超伝導体テラヘルツ電磁波発振デバイスにおける自己発熱効果に関する研究

超导太赫兹电磁波振荡装置自热效应研究

• 批准号: 21K04143
• 负责人: 及川 大
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: National Institute of Technology, Toyota College
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04143/
• 关键词: 高温超伝導体; テラヘルツ電磁波; 微細加工; 超伝導体; 自己発熱効果; ジョセフソン接合

本研究は高温超伝導体結晶構造中に内包されるジョセフソン接合のデバイス機能を用いた，テラヘルツ電磁波発振器の高出力化を目的としている。特に，高出力化の弊害となるジョセフソン接合における動作時の自己発熱効果の低減に主眼を置いている。前年度に発熱効果の低減化を数値解析的に調査した。今年度は実験的研究を行う予定であった。そのためにはまず，超伝導結晶をミクロンサイズに微細加工する必要がある。その微細加工技術において重要なフォトリソグラフィやアルゴンイオンミリング(プラズマエッチング)の最適化，設計および構築を行なった。フォトリゾグラフィは現像技術を用いて微細パターンの描画を行うものである。まず，光源を駆動する回路の作製を行なった。また実体顕微鏡及び3次元可動ステージを用いてマスクアライナを自作し，感光剤(レジスト)や現像液の質，量や反応時間を最適化し，超伝導体結晶に望まれる微細パターンを作製することに成功した。一方，超伝導結晶を微細に切削するプラズマエッチング装置についての，高真空度の達成や，アルゴンガスの導入機構の構築を行なった。また貸与した高周波電源においてプラズマの点火や切削可能であることを確認した。上記と並行して，数値解析による研究も遂行した。超伝導結晶の厚さを薄くすることで更なる，発熱の低減が可能なことを示した。さらに発熱だけでなく，実際に放射される電磁波の周波数や強度を超伝導結晶内部を等価回路に置き換えることによって評価した。研究分担者とともに超伝導単結晶の作製を行い，原材料の融点を低下させるフラックス剤を通常より過剰に添加し焼結することによって，結晶性の高い単結晶を得ることに成功した。

This study explores the use of high-temperature superconductor bonding technology within the crystal structure of high-temperature superconductors. The purpose of the high-power electromagnetic wave vibrator is the function of the function. The special feature is that the disadvantages of high-effort operation include reducing the heat effect of the main eye when combined with the action of the main eye. A survey on numerical analysis of the reduction of thermal effects in the previous year was carried out. This year's research on the topic has been decided.そのためにはまず, super conductive crystal をミクロンサイズにmicro processing is necessary がある.そのMicromachining technology is importantミリング(プラズマエッチング)のoptimization, design and construction of およびを行なった. The フォトリゾグラフィはphenomenon technology uses いてfine パターンのdrawing を行うものである.まず, light source を駆 动 す る circulator の production を row な っ た. The また実顕microscope and the 3-dimensional movable mirror are self-made by いてマスクアライナを, and the photoreceptor (レジスト) is the phenomenon The liquid quality, quantity and reaction time were optimized, and the superconductor crystallization was successfully produced with fine microstructure. On the one hand, super conductive crystallization and fine cutting equipment are used.の, the achievement of high vacuum degree, the construction of アルゴンガスの introduction mechanism and を行なった.また loan and したhigh frequency power supply においてプラズマのignition や cutting possible であることをconfirmation した. The above is written in parallel, and the analysis of numerical values ​​is carried out through research. The thickness of the super conductive crystal is the same as the thickness of the crystal, and the reduction of the heat is possible.さらに発热だけでなく, 実记にradiation される のCycle number and intensity of electromagnetic waves The isotropic circuit inside the superconducting crystal is replaced by an equal-weighted circuit. The person in charge of the research is Tsuyoshi Tsuyoshi, who is responsible for the production of super crystallization, and the melting point of the raw material is low. Usually, the よりpass is added to the し焼 knot することによって, and the crystallinity is high and the ることに is successfully obtained.

项目成果

及川大，都築啓太，熊谷勇喜，安藤浩哉，杉浦藤虎，塚本武彦

及川大、都筑启太、熊谷由纪、安藤博也、杉浦藤虎、冢本武彦

• 发表时间: 2022
• 作者: 諸星 美咲;金 敬鎬;阿部 良夫;固有接合内部のc軸方向における温度分布の数値解析
• 通讯作者: 固有接合内部のc軸方向における温度分布の数値解析

Enhancement of magnetic flux distribution using roundly stacked‐HTS tape

使用圆形堆叠高温超导带增强磁通量分布

• 发表时间: 2021
• 作者: Keita Tsuzuki;Norihito Kambe;Dai Oikawa;Hiroya Andoh;Takehiko Tsukamoto
• 通讯作者: Takehiko Tsukamoto

Synchronization of intrinsic Josephson junctions in terahertz electromagnetic wave oscillators with non-uniform temperature distributions

非均匀温度分布太赫兹电磁波振荡器中本征约瑟夫森结的同步

• 发表时间: 2021
• 作者: Dai Oikawa ;Keita Tsuzuki;Yuki Kumagai;Haruki Mitarai;Hiroya Andoh;Toko Sugiura;and Takehiko Tsukamoto
• 通讯作者: and Takehiko Tsukamoto

BSCCO Terahertz Oscillators Controlled With Additional Heaters

• DOI: 10.1109/tasc.2023.3334198
• 发表时间: 2024
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: D. Oikawa;Eric Dorsch;Stefan Guénon;D. Koelle;R. Kleiner

Melt-Casting 法Bi2212 超電導体における形状と導電特性の関係

熔铸法Bi2212超导体形状与导电性能的关系

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮崎芳野，及川大;都築啓太;安藤浩哉;杉浦藤虎;塚本武彦
• 通讯作者: 塚本武彦