Іванюта Олександр Миколайович. Лінійний ланцюжок джозефсонівських контактів у резонаторі поверхневої хвилі: дисертація канд. фіз.-мат. наук: 01.04.03 / Київський національний ун- т ім. Тараса Шевченка. - К., 2003.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.03 – радіофізика. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2003.
Дисертація присвячена експериментальному дослідженню властивостей лінійного ланцюжка (ЛЛ) симетричних бікристалічних джозефсонівських контактів (ДК) на основі високотемпературних надпровідників (ВТНП) у резонаторі поверхневої хвилі (РПХ).
В роботі розроблено новий клас надвисокочастотних (НВЧ) резонаторів на поверхневій електромагнітній хвилі. Експериментально знайдені оптимальні умови збудження основною
модою Н10 прямокутного хвилеводу коливань у напівхвильовому та чвертьхвильовому РПХ з металевою або надпровідною поверхнею. Показана висока однорідність струмів основної моди коливань РПХ по осі розповсюдження хвилі в хвилеводі, які течуть у плівці вздовж її резонансного розміру. Повздовжні розрізи до напрямку НВЧ струмів у РПХ слабо впливають на його НВЧ властивості і навпаки, цей вплив дуже сильний для випадку нанесення розрізів перпендикулярно до напрямку НВЧ струмів в РПХ. Висока квазіоднорідність струмів, які течуть у плівці вздовж резонуючого розміру та їх симетричний розподіл по осі розповсюдження хвилі в хвилеводі для основної моди коливань у РПХ зберігається для випадку нанесення розрізів повздовжніх до напрямку НВЧ струмів у цьому резонаторі. Запропоновано наближені вирази для визначення відносної зміни резонансної частоти та власної добротності для напівхвилевого та чвертьхвилевого резонаторів в залежності від ступеня інтеграції елементів топології в плівці РПХ. Показана можливість застосування запропонованого методу РПХ для визначення якості плівок, що осаджені на діелектричні підкладинки на всіх етапах побудови ЛЛ бікристалічних ДК на основі ВТНП.
Запропоновано топологію поєднання окремих симетричних бікристалічних ВТНП ДК в ЛЛ. Експериментально досліджені властивості окремих та ЛЛ симетричних ВТНП бікристалічних ДК з різним ступенем інтеграції в напівхвилеві та чвертьхвилеві РПХ. Показано, що визначальним фактором для їх синхронної роботи в ЛЛ інтегрованому в РПХ є технологічний розкид критичних параметрів контактів. Для досліджуваних бікристалічних ДК цей розкид не повинен перевищувати 40 %. Експериментально визначені умови отримання максимальних за амплітудою сходинок Шапіро, що виникають у відповідності до джозефсонівського співвідношення, на ВАХ окремих та ЛЛ ДК з різним ступенем інтеграції в напівхвилеві та чвертьхвилеві РПХ. Досягнуто необхідні значення напруги для побудови стандартів напруги. Отримані результати досліджень ланцюжків бікристалічних ВТНП ДК інтегрованих у РПХ показали, що вони можуть бути використані для побудови нового покоління метрологічних пристроїв які працюють при температурах рідкого азоту
В дисертаційній роботі експериментально досліджені фізичні властивості лінійних ланцюжків (ЛЛ) симетричних джозефсонівських контактів (ДК), що утворені бікристалічною границею (БГ) в плівці високотемпературного надпровідника (ВТНП). Для підвищення ефективної взаємодії ЛЛ з НВЧ полем він був інтегрований в резонатор поверхневої хвилі (РПХ).
На базі мікрокріогенної системи замкненого циклу були розроблені експериментальні методики та створені експериментальні установки для вимірювання: поверхневого імпедансу у 2 - та 4 - мм діапазонах довжин хвиль; власних частот, добротностей, коефіцієнту зв’язку з лінією передачі, розподілу електричного поля РПХ; ВАХ ЛЛ ДК, як автономних, так і під дією електромагнітного опромінення у 3 - см та 8 - мм діапазонах довжин хвиль. Розроблені та створені спеціальні пристрої стабілізації та контролю вакууму, температури, струму зміщення та напруги на ДК, частоти та потужності зовнішнього НВЧ опромінення; спеціальні екрани для зменшення впливу теплопритоку та магнітних полів на ДК.
Розроблено і досліджено новий клас НВЧ резонаторів на поверхневій електромагнітній хвилі (РПХ). Показана висока однорідність струмів основної моди коливань РПХ по осі розповсюдження хвилі в хвилеводі, які течуть у плівці вздовж резонансного розміру та можливість оперативної зміни резонансної довжини хвилі цих резонаторів в процесі експлуатації. Експериментально знайдені оптимальні умови збудження основною модою Н10 прямокутного
хвилеводу коливань у напівхвильовому та чвертьхвильовому РПХ з металевою або надпровідною поверхнею для створення практичних конструкцій надпровідної НВЧ електроніки.
Розглянуто РПХ з неоднорідностями, що виникають при включені в них ЛЛ ДК. Показано, що повздовжні розрізи до напрямку НВЧ струмів у РПХ слабо впливають на його НВЧ властивості і навпаки, цей вплив дуже сильний для випадку нанесення розрізів перпендикулярно до напрямку НВЧ струмів в РПХ. Висока квазіоднорідність струмів, які течуть у плівці вздовж резонуючого розміру та їх симетричний розподіл для основної моди коливань по осі розповсюдження хвилі в хвилеводі зберігається у РПХ для випадку нанесення розрізів повздовжніх до напрямку НВЧ струмів у цьому резонаторі. Запропоновано наближені вирази для визначення відносної резонансної частоти та власної добротності для напівхвилевого та чвертьхвилевого резонаторів в залежності від ступеня інтеграції елементів в плівці РПХ. Показана можливість застосування методу РПХ для дослідження та атестації надпровідних плівок.
Запропоновано топологію поєднання окремих симетричних ВТНП бікристалічних ДК в ЛЛ. Всі ДК включені паралельно НВЧ струму та послідовно постійному струму зміщення. Експериментально досліджені властивості окремих та ЛЛ симетричних бікристалічних високотемпературних ДК з різним ступенем інтеграції в напівхвильові та чвертьхвильові РПХ Показано, що визначальним фактором для синхронної роботи всіх ДК в ЛЛ інтегрованому в РПХ є технологічний розкид критичних параметрів контактів. Для досліджуваних бікристалічних ДК цей розкид не повинен перевищувати 40 %. Експериментально визначені умови отримання максимальних за амплітудою сходинок Шапіро на ВАХ окремих та об’єднаних в ЛЛ симетричних бікристалічних ВТНП ДК з різним ступенем інтеграції в напівхвилеві та чвертьхвилеві РПХ. На ЛЛ з 450 ДК отримано сітку еталонних напруг: 10 мВ, 20 мВ, 30 мВ. Виявлено, що при збільшенні ступеня інтеграції ДК в РПХ зростає кут нахилу на сходинках Шапіро. Отримані результати досліджень ланцюжків бікристалічних ВТНП ДК інтегрованих у РПХ показали, що вони можуть бути використані для побудови нового покоління метрологічних пристроїв які працюють при температурах рідкого азоту.
Melkov G.A., Ivanyuta A.N., Lorenz M., Pan V.M., Tarasov V.F., Popov A.G., Vysotskii V.V., Observation of Proximity Effect in YBCO/Au Bilayer Films by Microwave Surface Resistance Measurements // PHYSICA B, - 2000. - 284-288. - P.915-916.
Кишенко Я.І., Прокопeнко О.В, Іванюта О.М., Ракша В.М., Вплив елементів топології на добротність резонатора поверхневої хвилі. // Вісник Київського університету, серія ”Фіз-мат науки” – 2001. -№1. - C.338-345.
Melkov G.A., Ivanyuta A.N., Klushin A.M., Goldobin E., Eghorov Y.V., Numssen K., Siegel. M., .Frequency Locking of Josephson Junctions in Surface Wave Resonator.// IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONCTIVITY. – 2001 - Vol.11, №1 - P.944-947.
Melkov G.A., Ivanyuta A.N., Pan V.M., Flis V.S., Komashko V.A., Pashitskii Е.А., Zandbergen H.W. , Svetchnikov V.L , TretiachenkoC.G., Epitacsial Y-Ba-Cu-O FILMS: Crucial role of growth-induced linear defects in microwave properties // J. Phys. IV France. - 2001 – Vol.11 - P.47–51.
Мелков Г.А., Іванюта О.М., Прокопенко О.В., Ракша В.М., Резонатор поверхневої хвилі з щілинами в міліметровому діапазоні довжин хвиль // Вісн. Київ. ун-ту, Серія: радіофізика та електроніка, - 2001 - №3. – C.62-67.
Melkov G.A., Ivanyuta A.N., Lorenz M., Pan V.M., Tarasov V.F., Vysotskii V.V., Taborov V.F.,Korotash I.V., Tretiatchenko C.G., Band-pass Filter for 1.8 GHz Frequensy Range Using Double-Sided YBCO/Au Films on CeO2-Buffered Sapphire // Journal of Superconductivity, - 2001 - Vol.14, №1 - P.115-125.
Klushin A.M., Ivanyuta A.N., Melkov G.A., Numssen Kai , Sigel M., Irradiation of Multi-Juncition Josephson Arrays Incorporated in SWR.// PHYSICA С. - 2002 - 372-376. - P.305-308.
Патент на винахід №24207А, Україна, Спосіб отримання плівок металооксидних високотемпературних надпровідників / Іванюта О.М., Мелков Г.А., Соловйов Д.О., Шевчук П.П., заявка № 97010303, пріорітет 24.01.97, Опубл. 07.07.98. – 3 с.
Melkov G.A., Ivanyuta A.N. , Lorenz M., Pan V.M., Tarasov V.F., Observation of Proximity Effect in YBCO/Au Bilayer Films by Microwave Surface Resistance Measurements // XXII International Conference on Low Temperature Physics, Espoo and Helsinki, Finland - 1999 - p.201
Pan V.M., Tarasov V.F., Lorenz M., Ivaniuta A.M., Melkov G.A., Microwave Surface Resistance Measurements in YBCO/Au Bilayer Films and Observation of Proximity Effect. // 4th European Conference on Applied Superconductivity EUCAS’99, Barselona, Spain, - 1999. - Р.150.
Klushin A.M., Siegel M., Melkov G.A., Egorov Y.V., Ivanyuta A.N., Malyshev V.Y., Microwave Properties of HTS Surface Wave Resonator with Josephson Junctions. // XII Trilateral German-Russian-Ukrainian Seminar on High-Temperature Superconductivity, Kiev, Ukraine. – 1999. – P.35.
Vysotskii V.V., Tarasov V.F., .Pan V.M, Lorenz M., Ivanyuta A.N., Melkov G.A., .Microwave Surface Resistance of HTS YBa2Cu3O7-d Films Covered by Thin Gold Layer and Proximity Effect Observation. // XII Trilateral German-Russian-Ukrainian Seminar on High-Temperature Superconductivity, Kiev, Ukraine. - 1999. – P.100.
Poustilnik O.D., Zikov G.A., Ivanyuta O.M., Levchenko V.V., Beizym V.A., Surface resistance of a YBa2Cu3O7-д films on sapphire substrates and their resistance on normal states. // XII Trilateral German-Russian-Ukrainian Seminar on High-Temperature Superconductivity, Kiev, Ukraine. - 1999. – P.103.
Melkov G.A., Ivanyuta A.N., Lorenz M., Pan V.M., Tarasov V.F., Vysotskii V.V., Taborov V.F., Korotash I.V.. Devoloment of Bandpass Filters for 1,8 GHz FreQue cy Range Using Double-Sites YBCO/Au Films on CeO2-Buffered sapphire. // VI Symposium on High-Te-mperature Superconductors in High-Frecuncy Fields, Capri, Naples, ITALY - 2000 - P.65.
Melkov G.A., Ivanyuta A.N., Flis V.S., Matsui V.I., Pan V.M., Lorenz M., Peshko I.I., Svetchnikov V.L., Karasevka O.P., High-Frecuncy Properties of Pulse-Laser Deposited YBCO Films and effect of Growth-induced Linear Defect arreays Density. // VI Symposium on High-Te-mperature Superconductors in High-Frecuncy Fields, Capri, Naples, ITALY - 2000 - P.64..
Мелков Г.А., Иванюта А.Н., Клушин А. М., Зигель М., Кишенко Я.И., Малышев В.Ю, Ракша В.Н., "СВЧ устройства на основе джозефсоновских гетероструктур субмикронного размера, включенных в резонатор поверхностной волны", К.: II российско-украинский семинар “Нанофизика и наноэлектроника” - 2000. – С.41-42.
Melkov G.A., Ivanjuta A.N., Prokopenko O.V., Raksha V.M.,.Siegel. M., Klushin A.M., Embedding of Josephson junctions in the surface wave resonator in the K-band. // ІV International Symposium “Physics and Engineering of Millimeter and Sub-millimeter Waves, Kharkov, Ukraine–2001. - Vol.2. – P.363-364.
Melkov G.A., Egorov Y.V., Ivanyuta A.N., Tunable filter based on HTS-YIG films. // XIV Trilateral German-Russian-Ukrainian Seminar on High-Temperature Superconductivity, Moskow, Rusia. – 2001. – P.16-17.
Flis V.S.,.Pan V.M, Lorenz M., Peshko I.I., Pashitskii Е.А., Karasevka O.P., Ivanyuta A.N., Melkov G.A., .Microwave Surface Resistance of HTS YBa2Cu3O7-d Films Covered by Thin Gold Layer and Proximity Effect Observation. // XIV Trilateral German-Russian-Ukrainian Seminar on High-Temperature Superconductivity, Moskow, Rusia. – 2001. – P.6-7
Flis V.S.,.Pan V.M, Lorenz M., Peshko I.I., Pashitskii Е.А., Karasevka O.P., Zandbergen H.W., Komashko V.A., Svetchnikov V.L., Ivanyuta A.N., Melkov G.A., .Large-area epitacsial yba2cu3o7- films: critical role of growth - inducted liniar defects in microwave properties. // XIV Trilateral German-Russian-Ukrainian Seminar on High-Temperature Superconductivity, Moskow, Rusia. – 2001. – P.19.
Melkov G.A., Ivanyuta A.N., Pan V.M., Flis V.S., Komashko V.A., Kalenyuk A.A., Pashitskii Е.А., Zandbergen H.W. , Svetchnikov V.L., Large - Area Epitacsial Y-Ba-Cu-O FILMS: Impact of Growth - Inducted Liniar Defects upon Microwave Properties // 8th Internatinal Superconductive Electronics Conference, Osaka, Japan. - 2001 - P.131 – 132.
Klushin A.M., Ivanyuta A.N., Melkov G.A., Numssen Kai , Sigel M., Irradiation of Multi-Juncition Josephson Arrays Incorporated in SWR. // 5th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS’2001) Copenhagen (Denmark) - 2001 - p.150-151.
G.A.Melkov , A.N. Ivanyuta , Kishenko Y.I., Malyshev V.Y., Tunable bandpass filter based on surface wave resonator .// 5th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS’2001) Copenhagen (Denmark) - 2001 - p.255
Melkov G.A., Ivanyuta A.N., Pan V.M., Pan V.M., Flis V.S., Komashko V.A., Pashitskii Е.А., Zandbergen H.W. , Svetchnikov V.LEpitacsial Y-Ba-Cu-O Films: Critical Role Of Growth - Inducted Liniar Defects In Microwave Response // 5th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS’2001) Copenhagen (Denmark) - 2001 - p.295.
Melkov G.A., Pan V.M., Flis V.S., Ivanyuta O.M., Komashko V.A., Svetchnikov V.L Tretiatchenko C.G., Pashitskii Е.А., Zandbergen H.W., Defect-induced-Thermal instability in YBCO films thin Microwave field // XXIII International Conference on Low Temperature Physics, Hiroshima, Japan - 2002 - p.309.
