在一个磁通量子内dc Josephson电流的阶梯效应(Ⅱ)——大尺寸Josephson结

大尺寸的Josephson结放置于Q值足够高的谐振腔中,当其Josephson频率ω=2cV₀/h激励起腔的第r个本征模谐振时,这个振荡将反馈辐照结,必须考虑反馈场本征模的空间部分在结上是不同的。理论上得到了和文献[2]不同的结果,给出了阶跃电流随磁场的变化,分析了腔的反馈场本征模和Josephson结的辐射电磁波空间匹配的条件,解释了为什么大尺寸的Josephson结不存在周期小于φ₀的阶梯效应的物理原因。 关键词：     

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：     

在一个磁通量子内dc Josephson电流的阶梯效应(Ⅰ)——双结SQUID

如果将由两个相同的Josephson结组成的双结SQUID放置于Q值足够高的谐振腔内,当其Josephson频率ω=2eV₀/h与谐振腔的本征频率ω_r发生谐振时,腔内就被激起一个驻波电磁场,这个场对两个结的反馈作用,将导致双结SQUID的dc Josephson电流在一个磁通量子内随磁场产生多次阶梯效应。理论给出两个结的Josephson电流产生一系列新的干涉作用:如果两个结分别位于反馈场的波峰,则阶跃电流加强;如果其中一个位于波谷,则使SQUID的干涉图形改变π/2位相,且两个结电流产生相干性减小;如果一个在波峰一个在波节,则SQUID退化到单结;如果两个结都在波节,则不出现n≠0的阶梯。 关键词：     

在一个磁通量子内dc Josephson电流的阶梯效应(Ⅰ) 双结SQUID

如果将由两个相同的Josephson结组成的双结SQUID放置于Q值足够高的谐振腔内,当其Josephson频率ω=2eV_0/h与谐振腔的本征频率ω_r发生谐振时,腔内就被激起一个驻波电磁场,这个场对两个结的反馈作用,将导致双结SQUID的dc Josephson电流在一个磁通量子内随磁场产生多次阶梯效应。 理论给出两个结的Josephson电流产生一系列新的干涉作用:如果两个结分别位于反馈场的波峰,则阶跃电流加强;如果其中一个位于波谷,则使SQUID的干涉图形改变π/2位相,且两个结电流产生相干性减小;如果一个在波峰一个在波节,则SQUID退化到单结;如果两个结都在波节,则不出现n≠0的阶梯。     

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.     

量子微结构中的Josephson效应

文章为纪念Josephson效应发现50周年而作.文章介绍了当前关于几种量子微结构中Josephson效应的理论研究,涉及Josephson效应的基本物理现象和它在某些热点材料中的独特表现,如单层石墨纳米条带中的0-π转变,二维拓扑绝缘体中的手征性边态超导电流,以及半导体微腔中激子极化激元凝聚体之间的Josephson效应和直流-交流Josephson电流的转变.     

Bi-2212单晶本征Josephson结的制备及其非线性行为

采用自助熔剂固态反应法制作了Bi2Sr2CaCu2O8+x单晶,使用光刻蚀和Ar离子刻蚀技术在Bi-2212单晶表面制作了台阶结构的Josephson本征结.用三引线和四引线法分别测量了该样品零场下c轴方向的电阻-温度(R-T)关系和恒定温度(14.4K)时的I-V特征曲线.I-V曲线具有典型的多分支非线性行为,并对该实验结果进行了讨论.     

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.     

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△V明显偏离BCS理论．     

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.     

超导弱连接中的Josephson电流在一个磁通量子内的振荡(Ⅰ) Josephson结

本文指出如果Josephson结处在Q值足够高的谐振腔内,当Josephson频率ω=2eV_0/h与谐振腔的本征频率ω_r发生谐振时,谐振的电磁场对Josephson结自身的反馈作用将导致超流电流在一个磁通量子内随磁场的小周期振荡。     

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．     

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.     

自旋三重态超导体结的直流Josephson电流

在s波超导体/绝缘层/自旋三重态超导体结中,计算了直流Josephson电流随结的温度、相位差以及绝缘层势垒强度的变化关系.当自旋三重态超导体具有px波配对势时,自旋三重态超导体结的直流Josephson电流随结两侧相位差的振荡周期是π,与结的相位差的关系为sin(2).结界面的绝缘层势垒散射均抑制结的直流Josephson电流.     

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：     

交流Josephson效应中的有限波数影响

本文指出,由于电磁波在Josephson结势垒中的波长远小于其真空波长并已达到典型Josephson结的线度量级,应该考虑k≠0的有限波数效应。本文导出微波场辐照条件下计入了有限波数效应的Josephson结超电流公式,它也适用于还存在静态磁场的情况。对该公式的分析表明:有限波数效应和数量级很小的静态磁场(如≤0.1G)就可能对微波诱生的常电压电流台阶产生重要影响。例如,偏置电压V₀=nhf/2e(n=0,±1,±2、…)处的台阶可能对某些n值不存在的缺级现象,特别是可能出现所有偶(奇)n值对应的台阶不存在的偶(奇)缺级现象;l-V曲线不对称等等。 关键词：     

超导弱连接中的Josephson电流在一个磁通量子内的振荡(Ⅰ)——Josephson结

本文指出如果Josephson结处在Q值足够高的谐振腔内,当Josephson频率ω=(2eV₀)/h与谐振腔的本征频率ω_r发生谐振时,谐振的电磁场对Josephson结自身的反馈作用将导致超流电流在一个磁通量子内随磁场的小周期振荡。 关键词：     

全铌超导Josephson结的EWB仿真模型

通过超低温实验直接测量了制备的全铌Josephson结的电压源驱动RCSJ模型的I-V特性曲线。建立了Josephson结在电路仿真软件EWB中的模型,极大的方便了Josephson结及相关电路的仿真研究。利用这一新模型对Josephson结的基本特性进行了较为系统的研究,包括RSJ模型和RCSJ模型的直流驱动I-V特性曲线。     

超导Josephson结直流I-V特性的数值计算

为了研究超导Josephson结的性质,选用四阶龙格-库塔法对RSJ模型下单个Josephson结及其阵列以及微波辐照下Josephson结的直流I-V特性进行了数值计算,并将模拟结果与实验结果进行了比较.     

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.