高温超伝導体における光ミキシング効果とジョセフソンプラズマ励起

高温超导体中的光学混合效应和约瑟夫森等离子体激发

基本信息

批准号：
14655129
负责人：
中島健介
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Hirosaki University (2003)Tohoku University (2002)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

ビスマス系に代表される異方性の大きな銅酸化物高温超伝導体は、超伝導を担う結晶面(Cu-O層)と絶縁性の結晶面(BiO層)が積層した構造を有しており、積層面に垂直な方向の電流輸送特性はCuO2面間のジョセフソン弱接合によって支配される。そのため、結晶自体が多数の極めて密に結合したジョセフソン接合積層系、いわゆる固有ジョセフソン接合になっている。15年度は、固有ジョセフソン接合におけるジョセフソン・プラズマをフォノンやボルテクスとの相互作用を利用して励起することで光ミキシングなどの新しい機能性を発現させることを目指して研究を行い、次のような成果を得た。(1)段差基板上にLPE成長させたBi_2Sr_2CaCu_2O_8単結晶薄膜を用いて固有ジョセフソン接合フラックスフロー素子(IJJFFD)を作製し、常伝導金属電極の影響を排除した磁束フロー特性の測定を可能とした。(2)フラックスフロー状態のIJJFFDの中で運動するジョセフソンボルテックスが、外部から照射したミリ波に応答することで、電圧-電流特性上にゼロ交差するステップが現れることを発見した。(3)ゼロ交差ステップの発現を数値シミュレーションにより解析し、この現象が接合内を伝播するミリ波にボルテックスが位相同期することによって引き起こされていることを明らかにした。(4)ゼロ交差ステップが発生しているIJJFFDの中では、ジョセフソン・ボルテックスの密度波(VDW)が生じている事を見出した。(5)フラックスフロー状態にあるIJJFFOに1.5mm帯の近接した2波長の赤外線レーザを照射し、電圧・電流特性に変化が現れることを確認した。この光応答のメカニズムとして光照射による熱の影響は排除できないが、パルス光を使った実験により、より詳しい知見が得られるものと期待される。

高温各向异性氧化铜氧化铜超导体（例如二x系统）具有一种结构，其中晶体表面（CU-O层）负责超导性和绝缘晶体表面（BIO层）层压（Bio层），并且在垂直于堆叠表面的当前运输特性由Jose undections undections confancections contancections contections。因此，晶体本身是约瑟夫森结层压系统，其中形成了许多非常紧密的晶体，称为内在的约瑟夫森连接。 2015年，我们使用与声音和涡流的相互作用进行了固有的约瑟夫森连接中的Josephson等离子体的激发研究，以创建新功能，例如摄影，并实现以下结果。（1）使用BI_2SR_2CACU_2O_8制造了固有的Josephson Josephson交界通量流量元件（IJJFFD）。8通过LPE生长的单晶薄膜在步骤基板上生长，从而可以测量磁通流特性，而无需正常导电金属电极的效果。（2）我们发现，当Josephson Vortex以磁通状态移动时，响应于外部照射的毫米波时，就会出现在电压电流特性上的零的步骤。（3）我们通过数值模拟分析了零交叉步骤的发生，并揭示了这种现象是由涡流对毫米波传播在交界处的毫米循环引起的。（4）发现在发生零交叉步骤的IJJFFD中，发生了约瑟夫森涡流密度波（VDW）。（5）在1.5mm频段中用两个波长的红外激光辐照通量流状态的ijjffo，并证实了电压和电流特性的变化。尽管不能消除由于光照射引起的热量作为这种光反应的机制，但预计将通过使用脉冲光实验获得更详细的知识。