用Josephson效应产生单色声子

文章用大大改善了的、应力调节的声子谱仪研究了ac-Josephson结的声子发射谱.意外的是,没有看到所预期的声子宽带谱分布,而是得到了相当尖锐的单色峰值.这一峰值相应于Josephson频率,即hw=2eV,因而可以用电压来调节.这样,作者发现了一种新的、单色的、可调的声子源,至少,其频率分辨率优于以前的声子韧致辐射方法.     

微微秒时间间隔的晶格动力学

声学声子和光学声子的寿命以及寿命随温度、频率的变化影响固体的许多性质.例如,声学声子寿命对绝缘休、半导体和非晶固体的热输运性质的影响是极为重要的.光学声子的衰减动力学过程和光学声子与其它激发的耦合,对半导体的热电子输运,绝缘体中非平衡高频声学声子的产生等问题都起十分重要的作用.因此对声学及光学声子寿命的研究已成为固体物理中基本的和极感兴趣的课题. 高温下或在有短的平均自由程的材料中,声学声子激发的寿命通常是微微秒的范围.而频率为5—10THz的光学声子的寿命则是毫微微秒量级.最近两年,用微微秒与毫微微秒激光脉冲…     

用于检测宽带声子的超导声子检测器

在高频声子实验中,用自制的超导声子检测器测量了宽带声子信号,实验样品是x-石英和[001]砷化镓单晶.超导声子检测器用厚度约800A的高纯锡膜做成,其电压响应为190 V/W,NEP为10~(-12) WHz~(-1/2),时间常数为10 ns,动态范围为46 dB.这种检测器不仅适用于检测宽.带声子和相干声子,也可用于检测热脉冲或远红外光脉冲.     

用超导隧道结产生和接收声子的声子谱仪

本文叙述了用超导隧道结产生和接收声子的声子谱仪的工作原理及其测量电路.给出了用 Sn-I-Sn 声子发生器,Al-I-Al 声子检测器,硅单晶样品的声子谱仪的实验结果.     

超导Josephson隧道结的制备工艺及性能改善

超导Josephson隧道结是实现超导量子比特的基本元件.本文介绍了一种利用电子束曝光技术和电子束斜蒸发技术相结合的方法来制备铝超导Josephson隧道结.这种方法工艺简单,通过一次光刻就可完成;而且可以通过调节下层光刻胶厚度、斜蒸发角度、悬空桥区宽度等参数可以有效地控制隧道结的面积大小;此外,本方法通过采用不对称电极结构有效地改善了隧道结的漏电流特性,满足了制备超导量子比特的要求.     

在一个磁通量子内dc Josephson电流阶梯或振荡效应的物理本质

本文分析了放置于高Q谐振腔中的Josephson结、双结SQUID和单结超导环,当其Josephson频率ω=2eV₀/h和腔的本征频率相等时,Josephson电流在一个磁通量子内可以产生多次阶梯或振荡的物理本质。指出对于Josephson结或双结SQUID,当ω=ω_r时,被激发起的腔的本征振荡将反馈辐照结或SQUID,反馈场的频率作用使Josephson电流产生一般地感应台阶;而反馈场的振幅是受到外磁场调制的,当这种调制作用使反馈场振幅的空间部分与辐射场的空间部分匹配时,则引起电流在一个磁通量子内产生一系列的新的阶跃。对单结超导环,当nω=ω_r时,被激发起的腔的振荡反馈辐照作用将迫使其超流电流产生周期小于φ₀的振荡。 关键词：     

超导Josephson隧道结性能和超导量子比特电路的设计方案

超导Josephson隧道结是实现超导量子比特的基本元件。利用悬空掩膜和电子束斜蒸发相结合的工艺方法制备Al/Al2O3/Al超导Josephson隧道结,并且系统研究了底电极、上电极薄膜的厚度及氧化参数等工艺条件与隧道结超导电流密度Jc和面积归一化电阻Rc的关系。设计测量了三种方案的超导量子比特电路,通过对参数和结构的优化测出了较理想的量子比特(qubit)信号。     

超导—阵列—超导(S-G-S)结Josephson隧道特性

本文在平均场近似下,用路径积分方法,对由超导-阵列-超导结(S-G-S)组成的隧道结的Josephson特性进行了研究。在中间阵列层有耦合和没有耦合的情形下,分别得到了Josephson电流与温度,位相差和结参数的关系。 关键词：     

非平衡情况Josephson电流的Harris奇点

本文用OS模型研究了当组成Josephson隧道结的一个超导膜处于非平衡态时,Josephson电流的Harris奇点的变化。 关键词：     

特超声声子的激光产生和荧光检测

利用光学办法在固体中产生和检测频率为10~(12)Hz的特超声声子,以及研究这些特超声声子在固体中的行为,是近几年发展起来的新领域,对于超声物理和固体物理研究是很有意义的。本文前三部分介绍了在压电晶体中利用远红外脉冲激光的表面激发产生特超声声子,以及利用激光激发磁性离子的晶场劈裂能级,引起声子感应跃迁,产生很强的声发射。在某些情况下,可以实现受激发射。在第四部分中介绍了处于激发态的磁性离子通过声子感应吸收跃迁,可以感应出附加的荧光辐射,借助这种感应荧光可以实现特超声的相干检测。最后简要介绍了特超声声子在固体物理研究中的应用。     

特超声声子的激光产生和荧光检测

利用光学办法在固体中产生和检测频率为10~(12)Hz的特超声声子,以及研究这些特超声声子在固体中的行为,是近几年发展起来的新领域,对于超声物理和固体物理研究是很有意义的。本文前三部分介绍了在压电晶体中利用远红外脉冲激光的表面激发产生特超声声子,以及利用激光激发磁性离子的晶场劈裂能级,引起声子感应跃迁,产生很强的声发射。在某些情况下,可以实现受激发射。在第四部分中介绍了处于激发态的磁性离子通过声子感应吸收跃迁,可以感应出附加的荧光辐射,借助这种感应荧光可以实现特超声的相干检测。最后简要介绍了特超声声子在固体物理研究中的应用。     

超导隧道结中的电流相位关系

计算了等自旋配对超导隧道结中的直流Josephson电流.结果表明,当两侧超导体中配对势的轨道对称性分别属于磁点群D₄的A不可约表示和 ²E不可约表示的情况下,电流相位关系是I∝sin4φ. 关键词： 超导隧道结 Josephson电流     

金属微粒对于隧道性质的影响

本文利用泛函积分方法研究了超导金属微粒准粒子态密度的量子尺寸效应及随温度的变化。并研究了当超导微粒嵌入隧道结后对于Josephson效应的影响,发现在Josephson临界电流中出现反常现象。此外,我们还计算了准粒子隧道电流,结论与实验结果一致。 关键词：     

对高频声子的探测

晶体中的原子在其平衡点附近的摇晃会产生振动波,即声子．声子能在固体中传播声、热能和其他形式的能量,测量声子的性质可以提供有关晶体的结构以及原子间相互作用的各种信息．声子的性质一般是利用与光子的声一光相互作用来测定的．但当声波的波长小到只有原子间距的大小时,就很难利用声一光作用来探测声子了．因此,尽管有许多科学家都认为,在固体中已激发出了高频声子,但却无法用直接或间接的方法来精确地测定它们．     

Josephson结的I-V曲线的子台阶

本文在文献[1]基础上进一步分析Josephson结的I-V曲线的子台阶现象。首先把数学方法作了发展,然后用所得的方法分析了产生子台阶的条件,从而完善了对Josephson结的I-V曲线的分析。 关键词：     

双层结构铁磁-超导隧道结的直流Josephson电流

通过求解Bogoliubov_de Gennes(BdG)方程得到铁磁超导共存态(FS)的自洽方程，在考虑结 界面的粗糙情形下，由推广的Furusaki_Tsukada(FT)的电流公式计算了铁磁超导态/ 绝缘层 / 铁磁超导态(FS/I/FS)结的直流Josephson电流，讨论了FS/I/FS结的直流Josephson临界 电流随磁交换能、温度的变化情况.研究表明：当结界面势垒散射强度和粗糙势垒散射强度 比较弱时磁交换能总是抑制FS/I/FS结的直流Josephson临界电流，而当结左右两边FS中铁 关键词： FS/I/FS超导隧道结 铁磁超导共存态 直流Josephson电流 粗糙势垒散射     

电流激励下两带单结超导环的电磁性质研究

在两带Ginzburg-Landau理论基础上,我们研究了在电流激励情形下两带单结超导环的电磁性质.两带超导环中可引入的两个超导序参量的相位差满足sine-Gordon方程,由该方程的孤立子解我们得到了单个超导结(微桥结构)两端相位差与总磁通之间的线性关系.通过微桥中电流与超导结两端相位差满足的非线性Josephson方程,建立了在电流激励下环内磁通与外加电流之间的依赖关系.我们的分析表明两带超导环中可能产生的孤立子解及分数磁通量子化现象可以通过测量单结超导环中的电磁性质加以验证.     

耐熔微掩膜法制备高温超导Josephson结

在超导Josephson结的制备过程中，传统的成结方式为对超导薄膜进行化学刻蚀或离子刻蚀，以形成特定图形的结．而刻蚀这一步常常会给结的性能带来负面影响，从而直接导致超导器件性能的下降．本介绍了一种利用耐融微掩模制备高温超导Josephson结的方法．本方法的特点是：一次成结无需后期刻蚀，利用此方法可以避免刻蚀工艺对超导器件性能的影响，制备高质量的高温超导Josephson结．本给出利用此方法制备高温超导YBCO／YSZ双晶结的有关工艺，以及初步的实验结果．     

相干光学声子的操控以及对能量输运过程的影响

利用脉冲整形器生成双脉冲泵浦光,通过调整双脉冲的间隔时间,在不改变泵浦光能量密度的前提下,实现了相干光学声子的增强和完全消除,进而研究了相干光学声子对半导体能量输运过程的影响。实验直接验证了光学声子在超快能量输运过程的重要作用。相干光学声子增强时测量得到的热电子冷却以及晶格加热的特征时间均减小,因此激发相干光学声子可提高超快能量输运效率。当电子与晶格处于热平衡状态时,相干光学声子增强和消除前后反射信号的下降趋势相同,因此光学声子对热量输运没有显著影响。     

Al/Al_2O_3/Al隧道结相位扩散的现象

超导约瑟夫森结是超导量子比特的核心元件,由约瑟夫森结组成的直流超导量子干涉器(DC-SQUID)由于其具有较高的探磁灵敏度,在超导磁通量子比特量子位测量中具有重要的作用.我们用铝为超导材料,采用电子束斜蒸发及静态氧化的方法制备了由两个Al/Al2O3/Al隧道结并联组成的DC-SQUID样品.将DC-SQUID样品置于20~1000mK范围内的不同温度下,对其跳变电流分布进行了测量.在50mK明显观测到了隧道结跳变电流机制由宏观量子隧穿到热激发的转变,并且在高于80mK时,观测到了相位扩散的现象.这对于隧道结相位动力学研究具有重要意义.