2002 Fiscal Year Annual Research Report

微小ジョセフソン超格子におけるメゾスコピック現象発現制御とデバイス化への基礎研究

Research Project

Project/Area Number	13450119
Research Institution	Utsunomiya University
Principal Investigator	大矢銀一郎宇都宮大学, 工学部, 教授 (00006280)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	濱崎勝義長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (40143820) 北村通英宇都宮大学, 工学部, 助教授 (90161497) 入江晃亘宇都宮大学, 工学部, 助教授 (90241843)
Keywords	酸化物高温超伝導体 / (Bi_<1-x>Pb_x)_2Sr_2CaCu_2O_y / 固有ジョセフソン接合 / ジョセフソン効果 / クーロン・ブロッケイド / d波超伝導体 / エネルギーギャップ / トンネル効果
Research Abstract	本研究は、層状酸化物高温超伝導体(Bi_<1-x>Pb_x)_2Sr_2CaCu_2O_y(0≦x≦0.2)単結晶(転移温度T_c:80〜90K)に内在するイントリンシック・ジョセフソン結合超格子[超伝導を担うCuO_2層(0.3nm厚)がその他の(半導体ないし絶縁体)層(1.2nm厚)と原子層スケールで交互に自然積層し、その非金属層を介してジョセフソン・トンネル結合することにより形成されるジョセフソン接合自然超格子]をサブミクロンまで微小化することにより、同超格子におけるジョセフソン・トンネル特性の本質を明らかにして、これを基礎にメゾスコピック現象の発現制御と特性解明を行い、そのデバイス応用への知見をも得ることが目的である。今年度は、昨年度に引き続き、上記単結晶の微小イントリンシック・ジョセフソン接合より成る超格子メサについて、接合基礎特性を実験的、理論的に明らかにした。得られた成果は次のようである。 1.Bi_2Sr_2CaCu_2O_yにおける接合の臨界電流密度J_cは、4.2Kでは、接合サイズが1μm以上のとき約1kA/cm^2であるが、接合サイズが1μm以下に減少すると、J_cも急激に減少する。これは加工損傷による特性の劣化によるものではなく、クーロン・ブロッケイド効果の寄与によるものと判断された。 2.微小な接合では、発熱効果が抑制され、電流-電圧特性上に準粒子トンネルによる明確なエネルギーギャップ構造が現れる。観測されたギャップ値は、Pb組成xに依存せず、4.2Kで約55meVであった。 3.このギャップ構造を示す準粒子トンネル電流-電圧特性の全形を説明する理論モデルを構築した。 4.このギャップ構造の内部にxに依存しない微細構造も観測される。これは、交流ジョセフソン電流と光学ラマンフォノンとの相互作用に起因していると解釈された。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] Gin-ichiro Oya: "The influence of microwave irradiation on the pronounced subgap structures in intrinsic Josephson junctions of (Bi_<1-x>Pb_x)_2Sr_2CaCu_2O_y"Physica C. 372-376. 110-114 (2002)
[Publications] Akinobu Irie: "Gap structures in Bi_2Sr_2CaCu_2O_y intrinsic Josephson junctions"Singapore Journal of Physics. 18. 99-103 (2002)
[Publications] Gin-ichiro Oya: "Approach to rf devices of Bi_2Sr_2CaCu_2O_y intrinsic Josephson junctions"Future Perspectives of Superconducting Josephson Devices (CD-ROM). (2002)
[Publications] Michihide Kitamura: "Quasiparticle tunneling current-voltage characteristics intrinsic Josephson junctions in Bi_2Sr_2CaCu_2O_y"Physical Review B. 66. 054519-1-054519-10 (2002)
[Publications] Akinobu Irie: "Rf-induced steps in intrinsic Josephson junctions in Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. (発表予定). (2003)
[Publications] Takeshi Kobayashi: "Vortex Electronics and SQUIDs"Springer-Verlag(発行予定). 345 (2003)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

微小ジョセフソン超格子におけるメゾスコピック現象発現制御とデバイス化への基礎研究

Principal Investigator

大矢 銀一郎 宇都宮大学, 工学部, 教授 (00006280)

Research Products

[Publications] Gin-ichiro Oya: "The influence of microwave irradiation on the pronounced subgap structures in intrinsic Josephson junctions of (Bi_<1-x>Pb_x)_2Sr_2CaCu_2O_y"Physica C. 372-376. 110-114 (2002)

[Publications] Akinobu Irie: "Gap structures in Bi_2Sr_2CaCu_2O_y intrinsic Josephson junctions"Singapore Journal of Physics. 18. 99-103 (2002)

[Publications] Gin-ichiro Oya: "Approach to rf devices of Bi_2Sr_2CaCu_2O_y intrinsic Josephson junctions"Future Perspectives of Superconducting Josephson Devices (CD-ROM). (2002)

[Publications] Michihide Kitamura: "Quasiparticle tunneling current-voltage characteristics intrinsic Josephson junctions in Bi_2Sr_2CaCu_2O_y"Physical Review B. 66. 054519-1-054519-10 (2002)

[Publications] Akinobu Irie: "Rf-induced steps in intrinsic Josephson junctions in Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. (発表予定). (2003)

[Publications] Takeshi Kobayashi: "Vortex Electronics and SQUIDs"Springer-Verlag(発行予定). 345 (2003)

大矢銀一郎宇都宮大学, 工学部, 教授 (00006280)