本征Josephson结的表面结的特性研究

在用Bi2Sr2CaCu2O8 δ(BSCCO)单晶制备本征结时,最上面的Cu-O层由于受到所沉积的金属层的影响,其超导性能将发生退化,从而使得表面上两个邻近的Cu-O层形成的表面结具有不同于内部本征结的性质.我们对表面结的I～V、Ic'～T、R～T等电运输特性进行了分析和研究,发现表面结的临界温度Tc通常都比较低,而且临界电流随温度的变化关系也不同于正常本征结.并且利用旁路电阻的方法,成功观察到了被旁路后表面结的ac Josephson效应.     

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．     

高温超导混频器噪声系数测量

基于小型脉冲管制冷机,建立了以Josephson结为混频器的高温超导混频系统,并以Y-因子测量方法为基础,建立了与之配套的噪声系数测量系统。测量出以Josephson结为混频器的超导混频系统的噪声系数。在最好的情况下,测量的噪声系数值为5.50dB。     

高温超导双晶结混频器噪声系数测量

噪声系数(Noise Figure,NF)是超导混频器的一个重要参数,是衡量超导混频器内部噪声、影响混频器灵敏度的一个重要指标.实验基于小型脉冲管制冷系统,搭建高温超导约瑟夫森双晶结混频器噪声系数自动测量系统,工作温度为60K.Ar离子刻蚀工艺技术制备高温超导YBa2Cu3O7-δ(YBCO)/MgO约瑟夫森双晶结,通过Y-因子噪声测量法,测量YBCO/MgO约瑟夫森双晶结混频器的噪声系数.实验成功制备了特征电压约1mV的YBCO/MgO约瑟夫森双晶结,在650GHz信号辐照下,有明显的夏皮罗(Shapiro)台阶.在210GHz信号辐照下,进行30次谐波混频,约瑟夫森双晶结在不同偏置电压点中频输出信噪比变化范围约为30dB.在77K与300K不同输入噪声功率下,测得双晶结混频器噪声系数最小值为10dB,偏置电压在300μV.     

Josephson结的非线性特性研究

采用线性稳定性分析方法,对Josephson结RSJ模型和RCSJ模型的等效电路进行非线性特性研究,并给出了I-V特性曲线,观察到滞回现象。     

交流驱动Josephson结Bloch振荡的阻抗式阶跃

当小面积 Josephson 结的电容变得很小,可以发生电容能大于 Josephson 耦合能 E_J 的情形,这类问题须用宏观量子隧道方法来处理.在温度很低时,Josephson 结中将发生 Bloch 振荡.在射频电流驱动下,其 I-V 曲线上将出现阻抗式阶跃,本文用多变元的微扰方法解析地处理了这一问题.     

环形Josephson结中圆对称孤子解的微扰分析

本文用微扰方法,研究环形Josephson结中有扰动情形下sine-Gordon方程的圆对称孤子解,得到孤子的动力学方程的解析形式。所得的I—V曲线(第一零场台阶)与数值计算结果符合得很好。关键词：     

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：     

二级微扰下小电容Josephson结的行为

本文采用 Stewart-McCumber 模型,用双变量微扰法在二级近似下对 Josephson 结的行为进行了讨论.计算指出,在结的 I-V 特性曲线上有二次谐波台阶和分谐台阶,井得出了     

基于小型脉冲管制冷机的高温超导体混频器

文中介绍在小型脉冲管制冷机的基础上设计制作的混频系统 ,利用高温超导双晶结作为混频元件 ,实现了毫米波段的谐波混频 ,并对小型脉冲管制冷机作为高温超导体微波器件的冷源做了一定的研究。说明小型脉冲管制冷机在高温超导器件走向实用方面大有潜力。     

高温超导混频器变频效率的特性分析

我们研究了基于YBCO/MgO,YBCO/YSZ约瑟夫森超导结的谐波混频器.利用小型脉冲管制冷机以及小型G-M制冷机的高温超导混频测量系统,进行了亚毫米波段谐波混频的实验研究.通过实验,测量和分析了高温超导谐波混频器的变频效率的特性及其与耦合系数、本征信号功率、直流偏置和谐波次数等参数的关系.     

Tl-2212本征约瑟夫森结型负阻器件及负阻放大器

我们利用Tl-2212超导薄膜制作出了的本征约瑟夫森结型负阻器件.对于4 μm长3 μm宽的微桥型负阻器件,峰值电压为0.09V,峰值电流为1.44mA,谷值电压为0.75V,谷值电流为1.05mA,线性区间内负阻阻值约为-1400Ω.利用这种器件,制作了简单的负阻并联式电流放大器.实验证明它确实对信号具有电流放大作用,放大倍数可以通过改变负载电阻的大小来改变.     

Tl-2212本征约瑟夫森结型负阻器件及负阻放大器

我们利用Tl—2212超导薄膜制作出了的本征约瑟夫森结型负阻器件．对于4μm长3μm宽的微桥型负阻器件，峰值电压为0．09V，峰值电流为1．44mA．谷值电压为0．75V，谷值电流为1．05mA，线性区间内负阻阻值约为-1400Ω利用这种器件．制作了简单的负阻并联式电流放大器．实验证明它确实对信号具有电流放大作用，放大倍数可以通过改变负载电阻的大小来改变．     

高温超导本征结的制备工艺和特性

自从本征Josephson效应发现以来,由于其涉及到高温超导材料和结构、Josephson结动力学、高频应用等多个领域,本征结的研究一直是国际上研究的热点之一.我们采用低能离子刻蚀,实现了每分钟和单结本征结厚度相当的刻蚀速率,由BSCCO单晶成功的实现了含有单个或少数几个结的本征Josephson结的制备,并用四端子方法测量其低温下的I-V,Ic-T特性.通过反复实验研究,提高本征结制备的成功率及可重复性,完善制备工艺,并进一步探讨本征结的特性.     

可控数目本征结的制备

基于传统的mesa结构制备工艺 ,我们通过精确控制实验参数的手段 ,在Bi2 Sr2 CaCu2 O8+x单晶上实现了仅含有少数几个结的本征结的制备工艺 ,结的临界电流具有很好的一致性 .结的数目最少达到 2个 (包括表面结) ;结数目控制误差为±1个 .     

MILLIMETER WAVES DETECTOR BASED ON JOSEPHSON’s JUNCTIONS WITH OPTIMAL SUBSTRATE

The detectors based on superconductors are used for the registration of signals in the millimeter range [1]. Specially, the quantum radio receptor is widely used due to its very high sensibility. The structure of such receptor consists usually of a periodic Josephson’s Junctions (JJs) lattice and its very high sensibility may be obtained with the synchronization of the JJs using resonators of superficial electromagnetic wave [2]. These resonators realize automatically the synchronization of several hundreds of JJs, including the electro dynamical especial line like lattice [2]. The purposes of this article are: the analysis of the quality factor of the periodic JJs lattice, the optimal choice of the substrate for this system and the construction of the millimeter waves detector based on these elements.     

利用真空退火的界面工程处理方法制备边缘结

本文采用真空退火的界面工程处理的方法,成功地制备了高温超导边缘结,并在8mm微波辐照下得到了Shapiro台阶。测量结果表明,该结的特性基本符合RSJ模型。     

基于高温超导单晶材料的大尺寸约瑟夫森本征结制备工艺研究

基于高温超导单晶材料Bi2Sr2CaCu2O8+x(BSCCO)的约瑟夫森(Josephson)本征结器件制备工艺,成功制备出形貌整齐、特性良好、一致性高的大尺寸太赫兹辐射源本征结器件.从工艺的各个步骤出发,总结了要点,并对原有工艺做出改进.通过扫描电子显微镜观察刻蚀形貌,总结了光刻最佳后烘温度条件,提出了一套重复性好、成功率高的工艺方法.