固有ジョセフソン効果の広領域位相同期と電磁波放射構造

固有约瑟夫森效应和电磁辐射结构的广域相位同步

• 批准号: 22K04861
• 负责人: 南 英俊
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04861/
• 关键词: ジョセフソン効果; テラヘルツ波; 高温超伝導; 固有ジョセフソン接合; 高温超伝導体

高温超伝導体Bi2Sr2CaCu2O8+dはジョセフソントンネル接合が積層した構造をもつ層状物質であり、ジョセフソン効果を基本原理とする単色テラヘルツ波の放射が起こる。本研究は、この結晶の大規模なアレイ構造やフォトニック結晶の概念を応用することで、結晶内で生じる超伝導電流、常伝導電流と変位電流の集団励起であるジョセフソンプラズマの、広い領域でのコヒーレンスの実現を目指す。それによって、放射される単色テラヘルツ波を増強することを目的とする。今年度は、これまでで最大の２４個までのメサ型素子からなるアレイ素子を作製することに成功し、さらなる大型化の足掛かりを得た。素子数が多くなると問題となるジュール発熱対策として、この研究分野では初めてとなる、パルス電圧でバイアスする測定システムを構築した。発振素子の基本特性である周波数スペクトルと放射分布をパルスバイアス下で測定できるようになった。１４個および２４個のメサ型素子からなるアレイ素子において、要素であるメサ型素子が放射するテラヘルツ波間の周波数引き込み現象（単色化）を、新たに構築した周波数スペクトル測定システムを使って観測することに成功した。また、当初想定していなかったが、パルスバイアスによってサブテラヘルツ～テラヘルツ帯で周波数掃引が可能であることが見いだされた。パルスバイアス研究以外では、これまで我々の素子で観測されていた高い放射指向性の解明に向けて精力的に研究を行った。その結果、排熱のためにメサ構造に接触させていたアルミナ板またはサファイア板が、誘電体共振器アンテナとして動作していることを、放射分布測定実験とコンピューターシミュレーションによる研究によって突き止めた。上記の成果は応用物理学会、低温物理国際会議などで発表し、２件のプロシーディング論文を発表した。周波数掃引については特許出願を行った。

High temperature super conductor 伝 Bi2Sr2CaCu2O8 + d は ジ ョ セ フ ソ ン ト ン ネ ル joint が horizon し た tectonic を も つ layered material で あ り, ジ ョ セ フ ソ ン unseen fruit を basic principle と す る 単 color テ ラ ヘ ル の ツ wave radiation が up こ る. は, this study こ の crystallization の large-scale な ア レ イ tectonic や フ ォ ト ニ ッ ク crystallization の concept を 応 with す る こ と で, crystallization で raw じ る super 伝 conductive, often 伝 conductive と flows - a current の set 団 wound up で あ る ジ ョ セ フ ソ ン プ ラ ズ マ の, hiroo い field で の コ ヒ ー レ ン ス の be presently を refers す. Youdaoplaceholder0 and the radiating される単 color テラヘ とする the を それによって wave を enhance the する とを とを とを objective とする. Our は, こ れ ま で で biggest の 24 ま で の メ サ type element child か ら な る ア レ イ element system を son す る こ と に successful し, さ ら な る large-scale の foot hanging か り を た. Element child more than several が く な る と problem と な る ジ ュ ー ル 発 hot policy と seaborne し て, こ の research eset で は early め て と な る, パ ル ス electric 圧 で バ イ ア ス す る determination シ ス テ ム を build し た. 発 element child の basic characteristics of vibration で あ る cycle for ス ペ ク ト ル と radiation distribution を パ ル ス バ イ ア ス で determination under で き る よ う に な っ た. 14 お よ び 24 の メ サ type element child か ら な る ア レ イ element child に お い て, element で あ る メ サ type element child が radiation す る テ ラ ヘ ル ツ の between wave cycle for lead き 込 み phenomenon (単 color) を, new た に build し た cycle for ス ペ ク ト ル determination シ ス テ ム を make っ て 観 measuring す る こ と に successful し た. ま た, wanted to settle し て い な か っ た が, パ ル ス バ イ ア ス に よ っ て サ ブ テ ラ ヘ ル ツ ~ テ ラ ヘ ル ツ 帯 で cycle for sweep may lead が で あ る こ と が see い だ さ れ た. パ ル ス バ イ ア ス study outside で は, こ れ ま で I 々 の element child で 観 measuring さ れ て い た high radiation directivity い の interpret に to け を line っ て energy に research た. そ の results, heat removal の た め に メ サ tectonic に contact さ せ て い た ア ル ミ ナ plate ま た は サ フ ァ イ ア plate が, induced electric resonator ア ン テ ナ と し て action し て い る こ と を, radiation distribution measurement be 験 と コ ン ピ ュ ー タ ー シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ る research に よ っ て tu き check め た. The above record shows that the <s:1> achievements <s:1> 応 応 were published by the physical Society and the International Conference on Low Temperature Physics な <s:1> で で, and two <s:1> プロシ ディ ディ グ グ papers を were published by を た. Frequency sweep: に, に, て, て, を, った.

项目成果

高温超伝導体を用いた小型 THz 波発振システムの開発 Ⅱ

利用高温超导体开发紧凑型太赫兹波振荡系统II

• 发表时间: 2022
• 作者: 山口啄弥;山田将太朗;中川駿吾;榎本裕樹;齋藤佑真;鈴木祥平;菊池隆太;辻本学;南英俊;柴田將史;豊崎次郎;竹内孝行;永崎洋;馬渡 康徳;柏木 隆成
• 通讯作者: 柏木 隆成

Bi2212-THz 波発振器の材料と発振特性に関する研究

Bi2212-THz波振荡器材料及振荡特性研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 柏木隆成;中川駿吾;山口啄弥;山田将太郎;榎本祐樹;齋藤佑真;鈴木祥平;菊池隆太;中尾裕則;石田茂之;永崎洋;茂筑高士;辻本学;南英俊
• 通讯作者: 南英俊

Enhanced Radiation Directivity of High-Tc Superconducting Terahertz Emitters

高温超导太赫兹发射器的增强辐射方向性

• 发表时间: 2023
• 期刊: JPS Conference Proceedings of 29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29)
• 作者: Y. Saito;H. Minami;R. Kikuchi;T. Kashiwagi;M. Tsujimoto;and K. Kadowaki
• 通讯作者: and K. Kadowaki

Bi2212-THz波発振素子の周波数特性に及ぼす誘電体構造の効果

介质结构对Bi2212-THz波振荡装置频率特性的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 齋藤佑真;南英俊;菊 隆太;中川駿吾;山口啄弥;山田将太郎;榎本裕樹;鈴木祥平;辻本学;柏木 隆成
• 通讯作者: 柏木 隆成

Bi2212メサアレイの大型化とパルス駆動の研究

Bi2212台面阵列尺寸增大及脉冲驱动研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 南英俊;菊池隆太;齋藤佑真;中川駿吾;山口啄弥;山田将太郎;榎本裕樹;鈴木祥平;辻本学;柏木隆成
• 通讯作者: 柏木隆成