高温超伝導量子干渉デバイスの作製及び雑音特性に関する研究

高温超导量子干涉器件制备及噪声特性研究

• 批准号: 05750303
• 负责人: 陳 健
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750303/
• 关键词: 酸化物高温超伝導体; 超伝導量子干渉デバイス(SQUID); 低周波1; f; 粒界ジョセフソン接合; 臨界電流ゆらぎ; 温度ゆらぎ; 磁束ゆらぎ

人間の脳の神経活動によって生ずる低周波磁気信号は、約0.1 以下と低周波地磁気のさらに1億分の1以下と極めて弱い。現在のところリアルタイムでこれらの微弱な磁気信号を検出できるセンサーは超伝導量子干渉デバイスいわゆるSQUID磁束計以外にない。ニオブ(Nb)のような金属系超伝導体を用いた低温SQUIDでは既に 10fT程度の磁場まで測定できるようになっており実際に脳磁場計が開発されている。但し、これを動作させるためには液体ヘリウム(温度:4.2K)による冷却が不可欠でありこれがシステムの大型化、高価格化を招き、普及を妨げる要因となっている。ところで、1986年の酸化物高温超伝導体の発見によって超伝導デバイスにおいて動作温度を液体窒素温度(77K)程度上昇させることを可能にした。本研究は生体磁気信号を検出するため、77Kで安定動作する高温SQUID応用を実現することを目指し、高温SQUIDの形状設計、作製及びその雑音発生機構の解明を行った。本申請者は、自分らが開発したバイクリスタル基板上にエピタキシャル成長したYBCO人工粒界ジョセフソン接合を用い、ワッシャー型DC-SQUIDの形状選定や実験結果と設計値との比較、校正等の方法で、設計パラメーター及び計算式を確定した。これらの結果を基づいて最適化した77Kで安定動作SQUIDは、再現性や対称性良く、最大出力電圧約24muV 、最大磁束-電圧変換効率約68muV/phi_0の高い価が得られた。また、申請した超低雑音増幅器等を用いて、高温SQUIDの低周波1/f雑音の発生機構を調べたところ、その雑音の主な原因は磁束ゆらぎではなく、SQUIDを構成するジョセフソン接合の臨界電流ゆらぎであることを判明した。今後、これらの成果を基に、高温SQUIDの固有雑音発生機構をさらに解明し、雑音レベルを減少させていくことが重要な課題である。

The low-frequency magnetic signal generated by the activities of the gods in the human world is about 0.1 or less, and the low-frequency geomagnetic signal is about 100 million points or less, which is extremely weak. Now the weak magnetic signal is coming out.サーはSuperconductive quantum stem 渉デバイスいわゆるSQUID magnetic beam meter other than にない.ニオブ(Nb)のようなMetal-based superconductor is used for low-temperature SQUID 10 fT level magnetic field meter is used to measure the magnetic field. However, it is not possible to cool down the しこれを action させるためには liquid ヘリウム (temperature: 4.2K) The main reason for the large-scale, high-priced and widespread use of the でありこれがシステムの is due to the となっている.ところで, 1986 Acid compound high-temperature superconductor の発见によってsuperconductor デバイスにIt is possible that the operating temperature and the liquid suffocation temperature (77K) have increased. In this study, the biomagnetic signal is detected, and the stable operation of 77K and the high-temperature SQUID application are realized. The shape design and production of high-temperature SQUID and the production mechanism of びその雑音発発. The applicant of the present application has developed a self-divided and open-circuit fiber optic cable on the substrate. YBCO Artificial Grain Boundary YBCO Artificial Grain Boundary Jointing System The shape selection of the SQUID type DC-SQUID is based on the results, design values, comparison, correction, etc., and the design and calculation formulas are determined. The result of the optimization is that the 77K has a stable operation SQUID, good reproducibility and symmetry, and the maximum output voltage is about 24 muV , the maximum magnetic beam-electric pressure conversion efficiency is about 68muV/phi_0.また, apply for したUltra-low sound amplifier, etc. いて, high temperature SQUID のlow frequency 1/f 雑音 の発生Mechanism を Adjustment べたところ, その雑音の Main reason は Magnetic beam ゆらぎではなく, SQUID を constitute するジョセフソン junction の critical current ゆらぎであることを clarification した. From now on, the results of high-temperature SQUID will be solved, and the inherent high-temperature SQUID will be solved and the high-temperature SQUID will be reduced.

项目成果

山下 努: "高温超伝導体のSQUIDへの応用" 電子情報通信学会論文誌C-II. J76-C-II. 343-350 (1993)

Tsutomu Yamashita：“高温超导体在 SQUID 中的应用”IEICE Transactions J76-C-II 343-350 (1993)。

Jian Chen: "Flicker(1/f)noise of YBCO grain boundary DS SOUIDs" Advances in Superconductivity (proc.of ISS'93). (発表予定).

陈健：“YBCO 晶界 DS SOUID 的闪烁（1/f）噪声”超导进展（ISS93 的程序）（待提交）。