固有ジョセフソン接合系の同期メカニズム解明とコヒーレントテラヘルツ光源への応用

阐明本征约瑟夫森结系统的同步机制及其在相干太赫兹光源中的应用

• 批准号: 13J04811
• 负责人: 辻本 学
• 金额: $ 6.03万
• 依托单位: University of Tsukuba (2015)Kyoto University (2013-2014)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J04811/
• 关键词: 高温超伝導体; 固有ジョセフソン接合; ジョセフソン効果; テラヘルツ波; テラヘルツ光源; 超伝導; 銅酸化物高温超伝導体; テラヘルツ; 連続光源; ビスマス系高温超伝導体; 単結晶; テラヘルツイメージング

銅酸化物高温超伝導体の固有ジョセフソン接合を使った小型コヒーレントテラヘルツ光源の実現に向けて、固有ジョセフソン接合系の位相同期メカニズム解明に臨んだ。利便性の高いテラヘルツ光源の実現は、材料科学、生命科学、環境科学、医療、薬学など、幅広い分野の発展促進につながる。本年度は主に次に挙げた２つの課題に着手した：（１）元素置換技法を用いた周波数特性の改善、および（２）電磁界シミュレータを使った空洞共振モード同定手法の確立である。（１）では、構成元素の一部を鉛に置換した高温超伝導体単結晶を用いて初めてテラヘルツ発振に成功した。鉛置換で大型単結晶の育成が容易になることは工業的な利点である。発生したテラヘルツ波の周波数をFT-IR分光で調べたところ、置換による実効的な屈折率変化が約80％の高周波発振を引き起こすことがわかった。元素置換技法は材料研究の観点からも画期的であり、今後鉛以外の元素を導入することでさらなる素子性能の多様化が期待できる。（２）の研究では、テラヘルツ波の強度および偏波特性はバイアス掃引によって自在に制御できることを示し、光源の設計指針として重要な知見を得ることができた。研究成果は、英国物理学会のSuperconductor Science and Technology誌および米国光学会のOptics Express誌に筆頭論文として掲載されている。国内の学術雑誌においては解説記事１編が掲載された。国際学会では１件の口頭発表、国内学会では４件の口頭発表と１件のポスター発表を行った。光源のパッケージ化技術に関する発明では１件の特許出願を行った。

Acidic copper content high temperature super conductor 伝 の inherent ジ ョ セ フ ソ ン joint を make っ た small コ ヒ ー レ ン ト テ ラ ヘ ル ツ light の be am に to け て, inherent ジ ョ セ フ ソ ン joint is の phase during the same period メ カ ニ ズ ム interpret に near ん だ. Leon is の high い テ ラ ヘ ル ツ light の be は now, materials science, life science, environmental science, medical, 薬 な ど, hiroo picture い eset の 発 exhibition to promote に つ な が る. は this year advocate に second に 挙 げ た 2 つ に の subject to し た : (1) the element displacement technique を with い た cycle for feature の improvement, お よ び (2) electromagnetic field シ ミ ュ レ ー タ を make っ た cavity resonance モ ー ド with fixed technique の establish で あ る. (1) で は の elements, constitute a を lead に replacement し た hot crystallization 伝 conductor 単 を with い て early め て テ ラ ヘ ル ツ 発 vibration に successful し た. Lead displacement で large 単 crystals <s:1> incubation が easy になる <s:1> と <s:1> industrial な な advantages である. 発 raw し た テ ラ ヘ ル ツ wave の cycle for を FT - IR spectral で adjustable べ た と こ ろ, replacement に よ る be sharper な inflectional rate - the が about 80% の high frequency vibration 発 を lead き up こ す こ と が わ か っ た. Element displacement technique は materials research の 観 point か ら も painting period で あ り outside, in the future lead の element を import す る こ と で さ ら な る element child performance の many others in the が expect で き る. (2) の で は, テ ラ ヘ ル の ツ wave intensity お よ び partial potter sex は バ イ ア ス sweep lead に よ っ て comfortable に suppression で き る こ と を し, light source の pointer design と し て important な know see を る こ と が で き た. Research results および published in the journal of <s:1> Superconductor Science and Technology of the Institute of Physics および and the journal of <s:1> Optics Express of the Institute of Optics に in a written paper と て て published in されて る る る. Domestic <s:1> academic 雑 journal にお て て が commentary notes, Volume 1 が published された. International society で で 1 <s:1> oral presentation form, domestic society で <e:1> 4 <s:1> oral presentation forms と1 ポスタ ポスタ presentation form を った line った. Light source <s:1> パッケ ジ ジ industrialization technology に する development で 1 piece of <s:1> license to を company った.

项目成果

Dynamic control of temperature distributions in stacks of intrinsic Josephson junctions for intense terahertz emission

动态控制本征约瑟夫森结堆叠中的温度分布，以实现强太赫兹发射

• 发表时间: 2015
• 作者: M. Tsujimoto;H. Kambara;T. Kishimoto;Y. Wen;Y. Yoshioka;Y. Nakagawa;and I. Kakeya
• 通讯作者: and I. Kakeya

Terahertz emission from a stack of intrinsic Josephson junctions in Pb-doped Bi-2212

掺铅 Bi-2212 中一堆本征约瑟夫森结的太赫兹发射

• 发表时间: 2014
• 作者: M. Tsujimoto;H. Kambara;Y. Maeda;Y. Yoshioka;Y. Nakagawa;and I. Kakeya
• 通讯作者: and I. Kakeya

Bi2Sr2CaCu2O8+&#61540;固有ジョセフソン接合メサ構造における温度分布の動的制御とテラヘルツ発振の同時観測

Bi2Sr2CaCu2O8+特异约瑟夫森结台面结构温度分布动态控制及太赫兹振荡同步观测

• 发表时间: 2015
• 作者: T. Kashiwagi;K. Sakamoto;H. Kubo;Y. Shibano;T. Enomoto;T. Kitamura;K. Asanuma;T. Yasui;C. Watanabe;K. Nakade;Y. Saiwai;T. Katsuragawa;T. Tanaka;T. Yuasa;M. Tsujimoto;R. Yoshizaki;T. Yamamoto;H. Minami;R.A. Klemm;and K. Kadowaki;辻本学，斉藤寛，土居卓司，温一凡，Asem Elarabi，掛谷一弘;辻本学，斉藤寛，土居卓司，温一凡，Asem Elarabi，掛谷一弘;辻本学，斉藤寛，土居卓司，温一凡，Asem Elarabi，掛谷一弘，Fabian Rudau，Raphael Wieland，Reinhold Kleiner;辻本学，掛谷一弘;辻本学，神原仁志，岸本卓也，温一凡，吉岡佑介，中川裕也，秋山弘樹，卞舜生，為ヶ井強，Fabian Rudau，Raphael Wieland，Reinhold Kleiner，掛谷一弘
• 通讯作者: 辻本学，神原仁志，岸本卓也，温一凡，吉岡佑介，中川裕也，秋山弘樹，卞舜生，為ヶ井強，Fabian Rudau，Raphael Wieland，Reinhold Kleiner，掛谷一弘

Bi2Sr2CaCu2O8+δ固有ジョセフソン接合を用いた超伝導テラヘルツ光源の開発

利用Bi2Sr2CaCu2O8+δ独特约瑟夫森结开发超导太赫兹光源

• 发表时间: 2014
• 作者: 辻本学;神原仁志;吉岡佑介;中川裕也;F. Rudau;B. Gross;R. Kleiner;掛谷一弘
• 通讯作者: 掛谷一弘

高温超伝導体単結晶Bi2Sr2CaCu2O8+δを用いた正方形型単独メサ構造からのTHz波発振特性II

高温超导单晶Bi2Sr2CaCu2O8+δ II方形单台面结构太赫兹波振荡特性

• 发表时间: 2016
• 作者: K. Delfanazari;H. Asai;M. Tsuiimoto;T. Kashiwagi;T. Kitamura;K. Ishida;C. Watanabe;S. Sekimoto;T. Yamamoto. H. Minami;M. Tachiki;R. A. Klemm;T. Hattori;and K. Kadowaki;辻本学，斉藤寛，土居卓司，温一凡，Asem Elarabi，掛谷一弘，足立伸太郎，渡辺孝夫;柏木隆成，北村健郎，渡辺千春，柴野雄紀，幸良彦，榎本拓真，久保裕之，坂本和輝，桂川拓也，湯浅拓実，田中大河，小守優貴，辻本学，山本卓，吉崎亮造，南英俊，門脇和男;土居卓司，辻本学，Elarabi Asem，温一凡，掛谷一弘;久保裕之，柏木隆成，坂本和輝，北村健郎，渡邊千春，幸良彦，柴野雄紀，桂川拓也，田中大河，湯浅拓実，小守優貴，榎本拓真，辻本学，山本卓，南英俊，門脇和男
• 通讯作者: 久保裕之，柏木隆成，坂本和輝，北村健郎，渡邊千春，幸良彦，柴野雄紀，桂川拓也，田中大河，湯浅拓実，小守優貴，榎本拓真，辻本学，山本卓，南英俊，門脇和男