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.
Résumé : 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.