Разработка методики изготовления и исследование электрофизических характеристик сверхпроводящих металлоксидных структур

• Автор: Шадрин, Антон Викторович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Особенности строения и свойства МОСП материалов

1.2 Симметрия сверхпроводящего параметра порядка УВСО

1.3 Способы формирования МОСП структур

1.4 Особенности бикристаллических джозефсоновских переходов

1.5 Ток-фазовая зависимость джозефсоновских переходов

на основе МОСП

1.6 Усиление СВЧ сигналов СКВ ИД ом

1.7 Цепочки СКВИДов

Глава 2. Гибридные гетеропереходы па основе УВСО с магнитоактивной прослойкой.
2.1 Рост эпитаксиальных УВСО пленок методом лазерного
распыления
2.2 Технология изготовления планарных ГП 14Ь/Аи/М/УВСО
2.3 Измерение электрофизических характеристик планарных
ГППЬ/Аи/АР(Р)/УВСО
Глава 3. Бикрпсталлические джозефсоновские переходы.
3.1 Введение
32 Методика формирования джозефсоновских структур
3.3 Джозефсоновские переходы на симметричных наклонных
бикристаллических подложках
3.3 Исследование электрофизических параметров переходов
3.4 Исследование динамических параметров переходов

3.5 Джозефсоновские переходы на асимметричных наклонных
бикристаллических подложках
Глава 4. Исследование электрофизических характеристик
многоэлементных джозефсоновских СКИФ-структур.
4.1 Введение
4.2 Формирование СКИФ-структуры
4.3 Исследование электрофизических характеристик
многоэлементных СКИФ-структур
Глава 5. Высокочастотные характеристики многоэлементных джозефсоновских СКИФ-структур.
5.1 Топология СВЧ микросхемы и измерительная система
5.2 Результаты частотных и шумовых измерений
5.3 Дифференциальные СКИФ-структуры
Заключение
Список цитированной литературы

Введение
Диссертационная работа посвящена исследованию характеристик и возможности практических применений многослойных и многоэлементных джозефсоновских структур на основе металлоксидных сверхпроводников (МОСП) с высокой критической температурой.
Использование макроскопических квантовых эффектов в сверхпроводниках позволяет создавать сверхпроводниковые джозефсоновские устройства, отличающиеся предельно высокой чувствительностью и рекордным быстродействием. Характерная частота /с джозефсоновских переходов на основе низкотемпературных сверхпроводников, определяющаяся величиной характеристического напряжения ¥с = 1СЯ (Д — критический ток перехода, К,у -нормальное сопротивление), лежит в диапазоне сотен гигагерц, а в случае МОСП может достигать единиц и даже десятков терагерц. Кроме того, использование джозефсоновских переходов из МОСП с критической температурой 90 К и выше позволяет создавать устройства, работающие при более высоких температурах, в том числе, при температуре жидкого азота 77 К. Это определяет неослабевающий интерес к разработке новых более совершенных типов джозефсоновских структур на основе металлоксидных сверхпроводников. В качестве наиболее перспективных типов МОСП джозефсоновских переходов в настоящее время рассматриваются бикристаллические переходы и гетероструктуры с различным типом промежуточных слоев, включая прослойки из магнитоактивных материалов.
Джозефсоновские переходы на основе сверхпроводниковых гибридных структур с магнитоактивной прослойкой представляют интерес, как для фундаментальной физики, так и для практических приложений, поскольку обладают целым рядом необычных свойств. Например, в сверхпроводниковых структурах с магнитоактивной (М) прослойкой (антиферромагнитной - АС, или ферромагнитной - Р) существует возможность управления их свойствами вследствие сильного влияния слабого внешнего магнитного поля на критический

2.1. Рост эпитаксиальных YBCO пленок методом лазерного распыления.
Осаждение пленок YBCO на монокристаллические подложки галлата неодима (NdGa03) в данной работе производилось методом лазерного распыления керамической стехиометрической мишени УВагСизОу в установке “Calas”, разработанной и находящейся на Физическом факультете Чалмерского технологического университета, г. Гетеборг, Швеция. Блок-схема установки лазерного распыления показана на рис. 2.1 [88, 89]. Для напыления пленок YBCO использовался газоразрядный импульсный лазер, работающий на эксимерных молекулах KrF с длиной волны излучения 248 нм, при которой большинство распыляемых материалов являются непрозрачными. При напылении лазер работал в режиме постоянного напряжения разряда, при котором колебания энергии импульса составляют менее 2%. Мишень распылялась лазерными импульсами с длительностью импульса около 30 не и плотностью энергии на мишени более 1 Дж/см2, что выше порога абляции YBCO [90]. Необходимая для получения требуемой плотности энергии фокусировка лазерного пучка на поверхности мишени производилась с помощью оптической системы, состоящей из апертуры, определяющей размер пятна на поверхности мишени, и фокусирующей линзы.
Во избежание перегрева и для увеличения срока службы мишени положение лазерного луча на ее поверхности менялось с помощью вращения мишени. При этом взаимное положение области распыления на мишени и подложки оставалось неизменным. Использовавшаяся система вращения мишеней позволяла устанавливать в камеру одновременно несколько мишеней, что применялась при напылении пленок различных материалов без разрыва вакуума в камере напылительной установки (in-situ). Синхронизация вращения мишеней осуществлялась с помощью персонального компьютера.