Слабые связи

Содержание

1. Слабые связи
2. Понятие о слабой связиОпределение:Слабая сверхпроводящая связь –
3. Типы слабых связей и методики их изготовления
4. Туннельные структуры1) S-I-S-туннельная структураОтличие от туннельного контакта в толщине изолятора (I): dI=10-20Å=1-2нм
5. Туннельные структуры2) S-I-S'-туннельная структура. Аналогична 1-ой, только
6. Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Мостик Дайема Обозначается как S-c-S, c=constriction=сужение
7. Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)L~ξ − длина
8. Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Слабость Ic из-за сужения, jc – тот же.Называют: структура с концентрацией тока
9. Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Мостик переменной толщины (Лихарева)dмост=3⋅103-103 Å < dпленка=103-3⋅103 ÅL, w~0.1-1 мкм
10. Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Мостик переменной толщины (Лихарева)L~0.1-1 мкм, w~100 мкм (во всю ширину)
11. Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Точечный контактrиглы~1 мкм
12. Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)«Прижимной контакт»
13. Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Микроструктура контактаТипичный размер закороток 1-10 нм Расположены хаотично
14. Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Break-контактПримерно равно точечному. Ломают в гелии, но не раздвигают
15. Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Мостик на эффекте близости (мостик Нотариса)
16. Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Мостик на эффекте близости (мостик Нотариса)
17. Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Ионно-имплантированный мостикИмплантация ионов
18. Другие типыКапля КларкаСечение:В окисном слое (d~10 нм)
19. Другие типыМикроконтакт Янсона (микропрокол)Закоротка диаметром ~10-100 нм.Диэлектрик толстый (≥10 нм), не слабая связь
20. Другие типыМостик на торце пленки1 этап: подготовка
21. Другие типыМостик на торце пленки2 этап: напыление
22. Другие типыМостик на торце пленки3 этап: напыление мостикаПо горизонтали ширина мостика w~0.1-1 мкм
23. Другие типыМостик на торце пленкиВид сверху:
24. Другие типыМостик на бикристаллической подложке (ВТСП)Граница =
25. Другие типы«Разрез»
26. Системы слабых связейПараллельное соединение двух слабых связей приводит к интерференции токов. Это интерферометр
27. Системы слабых связейМножественные слабые связи1. Гранулированная пленка
28. Системы слабых связейМножественные слабые связи4. Делают специальные
29. Методики изготовления слабых связейЛабораторные методики1. Осаждение в
30. Методики изготовления слабых связейЛабораторные методики3. Скрайбирование (процарапывание). Для мостиковПеререзание пленки поперек (алмазная игла, микроподача)
31. Методики изготовления слабых связейЛитографияПусть мы хотим сделать
32. Методики изготовления слабых связейЛитографияОперация №2: Через маску экспонируют фоторезист
33. Методики изготовления слабых связейЛитографияОперация №3: Проявляют и
34. Методики изготовления слабых связейЛитографияОперация №5: Удаляют весь фоторезист растворителем
35. Некоторые параметры слабых связей1. Эффективная длина LэфТа, где заметно меняется щель Δ
36. Некоторые параметры слабых связей2. Грязная (чистая) слабая связьLэф>>l (Lэф
37. Скачать презентанцию

Понятие о слабой связиОпределение:Слабая сверхпроводящая связь – это проводящее соединение между массивными сверхпроводниками (электродами), критический ток которого значительно меньше критического тока электродов и размер которого порядка длины когерентностиСлабые связи грубо делятся

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Лекция 1,2
Введение.
Слабые связи.

Слайд 2Понятие о слабой связи
Определение:
Слабая сверхпроводящая связь – это проводящее соединение

между массивными сверхпроводниками (электродами), критический ток которого значительно меньше критического

тока электродов и размер которого порядка длины когерентности

Слабые связи грубо делятся на 2 класса:

-туннельные переходы (переходы туннельного типа)

-структуры с непосредственной (нетуннельной) проводимостью (например, мостики)

Понятие о слабой связиОпределение:Слабая сверхпроводящая связь – это проводящее соединение между массивными сверхпроводниками (электродами), критический ток которого

Слайд 3Типы слабых связей и методики их изготовления

Слайд 4Туннельные структуры
1) S-I-S-туннельная структура

Отличие от туннельного контакта в толщине изолятора

(I): dI=10-20Å=1-2нм

Слайд 5Туннельные структуры
2) S-I-S'-туннельная структура. Аналогична 1-ой, только разные сверхпроводники.
3) S-п/п-S-структура.

Прослойка из полупроводника. Появляется уже и нетуннельная (а непосредственная) проводимость.
4)

S-N-S-структура. Это «туннельная» структура с непосредственной проводимостью.
Из-за эффекта близости куперовские пары проникают в нормальный металл на длину когерентности ξN~ħvF/kT~103-104Å (зависит от температуры).
Приведенная формула – это просто соотношение неопределенности:
ΔE⋅Δτ=ΔE⋅ξ/vF~ħ
Т.е. здесь dN (~103Å) может быть значительно больше dI. Чтобы связь была слабой (т.е. чтобы Ic был мал), надо dN≥ξN.
5) S-S'-S-структура. Причем Тс'

Туннельные структуры2) S-I-S'-туннельная структура. Аналогична 1-ой, только разные сверхпроводники.3) S-п/п-S-структура. Прослойка из полупроводника. Появляется уже и нетуннельная

Слайд 6Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)
Мостик Дайема
Обозначается как S-c-S, c=constriction=сужение

Слайд 7Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)
L~ξ − длина мостика
ξ=▼vF/(πΔ)~103 Å в

обычных металлах

w − ширина мостика,
L, w~0.1-1 мкм
Типичная толщина пленки dпленки~2⋅103-3⋅103

Типичная толщина пленки dпленки~2⋅103-3⋅103 Å

Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)L~ξ − длина мостикаξ=▼vF/(πΔ)~103 Å в обычных металлахw − ширина мостика,L, w~0.1-1 мкмТипичная

Слайд 8Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)
Слабость Ic из-за сужения, jc –

тот же.
Называют: структура с концентрацией тока

Слайд 9Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)
Мостик переменной толщины (Лихарева)
dмост=3⋅103-103 Å

dпленка=103-3⋅103 Å
L, w~0.1-1 мкм

Слайд 10Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)
Мостик переменной толщины (Лихарева)
L~0.1-1 мкм, w~100

мкм (во всю ширину)

Слайд 11Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)
Точечный контакт
rиглы~1 мкм

Слайд 12Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)
«Прижимной контакт»

Слайд 13Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)
Микроструктура контакта
Типичный размер закороток 1-10 нм

Расположены хаотично

Слайд 14Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)
Break-контакт
Примерно равно точечному. Ломают в гелии,

но не раздвигают

Слайд 15Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)
Мостик на эффекте близости (мостик Нотариса)

Слайд 16Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)
Мостик на эффекте близости (мостик Нотариса)

Слайд 17Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)
Ионно-имплантированный мостик
Имплантация ионов в СП. В

поврежденной области может быть N,
п/п, S’-тип
Размеры: L ≤ 1

мкм, w ≈ 100 мкм

Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Ионно-имплантированный мостикИмплантация ионов в СП. В поврежденной области может быть N, п/п, S’-типРазмеры:

Слайд 18Другие типы
Капля Кларка
Сечение:
В окисном слое (d~10 нм) микрозакоротки
Слабость связи за

счет
сильной концентрации тока
(как в точечном контакте)

Другие типыКапля КларкаСечение:В окисном слое (d~10 нм) микрозакороткиСлабость связи за счет сильной концентрации тока (как в точечном

Слайд 19Другие типы
Микроконтакт Янсона (микропрокол)
Закоротка диаметром ~10-100 нм.
Диэлектрик толстый (≥10 нм),

не слабая связь

Слайд 20Другие типы
Мостик на торце пленки
1 этап: подготовка торца
Пленка: окись или

Si. Толщина d~30 нм.
Подложка: сапфир.
Край резкий (это важно), литографией

Другие типыМостик на торце пленки1 этап: подготовка торцаПленка: окись или Si. Толщина d~30 нм.Подложка: сапфир.Край резкий (это

Слайд 21Другие типы
Мостик на торце пленки
2 этап: напыление сверхпроводника
S-сверхпроводник (Nb, Nb3Sn,

ВТСП)
Нет контакта между двумя половинками СП пленки

Другие типыМостик на торце пленки2 этап: напыление сверхпроводникаS-сверхпроводник (Nb, Nb3Sn, ВТСП) Нет контакта между двумя половинками СП

Слайд 22Другие типы
Мостик на торце пленки
3 этап: напыление мостика
По горизонтали ширина

мостика w~0.1-1 мкм

Слайд 23Другие типы
Мостик на торце пленки
Вид сверху:

Слайд 24Другие типы
Мостик на бикристаллической подложке (ВТСП)
Граница = слабая связь в

ВТСП. Подложка = бикристалл (разные оси). Пленка «чувствует» разницу и

на стыке появляется слабая связь.
Мостик – литографией

Другие типыМостик на бикристаллической подложке (ВТСП)Граница = слабая связь в ВТСП. Подложка = бикристалл (разные оси). Пленка

Слайд 25Другие типы
«Разрез»

Слайд 26Системы слабых связей
Параллельное соединение двух слабых связей приводит к интерференции

токов. Это интерферометр

Слайд 27Системы слабых связей
Множественные слабые связи
1. Гранулированная пленка с Джозефсоновскими (слабыми)

связями между гранулами
2. Набор шариков (поверхность окислена)
3. ВТСП керамика часто

является Дж-системой

Системы слабых связейМножественные слабые связи1. Гранулированная пленка с Джозефсоновскими (слабыми) связями между гранулами2. Набор шариков (поверхность окислена)3.

Слайд 28Системы слабых связей
Множественные слабые связи
4. Делают специальные двумерные цепи (цепочки)

слабых связей. До 100 000 элементов
5. Сетки слабых связей (14

х 2000)

Системы слабых связейМножественные слабые связи4. Делают специальные двумерные цепи (цепочки) слабых связей. До 100 000 элементов5. Сетки

Слайд 29Методики изготовления слабых связей
Лабораторные методики
1. Осаждение в вакууме. Для слабых

связей туннельного типа (например, S-I-S).
Делаются, как и туннельные переходы, но

толщина диэлектрика 10-20 Å.
2. Точечные и прижимные контакты.
-Иголка из СП (Nb). Диаметр на конце ~1 мкм (станок, спец. травление, отжиг).
-Две проволочки:

Методики изготовления слабых связейЛабораторные методики1. Осаждение в вакууме. Для слабых связей туннельного типа (например, S-I-S).Делаются, как и

Слайд 30Методики изготовления слабых связей
Лабораторные методики
3. Скрайбирование (процарапывание). Для мостиков
Перерезание пленки

поперек (алмазная игла, микроподача)

Методики изготовления слабых связейЛабораторные методики3. Скрайбирование (процарапывание). Для мостиковПеререзание пленки поперек (алмазная игла, микроподача)

Слайд 31Методики изготовления слабых связей
Литография
Пусть мы хотим сделать такую структуру:
Из металла

на диэлектрической подложке
Операция №1: Наносим на подложку пленку металла нужной

толщины, затем слой резиста

Методики изготовления слабых связейЛитографияПусть мы хотим сделать такую структуру:Из металла на диэлектрической подложкеОперация №1: Наносим на подложку

Слайд 32Методики изготовления слабых связей
Литография
Операция №2: Через маску экспонируют фоторезист

Слайд 33Методики изготовления слабых связей
Литография
Операция №3: Проявляют и удаляют неосвещенные участки

фоторезиста. Это т.н. негативный фоторезист
Может быть и позитивный фоторезист.
Тогда

удаляются освещенные участки

Методики изготовления слабых связейЛитографияОперация №3: Проявляют и удаляют неосвещенные участки фоторезиста. Это т.н. негативный фоторезистМожет быть и

Слайд 34Методики изготовления слабых связей
Литография
Операция №5: Удаляют весь фоторезист растворителем

Слайд 35Некоторые параметры слабых связей
1. Эффективная длина Lэф
Та, где заметно меняется

щель Δ

Слайд 36Некоторые параметры слабых связей
2. Грязная (чистая) слабая связь
Lэф>>l

(Lэф

Короткая (длинная) слабая связь

L<ξ (L>ξ)

Некоторые параметры слабых связей2. Грязная (чистая) слабая связьLэф>>l (Lэф

Скачать презентацию

Разделы презентаций

Слабые связи

Содержание

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Лекция 1,2Введение.Слабые связи.

Слайд 2Понятие о слабой связиОпределение:Слабая сверхпроводящая связь – это проводящее соединение

между массивными сверхпроводниками (электродами), критический ток которого значительно меньше критического

Слайд 3Типы слабых связей и методики их изготовления

Слайд 4Туннельные структуры1) S-I-S-туннельная структураОтличие от туннельного контакта в толщине изолятора

(I): dI=10-20Å=1-2нм

Слайд 5Туннельные структуры2) S-I-S'-туннельная структура. Аналогична 1-ой, только разные сверхпроводники.3) S-п/п-S-структура.

Прослойка из полупроводника. Появляется уже и нетуннельная (а непосредственная) проводимость.4)

Слайд 6Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Мостик Дайема Обозначается как S-c-S, c=constriction=сужение

Слайд 7Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)L~ξ − длина мостикаξ=▼vF/(πΔ)~103 Å в

обычных металлахw − ширина мостика,L, w~0.1-1 мкмТипичная толщина пленки dпленки~2⋅103-3⋅103

Слайд 8Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Слабость Ic из-за сужения, jc –

тот же.Называют: структура с концентрацией тока

Слайд 9Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Мостик переменной толщины (Лихарева)dмост=3⋅103-103 Å

dпленка=103-3⋅103 ÅL, w~0.1-1 мкм

Слайд 10Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Мостик переменной толщины (Лихарева)L~0.1-1 мкм, w~100

мкм (во всю ширину)

Слайд 11Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Точечный контактrиглы~1 мкм

Слайд 12Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)«Прижимной контакт»

Слайд 13Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Микроструктура контактаТипичный размер закороток 1-10 нм

Расположены хаотично

Слайд 14Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Break-контактПримерно равно точечному. Ломают в гелии,

но не раздвигают

Слайд 15Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Мостик на эффекте близости (мостик Нотариса)

Слайд 16Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Мостик на эффекте близости (мостик Нотариса)

Слайд 17Структуры с непосредственной проводимостью (нетуннельные)Ионно-имплантированный мостикИмплантация ионов в СП. В

поврежденной области может быть N, п/п, S’-типРазмеры: L ≤ 1

Слайд 18Другие типыКапля КларкаСечение:В окисном слое (d~10 нм) микрозакороткиСлабость связи за

счет сильной концентрации тока (как в точечном контакте)

Слайд 19Другие типыМикроконтакт Янсона (микропрокол)Закоротка диаметром ~10-100 нм.Диэлектрик толстый (≥10 нм),

не слабая связь

Слайд 20Другие типыМостик на торце пленки1 этап: подготовка торцаПленка: окись или

Si. Толщина d~30 нм.Подложка: сапфир.Край резкий (это важно), литографией

Слайд 21Другие типыМостик на торце пленки2 этап: напыление сверхпроводникаS-сверхпроводник (Nb, Nb3Sn,

ВТСП) Нет контакта между двумя половинками СП пленки

Слайд 22Другие типыМостик на торце пленки3 этап: напыление мостикаПо горизонтали ширина