Неупругое туннелирование куперовских пар с участием фононов в с- направлении в одиночных и стопочных контактах на микротрещине в Bi-Sr-Ca-Cu-O

• Автор: Шабалин, Михаил Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОДНОЧАСТИЧНОЕ ТУННЕЛИРОВАНИЕ И ЭФФЕКТ ДЖОЗЕФСОНА В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКАХ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Структура и физические свойства ВТСП
1.2. Теоретические модели высокотемпературной сверхпроводимости
и их экспериментальная проверка
1.3. Туннельный эффект в сверхпроводниках
1.4. Специфика туннельного эффекта в сверхпроводниках. Туннелирование с участием фононов
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ 1(У)-, сИ(У)/с1(У)-, И с121(У)/йУ2-ХАРАКТЕРИСТИК КОНТАКТОВ НА МИКРОТРЕЩИНЕ В ВТСП В ШИРОКОМ ТЕМПЕРАТУРНОМ ИНТЕРВАЛЕ ВО
внешних свч- и магнитных полях
2.1. Автоматический цифровой мост для регистрации І(У)-, с11(У)/с1У- и <і2І(У)/<іУ2 - характеристик туннельных контактов
2.2. Методика приготовления контактов на микротрещине в поликристаллах и пластинчатых монокристаллах Ві-8г-Са-Си-0 (2212 и 2223 фазы)
2.3. Основные характеристики использованных в работе ВТСП образцов
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕУПРУГОГО ТУННЕЛИРОВАНИЯ КУПЕРОВСКИХ ПАР В ОДИНОЧНЫХ КОНТАКТАХ НА МИКРОТРЕЩИНЕ В Ві-вг-Са-Си
3.1. Туннельный эффект в контактах на микротрещине в пластинчатых монокристаллах и поликристаллических образцах
3.2. Тонкая структура на ВАХ БІБ контактов при токе в
с- направлении

3.3. Влияние температуры, магнитного поля и внешнего СВЧ-излучения на ВАХ джозефсоновских контактов
3.4. Взаимодействие переменного джозефсоновского тока с оптическими фононами в ВьБг-Са-Си-О
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВАХ СТОПОЧНЫХ КОНТАКТОВ НА МИКРОТРЕЩИНЕ В Вьвг-Са-Си-О
4.1. Туннельный эффект в стопочных контактах на микротрещине в пластинчатых монокристаллах и поликристаллических образцах В1-8г-Са-Си-0
4.2. Влияние переменного джозефсоновского тока на ВАХ стопочных контактов на микротрещине В1-8г-Са-Си
4.3. ВАХ стопочных контактов на микротрещине в пластинчатых монокристаллах и поликристаллических образцах ВьЗг-Са-Си-О в с-направлении и симметрия параметра порядка
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП), открытые в 1986 году Беднорцем и Мюллером [1], обладают рядом преимуществ перед классическими сверхпроводниками. Необычайно высокое значение критической температуры позволяет создавать на их основе приборы с рекордными характеристиками, работающие при температуре жидкого азота. Величина энергетической щели, превосходящая более чем на порядок ее значение в классических сверхпроводниках, существенно увеличивает диапазон джозефсоновских частот, а также величину выходного сигнала и динамический диапазон сверхпроводящих квантовых интерферометров, перестраиваемых высокочувствительных гетеродинных детекторов на базе БІБ- (сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник) переходов, смесителей и локальных осцилляторов, работающих в интервале частот вплоть до десятков терагерц. Однако, сильная неоднородность состава, многофазность, анизотропия физических свойств, склонность к дефектообразованию в сочетании с крайне малой длиной когерентности в ВТСП, соответствующей нескольким ангстремам, существенно усложняют практическое внедрение ВТСП устройств. Первые же экспериментальные исследования джозефсоновских контактов показали, что щелевая структура на вольтамлерных характеристиках туннельных переходов сильно размыта, имеется значительный избыточный ток при субщелевых смещениях. Таким образом, потенциальные возможности приборов, использующих туннельные структуры на основе ВТСП и не решенные до сих пор проблемы реального их создания показывают актуальность экспериментального изучения свойств джозефсоновских ВТСП контактов.
В отличие от классических сверхпроводников, уникальным свойством ВТСП материалов с критической температурой порядка 100К является то, что диапазон джозефсоновских частот при достаточно низких температурах полностью перекрывает фононный спектр этих материалов, что позволяет изучать взаимодействие переменного джозефсоновского тока с фононными

Эффект неупругого туннелирования, то есть туннелирования, при котором происходит изменение энергии электрона был хорошо известен еще в полупроводниках [93]. В диоде Есаки, где туннелирование происходит из зоны проводимости, расположенной на краю зоны Бриллюэна, в валентную зону полупроводника - в центре зоны Бриллюэна, электрону необходимо передать избыточный импульс. Энергия для возбуждения фонона возникает благодаря прикладываемому напряжению. В результате, на зависимости второй производной <12ШУ2 от напряжения появляются пики, совпадающие с положением фононых мод.
Джозефсоновский контакт.
В случае, когда ширина барьера туннельного контакта 5/5 достаточно мала, в контакте появляется постоянный джозефсоновский ток. При наличии на берегах контакта разности потенциалов, возникает так называемый нестационарный эффект Джозефсона - переменный ток с частотой со=2еУ/Ъ (483 МГц/мВ).
Амплитуда джозефсоновской генерации зависит от смещения таким образом, что ее значение велико при У<2Д/е, при У=2А/е существует резкий максимум - так называемый "риделевский пик", а далее она быстро убывает с ростом напряжения.
Переменный джозефсоновский ток приводит к появлению электромагнитного излучения внутри туннельного контакта. Нелинейный характер этого эффекта может приводить к появлению особенностей на вольтамперных характеристиках джозефсоновского перехода [94]. Примером этого служат ступеньки тока на ВАХ, появляющиеся из-за взаимодействия джозефсоновского излучения с собственными резонансными модами контакта (ступеньки Фиске). Как было рассчитано в работе [95], подобное взаимодействие может приводить к возбуждению длинноволновых акустических резонансных фононных мод в диэлектрическом слое контакта и существенным образом влиять на форму ВАХ.