Распределенные джозефсоновские структуры, включающие пи-контакты с ферромагнитным барьером.

Целью проекта является развитие элементной базы для сверхпроводниковой электроники, использующей джозефсоновские переходы с ферромагнитным барьером. Основными направлениями являлись: - реализация и изучение структур, содержащих одновременно туннельные и ферромагнитные джозефсоновские контакты с разной характеристической частотой; - развитие методов реализации и изучения джозефсоновских контактов с несинусоидальным ток-фазовым соотношением. В ходе выполнения проекта были проведены следующие основные эксперименты. 1) Были изготовлены и исследованы туннельные джозефсоновские контакты с двухчастным верхним электродом, соединенным через ферромагнитный барьер (S-I-S/F/S). Использование ферромагнитного слоя позволило получить фазовый сдвиг пи между берегами контакта, что подтверждается модификацией полевой характеристики образца. С другой стороны, наличие в верхнем электроде SFS-контакта с низкой характерной частотой не привело к изменению вольт-амперной характеристики по сравнению с контрольным образцом без ферромагнитного слоя. Результат свидетельствует в пользу возможности использования низкочастотных SFS-контактов в высокочастотных элементах сверхпроводящей электроники. 2) Был спроектирован и исследован 1-контактный интерферометр малой индуктивности, пригодный для измерения ток-фазового соотношения контактов с большим критическим током. Уменьшение индуктивности достигалось за счет использования экранирующего слоя ниобия толщиной 300 нм. Схема измерения магнитного потока в образце была изготовлена на том же чипе в ходе общего технологического процесса. Разработанная топология будет использована в дальнейшем для анализа гармонического состава ток-фазового соотношения разрабатываемых джозефсоновских структур. 3) Был реализован джозефсоновский контакт с барьером на основе слабо-ферромагнитного сплава CuNi, включающим медный подслой, покрывающий только часть мезы. Проведено изучение вольт-амперных и полевых характеристик методами, исключающими нагрев образца до высоких температур. Обнаружено, что свойства ферромагнитного барьера слабо изменяются при контакте медного слоя с нижней поверхностью CuNi. Для влияния на положение 0-пи перехода медный слой должен контактировать с верхней поверхностью ферромагнетика. 4) Были исследованы переходы с комбинированным барьером, состоящим из слабоферромагнитного слоя PdFe и туннельного слоя оксида алюминия, разделенных тонким слоем ниобия. Продемонстрирована возможность стимулирования перемагничивания ферромагнитного слоя в присутствии микроволнового облучения. Данный результат может быть использован для адресации элементов джозефсоновской магнитной памяти. Дополнительно были проведены исследования ферромагнитных материалов, перспективных для применения в гетероструктурах сверхпроводник – ферромагнетик. Обнаружены необычные спиновые резонансы в гетероструктурах Nb-Py, выполненных в виде копланарных резонаторов; выявлено низкотемпературное изменение кинетики перемагничивания в гетероструктурах ферромагнетик (Fe) –антиферромагнетик (FeMn); продемонстрировано изменение формы сверхпроводящего перехода тонкой пленки ниобия, лежащей на поверхности ферромагнитного изолятора, в зависимости от пространственной ориентации.