外场中超导体/半导体/超导体结的直流Josephson电流

当外加磁场时,超导体/半导体/超导体结的临界电流受外加磁场的影响.超导结的临界电流与磁场的曲线非常类似于单色光在单狭缝衍射的夫琅和费图样.在未考虑外加磁场的超导体/半导体/超导体结的临界电流的基础上,进一步对外加磁场的情形进行了研究.     

正常金属/半导体/d波超导体隧道结中的隧穿谱和散粒噪声

利用Blonder-Tinkhanr-Klapwijk(BTK)理论求解了Bogoliubov-de Genner(BDG)方程,再结合Landauer-Büttiker公式,计算正常金属/半导体/d波超导体隧道结系统的隧穿系数,研究了隧穿谱和散粒噪声.在Rashba自旋轨道耦合参数一定的情况下,计算了散粒噪声和隧穿谱随偏压的变化.结果表明,电子入射角度θ和d波超导配对势都可以影响散粒噪声和隧穿谱.研究证明:d波超导体表面有零能束缚态存在;Andreev反射电导可以达到正常隧穿的2倍;散粒噪声被抑制的程度很大;半导体厚度L为3ε0的整数倍与半导体厚度L为非3ε0的整数倍时的散粒噪声和隧穿谱随偏压的变化有明显的区别.     

NM/FS1/FS2/NM结的隧穿电导和隧穿磁电阻

利用平均场近似和转移矩阵方法,对NM/FS1/FS2/NM结(NM为非磁金属,FS1和FS2为铁磁半导体层)的隧穿磁电阻(TMR)与FS层厚度及Rashba自旋轨道耦合的关系进行了研究.结果表明NM/FS1/FS2/NM结中TMR值随半导体层厚度的改变发生周期性变化,选择适当的半导体层的厚度和Rashba自旋轨道耦合系数可以得到大的TMR值.     

铁磁金属/绝缘体/铁磁半导体/普通金属 (FM/I/FS/NM)磁性隧道结中的隧穿磁电阻效应

在已有的单自旋过滤磁性隧道结铁磁金属/绝缘体/铁磁绝缘体/普通金属(FM/I/FI/NM)研究的基础上,将其中的铁磁绝缘层(FI)换为铁磁半导体层(FS),研究了铁磁金属/绝缘体/铁磁半导体/普通金属(FM/I/FS/NM)磁性隧道结中的隧穿磁电阻(TMR)现象.结果表明:由于FS层中的自旋过滤效应和Rashba自旋轨道耦合的影响,FM/I/FS/NM结可以在FS层厚度较大的情况下获得非常大的TMR值,从而避免已有的FM/I/FI/NM单自旋过滤结(FI表示铁磁绝缘层)中TMR随FI层厚度增加而下降所导致FI层不能做的太厚带来的制备上的困难.同时,计算结果还显示,FM/I/FS/NM结的TMR随铁磁半导体层FS的厚度,FS层中的Rashba自旋轨道耦合强度和分子场的变化呈振荡变化,随绝缘层I厚度的增加呈饱和趋势.     

正常金属调制层对超导隧道结微分电导的影响

在考虑绝缘层厚度的基础上,运用Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程和Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论模型,计算了含有正常金属调制层的铁磁金属/绝缘层/正常金属/s波超导隧道结(FINS结)中的准粒子输运系数和?分电导.计算结果表明,微分电导随正常金属调制层厚度的变化呈周期性振荡,振荡周期与外加偏压有关;当金属调制层厚度较薄时,邻近效应将导致在金属层中有铁磁性和超导性共存的可能性.     

GaN／InGaN应变层临界厚度的计算

本文主要借鉴PB模型、Fisher模型和Matthews模型并通过优化其中的组分和滑移间距参数,考虑影响临界厚度的相关因素,对GaN/InGaN异质结应变层临界厚度进行理论计算,再结合实验值进行比较分析,发现PB模型比较能准确估计GaN/InGaN异质结应变层临界厚度.最后进一步考虑热应力对临界厚度的影响时,发现对其影响不大.     

GaN/InGaN异质结应变层临界厚度的研究

本文主要借鉴PB模型和Fisher模型通过优化其中的参数,考虑影响临界厚度的相关因素,对GaN/InGaN异质结应变层临界厚度进行理论估算,再结合实验值进行比较分析,发现PB模型比较能准确估计GaN/InGaN异质结应变层临界厚度,最后进一步考虑热应力对临界厚度的影响时,发现对其影响不大。     

正常金属调制层对超导隧道结微分电导的影响

在考虑绝缘层厚度的基础上,运用Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程和Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论模型,计算了含有正常金属调制层的铁磁金属/绝缘层/正常金属/s波超导隧道结(FINS结)中的准粒子输运系数和微分电导。计算结果表明,微分电导随正常金属调制层厚度的变化呈周期性振荡,振荡周期与外加偏压有关;当金属调制层厚度较薄时,邻近效应将导致在金属层中有铁磁性和超导性共存的可能性。     

f波超导体/绝缘层/f波超导体结中势垒散射对直流Josephson电流的影响

通过计算界面势垒散射强度对直流Josephson电流的影响,研究了f波超导体/绝缘层/f波超导体结的直流Josephson电流与温度T和结两侧晶轴方位角之间的关系.我们发现:f波超导体/绝缘层/f波超导体结界面的势垒强度总是抑制结中准粒子的Andreev反射,降低流过f波超导体/绝缘层/f波超导体结的直流Josephson电流.当结两边晶轴方位角相同时,Josephson电流的振荡周期是2π;特别地,当结两边晶轴方位角不同时,其振荡周期不再是2π,而是会随着势垒强度的增大,振荡周期变小.     

Anomalies of tunnel spectra in normal metal/insulator/d-wave superconductor junctions under the influence of insulator square barrier——Study under the condition of superconducting phase factor ψ±=0

以方势垒描述N/I/d波超导体结中绝缘层对准粒子输运的影响,在超导相位因子ψ±=0的情况下,利用Bogoliubov-de Gennes(BdG)方稃和Blonder-Tinkhanl-Klapwijk(BTK)理论,计算了N/I/d波超导体结的隧道谱.研究表明:(1)在ψ±=0的情况下,N/I/d波超导体结的隧道谱中出现了零偏压电导峰,零偏压电导峰的出现及形状强烈地依赖于绝缘层的厚度和绝缘层的势垒值;(2)绝缘层以方势垒描述较之以δ势描述更为优越.     

不对称s波超导体/绝缘层/s波超导体结的直流Josephson电流

在不对称s波超导体/绝缘层/s波超导体Josephson结(s/I/s)中,考虑结界面粗糙散射情况下,运用Bogoliubov deGennes(BdG)方程和Furusaki Tsukada(FT)的电流公式计算准粒子的输运系数及s/I/s结的直流Josephson电流.研究表明,结界面的通常势垒和粗糙散射均抑制结中准粒子的Andreev反射,降低了流过s/I/s结的直流Josephson电流,直流Josephson电流I随温度T的变化关系与结两侧的对称性有关.     

Fabrication and characteristics of intrinsic Josephson junctions in Bi<Subscript>2</Subscript>Sr<Subscript>2</Subscript>CaCu<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>8+x</Subscript> single crystals

Mesa-structured intrinsic Jospehson junctions are fabricated in Bi2Sr2CaCu2O8 x single crystals.Typical current-voltage characteristics of intrinsic Josephson junctions are observed .which include multiple quasi-particle branches,surface junction with critical current lower than those of inner junctions.and subgap structures on quasi-particle branches,The corresponding physical explanations are also given .The energy gap voltage of the intrinsic Josephson junctions at 30 K is about 20mV Besides,The measured Ic-T relationship agrees quite well with the theoretical computations based on dx′-y′-wave superconductor.Our measured dI/dV-V relationship shows the V-shaped gap structure,obviously differing from the U-shaped gap structure of the s-wave superconductor.     

高临界温度YBaCu氧化物超导体的研制

我们制得了高Tc的YBaCuO超导体。样品用名义组分为YBa_2Cu_3O_x的原料经高温陶瓷烧结工艺获得。电阻测试得样品的临界温度Tc=91K,转变宽度△T=1.4K(10-90％电阻)。磁化强度测量证明完全抗磁区占85％的体积。样品制成隧道结在液N_2中观测到约瑟夫逊效应。     

超导电流的动量守恒与超导电子对隧道效应

讨论了稳恒电流的动量守恒现象,由此分析了直流约瑟夫森隧道效应。指出,描述约瑟夫森隧道效应的2个基本方程遵循稳恒电流动量守恒定律;约瑟夫森隧道结上的超导电子对质心定向运动速度比隧道结2侧超导体内的超导电子对质心定向运动速度大3个数量级：vS2～1 03 vS1;约瑟夫森隧道结上超导电子对的质心定向运动速度和动量很大的原因在于其运动遵循稳恒电流动量守恒定律;约瑟夫森隧道结上超导电子对质心定向运动速度可以达到费米速度的数量级、其定向运动动能可以达到费米能的数量级,从而使隧道结由超导态转变成正常态。     

The a.c. and d.c. Josephson effects in a Bose-Einstein condensate

The alternating- and direct-current (a.c. and d.c.) Josephson effects were first discovered in a system of two superconductors, the macroscopic wavefunctions of which are weakly coupled via a tunnelling barrier. In the a.c. Josephson effect, a constant chemical potential difference (voltage) is applied, which causes an oscillating current to flow through the barrier. Because the frequency is proportional to the chemical potential difference only, the a.c. Josephson effect serves as a voltage standard. In the d.c. Josephson effect, a small constant current is applied, resulting in a constant supercurrent flowing through the barrier. In a sense, the particles do not 'feel' the presence of the tall tunnelling barrier, and flow freely through it with no driving potential. Bose-Einstein condensates should also support Josephson effects; however, while plasma oscillations have been seen in a single Bose-Einstein condensate Josephson junction, the a.c. Josephson effect remains elusive. Here we observe the a.c. and d.c. Josephson effects in a single Bose-Einstein condensate Josephson junction. The d.c. Josephson effect has been observed previously only in superconducting systems; in our study, it is evident when we measure the chemical potential-current relation of the Bose-Einstein condensate Josephson junction. Our system constitutes a trapped-atom interferometer with continuous readout, which operates on the basis of the a.c. Josephson effect. In addition, the measured chemical potential-current relation shows that the device is suitable for use as an analogue of the superconducting quantum interference device, which would sense rotation.     

工作在液氮温度的一种约瑟夫逊器件

用Y_1Ba_2Cu_3O_(7-8)块状材料,制作了外观为“大桥”形式的约,瑟夫逊器件。观察了液氮温度为77K时的量子衍射图形和交流约瑟夫逊效应,由量子衍射图形推测这种器件的类型不属微桥结。     

Nb约瑟夫森结中AlO_x阻挡层阳极氧化的研究

用阳极氧化电压谱图技术分析Ｎｂ／ＡｌＯｘ／Ｎｂ约瑟夫森结中ＡｌＯ２隧道阻挡层（绝缘层）与Ｎｂ电极之间的介面特征并测量谱图阻挡层阳极氧化的电压宽度，发现这种电压宽度与阻挡层厚度密切相关．通过阻挡层阳极氧化电压宽度Ｖｗ和沉积Ａｌ厚Ｄ的关系测量，证实Ａｌ上ＡｌＯｘ的生长只取决于氧化条件而与沉积的Ａｌ层厚度无关．本文还提出了一种由Ｖｗ估算Ａｌ上生长的ＡｌＯｘ厚度的方法．实验证明，阳极氧化电压谱图技术是监测约瑟夫森结的介面特性和临介电流密度的有用工具，对高温超导结及其超导器件的开发起着重要的作用．     

MgB2超导体的相图及其对薄膜制备的指导作用

MgB2适合于制备约瑟夫森结,在超导电子学领域有很好的应用前景。制备高质量的MgB2薄膜至关重要,应用Mg-B/Mg-B-O体系的相图指导MgB2薄膜生长意义重大。总结MgB2相体系及相关系,详细对比分析Mg-B/Mg-B-O体系的热力学相图,总结分析富氧区杂项MgO的生成机理及其对MgB2薄膜质量和性能的影响,研究分析有氧体系下Mg-B/Mg-B-O热力学相图对MgB2薄膜材料制备生长的指导意义,探讨HPCVD环境下采用原位生长技术制备MgB2超导薄膜时热力学相图的指导作用及相关制备工艺。     

SINIS结的电流-位相关系

本文以推广了的Jacobson方法在小电流的假设下导出了SINIS势阱结的电流-位相关系。在所谓临界厚度下它退化为通常的正弦函数关系,其临界电流对温度和结区厚度的依赖关系兼有了SIS和SNS结的某些重要性质。由于该结有较好的耦合能力,故可期望替代SNS结做某些实际应用。