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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655129/
• 关键词: 高温超伝導; 固有ジョセフソン接合; ジョセフソン・プラズマ; 光ミキシング; 磁束フロー; ジョセフソン効果; ボルテックス; 高温超伝導体; 固有ジョセフソン効果

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。

ビ ス マ ス に mean さ れ の る different party sex き な copper acidification of high temperature and ultra 伝 は conductor, super 伝 guide を bear う crystal surface layer (Cu - O) と never try の crystal surface layer (BiO) が horizon し た a し を construction て お り に な vertical direction, the product level の current transmission characteristic は CuO2 between の ジ ョ セ フ ソ ン weak joint に よ っ て dominate さ れ る. そ の た め, crystallization of autologous が most の め て dense に combining し た ジ ョ セ フ ソ ン joint product series, い わ ゆ る inherent ジ ョ セ フ ソ ン joint に な っ て い る. 15 annual は, inherent ジ ョ セ フ ソ ン joint 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 を interaction using し て wound up す る こ と で light ミ キ シ ン グ な ど の new し い functional を 発 now さ せ る こ と を refers し て secondary の を い, よ う た を な achievements. (1) poor substrate に LPE growth さ せ た Bi_2Sr_2CaCu_2O_8 単 を crystal film using い て inherent ジ ョ セ フ ソ ン joint フ ラ ッ ク ス フ ロ ー element (IJJFFD) し the を cropping, often 伝 guide metal electrode の influence を exclude し た magnetic beam フ ロ ー の determined を may と し た. (2) フ ラ ッ ク ス フ ロ ー state の IJJFFD の で す movement る ジ ョ セ フ ソ ン ボ ル テ ッ ク ス が, external か ら irradiation し た ミ リ wave に 応 answer す る こ と で, electricity 圧 - current characteristic に ゼ ロ job す る ス テ ッ プ が now れ る こ と を 発 see し た. (3) ゼ ロ job ス テ ッ プ の 発 を now the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り analytical し, こ が の phenomenon within the joint を 伝 sowing す る ミ リ wave に ボ ル テ ッ ク ス が phase during the same period す る こ と に よ っ て lead き up こ さ れ て い る こ と を Ming ら か に し た. (4) ゼ ロ job ス テ ッ プ が 発 raw し て い る IJJFFD の in で は, ジ ョ セ フ ソ ン · ボ ル テ ッ ク ス の density wave (VDW) born が じ て い る matter を show the し た. (5) フ ラ ッ ク ス フ ロ ー state に あ る IJJFFO に 1.5 mm 帯 の nearly meet し た の 2 wavelength red outside レ ー ザ し を exposure, electric 圧 に current characteristics - the が now れ る こ と を confirm し た. こ の light 応 answer の メ カ ニ ズ ム と し て light に よ る hot の influence は exclude で き な い が, パ ル photocatalysis を ス っ た be 験 に よ り, よ り detailed し い knowledge が have ら れ る も の と expect さ れ る.

项目成果

J.Chen, K.Nakajima: "Sensitivity of high temperature superconducting Josephson detectors at millimeter-wave band"Superconductor Science and Technology. 16. 1391-1393 (2003)

J.Chen、K.Nakajima：“毫米波波段高温超导约瑟夫森探测器的灵敏度”超导科学与技术。

K.Inomata: "Junction parameter control of Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ> stacked junctions by annealing"Appl Phys Lett. Vol.82. 769-771 (2003)

K.Inomata：“通过退火控制 Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ> 堆叠结的结参数”Appl Phys Lett 第 82 卷（2003 年）。

K.Nakajima: "Ion Implantation Effects on Tunneling Properties of Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y> Intrinsic Josephson Junctions"IEEE Trans. Appl. Supercond.. Vol.13(印刷中). (2003)

K. Nakajima：“离子注入对 Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y> 本征约瑟夫森结的隧道特性的影响”IEEE Trans.. Vol.13（出版中）。

J.Chen: "Wideband Frequency Metrology using High Temperature Superconducting Josephson Junctions"IEEE Trans. Appl. Supercond.. Vol.13(印刷中). (2003)

J.Chen：“使用高温超导约瑟夫森结的宽带频率计量”IEEE Trans.. Vol.13（印刷中）。

Y.Mizugaki, K.Nakajima: "Intrinsic Josephson junctions in c-axis oriented La_<1.85>Sr_<0.15>CuO_4 thin films"Journal of Applied Physics. 95. 2534-2538 (2003)

Y.Mizugaki、K.Nakajima：“c 轴取向 La_<1.85>Sr_<0.15>CuO_4 薄膜中的本征约瑟夫森结”应用物理学杂志。