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Chinese Science Bulletin (Chinese Version)

本征约瑟夫森结的双面制备工艺与毫米波响应

正昊 顾, 伟伟 许, 琳 康, 健 陈, 敬波 吴, 培亨 吴, 东超 易

Published Nov 1, 2008• 0 citations
Publisher

Abstract

采用基于Bi2Sr2CaCu2O8+x(BSCCO)单晶的双面工艺制备本征Josephson(约瑟夫森) 结. 通过单晶解理和双面氩离子刻蚀的方法, 成功制备出单晶厚度小于200 nm, 一致性良好的本征结器件. 采用准光学系统, 研究了本征结在毫米波辐照下的响应. 垂直于ab面方向磁场的作用使本征结在毫米波辐照下出现Shapiro(夏皮罗)台阶, 而且各个结的约瑟夫森振荡是相位锁定的.

DOI
10.1360/csb2008-53-22-2824

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ビスマス系高温超伝導体(BSCCO)は, 超伝導転移温度が高く, 大面積の結晶が比較的容易に 育成でき、また劈開性(加工性)が良いことから, その固有ジョセフソン接合を利用したデバイ スの研究が行われてきた. 特に量子ビットとしての応用を目的とした, 微小接合におけるスイッ チング特性の研究[1]は重要である. しかし, 先行研究では集束イオンビーム(FIB)加工の使用な どに起因した接合形状やキャリアドープ量の制御性の悪さおよび素子特性の経時劣化が問題とな っており, 得られたデータは再現性や系統性に欠けているため, 現象の解明の障害となっている. 我々は今回, 両面劈開プロセス[2]により作製された SQUID[3]を参考に, スイッチング特性の測 定に適した微小交差構造素子を作製した(Fig. 1). 材料物質は浮遊帯域溶融法により育成された Bi2Sr2CaCu2O8 単結晶を用いた. 交差構造を用いることで接合形状の対称性および制御性が向上し, フォトリソグラフィーによるパターニングでも5ミクロン角未満の面積を持つ素子を再現性良く 作製することに成功した. また, エッチングにArイオンミリングのみを用いることで, FIB使用の 際に問題となる素子の経時劣化を抑制し, 素子作製後の酸化還元処理によるドープ量制御を可能 とした(Fig. 2). また, 素子の面積および層数の減少により, 低温アニール(~100 °C)のみを用 いて転移温度や臨界電流を均一に制御することにも成功している. これにより, 同一の固有接合 素子を用いた, スイッチング特性の系統的な測定が可能となった.

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自旋为2玻色-爱因斯坦凝聚体双光学势阱中的非阿贝尔约瑟夫森效应----等

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