Вольт-амперная характеристика

Страница 2

При увеличении параметра l связь ц и цe все более отклоняется от линейной, и при l>1с зависимость ц(цe) становится неоднозначной (рис. 10). Наконец, при l>1с система имеет примерно N≈l/р устойчивых стационарных состояний, в которых значения потока близки к nФ0, таким образом, это эффект квантования магнитного потока. Если бы сверхпроводящее кольцо было сплошным, то фаза ц должна была бы точно равняться нулю или 2рn (так как ц есть разность фаз сверхпроводящего конденсата в практически совпадающих точках) и тогда следовало бы точное равенство магнитного потока Ц целому числу квантов. В случае кольца с джозефсоновским переходом значения ц могут быть отличными от нуля или 2рn и поэтому квантование потока только приближенное.

В силу эффекта Мейснера стенки сверхпроводящего кольца не могут пропускать через себя силовые линии магнитного поля. Поэтому число квантов потока n в сплошном кольце остается замороженным. Если теперь изменить внешнее поле, то это возбудит незатухающий ток в кольце Д/=ДЦe/L, как раз такой, чтобы полный поток оставался равным целому числу квантов. Если же в кольцо включен джозефсоновский переход с конечным критическим током, то при |I|>Ic джозефсоновский элемент переходит в резистивное состояние и в кольцо через него врываются один или несколько квантов Фо. Разница между Ц и Фе при этом снижается, значение тока падает ниже критического значения, и джозефсоновский элемент возвращается в сверхпроводящее состояние, что приводит к замораживанию нового целого числа квантов потока. Проникновение в интерферометр кванта магнитного потока через джозефсоновский переход сопровождается генерацией на нем короткого одно квантового импульса напряжения с "площадью"

Підпис: (18)

Підпис: 
Рис. 11. ВАХ двухконтактного интерферометра для значений внешнего магнитного потока це = 0 и це = р, а также соответствующая сигнальная характеристи¬ка V(t) при линейном нарастании внешнего потока це. По осям отложены значения тока и напряжения, нормированные соответственно на Ic и Vc

Включение в сверхпроводящее кольцо не одного, а двух джозефсоновских переходов вызывает возникновение новых особенностей макроскопической квантовой интерференции в сверхпроводниках. Наиболее важной из этих особенностей является то, что среднее напряжение между двумя частями такого кольца (см.рис. 9б) V1=V2=V уже может быть отлично от нуля. Поэтому такая система, двухконтактный интерферометр, может характеризоваться своей ВАХ V(Ie), причем вид ВАХ существенно зависит от величины потока Фе, приложенного к кольцу внешнего магнитного поля. Т.о. здесь квантовая интерференция может наблюдаться и на постоянном токе. При отсутствии транспортного (от внешнего источника) тока Ie через двухконтактный интерферометр имеет место квантование магнитного потока, близкое по своему характеру к тому, что наблюдается в одноконтактном интерферометре.

Рассмотрим теперь ВАХ двухконтактного интерферометра и ее зависимость от Фе. Поскольку джозеф-соновские переходы включены параллельно друг другу по отношению к транспортному току, критический ток интерферометра Ic при отсутствии внешнего магнитного поля равен сумме критических токов джозефсоновских переходов Ic1 и Ic2.

При задании внешнего магнитного поля по кольцу интерферометра будет течь круговой экранирующий ток IM, который в одном из джозефсоновских переходов будет направлен в ту же сторону, что и транспортный ток, а в другом — противоположно транспортному току. Это приводит к тому, что критический ток интерферометра, как и мейсснеровский ток IM, имеет периодическую зависимость (с периодом Фо) от внешнего магнитного потока Фе. ВАХ двухконтактного интерферометра по своему виду близка к ВАХ его джозефсоновских элементов, однако отличается наклоном асимптоты: / = V/R, где R-1 = Rn1-1 + Rn2-1, а также тем, что критический ток интерферометра есть не постоянная величина, а периодическая функция потока внешнего магнитного поля. Поэтому при изменении Фе имеет место также периодическая модуляция всей ВАХ (рис.11). При этом максимальное смещение испытывают участки резистивных ветвей, непосредственно примыкающие к S-ветви ВАХ.

Страницы: 1 2