Josephson-Kontakte mit Nb_xSi_1-x-Barrieren für das pulsgetriebene Josephson-AC-Spannungsnormal

Mit Hilfe der im Reinraumzentrum der PTB betriebenen Cluster-Beschichtungsanlage „UNIVEX“ konnten durch Co-Sputtern von Nb und Si neuartige normalleitende Barrieren für SNS-Josephson-Kontakte hergestellt werden (S: Supraleiter, N: Normalleiter). Durch Optimierung des Nb-Anteils x der Barriere Nb_xSi_1-x und Wahl einer geeigneten Schichtdicke der N-Schicht konnten die für den Einsatz des puls­getrieben Spannungsnormals notwendigen elektrischen Parameter, wie kritische Stromdichte und charakteristische Spannung, eingestellt werden. Hierbei konnte unter Beibehaltung der Stromdichte die charakteristische Frequenz wie geplant um den Faktor 3 erhöht werden. Somit können diese Schaltungen im Pulsbetrieb bei einer Pulsfolgefrequenz von nun 15 GHz (statt bisher 5 GHz) betrieben werden, was eine dreifach höhere Ausgangsspannung zur Folge hat.
Erste Messungen an Testschaltungen mit 128 Josephson-Kontakten lieferten wie gewünscht Signale mit sehr reinen Spektren.

Bild 1:
Frequenz- und Zeitbereichsmessung einer mit dem JAWS-System generierten sinusförmigen Wechselspannung einer Frequenz von 3750 Hz, erzeugt mit einer puls­betriebenen Schaltung aus SNS-Kontakten mit Nb_xSi_1-x -Barrieren. Die Pulsfolgefrequenz betrug 15 GHz.

Ansprechpartner: Oliver Kieler
Fachbereich 2.4:  Quantenelektronik