2003 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	酸化物高温超電導体 / (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 / トンネル効果 / クーロン・ブロッケイド / d波超伝導体 / 超伝導量子干渉素子
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、これを基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、昨年度よりさらに上記単結晶に対する微細加工技術の向上を図り、より微小なイントリンシック・ジョセフソン接合超格子メサを製作し、その基礎特性を実験的に明らかにすると共に理論的にも検討した。さらに、同単結晶よりイントリンシック・ジョセフソン接合超格子による超伝導量子干渉素子を試作した。これより得られた成果は次のようである。 1.Bi_2Sr_2CaCu_20_y単結晶における接合サイズを0.7×0.7μm^2にまで減少した微小イントリンシック・ジョセフソン接合超格子メサを製作することに成功した。 2.1×1μm^2以下の微小接合において、4.2Kでの臨界電流密度J_cが急激に減少する特性が観測された。これはクーロン・ブロッケイド効果の寄与によるものと判断された。しかし、単電子トンネル効果は観測するまでに至らなかった。 3.微小接合の臨界電流I_cは熱的ノイズの影響を強く受けた温度依存性を示した。 4.超伝導量子干渉素子を試作し、その特性評価を行なった結果、外部磁束の変化に対し周期的応答が見られ、1磁束量子を単位とする磁束の検出に成功した。

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] Atsushi Saito: "Temperature dependence of the low-frequency noise properties in (Bi_2Sr_2CaCu_2O_y intrinsic Josephson junctions"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 13・2. 904-907 (2003)
[Publications] Akinobu Irie: "Rf-induced steps in intrinsic Josephson junctions in Bi_2Sr_2CaCu_20_y"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 13・2. 908-911 (2003)
[Publications] Nazia Jabeen Ali: "In-phase motion of vortices in intrinsic Josephson junctions in mesas of Bi_2Sr_2CaCu_20_y single crystals"Transactions of the Materials Research Society of Japan. (発表予定). (2004)
[Publications] Hirokazu Kaneoya: "Interaction between optical phonons and ac Josephson oscillations in intrinsic Josephson junctions of (Bi_<1-x>Pb_x)_2Sr_2CaCu_2O_y"Transactions of the Materials Research Society of Japan. (発表予定). (2004)
[Publications] Michihide Kitamura: "Temperature dependence of critical currents of small-sized intrinsic Josephson junctions in Bi_2Sr_2CaCu_20_y"Transactions of the Materials Research Society of Japan. (発表予定). (2004)
[Publications] Gin-ichiro Oya: "Tunneling phenomena in the intrinsic Josephson junction of high-temperature superconducting Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>"Recent Research Developments in Physics. (発表予定). (2004)
[Publications] Takeshi kobayashi: "Vortex Electronics and SQUIDs"Springer-Verlag. 302 (2003)

2003 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] Atsushi Saito: "Temperature dependence of the low-frequency noise properties in (Bi_2Sr_2CaCu_2O_y intrinsic Josephson junctions"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 13・2. 904-907 (2003)

[Publications] Akinobu Irie: "Rf-induced steps in intrinsic Josephson junctions in Bi_2Sr_2CaCu_20_y"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 13・2. 908-911 (2003)

[Publications] Nazia Jabeen Ali: "In-phase motion of vortices in intrinsic Josephson junctions in mesas of Bi_2Sr_2CaCu_20_y single crystals"Transactions of the Materials Research Society of Japan. (発表予定). (2004)

[Publications] Hirokazu Kaneoya: "Interaction between optical phonons and ac Josephson oscillations in intrinsic Josephson junctions of (Bi_<1-x>Pb_x)_2Sr_2CaCu_2O_y"Transactions of the Materials Research Society of Japan. (発表予定). (2004)

[Publications] Michihide Kitamura: "Temperature dependence of critical currents of small-sized intrinsic Josephson junctions in Bi_2Sr_2CaCu_20_y"Transactions of the Materials Research Society of Japan. (発表予定). (2004)

[Publications] Gin-ichiro Oya: "Tunneling phenomena in the intrinsic Josephson junction of high-temperature superconducting Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>"Recent Research Developments in Physics. (発表予定). (2004)

[Publications] Takeshi kobayashi: "Vortex Electronics and SQUIDs"Springer-Verlag. 302 (2003)

大矢銀一郎宇都宮大学, 工学部, 教授 (00006280)