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Bi-2212固有ジョセフソン接合を用いたテラへルツ波発振素子のキヤビティモード同定

机译：利用Bi-2212固有约瑟夫森结识别太赫兹波振荡器的腔模式

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In order to realize antenna-coupled terahertz (THz) -wave oscillators using intrinsic Josephson junctions (IJJs) for high power generation, cavity-resonant modes were evaluated from radiation frequencies of a oscillator part consisting of IJJs. A rectangular Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ) (Bi-2212) mesa with 80 μm × 140 μm × 1.0 μm, which acts as a cavity for THz plasma oscillation, was fabricated. Several peaks in the detected voltage of a Si-bolometer were observed in the return branch in an I-V characteristic of the fabricated device. At each of two bias points where the peaks appeared in a high bias region, the radiation frequency had different values, which were 499 GHz and 650 GHz at 30 K. These frequencies were corresponding to the resonant frequencies for TE111 and TE121 modes, respectively. Moreover, the radiation frequencies decreased with increasing a bath temperature, and the frequency shifts in the range from 20 to 40 K were 30 - 40 GHz. This can be qualitatively explained by a decrease in the mode velocity of the Josephson plasma with increasing the temperature. These results are useful to design and fabricate the antenna-coupled THz-wave oscillators.%高出力化が期待されるァンテナ結合型の固有ジョセフソン接合テラへルツ波発振素子の実現を目指し、接合単体からのテラへルツ波の発振周波数よりキヤビティモードの同定を行った。まず，幅80μm,長さ140μm,高さ1.0μmのBi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)(Bi-2212)の矩形メサをキヤビティとする固有ジョセフソン接合素子を製作し、その電流-電圧特性のリターンカーブ上で，検出器であるSiボロメータの検出電圧のピークが複数観測された。高バイァス側の2つのピークにおける発振周波数は，30Kで499 GHzおよび650 GHzとなり、テラへルツ波放射に寄与したキヤビティモードを、それぞれTE111およびTE121と同定した。これらの発振周波数は、20～40Kの範囲で温度とともに减少し，それらの変化幅は，30～40GHzであった。この温度依存性は、温度上昇に伴うジョセフソンプラズマのモード速度の低下で定性的に説明できる。これらの結果は，アンテナ結合テラへルツ波発振素子の設計•製作に有用である。
机译：为了实现使用固有约瑟夫森结（IJJ）进行高功率产生的天线耦合太赫兹（THz）波振荡器，从由IJJ组成的振荡器部件的辐射频率评估了腔共振模式。制作了矩形的Bi_2Sr_2CaCu_2O_（8 +δ）（Bi-2212）台面，该台面具有80μm×140μm×1.0μm的大小，可作为THz等离子体振荡的空腔。在制造的器件的I-V特性的返回分支中，观察到了Si辐射热测量计的检测电压中的几个峰值。在高偏置区域出现峰值的两个偏置点的每一个，辐射频率都有不同的值，在30 K时分别为499 GHz和650 GHz。这些频率分别对应于TE111和TE121模式的谐振频率。而且，辐射频率随着浴温的升高而降低，并且在20至40 K范围内的频率偏移为30-40 GHz。定性地可以通过随温度升高而降低约瑟夫森等离子体的模式速度来解释。这些结果对于设计和制造天线耦合太赫兹波振荡器很有用。まず，幅80μm，长さ140μm，高さ1.0μmのBi_2Sr_2CaCu_2O_（8 +δ）（Bi-2212）の矩形メサをキヤビティとする固有ジョセフソン接合素子を制作し，その电流-电圧特性のリターンカーブ上で，検出器であるSiboロメータの検出圧のがークが复数観测された。高バイァス侧の2つのピークにおける発振周波数は，30Kで499 GHzおよび650 GHzとなり，テラへルツ波放射に寄与したキヤビティモードを，それぞれTE111およびTE121と同定した。これらの発振周波数は，20〜40Kの范囲で温度とと减少もに，しの変化幅は，30 〜40GHzであった。この温度依存性は，温度上升に伴うジョセフソンプラプのモード速度の低下で定性的に说明できる。である。

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