Università di Napoli Federico II
LAUREA MAGISTRALE IN FISICA
Corso di Laboratorio di Fisica
Titolo dell’esperienza:
Misura della caratteristica corrente-tensione di una giunzione
tunnel superconduttiva di tipo Josephson
Proponenti:
G.P. Pepe, L. Parlato
Laboratori:
Lab. Deposizione, Ingegneria
1H21b MSA
A brief introduction to Superconductivity
About fabrication…..
About measurement…..
The low temperatures can be reached by
immersion in liquid helium (4.2K)…
Low noise electronics and
external magnetic shielding are
required
Typical results…..
Josephson current vs H
Current-voltage analysis
z
15
Campione:
nan 24 #1
10
ente
]
Jx

Igap
5
cot= Rn
x
2Ic
0
2
y
z2
x+dx
B
2
z1
-5
1
x
d 2e

oHyd
dx

-10
-15
-6
-4
-2
0
Tensione
4
6
•Energy gap;
•Leakage currents;
•Quality factor Vm;
•Jc vs T;
•DoS by deconvolution of IVC
0,01
Ic (mA)
2
[mV]
1E-3
I C  / 0   I C
1E-4
0,0
0,5
T/Tc
1,0
sen  / 0
 / 0
Metodologia sperimentale e strumentazione
Criogenia:
Verranno presentate le tecniche di criogenia più semplici ad immersione in bagno ed a flusso di He
gas, che permettono di raggiungere temperature base >1.2K
Misura:
Gli studenti saranno attivamente coinvolti nelle seguenti fasi: bonding del dispositivo, test IVC fino alle
basse temperature, misura dell’andamento della corrente Josephson in funzione della temperatura e del
campo magnetico esternamente applicato.
Tecniche di misura I-V a quattro contatti con apposita elettronica, termometria per le basse temperature,
acquisizione dati in ambiente LabView
Analisi dei dati:
Dalle misure di caratteristica corrente-tensione verranno ricavati importanti parametri fisici
fondamentali come la energia di gap presente nella densità di stati elettronica , il valore della densità
di corrente Josephson Jc, le correnti di perdita del dispositivo in funzione dell’area,
Mediante un processo di de-convoluzione numerica della caratteristica IV è possibile ricavare la densità
degli stati elettronica DoS di uno degli elettrodi (assumendo per l’altro una funzione nota di tipo BCS)
quale esempio di applicazione spettroscopica dell’effetto tunnel in dispositivi a giunzione.
Giunzioni Josephson in campo magnetico
Js 
e *  i
2
*
*






e
*
A



m *  2


2e  m
   2 J s  A
  2e 

z
Jx
2
1 x   1 x  dx  

2e 
m

  dl
A

J
s
2


 CL 
2e  
x+dx
B
z1

2e 
m

A

J
 dl
s 
2



 CR 
2e  
y
z2
x
 2 x  dx    2 x  
1
x

 

 x  dx    x    Lb  x  dx    Rb  x  dx    La  x    Ra  x  

2e
2e
A

dl

 H  ds
 
 o
d 2e

 o H y d ( x )  2ed  o H y x   0

dx

 2ed

J ( x )  J C sen 
o H y x  0
 
