Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2013, № 3 · PHYSICAL PROBLEMS OF ELECTRONICS

Эквивалентная схема джозефсоновского перехода с интегрированной антенной в терагерцовой области частот

O.I. Volkov1, V.N. Gubankov1, I.I. Gundareva1, I.I. Divin2, V.V. Pavlovskii1

1 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
2 Исследовательский центр г. Юлиха, Юлих, ФРГ, Germany
Full text (PDF) UDC 621.3 EDN PZZJDR

Abstract

An equivalent circuit of the electromagnetic system, consisting of a Josephson junction and a log-periodic antenna is presented for the frequency range from 0 GHz and up to 1100 GHz. Impact of thermal fluctuations of normal electron currents on the junction, resonant properties of the antenna and an additional slow-varying part of the antenna impedance are taken into account in this circuit. The additional part of the impedance is related to electrodynamic environment of the junction and is the most important at low frequencies up to 200 GHz. To obtain the parameters of the equivalent circuit, a calculated static dependence of a differential resistance on junction voltage was fitted to the measured one.

  • superconductivity
  • Josephson junction
  • Terahertz electronics
Аннотация (на русском)

Эквивалентная схема джозефсоновского перехода с интегрированной антенной в терагерцовой области частот

В работе представлена эквивалентная схема электромагнитной системы, состоящей из бикристаллического джозефсоновского перехода из YBa 2Cu 3O 7-x и логопериодической антенны, в области частот от 0 до 1100 ГГц. Эквивалентная схема учитывает влияние тепловых флуктуаций тока нормальных электронов на переход, резонансные свойства антенны и медленно меняющуюся с частотой часть импеданса, связанную с электродинамическим окружением перехода и дающую вклад на частотах до 200 ГГц. Параметры эквивалентной схемы получены путём подгонки вычисленной зависимости статического дифференциального сопротивления перехода от напряжения к зависимости, полученной из экспериментальных данных.

For citation

Volkov O.I., Gubankov V.N., Gundareva I.I., Divin I.I., Pavlovskii V.V. Эквивалентная схема джозефсоновского перехода с интегрированной антенной в терагерцовой области частот // Journal of Radio Electronics. – 2013. – No. 3.

References

  1. Дивин Ю.Я., Котелянский И.М., Губанков В.Н. Бикристаллические джозефсоновские переходы из с-ориентированных YBa2Cu3O7-x пленок для терагерцовой Гильберт-спектроскопии. РЭ, 2003, Т. 48, № 10, С. 1238-1249.
  2. Divin Y.Y., Pavlovski V.V., Tkachev D.A., et al. Broadband THz detection by high-Tc Josephson junctions. // Proc. 2006 Joint 31st Int. Conf. Infrared and Millimeter Waves and 14th Int. Conf. Terahertz Electronics, Sept. 18-22, 2006, Shanghai, China, ed. by S.C.Shen et al.
  3. Дивин Ю.Я., Поппе У., Котелянский И.М., Губанков В.Н., Урбан К. Терагерцовая спектроскопия на основе джозефсоновских переходов из высокотемпературных сверхпроводников. // РЭ, 2008, T.53, C.1205-1222.
  4. Lyatti M., Divin Y., Poppe U., Urban K. Liquid identification by Hilbert spectroscopy // Supercond. Sci. Technol., 2009 V. 22, N. 11, P. 114005.
  5. Волков О.Ю., Губанков В.Н., Гундарева И.И, Дивин Ю.Я., Павловский В.В. Джозефсоновская адмиттансная спектроскопия характеристик логопериодической антенны в субмиллиметровом диапазоне длин волн. РЭ, 2009, т. 54, № 11, с. 1381-1386.
  6. Yau K.H.K., Dacquay E., Sarkas I., Voinigescu S.P.// IEEE Microwave Mag., 2012, V.13, № 1, P. 30.
  7. Volkov O.Y., Divin Y.Y., Gubankov V.N., et al. Terahertz characterization of external resonant systems by high-Tc Josephson junctions. // IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2011, V. 21, N. 3, P. 306-310.
  8. Павловский В.В., Гундарева И.И., Волков О.Ю., и др. Частотный диапазон джозефсоновской импедансной спектроскопии. // РЭ, 2013, Т.58, принято в печать.
  9. Лихарев, К.К. Введение в динамику джозефсоновских переходов. М., Наука, 1985, 320 С.
  10. Hilgenkamp H., Mannhart J. Grain boundaries in high-Tc superconductors.// Rev. Mod. Phys., 2002, V. 74, P. 485-549.
  11. Гундарева И.И. Усилитель с резонансным трансформатором для измерения особенностей вольтамперной характеристики бикристаллических джозефсоновских переходов из ВТСП-материалов // Нелинейный мир, 2009, Т.7, № 6, С. 491.
  12. Павловский В. В. Моделирование электромагнитной резонансной системы с джозефсоновским переходом. // Журнал радиоэлектроники, 2013, направлено в печать.
  13. Gundareva I. I., Volkov O.Y., Lyatti M. V., et al. Evolution of electrical and electro-dynamic properties of YBa2Cu3O7-x bicrystal Josephson junctions with oxygen loading // IEEE Trans. on Applied Superconductivity, 2011, V. 21, N. 3, P. 147-150.