М.С. Шевченко1, Л.В. Филиппенко2, В.П. Кошелец3

1-3 ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН (Москва, Россия)

1 МФТИ (г. Долгопрудный, Россия)

3 Институт физики микроструктур РАН (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Шунтированные джозефсоновские переходы необходимы для создания генераторов и приемников излучения терагерцевого (ТГц) и субтерагерцевого (субТГц) диапазонов, сверхпроводниковых квантовых интерферометров (СКВИД), одноквантовых цифровых устройств. Следовательно, исследование туннельных джозефсоновских переходов «сверхпроводник - изолятор - сверхпроводник» (СИС) с новым типом шунтирования, основанном на использовании дополнительного перехода «сверхпроводник - изолятор - нормальный металл» (СИН), расположенного вокруг СИС-перехода, является актуальной задачей.

Цель. Провести экспериментальное исследование параметров джозефсоновских переходов с интегральным СИН-шун-тированием, а также предложить способ численного моделирования.

Результаты. Выполнены численные расчеты параметров джозефсоновских переходов с интегральным СИН-шунти-рованием. Предложен способ численного моделирования, с помощью которого получены вольтамперные характеристики (ВАХ) рассматриваемых переходов. Исследованы параметры спроектированных образцов и поведение переходов под воздействием высокочастотных сигналов в субТГц-диапазоне. Построены ВАХ переходов с различной степенью шунтирования.

Практическая значимость. Результаты проведенного исследования показали, что применение СИН-шунтирования обеспечивает снижение паразитной индуктивности и расширение частотного диапазона работы джозефсоновских туннельных переходов при обеспечении большей компактности.

Шевченко М.С., Филиппенко Л.В., Кошелец В.П. Джозефсоновские туннельные переходы с интегральным СИН шунтированием // Нелинейный мир. 2022. Т. 20. №3. С. 66-71. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700970-202203-08

1. Лихарев К.К. Введение в динамику джозефсоновских переходов. М.: Наука. 1985. 320 с.
2. Tolpygo S.K., et al. Properties of Unshunted and Resistively Shunted Nb/AlOx-Al/Nb Josephson Junctions with Critical Current Densities From 0.1 to 1 mA/μm2 // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2017. V. 27. № 4. Р. 1.
3. Shevchenko M.S., et al. Shunted Josephson Junctions and Optimization of Niobium Integrated Matching Circuits // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2021. V. 32. № 4. Р. 1.
4. Chouvaev D. Normal metal hot-electron microbolometer with super-conducting Andreev mirrors // Chalmers University of Technology. 2001.
5. Dmitriev P.N., Filippenko L.V., Koshelets V.P. Applications in Superconducting SIS Mixers and Oscillators: Toward Integrated Receivers // Josephson Junctions. Jenny Stanford Publishing. 2017. Р. 185-244.
6. Gulevich         D.R., Koshelets V.P., Kusmartsev F.V. Josephson flux-flow oscillator: The microscopic tunneling approach // Phys. Rev. B. 2017. V. 96. № 2. Р. 024515.
7. Golubov A.A., Kupriyanov M.Yu. Josephson effect in SNlNS and SNIS tunnel structures with finite transparency of the SN boundaries // Zh. Eksp. Teor. Fiz. 1989. V. 96. Р. 1420.
8. Golubov A.A., et al. Proximity effect in superconductor-insulator-superconductor Josephson tunnel junctions: Theory and experiment // Physical Review B. 1995. V. 51. № 2. Р. 1073.