High temperature superconductor Josephson nano-junctions as terahertz detection devices
Etude de nanojonctions Josephson à haute température critique en vue d'applications térahertz
Abstract
We developed a novel way to design high temperature Josephson junctions using oxygen ion implantation of a high temperature superconductor. These junctions were electrically characterized and theoretically studied using a quasi classical model based on the Usadel equation. Following the development of a measurement set-up in the 4 to 8 GHz frequency range, the microwave mixing properties of these junctions were studied. Results showed a high amplitude non linear term not explained by the common RSJ model (resistively shunted junction). A phenomenological model was developed, based on a non linearity arising from a varying normal resistance, and was successfully compared to experiments. The previous model paves the way for future improvements in the design of these junctions as microwave mixers and detectors.
Nous avons développé une nouvelle technique de fabrication de jonctions Josephson à haute température critique réalisées par implantation ionique. Ces jonctions ont été caractérisées électriquement et modélisées par une simulation des équations quasi-classiques d'Usadel. Après développement d'un circuit de couplage dans les gammes 4-8 GHz et dans la gamme des quelques centaines de GHz, des mesures de mélange micro-onde ont été réalisées. Les résultats ont fait apparaître un terme non-linéaire d'amplitude importante absent des équations du modèle RSJ (« resistively-shunted junctions »). Une théorique basée sur la non-linéarité de la résistance normale des jonctions fabriquées par irradiation a été formulée et comparée avec les expériences. Elle permet d'ouvrir des perspectives intéressantes concernant les applications de détection micro-onde de ce type de jonctions Josephson.
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