从金属原子气样本上观察到约瑟夫森效应

1962年由B·D·约瑟夫森首先在理论上预言了电子能通过两块超导体之间薄绝缘层的量子隧道效应，这个预言在一年之后得到了实验上的证实．为表彰约瑟夫森的理论预言，1973年授予他诺贝尔物理学奖，由此普遍称为约瑟夫森效应．该效应的内容得到充实和完善，应用也快速发展，逐渐形成一门新兴学科——超导电子学．两块超导体夹一层厚度适当的薄绝缘材料的组合称S-I-S超导隧道结或约瑟夫森结．约瑟夫森效应分为两种：     

相位与约瑟夫森效应及其在超导中的应用

 许多物理效应(如多普勒效应,约瑟夫森效应、ＡＢ效应、干涉效应、量子霍尔效应)都与相位紧密相关,且相位的物理效应已在很多领域中得到了验证和应用。本文就相位与约瑟夫森效应及其在超导现象中的应用进行分析和讨论。一、约瑟夫森效应当两块超导体之间所夹绝缘层的厚度很薄(10-7ｃｍ左右)时,两超导体中的电子对会因隧道效应而耦合,电子对将从一块超导体进入另一超导体,形成超导(隧导)电流,而两超导区的电子对波函数具有确定的相位关系,这种现象称为约瑟夫森效应。1962年约瑟夫森研究了两块超导体被一层薄绝缘层分开的Ｓ-Ｉ-Ｓ结,即超导的隧道结,从理论上预言将会有以下的物理效应。     

正常金属/超导/正常金属双垒隧道结中的量子相干输运

考虑到量子相干效应和界面散射效应 ,利用 L ambert理论模型 ,计算正常金属 /绝缘层 /超导 /绝缘层 /正常金属双垒隧道结中的准粒子输运系数和隧道谱。研究表明 :( 1)所有的准粒子输运系数和电导谱在超导能隙之上都随能量作周期性振荡 ,其振荡周期依赖于超导层的厚度 ;( 2 )在超导能隙之上 Andreev反射系数随能量呈现周期性消失现象 ;( 3)在绝缘层势垒强度取很大的隧道极限下 ,超导层中会形成一系列的准粒子束缚态 ,其位置由量子化条件决定 ;( 4)界面散射效应不仅能压低各子能隙电导峰 ,还能使子能隙电导峰劈裂为两个峰。     

约瑟夫森效应的历史、性质与应用

 1.约瑟夫森效应的历史1959年,美国物理学家加埃弗(ＩｖａｒＧｉａｅｖｅｒ)做了一个重要的实验:他把一块超导体和一块正常导体连接在一起,中间放一块很薄的绝缘介质,这层绝缘介质对于电子来说就是一个势垒,当他在连接起来的超导体和正常导体两边加上电压后,发现电子可以穿过,他把这种现象叫做隧道效应。1960年加埃弗将两边换成超导体,仍然产生了隧道效应。但是,加埃弗的实验现象并没有引起科学界的足够重视,因为在超导研究的初期人们就已经知道,超导电流是由电子对构成的,电子对穿过绝缘层的可能性太小了。     

约瑟夫森效应

某些物体中的电子在低温厂能以晶格振动为媒介,形成束缚电子对,使该物体处于超导态。1962年英国人约瑟夫森(当时21岁,剑桥大学实验物理一年级研究生)从理论上预言,如果超导体——氧化物——超导体结(后来称为约瑟夫森结)的氧化物层很薄(～10—20　),氧化物双方的超导体仍有弱的连接,束缚电子对仍然能穿过氧化层[1]。后来这一现象称为直流约瑟夫森效应。当时包括近代超导理论创始人 Bardeen在内的许多人对约瑟夫森的预言都表示怀疑,直到1964年实验证实后才被接受。 结和电磁场相互作用时出现的一些现象称为交流约瑟夫森效应,如果在结的氧化…     

约瑟夫森结AlOx-Al隧道势垒的实验研究

通过Ｘ光电子能谱（ＸＰＳ）、阳极氧化电压谱（ＡＶＳ）和Ｆｉｓｋｅ台阶电压的测量，研究了约瑟夫森结中ＡｌＯ_x-Ａｌ隧道势垒．发现结的隧道势垒最佳沉积Ａｌ层厚度为７ｎｍ，Ａｌ上形成ＡｌＯ_x厚度只取决于氧化条件，与沉积Ａｌ厚无关，势垒Ａｌ氧化物可能含有一个像ＡｌＯＯＨ态的ＯＨ基团．同时，估算了剩余Ａｌ厚度，证实了结中Ａｌ／Ｎｂ间在４.２Ｋ时，由常态Ａｌ而产生临近效应的存在 关键词：     

铁磁-绝缘层-d波超导结中的Andreev反射特性

考虑到铁磁层中的磁交换作用和界面散射效应,利用推广的Blonder-Tinkham-Klapwijk散射理论,计算铁磁-绝缘层-d波超导结中的准粒子输运系数与隧道谱.研究表明：铁磁层中的交换场能抑制Andreev反射,使得依赖于准粒子入射角的Andreev反射表现出瞬息波的行为,呈现一些新的隧道谱特征. 关键词： Andreev反射 d波超导 隧道谱     

非传统超导体间的约瑟夫森隧道效应

本将用于液氦和Ｓ波超的准离子自洽场方法推广到非传统超导体，处理了有关的边界问题，并研究了非传统超导体间的约瑟夫森隧道效应，给出隧道结临界电流随两侧晶体相对取向改变而变化的定量关系。     

Nb/Al-AlO_x/Nb隧道结制备中压控电压源阳极氧化工艺研究

采用计算机程控的压控电压源阳极氧化模式研究制备出自对准Nb/Al-AlOx/Nb隧道结的绝缘层Nb2O5/Al2O3/Nb2O5。研究了氧化电压、氧化层的厚度和氧化时间的关系。当阳极氧化电压变化率低于8V/min时,阳极氧化层的厚度基本取决于氧化电压的大小,而与氧化电压变化率无关。我们已采用电压源阳极氧化技术成功制备出超导Nb/Al-AlOx/Nb隧道结。     

约瑟夫森效应的一种初等阐述

用初等方法导出了约瑟夫森公式，阐述了约瑟夫森效应及其简单应用．     

层状铜氧化物超导体的有限温Landau理论

采用有限温的Landau理论来描述层状铜氧化物超导体中的竞争序和层间Josephson隧道效应 .通过讨论单层和双层铜氧面结构的超导体中序参量的相图，并与实验相比较来确定理论中 唯象参数的合理范围，同时也解释了在最佳掺杂区附近赝能隙的转变温度远高于与之对应的 能量尺度这个颇具疑惑的实验事实.再将理论应用到多层的超导体系，计算了超导转变温度 T_c随体系层数N的变化，在合理的参数空间里，最佳掺杂区附近的计算结果与现 有的实验相一致，而在极度欠掺杂区和极度过掺杂区的单调性上升可作为理论预言 关键词： 竞争序 层间Josephson隧道效应 电荷不平衡 赝能隙     

超导量子干涉器件与微弱磁场的测量

本文对超导量子干涉器件的特性和超导磁强计的工作原理及应用,进行了较为详尽的分析和论述. 一、概 述 自发现超导电性以后,人们就不断地探求它在精密测量等方面的应用的可能性.然而只有在1962年约瑟夫森预言存在超导约瑟夫森效应并且其后人们相继研制出直流超导量子干涉器件和     

约瑟夫森效应

在物理学中,提出新的理论必须经过实验的验证才被公认,同时,科学理论对科学实验又有能动的指导作用。实验和理论研究的这种相互依赖的辩证关系,在约瑟夫森效应的予言和实验证实中表现得极为鲜明。下面简略介绍约瑟夫森效应发现的历史情况。一、约瑟夫森和他予言的效应约瑟夫森效应是在两块超导体之间存在弱耦合时发生超导电流的现象,又称作超导隧道效应。这个效应是1962年由英国剑桥大学的研究生B.D.Josephson(约瑟夫森)所予言,并在以后几年里,由实验证实了这种效应。因此,约瑟夫森与贾埃弗(I.Giaever)、江琦     

Nb/AlOx-Al/Nb超导隧道结制备氧化工艺与特性研究

提出一种氧的等离子氧化的方法改善结区边缘绝缘性能,降低超导隧道结的漏电流。对Al膜进行等离子氧化能够有效的改善氧化膜的绝缘性能,AES分析表明:氧化绝缘层均匀,界面清晰;应用此方法成功制备出较好性能的Nb隧道结。     

Nb/A1-AlO_X/Nb隧道结的制备研究

通过改进RIE的刻蚀工艺和绝缘层的生长工艺,在SiO2/Si衬底上制备出了性能良好的超导Nb/A1-AlOX/Nb隧道结。采用CF4作为刻蚀气体,降低了RIE对结势垒层和衬底SiO2层的刻蚀。使用PECVD生长绝缘层SiO2,改善了绝缘性能,从而降低了隧道结的漏电流。     

正常金属-铁磁绝缘层-d波超导结中的磁散射对量子输运的影响

在正常金属-铁磁绝缘层-d波超导隧道结中,考虑到铁磁绝缘层的粗糙界面散射和磁散射效应,运用Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程和Blonder-Tinkham-klapwijk(BTk)理论模型,计算隧道结中的准粒子传输系数和微分电导.计算表明：1)粗糙界面散射和磁散射都能压低零偏压电导峰,其中磁散射能使零偏压峰滑移,而粗糙界面却能阻止零偏压峰的滑移,且随着两种散射强度的逐渐增大,又能使零偏压电导峰渐渐变为凹陷;(2)当铁磁层离开超导表面有若干相干长度时,隧道谱中将呈现一些子能隙谐振峰. 关键词：     

基于栅绝缘层表面修饰的有机场效应晶体管迁移率的研究进展

栅绝缘层的表面性质对有机场效应晶体管（OFETs）的半导体薄膜的形貌、晶粒生长的有序性和载流子的传输有着重大的影响．研究表明,通过改进栅绝缘层的表面性质,可以有效提高有机场效应晶体管的迁移率．本文综述了OFETs绝缘层表面的粗糙度和表面能对OFETs迁移率的影响,重点探讨了栅绝缘层表面修饰常用的方法,即自组装单层（SAMs）修饰和聚合物修饰与迁移率改进之间的研究进展．最后,展望了该研究方向未来可能的发展趋势．     

玻色-爱因斯坦凝聚中的等效约瑟夫森效应

超导电子约瑟夫森位相相干实验已经成为研究宏观量子系统的范式（ｐａｒａｄｉｇｍ）．１９９５年在美国科罗拉多州,Ｅ．Ｃｏｒｎｅｌ和Ｃ．Ｗｉｅｍａｎ首次实现了碱金属原子的玻色－爱因斯坦凝聚（ＢＥＣ）．１９９７年,麻省理工学院（ＭＩＴ）的Ｗ．Ｋｅｔｅｒｌｅ小...     

硅基双势垒金属-绝缘层-金属-绝缘层-半导体隧道发光结

讨论了硅基双势垒金属－绝缘层－金属－绝缘层－半导体（MIMIS）隧道发光结的结构、制备方法及发光特性。所制备的样品最大发光亮度达到1．9cd/m^2、光谱的峰值波长移到了蓝绿光区，表明双势垒MIMIS隧道发光结的性能优于单势垒金属－绝缘层－半导体（MIS）隧道发光结。利用量子力学的共振隧穿效应对它作了较好的解释。     

基于约瑟夫森器件的超导量子比特

超导量子比特利用了超导约瑟夫森隧道结的非线性效应,采用了半导体集成电路的工艺,以其无能耗,大设计加工自由度,易规模化等优点而倍受注目。本文对超导量子比特的基本原理及发展过程作了简要综述。首先简要回顾了量子计算的历史,然后介绍了超导量子比特的设计及其调控,并对各种超导量子比特的消相干进行了讨论。