Джозефсона контакты

Джозефсона контакты 44 Динамических систем ансамбль 103 Дипольное приближение 186 Дирака вектор 72 [c.509]

Рис. 3.18. Схема, поясняющая принцип действия шумового термометра с использованием контакта Джозефсона [37].

Если увеличивать ток через подобный контакт сверхпроводников, то он достигнет некоторого максимального значения, после чего на контакте появляется электрическое напряжение V. Согласно предсказаниям Джозефсона, в этих условиях на, контакте должен появиться высокочастотный переменный ток с частотой [c.265]

При прохождении контакта, на который наложена разность потенциалов и, энергия куперовской пары изменяется на 2еС/ и, следовательно, на другой стороне контакта происходит интерференция двух взаимно когерентных волн, частоты которых отличаются на Асо = 2eU/H. При интерференции возникают биения амплитуды суммарной волны с частотой Асо, которые означают, что через контакт протекает переменный ток. Таким образом, через контакт, находящийся под напряжением U, протекает переменный сверхпроводящий ток частоты Аш = 2eU/fj. В этом состоит нестационарный эффект Джозефсона. Заметим, что напряжению U = 1 мкВ соответствует частота v = Асо/(2я) = = 483,6 МГц. [c.377]

Квантовые интерферометры. В строгой теории эффекта Джозефсона показывается, что сила тока, идущего через контакт, определяется формулой [c.378]

Пример. Модель контакта Джозефсона [c.148]

Соотношение Джозефсона между частотой и напряжением. При приложении напряжения к двум сверхпроводникам, разделенным тонким (порядка одного нанометра) слоем диэлектрика, через образующийся при этом неплотный контакт идет переменный сверхпроводящий ток, частота которого связана с напряжением соотношением [c.351]

В сверхпроводниках возможно протекание тока без падения напряжения через туннельный контакт, образованный двумя сверхпроводниками, которые разделены тонким слоем (масштаба нанометров) диэлектрика (стационарный эффект Джозефсона), либо протекание тока, сопровож-заемое при превышении некоторой критической его величины генерацией электромагнитного излучения с частотой, которая определяется разностью потенциалов на контакте (нестационарный эффект Джозефсона). [c.587]

Элемент Джозефсона состоит из двух сверхпроводниковых пластин, разделенных тонким слоем оксида. Элемент включается в измерительную схему с помощью точечного контакта между заостренным проводом и пластиной из сверхпроводящего материала, [c.23]

В определенных приближениях эти уравнения описывают поведение фазы волновой функции в контакте Джозефсона, включенном в цепь переменного тока [139, 140, 401, 408, 482, 548], [c.272]

ИЗВОДИТЬ ТО же измерение с точностью, на порядок большей. Здесь существенную роль сыграло открытие нового эффекта, теоретически предсказанного английским физиком Б. Джозефсоном в 1962 г. и затем доказанного экспериментально. Сущность эффекта Джозефсона состоит в том, что если приложить напряжение и к двум сверхпроводникам, между которыми существует неплотный контакт (например, пленка окисла толщиной около 10-3 то через этот контакт идет сверхпроводящий переменный ток, частота которого V определяется формулой [c.231]

Соотношение Джозефсона между частотой и напряжением. При приложении напряжения V к неплотному контакту двух сверхпроводников через этот контакт идет переменный сверхпроводящий ток, частота которого определяется формулой [c.283]

В основе конструкции квантового магнитометра — кольцо из сверхпроводящего материала, в одном месте суженное до точечного контакта. Этот контакт, названный переходом Джозефсона, сравнивают с волшебным мостиком из макромира в микромир. Большое кольцо за счет точечного [c.19]

V — частота переменного сверхпроводящего тока, идущего через контакт 2е/ отношение Джозефсона. [c.65]

Глава ХХП. ТУННЕЛЬНЫЙ КОНТАКТ. ЭФФЕКТ ДЖОЗЕФСОНА [c.451]

Это обстоятельство приводит к возможности туннелирования с вероятностью, сравнимой с вероятностью туннелирования одного электрона, и образованию единого конденсата. Следовательно, через контакт может течь конечный сверхпроводящий ток при V = 0. Это явление было предсказано Джозефсоном в 1962 г. [252] и впоследствии названо его именем. [c.457]

Итак, кроме одночастичного тока, найденного в 22.1, через туннельный контакт может течь сверхпроводящий ток, не превышающий jg. Реально наблюдение эффекта Джозефсона происходит следующим образом. Меняется ток через контакт и меряется разность потенциалов. При малых значениях тока V остается равным нулю. Когда ток превосходит jg, происходит срыв на одночастичную характеристику, и при дальнейшем увеличении тока кривая V (j) идет вдоль последней. Однако при уменьшении тока нередко имеет место гистерезис, а именно одночастичная характеристика при уменьшении V продолжается вплоть до точки / = О, V = 2А/е, а затем скачком V обращается в нуль (см. осциллограмму на рис. 22.7 для двух направлений тока). [c.459]

Кроме того, существуют и другие эффекты, влияющие иа туннельную проницаемость. Сюда относятся флуктуации концентрации примесей, приводящие к образованию узких каналов с пониженными барьерами [272], образование резонансных траекторий по периодическим цепочкам примесных состояний в полупроводнике [272] и, наконец, эффекты освещения. Экспериментально было обнаружено, что некоторые s—sm—s-контакты, в которых не было эф кта Джозефсона, приобретают его в результате освещения и сохраняют его при выключении освещения (см. [255]). По-видимому, это связано с образованием долгоживущих метастабильных электронных состояний на примесях. [c.481]

Джозефсон предсказал ряд других эффектов, предположив, что сверхпроводящее упорядочение по обе стороны от контакта может быть описано с помощью одного и того же параметра порядка г] (г). Он показал, что туннельный ток определяется изменением фазы параметра порядка в области контакта. Помимо этого, используя свойство калибровочной инвариантности для нахождения связи между фазой параметра порядка и значением векторного потенциала, он смог показать, что величина туннельного тока очень чувствительна к наличию любого магнитного поля в области перехода. Конкретно говоря, туннельный ток в присутствии магнитного поля должен иметь вид [c.366]

С помощью аналогичных соображений Джозефсону удалось также предсказать, что если приложить к подобному контакту постоянное электрическое [c.366]

Пятый и последний метод шумовой термометрии может применяться только при низких температурах. Его принцип основан на включении в цепь с очень низкой индуктивностью и сопротивлением контакта Джозефсона для получения так называемого резистивного СКИПа (сверхпроводящего квантового интерференционного прибора). Существуют и другие способы применения контакта Джозефсона в щумовой термометрии, например использование магнетометра [34]. Однако резистивный СКИП в отличие от других подобных приборов позволяет [c.119]

Для осуществления эффектов Джозефсона не обязательно создавать контакт из диэлектрика. Аналогичный эффект наблюдается, когда проводники соединены тонкой перемычкой (МОС1ИКОМ или контактом) или тонким слоем металла в нормальном состоянии или полупроводника. Такие связи между сверхпроводниками называются слабыми. Сверхпроводники вместе со слабыми связями между ними называются слабосвязанными сверхпроводникам и. [c.377]

Применение национальных и международных эталонов как эталонов единиц системы не утратило своего значения, так как высокая точность, с которой можно сравнивать между собой разные эталоны одной и той же единицы, оказывается весьма полезной для практики. Дело в том. что относительная погрешность при измерении силы тока с помощью токовых весов, по которым определяется ампер, не меньше 5 Ю . В то же время эталоны электродвижущей силы и сопротивления позволяют производить то же измерение с точностью, па порядок большей. Здесь существенную роль сыграло открытие нового эффекта, теоретически предсказанного английским физиком Б. Джозефсоном в 1962 г.и затем доказанного экспериментально. Сущность эффекта Джозефсона состоит в том, что если. приложить напряжение I к двум сверхпроводникам, Ааежду которыми существует неплотный контакт (например, пленка окисла толщиной около 10" м), то через этот контакт идет сверхпроводящий [c.280]

Согласно теории сверхпроводимости, сверхпроводящие (спаренные) электроны характеризуются единой волновой функцией, фаза к-рой плавно меняется вдоль сверхпроводника при протекании по нему тока (фазовая когерентность сверхпроводящих электронов). При прохождении сверхпроводящих электронов через несверхпроводящую прослойку фазовая когерентность частично (в меру отношения толщины прослойки к т. н. длине когерентности) разрушается и протекание джозефсонов-ского тока через прослойку сопровождается скачком фазы волновой ф-ции сверхпроводящих электронов Fia этой прослойке Ф=(р2—9i> где фг и — фазы волновой ф-ции в сверхпроводниках по обо стороны от прослойки. При этом ток через контакт равен [c.602]

Очень важные для техн. приложений М. к. э. основаны на Джозефсона аффекте )4,5]. Они наблюдаются в сверхпроводящих цепях, в к-рых имеются дягазефсо-новскив контакты — тонкие слои диэлектрика (или несверхпроводящего материала), разделяющие два сверхпроводника. Квантовое туннелирование позволяет электронам переходить из одного сверхпроводника в другой, так что в цепи может течь сверхпроводящий ток. Величина этого тока 1 должна определяться разностью фаз волновой ф-ции сверхпроводящих пар по обе стороны контакта [c.30]

Из М. к, э. в джозефсоновских контактах рассмотрим нестационарный эффект Джозефсона, к-рый наблюдается при приложении к контакту постоянной разности потенциалов (этот эффект экспериментально обнаружен И. М. Дмитренко я И. К, Янсоном в 1964). В отсутствие разности потенциалов явления в цепи стационарны, так что 1 и ге, не зависят от времени 0а1 д1 = да. д1 = = 0. При наличии скал ного потенциала эти равенства обобщаются так, чтобы они оставались инвариантными при преобразованиях (4) [c.30]

Синус-Гордона ур-ние (2), в частности, применяется для описания распространения дислокаций в кристаллах, движения Блоха стенок в магнитоупорядоченных средах и доменных стенок в сегнетоэлектриках, распространения квантов магн. потока (флаксонов) в длинных джозефсонов-ских контактах (см. Джозефсона эффект) и т. д. [c.135]

Квантовая частица, преодо. 1евающая потенц. барьер, может быть связана с термостатом. В классич, механике это соответствует движению с трением. Тем самым, для описания туннелирования необходимо привлечение теории, получившей назв, диссипативной квантовой механики, Такого рода соображения необходимо использовать для объяснения конечного времени жизни токовых состояний контактов Джозефсона. В этом случае происходит туннелирование эфф, квантовой частицы через барьер, а роль термостата играют нормальные электроны. [c.176]

Прямые измерения в области частот, превышающих частоты микроволнового диапазона, т. е. в инфракрасной и в видимой областях, до последних лет не производились вследствие экспериментальных трудностей. В последнее время удалось сравнить некоторые лазерные частоты с частотными эталонами в высокочастотной области, что позволило их непосредственно определить. Сравнение осуществляется с помощью гетеродинных методов— путем измерения разностей частот основных тонов или гармоник различных лазеров с возрастающей длиной волны и последующего сравнения частоты наиболее длинноволнового лазера с высшими гармониками клистронных частот, согласованных с цезиевыми часами. Для измерений применяются функциональные элементы, в которых путем смешивания частот осуществляются преобразование оптического излучения в радиочастотное и обнаружение этого излучения такими элементами могут служить различные фотоэлектрические приемники, особенно точечные детекторы (например, вольфрамовая спиральная контактная пружина кристаллического детектора), а также контакты Джозефсона, у которых выходящий сигнал нелинейно зависит от напряженности поля падающего света. При таких измерениях частично используются нелинейные взаимодействия очень высокого порядка. Если входной сигнал состоит из двух монохроматических линий с частотами f ито при наличии квадратичной зависимости выходного сигнала от напряженности поля он модулируется с частотой а = f — У, если А/т 1 те — время срабатыва- [c.44]

Взаимодействие двух сверхпроводников приводит к эффектам Джозефсона. Стационарный эффект Джозефсона заключается в том, что сверхпроводящий ток может течь в отсутствие электрического поля через щель между двумя сверхпроводниками, заполненную изолятором толщиной, 1+2 нм. То есть куперовские пары способны туннелировать через тонкие изолирующие слои. При увеличении тока через подобный контакт сверхпроводников он достигает максимального значения, после чего на контакте возникает электрическое на- [c.239]

Для преодоления этих трудностей избран компромиссный вариант. В книге подробно изложены два основных метода микроскопическая теория на основе метода Боголюбова и теория Гинзбурга и Ландау, позволяющая описать поведение сверхпроводников близи критической температуры. На основе этих методов удается дать количественное описание многих важных свойств сверхпроводников термодинамических характеристик, линейной электродинамики, некоторых вопросов кинетики, теории критических свойств тонких пленок, сверхпроводимости 2-го рода, парапроводимости, теории туннельного контакта, эффекта Джозефсона и т. п. Но есть и другие явления, которые требуют весьма изощренных методов и громоздких вычислений, в то же время они представляют существенный физический интерес. В этих случаях дано качественное описание, сопровождаемое простыми оценками. Автор надеется, что для тех читателей, которые захотят более детально ознакомиться с отдельными вопросами теории сверхпроводимости, эта книга будет полезна в качестве путеводителя. [c.8]

Профессор Л. Г. Асламазов был выдающимся специалистом по теории сверхпроводимости. Вместе с А. И. Ларкиным он открыл явление парапроводимости и исследовал эффект Джозефсона при заданном токе. Им создана теория джозефсоновских контактов с нормальной и полупроводниковой прослойкой, высокочастотной стимуляции сверхпроводимости в мостиках и многое другое. Читатель неоднократно встретит фамилию Л. Г. Асламазова в части II книги. [c.8]

На опыте для наблюдения эффекта Джозефсона нужны контакты с сопротивлением меньше 0,1 Ом мм . Реально удается получить еще меньшие сопротивления 10" Ом-мм и даже ниже. Соответствующая критическая плотность тока может достигать 10 —10 А/см. Если сравнить это число с плотностью тока, соответствующей разрушению пар в массивном сверхпроводнике (17.63) и имеющей порядок 10 А/см, то максимальный джозефсоновский ток оказывается значительно меньше. Поэтому эффект Джозефсона и связанные с ним явления иногда называют слабой сверхпроводимостью. [c.459]

В заключение приведем простой количественный вывод джозефсоновского тока, основанный на теории Гинзбурга—Ландау [256]. Эффект Джозефсона может наблюдаться не только в туннельном контакте, но в любом сверхпроводнике со слабым звеном . Одним из примеров может служить пленка с сужением (рис. 22.8), называемая мостиком. При прохождении тока его плотность в перемычке может превзойти критическое значение ( 17.4). В результате перемычка начнет играть ту же роль по отношению к широким частям пленки, что и изолирующая прослойка в туннельном контакте двух сверхпроводников. В частности, через мостик может течь джозефсоновский ток. [c.460]

С переменным эффектом Джозефсона связано еще одно любопытное явление появление ступенек на вольт-амперной характеристике при приложении внешнего переменного поля (Докозефсон, 1962, Шапиро, 1963) [252, 262] ). Опыт ставится так через джозефсоновский контакт пропускается постоянный ток / и, кроме того, прикладывается переменная разность потенциалов u osQ Снимается усредненная по времени вольт-амперная характеристика, т. е. V(i), как функция j. Но мы для простоты поставим задачу иначе будем считать, что к контакту приложена разность потенциалов [c.472]

До сих пор мы говорили об использовании эффекта Джозефсона на постоянном токе. Что касается переменного эффекта Джозефсона, то несмотря на существование многих идей на практике он еще применяется мало. Наиболее естественно было бы использовать джозефсоновские элементы для генерации электромагнитных колебаний с перестраиваемой частотой. Основная трудность-вывод волн за пределы контакта. Использование резонанса джозефсоновских волн с волнами Свихарта ( 22.6) позволило получить мощность излучения до 10 Вт с к.п.д. 2 %. Конечно, это очень мало, и в настоящее время существуют другие устройства, позволяющие получить значительно большую мощность на тех же частотах. [c.483]

Рис. к.2. Вольт-амперная характеристика джозефсоновского перехода. Постоянный ток при нулевом внешнем напряжении течет до тех пор, пока не достигнет критического значения 1с. Это — стационарный эффект Джозефсона. При подаче на контакт внешнего напряжения, превышающего критическое Ус, переход приобретает конечное электросопротивление, но ток имеет осциллирующую составляющую, частота осцилляций (й = 2еУ1Н. Это — нестационарный эффект Джозефсона. [c.754]

Из этого результата непосредственно следует, что сверхпроводящий ток, обусловленный парами, может течь через контакт в отсутствие приложенного электрического поля (стационарный эффект Джозефсона). Поскольку два сверхпроводника довольно слабо связаны между собой (т. е. поскольку спаренным электронам необходимо пересечь щель, заполненную несверхпроводящим материалом), типичные значения токов, текущих через туннельный переход, значительно меньше типичных критических токов в каждом из сверхпроводников. [c.366]

ДЕЦИБЕЛ (дБ, dB), дольная ед. от бела — ед. логарифмич. относит, величины 1 дБ=0,1 Б. В акустике — ед. уровня звук, давления 1 дБ — уровень звук, давления р, для к-рого выполняется соотношение 201д(р/ро)= = 1, где Ро — пороговое звук, давление, принимаемое равным 2 -10" Па. ДЖОЗЕФСОНА ЭФФЕКТ, протекание сверхпроводящего тока через тонкий слой диэлектрика, разделяющий два сверхпроводника (т. н. контакт Джозефсона) предсказан на основе теории сверхпроводимости англ. физиком Б. Джозефсоном (В. ТозерЬзоп) [1962, Нобелевская премия (1973)], экспериментально обнаружен в 1963. Эл-ны проводимости проходят через диэлектрик (обычно плёнку окиси металла толщиной - ЮА Ю- м) благодаря туннельному эффекту. Если ток через контакт Джозефсона не превышает определ. значения, наз. критич. током контакта, то падение напряжения на контакте отсутствует (т. н. стационарный Д. э.). Если же через контакт пропускать ток, больший критического, то на контакте возникает падение напряжения, и контакт излучает эл.-магн. волны (н е-стационарный Д. э.). Излучать эл.-магн. волны может только перем. ток — именно такой ток течёт сквозь контакт Джозефсона при п о-стоянном падении напряжения V на контакте. Частота излучения V связана с V соотношением —2 еУ1к, где е — заряд эл-на. Излучение обусловлено тем, что объединённые в пары эл-ны, создающие сверхпроводящий ток, при переходе через контакт приобретают избыточную по отношению к осн. состоянию сверхпроводника энергию 2 еУ. Единств, возможность для пары эл-нов вернуться в осн. состояние — это излучить квант эл.-магн. энергии / v=2 еУ. Д. э. указывает на существование в сверхпроводниках электронной упорядоченности — фазовой когерентности в осн. состоянии все электронные пары (куперов- [c.153]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...