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1992年德国Walther-Meissner研究所的Kleiner等人最先发现Bi2Sr2CaCu2O8+δ单晶中的本征Josephson效应。自此以后,由于其涉及到高温超导材料的结构、Josephson结动力学、高频应用等多个领域,本征结一直是国际上研究的热点之一。由Bi2Sr2CaCu2O8+δ单晶制备本征Josephson结及其特性研究是我硕士阶段的主要研究课题。经过两年多的努力,做了以下几个方面的工作,并取得了一些成果:
(1)系统的研究了本征结的制备工艺,对目前已有的传统mesa、酸刻工艺和双面结工艺进行了反复实验,研究了酸刻工艺对单晶表面平整度的影响,以及双面工艺中增加翻转成功率的条件。总结了一些提高制备与测量成功率的方法。
(2)尝试创造了一种新的盐酸绝缘U形本征结的制备方法,成功制备出特性良好的结,并克服了已有工艺的一些固有不足。
(3)研究了本征结的电输运特性。对传统mesa工艺、酸刻工艺、双面工艺和盐酸绝缘新工艺从样品制备、参数控制和器件特性等方面进行了比较和讨论。
(4)在传统mesa结构工艺的结数目控制技术的基础上,解决了盐酸绝缘工艺对本征结数目控制的影响。通过对制备过程中参数的精确调控,得到了传统mesa工艺及盐酸绝缘工艺下的少数结和单结,并分析了其特性。
下面按照论文的章结顺序简要介绍本论文的内容:
前言中,对超导研究的发展历史做了简要介绍。并对本征Josephson效应的发现、模型和近期应用热点做了概述。
第二章中首先概要介绍了本征结的各种已有制备工艺,然后讨论了已有制备方法的固有不足,详细介绍了盐酸绝缘U形本征结工艺的制备流程和关键环节,分析了本征结的电输运特性,对几种本征结制备工艺的特征进行了比较。
第三章对可控数目本征结的制备进行了详细的研究,讨论了制备流程中的参数控制方法,详细考察了盐酸绝缘工艺对结数目控制的影响,分析了传统mesa工艺及盐酸绝缘工艺制备的少数结和单结的特性。
最后对硕士期间的工作进行了总结,并介绍了进一步需要展开的工作。