università di napoli federico ii titolo dell’esperienza: misura della caratteristica...
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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
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