高温超导约瑟夫森结技术及其应用

高温超导约瑟夫森结技术近年来发展很快,特别是台阶结、双晶结、双外延结、边缘结和邻近效应结等性能已达到实用水平,并应用于超导量子干涉器件、数字信号处理和高频有源器件中。文章介绍了这些结的技术和有关的应用。     

第二讲 高温超导约瑟夫森结技术及其应用

高温超导约瑟夫森结技术近年来发展很快，特别是台阶结、双晶结、双外延结、边缘结和邻近效应结等性能已达到实用水平，并应用于超导量子干涉器件、数字信号处理和高频有源器件中。文章介绍了这些结的技术和有关的应用。     

高温超导约瑟夫森结阵列的相位锁定

根据交流约瑟夫森效应,研究了嵌入Fabry-Perot谐振腔里的约瑟夫森结阵列在微波辐照下的相位锁定问题。结阵列是由生长在双晶钇稳定氧化锆(YSZ)基片上的YB2Cu3O7(YBCO)超导薄膜光刻成微桥得到的。通过优化设计,在温度为79.2K辐照频率为77.465GHz的条件下,包含620个串联约瑟夫森双晶结的结阵列在外加微波辐照下实现了相位锁定,得到了陡峭的夏皮罗台阶。其第一级夏皮罗台阶的电压约为0.1V,台阶高度约为0.17mA。试验结果表明,这种结阵列结构在电压基准的应用上有极大的优势,而且这种准光学耦合方法在太赫兹信号发生和检测方面有很好的应用前景。     

嵌入Fabry-Perot谐振腔的高温超导双晶约瑟夫森结的毫米波辐照特性研究

采用嵌入Fabry-Perot谐振腔的方式,研究了Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)高温超导薄膜双晶约瑟夫森结的毫米波辐照特性.重点研究了双晶约瑟夫森结与Fabry-Perot谐振腔的耦合特性,发现放置在谐振腔中的结的位置、角度、结的图形以及Fabry-Perot谐振腔中两镜面间的距离等对耦合都有很大的影响.通过精细调节这些参数,可使双晶约瑟夫森结与外加毫米波达到最佳耦合.在最佳耦合情况下,能观察到9级明显的夏皮罗台阶.利用Fabry-Perot谐振腔技术,解决了约瑟夫森结与毫米波的耦合问题,为高温超导约瑟夫森结的毫米波及太赫兹波的辐射和检测研究奠定了基础.     

双模非经典光场辐照下介观约瑟夫森结中超流的动力学行为

研究了直流偏置电压下介观约瑟夫森结在SU（1，1）双模相干态光场作用下超流的动力学行为、流压台阶和直流分量等特性．研究发现超流能够呈现明显的崩塌与复苏现象，对于经典电磁场和非耦合的双模相干态光场作用下的情况，超流不出现此现象，且其流压台阶结构与后两种情况也不相同． 关键词：     

高温超导双晶约瑟夫森结阵列毫米波相干辐射

研究了嵌入Fabry-Perot谐振腔的高温超导双晶约瑟夫森结阵列毫米波相干辐射的实验结果.相干辐射是通过约瑟夫森结阵列与基片(作为一个介质谐振器)和Fabry-Perot(FP)谐振器的共同作用实现的.由166个高温超导双晶约瑟夫森结串联阵列在77 K温度下产生的相干辐射,辐射峰的中心频率为75.84 GHz,功率大约为10 pW. 关键词： 高温超导薄膜 Fabry-Perot谐振腔 约瑟夫森结 毫米波辐射     

高临界电流密度NbN约瑟夫森结的制备和特性表征

我们开展了高临界电流密度的NbN约瑟夫森结的制备和特性研究.利用直流磁控溅射方法在单晶MgO(100)衬底上外延生长NbN/AlN/NbN三层膜,并使用微加工工艺制备了NbN约瑟夫森隧道结,在液氦温度下对NbN约瑟夫森结的电流-电压特性进行了测量,实验结果表明,NbN约瑟夫森结具有良好的隧穿特性,其临界电流密度J_c为10 kA/cm^2,质量因子大于10,能隙是5.7 mV,这些实验结果为基于NbN结的超导数字电路研究奠定了坚实的基础.     

高温超导约瑟夫森结太赫兹混频系统

在小型脉冲管制冷机（工作温度约60 K）上搭建了高温超导约瑟夫森结太赫兹谐波混频系统,并采取了一系列措施增强结与太赫兹波的耦合。所采取的措施主要有:研究不同基片对结的影响并最终选择MgO做为双晶结基片,设计平面周期对数天线,同时使用一个超半球硅透镜和两个离轴抛物面反射镜组成准光学系统。最终成功在小型脉冲管制冷机中获得结对623 GHz太赫兹波的响应,并且成功进行24次谐波混频实验。     

高温超导约瑟夫森结太赫兹混频系统

在小型脉冲管制冷机（工作温度约60 K）上搭建了高温超导约瑟夫森结太赫兹谐波混频系统,并采取了一系列措施增强结与太赫兹波的耦合。所采取的措施主要有：研究不同基片对结的影响并最终选择MgO做为双晶结基片,设计平面周期对数天线,同时使用一个超半球硅透镜和两个离轴抛物面反射镜组成准光学系统。最终成功在小型脉冲管制冷机中获得结对623 GHz太赫兹波的响应,并且成功进行24次谐波混频实验。     

基于高温超导双晶结的约瑟夫森效应观测实验

基于YBa2Cu3O7-δ高温超导双晶结,组建了约瑟夫森效应测试装置.利用此装置观察了直流和交流约瑟夫森效应,并测量了约瑟夫森结的临界电流和夏皮罗台阶.     

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．     

Josephson结中激发孤子的电流脉冲方法──原理与数值实验

根据反散射理论讨论了电流脉冲法产生磁通孤子的阈值条件。对甚长结作的数值实验与理论符合很好。对有限结，考虑到边界效应，电流台阶范围等因素，对孤子激发条件有额外的要求，对圆对称环域结用脉冲法激发了孤子，并分析了其中回波效应、外磁场等对激发条件的影响。所有结果表明，电流脉冲法是在Ｊｏｓｅｐｈｓｏｎ结中激发孤子态的有效方法，理论阈值条件可以提供有益的参考作用。     

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.     

离子辐照聚乙烯合成小于C60的富勒烯分子晶体

通过荷能离子（包括团簇离子）辐照聚乙烯首次合成了小于C60的富勒烯－C20和C26分子晶体。在此基础之上，进一步探索其他小富勒烯分子晶体（如C32，C38和C24）存在的确凿证据。     

MD模拟研究含金属离子的MCM41对水的吸附

本文采用MD模拟研究了分别含有Al3 , Cu2 和La3 等金属离子的中孔分子筛MCM41在较大温度范围内对水的吸附情况,通过考察水分子在孔内的局部平均密度分布,发现含有Al3 和La3 的MCM41对水有较好的吸附性能,表现在吸附量提高和脱附温度降低。我们认为其吸附性能提高的主要原因在于引入金属离子导致了壁面极性增加,增加了吸附表面的活性点,改变了壁面分子结构等几个方面。     

高温电子辐照硅中缺陷的研究

本文对高温电子辐照硅中产生的缺陷进行了研究,发现缺陷的引进率随电子辐照温度的增加而增加,在达到极值温度T_m后,缺陷的引进率将随之而下降,T_m值与缺陷的退火激活能有关。E₃缺陷(E_c—0.36eV)浓度在高温电子辐照中显著增加,在330℃高温电子辐照时,E₃缺陷浓度为室温电子辐照的6倍。研究结果表明,E₃缺陷的可能结构为与多空位和氧有关的复合体。 关键词：     

用连续记录的方法测量高Tc超导材料的转变温度

本文介绍了用连续测量和记录的方法，准确测量高Ｔｃ超导材料的转变温度和实验装置。     

用高分辨率沟道背散射谱仪研究硅的低能氮离子氮化

用高分辨率沟道背散射技术研究了低能N离子注入单晶硅形成氮化硅的过程。测出了N和位移Si原子的深度分布。提出在N离子注入时同时存在着三个过程——注入、溅射和释放。由此建立了一个微分方程描写样品中剩余N的浓度变化,并讨论了氮化硅形成机制。 关键词：     

紫外激光等选育生淀粉糖化酶高产菌株及其应用

以紫外线、LiCl、5-氟尿嘧啶、HNO2为诱变剂,黑曲霉Sx为出发菌株,选育出生淀粉糖化酶酶活力提高12%的突变株黑曲霉S′x.制取黑曲霉S′x的原生质体,用He-Ne激光照射,经反复筛选得到突变株黑曲霉Sy,其酶活力较出发菌株提高51%,而酸性蛋白酶活力降低45%.并对其在农作物秸杆的应用进行了研究.     

应用ESPI研究强激光作用下金属材料的热变形

本文讨论用电子散斑干涉技术（ＥＳＰＩ）测量激光引起的热变形的方法。给出两种实验装置，分别用来测量面内变形和离面变形，讨论了测量原理，给出测量结果。