《約瑟夫森結陣列毫米波輻射與檢測研究》是依託南開大學，由趙新傑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：約瑟夫森結陣列毫米波輻射與檢測研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙新傑
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本課題將研究高溫超導約瑟夫森結陣列的毫米波信號的輻射和檢測問題。由於單個約瑟夫森結能夠產生的電磁波輻射信號很弱，不足以利用，所以本課題採用結陣列方法提高輻射功率。課題將研究提高雙晶約瑟夫森結陣列毫米波輻射效率的有效途徑，主要探索陣列天線參數、基片諧振等因素對結陣列毫米波輻射效率的影響，以及電阻旁路約瑟夫森結陣列的臨界電流、正常電阻以及陣列結構等主要特性參數與設計、製作工藝等因素之間的關係。另外，本課題將研究TlBaCaCuO(2212)薄膜型本徵約瑟夫森結陣列的毫米波信號的輻射性能。同時我們也要探索利用開放式的法布里-帕洛特（Fabry-Perot）諧振腔聚焦結陣列產生的毫米波信號。研究結陣列與F-P諧振腔之間的位置關係對輸出信號的強度的影響。研究約瑟夫森結檢測毫米波信號是本課題的另一個任務。我們將研究結的結構對檢測靈敏度的影響，同時探索毫米波的功率與夏皮羅台階的高度、曲線形狀之間的關係。
結題摘要
約瑟夫森結具有靈敏度高，噪聲低，功耗小，回響速度快，工作頻率極高等一系列優異的性能，基於它開發出來的器件如超導SQUID、混頻器、微波和遠紅外波段的檢測器、高頻信號發生器、參量放大器、電壓基準和超導數字電路等在基礎物理研究、軍事、航空航天、醫學等領域中具有十分重要的套用。 本課題利用YBa2Cu3O7+δ（YBCO）雙晶約瑟夫森結陣列進行了實驗。在液氮溫度，片外檢測到了從166個雙晶約瑟夫森結輻射出來的大約10pW、75.2GHz的電磁波。在傾斜角度20度的斜切LaAlO3（LAO）基片上外延生長了Tl-2212超導薄膜，用該薄膜製作了本徵約瑟夫森結陣列。對該結陣列進行了實驗研究，觀測到了直流約瑟夫森效應。利用介質諧振天線，首次在液氮溫區從薄膜本徵結陣列中實現了頻譜較窄的毫米波輻射。使用Bi-2212單晶製作平台結構的本徵約瑟夫森結陣列，在1 THz以上成功觀測到可調諧的太赫茲輻射。使用兩個串聯的平台結構組成的Bi-2212本徵約瑟夫森結陣列，通過逐漸增加平台結構高度的方法，討論了約瑟夫森結的數量和太赫茲輻射功率強度的關係。實驗結果顯示在單個平台結構中包含約740個約瑟夫森結時，得到的功率最大，~0.5 μW。
