「#論文出版」カテゴリーアーカイブ

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Physical Review Bに論文掲載

青山学院大学、大阪大学、東京大学、中国東南大学との共同研究で、鉄系超伝導体の層間伝導に関する磁場の影響を報告する研究成果がPhysical Review B誌に発表されました。
H. Kitano, A. Ohira, Y. Motoyama, M. Nawata, Y. Narumi, H. Taira, K. Kindo, M. Hagiwara, Y. Sun and I. Kakeya.
Phys. Rev. B 113, 064513 (2026)
Pauli pair-breaking effects in the interlayer charge transport of Fe(Te,Se) single crystals

鉄系超伝導体Fe(Se,Te)単結晶から収束イオンビーム（FIB）を用いて、超伝導層間（c軸）方向の抵抗を測定できる微小デバイスを複数作製しました。最大55 Tの磁場を電流と平行なc軸及び垂直なab面に加えた測定結果より、本物質の上部臨界磁場はパウリ対破壊効果が支配的であることを明らかにしました。

デバイス作製は主に青山学院大学、磁場中測定は京都大学および大阪大学で行いました。

なお、本研究の一部は2023年度電気電子工学科卒業研究として実施されました。

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IEEE Transactions in Applied Superconductivityに論文掲載

みんなおなじみLT-Spiceのモジュール化（シンボル化）を用いて超伝導テラヘルツ光源の電気的・熱的ふるまいを数値計算する手法を報告した論文が公開されました。

Enhancing Equivalent Circuit Simulation of Intrinsic Josephson Junction Stacks Using Modularization of LTspice Elements

著者：森倫太郎（M2）、小林亮太（D3）、掛谷一弘

https://doi.org/10.1109/TASC.2026.3650872

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Nature Photonicsに論文が掲載

高温超伝導体を用いたテラヘルツ発振デバイスで周波数変調に成功した結果がNature Photonicsに掲載されました。

Wide-band frequency modulation of a terahertz intrinsic Josephson junction emitter of a cuprate superconductor

Masashi Miyamoto, Ryota Kobayashi, Genki Kuwano, Manabu Tsujimoto & Itsuhiro Kakeya, Nature Photonics (2024)

併せて京都大学からプレスリリースを出しました。

高密度信号のテラヘルツ波送信を高温超伝導体で実現 ―次世代Beyond 5G／6G通信や革新的計測のための重要技術―

電子工学専攻の掛谷一弘准教授、宮本将志修士課程院生ら、産業技術総合研究所量子・AI融合技術ビジネス開発グローバル研究センターの辻本学主任研究員らの研究グループは、ビスマス系高温超伝導体を用いた超伝導テラヘルツ光源からエフエム（周波数数変調）電磁波の空間への放射を実現しました。

空間を飛ぶ電波・光を用いて大量のデータをやりとりする高速無線通信の要望が、コロナ禍を経てますます高まっています。その世界的な需要に対応するために、さらに進化した無線ネットワーク、Beyond 5G／6G技術の開発が急ピッチで進んでいます。こうした無線通信に必要な電磁波の周波数帯であるテラヘルツ帯の光源のひとつとして、超伝導テラヘルツ光源が研究されています。本研究グループは、超伝導だけが持つ性質であるジョセフソン効果を利用することで、市販の信号発生器から発生する3ギガヘルツのマイクロ波信号をテラヘルツ波に乗せて送信する、テラヘルツ波エフエム技術の開発に成功しました。実験の結果、現行の光ファイバーインターネットサービスの100分の1以下の時間で4K動画などの大きなデータを、無線で送れる能力を持つことが示されました。

本成果は、2024年1月10日に英国の国際科学学術雑誌Nature Photonics誌にオンライン公開されました。

マイナビニュースに掲載されました（2024/1/15）
京大、61GBを3.8秒で送信するFM方式での高速テラヘルツ波送信に成功

日本経済新聞に掲載されました
8K映像の即時伝送も　京大など、高周波を超電導体で送信（2024/1/18）
8K映像を即時送信する技術（2024/1/19）

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電気情報通信学会英文誌でレビュー論文が出版

電気情報通信学会英文誌、IEICE TRANSACTIONS on Electronicsで、掛谷准教授による高温超伝導体固有ジョセフソンに関するレビュー論文がオープンアクセスで掲載されました。

Terahertz Radiations and Switching Phenomena of Intrinsic Josephson Junctions in High-Temperature Superconductors: Josephson Phase Dynamics in Long- and Short-Ranged Interactions
I. Kakeya, IEICE TRANSACTIONS on Electronics   Vol.E106-C    No.6    pp.272-280

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電子情報通信学会英文誌で招待論文がオンライン公開

電子情報通信学会英文誌IEICE Transactions Onlineで、掛谷准教授による高温超伝導体における固有ジョセフソン接合に関する招待論文が2023年6月の出版に先立ちオンライン公開されました。

https://search.ieice.org/bin/summary_advpub.php?id=2022SEI0004&category=C&lang=E&abst=

オープンアクセスとなっておりますので、誰でも読むことができます。

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超伝導針状結晶からのテラヘルツ波放射に関する論文をApplied Physics Lettersで発表

物質材料研究機構の齋藤嘉人氏、高野義彦MANA主任研究者との共同研究で針状（ウィスカー）超伝導結晶を用いたテラヘルツ発振デバイスに関する論文がApplied Physics Letters誌のEditors’ pick（編集部おススメ）として掲載されました。

Polarization analysis of terahertz emission from Bi-2212 cross-whisker intrinsic Josephson junction devices and their refractive index 

Appl. Phys. Lett. 121, 212601 (2022); 　https://doi.org/10.1063/5.0123290

 Y. Saito,  I. Kakeya, and  Y. Takano

今回、私たちは短時間で育成できるビスマス系高温超伝導ウィスカー結晶を用いたテラヘルツ発振デバイスの開発に成功しました。超伝導テラヘルツ光源にはこれまで平板状単結晶が用いられてきましたが、ウィスカー結晶を用いることにより、素子作製時間の短縮と多機能化が見込まれ、研究開発の加速が期待できます。

本成果については、京都大学よりプレスリリースもされておりますので、そちらも参照ください。

超伝導針状結晶からのテラヘルツ波放射に成功ー超伝導テラヘルツ光源の機能開発を加速ー

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Applied Physics Lettersに論文が受理

American Institute of Physicsの英文速報誌Applied Physics Letters (APL)に投稿していたウィスカー結晶高温超伝導ジョセフソンプラズマ光源の放射特性とその数値計算を報告した、物質材料研究機構のグループとの共著論文が受理されました。

本研究室は、測定系の構築、数値計算を含む測定結果の解析、論文の執筆において重要な貢献を果たしております。

arxivにアップロードしているプレプリントはこちら。

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論文出版：ジョセフソンプラズマ光源の回路モデルと数値計算

応用物理学会の英文速報誌Applied Physics Express (APEX)から高温超伝導ジョセフソンプラズマ光源の回路モデルとその数値計算に関する論文が出版されました。

Circuit models of simultaneously biased intrinsic Josephson junction stacks for terahertz radiations in high-bias regime

Ryota Kobayashi1, Ken Hayama1 and Itsuhiro Kakeya1

Published 17 August 2022 • © 2022 The Japan Society of Applied Physics
Applied Physics Express, Volume 15, Number 9

本論文では、単独素子発振と2素子直列・並列接続の回路モデルを提案し、実験結果から回路パラメータを決めて2素子同期発振を記述しました。
同期発振に関して実験値に合わせこむ計算としては、新しい試みです。特に興味深い点としては、パッチアンテナの共振周波数と放射極大の周波数が一致しないことであり、ジョセフソンプラズマ光源の特徴として知られている広帯域発振の謎を解くカギになりそうです。

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論文出版：超伝導デバイスからのテラヘルツ波放射同期解析

高温超伝導体Bi2212単結晶から作成されたテラヘルツ放射デバイスについての論文がPhysical Review Applied誌から発表されました。本論文は、現M2の小林亮太、元修士課程院生の巴山顕が中心となって進めた実験の成果を産業技術総合研究所の辻本学博士と共にまとめたものです。

本論文では、放射テラヘルツ波の偏光測定結果について線形代数を用いた解析を行うことにより、同期する二つの素子からの放射電磁波の位相差が周波数に応じて変わっていくことを示しています。本論文で得られた成果をもとに系統的に調査を進めていくことにより、Beyond 5Gに求められる超高速通信のキャリア光源として有用なテラヘルツ電磁波を放射する超伝導デバイスが実現可能になります。

Spontaneous Frequency Shift and Phase Delay of Coupled Terahertz Radiation Mediated by the Josephson Plasmon in a Cuprate Superconductor

Ryota Kobayashi, Ken Hayama, Shuma Fujita, Manabu Tsujimoto, and Itsuhiro Kakeya
Phys. Rev. Applied 17, 054043 – Published 25 May 2022

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論文出版：ウィスカーBi2212接合からのテラヘルツ波発振

高温超伝導体Bi2212ウィスカー（針状）結晶から作製された固有ジョセフソン接合デバイスからのテラヘルツ発振に関する、物質材料研究機構などとの共同研究論文が、2月11日付けで応用物理学会の速報誌Applied Physics Express  (APEX)誌に掲載されました。共著者に当研究室の修士課程院生である巴山顕、元院生である藤田秀眞も含まれています。

これまでに当研究室などで進めてきたバルク単結晶を基にしたデバイスとは異なり、ウィスカー結晶を用いた場合、その固有の形状から微細加工が不要となったり、アンテナとして機能するため、テラヘルツ光源の機能性を高めることが期待されます。

THz emission from a Bi2Sr2CaCu2O8+δ cross-whisker junction

Yoshito Saito1,2, Shintaro Adachi1, Ryo Matsumoto3, Masanori Nagao4, Shuma Fujita5, Ken Hayama5, Kensei Terashima1, Hiroyuki Takeya1, Itsuhiro Kakeya5 and Yoshihiko Takano1,2

Published 11 February 2021 • © 2021 The Japan Society of Applied Physics