ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №2

Оглавление выпуска

Текст статьи (pdf)

English page

 

 

DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.2.4  

УДК: 538.945, 537.862

 

 

Особенности спектра массива ниобиевых
джозефсоновских контактов, измеренного с помощью
высокотемпературного джозефсоновского смесителя

 

М.А. Галин1, А.И. Елькина1, М.Ю. Левичев1,Д.В. Мастеров1,
А.Е. Парафин1, Л.С. Ревин1,2

 

1Институт физики микроструктур РАН,
603087, Нижегородская обл., Кстовский район, дер. Афонино, ул. Академическая, д.7

2Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева,
603950, Нижний Новгород, ул. Минина, д.24

 

Статья поступила в редакцию 24 января 2025 г.

 

Аннотация. Выполнены спектральные измерения массива ниобиевых джозефсоновских контактов сверхволновых размеров с помощью супергетеродинного приёмника со смесителем на основе высокотемпературного бикристаллического перехода. Массив изготовлен на кремниевой подложке и состоит из 9996 последовательно соединенных переходов Nb/NbSi/Nb, размещённых на параллельных однополосковых линиях длиной 7.1 мм. Смесителем в приёмнике являлся джозефсоновский переход, образованный плёнкой YBaCuO на бикристаллической границе подложки Zr1−xYxO2. Спектральные измерения проводились в частотных диапазонах 150-180 ГГц и 225-250 ГГц. Целью работы являлось исследование влияния на спектральную линию джозефсоновской генерации некоторых факторов внешней электрической цепи: типа источника питания и уровня технических шумов. Обнаружено существенное уменьшение ширины линии с ~ 10 МГц до 0.5-0.8 МГц при подключении массива к автономному источнику напряжения вместо источника тока и минимизации технических шумов. Наблюдалось смещение спектральной частоты линии от усреднённой по массиву джозефсоновской частоты, что объясняется особенностями синхронизации джозефсоновских контактов в больших массивах.

Ключевые слова: массив джозефсоновских контактов, синхронизация, спектр, ВТСП, бикристаллический джозефсоновский переход.

Финансирование: Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ, проект № 20-79-10384-П.

Автор для переписки: Галин Михаил Александрович, galin@ipmras.ru

 

Литература

1. Darula M., Doderer T., Beuven S. Millimetre and sub-mm wavelength radiation sources based on discrete Josephson junction arrays //Superconductor Science and Technology. – 1999. – V. 12. – №. 1. – P. R1–R25. https://doi.org/10.1088/0953-2048/12/1/001

2. Kleiner R., Wang H. Terahertz emission from Bi2Sr2CaCu2O8+x intrinsic Josephson junction stacks // Journal of Applied Physics. – 2019. – V. 126. – №. 17. – P. 171101. https://doi.org/10.1063/1.5116660

3. Лихарев К.К. Введение в динамику джозефсоновских переходов. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1985. – 320 с.

4. Jain A.K., Likharev K.K., Lukens J.J., Sauvageau J.J. Mutual phase-locking in Josephson junction arrays // Physics Reports. – 1984. – V. 109. – №. 6. – P. 309–426. https://doi.org/10.1016/0370-1573(84)90002-4

5. Mueller F., Behr R., Weimann T., Palafox L., Olaya D., Dresselhaus P.D., Benz S.P. 1 V and 10 V SNS programmable voltage standards for 70 GHz // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. – 2009. – V. 19. – №. 3. – P. 981–986. https://doi.org/10.1109/TASC.2009.2017911

6. Kieler O., Wendisch R., Gerdau R.-W., Weimann T., Kohlmann J., Behr R. Stacked Josephson junction arrays for the pulse-driven AC Josephson voltage standard // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. – 2021. – V. 31. – №. 5. – P. 1–5. https://doi.org/10.1109/TASC.2021.3060678

7. Galin M.A., Borodianskyi E.A., Kurin V.V., Shereshevskiy I.A., Vdovicheva N.K., Krasnov V.M., Klushin A.M. Synchronization of large Josephson-junction arrays by traveling electromagnetic waves // Physical Review Applied. – 2018. – V. 9. – №. 5. – P. 054032. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.9.054032

8. Glushkov E.I. Chiginev A.V., Kuzmin L.S., Revin L.S. A broadband detector based on series YBCO grain boundary Josephson junctions // Beilstein Journal of Nanotechnology. – 2022. – V. 13. – №. 1. – P. 325–333.

https://doi.org/10.3762/bjnano.13.27

9. Galin M.A., Kinev N.V., Levichev M.Yu., El’kina A.I., Antonov A.V., Khudchenko A.V., Nazarov G.P., Kurin V.V., Koshelets V.P. Linewidth measurements of a large niobium Josephson junction array // IEEE Trans. Appl. Supercond. – 2024. – V. 34. – №. 3. – P. 1100405.

https://doi.org/10.1109/TASC.2023.3337197

10. Galin M.A., Shereshevsky I.A., Vdovicheva N.K., Kurin V.V. Coherent radiation of active Josephson traveling-wave antennas // Superconductor Science and Technology. – 2021. – V. 34. – №. 7. – P. 075005. https://doi.org/10.1088/1361-6668/abfd0b

Для цитирования:

Галин М.А., Елькина А.И., Левичев М.Ю., Мастеров Д.В., Парафин А.Е., Ревин Л.С. Особенности спектра массива ниобиевых джозефсоновских контактов, измеренного с помощью высокотемпературного джозефсоновского смесителя. // Журнал радиоэлектроники. – 2025 – № 2. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.2.4