Experimentelle Untersuchungen der Flußquantendynamik und ihrer Cherenkovstrahlung in Nb/Al-AlOx/Nb Stapeln von Josephson-Tunnelkontakten mit hoher Barrierenanzahl

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Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, die Dynamik ballistischer Flußquanten (Fluxonen) in Stapeln von JosephsonTunnelkontakten zu verstehen. In einem einfachen JosephsonTunnelkontakt verhält sich ein Fluxon wie ein solitonartiges relativistisches Teilchen. In ersten Experimenten mit gestapelten Josephson-Kontakten fanden wir heraus, daß die Fluxonenbewegung von Cherenkovstrahlung begleitet wird. Cherenkov-Wellen erscheinen, wenn sich ein Teilchen mit der Geschwindigkeit bewegt, die der Phasengeschwindigkeit linearer Wellen entspricht. Dieses Phänomen zeigt, wie ungewöhnlich und interessant nichtlineare Dynamik von Flußquanten und ihre Wechselwirkung in Multilagen sind. Wir werden die Fluxonendynamik in Stapeln von Josephson-Kontakten in Nb/Al-AlOx/Nb-Technologie experimentell untersuchen und die Ergebnisse mit denen einfacher Kontakte vergleichen. Um die Schwankung der Fertigungsparameter unter 10% zu halten, werden die Stapel (mit bis zu 30 Kontakten) in einem automatisierten Dünnschichtverfahren hergestellt. In ringförmigen Stapeln hoffen wir erstmals die Dynamik einzelner Fluxonen in Josephson-Multilagen zu studieren. Die experimentellen Ergebnisse werden mit numerischen Simulationen verglichen, die auf dem Modell von induktiv gekoppelten Josephson-Tunnelkontakten basieren. Das Projekt soll einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Physik in natürlichen JosephsonTunnelkontaktstapeln (z.B. Ba2Sr2CaCu2O8+y) liefern und die Anwendungsmöglichkeiten gestapelter Tunnelkontakte als Oszillatoren im Wellenlängenbereich unter einem Millimeter bewerten.