2016 Fiscal Year Annual Research Report
高温超伝導体の固有ジョセフソン接合から得られるＴＨｚ波の発振機構の解明と出力向上
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14J03097
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
渡邉 千春 筑波大学, 数理物質科学研究科, 特別研究員(DC1)
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2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 高温超伝導体 / THz波 / Photo-Luminescence発光 / Hot spot / Bi2212 / パッチアンテナ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
代表者はこれまで高温超伝導体BSCCO結晶の固有ジョセフソン接合を利用したTHz波発振素子の詳細な温度分布測定をSiCのPhoto-Luminescence発光強度の温度依存性を利用して行ってきた。しかし、この方法では空間分解能が微結晶の粒径により制限され、数 μm程度が限界であった。そこでPL発光を生じるZnO薄膜を利用することによって、より高分解能な素子温度分布観測を試みた。具体的な薄膜育成方法は、ZnO薄膜をPLD(Pulse Laser Deposition)装置を利用してサファイア基盤表面に成長させる。結果、極めて高空間分解能かつ温度に敏感なPL発光を生じるZnO薄膜の育成に成功し、最適な成膜条件の同定した。
さらに本年度は、新たな試みとしてディスク型素子の中央に穴を空けた環状リング素子を作成しその発振特性観測を試みた。アンテナ工学の分野ではこの構造のパッチアンテナ特性について少なからぬ注目が寄せられ、様々な研究がなされてきた。その特徴を例として挙げれば、同一の共鳴周波数を最低次のモードで得るためにはディスク型のものと比較して面積が小さくて済むため、密集型のアレイ構造に利用可能である。さらにモード分離は外形と内径の比に依存するため、これを操作することにより共鳴周波数の同調が可能となる。しかしながら環状リング構造を用いた高温超伝導体THz波発振素子についての理論研究はあるものの実験的な試みはなされていない。そこで実際に素子を作成することでその特性を精査した。作成方法はこれまでのメタルマスクを用いた素子作製方法では困難なため、フォトリソグラフィー・パターニング装置を利用した。これにより電流・電圧特性および素子構造の高い再現性を有する素子の作製プロセスを確立することができた。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Cavity mode enhancement of terahertz emission from equilateral triangular microstrip antennas of the high-T_c superconductor Bi_2Sr_2CaCu_2O_{8+δ}2016
Author(s)
Daniel P Cerkoney, Candy Reid, Constance M Doty, Ashley Gramajo, Tyler D Campbell, Manuel A Morales, Kaveh Delfanazari, Manabu Tsujimoto, Takanari Kashiwagi, Takashi Yamamoto, Chiharu Watanabe, Hidetoshi Minami, Kazuo Kadowaki, and Richard A Klemm
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Journal Title
Journal of Physics: Condensed Matter
Volume: 29
Pages: 015601
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] The heating effect of high-T_c superconducting THz emitting device on the emission character2016
Author(s)
Chiharu Watanabe, Hidetoshi Minami, H. Kubo, K. Sakamoto, T. Kashiwagi, T. Yuasa, T. Tanaka, Y. Komori, M. Tsujimoto, T. Kashiwagi, R. A. Klemm, and K. Kadowaki
Organizer
Plasma+ 2016 The 10th International Symposium on Intrinsic Josephson Effects and Plasma Oscillations in High-T_c superconductors
Place of Presentation
Univ. of Nanjing, Nanjing, China
Year and Date
2016-10-09 – 2016-10-12
Int'l Joint Research
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[Presentation] The study of High-T_c superconducting THz emitting devices and its heating effect.2016
Author(s)
Chiharu Watanabe, Hidetoshi Minami, Hiroyuki Kubo, Kazuki Sakamoto, Takuya Katsuragawa, Yuki Komori, Yuasa Takumi, Taiga Tanaka, Takanari Kashiwagi, Richard A. Klemm and Kazuo Kadowaki
Organizer
Tsukuba International Conference on Materials Science (TICMS)
Place of Presentation
Tsukuba International Congress Center (エポカルつくば) (Tsukuba, Ibaraki, Japan)
Year and Date
2016-09-19 – 2016-09-19
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] PL発光を生じる半導体薄膜による高温超伝導体THz波発振デバイスの新規温度分布観測2016
Author(s)
渡邉千春, 南英俊, 久保裕之, 坂本和輝, 桂川拓也, 湯浅拓実, 田中大河, 小守優貴, 辻本学, 柏木隆成, Richard Klemm, 門脇和男
Organizer
日本物理学会 2016年秋季大会
Place of Presentation
金沢大学 角間キャンパス (石川県 金沢市)
Year and Date
2016-09-13 – 2016-09-16
