Специализация
Проекты
Состав
Оборудование
Партнёры
Публикации
Контакты
Добро пожаловать!

EN

Специализация лаборатории

1. Разработка технологии роста эпитаксиальных пленок и гетероструктур оксидных функциональных материалов: купратов, манганитов, иридатов.

2. Создание меза-структур на основе тонких эпитаксиальных пленок функциональных оксидов.

3. Проведение резистивных, магнитных и СВЧ исследований. Экспериментальное исследование эффекта близости и спин-зависимого транспорта на границе раздела функциональных оксидов.

4. Терагерцовые приложения бикристаллических переходов и меза-структур.

 

Исследования

Терагерцовые приложения

Купратные сверхпроводящие Джозефсоновские переходы были изготовлены на бикристаллических подложках, подходящих для использования на терагерцовых частотах. Исследования были проведены при сотрудничестве с Армянской академией наук (ИРФЭ) и Голландским институтом SRON.

 

 

Экспериментальная установка для измерений на суб-мм волн (в сотрудничестве с ИРФЭ). BWO – источник сигнала f = 220 – 550 GHz. Разделитель сигнала выполнен из металлической сетки. Набор тефлоновых линз изображён, для простоты, как одна. Ячейка "Голея" исользовалась для контроля подаваемой мощности пучка. Удлинённая на 3 мм полусферическая кремневая линза имела диаметр d = 12 мм. JJ - бикристаллический Джозефсоновский переход с антенной на сабфировой подложке.

 

 

Зависимость детекторного отклика от свипирующего сигнала в диапазоне 220 - 500 ГГц.

Бикристаллический Джозефсоновский переход включён в широкополосную логопериодическую антенну.

 

 

Зависимость детекторного отклика от свипирующего сигнала в диапазоне 220 - 500 ГГц.

Бикристаллический Джозефсоновский переход включён в двухщелевую антенну, рассчитанную на 300 ГГц, с полосой пропускания 50 ГГц.

 

 

Экспериментальные результаты детекторного отклика от суб-мм волн частой f = 450 ГГц, полученные с помощью бикристаллического Джозефсоновского перехода.

Измерения проведены с использованием частоты модуляции F = 32 Гц и постоянной времени интегрирования 1 с.

 

 

Схема суб-мм экспериментальной установки (SRON).

T = 12,5 K, JJ - бикристаллический Джозефсоновский переход, FTS - Фурье-спектрометр, Lock-in - селективный встроенный усилитель, Detec - детектор, V bias - блок смещения постоянного тока. Модулятор сигнала, блок контроля температуры и опорный канал не приведены на рисунке.

 

 

 

 

 

Бикристаллический Джозефсоновский переход с логопериодической антенной из YBCO на сабфировой подложке.

YBCO тёмного цвета. Изображение светлой области подстроено таким образом, чтобы продемонстрировать вертикальную бикристаллическую линию. Пунктирными линиями показан размер 100 мкм.

 

 

 

 

Спектр преобразования Фурье, полученный детекторным откликом от Джозефсоновского перехода при T = 12.5 K для напряжения смещения V = 1,15 mV.

 

 

 

 

Рисунки, приведённые слева, демонстрируют отклик Фурье спектрометра на промежуточной частоте F = 1 – 2 ГГц в режиме самонакачки Джозефсоновского перехода с нормальным сопротивлением RN = 23 W, IC = 90 мкA при T = 12.5 K. Напряжение смещения соответсвет частоте накачки: (a) 750 ГГц, (b) 845 ГГц, (c) 970 ГГц. Стрелка на рисунке (с) обозначает часоту внутреней Джозефсоновской само-накачки.

 

 

Бикристаллические магнитные переходы-спиновый клапан

- Симметричная разориентированная на угол θ = ± 14 º плоскостями (110) NdGaO3 бикристаллическая подложка

- Эпитаксиальная плёнка La2/3Ca1/3MnO3 (или La0.7Ca0.3MnO3) толщиной 50 - 80 нм

- Тонкоплёночный переход через бикристаллическую границу щириной 8 мкм

 

Температурная зависимость бикристаллического перехода, тонкой пленки и сопротивления границы. Наблюдается уменьшение TCu, скорее всего вызванное наличием дефектного слоя вблизи границы

 

 

Гибридные меза-структуры

 

 

Площадь меза-структур от 10x10 до 50x50 мкм2.

Nb - обычный s-сверхпроводник (S)

YBa2Cu3Ox (YBCO) - оксидный d-волновой сверхпроводник (D)

Au – нормальный металл (N)

M – магнитоактивная прослойка:

- антиферромагнитный купрат Ca1-xSrxCuO2 (CSCO) с x=0,15 и 0,5;

- манганиты La1-yCayMnO3 и La1-yCayMnO3, демонстрирующие ферромагнетизм (y=0,3);

- рутенат SrRuO3 - ферромагнетик с температурой Кюри 140K;

- иридаты SrIrO3 and Sr2IrO4 с сильным спин-орбитальным взаимодействием;

- не допированный манганит LaMnO, демонстрирующий ферромагнитные свойства, с температурой Кюри 140K;

 

 

Триплетный спиновый электронный транспорт и эффект близости

Поперечное сечение

 

F2: Tcu = 350 K, Hs = 200 Oe

 

F1: Tcu = 130 K, Hs = 104 Oe

 

Намагниченность LSMO находится в плоскости подложки, а у SRO - вне плоскости.

 

Намагниченность гетероструктур Au/LSMO/SRO/YBCO

Для параллельной ориентации магнитного поля и эффекта Мейснера в перпендикулярном поле хорошо видно увеличение намагниченности в гетероструктуре с пленкой Au в качестве верхнего электрода.

ПЭМ изображения двуслойной структуры LSMO/SRO/NGO

 

 

             

 

 

Ток-фазовое соотношение меза-структур Nb/Au/LSMO/SRO/YBCO

Зависимости критического тока и первой ступени Шапиро от СВЧ тока, демонстрирующие наличие второй гармоники в ток-фазовой зависимости для мезаструктур с dSRO = 5.6 нм, dLSMO = 15 нм, L = 20 мкм

Зависимость критического тока от магнитного поля. Наличие максимума IC при H≠0 и гистерезиса при больших диапазонах свипирования магнитного поля подтверждает магнитную природу прослойки.

 

 

 

Сверхпроводящий ток в меза-структурах Nb/Au/LSMO/SRO/YBCO

Контурная зависимость плотности критического тока jC от толщин dSRO – dLSMO. Экспериментальные данные показаны чёрными точками. T = 4,2 K.

 

 

Спиновая фильтрация

Туннельный ток для спинов разной направленности:

 

Возможная модель для меза-структуры (Au-Nb)/I*/LMO/YBCO

 

Проводимость меза-структур Nb/Au/LMO/YBCO

 

Зависимость проводимости меза-структуры от напряжения для температуры T>TC. Асимметрия проводимости может быть вызвана разностью работ выхода для материалов на границах раздела LMO/YBCO и LMO/(Au-Nb).

 

Зависимость микроволнового излучение от напряжения при фиксированных значениях магнитного поля. Излучение в частотном диапазоне 1-2 ГГц наблюдается при токах смещения I > 150 мA, V10 мВ и магнитном поле ±5 Oe при температуре T=4.2 K. Ширина линии Df ~ 50 МГц , мощность генерации порядка 1 пВт. Частота излучения возрастала с ростом I со скоростью 7.5 1012 Гц/A. Объяснение появления генерации основано на модели, приведённой выше.

 

Меза-структуры с прослойкой иридата

Гетероструктуры YBCO/Sr2IrO4/Au

 

 

 

C-параметр плёнок Sr2IrO4 остаётся близким к табличным значениям. Температура перехода в сверхпроводящее состояние слоя YBCO также не меняется по сравнению с автономной плёнкой, и равняется 91 К.

 

 

Осаждение:

- YBCO 60 нм 830 oC 0,5 мбар O2, TC = 91 K.

- Sr2IrO4 10 нм 700 oC 0,5 мбар Ar + отжиг 30 min 500 oC, 1 атм O2.

 

    

 

Образцы с меза-структурами площадью от 10x10 до 50x50 мкм2.