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

• 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

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。

CuO_2 layer is characterized by crystalline structure, and CuO_2 layer is anisotropic in current transport characteristics along the direction of ab plane and perpendicular to c-axis. Current transport in the c-axis direction is controlled by the combination of CuO_2 interlayer solutions, especially anisotropic high-temperature superconductors. Micromachining is used to limit the current path in the c-axis direction. The superconductors (S)-insulators (I)-superconductors (S) multilayer structure is reflected in the SIS solution junction. The current-voltage characteristics of the multi-layer CuO_2 interface are measured. Inherent solution joint: Inherent solution joint: Inherent solution joint The crystal structure is composed of the following layers: the superconductor layer is thin, the magnetic field is strong, the magnetic field is quantum, and the crystal structure is composed of the superconductor layer and the magnetic field. The purpose of this research is to clarify the correlation between the intrinsic intrinsic The inherent magnetic field of the joint is reflected in the joint current and the joint force is reflected in the joint motion. The results of the calculation of the response characteristics of the natural solution of the state of the system are compared with the results of the calculation of the periodic response characteristics of the system in combination with the equation of the system. 1. The first step is to create a new environment for the future. The state of the magnetic field is similar to that of the magnetic field at the junction of the high frequency wave and the high frequency wave 2. Inherent joint conditions, high frequency cross field conditions, high frequency cross field conditions, high frequency The magnetic beam quantum in the motion of the circular joint is used to increase the amplitude of the wave, and the vibration is possible.

项目成果

Microwave-induced effects on collective vortex motion in Bi-2212 intrinsic Josephson function stacks

微波对 Bi-2212 固有约瑟夫森函数堆栈中集体涡运动的影响

• 发表时间: 2004
• 期刊: Superconductor Science and Technology 17
• 作者: K.Nakajima;H.Sasaki;T.Yasuda;J.Chen.T.Yamashita
• 通讯作者: J.Chen.T.Yamashita

Millimeter-wave sensitivity of YBCO grain boundary Josephson junctions coupled with CPW-fed slot dipole antennas

YBCO 晶界约瑟夫森结与 CPW 馈电缝隙偶极子天线耦合的毫米波灵敏度

• 期刊: IEEE Trans.on Applied Superconductivity (発表予定)
• 作者: K.Nakajima;N.Ebisawa;H.Sato;J.Chen;T.Yamashita;Y.Sawaya
• 通讯作者: Y.Sawaya

Differential Conductance Properties of La_<2-x>Sr_xCuO_4 Intrinsic Josephson Junctions under Magnetic Field

磁场下La_<2-x>Sr_xCuO_4本征约瑟夫森结的微分电导特性

• 发表时间: 2004
• 期刊: Japan Journal of Applied Physics 43
• 作者: Y.Mizugaki;Y.Uematsu;K.Nakajima;T.Yamahsita et al.
• 通讯作者: T.Yamahsita et al.

Millimeter-wave sensitivity of YBCO grain boundary Josephson junctions coupled with coplanar waveguide-fed slot dipole antennas

• DOI: 10.1109/tasc.2005.849915
• 发表时间: 2005-06
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: K. Nakajima;N. Ebisawa;H. Sato;Jian Chen;T. Yamashita;Y. Sawaya

Characteristics of Charging Effect in One-Dimensional Array of Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ> Intrinsic Josephson Junctions

Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>本征约瑟夫森结一维阵列充电效应特性

• 发表时间: 2005
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics 44・24
• 作者: Y.Dan;M.Kishida;T.Ikuta;K.Nagayama;K.Takahashi;Koji Takahashi;Koji Takahashi;Y.Yamada et al.;T.KAWAE et al.
• 通讯作者: T.KAWAE et al.