Терагерцовая спектроскопия на основе джозефсоновских переходов из высокотемпературных сверхпроводников для исследования электромагнитных структур

• Автор: Гундарева, Ирина Игоревна
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Электроника терагерцовых частот

1.2. Методы измерения характеристик электронных устройств в терагерцовой области частот

1.3. Нестационарный эффект Джозефсона

1.4. Джозефсоновская спектроскопия электромагнитного излучения в терагерцовом диапазоне частот
1.5. Спектральный анализ веществ и электромагнитных структур с использованием нестационарного эффекта Джозефсона

1.6. Изготовление джозефсоновских переходов для терагерцовой спектроскопии

1.7. Изменение параметров джозефсоновских переходов при отжиге в атмосфере кислорода и озоно-кислородной смеси
1.8. Постановка задачи
Глава 2. Оптимизация технологических методов изготовления джозефсоновских бикристаллических переходов из УВа2Си307.х
2.1. Введение
2.2. Изготовление переходов
2.3. Пленка из УВа2Си307_х как основа высококачественного бикристаллического перехода из УВа2Си307.х
2.3.1. Оптимизация процедуры напыления тонких пленок из УВа2Си307.х
2.3.2. Оптимизация подготовки подложек и выбор параметров
напыления для пленок с вертикальной осью с
2.3.2.1. Морфология
2.3.2.2. Зависимости сопротивления от температуры
2.3.2.3.Вольт-амперные характеристики
2.3.3. Оптимизация подготовки подложек и выбор параметров
напыления для пленок с наклонной осью с
2.3.3.1. Морфология
2.3.3.2. Зависимости сопротивления от температуры
2.3.3.3. Критические плотности токов
2.3.3.4. Вольт-амперные характеристики
2.4. Исследование характеристик бикристаллических переходов из УВа2Си307.х
2.4.1. Бикристаллические джозефсоновские переходы с вертикальными осями с
2.4.2. Бикристаллические джозефсоновские переходы с взаимонаклоненными осями с
2.5. Выводы
Глава 3. Низкотемпературный отжиг в вакууме и озоне
3.1. Введение
3.2. Методика отжига бикристаллических джозефсоновских переходов из УВагСизСЬ-х в атмосфере смеси озона и кислорода
3.3. Изменение вольт-амперных характеристик переходов после отжига в атмосфере смеси озона и кислорода
3.3.1. Влияние низкотемпературного отжига в смеси озона и кислорода на форму ВАХ бикристаллических джозефсоновских переходов
3.3.2. Влияние низкотемпературного отжига бикристаллических джозефсоновских переходов из УВазСлцСь^ в озоно-кислородной смеси на электрические параметры /0 Ус
3.4. Отжиг бикристаллических джозефсоновских переходов из
УВа2Сиз07.хв озоно-кислородной смеси и в вакууме
3.4.1. Обратимые изменения параметров бикристаллических джозефсоновских переходов
3.4.2. Необратимые изменения параметров бикристаллических джозефсоновских переходов
3.5. Анализ полученных результатов исходя из представлений о диффузии кислорода в УВа2Сиз07_х и зависимости транспортных свойств границы зёрен от концентрации кислорода
3.6. Выводы
Глава 4. Исследование электромагнитных характеристик микроструктур при помощи Джозефсоновской спектроскопии
4.1. Модификация статических характеристик бикристаллических джозефсоновских переходов под влиянием электромагнитного окружения
4.1.1. Постановка задачи
4.1.2. Независимый от частоты адмиттанс
4.1.3. Приближение слабой связи
4.1.4. Приближение большого тока
4.1.5. Модификация дифференциального сопротивления джозефсоновских переходов под влиянием электромагнитного окружения .
4.1.6. Учёт влияния тепловых флуктуаций тока нормальных квазичастиц
4.1.7. Полоса перестройки по частоте джозефсоновского перехода как анализатора импеданса

Глава 2. Оптимизация технологических методов изготовления джозефсоновских бикристаллических переходов из УВагСизО?.,
2.1. Введение
Для детектирования и спектрального анализа применяются ВТСП бикристиаллические переходы из УВа?Сиз07.х пленок с вертикальными и взаимионаююненными осями с. Однако первые не обладают высокими значениями характерных напряжений 1СЯ„, обусловленных величинами
энергетических щелей ВТСП. Разработанные в последнее время бикристаллические переходы из УВагСизСВ-х пленок с взаимнонаклоненными осями с [66] демонстрируют более высокие величины критических плотностей тока и высокие величины 1СЯ„ [52], а также показывают меньшую степень меандрирования границы зерен.
Использование таких переходов в качестве спектральных устройств предполагает сканирование напряжения в диапазоне до 10 мВ и выше так, что соответствующие джозефсоновские частоты достигают 5 ТГц и более. Для таких применений ДП важна способность сверхпроводящих тонкопленочных
электродов выдерживать значительные бездиссипагивные токи и не вносить дополнительного вклада в напряжение V на переходе, по которому в джозефсоновском спектральном анализе определяются частоты (1).
Существенным фактором в получении высококачественных эпитаксиальных ВТСП пленок является подготовка подложек для
эпитаксиального роста. В работе [67] приведены технологические параметры химического и термического приготовления подложек для эпитаксиальных оксидных гетероструктурных пленок, однако электрические характеристики сверхпроводящих пленок на таких подложках не исследовались. Автором было проведено исследование влияния подготовки подложек из ИсЮаОз на вольт-амперные характеристики УВагСизСХ-х тонких пленок с вертикальными и