積層ジョセフソン接合における磁束量子密度波の励起と量子機能性の発現

磁通量量子密度波的激发和堆叠约瑟夫森结中量子功能的表现

基本信息

批准号：
16656102
负责人：
中島健介
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Hirosaki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656102/
关键词：
酸化物高温超伝導体固有ジョセフソン接合フラックフロー磁束量子ビスマス誘導結合モデルピニングシャピロステップ銅酸化物高温超電導体磁束密度波ボルテクスプラズマ励起磁束フローデバイス高周波放射

项目摘要

銅酸化物高温超伝導体は,超伝導電流の輸送を担うCuO_2層が積層した結晶構造を特徴としており,CuO_2層に沿ったab面方向とそれに垂直なc軸方向では電流輸送特性に異方性が生ずる。c軸方向の電流輸送はCuO_2層間のジョセフソン結合が支配的であり,特に異方性の強いビスマス系酸化物高温超伝導体などでは微細加工によってc軸方向の電流経路を制限してやると超伝導体(S)-絶縁体(I)-超伝導体(S)の積層構造を反映したSISジョセフソン接合が多数積層した電流-電圧特性が観測され,固有ジョセフソン接合あるいは積層固有ジョセフソン接合と呼ばれている。結晶構造に由来する積層ジョセフソン接合では,超伝導層が極めて薄いために接合間の磁気結合が極めて強く,磁束量子を伴うジョセフソン・ボルテクスの振る舞いが従来の接合系とは大きく異なる。本研究では,ビスマス系銅酸化物高温超伝導体の固有ジョセフソン接合におけるジョセフソン・ボルテクスのダイナミクスとそれに付随する量子機能性を磁気的に強結合した積層ジョセフソン接合における磁束量子密度波(Vortex Density Wave : VDW)との関連付けて明らかにすることを目的にしている。そこで固有ジョセフソン接合に磁場を印加した際にボルテクスが接合電流によるローレンツ力を受けて運動するフラックスフロー現象に着目し,フラックスフロー状態の固有ジョセフソン接合にミリ波を照射したときの応答特性の実験結果と結合サイン・ゴルドン方程式にジョセフソン・ボルテクスの周期的ピニング効果を織り込んだ数値シミュレーションの結果を比較,検討した結果,次のような結論を得た。1.周期的ピニングポテンシャルを導入した固有ジョセフソン接合においては,ボルテックスが全ての積層ジョセフソン接合にわたってコヒーレントに運動する。この状態で,ミリ波により一方の接合端に高周波交番磁界を印加するとシャピロステップに極めて類似した振る舞いを示す高周波誘導ステップが現れる。2.ピニング・フリーの固有ジョセフソン接合をフラックスフロー状態とし,ミリ波により一方の接合端に高周波交番磁界を印加することで現れるゼロ交差ステップは,ボルテクス運動が交番磁界に同期することで積層ジョセフソン接合内にVDWが励起した結果と考えられるこれらの成果は,周有ジョセフソン接合内を運動する磁束量子(フラクソン)を利用してマイクロ波やミリ波の増幅,発振が可能であることを示唆しており応用上有用な知見である。

铜氧化铜高温超导体的特征是晶体结构，其中CUO_2层负责运输超导电流，并且各向异性发生在沿AB平面的当前传输特性沿CuO_2层的AB平面方向以及c轴向垂直于cuo_2层。 The Josephson bond between CuO_2 layers is dominant in current transport in the c-axis direction, and in particular, in the case of highly anisotropic bismuth-based oxide high-temperature superconductors, when the current path in the c-axis direction is limited by fine processing, current-voltage characteristics of multiple SIS Josephson junctions that reflect the stacked structure of superconductors (S)-insulator （i） - 施加器（s），被称为固有的约瑟夫森连接处或堆叠的内在约瑟夫森连接。在源自晶体结构的层压约瑟夫森连接中，超导层非常薄，因此交界处之间的磁耦合非常强，并且与磁通量量子的Josephson Vortex的行为与常规连接系统的磁性量相差显着不同。这项研究旨在阐明约瑟夫森涡流在固有的约瑟夫森连接中的动力学，基于二抗氧化铜的氧化铜高温超导体及其相关的量子功能，通过将它们与磁性耦合型层压型层压型层压型层状涡旋密度（VDW）相连，通过将它们连接起来。因此，我们集中在通量流现象上，在该现象中，当将磁场应用于固有的Josephson交界处时，由于连接电场引起的Lorentz力引起的涡流移动，并比较并检查并检查了响应特征的实验结果，当时固有的Josephson连接在Flux Flowson与Millimeter Wave的固有结合的固有的Josephson交界处的响应特征与数字施加了数字的数字构图。耦合的正弦 - 戈登方程，并获得了以下结论。 1。在具有周期性固定电势的内在约瑟夫森交界处，涡流在所有堆叠的约瑟夫森交界处都相干移动。在这种状态下，当将高频交替磁场应用于一个以毫米波最终的连接处时，高频引导步骤表现出与夏皮罗步骤非常相似的行为。 2。当无固定的内在约瑟夫森连接处处于通量流状态，并将高频交替磁场应用于毫米毫米波最终的一个连接处时，将出现的零交叉步骤被认为是VDW在堆叠的Josephson连接中激发VDW的结果，该连接是通过与交替磁场同步的Josephson连接。这些结果表明，可以使用磁通量量子（法线）在约瑟夫森连接中移动的磁通量量子（法线）可以放大和振荡，并在应用中有用。