Презентация Квантовые рэтчеты (выпрямители). Новый сверхпроводящий двухконтурный интерферометр онлайн

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Исследуемые асимметричные Al структуры Ширина широкой и узкой частей колец ~ 0.4 and 0.2 μm, соответственно. Диаметр одиночного и большого колец 4 μm, диаметр малого кольца 3.36 μm

Содержание слайда: Приготовление образцов и их свойства Исследуемые структуры изготовлялись из алюминие-вой пленки толщиной 40-60 nm, термически напылен-ной на окисленную кремниевую подложку с ширинами полукольца 200 and 250, 300,350, and 400 nm для узкой и широкой частей соответственно. Диаметр одиночных колец (SR) и больших колец в паре (DRs). Отношение площадей большого ималого колец 1.42. Структуры были сформированы электронно-лучевой литографией с использованием «lift-off» процесса. Электросопротивление используемых пленок состовляло 0.2-0.5 Ω/□ при 4.2 K, отношение сопротивлений R(300 K)/R(4.2 K)=2.5-3.5, температура сверхпроводящего перехода ~1.24-1.35 K. Оценка длины когерентности ξ(T=0 K) составляет 170 nm, глубины проникновения (T=0 K) 80 nm.

Содержание слайда: Качественное объяснение формирования сигнала выпрямленного напряжения.

Содержание слайда: Выпрямленное напряжение для SR структуры в магнитном поле. Выпрямленное напряжение -периодическая функция магнитного поля с периодом, отвечающим кванту потока Φ0=h/2e «нули» выпрямленного напряже-ния в Φ=nΦ0 и Φ=Φ0 (n+1/2) Максимумы и минимумы наблюдаются при Φ≈Φ0 (n±1/4), (n=0,±1,…). Амплитуда выпрямленного напряжения немонотонно зависит от амплитуды переменного тока, протекающего через структуру.

Содержание слайда: Зависимость выпрямленного напряжения от тока накачки и температуры для SR Амплитуда осцилляций выпрямленного напряжения имеет резкий максимум в зависимости от амплитуды тока накачки. Максимум наблюдается при амплитуде тока немного выше критического тока структуры IC и демонстрирует подобную температурную зависимость (IMax≈IC (T)).

Содержание слайда: Эффективность выпрямления для одного кольца Асимметричное кольцо эффективный детектор переменного тока. Эффективность выпрямления = RMax/RN ≈26% при низкой температуре, где RMax=VMax/IMax и RN – сопротивление в нормальном состоянии. Эффективность выпрямления уменьшается при прибли-жении к TC

Содержание слайда: Разнесенная пара колец (DRs) В Фурье-спектре основной вклад определяется осцилляциями от большого и малого колец. Разнесенная DRs структура выпрямляет как два практически независимых кольца.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Выпрямленное напряжение и Ic,an=I с+ - I с- ~ IP от магнитного поля для SR, DRs и 20-Rs структур

Содержание слайда: Наблюдение двух состояний с близкими энергиями в одиночном кольце с вырезом

Содержание слайда:

Содержание слайда: Множественные последовательно соединенные асимметричные кольца

Содержание слайда: Operation of asymmetric ring structure as noise detector. Temperature dependence of rectification efficiency and rectified voltage (IB=0) in near TC region for 110 ring structure

Содержание слайда: Little-Parks and IC(B) oscillations, and resistive transitions at different bias currents for 667- ring structure (1 µm)

Содержание слайда: Typical rectified voltage and rectification efficiency for 667- ring structure RV is easily measured even at external white noise amplitude (bandwidth 0-200 kHz) of INoise,A=10 nA

Содержание слайда: Asymmetric ring with symmetric contacts Asymmetric ring with symmetric contacts Asymmetric ring with asymmetric contacts Symmetric double ring structure (without JJ) Asymmetric double ring structure

Содержание слайда:

Содержание слайда: Flux shift of opposite direction critical currents in asymmetric SRs compared to symmetric SRs

Содержание слайда: Shift as function of asymmetry degree.

Содержание слайда: Asymmetric rings with asymmetric contacts

Содержание слайда: Investigated Al ring structures without JJs

Содержание слайда: Critical current in symmetric double ring detector

Содержание слайда: Critical current in asymmetric double ring detector

Содержание слайда: “Possible” explanation of critical current in asymmetric structures

Содержание слайда: Geometry and Fabrication of Superconducting DDCI as Detector of Quantum States

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Current-Voltage characteristics (20 µm) at different magnetic fields corresponding to (n1+n2) changes by 1

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Выводы Проведены измерения критического тока одиночных, двойных, множественных сверхпроводящих асимметричных колец и других асимметричных структур. Обнаружен сдвиг экстремумов тока и множественные токовые состояния в магнитном поле. Поведение сдвига исследовано как функция степени асимметрии колец и температуры. Сдвиг экстремумов критического тока противоречит измерениям осцилляций сопротивления Литтла-Паркса и выпрямленного напряжения. Эффект выпрямления асимметричных структур удалось объяснить анизотропией критических токов. Предложена структура из множественных последовательно соединенных асимметричных колец как детектор неравновесных шумов. Впервые проведена калибровка детектора шумов и измерен температурный спектр шумов в рабочем диапазоне температур с разным количеством асимметричных колец (до 1080), позволяющих измерять постоянные напряжения около 10-11 Вольт с одного асимметричного кольца. Минимальная измеренная мощность составила 2х10-15 Вт. Показано, что асимметричное кольцо не может быть простейшим детектором квантовых состояний. Предложена двухкольцевая структура с фазовой связью колец, где в симметричных структурах впервые наблюдались скачки критического тока, соответствующие изменению квантовых чисел в сверхпроводящих контурах. Эксперимент для симметричных структур хорошо описывается теорией. В случае асимметричных структур наблюдается одновременно сдвиг экстремумов тока и множественные состояния. Поведение асимметричных структур не описывается теорией. Предложен и реализован новый квантовый прибор – дифференциальный двухконтурный сверхпроводящий интерферометр, Проведен анализ работы интерферометра. Отклик интерферометра зависит от четности суммы квантовых чисел контуров. Изготовлены структуры интерферометров с размерами 4 и 20 мкм, проведены измерения в широком диапазоне температур (0.4-1)Тс. К достоинствам прибора относится тот факт, что при изменении квантового числа на единицу, интерферометр дает максимально возможный отклик для сверхпроводящего устройства – скачки напряжения, равные величине сверхпроводящей щели. Ввиду, независимости скачков напряжения от площади колец предлагается также использовать этот интерферометр как прецизионный измеритель магнитного поля с уникальной чувствительностью. Показано, что двухконтурные сверхпроводящие интерферометры с большой площадью могут быть использованы в качестве цифровых магнетометров.