固有ジョセフソン接合を用いた完全薄膜型テラヘルツ波発振素子の製作

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560381
• 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: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工
• 研究代表者: 立木 隆 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, 電気情報学群, 准教授 (60531796)
• 研究分担者: 内田 貴司 防衛大学校, 電気情報学群, 教授 (50531802)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 酸化物高温超伝導体 / ジョセフソン接合 / テラヘルツ波

研究概要

高温超伝導体Bi-2212の固有ジョセフソン接合を用いた薄膜型テラヘルツ波発振素子の実現を目指し、以下の結果を得た。平坦性の高い酸化セリウムバッファ層の作製を通して有機金属分解法による大粒径Bi-2212薄膜作製のための知見が得られた。次に結合サイン・ゴードン方程式を用いた解析により薄膜アンテナと結合する上で重要な素子の高周波インピーダンスが求められた。また、新たに構築したテラヘルツ波測定システムにより発振素子の放射電力と発振周波数のバイアス依存性を測定し、動作状態の解析に重要な共振モードを同定した。以上のような要素技術を組み合わせることにより、高出力な薄膜型発振素子の実現が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of Niobium Nanobridge Josephson Junctions (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Tachiki, K. Horiguchi and T. Uchida
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Series 巻: Vol. 491 ページ: 012157 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Cavity Modes in Superconducting Intrinsic-Josephson- Junction Oscillators for Terahertz-wave Generation (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Tachiki, H. Katada, T. Uchida
  • 雑誌名: J. Infrared Milli. Terahz. Waves 巻: Vol. 35 ページ: 509-516
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and Evaluation of Thin-Film Spiral-Antenna-Coupled VOx Microbolometer by Metal-Organic Decomposition (2013)
  • 著者名/発表者名: L. N. Son, T. Tachiki, T. Uchida
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: Vol. 52 ページ: 046601 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bi-2212固有ジョセフソン接合を用いたテラヘルツ波発振素子の特性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 立木隆, 堅田寛, 内田貴司
  • 雑誌名: 日本赤外線学会誌 巻: Vol. 23、No. 2 ページ: 66-72
  • 査読あり
• [雑誌論文] Receiving Properties of Thin-Film Spiral Antenna Fabricated on Fused Quartz Substrate Backed by Cupper Plate Reflector (2012)
  • 著者名/発表者名: L. N. Son, T. Tachiki, T. Uchida, Y. Yasuoka
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics 巻: Vol. E-95C ページ: 936-941
  • 査読あり
• [雑誌論文] 固有ジョセフソン接合を用いたテラへルツ波発振素子のキャビティーモードの計算 (2012)
  • 著者名/発表者名: 立木隆, 内田貴司
  • 雑誌名: 電気学会論文誌A 巻: Vol.132 ページ: 747-752
  • 査読あり
• [学会発表] Bi-2212固有ジョセフソン接合テラヘルツ波発振素子の発振周波数の温度依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 立木隆, 堅田寛, 内田貴司
  • 学会等名: 電子情報通信学会超伝導エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 機械振興会館(東京都)
  • 年月日: 2014-01-24
• [学会発表] Evaluation of Bi-2212 Intrinsic Josephson Device for Antenna-Coupled Oscillator (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Uchida, H. Katada, T. Tachiki
  • 学会等名: 2013 The 7th East Asia Symposium on Superconductor Electronics
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 20131000
  • 招待講演
• [学会発表] Receiving Properties of Thin-Film Spiral Antenna on Si3N4 Membrane at 200 GHz Band (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Matsushita, L. N. Son, T. Tachiki, T. Uchida
  • 学会等名: Proc. of the 38th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
  • 発表場所: Mainz, Germany
  • 年月日: 20130900
• [学会発表] Evaluation of Cavity Modes in Terahertz-Wave Oscillators using Bi-2212 Intrinsic Josephson Junctions (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tachiki, H. Katada, T. Uchida
  • 学会等名: 11th European Conference on Applied Superconductivity
  • 発表場所: Genova, Italy
  • 年月日: 20130900
• [学会発表] Nb薄膜を用いたナノブリッジジョセフソン素子の製作 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀口顕司, 立木隆, 内田貴司
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Si3N4メンブレン上への200GHz帯薄膜スパイラルアンテナの製作 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松下亮仁, レー・ゴク・ソン, 立木隆, 内田貴司
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Bi-2212固有ジョセフソン接合を用いたテラヘルツ波発振素子のモード同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堅田寛, 立木隆, 内田貴司
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県).
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Bi-2212固有ジョセフソン接合から放射されたテラヘルツ波の周波数評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 立木隆, 堅田寛, 内田貴司
  • 学会等名: レーザー学会第440回研究会
  • 発表場所: グランドヒル市ヶ谷(東京都)
  • 年月日: 2013-02-19
• [学会発表] Frequency Measurement for Terahertz-Wave Oscillators Using Intrinsic Josephson Junctions (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tachiki, H. Katada, T. Uchida
  • 学会等名: the 37th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
  • 発表場所: Wollongong, Australia
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] Fabrication of VOx Microbolometer Detector Coupled with Thin-Film Spiral Antenna by Metal-Organic Decomposition (2012)
  • 著者名/発表者名: L. N. Son, T. Tachiki, T. Uchida
  • 学会等名: the 37th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
  • 発表場所: Wollongong, Australia
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] Fabrication of THz-Wave Oscillator Using Bi-2212 Intrinsic Josephson Junctions (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Katada, T. Tachiki, T. Uchida
  • 学会等名: 11th International Symposium on High Temperature Superconductors in High Frequency Fields
  • 発表場所: Miyagi, Japan
  • 年月日: 20120500
• [学会発表] Fabrication of Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ> Intrinsic Josephson Junction Stack by Metal-Organic Decomposition (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Uchida, T. Tachiki
  • 学会等名: 11th International Symposium on High Temperature Superconductors in High Frequency Fields
  • 発表場所: Miyagi, Japan
  • 年月日: 20120500
  • 招待講演
• [学会発表] 薄膜スパイラルアンテナ結合VOxボロメータ素子による電磁波検出 (2012)
  • 著者名/発表者名: 内田貴司, レー・ゴク・ソン, 立木隆
  • 学会等名: 日本赤外線学会研究発表会
  • 発表場所: 関西大学(大阪府)
  • 年月日: 2012-11-02
• [学会発表] Bi-2212固有ジョセフソン接合からのテラヘルツ波放射の観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堅田寛, 立木隆, 内田貴司
  • 学会等名: 日本赤外線学会研究発表会
  • 発表場所: 関西大学(大阪府)
  • 年月日: 2012-11-01
• [学会発表] Bi-2212固有ジョセフソン接合を用いたテラヘルツ波発振素子のキャビティーモード同定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堅田寛, 立木隆, 内田貴司
  • 学会等名: 電子情報通信学会超伝導エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 機械振興会館(東京都)
  • 年月日: 2012-10-25
• [学会発表] Bi-2212固有ジョセフソン接合を用いたテラヘルツ波発振素子の周波数評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堅田寛, 立木隆, 内田貴司
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学(愛媛県)
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] MOD法による薄膜スパイラルアンテナンを結合したVOxマイクロボロメータ検出素子の製作 (2012)
  • 著者名/発表者名: レー・ゴク・ソン, 立木隆, 内田貴司
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学(愛媛県)
  • 年月日: 2012-09-11
• [学会発表] Bi-2212固有ジョセフソン接合を用いたテラヘルツ波発振素子の製作 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堅田寛, 李夢月, 袁潔, 李軍, 羽多野毅, 王華兵, 立木隆, 内田貴司
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Effects of Substrate Thickness on Receiving Properties of Thin-Film Spiral Antenna (2011)
  • 著者名/発表者名: L. N. Son, T. Tachiki, T. Uchida, Y. Yasuoka
  • 学会等名: The 36th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
  • 発表場所: Houston, USA
  • 年月日: 20111000
• [学会発表] Fabrication of 20-nm-thick Niobium thin films for novel planer Josephson junctions (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Horiguchi, T. Tachiki, T. Uchida
  • 学会等名: The 6th East Asia Symposium on Superconductor Electronics
  • 発表場所: Yamagata, Japan
  • 年月日: 20111000
• [学会発表] Characterization of Bi-2212 thin films fabricated by metal-organic decomposition (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Uchida, K. Hamanaka, K. Oho, T. Tachiki
  • 学会等名: The 6th East Asia Symposium on Superconductor Electronics
  • 発表場所: Yamagata, Japan
  • 年月日: 20111000
  • 招待講演
• [学会発表] 100 GHz帯薄膜スパイラルアンテナの受信特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: レー・ゴク・ソン, 立木隆, 内田貴司, 安岡義純
  • 学会等名: 日本赤外線学会第21回研究発表会
  • 発表場所: アクトシティ研修交流センター(静岡県)
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] 新規平面型ジョセフソン接合製作に向けたNb薄膜の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 堀口顕司, 立木隆, 内田貴司
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2011-08-31