可控数目本征结的制备X.pdfVIP

第 25 卷 第 3 期 低 　　温 　　物 　　理 　　学 　　报 Vol. 25 ,No. 3 2003 年 8 月 CHINESE JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS Aug. , 2003 可控数目本征结的制备 1 1 1 1 尤立星 　　吴培亨 　　吉争鸣 　　范世雄 1 1 1 2 许伟伟 　　蔡卫星 　　康 　琳 　　C. T. Lin 1 　 南京大学超导电子学研究所 ,南京　210093 2 　MaxPlanckInstitut für Festkrperforschung , Heisenbergstr. 1 , D70569 Stuttgart , Germany 　　基于传统的 mesa 结构制备工艺 , 我们通过精确控制实验参数的手段 , 在 Bi Sr CaCu O 单晶上实现了仅含有少数几个结的本征结的制备工艺 ,结的临界电流具有 2 2 2 8 + x ( ) 很好的一致性. 结的数目最少达到 2 个 包括表面结 ;结数目控制误差为 ±1 个. 关键词 : 高温超导 , 本征约瑟夫逊结 PACC : 7400 , 7450 , 7470J 1 引　　言 高温超导氧化物材料自从发现以来 ,一直是基础科学研究的热点. 其结构属于钙钛矿结 构的层状衍生物 , 同时可以用 sandwich 结构来描述. Bi Sr CaCu O (BSCCO) 作为一种主要 2 2 2 8 + x 的高温超导材料 ,一直在材料和器件领域的得到广泛的研究和重视. 具有超导电性的 CuO ( ) 层群 CuO layers 通过载流子库层BiO 和 SrO 层相互耦合 ,形成内禀的 SIS …SIS 串联结 型结构. 其中 S 层厚度为 0. 3nm ,I 层厚度为 1. 2nm. 1992 年 , Kleiner 等人最先在 BSCCO 单晶 [1 ] 中观察到了内禀约瑟夫逊效应 . 单晶材料本征结相对于薄膜内禀结制备容易 ,具有更完善 的层状结构和一致性. 如果其磁场下每个结的集体磁通流振荡或者约瑟夫逊振荡可以相互 锁定 ,将可以作为高功率和高频率 Plasma 辐射源[2 ] , 目前有大量的研究工作着手于该方面. 也可用于 100GHz 及 THz 高频信号监测[3 ,4 ]和电压基准应用[5 ] . BSCCO 单晶本征结由于其很 高的稳定性和一致性 ,是本征结研究领域最常用的有源元件. 目前高温超导本征结制备技术比较成熟,主要包括两类 :传统基于 Mesa 结构的制备技 [6 ] [7 ] 术 和双面工艺制备技术 . 前者是广泛使用的制备手段 ,其实现简单 ,而且容易控制结的 数目 ,缺点是由于基底大块单晶的存在 ,会对基于本征结的应用特别是高频应用带来一些不 可预料的影响. 双面工艺制备技术是新发展起来的技术 ,通过工艺手段去除了大块的单晶基 底 ,从而避免单晶基底对结应用的影响 , 同时还避免了表面结的存在;但是该工