- Введение.
- Понятие «слабой сверхпроводящей связи».
- Причины интереса к слабым сверхпроводящим связям.
- Типы слабых связей и методики их изготовления.
- туннельные структуры (Джозефсоновские переходы)
- структуры с непосредственной проводимостью
- другие типы
Системы слабых связей.
Методики изготовления Джозефсоновских переходов и других слабых связей (переходы туннельного типа, точечные контакты, мостиковые контакты и др.).
Методики изготовления квантовых интерферометров на основе слабых сверхпроводящих связей.
Некоторые параметры слабых связей.
- Эффекты Джозефсона:
- Физические основы эффекта Джозефсона:
- Разность фаз параметра порядка ϕ.
- Стационарный и нестационарный эффекты Джозефсона.
- Вывод основных уравнений Джозефсона.
- Стационарный эффект Джозефсона:
- Основные соотношения для стационарного эффекта Джозефсона.
- Зависимость Джозефсоновского тока от магнитного поля.
- Максимальный ток через переход как функция магнитного поля.
- Джозефсоновская глубина проникновения.
- Температурные зависимости критического тока Джозефсона.
- Зависимость свойств слабых связей от геометрических размеров (толщины барьера, длины). Отклонение от закона sinϕ при росте длины.
- Нестационарный эффект Джозефсона.
- Основные закономерности.
- Случай V=Const (Переменный ток, излучение перехода, опыт Гиавера).
- Случай V=V0+a•cosϕt (постоянная составляющая в токе).
- Ступеньки Шапиро.
- Высокочастотный предел нестационарного эффекта Джозефсона.
- Другие нестационарные процессы в слабых связях (импеданс на СП участке, стимуляция сверхпроводимости СВЧ полем). Объяснение Элиашберга.
- Обратный эффект Джозефсона.
- Основные параметры слабых связей разных типов.
- Резистивная модель Джозефсоновского перехода.
- Условия применимости и преимущества модели.
- Основное уравнение модели.
- Вольтамперные характеристики (ВАХ) Джозефсоновских переходов и других слабых связей (автономный переход как емкостная нагрузка, как индуктивная нагрузка).
- ВАХ перехода, находящегося в СВЧ поле.
- Влияние флуктуаций на ВАХ.
- Экспериментальное измерение ВАХ слабых связей. Дополнительные особенности на ВАХ.
- Вихревая модель слабых связей:
- вихри в Джозефсоновском переходе и мостике
- ВАХ без СВЧ поля
- ВАХ в СВЧ поле.
Определение параметров вихревого движения.
- Электродинамика слабых сверхпроводящих связей.
- Квантовые приборы на основе слабых сверхпроводящих связей:
- генерация
- преобразование (смешение)
- спектрометр на основе перехода Джозефсона
- детектирование электромагнитных волн с помощью слабых сверхпроводящих связей
- Квантовая интерференция
- Флюксоид.
- Переходы, включенные параллельно.
- Максимальный ток кольца с двумя слабыми связями.
- Характеристики интерферометра.
- Случай не равной нулю индуктивности.
- Учет влияния магнитного поля на сами переходы в интерферометре.
- Сверхпроводящий квантовый интерференционный детектор – СКВИД.
- Теория ПТ-СКВИДа (постоянного тока).
- Схема ПТ-СКВИДа.
- Основная система уравнений для ПТ-СКВИДа.
- Параметр βс.
- Характеристики ПТ-СКВИДа.
- Принципы работы ПТ-СКВИДа.
- СКВИД потокозапирающей системы.
- Схема измерений с ПТ-СКВИДом.
- Практические конструкции ПТ-СКВИДов.
- Слабые связи и СКВИДы на основе высокотемпературных сверхпроводников.
- Предел чувствительности.
- Явления в кольце, содержащем один Джозефсоновский переход. ВЧ-СКВИД.
- Зависимость полного магнитного потока в кольце от внешнего потока.
- Гистерезисное и безгистерезисное кольца.
- Принципы работы высокочастотных СКВИДов.
- Практическая схема ВЧ-СКВИДа.
- Практические конструкции ВЧ-СКВИДов.
- ВТСП ВЧ-СКВИДы.
- Другие типы СКВИДов. Ресквид. Многоконтактные СКВИДы.
- Применения СКВИДов и сверхпроводящих слабых связей.
- Что можно измерять с помощью СКВИДа.
- Трансформатор потока.
Использование СКВИДов в измерительной технике:
- Магнитометр.
- СКВИД-микроскоп.
- Градиентометр.
- Гальванометр.
- Вольтметр на основе СКВИДа.
- Омметр.
- Измерение индуктивности.
- Измерение магнитной восприимчивости.
- Измерение теплоемкости и тепловых потоков.
Приборы для метрологии:
- Определение отношения заряда электрона к постоянной Планка на основе эффекта Джозефсона.
- Стандарт Вольта.
- Компараторы тока.
- Высокочастотные измерения магнитных полей.
- Измерение шумового напряжения. Термометрия.
- Измерение частоты.
Применения сверхпроводящих слабых связей для ЭВМ и цифровых устройств:
- Туннельный криотрон.
- Триггер на основе двух Джозефсоновских переходов.
- Квантрон.
Другие применения сверхпроводящих слабых связей:
- изучение биомагнетизма
- геомагнетизм, георазведка
- светочувствительные сверхпроводящие слабые связи
-
Уникальные физические эксперименты с использованием сверхпроводящих слабых связей.
Основная литература
- Солимар Л. Туннельный эффект в сверхпроводниках и его применение. М.: Мир, 1974.
- Кулик И.О., Янсон И.К. Эффект Джозефсона в сверхпроводящих туннельных структурах. М.: Наука, 1970.
- Шмидт В.В. Введение в физику сверхпроводников. М.: МЦНМО, 2000.
- Бароне А., Патерно Дж. Эффект Джозефсона. М.: Мир, 1984.
Дополнительная литература
- Слабая сверхпроводимость (квантовые интерферометры и их применения). Под ред. В.В.Шмидта. М.: Мир, 1980.
- Лихарев К.К. Введение в динамику джозефсоновских переходов. М.: Наука, 1985.
- Лоунасмаа О.В. Принципы и методы получения температур ниже 1К. М.: Мир, 1977.
- Лихарев К.К., Ульрих Б.Т. Системы с джозефсоновскими контактами. М.: Изд. МГУ, 1978.
- Физические свойства высокотемпературных сверхпроводников. Тт. 1-5. Под ред. Д.М.Гинзберга. М.: Мир, 1990-1995.
- Wesche R. High-Temperature Superconductors: Materials, Properties, and Applications. 1999 (456p.).
|