Регистрация / Вход
Прислать материал

Неравновесные явления в сверхпроводящих наноструктурах

Докладчик: Рязанов Валерий Владимирович

Должность: заведующий лабораторией

Цель проекта:
Изготовление сверхпроводящих субмикронных (нано-) структур с использованием фокусированного ионного источника (FIB) и электронной литографии, исследование влияния неравновесных потоков квазичастиц на характеристики джозефсоновских систем, имеющих перспективу применения в сверхпроводящей электронике, источниках и детекторах терагерцовых и субтерагерцовых излучений, чувствительных сенсорах электромагнитных сигналов. Развитие неравновесной спектроскопии сверхпроводников, основанной на релаксации неравновесных квазичастиц и излучении вторичных бозонов c целью изучения механизмов сверхпроводимости. Будут изготовлены специальные наноструктуры, содержащие инжекторы и детекторы, которые предназначены для количественных измерений фундаментальных неравновесных характеристик сверхпроводников. Полученные результаты имеют самую широкую область применения и, несомненно, будут использованы в прикладных исследованиях, связанных с применением субмикронных сверхпроводящих структур.

Основные планируемые результаты проекта:
- Устройство с субмикронными пробами из нормального металла к сверхпроводящей полоске, приведенной в неравновесное состояние инжекцией неполяризованных квазичастиц. Измерение характерной длины “симметричных” неравновесных эффектов, связанных с градиентом химического потенциала квазичастиц в сверхпроводниках (Nb и/или Al).
- Устройство с субмикронными пробами из нормального и сверхпроводящего металла к сверхпроводящей полоске, приведенной в неравновесное состояние инжекцией неполяризованных квазичастиц. Измерение характерных длин “несимметричных” неравновесных эффектов (“зарядового разбаланса”), связанных с градиентом химического потенциала куперовских пар и проникновением продольного электрического поля в сверхпроводники (Nb и/или Al).
- Устройство с субмикронными пробами из нормального и сверхпроводящего металла к сверхпроводящей полоске, приведенной в неравновесное состояние инжекцией спин-поляризованных квазичастиц. Измерение релаксации и конверсии в сверхпроводящий конденсат неравновесных спин-поляризованных носителей. (Nb и/или Al в качестве сверхпроводников, железо и/или пермаллой в качестве инжекторов спин-поляризованных квазичастиц). .
- Устройство с субмикронными пробами из ферромагнитных металлов к нормальной и сверхпроводящей полоске, приведенной в неравновесное состояние инжекцией спин-поляризованных квазичастиц, для измерения неравновесных эффектов, связанных с градиентом спинового разбаланса в нормальных металлах и сверхпроводниках. Измерение длины спиновой диффузии в сверхпроводящем состоянии ( (Nb и/или Al в качестве сверхпроводников, железо и/или пермаллой в качестве инжекторов спин-поляризованных квазичастиц и спин-активных проб).
- Устройство для неравновесной спектроскопии сверхпроводников, основанной на релаксации неравновесных квазичастиц, испускаемых туннельным инжектором и излучении вторичных бозонов, детектируемых туннельным детектором (Nb, Al, высокотемпературные сверхпроводники).
- Исследование температурных зависимостей длины неравновесных процессов.
- Изучение неравновесного фононного излучения из низкотемпературных сверхпроводников с сильной электрон-фононной связью,
- Изучение неравновесного бозонного излучения из высокотемпературных сверхпроводников. Качественная идентификация типа бозонов (фононы, спиновые волны, плазмоны, и т.п.) для определения механизма ВТСП.
- Количественное изучение неравновесного бозонного излучения путем введения исскуственных барьеров для излучения, которые будут фильтровать определенные типы бозонов: открытое пространство, ферромагнитные барьеры, и т.п.
- Изучение времени и длинны пролета неравновесных бозонов для определения характерной скорости распространения.
- Создание бозонных детекторов, чувствительный только к определенному типу бозонов: фонноный детектор на основе туннельных переходов из низкотемпературных сверхпроводников и магнонный детектор с использованием переходов, содержащих ферромагнитные прослойки.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Полученные в проекте результаты имеют перспективу использования в сверхпроводящей наноэлектронике и спинтронике, новых областях информациооных технологий.

Характеристики длин неравновесных процессов, полученные в проекте, являются основными параметрами при проектировании наноэлектронных цепей. Эти характеристики необходимы, например, для разработки сверхпроводящей электроники и спинтроники в рамках гранта № К2-2014-0025 Программы повышения конкурентоспособности НИТУ "МИСиС", других прикладных проектов, НИР и НИОКР в области спинтроники и сверхпроводящей наноэлектроники.

Выполняемые исследования находятся на переднем крае российских и международных исследований в области нанофизики и наноэлектроники, и, несомненно, окажут влияние на развитие исследований в рамках международного сотрудничества, на развитие новых научно-технических и технологических направлений, связанных с изготовлением и исследованием субмикронных структур для перспективных элементов спинтроники и сверхпроводящей электроники.

Текущие результаты проекта:
Изготовлены сверхпроводящие наноструктуры с нормальными и ферромагнитными пробами.
Начаты измерения следующих длин неравновесных процессов: длины конверсии нормальных носителей (квазичастиц) в сверхпроводящие, длины энергетической релаксации квазичастиц в сверхпроводнике, длины релаксации зарядового разбаланса спин-поляризованных квазичастиц, длины спиновой диффузии в нормальном и сверхпроводящем состояниях.