超导约瑟夫森结物理参数的实验推算

超导约瑟夫森结是实现超导量子计算和微波单光子探测的核心器件,其物理参数很难直接测定.与之前常用的测量结微波激励效应估计方法不同,本文通过实验测量低频电流驱动下的约瑟夫森结Ⅰ-Ⅴ曲线及其跳变电流统计分布,并与基于标准电阻电容分路结模型数值模拟进行比对,推算出了约瑟夫森结的临界电流I_c、电容C、电阻R及阻尼参数β_c等物理参数.结果表明,所推算的参数值与基于微观理论推导所得到的Ambgaokar-Baratoff公式基本符合,可供约瑟夫森结的器件参数按需设计和制备工艺的参数设置等参考.     

Josephson结跳变电流在不同温度下的统计分布

本工作提出了一种通过对时间的测量来获得单个Josephson结的跳变电流统计分布P(I)的电路,该电路具有很好的精度和速度.利用该电路我们首次从4.2K到30mK的不同温度下,对NbN/AlN/AbN结和Nb/AlOx/Nb结的跳变电流统计分布进行了测量,得到了一系列P(I).在一定的温度范围内,P(I)和理论值符合的很好.该电路结合其他的实验手段,将在今后研究Josephson结其他物理性质(例如Rabi振荡)中发挥很好的作用.     

本征Josephson单结的电流-电压特性

采用光刻蚀和Ar离子刻蚀技术成功地在Bi-2212单晶表面制备出台阶型本征Josephson单个结,并在5～65K范围内用四引线法测量了该结零场下的I～V特征曲线.结果表明,临界电流几乎保持不变,但返回电流随温度增加而增大;与此同时,Mccumber参数βc随着温度增加而减小.临界温度附近,跳跃电压ΔV明显偏离BCS理论.     

耗散两态系统的动力学特性

利用Born-Oppenheimer近似研究了零温时耗散两态系统的动力学特性.在不同环境谱分布下,给出了两态之间的跃迁几率随时间的变化.数值结果表明:当环境的谱分布为Ohmic形式时,跃迁几率是一个衰减的函数;而当谱分布为随机取值时,跃迁几率具有“量子跳跃”的特性.与之相对比,我们还给出了当把环境等价成无穷多个谱振子的集合时,跃迁几率随时间的变化.     

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：     

应用于低功耗超导电路的Nb基Josephson结和SQUID的制备与测量(英文)

为了突破传统微电子芯片的散热限制和克服超级计算机运算能耗高的困难,低功耗电路已经成为信息计算领域研究的热点问题.近来,Nb基超导数字电路在低功耗电路中显现出比其它方案更有优势的前景.Josephson结的质量在超导数字电路的动态功耗中起着关键的作用.我们采用双层正胶光刻和NR9-3000PY负胶光刻,实现了适用于Nb基Josephson器件的自对准剥离工艺.性能稳定的Josephson结和直流超导量子干涉仪DC-SQUID被制备出来,在不同温度下进行了电学性能测试.不同面积的欠阻尼结具有一致的临界电流密度Jc,在2.54K时约400A/cm2.通过片上施加控制电流的方式,观测了DC-SQUID零电压态跳变电流随磁场的调制效应.     

噪声对超导量子比特测量系统的影响

详细介绍了噪声对超导量子比特测量系统的影响。测量系统通过对时间的测量来获得单个约瑟夫森结跳变电流统计分布P(I)。在测量电路中采取了一系列的降噪措施,使得实验所能测到的约瑟夫森结的最低等效温度进一步的降低。     

含InAs自组装量子点肖特基二极管的关联放电效应

制作了含自组织量子点的金属半导体金属双肖特基势垒器件,研究了器件的电流输运特性.在量子点充放电造成的电流迟滞回路的基础上,观察到了电压扫描过程中的电流由低态到高态的跳跃现象.这种电流跳跃来源于充电量子点的关联放电效应.根据量子点系统的哈密顿量,分析了充电量子点关联放电的原因.这种关联放电效应起源于量子点与2DEG的相互作用,当一个量子点放电时通过量子点和2DEG电流的变化会影响其他的量子点,从而促使其放电,这种过程在整个系统中放大导致所有的量子点放电 关键词： 关联效应 自组装量子点     

高温超导Tl2Ba2CaCu2O8斜切本征结特性研究

在铝酸镧(LaAlO3)斜切衬底上制备了 Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)本征约瑟夫森结微桥,对其进行了输运特性研究.测试了样品在不同测量温度下的电流电压(I-V)曲线,结合模型仿真结果对临界电流特性进行了研究分析.利用低温扫描激光显微镜(LTSLM)初步探讨了 Tl-2212本征结微桥的温度空间分布特性,...     

磁阱中超冷玻色气体临界行为的观测

超冷玻色气体为研究量子临界现象提供了一个非常干净的实验系统. 弱相互作用下的三维玻色气体的临界行为与⁴He发生超流相变时的临界行为类似, 都属于三维XY型普适类. 从正常流体到超流的量子相变过程中, 系统会经历一个从无序相到长程有序相的转变; 而在相变点附近, 系统参量会表现出一些奇点的特征. 本文从实验上观测到了静磁阱中超冷⁸⁷Rb玻色气体在凝聚体相变温度T_c附近的临界行为. 原子气体从静磁阱中释放, 经过30 ms的自由飞行后, 通过吸收成像得到原子气体的动量分布; 然后从中扣除热原子气体的动量分布, 提取出空间上处于临界区域内的原子气体动量分布, 并对不同温度下的动量分布半高宽进行统计. 统计结果显示: 在非常接近相变温度T_c时, 动量分布的半高宽突然减小, 表现出十分明显的奇点行为.