来自互相同步的独立Bi2Sr2CaCu2O8+x本征约瑟夫森结堆叠的太赫兹发射
超导电性
2024-10-10 v1
摘要
适当图案化的铜氧化物超导体BiSrCaCuO（BSCCO）单晶，其内部形成约瑟夫森结堆叠，可以产生太赫兹低频段的电磁辐射。由于焦耳热，单个堆叠的发射功率似乎限制在100 μW以下。为了增加辐射功率，研究了位于同一BSCCO基底晶体上的互相同步阵列。通过连接BSCCO基底晶体的相互电磁相互作用被认为是同步的关键，但该方法仍受焦耳热影响，无法同步超过三个堆叠。在本文中，我们基于两个发射堆叠表明，通过金层接触且仅共享一个公共金层的独立堆叠也可以实现互相同步。与BSCCO基底晶体相比，金层具有更高的热导率，且其图案化并不困难。我们详细分析了结果，表明两个振荡器在其中心频率（我们主要研究745 GHz至765 GHz之间）±0.4 GHz范围内表现出相位相关性。然而，我们也发现，从互锁堆叠和非锁堆叠辐射的波束中强烈的相位梯度起着重要作用，并且可能由于相消干涉而降低检测到的发射功率。我们推测该效应源于单个堆叠中激发的高阶腔模。我们的主要信息是，公共金层提供的相互作用可能为缓解焦耳热问题开辟新的可能性，从而允许同步更多数量的堆叠。我们的发现可能推动大幅提高BSCCO太赫兹振荡器输出功率水平的尝试。
引用
@article{arxiv.2405.20742,
title = {Terahertz emission from mutually synchronized standalone Bi2Sr2CaCu2O8+x intrinsic-Josephson-junction stacks},
author = {Raphael Wieland and Olcay Kizilaslan and Nickolay Kinev and Eric Dorsch and Stefan Guénon and Ziyu Song and Zihan Wei and Huabing Wang and Peiheng Wu and Dieter Koelle and Valery P. Koshelets and Reinhold Kleiner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.20742},
year = {2024}
}