Università di Napoli Federico II

Titolo dell’esperienza:

Misura della caratteristica corrente-tensione di una giunzione tunnel superconduttiva di tipo Josephson

Proponenti:

G.P. Pepe, L. Parlato

Laboratori:

Lab. Deposizione, Ingegneria1H21b MSA

LAUREA MAGISTRALE IN FISICACorso di Laboratorio di Fisica

A brief introduction to Superconductivity

About fabrication…..

About measurement…..

The low temperatures can be reached by immersion in liquid helium (4.2K)…

Low noise electronics and external magnetic shielding are required

-6 -4 -2 0 2 4 6 -15

-10

-5

0

5

10

15

Corrente [(mA]

Tensione [mV]

Campione: nan 24 #1

cot = R n

2 2I c

I gap

Typical results…..

Current-voltage analysis Josephson current vs H

I IC C

/

sen /

/00

0

d

dx

eH do y

2

B

x x+dx

z1

z2

x

y

Jx

z

1

2

B

x x+dx

z1

z2

x

y

Jx

z

1

2

•Energy gap;•Leakage currents;•Quality factor Vm;•Jc vs T;•DoS by deconvolution of IVC

0,0 0,5 1,01E-4

1E-3

0,01

Ic (

mA

)

T/Tc

Metodologia sperimentale e strumentazione

Criogenia:Verranno presentate le tecniche di criogenia più semplici ad immersione in bagno ed a flusso di He gas, che permettono di raggiungere temperature base >1.2K

Misura:Gli studenti saranno attivamente coinvolti nelle seguenti fasi: bonding del dispositivo, test IVC fino alle basse temperature, misura dell’andamento della corrente Josephson in funzione della temperatura e del campo magnetico esternamente applicato. Tecniche di misura I-V a quattro contatti con apposita elettronica, termometria per le basse temperature, acquisizione dati in ambiente LabView

Analisi dei dati:Dalle misure di caratteristica corrente-tensione verranno ricavati importanti parametri fisici fondamentali come la energia di gap presente nella densità di stati elettronica , il valore della densità di corrente Josephson Jc, le correnti di perdita del dispositivo in funzione dell’area, Mediante un processo di de-convoluzione numerica della caratteristica IV è possibile ricavare la densità degli stati elettronica DoS di uno degli elettrodi (assumendo per l’altro una funzione nota di tipo BCS) quale esempio di applicazione spettroscopica dell’effetto tunnel in dispositivi a giunzione.

Giunzioni Josephson in campo magnetico

Je

m

ie As

*

*** *

22

2

2 2

e m

eJ As

B

x x+dx

z1

z2

x

y

Jx

z

1

2

B

x x+dx

z1

z2

x

y

Jx

z

1

2

dlJe

mA

edxxx

dlJe

mA

exdxx

L

R

C

s

C

s

211

222

2

2

2

2

x dx x x dx x dx x x

eA dl

eH ds

L R L R

o

b b a a

2 2

d

dx

eH do y

2

( )xed

H xo y 2

0J x J

edH xC o y( ) sen

20