超伝導の科学"裳華房. 498 (1999)

1999 年度実績報告書

山下努東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (30006259)

[文献書誌] 山下努: "微小単結晶で超伝導単電子トンネル素子"化学と工業. 52・7. 884-886 (1999)

[文献書誌] 山下努、陳健(共著)(立木昌、藤田敏三編): "高温超伝導の科学"裳華房. 498 (1999)