約瑟夫森結(jié)及陣列的特性仿真和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、超導(dǎo)體以其在科學(xué)上和技術(shù)上的重大意義已經(jīng)獲得了廣泛的關(guān)注和研究，但常規(guī)超導(dǎo)體極低的工作溫度(液氦溫度)限制了超導(dǎo)體的應(yīng)用和發(fā)展?？梢怨ぷ髟谝旱獪囟认碌母邷爻瑢?dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，大大降低了超導(dǎo)體的應(yīng)用難度和成本，也加速了超導(dǎo)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的步伐。 超導(dǎo)體的應(yīng)用可以分為強(qiáng)電應(yīng)用和弱電應(yīng)用兩個(gè)領(lǐng)域，強(qiáng)電應(yīng)用試圖利用超導(dǎo)體的零電阻特性傳輸電力，超導(dǎo)體的臨界電流密度和塊材、帶材的質(zhì)量成為其關(guān)鍵指標(biāo)；弱電應(yīng)用則主要是利用超導(dǎo)體的一些特殊性質(zhì)制備新型電

2、子元件，發(fā)展超導(dǎo)電子技術(shù)。約瑟夫森結(jié)是超導(dǎo)電子元件中極為重要的一種，以低溫或者高溫超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)為基礎(chǔ)制備的一系列電子元件可以實(shí)現(xiàn)混頻、太赫茲信號(hào)產(chǎn)生及檢測(cè)、高精度電壓標(biāo)準(zhǔn)和超高速數(shù)字電路等應(yīng)用，因而約瑟夫森效應(yīng)具有重要的研究和應(yīng)用價(jià)值。 本論文介紹了利用高溫超導(dǎo)薄膜制備本征約瑟夫森結(jié)陣列的方法和對(duì)約瑟夫森結(jié)基本特性的一些研究，并對(duì)本征約瑟夫森結(jié)及陣列的等效電感效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。本文的主要成果包括： 通過(guò)約瑟夫森方程

3、推導(dǎo)出了約瑟夫森結(jié)的等效電感效應(yīng)，并分析其調(diào)諧特性，研究了約瑟夫森電感的失真，并對(duì)信號(hào)電流和偏置電流引起的非線性失真進(jìn)行了計(jì)算。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接測(cè)量了本征約瑟夫森結(jié)陣列的等效電感。制備出總長(zhǎng)為3.4mm的超長(zhǎng)本征約瑟夫森結(jié)陣列，對(duì)其等效電感進(jìn)行測(cè)量，觀察到了電壓與電流之間的90。相位差，與采用正常薄膜制備的器件測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，并改變頻率進(jìn)行測(cè)量，觀測(cè)結(jié)果證實(shí)了電感的存在，而且電感的測(cè)量值與理論計(jì)算值基本一致。 建立了約瑟