Научная тема: «КОГЕРЕНТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЦЕПОЧКАХ ДЖОЗЕФСОНОВСКИХ КОНТАКТОВ ИЗ ВЫСОКОТЕМПЕРА¬ТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ»
Специальность: 05.27.01
Год: 2009
Отрасль науки: Физико-математические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Метод синхронизации джозефсоновских контактов, заключающийся в уменьшении разброса их сопротивлений, а также метод изготовления цепочек бикристаллических шунтированных контактов, устойчивых к термоциклированию и допускающих хранение в обычных лаборатор­ных условиях. Реализована синхронизация внешним электромагнит­ным полем цепочек контактов из ВТСП с малым разбросом их сопро­тивлений и неизбежным разбросом их критических токов.
  2. Концепция построения криоэлектронной схемы, в которой джозефсо-новские контакты включаются последовательно по постоянному току смещения и параллельно по току СВЧ, что облегчает их синхрониза­цию электромагнитным полем. Показана эффективность использова­ния микрополосковой и копланарной линий, а также резонатора по­верхностной волны для синхронизации исследованных цепочек кон­тактов в диапазоне частот до 40 ГГц.
  3. Результаты прецизионных сличений квантованных напряжений, гене­рируемых на цепочках джозефсоновских контактов из ВТСП при тем­пературе жидкого азота, и ниобиевых контактах при температуре жид­кого гелия доказавшие постоянство с неопределённостью 1,8х10-8 джо-зефсоновской константы в исследованном температурном интервале и возможность построения квантовых эталонов вольта на основе сверх­проводниковых схем, работающих при температуре жидкого азота.
  4. Механизм синхронизации цепочек джозефсоновских контактов в резо­наторе Фабри-Перо, обеспечивающий их взаимодействие с основной модой резонатора, а также топология и схема встраивания контактов в резонатор Фабри-Перо. Продемонстрирована синхронизация цепочки из 620 джозефсоновских контактов и получено квантованное напряже­ние 0,1 В при температуре жидкого азота.
  5. Концепция построения эталона напряжения на основе цепочек джозеф-соновских контактов из ВТСП и аппаратура для её реализации. Экспе­риментально доказано, что разработанная концепция обеспечивает вос­произведение единицы напряжения с относительной неопределенно­стью, ограниченной только собственными шумами стабилитронов. Существенным преимуществом предложенного эталона по сравнению с известными приборами на стабилитронах является независимость эталонного напряжения от температуры, влажности и давления окру­жающей среды.
Список опубликованных работ
А1. Klushin A. M. Optimization of the coupling of mm wave power to arrays of high-Tc Josephson junctions/ A. M. Klushin, M. He, M. Yu. Levitchev, V. V. Kurin, N Klein // J. Phys.: Conf. Ser. - 2008. - V.97 - P.012268 (6 Pages).

А2. He M. Meandering bicrystal Josephson junction arrays in a hemispherical Fabry-Perot resonator / M. He, A. M. Klushin, N. Klein // Supercond. Sci. Technol. - 2007. - V.20. - No.10 - P.413-418.

А3. He M. Optimization of the bicrystal Josephson junctions and Arrays in a Fabry-Perot Resonator / M. He, A. M. Klushin, S. L. Yan, N. Klein // IEEE Trans. Appl. Supercond. - 2007. - V. 17. - No.2. - P.934-937.

А4. Sosso A. Metrological study of YBCO arrays integrated in a Fabry-Perot resonator / A. Sosso, D. Andreone, V. Lacquaniti, A. M. Klushin, M. He, N. Klein // IEEE Trans. Appl. Supercond. - 2007. - V.17. - No.2. - P.874-877.

А5. Klushin A. M. Arrays of high-Tc Josephson junctions in mm wave resonator // A. M. Klushin, M. He, S. L. Yan, N. Klein / Appl. Phys. Lett. - 2006. - V.89. - P.232505-232507.

А6. He M. Characterization of bicrystal Josephson junction arrays embedded in a Fabry-Perot resonator // M. He, T.G. Zhou, L. Ji, X. Zhang, T. Zou, Q.L. Xie, L. Fang, S. L. Yan, A. M. Klushin, N. Klein, A. Dmitriev / Cryogenics & Su-perconductivity. - 2006. - V. Special 2006. - P.54 - 57.

А7. Klushin A. M. A new millimeter wave synthesizer for Josephson voltage standards/ A. M. Klushin, S. Solve, R. Behr, G. Wende, M. Schubert, A. S. Кatkov, R. Otto, Ch. Buchal, V.A. Shumilov // Conference on precision elec-tromagnetic measurements (CPEM´2006), Conference Digest, Torino, Italy, 9-14 July, 2006. - P.368-369.

А8. Klushin A. M. Bicrystal Josephson Junctions and Arrays in a Fabry-Perot Resonator / A. M. Klushin, D. M. Druzhnov, N. Klein // J. Phys.: Conf. Ser. -2006. - V.43 - P.1155-1158.

А9. Sosso A. Test for operating conditions for metrological application of HTS Josephson arrays / A. Sosso, D. Andreono, V. Lacquaniti, A. M. Klushin // J. Phys.: Conf. Ser. - 2006. - V.43 - P.1370-1372.

А10. B 4 19617330 DE H 01 L 39/22. Mehrzahl aus in Serie geschalteter, hyste-resefreier Josephson-Kontakte Bauelement und Spannungsnormal / Klushin A.M. (Forschungszentrum Julich GmbH). № 19617330; Заявл. 30.04.96 // Deutsche Patent und Markenamts. - 28.04.2006.

А11. Sosso A. Study and operations conditions of HTS Josephson arrays for met-rological applications / A. Sosso, D. Andreono, V. Lacquaniti, R. Carry, A. M. Klushin // Physica C. - 2006. - V.435. - P.125-127.

А12. A. M. Klushin, A. S. Katkov, D. Druzhnov, N. Klein, Progress in the volt¬age calibrator based on arrays of high-temperature superconductor Josephson junctions // Proceedings of 6th International Seminar on Electrical Metrology, September 21- 23, Rio de Janeiro, Brazil. - 2005, P. 28-31.

А13. Ivanyuta O. M. Microwave detection using Josephson junction arrays inte-grated in a resonator/ O. M. Ivanyuta, O. V. Prokopenko, V. M. Raksha, A. M. Klushin // Phys. stat. sol. (с). - 2005. - V.2. - No.5. - P.1688-1691.

А14. Ivanyuta O. M. The Effect of the external magnetic field on the сurrent-voltage сharacteristic of HTS Josephson junction arrays / O. M. Ivanyuta, O. V. Prokopenko, Ya. I. Kishenko, V. M. Raksha, A. M. Klushin // J. Low Temp. Phys. - 2005. - V.139. - No 1/2 - P.97-102.

А15. Klushin A. M. DC voltage calibrator based on arrays of high-temperature superconductor Josephson junctions / A. M. Klushin, A. V. Komkov, V. D. Gelikonova, S. I. Borovitskii, M. Siegel // IEEE Trans. Meas. - 2003. - V.52 - No.2. - P.529-532.

А16. Klushin A. М. Lumped arrays of shunted bicrystal Josephson junctions / A.M. Klushin, S. Ilin, M. Siegel // IEEE Trans. Appl. Supercond. - 2003. - V.13. - No.2. - P. 606-609.

А17. Боровицкий С. И. Метод оценки погрешностей измерения вольтам-перных характеристик джозефсоновских контактов / С. И. Боровицкий, B.Д. Геликонова, А. В. Комков, Х. А. Айнитдинов, А. М. Клушин // ЖТФ. - 2002. - Т.72. - №11. - С.64-68.

А18. Мелков Г. А. Джозефсоновская генерация цепочки джозефсоновских контактов в резонаторе поверхностной волны / Г. А. Мелков, Ю. В. Егоров, А. Н. Иванюта., А. М. Клушин, М. Зигель, Р. Семерад // Из¬вестия высших учебных заведений, Радиоэлектроника. - 2002. - Т.45. - №7/8. - С.38-45.

А19. Klushin A. M. Irradiation of multi-junction Josephson arrays embedded in a surface wave resonator / A. M. Klushin, A. N. Ivanyuta, K. Numssen, G. A. Melkov, M. Siegel // Physica C. - 2002. - V.372-376. - P.305-308.

А20. Klushin A. M. Microwave performance of bicrystal Josephson junction arrays / A. M. Klushin, V. D. Gelikonova, K. Numssen, S. I. Borovitskii, M. Siegel // Physica C. - 2002. - V.372-376. - P.301-304.

А21. Klushin A. M. Accurate Measurements of Quantum Voltage Steps on Ar-rays of Bicrystal Josephson Junctions / A. M. Klushin, R. Behr, K. Numssen, M. Siegel J. Niemeyer // Appl. Phys. Lett. - 2002. - V.80. - P.1972-1974.

А22. C 2 19606907 DE H 01 L 39/22. Schaltanordnung fur Spannungsnormale / Klushin A.M. (Forschungszentrum Julich GmbH). - № 19806907; Заявл. 19.02.98 // Deutsche Patent und Markenamts. - 21.02.2002.

А23. Heinsohn J.-K. Influence of the magnetic-field orientation on the modula-tion of the critical current of ramp-type Josephson junctions / J.-K. Heinsohn, R. Dittmann, J. Rodrigues Contreras, E. Goldobin, A. M. Klushin, M. Siegel, D. Hadedorn, R. Popel, R. Dolata, F.-Im. Buchholz, J. Niemeyer // J. Appl. Phys. - 2001. - V.90 - P.4623-4631.

А24. Heinsohn J.-K. Current transport in ramp-type junctions with engineered interface / J.-K. Heinsohn, R. Dittmann, J. Rodrigues Contreras, J. Scherbel, A. Klushin, M. Siegel, C. L. Jia, A. Golubov, M. Yu. Kupryanov // J. Appl. Phys. - 2001. - V.89 - P.3852-3860.

А25. Heinsohn J.-K. Influence of La-doping of YBa2Cu3O7 on transport proper-ties of interface-engineered ramp-edge junctions / J.-K. Heinsohn, R. Dittmann, J. Rodrigues Contreras, J. Scherbel, A. Klushin, M. Siegel // IEEE Trans. Appl. Supercond. - 2001. - V.11. - No.1 - P.795-798.

А26. Luine J. A. YBa2Cu3O7-5 bicrystal grain boundary Tc microstructure / J. A. Luine, A. M. Klushin, V. Z. Kresin // IEEE Trans. Appl. Supercond. -2001. - V.11. - No.1 - P.426-429.

А27. Klushin A. M. Frequency locking of Josephson junctions in a surface wave resonator / A. M. Klushin, E. Goldobin, G. A. Melkov, A. N. Ivanyuta, Y. V. Egorov, K. Numssen, M. Siegel // IEEE Trans. Appl. Supercond. - 2001. - V.11 - No.1. - P.944-947.

А28. Platov K. Yu. Design optimization for microwave coupling of a digital-to-analog converter based on series arrays of high-temperature superconducting Josephson junctions / K. Yu. Platov, A. M. Klushin, M. Yu. Kupriyanov, M. Siegel // Physica C. - 2000. - V.350. - P.302-308.

А29. Klushin A. M. Integrated microwave circuits for digital-to-analog convert¬ers based on high-temperature superconductor Josephson junction arrays / A. M. Klushin, C. Weber, M. Siegel, S. I. Borovitskii, R. K. Starodubrovskii, K. Yu. Platov, M. Yu. Kupriyanov, R. Semerad / Supercond. Sci. Technol. -1999. - V. 12. - No.12 - P.704-707.

А30. Weber C. R. Coplanar transmission lines with meandering center conduc-tors in Y-Ba-Cu-O/Au bilayers / C. Weber, R. Ono, J. C. Booth, L. Vale, S. Benz, A. M. Klushin, H. Kohlstedt, Ch. Buchal, R. Semerad // Supercond. Sci. Technol. - 1999. - V.12 - No.12. - P.998-1000.

А31. Weber C. High-temperature Josephson bicrystal junctions and arrays for metrological applications / C. Weber, A. M. Klushin, S. Beuven, A. van der Hardt, H. Kohlstedt, R. Semerad, W. Prusseit // IEEE Trans. Appl. Supercond. - 1999. - V.9. - No.2. - P.4158-4161.

А32. Klushin A. M. New Microwave Circuits for Programmable Voltage Stan-dard on High-Temperature Josephson Junction Arrays / A. M. Klushin, C. Weber, S. I. Borovitskii, H. Kohlstedt, R. K. Starodubrovskii, A. Lauer, I. Wolff // IEEE Trans. Appl. Supercond. - 1999. - V.9. - No.2. - P.4162- 4165.

А33. Klushin A. M. Towards a Programmable HTS Josephson Voltage Standard: Recent Results / A. M. Klushin, C. Weber, R. K. Starodubrovskii, A. Lauer, I. Wolff, R. Semerad, H. Kohlstedt // IEEE Trans. Meas. - 1999. - V.48. -No.2. - P.274-278.

А34. Klushin A. M. Large Critical orients and orient steps in shunted bicrystal Josephson junctions at liquid nitrogen temperatures / A. M. Klushin, C. Weber, M. Darula, S. Semerad, W. Prusseit, H. Kohlstedt, A. I. Braginski // Super-cond. Sci. Technol. - 1998. - V.11. - P.609-613.

А35. Weber C. Large Shapiro steps and wide junction behaviour in HTS Junc-tions at nitrogen temperature / C. Weber, A. M. Klushin, M. Darula, R. Semerad, W. Prusseit, H. Kohlstedt // Appl. Supercond. - 1998. - V.5. -No.7-12. - P.451-456.

А36. Klushin A. M. Programmable voltage standards based on HTS Josephson junction arrays / A. M. Klushin, S. I. Borovitskii, C. Weber, E. Sodtke, R. Semerad, W. Prusseit, V. D. Gelikonova, H. Kohlstedt // 3d Europ. Conf. Appl. Supercond. (EUCAS´97), Ed. by H. Rogalla, Inst. Phys. Conf. Ser. No 158, Bristol & Philadelphia. - 1997. - V.1. - P.587-590.

А37. Айнитдинов Х. А. Преимущество джозефсоновских мостиков при ис-пользовании в синхронизованных цепочках для стандарта напряжения / Айнитдинов Х. А., Ефанов Е. И. А. М. Клушин // Письма в ЖТФ. - 1997.

-Т.23. - №18. - С.62-68.

А38. Klushin A. M. Comparative Study of Shunted Bicrystal Josephson Junc-tions / A. M. Klushin, A. A. Golubov, W. Prusseit, H. Kohlstedt // J. Low Temp. Phys. - 1997. - V.106. - No %. - P.265-269.

А39. Klushin A. M. Shunted bicrystal Josephson junctions arrays for voltage standards / Klushin A. M., W. Prusseit, E. Sodtke, S. I. Borovitskii, L. Amatuni, H. Kohlstedt // Appl. Phys. Lett. - 1996. - V.69. - P.1634-1636.

А40. Klushin A. M. External frequency locking in bicrystal Josephson junction arrays / A. M. Klushin, W. Prusseit, E. Sodtke, L. Amatuni, H. Kohlstedt // Chech. J. Phys. - 1996. - V.46 - P.1317-1318.

А41. Amatuni L. Intrinsic emission and mixing processes in high-Tc Josephson junctions / L. Amatuni, V. N. Glyantsev, K. Hermann, A. M. Klushin, O. Harnack, S. Beuven, M. Darula // Chech. J. Phys. - 1996. - V.46 - P.1285-1286.

А42. Kunkel G. Millimetre-wave radiation from arrays of high-Tc Josephson junctions / G. Kunkel, R. Ohno, A. M. Klushin // Supercond. Sci. Techn. -1996. - V.9, P.A1-A4.

А43. Copetti C. A., Graphoepitaxy of CeO2 on MgO and its application to the fabrication of 450 grain boundary Josephson junctions of YBa2Cu3O7- x / C. A. Copetti, J. Schubert, A. M. Klushin, S. Bauer, W. Zander, Ch. Buchal // J. Appl. Phys. - 1995. - V.78. - P.5058-5061.

А44. Vonderbeck L., Dynamic properties of YBCO Josephson junctions on YSZ bicrystal substrates / L. Vonderbeck, A. M. Klushin, E. Sodtke, M. Siegel, W. Prusseit // Inst. Phys. Conf. Ser. No 148, Bristol & Philadelphia, 2d Europ. Conf. Appl. Supercond. (EUCAS´95), Ed. by D. Dew-Hughes. - 1995. - V.2. - P.1271-1274.

А45. Amatuni L. Josephson self-oscillator mixing experiments on step-edge junctions at millimeter wavelengths / L. Amatuni, L. Vonderbeck, A. M. Klushin, M. Siegel // Inst. Phys. Conf. Ser. No 148, Bristol & Philadel¬phia, 2d Europ. Conf. Appl. Supercond. (EUCAS´95), Ed. by D. Dew-Hughes. - 1995. - V.2. - P. 1685-1688.

А46. Vonderbeck L. Investigation of YBa2Cu3O7 Josephson Junctions on MgO Bicrystal Substrates / L. Vonderbeck C. A. Copetti, A. M. Klushin, G. Kunkel, E. Sodtke, J. Schubert, W. Zander// IEEE Trans. Appl. Supercond. - 1995. - V.5. - P.2176-2179.

А47. Ainitdinov Kh. A. Accurate measurements of Shapiro steps in YBCO Jo-sephson junctions/ Kh. A. Ainitdinov, S. I. Borovitskii, V. D. Gelikonova, A. V. Komkov, C. A. Copetti, A. M. Klushin, E. Sodtke, L. Vonderbeck, M. Siegel // 5th Int. Superconductive Electronics Conference (ISEC´95), Ex¬tended Abstracts, Nagoya, Japan, September 18-21, 1995. - P.144-146.

А48. Akimov A. I. Observations of the Josephson effect in TlBaCaCuO-TlBaCaCuO Junctions at Temperatures above 100 K / A. I. Akimov, S. I. Borovitskii, V. I. Gatalskaya, V. D. Gelikonova, E. S. Demyanov, A.M. Klushin, L. A. Kurochkin, E. K. Stribuk // Phys. stat. sol. (a). - 1989. - V.115. - P.205-207.

А49. Акимов А. И. Наблюдение эффекта Джозефсона на контактах TlBa-CaCuO-TlBaCaCuO / А. И. Акимов, Б. Б. Бойко, С. И. Боровицкий, B.И. Гатальская, В. Д. Геликонова, С. Е. Демьянов, А. М. Клушин, Л. А. Курочкин, Е. К. Стрибук // ФНТ. - 1989. - Т.15. - №5. - С.535-536.

А50. Боровицкий С. И. Исследование ступенек тока на ВАХ контактов Джозефсона YBaCuO-YBaCuO / С. И. Боровицкий, В. Д. Геликонова, Е. С. Демидов, А. М. Клушин, П. В. Павлов // ЖТФ. - 1989. - Т.34, №10. - С.191-193.