Intrinsische Josepshonkontakte aus Bi2Sr2CaCu2O8 als kohärente THz-Emitter

01.09.2013 bis 30.09.2019

Für Frequenzen im Terahertz (THz)-Bereich gibt es nach wie vor einen Mangel an guten aktiven oder passiven Bauelementen. Solche Bauelemente könnten zu neuen Anwendungen in Bereichen wie der zerstörungsfreien Abbildung bei Materialuntersuchungen oder der Spektroskopie von Festkörpern oder Molekülen führen. Vor kurzem wurde gezeigt, dass Stapel intrinsischer Josephsonkontakte aus dem Hochtemperatursupraleiter Bi2Sr2CaCu2O8 in diesem Regime kohärent emittieren können. Im vorliegenden Antrag soll die von intrinsischen Josephsonkontakten emittierte THz-Strahlung untersucht werden. Hierbei sollen zwei Hauptziele erreicht werden. Zum einen soll ein Beitrag zum Verständnis und zur Modellierung des THz-Strahlungsmechanismus geleistet werden. Speziell im so genannten "high-bias regime", in dem ein über die supraleitende Sprungtemperatur erhitzter Bereich (hotspot) und ein die Strahlung erzeugender Bereich koexistieren, ist der Abstrahlungsmechanismus nicht gut verstanden. Dies ist aber nötig, um Grenzen in z. B. der emittierten Leistung oder der Linienbreite zu erkennen und diese nach Möglichkeit zu erreichen. Die zweite Aufgabe besteht darin, die von intrinsischen Josephsonkontakten emittierte THz-Strahlung auf experimenteller Basis zu optimieren und erste Anwendungen zu demonstrieren (z. B. Spektroskopie oder THz-Abbildung). Beide Aufgaben werden in enger Zusammenarbeit der Arbeitsgruppen H. B. Wang (National Institute of Material Science, Tsukuba und Research Institute of Superconductor Electronics, Nanjing), V. P. Koshelets (Kotel'nikov Institute of Radio Engineering and Electronics, Moskau) und dem Antragsteller bearbeitet.