Лаборатория сверхпроводниковой наноэлектроники

Планируется наблюдение подавления критического тока и 0-π перехода в джозефсоновских структурах с барьером на основе нормальных металлов и бислоёв нормальный металл-ферромагнетик при различных значениях тока инжекции нормальных частиц. Планируется получить зависимость 0-π перехода от тока инжекции, температуры, а также толщин слоев сверхпроводника и нормального металла. Одним из интересных эффектов в джозефсоновских SNS-переходах является управление критическим током SNS-перехода вплоть до его полного подавления и дальнейший переход в π-состояние. Создание возможности управления критическим током в джозефсоновских SNS-структурах открывает новые возможности для сверхпроводниковой электроники на базе таких структур. Получение 0-π перехода без использования ферромагнетиков значительно упрощает процесс получения 0-π состояния, так как требует только изготовления обычного SNS-перехода с дополнительными контактами из нормального металла. Изготовление классическим способом [1] требует большой точности изготовления образца, поскольку из-за большого обменного поля ферромагнетиков длина проникновения свехпроводимости в ферромагнетик очень мала [2]. 0-π переходы имеют значительное количество применений в перспективной сверхпроводниковой электронике, повышая её компактность. Например, в сверхпроводниковой одноквантовой логике (RSFQ) применение колец с 0-π переходами позволяет снизить количество питающих линий и расширить границы параметров элементов, что позволяет сделать схемы менее чувствительными к отклонениям на производстве [3]. Добавление 0-π перехода в SFQ-контур позволяет уменьшить хранимый в данном контуре магнитный поток, а значит и размер контура (и, следовательно, всей схемы) [4]. Возможно и создание компактных схем, в которых кодирование осуществляется направлением тока, протекающего через контур [5]. Имеются и другие способы миниатюризации RSFQ-цепей с использованием 0-π переходов [6]. [1] Ryazanov V. V. et al. Coupling of two superconductors through a ferromagnet: Evidence for a π junction //Physical review letters. – 2001. – Т. 86. – №. 11. – С. 2427. [2] T. Karminskaya. Theory of Josephson effect in junctions with complex ferromagnetic/normal metal weak link region. PhD thesis, University of Twente, The Netherlands, 2011. [3] Ortlepp T. et al. Flip-flopping fractional flux quanta //Science. – 2006. – Т. 312. – №. 5779. – С. 1495-1497. [4] Feofanov A. K. et al. Implementation of superconductor/ferromagnet/superconductor π-shifters in superconducting digital and quantum circuits //Nature Physics. – 2010. – Т. 6. – №. 8. – С. 593-597. [5] Kamiya T. et al. Energy/space-efficient rapid single-flux-quantum circuits by using π-shifted Josephson junctions //IEICE Transactions on Electronics. – 2018. – Т. 101. – №. 5. – С. 385-390. [6] Ustinov A. V., Kaplunenko V. K. Rapid single-flux quantum logic using π-shifters //Journal of Applied Physics. – 2003. – Т. 94. – №. 8. – С. 5405-5407.