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(In Japanese)極限環境状態における現象 銅酸化物超伝導体単結晶を用いる超高速集積デバイス

Research report code R990004284
Posted date Feb 6, 2001
  • (In Japanese)山下 努
  • (In Japanese)東北大学未来科学技術共同研究センター
Research organization
  • (In Japanese)東北大学未来科学技術共同研究センター
Report name (In Japanese)極限環境状態における現象 銅酸化物超伝導体単結晶を用いる超高速集積デバイス
Technology summary (In Japanese)本研究は単結晶固有ジョセフソン素子の実現を目指す探索研究である。導電層と非導電層が交互積層し,各層間がジョセフソン結合している銅酸化物超伝導体を用いる新しい単結晶スイッチ素子を提案した。Bi2Sr2CaCu2O8針状結晶に集束イオンビーム加工を行い,サブミクロン単結晶素子を作成した。この素子面積を1μ平方程度に小さくすると,電子が1個づつ通過する超伝導単電子トンネル現象が起こることが明らかになった。さらに,この素子の静電容量は接合層の数に逆比例して小さくなり,単電子トンネルを起こすための帯電エネルギーが積層の数と共に大きくなるという特徴があり,結晶の積層数を1000位にすると,77K位で動作する超伝導単電子素子が実現できると予想される。この素子は従来の1/100程度の小型化と100倍早いスイッチ速度と数THzの動作周波数が予想され,半導体デバイスやNb系ジョセフソン素子では到達できない高性能電子デバイスの開発が期待される。
Research field
  • Solid‐state devices
  • Oxide thin films
  • Properties of oxide superconductors
  • Josephson junction and elements
  • Manufacturing technology of solid‐state devices
Published papers related (In Japanese)(1)Fluxon lattice oscillations in layered superconductors S.E.Shafranjuk, M.tachiki, T.yamashita Phys. Rev. B, Vol.57, No.21, pp.13765-13772, 1998
(2)Elliptic function formalism description of anisotropic ginzburg-landau equation Cristina Buzea, Tsutomu Yamashita Physica C298, pp.133-139, 1998
(3)ac currents in a vortex state of layered superconductors S.E.Shafranjuk, M.Tachiki, T.Yamashita Phys.Rev.B, Vol.57, No.1, pp.582-589, 1998
(4)Giant flux quantization in layered superconductors S.E.Shafranjuk, and T.Yamashita Phys.Rev.B., Vol.58, No.1, pp.121-124, 1998
(5)Enhanced AC Josephson Effect in YBa2Cu3O7-y junctions Driven by Two RF Sources C.Koster, J.Chen, H.Myoren, K.Nakajima, T.Yamashita, and A.Takata Jpn. J.Appl.Phys. Vol.37, pp.4356-4357, 1998
(6)Phase-Mode Circuits for High-Performance Logic T.Onomi, Y.Mizugaki, H.Satoh, T.Yamashita, and K.Nakajima IEICE Trance. Electron., Vol.E81-C, No.10, 1998
(7)Effects of Grain Boundaries on Temperature Dependence of Microwave Surface Resistance of YBa2Cu3O7-y Thin Films M.Ben.Tunyiswa, K.Nakajima, J.Chen, S.-J.Kim, H.Wang, and T.Yamashita Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37, No.10, pp.5540-5543, 1998
(8)High-Tc Ramp-Type Josephson Junctions on MgO Substrates for Terahertz Applications H.Myoren, M.A.J.Verhoeven, J.Chen, K.Nakajima, T.Yamashita, D.H.A.Blank, and H.Rogalla IEEE, Trans. on Appl. Suprecond, Vol.8, No.3, 1998
(9)Electron-Beam-Damaged YBa2Cu3O7-y Josephson junctions for High-Frequency Device Applications S.-J.Kim, and T.Yamashita IEICE Trans. Electron., Vol.E81-C, No.10, pp1544-1548, 1998
(10)Intrinsic Josephson effect in La2-xSrxCuO4 mesa junctions with niobium counter electrode Y.Uematsu, K.Nakajima and T.Yamashita Appl. Phys. Let, Vol.73, No.19, pp.2820-2822, 1998
(11)Numerical Evaluation for the High-Frequency Response of Josephson Junctions Having Finite Capacitance Y.Mizugaki, K.Nakajima, J.Chen, and T.Yamashita Jpn. J. Appl. Phys., Vol.37, No.11, pp.5971-5972, 1998
(12)Response Properties at 2.525 Teraherts using High-Tc Josephson Junction on Silicon Bicrystal Substrates J.Chen, E.Kobayashi, K.Nakajima, T.Yamashita, S.Linzen, F.Schmidl and P.Seidel IEEE Trans. on Appl. Supercond.,Vol.8, No.3, pp.132-136, 1998
(13)Submillimeter wave detection and mixing experiments using high temperature Josephson junctions J.Chen, E.Kobayashi, H.Myoren, K.Nakajima, T.Yamashita, S.Linzen, F.Schmidl and P.Seidel SPIE Proc., 1998
(14)mm and sub-mm Properties of Ramp-Type Josephson Junctions on MgO with STO Buffer Layers H.Myoren, J.Chen, T.Yamashita, L.Amatuni, A.H.Sonnenberg, G.J.Gerritsma and H.Rogalla ′98 ASC, Palm Desert California, USA, 1998
Research project
  • Core Research for Evolutional Science and Technology;Phenomena of Extreme Conditions
Information research report
  • (In Japanese)山下 努. 極限環境状態における現象 銅酸化物超伝導体単結晶を用いる超高速集積デバイス. 戦略的基礎研究推進事業 平成10年度 研究年報,1999. p.489 - 494.