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酸化物高温超伝導体の結晶は、超伝導性の格子面と絶縁的な格子面が交互に積層することによって極めて強い異方性を有し、特に、これらの格子面に垂直な方向での電流輸送特性は超伝導面同士のジョセフソン弱接合によって支配された固有ジョセフソン効果と呼ばれる現象が発現する。固有ジョセフソン効果を利用した接合デバイスを固有ジョセフソン接合と呼び、高温超伝導体の持つ大きなエネルギーギャップを利用してテラヘルツ帯でも動作可能な高速デバイスとして注目される。本研究では、テラヘルツ波の検出や発振が可能な新しい固体デバイスの開発に必要な高周波特性を明らかにする事を目的として、今年度は、固有ジョセフソン効果の顕著なBi_2Sr_2CaCu_2O_8高温超伝導体の単結晶を微細加工して固有ジョセフソン接合を作製し、1.接合特性の制御方法 、2.固有ジョセフソン接合中のジョセフソン・ボルテクス運動 、3.ジョセフソン・ボルテクス格子の集団的運動に与える高周波電磁場の影響、 について検討した。(1)については、酸素親和力の大きな不純物元素をイオン注入することにより接合特性を制御できることを明らかし、(2)については小型冷凍機によって冷却した接合に永久磁石による外部磁場を印加することでボルテクス流状態を作り出すことに成功した。(3)については、(2)で製作した測定システムを用いた実験によりボルテクス流状態での高周波応答の観測に成功しており、高周波放射につながる成果として、現在、詳しい検討を行っている。
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