Area dependence of josephson critical current density in superconducting Bi2Sr2CaCu2O8+d mesas for terahertz emission
Terahertz ışıyan süperiletken Bi2Sr2CaCu2O8+d mesaların josephson kritik akım yoğunluğunun alana bağımlılığı
- Tez No: 342960
- Danışmanlar: PROF. DR. LÜTFİ ÖZYÜZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Terahertz dalgaları, yolcuların havaalanında taranması, patlayıcı ve ilaç tayini, güvenli kablosuz iletişim ve tıpta kanser tanısı gibi bir çok alanda önemli uygulama alanina sahiptir. Yakın bir zaman önce, Bi2Sr2CaCu2O8+d (Bi2212) tek kristallerinden yapılan mesaların, küçük boyutlu bir kaynak olarak yüksek güçte terahertz ışıması yapabildiği kanıtlanmıştır. Katmanlı yüksek sıcaklık süperiletkeni Bi2212, özgün Josephson eklemleri olarak adlandırılan Josephson eklemlerinin doğal yığınlarına sahiptir. Terahertz ışıması, elektromagnetik spektrumun mikrodalgalar ile uzak-IR arasında yer alan bir bölümüdür. Bu bölge 0.1-10 THz frekans aralığına ve 3 mm den 0,03 mm ye dalga boyu aralığına sahiptir. Bu çalışmada farklı alanlara sahip (300×50, 200×50, 100×50 ?m2) mesa yapıları aynın kristal üzerinde oluşturulmuştur. İlk once tavlanmış olan kristaller safir altaş üzerine yapıştırılmıştır ve ardından cleave işlemi gerçekleştirilmiştir. Daha sonra 100 nm kalınlığında altın kaplanmıştır ve ardından e-demeti litrografi tekniği ile Ar iyon demeti aşındırma yöntemleri kullanılarak üçlü mesa yapıları elde edilmiştir. Üretilen mesaların alanları çok küçük olduğundan dolayı, elektriksel ölçüm almak için oluşturulacak kontakları kolaylaştırmak amacıyla CaF2 yalıtkan tabaksı kaplanmıştır. En son olarakta gümüş epoksi kullanılarak kontaklar alınmıştır. Mesa üretimi tamamlandıktan sonra SEM ve yüzey profilometrisi kullanılarak üretilen mesaların tam boyutları tayin edilmiştir. Elektriksel karakterizayonu için ise R-T ve I-V ölçümleri alınmıştır. I-V karakteristiklerine bakılarak her bir mesa için kritik akım değerleri tayin edilerek, Josephson kritik akım yoğunlukları hesaplanmıştır. Çalışmanın sonucunda Josephson kritik akım yoğunluğunun mesa alanının artmasıyla azaldığı gözlenmiştir. Dahası, yüksek boyutlu mesalarda ısınma etkilerinin baskın olmasından dolayı, akım gerilim grafiklerinde geri bükülme değerleri daha düşük voltajlarda gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
There are numerous application fields of terahertz waves such as airport screening of passengers for weapons, explosives, drugs, secure wireless communications, cancer detection, etc. high-Tc superconductor Bi2Sr2CaCu2O8+? (Bi2212) single crystal has been observed as an intense, coherent, continuous electromagnetic wave source in terahertz frequency region. Bi2212, which is highly anisotropic high-Tc superconductor, is considered as a stack of intrinsic Josephson junctions (IJJs) on atomic scale. In this study, we have fabricated triple mesa structures on a same chip with various mesa areas (300×50, 200×50, 100×50 ?m2). Firstly, single crystal of Bi2212 is glued onto a sapphire substrate from its smooth a-b surface by silver epoxy. After deposition of 100 nm Au layer, rectangular mesa structures were fabricated on the surface of an under-doped Bi2212 crystal by using e-beam lithography and Ar-ion etching step by step. On account of the difficulties in making a contact on small area of the mesa, CaF2 insulating layer deposition was performed. After that, a gold stripe with the width of 30 ?m was created by lift-off technique on the mesa and CaF2 layer. Finally, three gold probe wires were connected to the two contact paths and mesa by silver epoxy. After the mesa fabrication, the exact dimensions of the mesas were obtained using atomic force microscope. To obtain the electrical characterization, c-axis resistance versus temperature (R-T), and current-voltage behavior (I-V) were measured. From I-V characteristics, critical current of each mesa structure having different dimension was obtained, after that, we have calculated the critical current densities of each mesa structure and then we have studied change in Josephson critical current density of mesas with different dimensions. We can conclude from the I-V measurements of the mesas that the Josephson critical current density is decreasing when the area of mesa is increasing. Furthermore, the backbending voltage points are increasing since heating effects dominate for the large areas of the mesa structures.
Benzer Tezler
- Biyomedikal uygulamalara yönelik bi-bazlı doğal Josephson eklemlerin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of bi-based intrinsic Josephson junctions for biomedical applications
OLCAY KIZILASLAN
Doktora
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ALİ AKSAN
- Yüksek kritik sıcaklıklı üstüniletken seramik filmlerin elektriksel özellikleri
Başlık çevirisi yok
ATİLLA KILIÇ
Doktora
Türkçe
1993
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NECDET BAŞTÜRK
- Transport and relaxation measurements in ceramic superconductors
Seramik süper iletkenlerde taşıma ve durulma ölçümleri
HAKAN YETİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Fizik ve Fizik MühendisliğiAbant İzzet Baysal ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ATİLLA KILIÇ
- Tabakalar arası çiftlenme ve kuantum faz dalgalanmalarının josephson-bağlı tabakalı süper iletkenlerin fiziksel özelliklerine etkisi
Başlık çevirisi yok
METİN HÜNER
Doktora
Türkçe
1998
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENVER NAKHMEDOV
- Transition dynamics of single- and double Josephson junctions formed by spatially coupled soliton and surface plasmons
Uzamsal etkileşim içinde bulunan soliton ve yüzey plazmonlarının oluşturduğu tek ve çift Josephson eklemlerinin geçiş dinamiği
GÜNEŞ AYDINDOĞAN
Doktora
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KAAN GÜVEN