YBCO薄膜人工粒界の電界効果を利用した超伝導三端子デバイス

利用YBCO薄膜人工晶界电场效应的超导三端器件

• 批准号: 05750304
• 负责人: 中島 健介
• 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-05750304/
• 关键词: 高温超伝導; YBCO; 電界効果; 人工粒界; バイクリスタル; 三端子デバイス

低いキャリア密度と短いコヒーレンス長に特徴付けられる酸化物高温超伝導体における電界効果は、電荷輸送を電界効果によって制御するタイプのデバイス開発といった観点から有望視されるだけでなく、高温超伝導材料のキャラクタリゼーションの手段として精力的に研究されている。一方、酸化物高温超伝導体の傾角粒界は、弱接合として機能することからYBCAなどのc軸配向薄膜を用いてジョセフソン接合を実現する手段として広く用いられている。また、人工粒界接合には単結晶薄膜に比べて大きな電界感受性が期待できることから、本研究ではYBCA人工粒界ジョセフソン接合における電界効果に関する調査研究を行った。バイクリスタルSTO基板上に成膜した膜厚600ÅのYBCA薄膜を用いて接合の幅約30mumの人工粒界ジョセフソン接合粒界接合を作製し、STO基板の裏面にゲート電極を設けてゲート電界(最大約20kV/cm)を印加したときの接合特性の変化を調べた。接合の臨界電流I_cは負極性のゲート電圧によって上昇し、正極性のゲート電圧を印加したときには低下した。この傾向は、ゲート電界によってもたらされる粒界のキャリア密度の変調(DELTAn/n〜数%)と矛盾しない。また、粒界接合の電流電圧特性にはcoplanar slot型の共振器と見なすことのできる粒界接合に交流ジョセフソン効果によって輻射された電磁波が共振するいわゆる自己共振ステップ(Fiske Steps)が観測され、しかもその共振周波数がゲート電界によって大幅に変化することを見出した。これはゲート電界によって粒界接合の誘電的性質が大きく変化することを意味しており、Tunable Josephson Oscilator等への応用が期待される。

Low temperature dielectric density, short temperature dielectric properties, high temperature dielectric properties, high temperature dielectric properties, The angle of inclination and weak junction of a high temperature superconducting conductor are formed by means of a thin film with c-axis alignment. This study investigated the effects of YBCA artificial grain junction on the electrical susceptibility of crystalline films. YBCA thin films with a film thickness of 600 μ m were formed on the STO substrate and bonded to artificial grain boundaries with a width of about 30 μ m. The bonding characteristics of the YBCA thin films were adjusted by setting the electrode on the back surface of the STO substrate and adjusting the electrical boundary (approximately 20kV/cm). The junction critical current I_c increases and decreases due to the polarity of the electrode. This tendency is contradictory to the change in density (DELTAn/n ~ %) of the grain boundary. The current voltage characteristics of coplanar slot type resonators are found in the resonance of electromagnetic waves. The nature of the induction of electricity in the electric field has changed greatly, and the use of Tunable Josephson Oscillator has been expected.

项目成果

J.Chen et al.: "YBCO Artificial Grain boundary Junctions on Si" IEEE Transacrions on Applied Superconductivity. 3. 2333-2336 (1993)

J.Chen 等人：“YBCO 硅上的人工晶界结”IEEE Transacrions on Applied Superconductivity。

K.Nakajima et al.: "Fabrication and Properties of Field Effect Device based on Bi-crystal Grain Boundary Junction of YBa_2CU_3O_<7-0> Films" Proceedings of SPIE'sOE/LASE'94. 印刷中.

K. Nakajima 等人：“基于 YBa_2CU_3O_<7-0> 薄膜双晶晶界结的场效应器件的制造和性能”SPIEsOE/LASE94 论文集。

K.Nakajima et al.: "Electric field effect on the artificial grain boundary of bicrystal YBa_2CU_3O_<7-0> films" Applied Physics Letters. 63. 684-686 (1993)

K.Nakajima 等人：“双晶 YBa_2CU_3O_<7-0> 薄膜人工晶界上的电场效应”应用物理快报。