Исследование эффекта близости и джозефсоновских свойств в системах сверхпроводник-ферромагнетик-сверхпроводник

• Автор: Веретенников, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 90 с. : ил

Содержание
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Эффект Джозефсона . . . . .

1.2. Эффект близости в системах сверхпроводник-ферромагнетик

1.3. Теоретические и экспериментальные исследования поведения наведенного параметра порядка в ферромагнетике

1.4. Различные типы джозефсоновских я-контактов

1.5. Возможные практические применения тг-контактов .

Глава 2. Приготовление образцов и методики эксперимента 37 •

2.1. Приготовление БРБ-сэндвичей . . .

2.2. Пиковольтметр на основе СКВИДа и другое экспериментальное оборудование . . . . . . .
Глава 3. Исследование джозефсоновских 8Г8-контактов .
3.1. Исследование ферромагнитных пленок из Си/№-сплава
3.2. Джозефсоновские характеристики ЭРБ-сэндвичей . .
3.3. Влияние захваченных абрикосовских вихрей и остаточной намагниченности ферромагнитного слоя на джозефсоновские характеристики БРЭ-сэндвичей . . . .
Глава 4. Обнаружение немонотонной зависимости
критического тока 8Р8-контактов от температуры .
4.1. Введение........................... . . .

4.2. Экспериментальное наблюдение возвратной температурной зависимости критического тока ББЗ-сэндвичей
4.3. Теоретический подход
Глава 5. Треугольные сетки 8Г8-контактов. Непосредственное наблюдение 71-сдвига
5.1. Введение
5.2. Экспериментальное наблюдение сдвига интерференционной картины для треугольной сетки БРЭ-контактов
Заключение
Список литературы
Приложение

Введение
С момента открытия в 1964 году [1] эффект Джозефсона и сверхпроводящие структуры, в которых он наблюдается, постоянно привлекают к себе большое внимание физиков. Интерес к этой теме обусловлен, прежде всего, разнообразием красивых и нетривиальных эффектов, наблюдаемых в джозефсоновских структурах. Изучение особенностей поведения джозефсоновских переходов позволяет лучше понять природу и механизмы явлений сверхпроводимости и сверхтекучести, которые, хотя и исследуются уже практически на протяжении столетия, продолжают дарить исследователям новые неожиданные открытия. Системы с джозефсонов-скими контактами начинают активно применяться и в сверхпроводящей электронике, которая в некоторых областях уже способна составить достойную конкуренцию своей полупроводниковой предшественнице. Например, джозефсоновские контакты благодаря своим уникальным высокочастотным свойствам могут занять пустующую нишу в частотном диапазоне близком к терагерцу. В этом диапазоне в настоящее время практически отсутствуют искусственные источники и приемники излучения. Заполнение этого частотного "окна" послужит толчком для нового витка развития электроники, в частности, так востребованного сегодня телекоммуникационного оборудования. Уже создан и успешно протестирован лабораторный приемник излучения на частоте 500 гигагерц [2, 3], основанный на принципе гетеродинного смешивания с использованием внутренних джозефсоновских осциллятора и смесителя, способный принимать сигналы очень малой мощности (~ 10~13Вт). Другое активно развиваемое прикладное "джозефсоновское" направление - это, так называемая, RSFQ-логика (Rapid Single Flux Quantum Logic), в которой информация передается и хранится в виде флаксонов, квантов магнитного потока в джозефсоновских структурах. В случае успеха такая технология

мое время вспомнить о "твердотельных" кубитах. Проблема может быть успешно решена с использованием, например, кубитов на основе хорошо изолированных спинов в квантовых точках [46] или сверхпроводящих кубитов [47, 48, 49, 50, 51, 52]. Сверхпроводящие кубиты используют дуализм заряд-фаза на квантовых джозефсоновских контактах, где, как известно, заряд и фаза являются сопряженными переменными и связаны соотношением неопределенности Гейзенберга. Первый, "зарядовый" кубит, [47, 50, 51] работает в режиме Ес Д/ (где Ес — е2/2С зарядовая энергия, а EJ = /сФ()/27гс энергия связи Джозефсоновского контакта), второй, "фазовый" кубит [52, 48, 49], работает в режиме Е] > Ес- Нас будет интересовать случай фазового кубита. Он основан на вырождении состояний, различающихся по направлению тока в сверхпроводящем кольце, содержащим джозефсоновские контакты. Для реализации двухямнбго потенциала в таких системах в настоящее время используется внешнее фрустрирующее магнитное поле, создающее в кольце кубита полкванта магнитного потока [49]. Сверхпроводящая система в этих условиях будет находиться в неопределенном (фрустриро-ванном) состоянии: для соблюдения закона квантования потока в сверхпроводящем кольце должен течь сверхток либо со знаком плюс, чтобы добавить фазу до 27т, либо со знаком минус, чтобы нейтрализовать набег фазы из-за влияния магнитного поля. Для успешной работы такого "магнитно-фрустрированного" кубита необходима очень высокая стабильность внешнего фрустрирующего магнитного поля (<5Ф ~ 10~6-10-7Фо). Реализовать такое условие в эксперименте чрезвычайно трудно. Гораздо проще иметь некий внутренний источник сдвига фазы. Именно для этой цели удачно подходит джозефсонойский 7г-коцу^^|^||Включе-ние его в кубит добавит в сверхпроводящий контур разность фаз л, что полностью аналогично действию приложенной половины кванта магнитного потока. По оценкам [48, 4] в этом случае время когерентности си-