Введение к работе
Актуальность теш. С моментa лредсказвния в 1965 г. и по сзЗ день эффект Дпззефсона остается одним из самых красявых явлений: фззгаси твердого тела. Эффект состозт в возмоЙносТИ протекания сверхпроводящего тока шзду даукя сверхпроЕодпиками, разделенннмй достаточно тонко* несвэрхпроводдщей прослойкой (диэлектрической, S-I-S, металлачоскоа, s-N-s или голущяводниковой, s-So-s). Пря этом плотность бавдассшатившго тока ограничена кптгг"тссісо5
В8ЛИЧШЮЙ 3 , ШЭНЬШОЙ, ЧВШ у ГВГС С^РХПРОВОДШКОВ и ЯВЛЯЩЭПСЯ
хя—тсри* данного перагода (Цш ДОкт) При прении критического тока на контакте возг падение
частотой 2ev/h (нестационарна
Открытие явления высскотешзратурной сворхпроводимости (1Э86Г.) еще болыгв укрепило шггервс к этому явления и как' к мощному инструменту изучения природа ВТСП, и кшс к основе для будущих активных элементов для алектронлкя. С того времена появилось мнояостао работ, в которых описана сбо2стеэ различных яскусствэиных ВТСП дкозефсоновскик переходов. К тому ss шясншгась, что природа сама создала деязефсоновские барьерп в ВТСП материалах в вадэ естественных 'гэззервшшх гизнпц (ШГ). К сояалению, такие переходы обычно далеки от вдеальных и к тому ИХ свойства плохо воспроизводимы. Более перспективным ТИТОМ ВТСП птпчййконовсчих ггепйгояоа пталставляются потаходсы на искусственна межзереІнх гранэдаГв ВТСП пленках. Г частности,
ТНТҐТТА ТТЇЯТПТТШ О^ПРТЛТГҐ"я ТГТіУГ ЭПИ^ПКСИОДГЬНОН DOCTG пленки ПЭ
би^ста^скоЯ псГо-со (с-л 'шиттю* обзору стать» ї^ашТГ] в коиио* со сІ на йшгипальша 2Г' Этот способ Тень удобэн для исследований т*ч как SZ». Г— созвать ешпшчше плоские ЮГ с заданной їз^шнташіГ^со шеГ ЗажГсь добиться однородности STnTeZ Л JZJ бн^о ХлоСГнесоїсїнством
Около десяти груш в мире, включая наиу, работает ннно над созданием и изучением свойств таких переходов. К настоящему времени исследованы многие вветнэ закономерпостя проявления аффекта Дкозефсона на границах, в результате чего начинает вырисовываться общая картина транспортных сеойств,' проясняется
срзрадв образования слабше связой на ИЗГ. Определенный прогресс достигнут в создании некоторых устройств, ислольвундш!: такие дзозефсоыовекпе переходы, и в первую очередь сверхпроводящих квантовых интерфэрзметров (СКВВДов).
Цель работы. Проведение давкой работы преследовало еледущие цели:
- отработать иетодеки создания искусственных. даозефооновсюа
переходов в ВТСП пленках на бшфасташшческих иодаопсах и
исследования кх тракешртных свойств;
- изучить закономерности проявления вффекта Д-эдзефсона на таких
переходах и спязать их со структурой шкзереншх границ;
- использовать полученную в ходе исследования информацию о
свойствах переходов для создания конкретного устройства -
сворхпрсаодадего квантового интерферометра (СКВЗДа) и оптааагаацяв
его параметров.
Научная ношена работы-. В результате проведенных
исследований вперваа полутени следуитаа результата.
3. Отработана юидаев создания дазэфеоневгазк переходов на искусственных иркаорэнных гршицвх в пленках т,в&-,Са,07 _», которая позволяла добиться высокой степени однородности дзоаафооЕС/іского барьера и пол^чигь качественно новнэ результаты.
Z. Проведено систематическое исследование сиг-иьтрычных и Евсимштрачна: мвгзерекныг границ наалона в пленках х^ВарСгцО-*, котороэ подтвердило, что ївкие граница образует слабне связУда протекания 'сверхпроводящего тока. Сшиства границ определяются углом разоргента^ш верен, причем критический ток нвазерэЕнои граіпщй вкспонакцивлыю ут.зньвіЕЄїса с увеличением упы.
3. Ваявлвя низкотемпературный (6 К) максимум на
температурной ввшоиюстг кркпг-юского тока шкауиетрпчаой
мажзеранкой границы с углом рааориэнтвции в=45. Обнаружено
такгэ, что в электрическом пале ПАрАЛЛЕАШО'М оси с пленки
возрастает критический ток такой границы. Показано, что такое
поведение, в принципе, может Сыть объяснено полупроводниковыми
свойствами приграничной области. Надвинута гипотеза о том, что
слабая связь образуется в результате обеднения кислородом
окрестности мбЕзерэиной граница.
4. Исследованы единичные КЗГ в пленках УВаСиО, локально
легированные кэлезом. Обнаружен вффэкт их старения, состоящий в
трзнсформации слабой связи, облзданий дюзэфсоновскикя свойствами, в BHcoKocMEHtt перохол, в кагорой паОлзэдается одночасткчноэ элэктронноэ туяюлароваяав. На атоЛ стадии зволюция перехода выявлена аномалия туннельной проюдтаоста, связанная с скльеым структурнш разупорядочепяек в барьере. Практическая зяачимость работн:
-
Выявлен оптималышй угол разорионтащш в мзжзэрепнба границе (0=32) для создания СКЗИДов- Изготовлени устройства с воспроизводив параметрами, работащйэ при азотной темпяратурз. По своим рабочим характеристика»*, з шл числа по уровню шумов, оет превосходят йзвестние аналоги.
-
Полученные в иоследования: данные, в частности, о зависимости критического тока границ от угла рапорвентеции верен, позволяют описать свойства граяулнрованиях. ВТСП планок как эффективной даозефсоновской срода, определяют ройки их прпмэивния в сальпоточннх устройствах и указывает пути улучгзеная их параметров.
-
На симметрпчной границе с углет разворота рештск 9=9 получено значение характористнческого напряябния l н=0,9 f-їВ пря 77 К, что открывает пэрспактивн щшшнэнял таких переходов в СНЧ устройствах, рзботающих па частотах до 0,4 ТГц.
-
На искусственной МЗГ. с 6=45 в пленке їВаСиО создано плаяарное трэхэлоптродпоэ устройство, позволявдее регулировать критический свврхпроводяиий ток через слабую связь ияменением' нвпряшния нз изолированЕом затворе. НаОлюдавпиЕСЯ эффект повышения критического тона нз границах с углом р'азоривнтацяя 6=45 во внешнем электричэскоы шоле козкэт Сыть использован для создания ВТСП транзисторов.
-
Обиаруженный эффект старения легированных ИЗГ важен для технологии изготовления сильноточных ВГСП проводов.
Апробация работы. Научные результаты, составляющие содержание., диссертации, докладывались и обсуадались на следующих конференциях.
Ионференции по физике конденсированного состояния, Студсвик, Швеция, 1990 г.; Третьей международпой конференции да сверхпроводниковой электронике, Глазго, Шотландия, 1991 г.; Конференции "Устройства нз сверхпроводниковых и квантовых эффектах и их применения", Берлин, ФРГ, 1991 г.; Третьей
- в -
кввдгнародаой конференции по материала:.! и механизмам
высокотемпературной сверхпроводимости, Каназава, Япония, 1991 г.;
Конфэренцни го высокотемпературной сверхпроводимости, Стокгольм -
Турку, ІШйцга-аишшндші, 1ЭЭЗ г.; Симпозиуме по сверхпроводимости
Соединенной международной научной конференции, НиОорг, Дания,
1993; Конференции "Передний край электронной микроскопии в
материаловедении", Окленд, CffiA, 1992; Мэздународегай конференции
ш сверхпроводимости, Пекин, КНР, 1992; Конференции-ш прикладной
сверхпроводимости,.' Чикаго, США, 1Э92; Научной конференции
сотрудников Института кристаллографии АН СССР, 1991 г. '(премия
ras. Н.В.Еелойа): семяяапах ИКАН, ФЕИ, ИФГТ и Технологического
университета Ґетеборг,
Публикации. По тема диссертации выполнено Э печатных работ, отража>2фгх основное содержание исследования.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав и' заключения. Диссертация содоркит 123 страницы маиЕнописіюго текста, 34 рисунка, I таблицу и список литературы, включащкй 156 наименований.