JAIST Repository: 周波数依存性をとり入れたジョセフソン接合のシミュレーション
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(2) 周波数依存性をとり入れた ジョセフソン接合のシミュレーション 与那城 秀道. (今井研究室). ジョセフソンミキサーは、高周波帯において低雑音であることが理論的に予測され、 さらなる性能の向上が望まれる。そのための知見を与えるため、トンネル型ジョセフソ ン接合について、微視的理論に基づく、周波数依存性をとり入れたシミュレーションを 行なっている。これまで完全な定電流駆動を仮定し、規格化されたパラメータを用いて、 電磁波を照射したときの I-V 特性の計算を行い、安定性について調べてきたが、周波数 f 0:7fg (fg はギャップ周波数）の領域で不安定な I-V 特性が多く見られた。そこで、本 研究ではシャントコンダクタンス GS の導入を行ない、I-V 特性における不安定性の変化 について調べた。 下図はシミュレーションで求まった周波数 f = 0:3fg , キャパシタンス C = 0:5 での I-V 特性で、定電圧理論の結果では、１次シャピロステップの大きさが最小になる付近で あり、定電流駆動のシミュレーションの GS = 0:0 において、不安定な I-V が多く現れて いる交流電流 Irf の領域である。図１は GS = 0:0 のときの１次ステップが小さい領域で の I-V 特性で、強い不安定性が見られる。図２は GS = 1:0 としたときの I-V 特性である。 シャント抵抗を導入しないときと比べ、安定していることが分かる。他の周波数、キャパ シタンスにおいても同様な傾向が見られ、GS の導入により I-V 特性の不安定性が弱くな るという結果が得られた。 また、ミキサーへの応用上重要とされる 0 次および１次シャピロステップの大きさの 交流電流 Irf（電磁波のパワー）依存性についても調べた。その結果、GS を導入すること により、ステップの大きさは定電圧理論の結果に近づくことが分かった。. . 0. 1.50. 2.00. 1.00 1.00 0.50 I 0.0 Ic. I 0.0 Ic. -0.50 -1.00 -1.00 -1.50 -1.50 -1.00 -0.50 0.0. 0.50 1.00 1.50. -2.00 -2.00. -1.00. V Vg Irf= Ic. 2.55 ffg =. 1.00. 2.00. V Vg 0.30 C’ =. 0.50. 図 1: １次ステップが小さい領域で の I-V 特性 (GS = 0:0) keywords. 0.0. Irf= Ic. 3.40 ffg =. 0.30 C’ =. 図 2: １次ステップが小さい領域で の I-V 特性 (GS = 1:0). シャピロステップ , トンネル型ジョセフソン接合, 高周波応答. Copyright c 1998 by Hidemichi Yonashiro. 0.50.
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