全反射テラヘルツ時間領域分光を用いたジョセフソン接合構造の位相ゆらぎの研究

利用全内反射太赫兹时域光谱研究约瑟夫森结结构的相位涨落

基本信息

批准号：
18740182
负责人：
岡田隆典
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、テラヘルツ時間領域全反射分光法を用いてエバネッセント波を発生させジョセフソンプラズマを選択的に励起し、高温超伝導体を発振源とするより強力で広帯域なテラヘルツ光源の開発を行うことである。昨年度に作製した低温測定テラヘルツ時間領域全反射分光法を用いて、目的達成のため二つのアプローチで研究を行った。一つ目は、層状酸化物高温超伝導体のジョセフソンプラズマの表面モードを直接観測し、得られた知見から発振源となる現象を探ることである。試料表面上にジョセフソンプラズマを発生させるために、c軸が試料面に垂直に配向した試料を作製し、温度、励起光偏光を変化させて測定した。その結果、不明瞭であるが表面モードに起因と考えられる信号が見られた。しかし、位相情報等の詳細な情報は未解決のままであり、テラヘルツ発振源となる有力な情報を得るに至らなかった。そこで、二つ目のアプローチとして、構造の類似性から一次元周期構造体をメタルに作製し、その表面モードのテラヘルツ領域での現象を考察した。サブミリメートルの構造を有する一次元周期構造体の表面モードは、周期を変化させることで共鳴周波数の制御、厚さとマテリアルを変えることで、共鳴信号のQ値を制御できることを見出した。これは相互インダクタンスを介した表面モードが起因していると考えられる。この共鳴ディップは、外部雰囲気の屈折率変化によって敏感に反応し、高感度センシング技術につながる現象である。また、表面モードの共鳴が起こっているところでは、電場増強が見込まれ、この電場を利用し内部の共鳴振動を外部に引き出すと、テラヘルツ周波数電磁波の高強度発信源になると見込まれる。

这项研究的目的是使用Terahertz时域总反射光谱来开发更强大的宽带Terahertz光源，以选择性地激发Josephson等离子体，并开发出具有高温超导体的更强的宽带Terahertz光源作为振荡源。使用去年制备的Terahertz时域总反射光谱法，我们使用两种方法进行了研究以实现我们的目标。首先是直接观察分层氧化物高温超导体的约瑟夫森等离子体的表面模式，并探索从获得的发现中作为振荡来源的现象。为了在样品表面产生约瑟夫森血浆，制备了垂直于垂直于样品表面的样品，并通过变化的温度和激发光极化进行测量。结果，发现信号尚不清楚，但被认为是由于表面模式引起的。但是，诸如相位信息之类的详细信息仍未解决，并且无法获得任何有用的信息作为Terahertz振荡源。因此，作为第二种方法，由于结构的相似性，我们在金属中制造了一维周期结构，并检查了表面模式的Terahertz区域中的现象。已经发现，可以通过改变以控制共振频率的周期以及改变厚度和材料以控制谐振信号的Q值来控制具有亚毫米结构的一维周期结构的表面模式。这被认为是由于表面模式通过相互电感造成的。这种共振倾角是一种现象，它会因外部大气的折射率变化而敏感，从而导致高灵敏度感应技术。此外，在发生表面模式共振的地方，预计电场将增加，如果使用内部共振振动在外部绘制，则预计将成为Terahertz频率电磁波的高强度来源。