Гетероструктуры сверхпроводник/ферромагнетик для применения в электронике и коммуникационных технологиях
Сверхпроводимость, ферромагнетизм и эффект Андреевского отражения. Применение гибридных структур в устройствах памяти. Вольт-амперные характеристики и плотности состояний SIFS-контакта. Рассчет зависисмости критического тока от толщины F-слоя в контакте.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.09.2018 |
| Размер файла | 2,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Уравнения Узаделя для ферромагнетика и сверхпроводника имеют вид[7]:
iщ > E + i0
Используя зависимость ?(x) находим функции Грина и вычисляем плотность состояний N(E) и N^ (v) (E)[7]:
Где иb-это граничное значение иf при x=?df/2. В случае длинного ферромагнитного слоя df » оf1 можно также получить аналитическое выражение для плотности состояний на свободной границе ферромагнетика. На рисунках 18-21 изображены графики энергетической зависимости плотность состояний от толщины слоя ферромагнетика df при различных значениях коэффициента б, где , где фm - время вращения спина. И при значении обменного поля h=3рTc.
На рисунках мы видим, что при малом (то есть при большем б) минищель закрывается при меньшем df. период осцилляций DOS при энергии Ферми возрастает, а затухающий экспоненциальный распад происходит быстрее. Также, пик плотности состояний при E=h размывается.
Рис.19
На рисунке 19 изображена плотность состояний на свободной границе F-слоя в FS-бислое, численно рассчитанном для б=0.5, dF=3нм.
Рис.20
На рис. 20 изображена плотность состояний на свободной границе F-слоя в FS-бислое, численно рассчитанном для условий: б=0.5, dF=1,2нм (рис.20а) и б=0, dF=1,2нм(рис.20б).
Рис.21
На рисунке 21 изображена плотность состояний на свободной границе F-слоя в FS-бислое, численно рассчитанном для условий: б=1, dF=1нм (рис.21а) и б=0.5, dF=1нм(рис.21б).
Рис.22
На рисунке 22 изображена плотность состояний на свободной границе F-слоя в FS-бислое, численно рассчитанном для условий: б=0.5, dF=0.4нм (рис.22а) и б=0.5, dF=1.4нм(рис.22б).
6.3 Рассчет зависисмости критического тока от толщины F-слоя в SIFS-контакте
Рис.23
На рисунке 23 изображена зависимость критического тока от толщины слоя F в SIFS-переходе.
Зависимость критического тока от длины ферромагнетика в SIFS контакте находится по формуле [5]:
где
Которая (58) в близи Tc может быть записана как [5]:
Данное соединение претерпевает череду 0-р переходов с увеличением толщины F-слоя.
Рис.24
На рис. 24 изображена сравнительная характеристика зависимости критического тока от длины ферромагнетика. Где красная кривая и квадраты -теоретическая подгонка экспериментальных данных для Nb/Al2O3/Ni0.6Cu0.4/Nb-перехода по формуле Вейдеса[5]:
Используя параметры:
RB=3.9*10-3Ом - сопростивление туннельного барьера
T=4.2K
TC=7.2K(затухающая критическая температура в Nb)
Мертвый слой (dead layer) - слой в ферромагнетике вблизи S / F-перехода , который не участвует в «осциллирующей» сверхпроводимости.
|
IC (мА) |
df (нм) |
|
|
3.65 |
9.9 |
|
|
3.95 |
6 |
|
|
4.28 |
3.5 |
|
|
4.63 |
1.3 |
|
|
4.77 |
0.6 |
|
|
4.85 |
0.41 |
|
|
4.98 |
0.32 |
|
|
5.01 |
0.23 |
|
|
5.20 |
0.026 |
|
|
5.27 |
0.085 |
|
|
5.31 |
0.156 |
|
|
5.42 |
0.18 |
|
|
5.50 |
0.24 |
|
|
5.87 |
0.32 |
|
|
6.36 |
0.24 |
|
|
6.89 |
0.15 |
|
|
7.45 |
0.076 |
|
|
8.07 |
0.005 |
Синяя кривая - простое приближение, а зеленая кривая - результат, посчитанный по формуле:
Где T=4.2K
qe=1.602*10-19 Кл - заряд электрона
=1.381*10-23Дж/К -постоянная Больцмана
xiF - длина когерентности в F слое
RB=3.9*10-3Ом - сопростивление туннельного барьера
Заключение
В заключение следует отметить основные идеи исследования. Задача исследования сосредоточена на понимании процессов, протекающих в гибридной структуре сверхпроводник/ферромагнетик, а также на анализе зависимости между толщиной слоя F и вольт-амперными характеристиками SIFS-переходов. Характеристики, которые были получены, полезны для понимания сверхпроводящей электроники для суперкомпьютеров. В частности, это поможет понять протекающие процессы в гибридных структурах, используемых в сверхпроводящих ячейках памяти.
Список литературы
1. Шмидт В.В. Введение в физику сверхпроводников/В.В.Шмидт.-Москва: Издательство Московского Центра непрерывного математического образования, 2000. -393 с.
2. A. I. Buzdin/Proximity effects in superconductor-ferromagnet heterostructures//Rev. Mod. Phys., Vol. 77.-2005.-935-970.
3. A. A. Golubov. The current-phase relation in Josephson junctions. / A. A. Golubov, M. Yu. Kupriyanov, E. Il'ichev -Rev. Mod. Phys., Vol. 76, No. 2.-2004.-412-449.
4. Superconducting phase domains for memory applications/ S. V. Bakurskiy, N. V. Klenov, I. I. Soloviev, M. Yu. Kupriyanov, and A. A. Golubov // Appl. Phys. Lett.- 2016.-108, 042602.
5. Current-voltage characteristics of tunnel Josephson junctions with a ferromagnetic interlayer/ A. S. Vasenko,S. Kawabata, A. A. Golubov, M. Yu. Kupriyanov, C. Lacroix, F. S. Bergeret, and W. J. Hekking // Phys. Rev. - 2011.- B 84, 024524
6. A. S. Vasenko. Properties of tunnel Josephson junctions with a ferromagnetic interlayer/ A. S. Vasenko, A. A. Golubov, M. Yu. Kupriyanov, M. Weides// Phys. Rev.-2008. - B 77, 134507
7. Dissipative current in SIFS Josephson junctions/ A.S. Vasenko, S. Kawabata, A.A. Golubov, M.Yu. Kupriyanov, F.W.J. Hekking// Elsevier.-2010.- Physica C 470.- 863-866.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Устройство, принцип действия и режимы работы биполярного транзистора; классификация, схемы включения, вольт-амперные характеристики. Расчет электрических цепей с полупроводниковыми приборами. Определение рабочей точки, технология изготовления, применение.
презентация [662,5 K], добавлен 14.11.2014Устройство, принцип работы, обозначения диодных и триодных тиристоров. Вольт-амперные характеристики диодных и триодных тиристоров. Порядок включения тринисторов в цепях постоянного тока. Схема устройства, выполняющего функции дверного кодового замка.
реферат [663,7 K], добавлен 25.06.2014Вольт-амперные характеристики полевых транзисторов. Структурное проектирование устройства, выполняющего цифровую обработку информации. Основные характеристики выбранного микроконтроллера. Преобразователь ток-напряжение и интегрирующий усилитель.
контрольная работа [822,5 K], добавлен 07.08.2013Принцип действия и основные физические процессы в транзисторе. Дифференциальные коэффициенты передачи токов транзистора. Вольт-амперные статические характеристики и параметры. Методика снятия семейства статических характеристики биполярного транзистора.
лабораторная работа [142,9 K], добавлен 08.11.2013Концентрация основных носителей заряда. Сравнение рассчитанных величин со справочными. Вольт-амперные характеристики МДП-транзистора с индуцированным каналом. Главные преимущества полевых транзисторов. Проверка на кристаллографическую ориентацию.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 22.05.2015Зависимость кондактанса от напряжения смещения для двухбарьерной гетероструктуры. Размеры слоев двухбарьерной квантовой структуры. Энергетическая диаграмма резонансно-туннельного диода с приложенным напряжением смещения. Методы измерения ВФХ РТД.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 01.02.2012Устройство полевого транзистора: схемы включения и параметры. Эквивалентная схема, частотные и шумовые свойства. Устойчивость полевого транзистора при работе в диапазоне температур (тепловые параметры). Вольт-амперные характеристики транзистора.
реферат [174,3 K], добавлен 27.05.2012Неравновесные электронные процессы в структурах металл-туннельно-прозрачный-окисел-полупроводник. Исследование вольт-амперных характеристик и физических процессов, протекающих в транзисторных структурах с распределенным p-n переходом. Методы их расчета.
курсовая работа [745,2 K], добавлен 11.12.2015Проявления нелинейности вольт-амперной характеристики при воздействии гармонического радиосигнала. Работа усилителя в режиме отсечки коллекторного тока; функции Берга в инженерных расчетах. Определение коэффициентов усиления гармоник коллекторного тока.
курсовая работа [994,8 K], добавлен 27.05.2013Принцип действия газонаполненных разрядников. Основные физические закономерности. Вольт-амперная характеристика разрядников. Статистическое запаздывание возникновения разряда. Термоэмиссия электронов с поверхности катода. Диапазон значений рабочего тока.
реферат [63,7 K], добавлен 31.10.2011Основы метода контурных токов. Решение системы контурных уравнений. Теорема взаимности. Свойства резистивных цепей и область их применения. Режим постоянного тока в электрических цепях. Понятие магазина затухания. Особенности реактивных элементов цепи.
реферат [88,5 K], добавлен 12.03.2009Совмещение преимущества гибридных технологий с дешевизной традиционного поверхностного монтажа. Применение в современном приборостроении сверхбыстродействующих многоканальных бескорпусных микросхем. Технологический процесс изготовления микросборок.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 21.08.2010Открытие эффекта комбинационного рассеяния света (эффект Рамана). Применение в волоконно-оптических линиях связи оптических усилителей, использующих нелинейные явления в оптоволокне (эффект рассеяния). Схема применения, виды и особенности устройства.
реферат [1,2 M], добавлен 29.12.2013Разработка на базе учебного микропроцессорного комплекта, выполненного на микросхемах серии КР580, устройства включения резервного выпрямительного агрегата при перегрузе основного. Распределение адресов памяти. Настройка портов ввода-вывода микросхемы.
курсовая работа [599,4 K], добавлен 08.01.2014Принцип действия полупроводниковых диодов, свойства p-n перехода, диффузия и образование запирающего слоя. Применение диодов в качестве выпрямителей тока, свойства и применение транзисторов. Классификация и технология изготовления интегральных микросхем.
презентация [352,8 K], добавлен 29.05.2010Определение однослойного, двухслойного, трехслойного и многослойного просветляющего покрытия с минимальным коэффициентом отражения для данной длины волны. Оптические толщины, материалы напыляемых покрытий. Спектральные зависимости коэффициента отражения.
курсовая работа [329,1 K], добавлен 18.03.2013Сигналы памяти и приемники изображения, устройства их обработки. Основные параметры элементов ПЗС: рабочая амплитуда напряжений, максимальная величина зарядного пакета, предельные тактовые частоты, мощность. Эффективность работы устройств обработки.
реферат [46,4 K], добавлен 13.01.2009Импульс выходного тока недонапряженного, критического и перенапряженного режима. Статические характеристики электронного прибора. Принципиальная схема емкостной трехточки. Модуляционные устройства с полным разрядом накопителя. Частотный манипулятор.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 05.12.2008Теоретические основы проектирования полосового фильтра на сосредоточенных элементах. Метаматериалы и их использование в электронике. Типы элементов частотно-селективных поверхностей. Настройка резонансной частоты добавлением промежуточного слоя пластин.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 17.10.2016Свойства полупроводниковых материалов, применяемых для производства транзисторов и диодов. Понятие электронно-дырочного перехода (n-p-перехода), определение его вольтамперной характеристики. Расчет зависимости плотности тока насыщения от температуры.
курсовая работа [612,5 K], добавлен 12.12.2011
