Устройство для формирования сверхпроводящего контакта джозефсона Советский патент 1974 года по МПК H01V11/00 G01R27/14 

1

Изобретение относится к устройствам для формирования контактов Джозефсона, применяемых в чувствительных измерительных приборах и радиотехнических устройствах микроволнового диапазона.

Известны устройства для формирования контакта Джозефсона с регулируемыми параметрами - точечного контакта. Эти устройства содержат хорошо заточенную иглу и полированную пластинку из сверхпроводника, поверхности которых предварительно окислены, а также механическую систему, с помощью которой игла прижимается к пластине перпендикуляр-но ее поверхности. Параметры контакта регулируют изменением усилия нажатия иглы при перестройке механической системы.

Недостатками существующих устройств для формирования регулируемого контакта Джозефсона являются их малая устойчивость к помехам и механическим вибрациям, а также поломка рабочих элементов, иглы и пластины, что вызывает необходимость их частой замены и переградуировки регулирующей части устройства и ограничивает срок службы устройства.

В предложенном устройстве отмеченные недостатки устранены благодаря тому, что подложка, на которой размещена пленка из сверхпроводника, снабженная электрическими

выводами, покрыта тонкой магнитной пленкой с полосовой доменной структурой. Поле рассеяния таких пленок достигает весьма больщих величин в непосредственной близости от поверхности пленок, причем области концентрации поля имеют вид длинных и тонких параллельных нитей, расположенных на равных расстояниях с периодом полосовой доменной структуры.

Между пленкой из сверхпроводника и тонкой магнитной пленкой с полосовой доменной структурой, Контактируя с ними по всей площади, расположен тонкий магнитный экран со щелью, ширина которой равна периоду полосовой доменной структуры ( мкм), причем ориентация доменной структуры задается параллельной щели экрана с помощью внешнего магнитного поля, создаваемого магнитной системой. Толщина экрана со щелью 0,5-1 мкм; толщина пленки из свер.хпровоа,ника не более 1 мкм.

Такое конструктивное выполнение позволяет жестко соединить части контакта и регулировать его параметры изменением напряженности магнитного поля магнитной системы, вследствие чего устраняется взаимное перемещение частей контакта и их порча, исключается необходимость частой замены частей

0 контакта, повышается помехо- и виброустойчивость и увеличивается срок службы устройства. Схема предложенного устройства для формирования сверхпр01водящего контакта Джозефсона показана на чертеже. Устройство содержит лленку 1 из сверхпроводника, снабженную электрическими выводами 2, которая окружена пленочным магнитным экраном 3 со щелью шириной d. Со стороны щели расположена тонкая магнитная пленка 4 с полосовой доменной структурой, нанесенная на подложку 5, являющуюся базой всего комплекта пленок. Подложка размещена внутри термостатированного охлаждаемого объема 6, окруженного 1катущками магнитной системы 7, оси которых лежат в плоскости пленки 4, причем оси двух катущек проходят вдоль щели, а оси двух других ей перпендикулярны. Катушки связаны с регулятором магнитной системы 8. К электрическим выводам 2 подключен прибор 9 для контроля сверхпроводящего состояния. Устройство работает следующим образом. Нормальная составляющая поля рассеяния доменов пленки 4, выделенного щелью в экране 3, разрущает сверхпроводимость пленки 1 в области А. Глубина проникновения области А в пленку 1 зависит от напряженности поля доменов пленки 4. Эта напряженность может изменяться внещним магнитным полем, параллельным доменам пленки 4, которое создается катущками 7 и может регулироваться по величине изменением токов в катущках 7 регулятором магнитной системы. Регулятор калибруется так, чтобы при минимальном значении тока область А проникла на всю толщину плевки 1. При этом, поскольку внешнее магнитное поле параллельно щели в экране, то сверхпроводящая пленка 1 разделяется областью нормальной проводимости А, что регистрируется прибором 9 по изменению сопротивления нленки 1 и служит индикатором точности юстировки оси катущек 7 параллельно щели. По окончании юстировки увеличивают ток в катущках 7. При этом глубина проникновения области А в пленку 1 уменьшается и образуется узкая прослойка Б сверхпроводника, соединяющая две части пленки 1, ранее разделенные областью А. Ширина области Б имеет порядок величины периода доменной структуры, обычно от 0,5 до 1,5 мкм, глубина ее от поверхности пленки 1 плавно изменяется с точностью порядка 50-100 А в пределах от О до толщины пленки 1. Сверхпроводящая перемычка Б между сверхпроводниками проявляет свойства контакта Джозефсона. Параметры образовавшегося контакта контролируются прибором 9. Предмет изобретения Устройство для формирования сверхпроводящего контакта Джозефсона с регулируемыми параметрами, содержащее подложку и пленку из сверхпроводящего материала, отличающееся тем, что, с целью увеличения срока службы устройства, повыщения его помехоустойчивости и надежности, подложка покрыта магнитной пленкой с полосовой доменной структурой, на поверхность которой нанесен слой магнитного экрана с расположенной по центру подложки продольной щелью шириной того же порядка, что и период полосовой доменной структуры, отделяющей поверхность сверхпроводящей пленки от поверхности магнитной пленки, при этом устройство снабжено магнитной системой управления доменной структурой магнитной нленки.