Экспериментальное исследование когерентного излучения в распределённых джозефсоновских системах

• Автор: Левичев, Максим Юрьевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Введение.

1 Черенковскос излучение в джозсфсоновских переходах с замедляющими системами.

1.1 Введение

1.1.1 История и состояние.

1.1.2 Цели исследования.

1.1.3 Методы и результаты.

1.1.4 Структура главы.

1.2 Распределнный одномерный джозефсоновский переход.

1.3 Построение модели длинного ДП с периодической замедляющей системой

и расчт параметров экспериментальных образцов

1.3.1 Построение дисперсионной характеристики длинного ДП с шлейфами

1.3.2 Определение условий резонанса и нахождение спектра резонансных частот длинного ДП с шлейфами
1.3.3 Алгоритм расчта параметров шлейфов
1.4 Исследование длинных джозсфсоновских переходов кольцевой геометрии
с шлейфами.
1.4.1 Изготовление и экспериментальное исследование кольцевых ДП с
шлейфами
1.4.2 Анализ процессов происходящих в кольцевых ДП с шлейфами методом численного моделирования.
1.5 Исследование вихревой динамики и характеристик излучения длинных
джозефсоновских переходов линейной геометрии со шлейфами.
1.5.1 Экспериментальное исследование.
1.5.2 Исследование длинного ДП с шлейфами методом численного моделирования.
1.6 Заключение.
2 Исследование возможности синфазной синхронизации движения вихрей на резонансе Фиске в многослойных джозефсоновских переходах малой длины.
2.1 Введение.
2.1.1 Актуальность задачи
2.1.2 Генераторные свойства многослойных джозсфсоновских переходов
состояние вопроса и выбор направления исследований. .
2.1.3 Идея и цели исследования.
2.1.4 Методы и результаты
2.1.5 Структура главы.
2.2 Электродинамическая модель многослойных ДП.
2.3 Численное исследование вихревой динамики в многослойных джозефсо
новских переходах
2.4 Экспериментальное исследование динамики движения вихрей и резонансных свойств многослойных распределнных джозефсоновских переходов. .
2.4.1 Апробация экспериментальных методов поиска условий существования синфазного излучения на ДП с большим числом слоев
2.4.2 Определение конструктивнотехнологических параметров многослойных ДП
2.4.3 Определение эффективной толщины внутренних сверхпроводящих
слоев многослойных джозефсоновских переходов
2.5 Заключение
3 Исследование влияния периодической замедляющей системы иа устойчивость прямоугольной вихревой рештки в многослойных джозефсоновских переходах.
3.1 Введение
3.1.1 Актуальность и состояние темы исследования.
3.1.2 Цели исследования.
3.1.3 Методы и результаты.
3.1.4 Структура главы
3.2 Условие устойчивости прямоугольной вихревой рештки при замедлении
синфазной моды волн
3.3 Численное моделирование двухслойных ДП с шлейфами.
3.3.1 Построение численной схемы
3.3.2 Численное моделирование.
3.4 Экспериментальное исследование двухслойных ДП с шлейфами
3.5 Заключение
Заключение
Благодарности
А Список обозначений физических величии
Введение
Актуальность


При этом анализируются ВАХ и спектральные характеристики возбуждаемых плазменных волн в ДП. Экспериментальные данные хорошо согласуются с результатами численного моделирования, однако в эксперименте наблюдается больше ступенек чем при моделировании. Сравнение предсказаний дисперсионной модели с результатами численного моделирования показывает незначительное расхождение величин напряжений резонансных ступенек. Поскольку при практической реализации генератора на основе кольцевого ДП возникают сложности с созданием в нм большого числа джозефсоновских вихрей и отводом из него мощности излучения, далее в разделе 1. ДП с шлейфами линейной геометрии. На экспериментальных ВАХ этих структур наблюдается неэквидистантная картина резонансных ступенек, что согласуется с предсказаниями дисперсионной теории и результатами численного счта. Кроме того, ступеньки, соответствующие резонансу в шлейфах, имеют более низкое дифференциальное сопротивление и более низкую амплитуду изменения тока на ступеньке. Измерения излучения не продемонстрировали какихто существенных особенностей по сравнению с излучением тестового гладкого длинного ДП. Отсутствие повышенной мощности излучения объясняется тем, что волна распространяется в ДП, где е максимальная амплитуда ограниченна нелинейностью. ВАХ, полученные в численном моделировании, имеют структуру аналогичную экспериментальным и соответствуют предсказаниям дисперсионной модели. В заключении к главе приводятся итоговые результаты исследований и обсуждаются возможные дальнейшие направления исследований длинных ДП с замедляющими структурами. Фиске. В результате найдены условия, экспериментально продемонстрирована синхронизация движения вихрей в синфазной моде в двухслойном ДП и изложены основы для поиска синхронных режимов в многослойном ДП. На основе предварительных поисковых экспериментов определяются основные, подлежащие дальнейшему решению, задачи и проблемные трудности по практической реализации синфазной синхронизации в многослойных ДП. В разделе 2. ДП. Далее обсуждаются основные аналитические виды решений этих уравнений, которые, как и в случае однослойного перехода, можно разделить на два вида. Первый это волны малой амплитуды плазменные моды и второй солитонные решения. Обсуждаются основные параметры модели коэффициент магнитной связи, плазменная частота, Джозсфсоновская глубина проникновения и длина ДП, влияющие на динамику вихрей в системе. Обсуждается методика расчта плазменной частоты для различных плазменных мод. Выбор величины коэффициента связи 5 г 0. В разделе 2. ДП. Основной задачей при этом является уточнение диапазона нормированных длин ДП, в котором наблюдается синхронное проскальзывание фазы в многослойных ДП. В результате показано, что для частоты 0 ГГц максимально допустимая плотность критического оказывается равной Асм2. Результаты экспериментального исследования изложены в разделе 2. Вначале была предпринята попытка обнаружить синфазное излучение сразу из слойного ДП. Структуры были изготовлены с плотностью критического тока порядка Асм2, потому что вначале это казалось достаточным, и технология позволяет относительно легко достичь такою значения. Однако, несмотря на достаточно высокое качество образцов и малый разброс плотностей тока в многослойном ДП, синфазное излучение не наблюдалось. Оказалось, что резонансы Фиске на ВАХ образцов не наблюдаются. Отсутствие резонанса на частоте 0 ГГц можно объяснить недостаточно низкой плотностью тока образцов. Резонанс, соответствующий второй ступеньке Фиске не наблюдается, хотя и отвечает требованиям на плотность тока, что, возможно, объясняется тем, что индивидуальные напряжения на ДП структуры имеют большой разброс при фиксированном токе, который определяется подщелевыми ветвями ВАХ ДП, имеющими очень высокое дифференциальное сопротивление, и этот разброс препятствует захвату всех ДП на один резонанс. Для более достоверного определения причины отсутствия синфазного излучения в слойных структурах было решено провести исследование двух и трхслойных ДП.